地基的變形Word版（共34頁）

1、CH四 地基變形4.1 土的壓縮性和壓縮指標(biāo)4.2 地基最終沉降量的計(jì)算4.3 建筑物沉降觀測與地基容許變形荷載作用下土體的壓縮性;土的壓縮試驗(yàn)和固結(jié)試驗(yàn);地基最終沉降量的計(jì)算;地基變形類型及地基允許變形值主要內(nèi)容:重點(diǎn)：土的壓縮性和壓縮性指標(biāo)的確定;用分層總和法和規(guī)范法計(jì)算基礎(chǔ)沉降的;地基允許的變形值土具有壓縮性荷載作用地基發(fā)生沉降荷載大小土的壓縮特性地基厚度均勻沉降（沉降量）不均勻沉降（沉降差）建筑物上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力影響結(jié)構(gòu)物的安全和正常使用概述4.1 土的壓縮性和壓縮指標(biāo)土壓縮的原因固體土顆粒本身被壓縮土空隙中水及封閉氣體被壓縮水和氣體從孔隙中被擠出土體在壓力作用下體積減小的特性稱為

2、土的壓縮性1、壓縮性一、基本概念水槽內(nèi)環(huán)環(huán)刀透水石試樣傳壓板百分表逐級施加荷載，至變形穩(wěn)定測定：豎向壓應(yīng)力豎向變形試驗(yàn)結(jié)果：二、室內(nèi)壓縮試驗(yàn)與壓縮性指標(biāo)1、壓縮試驗(yàn)與e-p曲線研究土在不同壓力作用下，孔隙比變化規(guī)律Vve0Vs1h0/(1+e0)h0VveiVs1hi/(1+e)phisi受荷后土樣的高度變化: 設(shè)初始高度h0,受壓后的高度hi,則hi=h0si, si為每級荷載作用下的變形量土樣體積在受壓前后不變其中由于逐級（一般為6級）施加荷載在不同壓力p作用下，可得到相應(yīng)的孔隙比e，根據(jù)一一對應(yīng)關(guān)系，以橫座標(biāo)表示壓力，以縱座標(biāo)表示孔隙比，繪制e-p曲線，稱為壓縮曲線試驗(yàn)過程中的兩個(gè)基本條

3、件:受壓前后土粒體積不變和土樣橫 截面面積不變。e0eppi壓縮曲線再壓縮曲線殘余變形e-p曲線壓縮曲線的繪制方式e - p曲線e - lgp曲線 回彈曲線彈性變形10010000.60.70.80.9eCc11Cee - lgp曲線2、壓縮性指標(biāo)（MPa-1）1）、壓縮系數(shù)： 一般取壓縮曲線上M1M2兩點(diǎn)切線的斜率值，稱為土的壓縮系數(shù)。實(shí)際工程中，往往用割線斜率表示：土的類別a1-2 (MPa-1)高壓縮性土0.5中壓縮性土0.10.5低壓縮性土0.1p1p2e1e2M1M2e0epe-p曲線pe規(guī)范用p1100kPa、 p2200kPa對應(yīng)的壓縮系數(shù)a1-2評價(jià)土的壓縮性根據(jù)壓密定律：在豎

4、向壓力變化不大的范圍內(nèi)，孔隙比的變化量與壓力之間的變化量，二者之間的關(guān)系近似用一條直線來代替。2）、壓縮指數(shù)Cc：10010000.60.70.80.9eCc11Ce壓縮指數(shù)Ce回彈指數(shù)（再壓縮指數(shù)）Ce 1 硬粘土（應(yīng)力擴(kuò)散）S偏大, s1沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)1.計(jì)算原理設(shè)地基土層均質(zhì)、壓縮模量不隨深度變化，則：:深度Z范圍內(nèi)豎向附加應(yīng)力面積A的等代值:深度Z范圍內(nèi)豎向附加應(yīng)力系數(shù),，A應(yīng)力面積規(guī)范法地基沉降計(jì)算簡圖：2.地基沉降計(jì)算深度（地基壓縮層厚度）對于地基的計(jì)算深度，即地基壓縮層厚度，可分兩種情況： 無相鄰荷載的基礎(chǔ)中點(diǎn)下: 式中b-基礎(chǔ)寬度，適用于1m30m范圍。 有相鄰荷載影響: 或

