項目3地基變形的計算3-2

任務3-2地基沉降量計算

一、理論知識地基（基礎）最終沉降量是指地基在建筑物荷載作用下，地基表面的最終穩(wěn)定沉降量。計算地基最終沉降量的目的，在于確定建筑物的最大沉降量、沉降差或傾斜等，并控制在允許范圍以內(nèi)，以保證建筑物的安全和正常使用。常用的計算地基最終沉降量的方法有：分層總和法、《建筑地基基礎設計規(guī)范》推薦方法(規(guī)范法)。

1.與沉降有關的知識

（1）地基沉降的基本知識（2）地基沉降的組成總沉降S可以分三部分：S=Sd+Sc+SsSd——是地基加載后瞬時發(fā)生的沉降。在靠近基礎邊緣應力集中的部位，地基中會有剪應變產(chǎn)生，引起側(cè)向變形。此時土中的水往往來不及排出。Sc——固結沉降。固結沉降速率取決于孔隙水的排出速率。Ss——次固結沉降。這時固結沉降速率與孔隙水的排出速率無關，而是取決于土骨架本身的蠕變性質(zhì)。（3）土的性質(zhì)對沉降的影響砂土地基：初始沉降是主要的、排水固結完成很快。飽和軟粘土地基：固結沉降是主要的、需要很長時間完成。沉降計算方法不同，沉降計算結果會有不同。因為各種方法應用的理論不同。2.分層總和法先計算基底中心線以下各土層的壓縮變形量Si然后相加：

S

=

ΣSi

式中，n——計算深度范圍內(nèi)的土的分層數(shù)i=1n分層總和法計算方法如下：（1）將土分層分層原則是：A.不同土層的分界面B.地下水位處C.上薄下厚d每層土層的厚度應小于基礎厚度的0.4倍，約為2~4m。（1）計算自重應力

σcz=∑

γihi（2）計算附加應力（3）壓縮（受壓層）下限的確定zn處的自重應力σczn：σzn≤0.2σczn

對于軟粘土，則要求：σzn≤0.1σczn

ni=1（5）計算個分層的自重應力、附加應力平均值（6）確定各分層壓縮前后的孔隙比（7）計算地基最終變形量S=∑(e1i－

e2i

)hi/(1+e1i)ni=1二、任務實施（參見教材P62習題）解①基底壓力:

Pk=(P+G)/A=(1192+4×2×1.5×20)/4×2=179kPa

②基底附加壓力:P0=Pk－γd=179－19.5×1.5=150kPa③分層情況（參見圖示）第1層0-1：基底到水位線（厚度0.5m）第2層~第6層1-2、2-3、3-4、4-5、5-6、：將粉質(zhì)粘土層分為5層（每層厚度0.8m）第7層~第8層6-7、7-8：將粉砂層分為2層（每層厚度0.75m）分層情況參見圖示

粉質(zhì)粘土2.0m4.0m01.5m粘土1.5m粉砂12345678④計算0-8各點土自重應力0點：σcz=19.5×1.5=29.3kPa1點：σcz=29.3+19.5×0.5=39.0kPa2點：σcz=39.0+(19.8－10)×0.8=46.8kPa3點：σcz=46.8+(19.8－10)×0.8=54.7kPa

4點：σcz=56.7+(19.8－10)×0.8=62.5kPa

5點：σcz=62.5+(19.8－10)×0.8=70.5kPa6點：σcz=70.5+(19.8－10)×0.8=78.2kPa7點：σcz=78.2+(19.0－10)×0.75=85.0kPa8點：σcz=85.0+(19.0－10)×0.75=91.9kPa

⑤計算0-8各點土的附加應力0點：P0=150kPa已算得以下應用角點法，將基底由中點O劃分成相等的小矩形，長邊2m,短邊1m，a/b、γ/b查表2-3得αd,再乘以4：1點：a/b=2/1=2、γ/b=0.5/1=0.5

→αd

=0.2384P0=4×0.2384×150=143kPa2點：a/b=2/1=2、γ/b=1.3/1=1.3

→αd

=0.1736

P0=4×0.1736×150=103kPa3點：a/b=2/1=2、γ/b=2.1/1=2.1

→αd

=0.1143P0=4×0.1143×150=68.5kPa

4點；a/b=2/1=2、γ/b=2.9/1=2.9

→αd

=0.07685P0=4×0.07685×150=46.1kPa

5點a/b=2/1=2、γ/b=3.7/1=3.7

→αd

=0.05385P0=4×0.05385×150=32.3kPa6點：a/b=2/1=2、γ/b=4.5/1=4.5

→αd

=0.03925

P0=4×0.03925×150=23.6kPa7點：a/b=2/1=2、γ/b=5.25/1=5.25

→αd

=0.030425P0=4×0.0425×150=18.5kPa

8點；a/b=2/1=2、γ/b=6.0/1=6.0

→αd

=0.0233P0=4×0.0233×150=14.4kPa

⑥根據(jù)表3-2畫出各類土的e-P曲線圖0.820.800.780.76050100200kPa0.74粘土⑥0.740.720.700.69050100200kPa0.68粉質(zhì)粘土0.670.730.71⑥0.890.870.850.83050100200kPa0.81粉砂⑦根據(jù)每一土層自重應力的平均值查eP曲線上的e1i第1層P=（29.3+39.0）/2e11=0.7995第2層P=（39.0+46.8）/2e12=

