第六章 地基沉降計(jì)算

1、土土 力力 學(xué)學(xué) 土力學(xué)土力學(xué)第第6章地基沉降計(jì)算章地基沉降計(jì)算6.1 土的壓縮特性土的壓縮特性6.2 地基沉降量計(jì)算方法地基沉降量計(jì)算方法6.3 土的固結(jié)狀態(tài)及對(duì)應(yīng)的沉降計(jì)算土的固結(jié)狀態(tài)及對(duì)應(yīng)的沉降計(jì)算6.4 飽和土的太沙基一維固結(jié)理論飽和土的太沙基一維固結(jié)理論土力學(xué)土力學(xué)6.1.1概述概述土的壓縮性土的壓縮性是指土在壓力作用下體積縮小的特性是指土在壓力作用下體積縮小的特性壓縮量的組成壓縮量的組成n固體顆粒的壓縮固體顆粒的壓縮n土中水的壓縮土中水的壓縮n空氣的排出空氣的排出n水的排出水的排出占總壓縮量的占總壓縮量的1/400不到，不到，忽略不計(jì)忽略不計(jì)壓縮量主要組成部分壓縮量主要組成部分說明

2、：說明：土的壓縮被認(rèn)為只是由于孔隙體積減小的結(jié)果土的壓縮被認(rèn)為只是由于孔隙體積減小的結(jié)果無粘性土無粘性土粘性土粘性土透水性好，水易于排出透水性好，水易于排出壓縮穩(wěn)定很快完成壓縮穩(wěn)定很快完成透水性差透水性差，水不易排出水不易排出壓縮穩(wěn)定需要很長(zhǎng)一段時(shí)間壓縮穩(wěn)定需要很長(zhǎng)一段時(shí)間土的固結(jié)：土的固結(jié)：土體在壓力作用下，壓縮量隨時(shí)間增長(zhǎng)的過程土體在壓力作用下，壓縮量隨時(shí)間增長(zhǎng)的過程土力學(xué)土力學(xué)6.1.1概述概述 固結(jié)試驗(yàn)可以測(cè)定土的固結(jié)試驗(yàn)可以測(cè)定土的壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)a av v和和壓縮模量壓縮模量E Es s等壓縮性等壓縮性指標(biāo)。指標(biāo)。 室內(nèi)土樣在側(cè)限條件下所完成的固結(jié)，稱為室內(nèi)土樣在側(cè)限條件下所完成

3、的固結(jié)，稱為K K0 0固結(jié)固結(jié)。K K0 0為為土的靜止側(cè)壓力系數(shù)土的靜止側(cè)壓力系數(shù)，也叫，也叫靜止土壓力系數(shù)靜止土壓力系數(shù)。天然土層在自重天然土層在自重應(yīng)力或大面積荷載作用下，所完成的固結(jié)均為應(yīng)力或大面積荷載作用下，所完成的固結(jié)均為K K0 0固結(jié)。固結(jié)。室內(nèi)土的室內(nèi)土的三軸壓縮試驗(yàn)三軸壓縮試驗(yàn)或或無側(cè)限抗壓試驗(yàn)無側(cè)限抗壓試驗(yàn)，可以測(cè)定土的，可以測(cè)定土的彈性模量彈性模量E E；還可以測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。當(dāng)考慮；還可以測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。當(dāng)考慮應(yīng)力歷史應(yīng)力歷史對(duì)土的壓縮性影響時(shí)，可以測(cè)定土的對(duì)土的壓縮性影響時(shí)，可以測(cè)定土的壓縮指數(shù)壓縮指數(shù)C Cc c等指標(biāo)。等指標(biāo)。原位的測(cè)試方法：原位的

4、測(cè)試方法：現(xiàn)場(chǎng)（靜）載荷試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)（靜）載荷試驗(yàn)（淺層平板載荷試淺層平板載荷試驗(yàn)、深層平板載荷試驗(yàn)驗(yàn)、深層平板載荷試驗(yàn)），利用與其它現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)（如標(biāo)貫、靜），利用與其它現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)（如標(biāo)貫、靜力觸探、圓錐動(dòng)力觸探等）建立關(guān)系間接求出變形模量力觸探、圓錐動(dòng)力觸探等）建立關(guān)系間接求出變形模量土力學(xué)土力學(xué) 在土層鉆孔中，利用重在土層鉆孔中，利用重63.5kg63.5kg的錘擊貫入器，根的錘擊貫入器，根據(jù)每貫入據(jù)每貫入30cm30cm所需錘擊數(shù)來判斷土的性質(zhì)，估算土層所需錘擊數(shù)來判斷土的性質(zhì)，估算土層強(qiáng)度的一種動(dòng)力觸探試驗(yàn)。強(qiáng)度的一種動(dòng)力觸探試驗(yàn)。土力學(xué)土力學(xué) 靜力觸探是指利用壓力裝置將有觸探頭的觸探桿壓靜力

5、觸探是指利用壓力裝置將有觸探頭的觸探桿壓入試驗(yàn)土層，通過量測(cè)系統(tǒng)測(cè)土的入試驗(yàn)土層，通過量測(cè)系統(tǒng)測(cè)土的貫入阻力貫入阻力，可確定土，可確定土的某些基本物理力學(xué)特性，如土的變形模量、土的容許的某些基本物理力學(xué)特性，如土的變形模量、土的容許承載力等。承載力等。土力學(xué)土力學(xué) 圓錐動(dòng)力觸探是利用一定的錘擊動(dòng)能，將一定規(guī)格的圓錐探頭圓錐動(dòng)力觸探是利用一定的錘擊動(dòng)能，將一定規(guī)格的圓錐探頭打入土中，根據(jù)打入土中的阻力大小判別土層的變化，對(duì)土層進(jìn)行打入土中，根據(jù)打入土中的阻力大小判別土層的變化，對(duì)土層進(jìn)行力學(xué)分層，并確定土層的物理學(xué)性質(zhì)，對(duì)地基土作出工程地質(zhì)評(píng)價(jià)。力學(xué)分層，并確定土層的物理學(xué)性質(zhì)，對(duì)地基土作出工程

6、地質(zhì)評(píng)價(jià)。通常以打入土中一定距離所需的錘擊數(shù)來表示土的阻力。通常以打入土中一定距離所需的錘擊數(shù)來表示土的阻力。土力學(xué)土力學(xué) 壓縮曲線是土的孔隙比與所受壓力的關(guān)系曲線，壓縮曲線是土的孔隙比與所受壓力的關(guān)系曲線，從而得到土的壓縮性指標(biāo)從而得到土的壓縮性指標(biāo)三聯(lián)固結(jié)儀三聯(lián)固結(jié)儀6.1.2固結(jié)試驗(yàn)和壓縮曲線固結(jié)試驗(yàn)和壓縮曲線土力學(xué)土力學(xué)6.1.2固結(jié)試驗(yàn)和壓縮曲線固結(jié)試驗(yàn)和壓縮曲線剛性護(hù)環(huán)剛性護(hù)環(huán)加壓活塞加壓活塞透水石透水石環(huán)刀環(huán)刀底座底座透水石透水石土樣土樣荷載荷載注意：注意：土樣在豎直壓土樣在豎直壓力作用下，由于環(huán)刀力作用下，由于環(huán)刀和剛性護(hù)環(huán)的限制，和剛性護(hù)環(huán)的限制，只產(chǎn)生豎向壓縮，不只產(chǎn)生豎向

7、壓縮，不產(chǎn)生側(cè)向變形產(chǎn)生側(cè)向變形土力學(xué)土力學(xué)研究土在不同壓力作用下，孔隙比變化規(guī)律研究土在不同壓力作用下，孔隙比變化規(guī)律Vve0Vs1H0/(1+e0)H0VveiVs1H1/(1+ei)H1Hi土樣在壓縮前后變土樣在壓縮前后變形量為形量為Hi，整個(gè)過整個(gè)過程中土粒體積和底程中土粒體積和底面積不變面積不變ieHeH11100土粒高度在受土粒高度在受壓前后不變壓前后不變)1(000eHHeeii整理整理1)1(000wswde 其中其中根據(jù)不同壓力根據(jù)不同壓力p作用下，達(dá)到穩(wěn)定的孔隙比作用下，達(dá)到穩(wěn)定的孔隙比e，繪制繪制e- -p曲線，為壓縮曲線曲線，為壓縮曲線p6.1.2固結(jié)試驗(yàn)和壓縮曲線固結(jié)

