工程巖土的評價與圖標編制-土的沉降計算

分層總和法計算地基沉降量一、分層總和法的基本假定1.假定地基是均質(zhì)，基底壓力為線性分布。一、分層總和法的基本假定2.在壓力作用下，地基土不產(chǎn)生側(cè)向變形，采用側(cè)限條件下的壓縮指標。一、分層總和法的基本假定3.采用基底中心點下附加應(yīng)力為計算依據(jù)，此假定的目的是為彌補假定2所忽略的由地基土側(cè)向變形而引起的誤差。一、分層總和法的基本假定4.只計算“壓縮層”范圍內(nèi)的變形。所謂“壓縮層”是指基礎(chǔ)底面以下地基中顯著變形的那部分土層。一、分層總和法的基本假定由于基礎(chǔ)下引起土體變形的附加應(yīng)力是隨著深度的增加而減小，自重應(yīng)力則相反。一、分層總和法的基本假定因此到一定深度后，地基土的應(yīng)力變化值已不大，相應(yīng)的壓縮變形也就很小，計算基礎(chǔ)沉降時可將其忽略不計。一、分層總和法的基本假定這樣，從基礎(chǔ)底面到該深度之間的土層，就被稱為“壓縮層”。壓縮層的厚度稱為壓縮層的計算深度。二、分層總和法計算原理△p∞∞可壓縮土層H1H0

s由左圖所示，以一層土為例，土層豎向應(yīng)力由p1增加到p2，引起孔隙比從e1減小到e2，豎向應(yīng)力增量為△p,由土的壓縮試驗得知，該層土的沉將量為S：二、分層總和法計算原理由于則沉降量可以為二、分層總和法計算原理ei第i層土的壓縮應(yīng)變單向壓縮分層總和法是分別先計算基礎(chǔ)中心點下地基中各個分層土的壓縮變形量△si,然后基礎(chǔ)的平均沉降量s等于△si的總和，如下公式所示：二、分層總和法計算原理而ei土的壓縮應(yīng)變?yōu)椋篹1i———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;e2i———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上得到的相應(yīng)孔隙比;三、分層總和法的計算步驟1.繪制基礎(chǔ)中心點下地基中自重應(yīng)力和基底附加應(yīng)力分布曲線d地基沉降計算深度σc線σz線σcσz=0.2σc三、分層總和法的計算步驟2.確定沉降計算深度范圍內(nèi)的分層界面（1）不同土層的分界面和地下水位面為天然層面;（2）每層厚度hi≤0.4b，b為基礎(chǔ)寬。d地基沉降計算深度σc線σz線σcσz=0.2σc三、分層總和法的計算步驟3.初步確定壓縮層計算深度度。先取附加應(yīng)力與自重應(yīng)力的比值為20％處，即σz=0.2σc處的深度作為沉降計算深度的下限。d地基沉降計算深度σc線σz線σcσz=0.2σc三、分層總和法的計算步驟4.計算各分層的平均自重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力。d地基沉降計算深度σc線σz線σcσz=0.2σc三、分層總和法的計算步驟5.在e-p曲線上，由和查出相應(yīng)的空隙比和。d地基沉降計算深度σc線σz線σcσz=0.2σc三、分層總和法的計算步驟6.計算各分層沉降量根據(jù)自重應(yīng)力、附加應(yīng)力曲線、e-p壓縮曲線計算任一分層沉降量d地基沉降計算深度σc線σz線σz=0.2σc三、分層總和法的計算步驟7.計算各薄層壓縮量的總和d地基沉降計算深度σc線σz線σz=0.2σc三、分層總和法的計算步驟8.確定壓縮層的計算深度。此時應(yīng)符合下式要求：d地基沉降計算深度σc線σz線σz=0.2σc三、分層總和法的計算步驟式中：---在計算深度處向上取1m厚的薄層壓縮量，cm;---在計算深度范圍內(nèi)，各薄層壓縮量的總和，cm;d地基沉降計算深度σc線σz線σz=0.2σc若不滿足上式的要求，還需進行往下算，直到滿是上式要求為止。三、分層總和法的計算步驟9.基礎(chǔ)的總沉降量：d地基沉降計算深度σc線σz線σz=0.2σc式中：---沉降計算經(jīng)驗系數(shù);---在計算深度范圍內(nèi)，各薄層壓縮量的總和，cm。規(guī)范法計算地基沉降量一、規(guī)范法計算地基沉降量由《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTGD63－2007）所推薦的計算方法是修正形式的分層總和法。一、規(guī)范法計算地基沉降量它也采用側(cè)限條件的壓縮性指標，沿用分層總和法的假設(shè)，并引入平均附加應(yīng)力系數(shù)和地基沉降計算經(jīng)驗系數(shù)。一、規(guī)范法計算地基沉降量深度z范圍內(nèi)的附加應(yīng)力面積bAZ附加應(yīng)力分布圖均質(zhì)地基土，在側(cè)限條件下，壓縮模量Es不隨深度而變，從基底至深度z的壓縮量如下式：一、規(guī)范法計算地基沉降量附加應(yīng)力面積附加應(yīng)力通式σz=K

