地基變形詳解內(nèi)容豐富

第六章：地基變形本章的主要內(nèi)容：地基最終沉降量的計(jì)算；地基變形與時(shí)間的關(guān)系6.1概述

土體變形與應(yīng)力狀態(tài)一般地基在自重應(yīng)力作用下已壓縮穩(wěn)定增加的附加應(yīng)力導(dǎo)致地基土體發(fā)生變形體積變形形狀變形正應(yīng)力引起，使土的體積壓密縮小，不會(huì)導(dǎo)致土體發(fā)生破壞剪應(yīng)力引起，當(dāng)剪應(yīng)力超過一定限度時(shí)，土體將產(chǎn)生剪切破壞，此時(shí)的變形將不斷發(fā)展。通常在地基中是不允許發(fā)生大范圍剪切破壞的。本章討論重點(diǎn)

土體變形與基礎(chǔ)沉降沉降：在附加應(yīng)力作用下，地基土體積縮小，從而引起建筑物基礎(chǔ)的豎直方向的位移（或下沉）稱為沉降。不均勻沉降：地基土各部分的豎向變形不同，在基礎(chǔ)的不同部位會(huì)產(chǎn)生沉降差，使建筑物基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降。后果：基礎(chǔ)的沉降量或沉降差(或不均勻沉降)過大不但會(huì)降低建筑物的使用價(jià)值，而且往往會(huì)造成建筑物的毀壞。地基不均勻沉降地基不均勻沉降

土體變形與基礎(chǔ)沉降為了保證建筑物的安全和正常使用，我們要預(yù)先對(duì)建筑物基礎(chǔ)可能產(chǎn)生的最大沉降量和沉降差進(jìn)行估算?；A(chǔ)的沉降量或沉降差與土的壓縮性有關(guān)，易于壓縮的土，基礎(chǔ)的沉降大，不易壓縮的土，基礎(chǔ)的沉降小。基礎(chǔ)的沉降量與作用在基礎(chǔ)上的荷載性質(zhì)和大小有關(guān)。荷載愈大，基礎(chǔ)沉降也愈大；而偏心或傾斜荷載所產(chǎn)生的沉降差要比中心荷載為大。6.2地基變形的彈性力學(xué)公式

集中荷載作用集中荷載作用下的豎向位移地基中任一點(diǎn)的豎向位移：z=0時(shí)即地表面的豎向位移：假定地基為半無限彈性體,直接應(yīng)用Boussinesq彈性解得到荷載作用范圍內(nèi)的地基沉降量。

均布荷載作6.3常用的地基沉降計(jì)算方法

地基的變形計(jì)算主要是計(jì)算地基表面的垂直變形量，一般稱為地基變形量或建筑物基礎(chǔ)沉降量。地基最終沉降量：指地基在建筑物荷載作用下最后的穩(wěn)定沉降量。計(jì)算地基最終沉降量的目的在于確定建筑物最大沉降量、沉降差和傾斜，并將其控制在允許范圍內(nèi)，以保證建筑物的安全和正常使用。沉降與時(shí)間的關(guān)系

地基沉降的原因（外因）AAgz0pNetstressincrease通常認(rèn)為地基土層在自重作用下壓縮已穩(wěn)定，主要是建筑物荷載在地基中產(chǎn)生的附加應(yīng)力引起地基沉降。

地基沉降的原因（內(nèi)因）土由三相組成，具有碎散性，在附加應(yīng)力作用下土層的孔隙發(fā)生壓縮變形，引起地基沉降。h

分層總和法分層總和法：

在地基沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)將地基土劃分為若干分層來計(jì)算各分層的壓縮量，然后求其總和。每個(gè)分層壓縮量的計(jì)算方法與無側(cè)向變形條件下的壓縮量計(jì)算方法相同。

基本假設(shè)：

基底附加壓力認(rèn)為是作用于地表的局部柔性荷載，在非均質(zhì)地基中引起的附加應(yīng)力分布可按均質(zhì)地基計(jì)算；只須計(jì)算豎向附加應(yīng)力的作用使土層壓縮變形導(dǎo)致地基沉降，而剪應(yīng)力則可忽略不計(jì)；土層壓縮時(shí)不發(fā)生側(cè)向變形(側(cè)限)。采用側(cè)限條件下得到的壓縮性指標(biāo)來計(jì)算土層壓縮量。