5、：在計(jì)算深度zn范圍內(nèi)，第i層土的變形值：在zn處向上取厚度z土層的計(jì)算變形值， z按規(guī)定確定。計(jì)算層厚度 z值的選?。罕?-5在計(jì)算地基變形時(shí)，應(yīng)考慮相鄰荷載的影響，其值可按應(yīng)力疊加原理，采用角點(diǎn)法計(jì)算。規(guī)范法計(jì)算基礎(chǔ)沉降量的步驟為：（1） 計(jì)算基底附加應(yīng)力；（2） 以天然土層作為分層面（即按Es分層）；（3） 確定壓縮層厚度zn，采用變形比（4） 分別計(jì)算每層土的變形量（5） 計(jì)算基礎(chǔ)總沉降量【例】試按規(guī)范推薦的方法計(jì)算圖所示基礎(chǔ)的最終沉降量，并考慮基礎(chǔ)的影響。已知基礎(chǔ)和各承受相應(yīng)于準(zhǔn)永久組合的總荷載值Q=1134KN，基礎(chǔ)底面尺寸bl=2m3m,基礎(chǔ)埋置身度d=2m。其他條件見圖?！窘獯?/p>

6、】、計(jì)算基底壓力基底處總壓力基底處的附加壓力、計(jì)算壓縮層范圍內(nèi)各土層壓縮量計(jì)算過程見圖表zi (m)基礎(chǔ)基礎(chǔ)對基礎(chǔ)的影響ain=l/bm=z/bain=l/bm=l/bai01.501.0003.32.0002.01.520.75761.30.00420.76074.01.540.50852.70.01420.52273.71.53.70.53652.50.01300.5495zi (m)aizi(m)aizi- ai-1zi-1(m)Esi(kPa)si=p0(aizi-ai-1zi-1) /Esi(mm) sI (mm) sn/si002.01.5221.522829.129.14.02.

7、0910.569108.737.83.72.0330.058100.880.023、確定壓縮層下限 在基底下4m深范圍內(nèi)土層的總變形量 ，在 處以上 （基礎(chǔ)寬度 b=2m，查表4-3得 ）厚土層變形值 。故所取沉降計(jì)算深度 滿足規(guī)范要求。 、確定沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)壓縮層范圍內(nèi)土層壓縮模量的平均值 查表4-2得s=0.9。 、計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量4.3 應(yīng)力歷史對地基沉降的影響 作用于飽和土體內(nèi)某截面上總的正應(yīng)力s由兩部分組成：一部分為孔隙水壓力u，它沿著各個(gè)方向均勻作用于土顆粒上，其中由孔隙水自重引起的稱為靜水壓力，由附加應(yīng)力引起的稱為超靜孔隙水壓力（孔隙水壓力）；另一部分為有效應(yīng)力，它作用于土的

8、骨架（土顆粒）上，其中由土粒自重引起的即為土的自重應(yīng)力，由附加應(yīng)力引起的稱為附加有效應(yīng)力。飽和土中總應(yīng)力與孔隙水壓力、有效應(yīng)力之間存在如下關(guān)系 ：（1）任一平面上受到的總應(yīng)力等于有效應(yīng)力加孔隙水壓力之和；（2）土的變形是有效應(yīng)力引起的。固結(jié)：土的壓縮隨時(shí)間而增長的過程加荷瞬間， =u而=0。隨著時(shí)間的增長，u下降，而增長。當(dāng)固結(jié)變相穩(wěn)定時(shí)，u=0而=，由此可見飽和土壓密過程實(shí)際上是孔隙水壓力逐漸消散，有效壓力增加的過程，則飽和土完全固結(jié)。固結(jié)度ut:土的固結(jié)過程中某一時(shí)間t的固結(jié)沉降量s1與固結(jié)穩(wěn)定的最終沉降量s之比稱為固結(jié)度ut。當(dāng)t=0時(shí)， st=0，則ut=0，即固結(jié)完成0%當(dāng)固結(jié)穩(wěn)定時(shí)

9、， st=s,則ut=1.0，即固結(jié)基本上達(dá)到100%完成。固結(jié)度的變化范圍為01，它表示在某一荷載作用下經(jīng)過t時(shí)間后土體所能達(dá)到的固結(jié)程度。4.4、地基變形與時(shí)間的關(guān)系 飽和粘性土地基在建筑物荷載作用下要經(jīng)過相當(dāng)長時(shí)間才能達(dá)到最終沉降，不是瞬時(shí)完成的。為了建筑物的安全與正常使用，對于一些重要或特殊的建筑物應(yīng)在工程實(shí)踐和分析研究中掌握沉降與時(shí)間關(guān)系的規(guī)律性，這是因?yàn)檩^快的沉降速率對于建筑物有較大的危害。例如，在第四紀(jì)一般粘性土地區(qū)，一般的四、五層以上的民用建筑物的允許沉降僅10cm左右，沉降超過此值就容易產(chǎn)生裂縫；而沿海軟土地區(qū)，沉降的固結(jié)過程很慢，建筑物能夠適應(yīng)于地基的變形。因此，類似建筑物