p0代入引入平均附加應(yīng)力系數(shù)因此附加應(yīng)力面積表示為：因此一、規(guī)范法計算地基沉降量zi-1地基沉降計算深度znzi△zzi-1534612b12345612aip0ai-1p0p0p0第n層第i層ziAiAi-1一、規(guī)范法計算地基沉降量利用附加應(yīng)力面積A的等代值計算地基任意深度范圍內(nèi)的沉降量，根據(jù)上圖，可得第i層沉降量為：一、規(guī)范法計算地基沉降量根據(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：一、規(guī)范法計算地基沉降量地基沉降計算深度zn應(yīng)該滿足的條件為：一、規(guī)范法計算地基沉降量當確定沉降計算深度下有軟弱土層時，尚應(yīng)向下繼續(xù)計算，直至軟弱土層中所取規(guī)定厚度的計算沉降量也滿足上式，若計算深度范圍內(nèi)存在基巖，zn可取至基巖表面為止當無相鄰荷載影響，基礎(chǔ)寬度在1～50m范圍內(nèi)（b為基礎(chǔ)寬度），基礎(chǔ)中點的地基沉降計算深度可以按簡化公式計算：一、規(guī)范法計算地基沉降量為了提高計算精度，地基沉降量乘以一個沉降計算經(jīng)驗系數(shù)ys，可以根據(jù)地區(qū)沉降觀測資料及經(jīng)驗確定，也可以查有關(guān)系數(shù)表得到。一、規(guī)范法計算地基沉降量地基最終沉降量修正公式：一、規(guī)范法計算地基沉降量ai、ai-1——基礎(chǔ)底面至第i層土、第i-1層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)。一、規(guī)范法計算地基沉降量zi、zi-1——基礎(chǔ)底面至第i層土、第i-1層土底面的距離(m)沉降分析及沉降計算中的有關(guān)問題一、沉降分析中的有關(guān)問題pe彈性變形塑性變形adbcb

壓縮曲線回彈曲線再壓縮曲線e-p曲線1.土的回彈與再壓縮一、沉降分析中的有關(guān)問題（1）土的卸荷回彈曲線不與原壓縮曲線重合，說明土不是完全彈性體，其中有一部分為不能恢復(fù)的塑性變形一、沉降分析中的有關(guān)問題（2）土的再壓縮曲線比原壓縮曲線斜率要小得多，說明土經(jīng)過壓縮后，卸荷再壓縮時，其壓縮性明顯降低一、沉降分析中的有關(guān)問題2.粘性土沉降的三個組成部分一、沉降分析中的有關(guān)問題式中：s——總沉降sd——瞬時沉降sc——固結(jié)沉降ss——次固結(jié)沉降一、沉降分析中的有關(guān)問題3.土的應(yīng)力歷史對土的壓縮性的影響土的應(yīng)力歷史：土體在歷史上曾經(jīng)受到過的應(yīng)力狀態(tài)。一、沉降分析中的有關(guān)問題3.土的應(yīng)力歷史對土的壓縮性的影響先期固結(jié)壓力pc：土在其生成歷史中曾受過的最大有效固結(jié)壓力。一、規(guī)范法計算地基沉降量討論：對試樣施加壓力p時，壓縮曲線形狀p<pcp>pc再壓曲線，曲線平緩正常壓縮曲線，斜率陡，土體壓縮量大一、規(guī)范法計算地基沉降量土層的先期固結(jié)壓力對其固結(jié)程度和壓縮性有明顯的影響，用先期固結(jié)壓力pc與現(xiàn)時的土壓力p0的比值描述土層的應(yīng)力歷史，將粘性土進行分類。一、規(guī)范法計算地基沉降量1.正常固結(jié)土2.超固結(jié)土3.欠固結(jié)土先期固結(jié)壓力等于現(xiàn)時的土壓力pc＝p0先期固結(jié)壓力大于現(xiàn)時的土壓力pc>p0先期固結(jié)壓力小于現(xiàn)時的土壓力pc<p0二、沉降計算中的有關(guān)問題1.分層總和法在計算中假定不符合實際情況

