土的壓縮性與地基沉降計算清楚明了

地基與基礎工程SoilMechanicsandFoundationEngineering第三章土的壓縮性與

地基沉降計算§3.1土的壓縮性§3.2地基最終沉降量§3.3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;土的壓縮試驗和固結(jié)試驗;地基最終沉降量的計算;土的變形與時間關系(一維固結(jié)理論)。主要內(nèi)容:重點：土的壓縮性和壓縮性指標的確定;用分層總和法和規(guī)范法計算基礎沉降的;了解固結(jié)原理和固結(jié)隨時間變化的概念.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)構產(chǎn)生附加應力影響結(jié)構物的安全和正常使用概述土的特點（碎散、三相）沉降具有時間效應－沉降速率工程實例問題：沉降2.2米，且左右兩部分存在明顯的沉降差。左側(cè)建筑物于1969年加固。墨西哥某宮殿左部：1709年；右部：1622年；地基：20多米厚的粘土美國雙子大廈受外力撞擊建筑物傾斜?！?.1土的壓縮性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土的壓縮性1、壓縮性一、基本概念2、倉固結(jié)薦與固佩結(jié)度作用產(chǎn)于飽風和土智體內(nèi)遲某截辱面上竭總的綠正應露力s由兩給部分協(xié)組成?。阂辉覆糠执诪榭讘窒端缐毫Σ舥，異它沿悠著各鹽個方測向均計勻作系用于每土顆腔粒上碧，其旨中由投孔隙探水自唇重引涉起的社稱為名靜水降壓力噸，由怪附加罩應力電引起停的稱腰為超示靜孔連隙水疫壓力佩（孔漿隙水族壓力謠）；型另一孤部分寺為有抬效應浸力σ’，沾它作并用于嶄土的邁骨架仆（土尚顆粒廚）上督，其藥中由哈土粒吧自重痕引起鑄的即投為土截的自目重應駱力，法由附虎加應敵力引帆起的受稱為遲附加顆有效餐應力線。飽保和土貫中總懲應力掛與孔笛隙水山壓力野、有霜效應搬力之稅間存介在如脅下關鳳系：（1）古任一鍬平面怖上受搜到的旱總應柳力等胡于有接效應摔力加唇孔隙屯水壓喘力之喉和；（2掉）土擺的變炒形是西有效坊應力姓引起怕的。固結(jié)：土的促壓縮破隨時被間而翅增長出的過踢程加荷痛瞬間惕，σ=逃u而σ’會=0。隨鵲著時呀間的稻增長賊，u館下降糟，而σ’浪增長泥。當固談結(jié)變窄相穩(wěn)狼定時系，u=考0而σ’趟=σ，由享此可篩見飽拖和土乞壓密運過程柜實際松上是足孔隙照水壓總力逐貧漸消渾散，續(xù)有效仙壓力陵增加快的過跟程，芬則飽前和土轎完全怎固結(jié)蒸。固結(jié)哲度ut:土的缸固結(jié)撐過程拒中某河一時薦間t的固司結(jié)沉約降量問s1與固罪結(jié)穩(wěn)凳定的芒最終噸沉降曲量s端之比封稱為呼固結(jié)倦度ut。當t執(zhí)=0仙時，各st=0辯，則匆ut=0文，即承固結(jié)敏完成病0%當固櫻結(jié)穩(wěn)嶼定時厘，被st=s村,則什ut=1斯.0慚，即卷固結(jié)膝基本勇上達明到1符00衰%完紛成。固結(jié)關度的軋變化辯范圍怒為0墓～1益，它總表示綿在某梨一荷吼載作休用下作經(jīng)過低t時薦間后致土體猜所能民達到暢的固朗結(jié)程共度。水槽內(nèi)環(huán)環(huán)刀透水殿石試樣傳壓筒板百分狹表逐級宰施加講荷載，至碎變形講穩(wěn)定測定枝：豎向用壓應沙力豎向工變形試驗區(qū)結(jié)果棟：二、賢室內(nèi)逮壓縮填試驗渴與壓燥縮性利指標1、發(fā)壓縮限試驗閑與e-p曲線研究英土在埋不同皂壓力辯作用施下，果孔隙聞比變禽化規(guī)臘律Vv＝e0Vs＝1h0/(1+e0)h0V’v＝eiVs＝1hi/(1+e)phisi受荷順后土娃樣的李高度報變化粥:梅設把初始寶高度h0,受愁壓后竭的高程度hi,則hi=h0—si,藏si為每仍級荷孩載作夕用下宋的變幸形量土樣對體積都在受櫻壓前率后不的變其中由于仰逐級恒（一槽般為簡6級森）施射加荷曠載在波不同儀壓力p作用直下，叫可得待到相徑應的北孔隙蠶比e，根疑據(jù)一禁一對晉應關紅系，謝以橫因座標灣表示晴壓力發(fā)，以雖縱座疫標表剩示孔目隙比口，繪綱制e-p曲線為，稱冠為壓免縮曲績線．試驗攻過程摸中的誰兩個查基本寒條件破:受王壓前啊后土欺粒體洲積不袖變和賤土樣烏橫關截河面面舉積不袍變。e0eppi壓縮曲線再壓縮曲線殘余變形e-p曲線壓縮父曲線黎的繪完制方位式e氏-p曲線e簡-守lgp曲線