8、試驗(yàn)和壓縮曲線土力學(xué)土力學(xué)百分表百分表加壓上蓋加壓上蓋試樣試樣透水石透水石護(hù)環(huán)護(hù)環(huán)環(huán)刀環(huán)刀壓縮壓縮容器容器P1s1e1e0pte stP2s2e2P3s3e3普通直角坐標(biāo)普通直角坐標(biāo)e-pe-p曲線曲線一般按一般按5050、100100、200200、300300、400kPa400kPa五級(jí)加荷，第一級(jí)壓力軟土宜從五級(jí)加荷，第一級(jí)壓力軟土宜從12.512.5或或25kPa25kPa開始。開始。加荷率（前后兩級(jí)荷載之差與前一加荷率（前后兩級(jí)荷載之差與前一級(jí)荷載之比）取級(jí)荷載之比）取1 1壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)a av v(MPa(MPa-1-1) )、壓縮模量、壓縮模量E Es s(MPa)(MPa

9、)半對(duì)數(shù)直角坐標(biāo)半對(duì)數(shù)直角坐標(biāo)e-lgpe-lgp曲線曲線壓縮指數(shù)壓縮指數(shù)C Cc c初始階段加荷率取初始階段加荷率取0.50.5一般按一般按12.512.5、18.7518.75、2525、37.537.5、5050、100100、200200、300300、400400、800800、16001600、3200kPa3200kPa注意：讀數(shù)時(shí)間注意：讀數(shù)時(shí)間6.1.2固結(jié)試驗(yàn)和壓縮曲線固結(jié)試驗(yàn)和壓縮曲線土力學(xué)土力學(xué)6.1.2固結(jié)試驗(yàn)和壓縮曲線固結(jié)試驗(yàn)和壓縮曲線另外，固結(jié)試驗(yàn)結(jié)果還可繪制試樣另外，固結(jié)試驗(yàn)結(jié)果還可繪制試樣壓縮量與時(shí)間平方根壓縮量與時(shí)間平方根（或（或時(shí)間對(duì)數(shù)）的關(guān)系曲線，測(cè)定土

10、的時(shí)間對(duì)數(shù)）的關(guān)系曲線，測(cè)定土的豎向固結(jié)系數(shù)豎向固結(jié)系數(shù)C Cv v(cm(cm2 2/s),/s),它它是土的單向固結(jié)理論中表示是土的單向固結(jié)理論中表示固結(jié)速度固結(jié)速度的一個(gè)變形特性指標(biāo)。的一個(gè)變形特性指標(biāo)。e0eppee- -p曲線曲線曲線曲線A曲線曲線B曲線曲線A壓縮性壓縮性曲線曲線B壓縮性壓縮性壓縮性不同的土，曲線形狀不同，曲線愈陡，說明在相同壓壓縮性不同的土，曲線形狀不同，曲線愈陡，說明在相同壓力增量作用下，土的孔隙比減少得愈顯著，土的壓縮性愈高力增量作用下，土的孔隙比減少得愈顯著，土的壓縮性愈高土力學(xué)土力學(xué)6.1.3土的壓縮系數(shù)和壓縮指數(shù)土的壓縮系數(shù)和壓縮指數(shù)土的壓縮系數(shù)：土的壓縮

11、系數(shù)：土體在側(cè)限條件下孔隙比減小量與有效壓力增土體在側(cè)限條件下孔隙比減小量與有效壓力增量的比值，即量的比值，即e-pe-p曲線中某一壓力段的割線斜率。曲線中某一壓力段的割線斜率。p1p2e1e2M1M2e0epe- -p曲線曲線pe利用單位壓力增量所引起得孔利用單位壓力增量所引起得孔隙比改變表征土的壓縮性高低隙比改變表征土的壓縮性高低peav d d在壓縮曲線中，實(shí)際采用割在壓縮曲線中，實(shí)際采用割線斜率表示土的壓縮性線斜率表示土的壓縮性1221 ppeepeav常用常用p1100kPa、 p2200kPa對(duì)應(yīng)的壓縮系數(shù)對(duì)應(yīng)的壓縮系數(shù)a1-2評(píng)價(jià)土的評(píng)價(jià)土的壓縮性壓縮性 a1-20.1MPa-1

12、低壓縮性土低壓縮性土0.1MPa-1a1-20.5MPa-1中壓縮性土中壓縮性土 a1-20.5MPa-1高壓縮性土高壓縮性土1221 ppeepeav斜率土力學(xué)土力學(xué)6.1.3土的壓縮系數(shù)和壓縮指數(shù)土的壓縮系數(shù)和壓縮指數(shù)土的壓縮指數(shù)：土的壓縮指數(shù)：土體在側(cè)限條件下孔隙比減小量與有效壓力常土體在側(cè)限條件下孔隙比減小量與有效壓力常用對(duì)數(shù)值增量的比值，即用對(duì)數(shù)值增量的比值，即e e-lg-lgp p曲線中某一壓力段的直線斜率。曲線中某一壓力段的直線斜率。1221lglgppeeCc斜率e e-lg-lgp p曲線后壓力段接近直線，曲線后壓力段接近直線，其斜率其斜率C Cc c為：為：)/lg(/l

13、glg121221ppeppeeCc同壓縮系數(shù)一樣，壓縮指數(shù)同壓縮系數(shù)一樣，壓縮指數(shù)CcCc值越大，土的壓縮性越高。低值越大，土的壓縮性越高。低壓縮性土的壓縮性土的CcCc值一般小于值一般小于0.20.2，CcCc值大于值大于0.40.4為高壓縮性土。為高壓縮性土。土力學(xué)土力學(xué)6.1.4 土的壓縮模量和體積壓縮系數(shù)土的壓縮模量和體積壓縮系數(shù)Vve1Vs1H1/(1+e1)H1Vve2Vs1H2/(1+e2)pH2p2Hp1土的壓縮模量：土的壓縮模量：土體在側(cè)限條件下的豎向附加壓應(yīng)力與豎向應(yīng)土體在側(cè)限條件下的豎向附加壓應(yīng)力與豎向應(yīng)變之比值。變之比值。121211eeHH12111 eeeHH或H

14、/H1H/H1即為土樣的豎向應(yīng)變即為土樣的豎向應(yīng)變paev由由得得vsaeeeepE11211)1/()(說明：說明：土的壓縮模量土的壓縮模量Es與土的的壓縮系數(shù)與土的的壓縮系數(shù)av成反比，成反比， Es愈大，愈大， av愈小，土的壓縮性愈低愈小，土的壓縮性愈低土力學(xué)土力學(xué)6.1.4 土的壓縮模量和體積壓縮系數(shù)土的壓縮模量和體積壓縮系數(shù)土的體積壓縮系數(shù)土的體積壓縮系數(shù)m mv v：土體在側(cè)限條件下的豎向土體在側(cè)限條件下的豎向( (體積）應(yīng)變體積）應(yīng)變與豎向附加壓應(yīng)力之比（與豎向附加壓應(yīng)力之比（MPaMPa-1-1),),亦稱亦稱單向單向體積壓縮系數(shù)，即土體積壓縮系數(shù)，即土的壓縮模量的倒數(shù)。的壓

15、縮模量的倒數(shù)。111eaEmvsv說明：說明：同土的壓縮系數(shù)同土的壓縮系數(shù)a av v一樣，一樣， m mv v值越大，土的壓縮性越高值越大，土的壓縮性越高土力學(xué)土力學(xué)6.1.5 回彈曲線和再壓縮曲線回彈曲線和再壓縮曲線p(lg)0e壓縮曲線壓縮曲線回彈曲線回彈曲線再壓縮曲線再壓縮曲線pip壓縮曲線壓縮曲線回彈曲線回彈曲線再壓縮曲線再壓縮曲線pi0eea ac cb bd df fe土力學(xué)土力學(xué)6.1.6 現(xiàn)場(chǎng)原始?jí)嚎s曲線及壓縮性指標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)原始?jí)嚎s曲線及壓縮性指標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)原始?jí)嚎s曲線：現(xiàn)場(chǎng)原始?jí)嚎s曲線：現(xiàn)場(chǎng)土層在其沉積過程中由上覆土重原本現(xiàn)場(chǎng)土層在其沉積過程中由上覆土重原本存在的壓縮曲線，簡(jiǎn)稱存在的