0.7228第3層P=（46.8+54.7）/2e13=

0.7197第4層P=（54.7+62.5）/2e14=

0.7166第5層P=（62.5+70.5）/2e15=

0.7135第6層P=（70.5+78.2）/2e16=

0.7104第7層P=（78.2+85.0）/2e17=

0.8474第8層P=（85.0+91.9）/2e18=

0.8446⑧根據(jù)每一土層自重應力+附加應力的平均值查eP曲線上的e2i第1層P=（29.3+39.0）1/2+（150+143）/2e21=0.7439第2層P=（39.0+46.8）1/2

+（143+103）/2e22

=0.6802第3層P=（46.8+54.7）1/2

+（103+68.5）/2e23=0.6890第4層P=（54.7+62.5）1/2

+（68.5+46.1）/2e24

=0.6953第5層P=（62.5+70.5）1/2

+（46.1+32.3）/2e25

=0.6984第6層P=（70.5+78.2）1/2

+（32.3+23.6）/2e26

=0.6994第7層P=（78.2+85.0）1/2

+（23.6+18.5）/2e27

=0.8392第8層P=（85.0+91.9）1/2

+（18.5+14.4）/2e28

=0.8385⑨計算各層的沉降量Si=（e1i－e2i）hi/(1+e1i)第1層S1=（0.7995－0.7439）×500/（1+0.7995）

=15.45mm第2層S2=（0.7228－0.6802）×800

/（1+0.7228）

=19.78mm第3層S3

=（0.7197－0.6890）×800

/（1+0.7197）

=14.28mm第4層S4

=（0.7166－0.6953）

×800

/（1+0.7166）

=9.93mm第5層S5

=（0.7135－0.6984）×800

/（1+0.7135）=7.05mm第6層S6

=（0.7104－0.6994）×800

/（1+0.7104）=5.14mm第7層S7

=（0.8474－0.8392）×800

/（1+0.8474）=3.33mm第8層S

8=（0.8446－0.8385）

×800

/（+0.8446）=2.58mm⑩計算地基最終變形量S=15.45+19.78+14.28+9.93+7.05+5.14+3.33+2.48=77.44mm1.多項選擇題：采用原位測試的方法來測定土的壓縮性，其特點是（）。a.方法簡單b.結果更加精確c.可以判定土的壓縮性d.可以分析土的三個變形階段e可以可以可以確定土的承載力2.寫出“分層總和法”計算地基沉降量的公式，并解釋公式中以下符號：hie1ie2i任務3-3建筑物沉降觀測與地基變形允許值

1.建筑物的沉降觀察（一）沉降觀測的意義：（1）驗證建筑工程設計與地基加固方案的正確性（2）判別建筑物施工質(zhì)量的好壞（3）一旦發(fā)生事故，沉降觀察可以作為分析事故原因和加固、處理的依據(jù)（4）可以判斷現(xiàn)行的各種沉降計算方法的正確性（二）需要進行沉降觀察的建筑物（1）地基基礎設計等級為甲級建筑物（2）軟弱地基上的地基基礎設計等級為乙級建筑物（3）處理地基上的建筑物（4）加層、擴建建筑物（5）受鄰近深基坑開挖施工影響或受場地地下水等環(huán)境因素變化影響的建筑物（6）采用新型基礎或新型結構的建筑物（7）需要積累建筑物沉降經(jīng)驗或進行設計反分析的工程（三）.沉降觀察的方法與步驟（1）儀器與精度為保證測量的精度要求，宜采用精密水準儀和銦鋼尺，對每一觀測對象宜固定測量工具、固定人員，觀測前應嚴格檢驗儀器。測量精度直采用II級水準測量，視線長度宜為20～30m；視線高度不直低于0．3m。水準測量應采用閉合法。（2）水準基點的設置基點設置以保證其穩(wěn)定可靠為原則，宜設置在基巖上，或設在壓縮性較低的土層上。水準基點的位置，宜靠近觀測對象（距觀測對象30～80m），但必須在建筑物所產(chǎn)生的壓力影響范圍以外。在一個觀測區(qū)內(nèi)，水準基點不應少于三個。（3）觀測點的設置觀測點的布置，應能全面反映建筑物的變形并結合地質(zhì)情況確定。數(shù)量不宜少于6個點。觀測點宜設在下列各處：

①物的四周角點、中點和轉(zhuǎn)角處，沿建筑物周邊每隔10～20m可設一點；②沉降縫的兩側(cè)，新建與原有建筑物