回彈曲線彈性變形10010000.60.70.80.9eCc11Cee姿-迅lgp曲線2、晃壓縮長性指納標（M猴Pa-1）1）、壓縮餃系數(shù)音：一般幸取壓縮餡曲線底上M1M2兩點濟切線頑的斜瓣率值庭，稱頸為土結(jié)的壓信縮系銷數(shù)。實際奮工程范中，叔往往救用割爛線斜撓率表巧示：土的類別a1-2(MPa-1)高壓縮性土≥0.5中壓縮性土0.1～0.5低壓縮性土<0.1p1p2e1e2M1M2e0epe-p曲線△p△eβ《規(guī)夢范》用p1＝1輸00抖kP儲a、p2＝2斗00佳kP榨a對應拌的壓介縮系晉數(shù)a1-鬼2評價傅土的緩壓縮溪性根據(jù)塞壓密淋定律秤：在磁豎向眼壓力標變化宴不大母的范某圍內(nèi)廟，孔垃隙比擺的變化間量與壓壓力踩之間雁的變巨化量撥，二騙者之乒間的癢關系南近似月用一傷條直線艙來代單替。2）刮、壓縮訊指數(shù)羊Cc：10010000.60.70.80.9eCc11Ce壓縮基指數(shù)Ce回彈塑指數(shù)嚇（再店壓縮者指數(shù)寧）Ce<<雪Cc，一少般Cece-p曲雜線缺聯(lián)點：不能腥反映厘土的儉應力侮歷史特點：有一悲段較蛇長的臟直線蛛段指標裳：3)嶄、壓縮體模量茄Es：土在蒜完全次側(cè)限簡條件錘下豎瓦向應飛力與拐相應粒的應導變增完量的酒比值。側(cè)限遍壓縮津模量渴單位袋：Mpa，Kpae1-相取當于顫壓力燥p1的孔宿隙比宰：a-畜相當夏于壓臨力p1增加絹至p2時的總壓縮役系數(shù)土的類別ES(MPa-1)低壓縮性土≥15中壓縮性土4～15高壓縮性土≤4三.綢土壓庫縮性敲的原慮位測酬試現(xiàn)場顛載荷蝦試驗菠:是在陰工程吳現(xiàn)場迎通過臂千斤珍頂逐撈級對盛置于攤地基岔土上騾的載趙荷板習施加榮荷載銀，觀瞇測記枕錄沉痛降隨販時間梁的發(fā)謀展以郊及穩(wěn)帳定時而的沉責降量s，將怠上述圖試驗泉得到敞的各院級荷處載與烈相應廳的穩(wěn)碰定沉昆降量呢繪制撐成p-榴s曲線夠，即砌獲得喚了地禁基土成載荷食試驗礎的結(jié)籌果。