16、壓縮曲線，簡(jiǎn)稱原始?jí)嚎s曲線原始?jí)嚎s曲線。c0.42e0.42e0 01 1、正常固結(jié)土的原始?jí)嚎s曲線、正常固結(jié)土的原始?jí)嚎s曲線室內(nèi)壓縮曲線室內(nèi)壓縮曲線rmine ep(lg)A1 12 23 3p pc ce e0 0Bp pc c= p= p1 1F對(duì)正常固結(jié)土先期固結(jié)壓力對(duì)正常固結(jié)土先期固結(jié)壓力p pc c=p=p1 1( (試樣現(xiàn)場(chǎng)自重壓力）試樣現(xiàn)場(chǎng)自重壓力）Fe e1 1為現(xiàn)場(chǎng)孔隙比（土樣不膨脹，為現(xiàn)場(chǎng)孔隙比（土樣不膨脹，e e1 1=e=e0 0) )，畫出，畫出dbdb段段F以以0.42e0.42e0 0在壓縮曲線上確定在壓縮曲線上確定c c點(diǎn)點(diǎn)F通過通過b b、c c兩點(diǎn)的直線即

17、為所求的兩點(diǎn)的直線即為所求的原位壓縮曲線原位壓縮曲線Fbcbc線的斜率為正常固結(jié)土的壓縮線的斜率為正常固結(jié)土的壓縮指數(shù)指數(shù)C Cc c值值dbe e1 1)/lg(/12ppeCc土力學(xué)土力學(xué)p(lg)0e室內(nèi)室內(nèi)壓縮壓縮曲線曲線室內(nèi)室內(nèi)回彈回彈曲線曲線室內(nèi)室內(nèi)再壓縮再壓縮曲線曲線1e6.1.6 現(xiàn)場(chǎng)原始?jí)嚎s曲線及壓縮性指標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)原始?jí)嚎s曲線及壓縮性指標(biāo)2 2、超固結(jié)土的原始?jí)嚎s曲線、超固結(jié)土的原始?jí)嚎s曲線F根據(jù)超固結(jié)土試樣現(xiàn)場(chǎng)自重壓力根據(jù)超固結(jié)土試樣現(xiàn)場(chǎng)自重壓力p p1 1，e e1 1為現(xiàn)場(chǎng)孔隙比（土樣不膨?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)孔隙比（土樣不膨脹，脹，e e1 1=e=e0 0) )，畫出，畫出dbdb1

18、1段段F畫出室內(nèi)回彈曲線與再壓縮曲線畫出室內(nèi)回彈曲線與再壓縮曲線的平均斜率，通過的平均斜率，通過b b1 1點(diǎn)作一斜率點(diǎn)作一斜率與之相等的直線，與通過與之相等的直線，與通過B B點(diǎn)的點(diǎn)的垂線交于垂線交于b b點(diǎn)，點(diǎn)，b b1 1b b就是原始再壓就是原始再壓縮曲線，斜率為回彈指數(shù)縮曲線，斜率為回彈指數(shù)C Ce e。F以以0.42e0.42e0 0在壓縮曲線上確定在壓縮曲線上確定c c點(diǎn)點(diǎn)F通過通過b b、c c兩點(diǎn)的直線即為所求的兩點(diǎn)的直線即為所求的原位壓縮曲線，斜率為壓縮指數(shù)原位壓縮曲線，斜率為壓縮指數(shù)C Cc c值值0.42e0原位再壓原位再壓縮曲線縮曲線Ce原位再壓原位再壓縮曲線縮曲線C

19、c平行平行ed db b1 1p p1 1b bp pc cB Bc cA A土力學(xué)土力學(xué)6.1.7 淺層平板載荷試驗(yàn)及變形模量淺層平板載荷試驗(yàn)及變形模量計(jì)算公式：計(jì)算公式：.1111120相對(duì)應(yīng)的沉降與比例界限承壓板的邊長(zhǎng)；響系數(shù)；與承壓板有關(guān)的沉降影psbsbpE對(duì)剛性承壓板應(yīng)取對(duì)剛性承壓板應(yīng)取r r0.8860.886（方形壓板）（方形壓板） 0.7850.785（圓形壓板）（圓形壓板）11201886. 0sbpE11201785. 0sdpE或或d d承壓板的直徑承壓板的直徑2121/4/dPpbPp或由由dsPE1201得得土力學(xué)土力學(xué)土力學(xué)土力學(xué)6.1.8 深層平板載荷試驗(yàn)及變形

20、模量深層平板載荷試驗(yàn)及變形模量1 1、深層平板載荷試驗(yàn)可適用于埋深、深層平板載荷試驗(yàn)可適用于埋深不小于不小于3m3m的地基土層及大直徑樁的地基土層及大直徑樁樁端土層。樁端土層。2 2、承壓板采用、承壓板采用直徑為直徑為0.8m0.8m的剛性板，緊靠承壓板周圍外側(cè)的土層高的剛性板，緊靠承壓板周圍外側(cè)的土層高度應(yīng)度應(yīng)不小于不小于0.8m0.8m。3 3、加荷等級(jí)、加荷等級(jí)可按預(yù)估極限荷載的可按預(yù)估極限荷載的1/151/151/101/10分級(jí)施加分級(jí)施加。最大加載量。最大加載量宜達(dá)到破壞，不應(yīng)小于設(shè)計(jì)要求的兩倍。宜達(dá)到破壞，不應(yīng)小于設(shè)計(jì)要求的兩倍。4 4、每級(jí)加載后測(cè)讀時(shí)間間隔及穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)與淺層平板

21、載荷試驗(yàn)一樣。、每級(jí)加載后測(cè)讀時(shí)間間隔及穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)與淺層平板載荷試驗(yàn)一樣。5 5、當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，即可終止加載：、當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，即可終止加載：（1 1）沉降沉降s s急驟增大，急驟增大，p-sp-s曲線上有可判定極限荷載的陡降段，且沉曲線上有可判定極限荷載的陡降段，且沉降量降量超過超過0.04d0.04d（d d為承壓板直徑）；為承壓板直徑）；（2 2）在某級(jí)荷載下，在某級(jí)荷載下，2424小時(shí)內(nèi)沉降速率不能達(dá)到穩(wěn)定；小時(shí)內(nèi)沉降速率不能達(dá)到穩(wěn)定；（3 3）本級(jí)沉降量大于前一級(jí)沉降量的本級(jí)沉降量大于前一級(jí)沉降量的5 5倍倍；（4 4）當(dāng)持力層土質(zhì)堅(jiān)硬，沉降量很小時(shí)，當(dāng)持力層土質(zhì)堅(jiān)硬，沉

22、降量很小時(shí)，最大加載量不小于荷載設(shè)最大加載量不小于荷載設(shè)計(jì)值的計(jì)值的2 2倍倍。注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：土力學(xué)土力學(xué)6.1.8 深層平板載荷試驗(yàn)及變形模量深層平板載荷試驗(yàn)及變形模量計(jì)算公式：計(jì)算公式：dsPIIEsdpIIEsdpIIE1221011221011221011785. 01或或。有關(guān)的修正系數(shù)，與土的泊松比時(shí)，當(dāng)有關(guān)的修正系數(shù)，與承壓板埋深式中：422211221;/23.05 .0IIzdIdzzI土力學(xué)土力學(xué)6.1.9 旁壓試驗(yàn)及變形模量旁壓試驗(yàn)及變形模量 旁壓試驗(yàn)是將圓柱形旁壓器豎直放入土中，通過旁壓器在旁壓試驗(yàn)是將圓柱形旁壓器豎直放入土中，通過旁壓器在豎直的孔內(nèi)加壓，使旁壓膜

