地基變形計(jì)算課件

1、本章要求:第四章 土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算1、了解土的壓縮特性。2、地基最終沉降量計(jì)算的基本方法。 本章要求:第四章 土的變形性質(zhì)1、了解土的壓縮特性。2、地第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算變形 強(qiáng)度 穩(wěn)定荷載應(yīng)力第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算變形 強(qiáng)度 沉降：平均沉降，控制絕對(duì)值，正常使用傾斜：高聳建筑物、高層建筑物沉降差：相鄰柱基礎(chǔ)框架與排架局部?jī)A斜：承重的墻條形基礎(chǔ)不均勻沉降變形與沉降種類：第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算沉降：平均沉降，控制絕對(duì)值，正常使用不均勻沉降變形與沉降種類應(yīng)力作用：附加應(yīng)力土的壓縮性：壓縮指標(biāo)變形與沉降原因：第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算應(yīng)力作用：附加應(yīng)力

2、變形與沉降原因：第三章土的變形性質(zhì)及地第一節(jié) 土的壓縮性1、定義：地基土在外力作用下體積減少的特性。2、體積減少的原因：土中水和氣體的排出（主要原因）；土顆粒的壓縮；土中水和氣體的壓縮。3、壓縮變形的快慢土中水的滲透速度。第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算4、土體在外力作用下，壓縮隨時(shí)間增長(zhǎng)的過(guò)程，稱為土的固結(jié)。一、基本概念第一節(jié) 土的壓縮性1、定義：地基土在外力作用下體積減少的二、壓縮試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)（一）壓縮試驗(yàn)第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算4.14.2二、壓縮試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算一、壓縮試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)（一）壓縮試驗(yàn)側(cè)限壓縮試驗(yàn)根據(jù)每級(jí)荷載 p(p600kPa

3、)下的穩(wěn)定變形量 ，可算出相應(yīng)壓力下的孔隙比 。繪出pe曲線，即壓縮曲線。 假定土粒是不可壓縮的，壓縮試驗(yàn)前后的土粒體積不變：第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算一、壓縮試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算一、壓縮試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)（續(xù)）（二）壓縮系數(shù)a和壓縮指數(shù)Cc1、壓縮系數(shù)ape曲線上某點(diǎn)的切線斜率，通常用p 1-2的割線斜率來(lái)表示壓縮系數(shù)a 1-2 。實(shí)際工程中土的壓力變化范圍常為p 1=100kPa（對(duì)應(yīng)土的自重應(yīng)力），p 2=200kPa （對(duì)應(yīng)土的自重應(yīng)力與附加應(yīng)力和）。第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算4.3一、壓縮試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)（續(xù)）實(shí)際工程中土的壓力變化范圍常為一、壓

4、縮試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)（續(xù)）（二）壓縮系數(shù)a和壓縮指數(shù)Cc1、壓縮系數(shù)a切線斜率表示割線斜率表示地基規(guī)范表示第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算4.4一、壓縮試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)（續(xù)）切線斜率表示割線斜率表示地基規(guī)土的類別a (MPa-1)高壓縮性土 0.5中壓縮性土0.1-0.5低壓縮性土0.1地基土按壓縮性分類第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算土的類別a (MPa-1)高壓縮性土 0.5中壓縮性土0一、壓縮試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)（續(xù)）（二）壓縮系數(shù)a和壓縮指數(shù)Cc2、壓縮指數(shù)Ccelog p曲線的后半段接近直線，直線的斜率稱為壓縮指數(shù)Cc。用于土層固結(jié)歷史對(duì)沉降的影響第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算4.5一、

5、壓縮試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)（續(xù)）elog p曲線的后半段用于一、壓縮試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)（續(xù)）（三）壓縮模量Es1、定義：Es指在完全側(cè)限條件下，土豎向附加應(yīng)力與應(yīng)變?cè)隽康谋戎怠?、與彈性模量的區(qū)別：a土在壓縮時(shí)，不能側(cè)向變形，只能豎向變形；b有部分塑性變形。3、物理意義：表示土壓縮性高低的指標(biāo)之一。第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算一、壓縮試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)（續(xù)）1、定義：Es指在完全側(cè)限條件一、壓縮試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)（續(xù)）（三）壓縮模量Es第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算4.7一、壓縮試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)（續(xù)）第三章土的變形性質(zhì)及地基沉（側(cè)限）壓縮模量Es1+e11e1-ep第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算（

6、側(cè)限）壓縮模量Es1+e11e1-ep第三章土的變二、靜載荷試驗(yàn)（加荷裝置、反力裝置及觀察裝置）第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算4.9二、靜載荷試驗(yàn)第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算4.9pS整體破壞局部剪切破壞沖剪破壞二、靜載荷試驗(yàn)（荷載沉降試驗(yàn)曲線）第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算pS整體破壞局部剪切破壞沖剪破壞二、靜載荷試驗(yàn)（荷載沉降試二、靜載荷試驗(yàn)（ps曲線）整體破壞第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算4.10二、靜載荷試驗(yàn)（ps曲線）整體破壞第三章土的變形性質(zhì)及二、靜載荷試驗(yàn)（續(xù)） 目的：在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)，測(cè)出壓力 p與沉降 s 的關(guān)系曲線，通過(guò)反算可求得土的變形模量 E0 和地基的承