地基俊土現(xiàn)圖場載蔬荷試游驗圖反力駝梁千斤安頂基準軋梁荷載夏板百分迎表1－承器壓板2－千藏斤頂3－百州分表4－平素臺5－支替墩6－堆公載試驗符加荷旅標準瓦應符慣合下舟列要結(jié)求：加荷趣等級宣應不微小于圾8級快，最翻帶加郵荷量倡不應執(zhí)小于張設計愈荷載仁的2錫倍；每級頭加荷光后，胳按間照隔1蠶0、黃10屯、1醒0、煩15污、1無5m他in拳，以破后為攻每3四0m揀in潑讀一楊次沉找降量側(cè)，沉虹降量遭＜0宣.1朱mm棍/h石認為撐穩(wěn)定她可以舅加下倡一次劑荷載從；除第裁一次示，其而后每辯次加讓荷，塊對松看軟土牲10販～2暫5k婚Pa霞，對詢堅硬奏土5擦0k莊Pa邀。憑橡觀測免累計綠荷載狐下的然沉降海量s坊，直腐到達蠢到以深下狀蚊況終涼止加傲載：荷載隸試驗四p～S怪曲線oPcrPuPS1arbcs1）雜荷載呢板周得圍的幅土有極明顯鍵基礎完；2）覽荷載定p增跪量很咱小，白但沉俯降量柜s卻脈急劇檢增大殃：3）節(jié)在某畝一荷秋載下右，2碧4h我內(nèi)沉脅降速國率不炊能達好到穩(wěn)頃定標任準；4）箭沉降爹量與安承壓賢板寬抗度或幣直徑言之比戒（s桐/碗b)擁≥0債.0些6?！?始.2備地按基最喂終沉談降量溜的計夢算最終芬沉降竟量S∞：t椒∞時差地基迷最終奮沉降頌穩(wěn)定沈以后孕的最挨大沉妖降量芳，不出考慮坊沉降巧過程滔。不可摘壓縮檔層可壓匹縮層σz=pp地基里表面市的豎衫向變撞形，布稱為屢地基艦沉降除，或撲基礎救沉降潑。1、際基本陳假定趟和基娛本原瘋理理論劑上不非夠完帳備，番缺乏強統(tǒng)一炕理論探；單向嘆壓縮拌分層堅總和丈法是淹一個矮半經(jīng)霞驗性員方法。一、虧地基餃最終碌沉降嗎量分會層總促和法（a充）假爛設基杠底壓場力為溝線性朱分布寨，固認為孩土質(zhì)失是均銀勻的（b爪）采型用基猛礎中奧心點擦下附疾加應扎力為蜂計算妻依據(jù)（c胳）不窩考慮搖土的勒側(cè)向刷變形箱，因輪壓縮剝性指吸標是逗在側(cè)倉限條梅件下薪測定輛的（d贈）地基篇最終剝沉降臣量等莊于各肌層土犧沉降福量之尖和：si第i層土衣的沉姜降量2、餡計算乓公式炭：最終按沉降烏量：各分掘?qū)映涟越盗浚篹1i——灘—由第i層的憐自重嫂應力腎均值鑰從土側(cè)的壓察縮曲喬線上敞得到逆的相盆應孔乞隙比e2i——驕—由第i層的羞自重貴應力址均值儀與附緊加應坡力均完值之杏和從湖土的梨壓縮宿曲線脹上得屈到的敵相應裂孔隙波比Esi——績—第i瞧分層籮土的濾壓縮敲模量英；σzi——菠—第i層土啦上下秒層面猴所受個附加呈應力旁的平遵均值3、殼計算南步驟彼：d地面基底pp0d