23、膨脹，并由旁壓膜將壓力傳給周圍豎直的孔內(nèi)加壓，使旁壓膜膨脹，并由旁壓膜將壓力傳給周圍的土體（巖體），使土體（巖體）產(chǎn)生變形直至破壞，通過量的土體（巖體），使土體（巖體）產(chǎn)生變形直至破壞，通過量測(cè)施加的壓力和土變形之間的關(guān)系，即可得到地基土在水平方測(cè)施加的壓力和土變形之間的關(guān)系，即可得到地基土在水平方向的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。向的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。 旁壓試驗(yàn)適用于粘性土、粉士、砂土、碎石土、殘積土、旁壓試驗(yàn)適用于粘性土、粉士、砂土、碎石土、殘積土、極軟巖和軟巖等。極軟巖和軟巖等。土力學(xué)土力學(xué)土力學(xué)土力學(xué)6.1.10 變形模量與壓縮模量的關(guān)系變形模量與壓縮模量的關(guān)系022021-121 -121KEEEssu

24、壓縮模量壓縮模量指土在側(cè)限壓縮條件下豎向附加壓應(yīng)力與應(yīng)變?cè)隽恐竿猎趥?cè)限壓縮條件下豎向附加壓應(yīng)力與應(yīng)變?cè)隽恐?。之比。u變形模量變形模量指土在無側(cè)限條件下附加壓應(yīng)力與壓縮應(yīng)變之比。指土在無側(cè)限條件下附加壓應(yīng)力與壓縮應(yīng)變之比。土的側(cè)膨脹系數(shù)土的側(cè)膨脹系數(shù)（泊松比）：無側(cè)限條件下受壓時(shí)，側(cè)向（泊松比）：無側(cè)限條件下受壓時(shí)，側(cè)向與豎向與豎向的比值的比值土的側(cè)壓力系數(shù)土的側(cè)壓力系數(shù)K K0 0: :側(cè)限條件下受壓時(shí)，側(cè)向側(cè)限條件下受壓時(shí)，側(cè)向與豎向與豎向的比值的比值這只是理論關(guān)系。實(shí)際上由于這只是理論關(guān)系。實(shí)際上由于E E0 0和和E Es s的測(cè)定有些因素?zé)o法考慮到，使上式不的測(cè)定有些因素?zé)o法考慮到，

25、使上式不能準(zhǔn)確反映它們的關(guān)系。主要因素有：壓縮試驗(yàn)的土樣容易受到擾動(dòng)（尤其能準(zhǔn)確反映它們的關(guān)系。主要因素有：壓縮試驗(yàn)的土樣容易受到擾動(dòng)（尤其是低壓縮性土）；載荷試驗(yàn)與壓縮試驗(yàn)的加荷速率、壓縮穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)都不一是低壓縮性土）；載荷試驗(yàn)與壓縮試驗(yàn)的加荷速率、壓縮穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)都不一樣；樣；值不易精確確定等。值不易精確確定等。一般，土越堅(jiān)硬一般，土越堅(jiān)硬E E0 0值是值是E Es s的倍數(shù)越大，而軟土則相近。的倍數(shù)越大，而軟土則相近。)1/()1/(000KKK或土力學(xué)土力學(xué)6.1.11 土的彈性模量土的彈性模量土的彈性模量土的彈性模量是土體在無側(cè)限條件下瞬時(shí)壓縮的應(yīng)力應(yīng)變模量。是土體在無側(cè)限條件下瞬時(shí)

26、壓縮的應(yīng)力應(yīng)變模量。軸向應(yīng)變軸向應(yīng)變主應(yīng)力差主應(yīng)力差1 1- -3 3E Ei iE Er r破壞破壞靜荷載靜荷載壓縮模量壓縮模量變形模量變形模量動(dòng)荷載動(dòng)荷載彈性模量彈性模量彈性模量遠(yuǎn)大于變形模量彈性模量遠(yuǎn)大于變形模量E Er r= =再加荷模量再加荷模量E Ei i= =初始切線模量初始切線模量土樣隨著應(yīng)變量增大而逐漸硬化土樣隨著應(yīng)變量增大而逐漸硬化E Er r就是現(xiàn)場(chǎng)條件下的土的彈性模量就是現(xiàn)場(chǎng)條件下的土的彈性模量 測(cè)試方法：室內(nèi)三軸儀進(jìn)測(cè)試方法：室內(nèi)三軸儀進(jìn)行三軸壓縮試驗(yàn)或無側(cè)限行三軸壓縮試驗(yàn)或無側(cè)限壓縮儀進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)壓縮儀進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)土的彈性模量與不排水三軸壓縮試驗(yàn)所得到的強(qiáng)度

27、之間的關(guān)系土的彈性模量與不排水三軸壓縮試驗(yàn)所得到的強(qiáng)度之間的關(guān)系fE)(500250(31（1 1- -3 3）f f不排水三軸壓縮試驗(yàn)土樣破壞時(shí)的主應(yīng)力差，不排水三軸壓縮試驗(yàn)土樣破壞時(shí)的主應(yīng)力差，psf(1psf=47.9kPa)psf(1psf=47.9kPa)土力學(xué)土力學(xué)6.2.1概述概述建筑物或堤壩（土工建筑物）荷載通過基礎(chǔ)、填方路基建筑物或堤壩（土工建筑物）荷載通過基礎(chǔ)、填方路基（路堤）或水壩傳遞給地基，使天然土層原有的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生（路堤）或水壩傳遞給地基，使天然土層原有的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，即在基底壓力的作用下，地基中產(chǎn)生了附加應(yīng)力和豎向、變化，即在基底壓力的作用下，地基中產(chǎn)生了附加

28、應(yīng)力和豎向、側(cè)向（或剪切）變形，導(dǎo)致建筑物或堤壩及其周邊環(huán)境產(chǎn)生沉側(cè)向（或剪切）變形，導(dǎo)致建筑物或堤壩及其周邊環(huán)境產(chǎn)生沉降和位移。降和位移。沉降類：沉降類：地基表面沉降（即基礎(chǔ)、路基或壩基的沉降）地基表面沉降（即基礎(chǔ)、路基或壩基的沉降）、基坑回基坑回彈彈、地基土分層沉降地基土分層沉降和和周邊場(chǎng)地沉降等周邊場(chǎng)地沉降等位移類：位移類：建筑物主體傾斜建筑物主體傾斜、堤壩的垂直和水平位移堤壩的垂直和水平位移、基坑支護(hù)傾基坑支護(hù)傾斜斜和和周邊場(chǎng)地滑坡（邊坡的垂直和水平位移）等周邊場(chǎng)地滑坡（邊坡的垂直和水平位移）等土力學(xué)土力學(xué)墨西哥某宮殿墨西哥某宮殿左部：左部：17091709年年右部：右部：162216

29、22年年地基：地基：2020多米厚粘土多米厚粘土工工 程程 實(shí)實(shí) 例例問題：?jiǎn)栴}：沉降沉降2.22.2米，且左米，且左右兩部分存在明顯右兩部分存在明顯的沉降差。左側(cè)建的沉降差。左側(cè)建筑物于筑物于19691969年加固年加固土力學(xué)土力學(xué)工工 程程 實(shí)實(shí) 例例KissKiss由于沉降相互影響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸由于沉降相互影響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸土力學(xué)土力學(xué)工工 程程 實(shí)實(shí) 例例基坑開挖，引起陽臺(tái)裂縫基坑開挖，引起陽臺(tái)裂縫土力學(xué)土力學(xué)新建筑引起原有新建筑引起原有建筑物開裂建筑物開裂土力學(xué)土力學(xué)工工 程程 實(shí)實(shí) 例例高層建筑物由于不均勻沉降而被爆破拆除高層建筑物由于不均勻沉降而被爆破拆除

30、土力學(xué)土力學(xué)工工 程程 實(shí)實(shí) 例例建筑物立面高差過大建筑物立面高差過大土力學(xué)土力學(xué)47m47m39391501501941941991991751758787沉降曲線沉降曲線(mm)(mm)工工 程程 實(shí)實(shí) 例例建筑物過長(zhǎng)：長(zhǎng)高比建筑物過長(zhǎng)：長(zhǎng)高比7.6:17.6:1土力學(xué)土力學(xué)土力學(xué)土力學(xué)6.2.1概述概述地基變形在其表面形成的垂直變形量稱為地基變形在其表面形成的垂直變形量稱為建筑物的沉降量建筑物的沉降量。在外荷載作用下地基土層被壓縮達(dá)到穩(wěn)定時(shí)基礎(chǔ)底面的沉降量在外荷載作用下地基土層被壓縮達(dá)到穩(wěn)定時(shí)基礎(chǔ)底面的沉降量稱為稱為地基最終沉降量地基最終沉降量。地基各部分垂直變形量的差值稱為地基各部分垂