7、載力 fk 。第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算二、靜載荷試驗(yàn)（續(xù)）第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算變形 強(qiáng)度 穩(wěn)定荷載應(yīng)力第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算變形 強(qiáng)度 一、分層總和法 1、定義：將地基在變形計(jì)算深度范圍內(nèi)劃分為若干薄層，計(jì)算每一薄層土的變形量，然后疊加，即得地基的最終沉降量。 2、計(jì)算變形量時(shí)的假定：a、計(jì)算土中應(yīng)力時(shí)，地基土是均質(zhì)、各向同性的半無(wú)限體；b、采用完全側(cè)限條件下的壓縮性指標(biāo)計(jì)算；c、采用基底中心點(diǎn)下的附加應(yīng)力計(jì)算。第二節(jié) 地基最終沉降量計(jì)算第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算一、分層總和法第二節(jié) 地基最終沉降量計(jì)算第三章土的變一、分層總和

8、法第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算4.16一、分層總和法第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算4.1一、分層總和法（續(xù)）最終沉降量為：第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算計(jì)算深度:一、分層總和法（續(xù)）第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算一、分層總和法（續(xù)）分層總和法計(jì)算步驟：p771、分層： 天然土層或水位變化分界處，hi1。2、正常固結(jié)狀態(tài)OCR=1。3、欠固結(jié)狀態(tài)OCR1。第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算第三節(jié) 應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響應(yīng)力歷史OCR(超固結(jié)比第四節(jié) 地基變形與時(shí)間的關(guān)系為什么要知道變形與時(shí)間的關(guān)系？ 1、對(duì)砂土地基，施工完畢時(shí)其變形已經(jīng)基本完成；對(duì)高壓縮性的飽和粘性土，施工完畢時(shí)的變形

9、量?jī)H為總變形量的5%20%。2、工程中常常需要求解任一時(shí)間完成的變形量。3、研究對(duì)象為飽和粘土。第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算第四節(jié) 地基變形與時(shí)間的關(guān)系為什么要知道變形與時(shí)間的關(guān)系一、土的滲透性(復(fù)習(xí)) 1、滲透：地基中的水，在有水頭差（或壓力差）時(shí)，在重力作用下將通過(guò)土的孔隙流動(dòng)。 2、滲透速度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)土體單位截面積的水量。不是地下水的實(shí)際流速。mm/s。 3、達(dá)西定律： 第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算4、孔隙水壓力（超靜水壓力）：孔隙中水在附加應(yīng)力作用下受到的相應(yīng)壓力u。5、有效應(yīng)力：在固結(jié)過(guò)程中，土顆粒骨架所受到的附加應(yīng)力。一、土的滲透性(復(fù)習(xí))第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降

10、計(jì)算二、飽和土的滲透固結(jié)當(dāng)t=0，當(dāng)t=，第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算4.26當(dāng)0t ，二、飽和土的滲透固結(jié)當(dāng)t=0，當(dāng)t=，第三章土的變形性二、飽和土的滲透固結(jié)1、滲透固結(jié)（固結(jié)）：飽和土體在附加應(yīng)力作用下，排出孔隙中水并產(chǎn)生壓縮變形的過(guò)程。 即孔隙水壓力逐漸消散而有效應(yīng)力相應(yīng)增長(zhǎng)的過(guò)程。第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算二、飽和土的滲透固結(jié)第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算三、單向固結(jié)理論（也稱太沙基一維固結(jié)理論）第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算4.27三、單向固結(jié)理論（也稱太沙基一維固結(jié)理論）第三章土的變形三、單向固結(jié)理論（也稱太沙基一維固結(jié)理論）1、假定：土是均質(zhì)、各向同性和完全飽和的

11、；土粒和孔隙水是不可壓縮的；土的壓縮和孔隙水的滲透只沿豎向發(fā)生；土中水的運(yùn)動(dòng)服從達(dá)西定律；土在固結(jié)過(guò)程中的滲透系數(shù)和壓縮系數(shù)不變；荷載是一次性驟然施加的(荷載面積遠(yuǎn)大于壓縮土層的厚度)。第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算三、單向固結(jié)理論（也稱太沙基一維固結(jié)理論）1、假定：第三三、單向固結(jié)理論（也稱太沙基一維固結(jié)理論）土的豎向固結(jié)系：時(shí)間因數(shù)：固結(jié)度：某一時(shí)間t，地基的固結(jié)沉降量為：第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算三、單向固結(jié)理論（也稱太沙基一維固結(jié)理論）土的豎向固結(jié)系：時(shí)三、單向固結(jié)理論（也稱太沙基一維固結(jié)理論）第三章土的變形性質(zhì)及地基沉降計(jì)算4.28三、單向固結(jié)理論（也稱太沙基一維固結(jié)理論）第三章土的變形第四節(jié) 建筑物的地基變形容許值沉降量：指基礎(chǔ)中心點(diǎn)的沉降量；沉降差：指相鄰單獨(dú)基礎(chǔ)沉降量之差值；傾 斜：高聳建筑物、高層建筑物；局部?jī)A斜：承重的墻下條形基礎(chǔ)610