自重應力附加應力壓縮層下限(沉降計算深度）

sz獲i

zihi(b柜)分壺別計張算每冶分層焰界面秧處的飼自重米應力鼠和附末加應謹力，礎并畫懂出應種力圖瓶形(c趨)確定噸地基艷中壓大力層諒厚度呼zn。采用烏應力局比:(a阻)劃憶分薄真層hi①不同務土層氧界面；②地下隊水位投標高熔處；③每層掏厚度≤0.4b佳(基薪礎寬缺度）；(f味)澇計算胡地基助最終險沉降饑量，實際項就是石將各瓶薄層劃土沉追降量嘗之和題s=Si(d朱)計走算每斧薄層柴土沉怪降量慮Si①一般鎮(zhèn)土層：σz/σsz≤0藍.2；②軟粘器土層：σz/σsz≤0筒.1；zn二、且《建籠筑地脅基基輛礎設利計規(guī)玻范》捆方法在總麻結(jié)大捉量實兼踐經(jīng)尸驗的頑基礎必上，忘對分園層總備和法論的計矮算結(jié)敘果，撕作必閣要的救修正離?！度式ㄖq地基纏基礎絹設計贊規(guī)范送》（風GB杯50泳00亡7-含20臥02慶）提訓出的賭一種臭計算別方法白——浴簡稱再“規(guī)鉆范法屆”?！兑?guī)獲范》度法的半要點擋：(1熊)引屬入平永均附宿加應捆力系創(chuàng)數(shù)的泉概念(2望)引跑入一如個沉蛙降計給算經(jīng)敲驗系顏數(shù)ψs則修慚正后丙的地相基沉速降量框為：一般演情況術：軟粘土（應失力集鳳中）S偏小,Ψs些>1硬粘書土（應濃力擴舟散）S偏大,Ψs扯<1沉降倚計算頓經(jīng)驗窮系數(shù)1.遺計算蔑原理設地俊基土苗層均興質(zhì)、膝壓縮招模量睛不隨溜深度粒變化，則殘：:深度朽Z范垂圍內(nèi)炸豎向效附加戒應力秤面積姥A的暢等代蠶值:深度論Z范耕圍內(nèi)警豎向爪附加亮應力情系數(shù)街,，A—應力零面積《規(guī)餃范法劑》地寧基沉轎降計躺算簡筒圖：2.順地基侍沉降跪計算成深度弓（地回基壓白縮層多厚度枕）對于寧地基枯的計驗算深丘度，哭即地殘基壓念縮層女厚度廳，可蒼分兩柳種情增況：⑵無相耗鄰荷月載的稱基礎胞中點癥下:式中悔b-唱基礎從寬度健，適翼用于傍1m～30獲m范勇圍。⑴有相膨鄰荷蝦載影檔響:艦或：在卸計算揭深度伍zn范圍用內(nèi)，群第i盜層土好的變暴形值：在zn處向約上取雅厚度母△z難土層名的計公算變慶形值爹，序△z重按規(guī)短定確宋定。計算您層厚她度聚△z排值的甚選?。罕?堂-5在計真算地累基變考形時菊，應饑考慮伯相鄰叢荷載辯的影穗響，鏈其值源可按懷應力跑疊加羅原理販，采籮用角雜點法汪計算漁。規(guī)范多法計同算基鑒礎沉辰降量迷的步離驟為夏：（1嶼）仿計算霞基底撥附加旬應力燦；框（2易）亦以天惡然土叔層作飲為分釋層面殺（即博按Es分層恩）；俯（3躺）吳確定盼壓縮渾層厚改度zn，采倡用變償形比意（革4）拾分梅別計鍛算每爭層土蔬的變瘡形量葡（5壤）娘計騾算基巾礎總右沉降案量【例憐】試按襖規(guī)范賤推薦再的方獲法計炊算圖所示亂基礎織Ⅰ的剩最終描沉降頭量，悲并考皺慮基礎徐Ⅱ的頭影響酸。已逆知基灑礎Ⅰ妥和Ⅱ吵各承受煉相應圖于準槳永久滅組合尿的總觀荷載蜘值Q=猜11裹34未KN救，基柏礎底羞面尺肢寸b×芹l=裕2m差×3祥m,遙基礎聾埋置蹄身度瓜d=挺2m會。其他暖條件醒見圖勇?！窘饽看稹竣?、計算造基底搖壓力基底辰處總映壓力基底帖處土虎的自撈重壓遮力⑵、計算沸壓縮藥層范店圍內(nèi)鐘各土廢層壓員縮量計算迅過程甲見圖皂表zi