基本計(jì)算公式

計(jì)算原理示意圖σZiσZ(i-1)Hi

計(jì)算過程及步驟[1]選擇沉降計(jì)算點(diǎn)的位置，求出基底壓力的大小和分布；[2]地基分層：天然土層的交界面、地下水位應(yīng)為分層面，在同一分類土層中，各分層的厚度不宜過大。（≤0.4b）[3]計(jì)算地基中的自重應(yīng)力分布；[4]計(jì)算地基中的豎向附加應(yīng)力分布；[5]計(jì)算各分層的平均自重應(yīng)力、平均附加應(yīng)力；[6]計(jì)算第i分層的壓縮量；[7]將各分層的壓縮量進(jìn)行累加，得到地基總沉降量。

計(jì)算自重應(yīng)力分布計(jì)算各分層交界面上的自重應(yīng)力；自重應(yīng)力分布從天然地面開始計(jì)算。連接各點(diǎn)繪出自重應(yīng)力分布曲線。

計(jì)算附加應(yīng)力分布求出各分層交界面處的豎向附加應(yīng)力；當(dāng)基礎(chǔ)有埋置深度，應(yīng)根據(jù)基底附加壓力計(jì)算地基中附加應(yīng)力；連接各點(diǎn)繪出附加應(yīng)力分布曲線。計(jì)算侄自重辮應(yīng)力甚、附槽加應(yīng)軌力平雨均值計(jì)算第i分層壓典縮量地基總雁沉降量川計(jì)算及掛計(jì)算深渠度確定一般竭粘土軟粘土壓縮層添的概念勻及確定通常灑按附范加豎鼻向應(yīng)曠力與哨自重宗應(yīng)力朝之比裝確定鄉(xiāng)豐壓縮擺層的顆厚度米。地基沉冒降量計(jì)主算《規(guī)范賽法》由《建筑著地基蘆基礎(chǔ)雄設(shè)計(jì)童規(guī)范》（GB5旋000查7－200屠2）提出別分層總坊和法的杯另一種于形式；沿用喬分層伴總和辦法的銀假設(shè)峽，并另引入祖平均威附加鏡應(yīng)力雕系數(shù)逮和地寒基沉緞降計(jì)析算經(jīng)沙驗(yàn)系附數(shù)；采用舉側(cè)限攤條件臨的壓嘆縮性局指標(biāo)耽，規(guī)否定了竿地基柳沉降蒜計(jì)算班深度灰的標(biāo)場(chǎng)準(zhǔn)，直提出享了地悟基的規(guī)沉降屢計(jì)算恐經(jīng)驗(yàn)楊系數(shù)摟，使殃得計(jì)姑算成交果接供近于竿實(shí)測(cè)年值。平均附雹加應(yīng)力蒼系數(shù)的怎物理意閥義z深度比范圍哄的均謠質(zhì)土嫩地基績(jī)的壓溜縮沉眉降量妥：z深度范膚圍的平表均附加滑應(yīng)力系膠數(shù)：沉降量刻計(jì)算基哥本原理成層地忽基中第i分層的特沉降量蹲的計(jì)算姜公式:沉降量聾計(jì)算地基最淺終沉降轟量計(jì)算欄公式:沉降計(jì)眨算經(jīng)驗(yàn)藥系數(shù)：地基沉餃降計(jì)算歪深度zn地基沉寸降計(jì)算莊深度zn應(yīng)滿足故的條件當(dāng)確定惠沉降計(jì)怪算深度申下有軟允弱土層督時(shí)，尚投應(yīng)向下怖繼續(xù)計(jì)諷，直至懼軟弱土磁層中所徑取規(guī)定孫厚度的耐計(jì)算沉尚降量也陷滿足上閱式若計(jì)算岔深度范乎圍內(nèi)存仰在基巖滅，zn可取伐至基燃巖表矛面為濁止當(dāng)無相品鄰荷載訓(xùn)影響，珠基礎(chǔ)寬饒度在1～30僑m范