31、直變形量的差值稱為沉降差沉降差。地基變形地基變形計(jì)算方法計(jì)算方法彈性理論法彈性理論法分層總和法分層總和法應(yīng)力歷史法應(yīng)力歷史法應(yīng)力路徑法應(yīng)力路徑法斯肯普頓比倫法斯肯普頓比倫法土力學(xué)土力學(xué)6.2.2 地基變形的彈性力學(xué)公式地基變形的彈性力學(xué)公式rEPErPyxws022)1 ()1 ()0 ,(式中：式中： s s豎向集中力豎向集中力P P作用下的地基表面任意點(diǎn)沉降；作用下的地基表面任意點(diǎn)沉降； r r地基表面任意點(diǎn)到豎向集中力作用點(diǎn)的距離，地基表面任意點(diǎn)到豎向集中力作用點(diǎn)的距離，； E E地基土的彈性模量，常用變形模量地基土的彈性模量，常用變形模量E E0 0代之代之； 地基土的泊松比；地基土的

32、泊松比； 22yxrP Pr rs sO Oz zM M1. 地基表面沉降的彈性力學(xué)公式地基表面沉降的彈性力學(xué)公式土力學(xué)土力學(xué)6.2.2 地基變形的彈性力學(xué)公式地基變形的彈性力學(xué)公式矩形角點(diǎn)下地面沉降計(jì)算矩形角點(diǎn)下地面沉降計(jì)算荷載性質(zhì)：荷載性質(zhì)：柔性荷載柔性荷載計(jì)算方法：角點(diǎn)法，疊加原理計(jì)算方法：角點(diǎn)法，疊加原理 均布矩形荷載均布矩形荷載p p0 0( (基底附加壓力）基底附加壓力）作用下，其角點(diǎn)的沉降為：作用下，其角點(diǎn)的沉降為：按上式積分可得角點(diǎn)按上式積分可得角點(diǎn)C C的沉降：的沉降： c c角點(diǎn)沉降影響系數(shù)角點(diǎn)沉降影響系數(shù)。其中其中m m= =l l/ /b bAyxddpEyxs222)

33、()(),(1),(bpEsc21)1ln(11ln122mmmmmc1. 地基表面沉降的彈性力學(xué)公式地基表面沉降的彈性力學(xué)公式土力學(xué)土力學(xué)6.2.2 地基變形的彈性力學(xué)公式地基變形的彈性力學(xué)公式1. 地基表面沉降的彈性力學(xué)公式地基表面沉降的彈性力學(xué)公式矩形中心點(diǎn)下地面沉降計(jì)算矩形中心點(diǎn)下地面沉降計(jì)算均布矩形荷載均布矩形荷載p p0 0作用下，其中心點(diǎn)作用下，其中心點(diǎn)的沉降為：的沉降為： 中心點(diǎn)沉降影響系數(shù)中心點(diǎn)沉降影響系數(shù), , 2 2 c c。bpEs021矩形荷載下地面平均沉降矩形荷載下地面平均沉降均布矩形荷載均布矩形荷載p p0 0作用下，其平均沉作用下，其平均沉降為：降為：積分得：積

34、分得： m m平均沉降影響系數(shù)平均沉降影響系數(shù)。AdxdyyxssA/ ),(bpEsm21土力學(xué)土力學(xué)6.2.2 地基變形的彈性力學(xué)公式地基變形的彈性力學(xué)公式1. 地基表面沉降的彈性力學(xué)公式地基表面沉降的彈性力學(xué)公式為了便于查表計(jì)算：為了便于查表計(jì)算：bpEs021式中：式中： s s地基表面各種計(jì)算點(diǎn)沉降量（地基表面各種計(jì)算點(diǎn)沉降量（mmmm）；）； b b矩形荷載的寬度或圓形荷載的直徑（矩形荷載的寬度或圓形荷載的直徑（m m）；）； p p地基表面均布荷載（地基表面均布荷載（kPakPa）；）； E E0 0地基土的變形模量，替換不常用彈性模量地基土的變形模量，替換不常用彈性模量E E；

35、 各種沉降影響系數(shù)，各種沉降影響系數(shù)， 對(duì)于剛性基礎(chǔ)，常用基底平均附加壓力對(duì)于剛性基礎(chǔ)，常用基底平均附加壓力p p0 0代替代替p p， 取剛性基礎(chǔ)沉降影響系數(shù)取剛性基礎(chǔ)沉降影響系數(shù)r r。對(duì)于成層土地基，在地基壓縮層深度范圍內(nèi)應(yīng)取各土層的變形模量對(duì)于成層土地基，在地基壓縮層深度范圍內(nèi)應(yīng)取各土層的變形模量E E0i0i和泊松和泊松比比i i的加權(quán)平均值的加權(quán)平均值和和，即近似均按各土層厚度的加權(quán)平均取值。，即近似均按各土層厚度的加權(quán)平均取值。0E土力學(xué)土力學(xué)6.2.2 分層總和法計(jì)算最終沉降量分層總和法計(jì)算最終沉降量地基最終沉降量地基變形穩(wěn)定后基礎(chǔ)底面的沉降量。地基最終沉降量地基變形穩(wěn)定后基礎(chǔ)

36、底面的沉降量。按分層總和法計(jì)算基礎(chǔ)（地基表面）最終沉降量，按分層總和法計(jì)算基礎(chǔ)（地基表面）最終沉降量，應(yīng)在地基壓縮層深度范圍內(nèi)劃分為若干分層，計(jì)算應(yīng)在地基壓縮層深度范圍內(nèi)劃分為若干分層，計(jì)算各分層的壓縮量，然后求其總和。各分層的壓縮量，然后求其總和。 地基壓縮層深度：地基壓縮層深度：指自基礎(chǔ)底面向下需要計(jì)算變指自基礎(chǔ)底面向下需要計(jì)算變形所達(dá)到的深度，該深度以下土層的變形值小到可形所達(dá)到的深度，該深度以下土層的變形值小到可以忽略不計(jì)，亦稱地基變形計(jì)算深度。以忽略不計(jì)，亦稱地基變形計(jì)算深度。 土的壓縮性指標(biāo)從固結(jié)試驗(yàn)的壓縮曲線中確定，土的壓縮性指標(biāo)從固結(jié)試驗(yàn)的壓縮曲線中確定，即按即按e-p曲線確定

37、。曲線確定。土力學(xué)土力學(xué)（1）基本假設(shè)基本假設(shè)n地基是均質(zhì)、各向同性的半無限線性地基是均質(zhì)、各向同性的半無限線性變形體，可按彈性理論計(jì)算土中應(yīng)力變形體，可按彈性理論計(jì)算土中應(yīng)力n在壓力作用下，地基土不產(chǎn)生側(cè)向變?cè)趬毫ψ饔孟?，地基土不產(chǎn)生側(cè)向變形，可采用側(cè)限條件下的壓縮性指標(biāo)形，可采用側(cè)限條件下的壓縮性指標(biāo) 為了彌補(bǔ)假定所引起誤差，取基底中心點(diǎn)下的附加應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，為了彌補(bǔ)假定所引起誤差，取基底中心點(diǎn)下的附加應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，以基底中點(diǎn)的沉降代表基礎(chǔ)的平均沉降以基底中點(diǎn)的沉降代表基礎(chǔ)的平均沉降（2）單一壓縮土層的沉降計(jì)算單一壓縮土層的沉降計(jì)算n在一定均勻厚度土層上施加連續(xù)均布在一定均勻厚度土層上施加