(m)基礎Ⅰ基礎Ⅱ?qū)AⅠ的影響ain=l/bm=l/baⅠin=l/bm=l/baⅡi01.501.0003.32.0002.01.520.75761.30.00420.76074.01.540.50852.70.01420.52273.71.53.70.53652.50.01300.5495zi

(m)aizi(m)aizi-ai-1zi-1(m)Esi(kPa)△s

i=p0(aizi-ai-1zi-1)

/Esi(mm)∑△s

I(mm)△s

n/∑△s

i002.01.5221.522829.129.14.02.0910.569108.737.83.72.0330.058100.880.023⑶、確定草壓縮惱層下借限在基佩底下在4m橡深范賺圍內(nèi)易土層掀的總爺變形雕量青，在諷處以名上繩（基征礎寬東度賺b=洞2m福，查長表3瓦-5匯得?。┖衿鐾翆訐踝冃我嘀邓?。故所點取沉圓降計醉算深停度虧滿統(tǒng)足規(guī)昏范要斑求。⑷、確定猴沉降袋計算速經(jīng)驗虎系數(shù)壓縮封層范辰圍內(nèi)咱土層背壓縮寇模量跪的平葵均值查表婦3-啊3得完ψs=0誕.9襪。⑸、計算桂基礎裁最終暮沉降扯量三、就土的攝沉降質(zhì)與時劉間的萍關系●視飽和梅粘性號土地鮮基在控建筑慣物荷浙載作按用下案要經(jīng)妨過相銀當長件時間呼才能瘋達到震最終像沉降踩，不永是瞬為時完信成的梅。為易了建魔筑物撥的安腦全與驢正常何使用串，對除于一軍些重樸要或?qū)姨厥馄慕ǚㄖ飮趹陧懝こ套鈱嵺`辭和分考析研油究中航掌握稅沉降僅與時捕間關膚系的去規(guī)律場性，悅這是謊因為杯較快里的沉找降速先率對昏于建慣筑物雙有較桶大的窯危害遲。例依如，竿在第炎四紀廉一般冒粘性齊土地碑區(qū)，坑一般震的四繞、五哄層以況上的平民用辮建筑料物的暖允許錘沉降責僅10疼cm左右芳，沉脹降超王過此朵值就凈容易輔產(chǎn)生度裂縫梁；而趕沿海霜軟土戀地區(qū)瘋，沉獨降的創(chuàng)固結(jié)使過程資很慢控，建悠筑物棗能夠盒適應雀于地撇基的田變形恨。因回此，勸類似稱建筑施物的處允許甜沉降定量可名達20患cm甚至旺更大船?！袼橐笔敛詈蜕安蓖恋呐詨嚎s雀性小逼而滲史透性躍大，撈在受誘荷后怠固結(jié)蒼穩(wěn)定翼所需橡的時雅間很衣短，遙可以箱認為晉在外罰荷載護施加紀完畢煌時，斷其固烈結(jié)變貫形就遠已經(jīng)銳基本譜完成勉。飽粱和粘果性土牽與粉瘦土地儲基在戒建筑迎物荷琴載作濤用下端需要境經(jīng)過斥相當珠長時站間才梯能達糞到最細終沉沸降，幕例如瘋厚的靠飽和義軟粘斯土層楚，其蟲固結(jié)帥變形艦需要霜幾年烏甚至岔幾十莫年才島能完替成。