圍內(nèi)每，基礎(chǔ)冤中點(diǎn)的永地基沉辛降計(jì)算禾深度可斤以按簡(jiǎn)燙化公式源計(jì)算：考慮銀應(yīng)力笛歷史清的地爹基沉虜降計(jì)疲算正常寧固結(jié)住土的逐地基鞏沉降梳量計(jì)數(shù)算考慮溫應(yīng)力別歷史啞的地世基沉碑降計(jì)俯算超固夠結(jié)土區(qū)的地杠基沉括降量勢(shì)計(jì)算考慮結(jié)應(yīng)力校歷史蠶的地悉基沉甩降計(jì)咬算超固結(jié)材土的地慌基沉降搭量計(jì)算考慮純應(yīng)力買歷史亡的地憑基沉垮降計(jì)序算欠固結(jié)狗土的地廊基沉降呼量計(jì)算欠固蛾結(jié)土慌的沉獵降不源僅僅避包括喜受附觀加應(yīng)移力所索引起版的沉徑降，莖而且殿還包抄括地?zé)峄猎栽谧宰蛑刈鞅扔孟峦可形磦}固結(jié)襖的那橫部分慣沉降槳；對(duì)于欠匆固結(jié)土膏來說，霉即使沒異有外荷窗載作用微，該土托層仍然腳會(huì)產(chǎn)生好壓縮量瞬時(shí)沉嘉降主固頃結(jié)沉再降次固刷結(jié)沉仁降瞬時(shí)沉拳降：在加床荷后失立即上發(fā)生妖的沉皂降。影響系善數(shù)主固鍬結(jié)沉途降：在荷載凝作用下嘆飽和土延體中孔氏隙水排論出，土退體體積謙逐漸減劣小，有旁效應(yīng)力緣瑞逐漸增尖加，并記最終達(dá)翼到一個(gè)蠅穩(wěn)定值奮，此時(shí)宇孔隙水炒應(yīng)力消稍散為零江，這一倡過程所均產(chǎn)生的殖沉降為來主固結(jié)螞沉降。次固結(jié)柏沉降：土體段在主雙固結(jié)春沉降鎖完成簡(jiǎn)之后燙有效屋應(yīng)力滅不變漿得情離況下翅還會(huì)郵隨時(shí)觸間的墳增長(zhǎng)釀進(jìn)一享步產(chǎn)星生沉沒降，茄稱為昆次固它結(jié)沉怖降。斯肯類普頓-比倫法陶計(jì)算基理礎(chǔ)最終斥沉降量6.4飽和土蛙體滲透汽固結(jié)理宅論土體在側(cè)外荷作萍用下的頓壓縮過測(cè)程與時(shí)廚間有關(guān)工程濟(jì)設(shè)計(jì)服中，選我們派不但槳需要襪預(yù)估轟建筑風(fēng)物基肢礎(chǔ)可栽能發(fā)姑生的直最終匙沉降艘量，擇而且皺還常糧常需天要預(yù)機(jī)估建蕉筑物患基礎(chǔ)鈔達(dá)到特某一沒沉降篇量所羽需的投時(shí)間傷或者餅預(yù)估銀建筑村物完裁工后蔥經(jīng)過城一段胡時(shí)間滿可能錘產(chǎn)生延的沉稻降量飽和土積中有效亭應(yīng)力原淺理有效應(yīng)播力：通蚊過粒間射接觸面見傳遞的卷應(yīng)力稱內(nèi)為有效悟應(yīng)力，核只有有選效應(yīng)力凍才能使狐得土體輸產(chǎn)生壓叉縮（或探固結(jié)）戶和強(qiáng)度享。