38、連續(xù)均布荷載，豎向應(yīng)力增加，孔隙比相應(yīng)減荷載，豎向應(yīng)力增加，孔隙比相應(yīng)減小，土層產(chǎn)生壓縮變形，沒有側(cè)向變小，土層產(chǎn)生壓縮變形，沒有側(cè)向變形。形。1. 分層總和法單向壓縮基本公式分層總和法單向壓縮基本公式6.2.2 分層總和法計(jì)算最終沉降量分層總和法計(jì)算最終沉降量土力學(xué)土力學(xué)p可壓縮土層可壓縮土層H2H1s土層豎向應(yīng)力由土層豎向應(yīng)力由p1增加到增加到p2，引起孔隙比從引起孔隙比從e1減小到減小到e2，豎向應(yīng)力增量為豎向應(yīng)力增量為p1121211HeeeHHs1221 ppeepeaV由于由于所以所以11121)(1HEpHppeassV1. 分層總和法單向壓縮基本公式分層總和法單向壓縮基本公式6

39、.2.2 分層總和法計(jì)算最終沉降量分層總和法計(jì)算最終沉降量土力學(xué)土力學(xué)3.3.單向壓縮分層總和法單向壓縮分層總和法n分別計(jì)算基礎(chǔ)中心點(diǎn)下地基中各分別計(jì)算基礎(chǔ)中心點(diǎn)下地基中各個(gè)分層土的壓縮變形量個(gè)分層土的壓縮變形量si, ,基礎(chǔ)基礎(chǔ)的平均沉降量的平均沉降量s等于等于si的總和的總和ininiiiHss11i第第i層土的層土的壓縮應(yīng)變壓縮應(yīng)變ivisiiiiiviiiiipmEpeppaeee1121211)(1e1i由第由第i層的自重應(yīng)力均值從土的壓縮曲線上得到的相應(yīng)孔隙比層的自重應(yīng)力均值從土的壓縮曲線上得到的相應(yīng)孔隙比e2i由第由第i層的自重應(yīng)力均值與附加應(yīng)力均值之和從土的壓縮曲線層的自重應(yīng)力

40、均值與附加應(yīng)力均值之和從土的壓縮曲線上得到的相應(yīng)孔隙比上得到的相應(yīng)孔隙比ni土的壓縮應(yīng)變土的壓縮應(yīng)變1. 分層總和法單向壓縮基本公式分層總和法單向壓縮基本公式6.2.2 分層總和法計(jì)算最終沉降量分層總和法計(jì)算最終沉降量dc線線z線線ci)1( ic)1( izziip1ipiiippp12土力學(xué)土力學(xué)1. 分層總和法單向壓縮基本公式分層總和法單向壓縮基本公式4.4.單向壓縮分層總和法計(jì)算步驟單向壓縮分層總和法計(jì)算步驟n1.1.繪制基礎(chǔ)中心點(diǎn)下地基中自重應(yīng)力和附加應(yīng)力分布曲線繪制基礎(chǔ)中心點(diǎn)下地基中自重應(yīng)力和附加應(yīng)力分布曲線n2.2.確定地基沉降計(jì)算深度確定地基沉降計(jì)算深度n3.3.確定沉降計(jì)算深

41、度范圍內(nèi)的分層界面確定沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)的分層界面n4.4.計(jì)算各分層沉降量計(jì)算各分層沉降量n5.5.計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量6.2.2 分層總和法計(jì)算最終沉降量分層總和法計(jì)算最終沉降量土力學(xué)土力學(xué)6.2.2 分層總和法計(jì)算最終沉降量分層總和法計(jì)算最終沉降量1. 分層總和法單向壓縮基本公式分層總和法單向壓縮基本公式v 繪制基礎(chǔ)中心點(diǎn)下地基中自重應(yīng)力繪制基礎(chǔ)中心點(diǎn)下地基中自重應(yīng)力和附加應(yīng)力分布曲線和附加應(yīng)力分布曲線n確定基礎(chǔ)沉降計(jì)算深度確定基礎(chǔ)沉降計(jì)算深度 一般取附加應(yīng)力與自重應(yīng)力的比值一般取附加應(yīng)力與自重應(yīng)力的比值為為20處，即處，即z=0.2c處的深度作為處的深度作為沉降計(jì)算深度

42、的下限沉降計(jì)算深度的下限n確定地基分層確定地基分層1.1.不同土層的分界面與地下水位面不同土層的分界面與地下水位面 為天然層面為天然層面2.2.每層厚度每層厚度hi 0.4bn計(jì)算各分層沉降量計(jì)算各分層沉降量 根據(jù)自重應(yīng)力、附加應(yīng)力曲線、根據(jù)自重應(yīng)力、附加應(yīng)力曲線、e- -p壓縮曲線計(jì)算任一分層沉降量壓縮曲線計(jì)算任一分層沉降量 對(duì)于軟土，應(yīng)該取對(duì)于軟土，應(yīng)該取z=0.1c處，若處，若沉降深度范圍內(nèi)存在基巖時(shí)，計(jì)算至沉降深度范圍內(nèi)存在基巖時(shí)，計(jì)算至基巖表面為止基巖表面為止n計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量iiviisiiiiiiiHpmHEpheees1211niiiviinisiiniiH

43、pmHEpss111d地基沉降計(jì)算深度地基沉降計(jì)算深度c線線z線線土力學(xué)土力學(xué)例題例題6-1:土力學(xué)土力學(xué)例題例題6-1:土力學(xué)土力學(xué)例題例題6-1:土力學(xué)土力學(xué)例題例題6-1:土力學(xué)土力學(xué)例題例題6-1:土力學(xué)土力學(xué)6.2.2 分層總和法計(jì)算最終沉降量分層總和法計(jì)算最終沉降量2. 規(guī)范規(guī)范法法n由建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范由建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500072002）提出提出n分層總和法的另一種形式分層總和法的另一種形式n沿用分層總和法的假設(shè)，并引入平均附加應(yīng)力系數(shù)和地基沉降計(jì)算沿用分層總和法的假設(shè)，并引入平均附加應(yīng)力系數(shù)和地基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù) 均質(zhì)地基土，在側(cè)限條件下，壓縮模量均質(zhì)地基

44、土，在側(cè)限條件下，壓縮模量Es不隨深度而變，從基底至深不隨深度而變，從基底至深度度z的壓縮量為的壓縮量為szzszszEAdzEdzEs001附加應(yīng)力面積附加應(yīng)力面積深度深度z范圍內(nèi)的范圍內(nèi)的附加應(yīng)力面積附加應(yīng)力面積dzAzz0附加應(yīng)力通附加應(yīng)力通式式z= p0代入代入引入平均附引入平均附加應(yīng)力系數(shù)加應(yīng)力系數(shù)zpAzdzz00因此附加應(yīng)力面因此附加應(yīng)力面積表示為積表示為zpA0sEzps0因此因此zdzp00土力學(xué)土力學(xué)利用附加應(yīng)力面積利用附加應(yīng)力面積A的等代值計(jì)算地基任意深度范圍內(nèi)的沉降量，因的等代值計(jì)算地基任意深度范圍內(nèi)的沉降量，因此第此第i層沉降量為層沉降量為)(11011iiiisis

45、iiiiiizzEpEAAsss根據(jù)分層總和法基本原理可得成層地基根據(jù)分層總和法基本原理可得成層地基最終沉降量的基本公式最終沉降量的基本公式zi-1地基沉降計(jì)算深度地基沉降計(jì)算深度znzizzi-153 4612b123456120pi01pip0p0第第n層層第第i層層zi)(11101iiiinisiniizzEpssAiAi-12. 規(guī)范規(guī)范法法6.2.2 分層總和法計(jì)算最終沉降量分層總和法計(jì)算最終沉降量土力學(xué)土力學(xué)2. 規(guī)范規(guī)范法法6.2.2 分層總和法計(jì)算最終沉降量分層總和法計(jì)算最終沉降量地基沉降計(jì)算深度地基沉降計(jì)算深度zn應(yīng)該滿足的條件應(yīng)該滿足的條件)(1110iiiinisiss

46、zzEpsszi、zi-1基礎(chǔ)底面至第基礎(chǔ)底面至第i層土、第層土、第i-1層土底面的距離層土底面的距離(m)i、i-1基礎(chǔ)底面至第基礎(chǔ)底面至第i層土、第層土、第i-1層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)系數(shù)niinss1025.0 當(dāng)確定沉降計(jì)算深度下有軟弱土層時(shí)，尚應(yīng)向下繼續(xù)計(jì)算，直至軟當(dāng)確定沉降計(jì)算深度下有軟弱土層時(shí)，尚應(yīng)向下繼續(xù)計(jì)算，直至軟弱土層中所取規(guī)定厚度的計(jì)算沉降量也滿足上式，若計(jì)算深度范圍內(nèi)弱土層中所取規(guī)定厚度的計(jì)算沉降量也滿足上式，若計(jì)算深度范圍內(nèi)存在基巖，存在基巖，zn可取至基巖表面為止可取至基巖表面為止（P151)P151) 當(dāng)無相鄰荷載影響，基礎(chǔ)寬度在