辦因此旅，工級程中續(xù)一般心只考存慮粘桃性土謹和粉芝土的驢變形羞與時捎間的再關系疲。一、巖建筑找物沉阻降觀訊測3.猶3霞建筑等物沉甜降觀透測與牌地基畢容許弓變形掉值（1如）驗堵證工萌程設辦計與倒沉降喉計算卸的正盒確性玻；（2繡）判現(xiàn)別建乓筑物林施工炊的質(zhì)增量；（3弓）發(fā)吹生事習故后販作為掩分析學事故蓋原因夢和加派固處刑理依優(yōu)據(jù)。能夠爽及時敢發(fā)現(xiàn)男建筑案物變正形并劃防止潮有害您變形染的擴射大。（1東）埋設啞地點吃要靠態(tài)近觀劣測對浮象，小但必身須在泳建筑磨物所蝴產(chǎn)生慨的壓音力影大響范萌圍以連外。（2漸）在一因個觀許測區(qū)滑內(nèi)，旬水準鏡基點嚼≥3通個，似埋置攏深度慌應與望建筑筑物基遮礎的灣埋深全相應喘。（1熊）根據(jù)蓮建筑畫物的猴平面肆形狀究，結(jié)距構特躁點和誕工程死地質(zhì)除條件耗考慮刺布置抬觀測北點。（2回）一般揪設置錫在四頌周的匯角點裹、轉(zhuǎn)洗角處稿、縱索橫墻語的中釣點、妄沉降刊縫和華新老作建筑評物的連接辰處。（3蘇）數(shù)量艙一般欠不小癢于6危點，島間距散一般械為6屯～1免2米孔。1.忍目的2.牛必要辛性3.舉水準稿基點笑的設天置4.魄觀測吐點的績設置沉降躬觀測商采用侵精密儀水準遍儀，嘩觀測沉精度龜為0冠.0落1㎜續(xù)。民用邀建筑腥每增溫高一慰層觀庸測一史次；工業(yè)擺建筑挪在不統(tǒng)同荷趨載階深段分談別進餃行觀騾測，段施工嗎期間題不應倒少于4次；竣工秋后第歌一年曬不少祝于3～5次；第二那年不癢少于2次；以后芒每年盡一次衣，直券到穩(wěn)嗓定。摟（穩(wěn)蘇定標色準為工半年烈沉降仔量不策超過2㎜）減速予沉降燃（沉全降速逗率減船少到矩0.坐05敵㎜/蒼d以補下時野）：筍認為軍沉降怒趨于換穩(wěn)定止。等速殘沉降賭：導孟致地脆基喪躬失穩(wěn)搖定的造危險羞。加速態(tài)沉降抗：表默示地醉基羨已喪清失穩(wěn)轎定，劇應及撥時采要取措彈施，撤防止編發(fā)生燈事故來。5.衛(wèi)儀器繞與精參度6.觀測表次數(shù)懼和時便間7.游觀測擔資料倚的整非理建筑擊物地憑基變懶形的藍特征文，可備分為窯沉降萄量、殖沉降頌差、采傾斜淋和局沉部傾狡斜4喇種。1.沉降冊量(m汗m)定義鬼:特渾指基化礎中粥心的儉沉降憤差，商以m填m為紙單位茶；作用國:若若沉降蓄量過逃大，眠勢必戲影響采建筑警物的吩正常蔥使用漆。（一詞）地助基變腥形分題類二、愈地基賤允許焰變形聯(lián)值2.沉降貿(mào)差(m閃m)定義院:指迎同一測建筑場物中影相鄰妥