把研膀究平境面內(nèi)謠所有憂粒間第接觸脈面上館接觸好力的挑法向送分力買之和閱除以煮所研期究平寒面的初總面眉積所簡(jiǎn)得的碗平均那應(yīng)力法來定嘆義有軍效應(yīng)扁力單向固局結(jié)模型單向固墨結(jié)模型單向鳳固結(jié)諸模型在某腥一壓致力下畜，飽釘和土命的固鋼結(jié)過舊程就迷是土封體中駕各點(diǎn)偉的超勢(shì)孔隙閘水應(yīng)如力不絞斷消潤(rùn)散、自附加奸有效策應(yīng)力紗相應(yīng)弟增加愧的過朵程，知或者橫說是爬孔隙宵水應(yīng)像力逐改漸轉(zhuǎn)隸化為味附加蹈有效劉應(yīng)力弱的過跳程在轉(zhuǎn)化季的過程峽中，任橡一時(shí)刻競(jìng)?cè)我簧钚愣壬系姆笐?yīng)力始扛終遵循闊有效應(yīng)子力原理求解地山基沉降簽與時(shí)間農(nóng)關(guān)系的電問題，猴實(shí)際上牲就變成博求解在饅附加應(yīng)庭力作用鄙下，地襖基中各懂點(diǎn)的超遭孔隙水瞞應(yīng)力隨喪時(shí)間變?cè)倩膯柌差}Ter窗zag圓hi單向猶固結(jié)為理論適用掙條件阿：荷載念面積弄遠(yuǎn)大稍于壓崇縮土抄層的醫(yī)厚度蔬，地耗基中殘孔隙航水主申要沿通豎向就滲流秧。基本假俱定：（1）土中亦水的滲斗流只沿曠豎向發(fā)生生，服如從達(dá)西胖定律；（2）土的峽滲透系佩數(shù)和壓侍縮系數(shù)擋為常數(shù)寧；（3）土枝顆粒畏和土另中水辱都是父不可樹壓縮壘的；（4）土瓶是完畜全飽迎和的邀均質(zhì)隆、各探向同泛性體沾；（5）外仗荷是她一次禾瞬時(shí)賞施加擴(kuò)。Ter釀zag交hi單向固蒜結(jié)理論Ter糾zag養(yǎng)hi單向骨固結(jié)給理論根據(jù)轎水流怖連續(xù)降性原俯理、例達(dá)西忘定律餅和有擔(dān)效應(yīng)艙力原底理，鹽建立鼠固結(jié)敏微分犁方程鐘：cv——土的固和結(jié)系數(shù)添，m3/年滲透固慕結(jié)前土帶的孔隙惜比土的論滲透病系數(shù)Ter容zag自hi單向固陷結(jié)理論t=0，0≤z≤H時(shí)，u＝σz0＜t≤∞，z＝0時(shí)，?u/?z=00＜t≤∞，z＝H時(shí)，u＝0t=∞，0≤z≤H時(shí)，u＝0m—驕—正奇整炕數(shù)1，3，5…；H—倘—待固師結(jié)土蔬層最車長(zhǎng)排走水距敲離(m)，單祝面排谷水土盤層取偶土層完厚度蘆，雙累面排援水土?xí)詫尤客翆优潞穸孺@一半時(shí)間因鑒素單面排顛水雙面斧排水Ter棉zag錘hi單向固說結(jié)理論固結(jié)嫌度及縫其應(yīng)遙用定義廣：土中夜一點(diǎn)覽的固賣結(jié)度羊通常蚊不重脫要，聞引入失土層朗平均照固結(jié)鞭度的側(cè)概念固結(jié)再度及作其應(yīng)舅用對(duì)于渴附加訂應(yīng)力捉為均面勻分惜布的燒情況殊：固結(jié)度稅及其應(yīng)倚用土層的洲平均固剖結(jié)度是泄時(shí)間因籌數(shù)Tv的單值右函數(shù)，灑它與所證加的附觸加應(yīng)力妙的大小然無關(guān)，麥但與土槐層中附道加應(yīng)力附的分布尚形態(tài)有塞關(guān)。1.適用于踏地基土悅在其自堂重作用僅下已固醬結(jié)完成御，基底砍面積很塌大而壓減縮土層鈔又較薄賀的情況2.適用寇于土室層在鐵其自壓重作翅用下貼未固昨結(jié)，井土的貿(mào)自重弊應(yīng)力雄等于床附加欲應(yīng)力3.適用于臭地基土尿在自重拿作用已欄固結(jié)完嘴成，基竟底面積東較小，垂壓縮土厚層較厚隨，外荷在在壓縮坑土層的丟底面引汽起的附脈加應(yīng)力守已接近蛾于零4.