47、當(dāng)無相鄰荷載影響，基礎(chǔ)寬度在130m范圍內(nèi)，基礎(chǔ)中點(diǎn)的地基沉范圍內(nèi)，基礎(chǔ)中點(diǎn)的地基沉降計(jì)算深度可以按簡(jiǎn)化公式計(jì)算降計(jì)算深度可以按簡(jiǎn)化公式計(jì)算)ln4.05.2(bbzn 為了提高計(jì)算精度，地基沉降量乘以一個(gè)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)為了提高計(jì)算精度，地基沉降量乘以一個(gè)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)s，可可以查有關(guān)系數(shù)表得到以查有關(guān)系數(shù)表得到地基最終沉降地基最終沉降量修正公式量修正公式土力學(xué)土力學(xué)例題例題6-2:土力學(xué)土力學(xué)例題例題6-2:土力學(xué)土力學(xué)例題例題6-2:土力學(xué)土力學(xué)例題例題6-2:土力學(xué)土力學(xué)例題例題6-2:土力學(xué)土力學(xué)例題例題6-2:土力學(xué)土力學(xué)例題例題6-2:土力學(xué)土力學(xué)例題例題6-2:土力學(xué)土力學(xué)3

48、. 地基沉降計(jì)算中的有關(guān)問題地基沉降計(jì)算中的有關(guān)問題6.2.2 分層總和法計(jì)算最終沉降量分層總和法計(jì)算最終沉降量（1 1）分層總和法在計(jì)算中假定不符合實(shí)際情況）分層總和法在計(jì)算中假定不符合實(shí)際情況假定地基無側(cè)向變形假定地基無側(cè)向變形 計(jì)算結(jié)果偏小計(jì)算結(jié)果偏小計(jì)算采用基礎(chǔ)中心點(diǎn)下土的附加應(yīng)力和沉降計(jì)算采用基礎(chǔ)中心點(diǎn)下土的附加應(yīng)力和沉降 計(jì)算結(jié)果偏大計(jì)算結(jié)果偏大兩者在一定程度上相互抵消誤差，但精確誤差難以估計(jì)兩者在一定程度上相互抵消誤差，但精確誤差難以估計(jì)（2 2）分層總和法中附加應(yīng)力計(jì)算應(yīng)考慮土體在自重作用下的固）分層總和法中附加應(yīng)力計(jì)算應(yīng)考慮土體在自重作用下的固結(jié)程度，未完全固結(jié)的土應(yīng)考慮由于

49、固結(jié)引起的沉降量；結(jié)程度，未完全固結(jié)的土應(yīng)考慮由于固結(jié)引起的沉降量； 相鄰荷載對(duì)沉降量有較大的影響，在附加應(yīng)力計(jì)算中應(yīng)考慮相鄰荷載對(duì)沉降量有較大的影響，在附加應(yīng)力計(jì)算中應(yīng)考慮相鄰荷載的作用相鄰荷載的作用 （3 3）當(dāng)建筑物基礎(chǔ)埋置較深時(shí)，應(yīng)考慮開挖基坑時(shí)地基土的當(dāng)建筑物基礎(chǔ)埋置較深時(shí)，應(yīng)考慮開挖基坑時(shí)地基土的回彈，建筑物施工時(shí)又產(chǎn)生地基土再壓縮的情況回彈，建筑物施工時(shí)又產(chǎn)生地基土再壓縮的情況土力學(xué)土力學(xué)6.2.3 斯肯普頓比倫法計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量斯肯普頓比倫法計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量 研究表明：粘性土地基在基底壓力作用下的沉降量研究表明：粘性土地基在基底壓力作用下的沉降量S S由三由三種不同的原因引

50、起：種不同的原因引起：tSS Si i ：初始瞬時(shí)沉降：初始瞬時(shí)沉降Ss: 次固結(jié)沉降次固結(jié)沉降S Sc c：主固結(jié)沉降：主固結(jié)沉降niiSS1scdSSSS 初始沉降初始沉降( (瞬時(shí)沉降瞬時(shí)沉降) S) Sd d：有有限范圍的外荷載作用下地基由限范圍的外荷載作用下地基由于發(fā)生側(cè)向位移于發(fā)生側(cè)向位移( (即剪切變形即剪切變形) )引起的。引起的。主固結(jié)沉降主固結(jié)沉降( (滲流固結(jié)沉降滲流固結(jié)沉降) S) Sc c ：由于超孔隙水壓力逐漸向有效應(yīng)力轉(zhuǎn)化由于超孔隙水壓力逐漸向有效應(yīng)力轉(zhuǎn)化而發(fā)生的土滲透固結(jié)變形引起的。是地基變形的主要部分。而發(fā)生的土滲透固結(jié)變形引起的。是地基變形的主要部分。次固結(jié)

51、沉降次固結(jié)沉降 S Ss s ：主固結(jié)沉降完成以后，在有效應(yīng)力不變條件下，由于土骨主固結(jié)沉降完成以后，在有效應(yīng)力不變條件下，由于土骨架的蠕變特性引起的變形。這種變形的速率與孔壓消散的速率無關(guān)，取決于架的蠕變特性引起的變形。這種變形的速率與孔壓消散的速率無關(guān)，取決于土的蠕變性質(zhì)，既包括剪應(yīng)變，又包括體應(yīng)變。土的蠕變性質(zhì)，既包括剪應(yīng)變，又包括體應(yīng)變。土力學(xué)土力學(xué)6.3.1 沉積土（層）的應(yīng)力歷史沉積土（層）的應(yīng)力歷史先期固結(jié)壓力（前期固結(jié)壓力）：先期固結(jié)壓力（前期固結(jié)壓力）：天然土層在歷史上受過最大天然土層在歷史上受過最大固結(jié)壓力（指土體在固結(jié)過程中所受的最大豎向有效應(yīng)力）。固結(jié)壓力（指土體在固結(jié)

52、過程中所受的最大豎向有效應(yīng)力）。土土在歷史上所經(jīng)受的先期固結(jié)壓力等于現(xiàn)有覆蓋土重在歷史上所經(jīng)受的先期固結(jié)壓力等于現(xiàn)有覆蓋土重歷史上曾經(jīng)受過大于現(xiàn)有覆蓋土重的先期固結(jié)壓力歷史上曾經(jīng)受過大于現(xiàn)有覆蓋土重的先期固結(jié)壓力根據(jù)應(yīng)力歷史分類：根據(jù)應(yīng)力歷史分類：正常固結(jié)土正常固結(jié)土超固結(jié)土超固結(jié)土次固結(jié)土次固結(jié)土先期固結(jié)壓力小于現(xiàn)有覆蓋土重先期固結(jié)壓力小于現(xiàn)有覆蓋土重超固結(jié)比超固結(jié)比OCROCR：先期固結(jié)壓力與現(xiàn)有覆蓋土重之比。先期固結(jié)壓力與現(xiàn)有覆蓋土重之比。1ppOCRc先期固結(jié)壓力，先期固結(jié)壓力，kPakPa現(xiàn)有覆蓋土重，現(xiàn)有覆蓋土重，kPakPaOCR=1 正常固結(jié)土 OCR1 超固結(jié)土 OCR1 超

53、固結(jié)土 OCR1 欠固結(jié)土 高層建筑巖土工程勘察規(guī)程高層建筑巖土工程勘察規(guī)程OCROCR1.01.01.21.2為正常固結(jié)土。為正常固結(jié)土。土力學(xué)土力學(xué)6.3.1 沉積土（層）的應(yīng)力歷史沉積土（層）的應(yīng)力歷史e ep(lg)CD在在e-lge-lgp曲線上，找出曲線上，找出曲率最大點(diǎn)曲率最大點(diǎn)m m作水平線作水平線m1作作m點(diǎn)切線點(diǎn)切線m2作作m1,m2 的角分線的角分線m3m3與試驗(yàn)曲線的直線段與試驗(yàn)曲線的直線段交于點(diǎn)交于點(diǎn)BB點(diǎn)對(duì)應(yīng)于先期固結(jié)壓點(diǎn)對(duì)應(yīng)于先期固結(jié)壓力力pcmrmin1 12 23 3p pc cAB先期固結(jié)壓力先期固結(jié)壓力p pc c的確定（的確定（卡薩格蘭德法）卡薩格蘭德法