10、的允許沉降量可達(dá)20cm甚至更大。 碎石土和砂土的壓縮性小而滲透性大，在受荷后固結(jié)穩(wěn)定所需的時(shí)間很短，可以認(rèn)為在外荷載施加完畢時(shí)，其固結(jié)變形就已經(jīng)基本完成。飽和粘性土與粉土地基在建筑物荷載作用下需要經(jīng)過相當(dāng)長時(shí)間才能達(dá)到最終沉降，例如厚的飽和軟粘土層，其固結(jié)變形需要幾年甚至幾十年才能完成。因此，工程中一般只考慮粘性土和粉土的變形與時(shí)間的關(guān)系。一、建筑物沉降觀測4.5 建筑物沉降觀測與地基容許變形值（1）驗(yàn)證工程設(shè)計(jì)與沉降計(jì)算的正確性；（2）判別建筑物施工的質(zhì)量；（3）發(fā)生事故后作為分析事故原因和加固處理依據(jù)。能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑物變形并防止有害變形的擴(kuò)大。（1）埋設(shè)地點(diǎn)要靠近觀測對象，但必須在建筑

11、物所產(chǎn)生的壓力影響范圍以外。（2）在一個(gè)觀測區(qū)內(nèi)，水準(zhǔn)基點(diǎn)3個(gè)，埋置深度應(yīng)與建筑物基礎(chǔ)的埋深相應(yīng)。（1）根據(jù)建筑物的平面形狀，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工程地質(zhì)條件考慮布置觀測點(diǎn)。（2）一般設(shè)置在四周的角點(diǎn)、轉(zhuǎn)角處、縱橫墻的中點(diǎn)、沉降縫和新老建筑物的 連接處。（3）數(shù)量一般不小于6點(diǎn)，間距一般為612米。 1.目的 2.必要性 3.水準(zhǔn)基點(diǎn)的設(shè)置 4.觀測點(diǎn)的設(shè)置沉降觀測采用精密水準(zhǔn)儀，觀測精度為0.01。民用建筑每增高一層觀測一次；工業(yè)建筑在不同荷載階段分別進(jìn)行觀測，施工期間不應(yīng)少于4次；竣工后第一年不少于35次； 第二年不少于2次； 以后每年一次，直到穩(wěn)定。（穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為半年沉降量不超過2）減速沉降（沉降速

12、率減少到0.05/d以下時(shí)）：認(rèn)為沉降趨于穩(wěn)定。等速沉降：導(dǎo)致地基喪失穩(wěn)定的危險(xiǎn)。加速沉降：表示地基 已喪失穩(wěn)定，應(yīng)及時(shí)采取措施，防止發(fā)生事故。5.儀器與精度6.觀測次數(shù)和時(shí)間7.觀測資料的整理 建筑物地基變形的特征，可分為沉降量、沉降差、傾斜和局部傾斜4種。 1.沉降量(mm) 定義:特指基礎(chǔ)中心的沉降差，以mm為單位； 作用:若沉降量過大，勢必影響建筑物的正常使用。 （一）地基變形分類二、地基允許變形值2.沉降差(mm) 定義:指同一建筑物中相鄰兩個(gè)基礎(chǔ)沉降的差值； 作用:若沉降差過大，建筑物將發(fā)生裂縫、傾斜和破壞。 3.傾斜（） 定義:指獨(dú)立基礎(chǔ)傾斜方向兩端點(diǎn)的沉降差與其距離的比值，以表示。 作用:若建筑物傾斜過大，將影響正常使用，遇臺(tái)風(fēng)或強(qiáng)烈地震時(shí)危及建筑物整體穩(wěn)定，甚至傾覆。4.局部傾斜（） 定義:指磚石砌體承重結(jié)構(gòu)，沿縱向6m10m內(nèi)基礎(chǔ)兩點(diǎn)的沉降差與其距離的比值，以表示。 作用:若建筑物局部傾斜過大，往往使磚石砌體承受彎矩而拉裂。（二）地基變形允許值土的壓縮性測試方法一、側(cè)限壓縮試驗(yàn)及其表示方法一維壓縮性及其指標(biāo)一、e -p曲線形狀可以反映土壓縮性 高低，平緩壓縮性低，陡峻高。二、壓縮系數(shù)、壓縮模量是評定地 基土壓縮性高低的重要指標(biāo)。 通過有側(cè)限條件下壓縮試