視為1、2種附氏加應(yīng)覽力分吧布的通疊加5.視為1、3種附競(jìng)加應(yīng)它力分錢布的鑒疊加12345Hα=透水面上的壓縮應(yīng)力不透水面上的壓縮應(yīng)力固結(jié)劉度及獄其應(yīng)帥用固結(jié)度禍及其應(yīng)噴用傅立牛葉級(jí)忙數(shù)解繩收斂敢很快裂，當(dāng)U>30圾%近似取堅(jiān)第一項(xiàng)土質(zhì)相挪同而厚奪度不同偉的兩層星土，當(dāng)沫壓縮應(yīng)構(gòu)力分布吹和排水允條件相政同時(shí)，采達(dá)到同久一固結(jié)閑度時(shí)時(shí)濁間因素恭相等土質(zhì)相烤同、厚杠度不同剃土層，追荷載和好排水條陜件相同小時(shí)，達(dá)桿到相同瞇固結(jié)度穗所需時(shí)艦間之比饅等于排嫌水距離簽平方之森比結(jié)論：對(duì)于喇同一約地基銜情況上，將越單面末排水道改為沾雙面倦排水龍，要輩達(dá)到束相同懲的固鐵結(jié)度丈，所爆需歷認(rèn)時(shí)應(yīng)軌減少我為原漠來的1/4固結(jié)度刃及其應(yīng)名用利用固秋結(jié)度理出論，可案以解決漸兩類沉喪降計(jì)算淚問題：已知土襖層的最摸終沉降始量，求州某一固歐結(jié)歷時(shí)t已完鞭成的等沉降已知土低層的最撞終沉降估量，求兩土層完繪成某一警沉降量塵所需的暖時(shí)間地基沉朽降與時(shí)鏈間關(guān)系禮計(jì)算步迫驟（1）計(jì)扮算地細(xì)基最啞終沉紹降量興；（2）計(jì)算算地基附夠加應(yīng)力俘沿深度基的分布循；（3）計(jì)算腰土層的傳豎向固懶結(jié)系數(shù)敏和時(shí)間炊因子；（4）求解歡地基固虜結(jié)過程倘中某一左時(shí)刻t沉降伏量。例題1在天然貴地面上樸大面積呀填土，膏填土高喪度為2.搬5m，填阻土重咸度γ=18譜kN/湖m3，試計(jì)賣算地基察最終沉虧降量為贊多少？存地下水它位在地釋面以下2m處，粘治土層的叉壓縮試遙驗(yàn)結(jié)果衣見下表辜所示：p050100200300e0.850.760.710.650.62γ=18kN/m3(水上)粗砂γsat=20kN/m3Es=16MPa粘土γsat=18kN/m3±0.00m-2.00m-5.00m-10.00m巖基解：各點(diǎn)昌自重販應(yīng)力泰：各點(diǎn)附參加應(yīng)力德：上部夾砂土和層的丸壓縮恰沉降悅量：壓縮謙前粘終土層秘的平箱均有障效自背重應(yīng)昂力：孔隙比e1=0.寧724壓縮百后粘煌土層耳的平杠均有縣效總觸應(yīng)力耗：孔隙比e2=0這.6蝕91下部派粘土激層的塔壓縮克沉降政量：地基最匯終沉降夸量：例題2某超固爹結(jié)粘土虹層厚2m，前心期固屑結(jié)壓瓣力pc=3紡00鵝kP覆a，原始藏壓縮曲掏線的壓秤縮指數(shù)Cc=0.沃5，原糧始再應(yīng)壓縮封曲線顫的回根彈指紐奉數(shù)Cs=0爽.1，土隱層所底受的歲平均旱自重路應(yīng)力p1=1陡00艷kP華a，e0=0助.7瞇0，試計(jì)事算以下預(yù)兩種情查況下該賴粘土層壤的最終油沉降量貸：(1吐).建筑爛物荷國(guó)載在相粘土姨層中形產(chǎn)生