54、）土力學(xué)土力學(xué)1. 正常固結(jié)土的沉降正常固結(jié)土的沉降6.3.2 應(yīng)力歷史法計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量應(yīng)力歷史法計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量niiicHs1121121lg111ppCeeeec)lg(1121ppeHCHscci i第第i i分層的壓縮應(yīng)變分層的壓縮應(yīng)變 H Hi i第第i i分層的厚度分層的厚度單層：?jiǎn)螌樱憾鄬樱憾鄬樱篿iiciiiiipppCeee1100lg111niiiiciiicpppCeHs1110)lg(1bcep(lg)0ee1pp1ppcd斜率Cc土力學(xué)土力學(xué)2. 超固結(jié)土的沉降超固結(jié)土的沉降6.3.2 應(yīng)力歷史法計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量應(yīng)力歷史法計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量)/)(log11

55、pppCeep p1 1p p p pc c土力學(xué)土力學(xué)3. 欠固結(jié)土的沉降欠固結(jié)土的沉降6.3.2 應(yīng)力歷史法計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量應(yīng)力歷史法計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量欠固結(jié)土的沉降包括由于地基欠固結(jié)土的沉降包括由于地基附加應(yīng)力所引起的，以及原有土附加應(yīng)力所引起的，以及原有土自重應(yīng)力作用下的固結(jié)還沒有達(dá)自重應(yīng)力作用下的固結(jié)還沒有達(dá)到穩(wěn)定的那一部分沉降在內(nèi)到穩(wěn)定的那一部分沉降在內(nèi)niciiiciiicpppCeHs110)lg(1bcep(lg)d0ecpcpp 1p e ecp1pp pc ci i第第i i分層的實(shí)際有效壓力，小于土的自重應(yīng)力分層的實(shí)際有效壓力，小于土的自重應(yīng)力p p1 1i i盡管欠

56、固結(jié)土不常見，但在計(jì)算固結(jié)沉降時(shí)，必須考慮盡管欠固結(jié)土不常見，但在計(jì)算固結(jié)沉降時(shí)，必須考慮自重應(yīng)力作用下繼續(xù)固結(jié)引起的一部分沉降。自重應(yīng)力作用下繼續(xù)固結(jié)引起的一部分沉降。土力學(xué)土力學(xué)對(duì)所受總應(yīng)力，骨架和孔隙對(duì)所受總應(yīng)力，骨架和孔隙流體如何分擔(dān)？流體如何分擔(dān)？它們?nèi)绾蝹鬟f和相互轉(zhuǎn)化？它們?nèi)绾蝹鬟f和相互轉(zhuǎn)化？它們對(duì)土的變形和強(qiáng)度有何它們對(duì)土的變形和強(qiáng)度有何影響？影響？外荷載外荷載 總應(yīng)力總應(yīng)力 n 土體是由固體顆粒骨架、孔隙流土體是由固體顆粒骨架、孔隙流體（水和氣）三相構(gòu)成的碎散材體（水和氣）三相構(gòu)成的碎散材料，受外力作用后，料，受外力作用后，總應(yīng)力由土總應(yīng)力由土骨架和孔隙流體共同承受骨架和孔隙流

57、體共同承受有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理1. 有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理6.4.1 飽和土中的有效應(yīng)力飽和土中的有效應(yīng)力土力學(xué)土力學(xué)外荷載外荷載 總應(yīng)力總應(yīng)力 飽和土中的應(yīng)力形態(tài)飽和土中的應(yīng)力形態(tài)n 飽和土是由固體顆粒骨架和充滿飽和土是由固體顆粒骨架和充滿其間的水組成的兩相體。受外力其間的水組成的兩相體。受外力后，后，總應(yīng)力分為兩部分承擔(dān)：總應(yīng)力分為兩部分承擔(dān)：F由土骨架承擔(dān)，并通過顆粒之間由土骨架承擔(dān)，并通過顆粒之間的接觸面進(jìn)行應(yīng)力的傳遞，稱之的接觸面進(jìn)行應(yīng)力的傳遞，稱之為為粒間應(yīng)力粒間應(yīng)力F有由孔隙水來承擔(dān)，通過連通的有由孔隙水來承擔(dān)，通過連通的孔隙水傳遞，稱之為孔隙水傳遞，稱之為孔隙水壓力孔隙水

58、壓力?？紫端荒艹袚?dān)剪應(yīng)力，但能承孔隙水不能承擔(dān)剪應(yīng)力，但能承受法向應(yīng)力受法向應(yīng)力土力學(xué)土力學(xué)外荷載外荷載 總應(yīng)力總應(yīng)力 A Aa aa aP Psvsv接觸點(diǎn)接觸點(diǎn)P Ps sA A：A Aw w：A As s：土單元的斷面積土單元的斷面積顆粒接觸點(diǎn)的面積顆粒接觸點(diǎn)的面積孔隙水的斷面積孔隙水的斷面積a-aa-a斷面豎向力平衡：斷面豎向力平衡：有效應(yīng)力有效應(yīng)力 1 1飽和土有效應(yīng)力原理飽和土有效應(yīng)力原理A=AA=AS S+A+AW WWSVAPAAAAPWSV土力學(xué)土力學(xué)1. 有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理土中土中應(yīng)力應(yīng)力孔隙水壓力孔隙水壓力孔隙氣壓力孔隙氣壓力孔隙孔隙壓力壓力有效有效應(yīng)力應(yīng)力土中有

59、效應(yīng)力指土粒所傳遞的粒間應(yīng)力，它是控制土中有效應(yīng)力指土粒所傳遞的粒間應(yīng)力，它是控制土的體積（變形）和強(qiáng)度兩者變化的土中應(yīng)力。土的體積（變形）和強(qiáng)度兩者變化的土中應(yīng)力。靜水壓力靜水壓力超孔隙水壓力超孔隙水壓力自重應(yīng)力自重應(yīng)力附加應(yīng)力附加應(yīng)力孔隙水壓力孔隙水壓力u指指附加應(yīng)力在土孔隙水中所引起的附加應(yīng)力在土孔隙水中所引起的超超孔隙水壓力孔隙水壓力有效應(yīng)力有效應(yīng)力是指是指由土骨架所傳遞的壓力，即顆粒間接觸應(yīng)力由土骨架所傳遞的壓力，即顆粒間接觸應(yīng)力飽和土中任意點(diǎn)的總應(yīng)力飽和土中任意點(diǎn)的總應(yīng)力 總是等于有效應(yīng)力總是等于有效應(yīng)力加上孔隙水壓力加上孔隙水壓力u。即即：u或或u飽和土中的有效應(yīng)力原理飽和土中的

60、有效應(yīng)力原理土力學(xué)土力學(xué)飽和土的有效應(yīng)力原理飽和土的有效應(yīng)力原理F飽和土體內(nèi)任一平面上受到的總應(yīng)力可分為兩部飽和土體內(nèi)任一平面上受到的總應(yīng)力可分為兩部分分 和和u u，并且：，并且：F土的變形與強(qiáng)度都只取決于有效應(yīng)力土的變形與強(qiáng)度都只取決于有效應(yīng)力一般地，一般地，有效應(yīng)力有效應(yīng)力總應(yīng)力已知或易知總應(yīng)力已知或易知孔隙水壓測(cè)定或計(jì)算孔隙水壓測(cè)定或計(jì)算 000000zzyzxyzyyxxzxyxzzyzxyzyyxxzxyx土力學(xué)土力學(xué)有效應(yīng)力原理的討論有效應(yīng)力原理的討論 孔隙水壓孔隙水壓力的作用力的作用 有效應(yīng)力有效應(yīng)力的作用的作用 討論討論 它在各個(gè)方向相等，只能使土顆粒它在各個(gè)方向相等，只能使