計算結(jié)果偏小假定地基無側(cè)向變形二、沉降計算中的有關(guān)問題1.分層總和法在計算中假定不符合實際情況

計算結(jié)果偏大計算采用基礎(chǔ)中心點下土的附加應(yīng)力和沉降二、沉降計算中的有關(guān)問題兩者在一定程度上相互抵消誤差，但精確誤差難以估計二、沉降計算中的有關(guān)問題2.分層總和法中附加應(yīng)力計算應(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)考慮由于固結(jié)引起的沉降量。二、沉降計算中的有關(guān)問題相鄰荷載對沉降量有較大的影響，在附加應(yīng)力計算中應(yīng)考慮相鄰荷載的作用二、沉降計算中的有關(guān)問題3.當建筑物基礎(chǔ)埋置較深時，應(yīng)考慮開挖基坑時地基土的回彈，建筑物施工時又產(chǎn)生地基土再壓縮的情況。二、沉降計算中的有關(guān)問題回彈在壓縮影響的變形量：計算深度取至基坑底面以下5m，當基坑底面在地下水位以下時取10m二、沉降計算中的有關(guān)問題式中：sc——考慮回彈再壓縮影響的地基變形Eci——土的回彈再壓縮模量，按相關(guān)試驗確定yc——考慮回彈影響的沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，取1.0Pc——基坑底面以上土的自重應(yīng)力，kPa例題——分層總和法計算基礎(chǔ)最終沉降量某廠房柱下單獨方形基礎(chǔ)，已知基礎(chǔ)底面積尺寸為4m×4m，埋深d＝1.0m，地基為粉質(zhì)粘土，地下水位距天然地面3.4m。【例】上部荷重傳至基礎(chǔ)頂面F＝1440kN,土的天然重度＝16.0kN/m3,飽和重度sat＝17.2kN/m3，有關(guān)計算資料如下圖所示。請用分層總和法計算基礎(chǔ)最終沉降（已知fk=94kPa）?！纠?.4md=1mb=4mF=1440kN【例】501002003000.900.920.940.96eσ【例】1.計算分層厚度【解答】每層厚度hi＜0.4b=1.6m，地下水位以上分兩層，各1.2m，地下水位以下按1.6m分層3.4md=1mF=1440kNb=4m自重應(yīng)力曲線附加應(yīng)力曲線2.計算地基土的自重應(yīng)力【解答】自重應(yīng)力從天然地面起算，z的取值從基底面起算，計算結(jié)果如下表：3.4md=1mF=1440kNb=4m自重應(yīng)力曲線附加應(yīng)力曲線z(m)σc(kPa)01.22.44.05.67.21635.254.465.977.489.03.計算基底壓力【解答】4.計算基底附加壓力【解答】5.計算基礎(chǔ)中點下地基中附加應(yīng)力【解答】用角點法計算，過基底中點將荷載面四等分，計算邊長l=b=2m，σz=4Kcp0,Kc由表確定5.計算基礎(chǔ)中點下地基中附加應(yīng)力【解答】z(m)z/bKcσz(kPa)σc(kPa)σz

/σczn

(m)01.22.44.05.67.200.61.22.02.83.60.25000.22290.15160.08400.05020.032694.083.857.031.618.912.31635.254.465.977.489.00.240.147.26.確定沉降計算深度zn【解答】根據(jù)σz=0.2σc的確定原則，由計算結(jié)果，取zn=7.2m7.最終沉降計算【解答】根據(jù)e-σ曲線，計算各層的沉降量如下表：z(m)σz(kPa)01.22.44.05.67.294.083.857.031.618.912.31635.254.465.977.489.0σc(kPa)h(mm)12001600160016001600σc(kPa)25.644.860.271.783.2σz(