《基礎工程學沉降》課件

基礎工程學沉降什么是沉降基礎工程學中，沉降是指基礎及其上部結構在荷載作用下，地基土體發(fā)生壓縮變形，導致基礎和上部結構向下移動的現(xiàn)象。沉降是地基土體在荷載作用下發(fā)生的不可逆的壓縮變形，它會導致建筑物或構筑物發(fā)生傾斜、開裂等問題。沉降的大小和速度取決于地基土體的性質、荷載的大小、基礎的形狀和埋深等因素。沉降的原因地基土的壓縮地基土在荷載作用下發(fā)生壓縮變形，是沉降的主要原因。地下水位變化地下水位的下降會導致土體失去水分，壓縮性增大，從而引發(fā)沉降。施工不當例如，施工過程中超挖、填土不密實等都會導致地基不均勻沉降。地震或其他自然災害地震等自然災害會造成地基土體結構松散，進而引發(fā)沉降。沉降分類直接沉降由基礎直接加載引起的沉降。間接沉降由地下水位下降、土體排水、地基土固結等因素引起的沉降。表層沉降主要發(fā)生在地基表層土層的沉降。深層沉降主要發(fā)生在地基深層土層的沉降。直接沉降基礎自身壓縮基礎自身重量導致的壓縮變形，主要發(fā)生在松散土層。土體固結壓縮飽和黏性土在荷載作用下，孔隙水壓力消散導致土體壓縮變形。土體蠕變壓縮土體在長期荷載作用下緩慢產生的壓縮變形，主要發(fā)生在軟弱土層。間接沉降相鄰基礎影響當相鄰基礎施工時，其開挖或荷載變化會對周圍基礎產生影響，導致間接沉降。地下水位變化地下水位下降會降低土層的孔隙水壓力，導致土層壓縮，從而引起間接沉降。周邊環(huán)境擾動周邊環(huán)境的施工、振動、爆破等因素也會對基礎造成擾動，引發(fā)間接沉降。表層沉降定義表層沉降指的是靠近地表區(qū)域的土層因荷載作用而發(fā)生的沉降。它主要發(fā)生在地基表面或淺層地基的范圍內。影響因素表層沉降受到地基土的性質、荷載大小、時間等因素的影響。較松散的土層更容易產生表層沉降。深層沉降地下結構的影響深層沉降通常由地下結構的施工或自然地質變化引起，例如地下水位下降。長期性影響深層沉降往往持續(xù)時間較長，可能導致地表建筑物和基礎設施的損壞。預測難度由于深層沉降的復雜性，準確預測其影響和程度十分困難。均勻沉降建筑物整體沉降所有部分均勻下沉，結構完整性保持完好?；A穩(wěn)定性地基均勻沉降，避免了不均勻荷載引致的結構損壞。不均勻沉降傾斜建筑物不同部位沉降量不一致，導致建筑物傾斜，影響結構安全。裂縫沉降不均勻會導致建筑物出現(xiàn)裂縫，影響建筑物外觀和使用功能。變形沉降不均勻會導致建筑物發(fā)生變形，影響建筑物整體穩(wěn)定性。預測沉降的意義建筑安全沉降預測可以幫助工程師在建筑設計階段進行優(yōu)化，避免因不均勻沉降造成建筑物傾斜、開裂等安全問題。經濟效益準確的沉降預測可以降低工程造價，避免因沉降問題導致的工程延期和返工，提高經濟效益。工程決策沉降預測結果可以為工程決策提供重要依據，幫助工程師選擇合適的施工方案和地基處理方案，確保工程順利進行。沉降預測的方法1土層參數(shù)測試通過土工試驗確定土層的物理力學性質，如壓縮系數(shù)、含水率等。2實測沉降利用沉降觀測儀器，監(jiān)測建筑物在施工過程中的實際沉降量。3理論計算法根據土層參數(shù)和建筑物荷載，利用相關公式進行沉降量計算。4經驗公式法基于經驗數(shù)據和統(tǒng)計分析，使用經驗公式進行沉降預測。5數(shù)值模擬法運用有限元等數(shù)值分析方法，模擬土體在荷載作用下的變形和沉降過程。土層參數(shù)測試1土的物理性質密度、孔隙率、含水率、壓縮系數(shù)等。2土的強度抗剪強度、抗壓強度等。3土的滲透性滲透系數(shù)等。實測沉降使用精密水準測量儀器，測量沉降點的高程變化。通過測量沉降點的位移變化，確定沉降的大小和方向。對實測數(shù)據進行分析，繪制沉降曲線，判斷沉降趨勢。理論計算法彈性理論基于彈性力學原理，考慮土體和基礎的變形特性，計算沉降量。塑性理論適用于土體發(fā)生塑性變形的情況，考慮土體強度和塑性流動特性。經驗公式法簡單易用經驗公式法不需要復雜的計算，只需將實際參數(shù)代入公式即可得到沉降預測值。局限性經驗公式法只能用于類似工程案例，且精度有限，需要結合其他方法驗證結果。數(shù)值模擬法模型建立基于地質勘探和土工試驗數(shù)據，建立數(shù)值模型來模擬實際土層和結構物的特性。邊界條件定義模型的邊界條件，例如荷載、約束條件，以及與周圍環(huán)境的相互作用。計算分析利用數(shù)值方法，如有限元法或有限差分法，對模型進行計算分析，預測沉降量和分布。典型工程實例分析通過分析典型工程實例，我們可以深入了解沉降現(xiàn)象，并借鑒經驗來優(yōu)化設計、施工和監(jiān)測方案。例如，高層建筑的沉降控制，道路沉降治理，以及地下工程的沉降防治。這些實例將為我們提供寶貴的實踐參考，并幫助我們更好地理解和解決實際工程中的沉降問題。高層建筑沉降控制施工方案優(yōu)化:選擇合理的施工順序，控制開挖深度和范圍。沉降觀測:定期監(jiān)測沉降情況，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取應對措施?；A加固:采用預壓、注漿等方法增強基礎承載力，控制沉降量。道路沉降治理1監(jiān)測與評估定期監(jiān)測道路沉降狀況，評估沉降程度和發(fā)展趨勢。2病害處治針對不同類型的沉降病害，采取相應的治理措施，例如灌漿加固、回填密實等。3預防措施優(yōu)化道路設計和施工工藝，加強施工質量控制，降低沉降風險。地下工程沉降防治地基加固采用注漿、置換等技術改善地基承載力，減少沉降。支護結構設計合理的支護結構，有效控制土體變形，防止沉降。監(jiān)測預警實時監(jiān)測沉降情況，及時采取措施，避免沉降過大。沉降的監(jiān)測與預警持續(xù)監(jiān)測定期進行沉降觀測，掌握沉降發(fā)展趨勢，及時發(fā)現(xiàn)異常情況。預警機制建立沉降預警系統(tǒng)，設定預警閾值，當沉降超過閾值時，及時采取措施。沉降監(jiān)測技術水準測量水準測量是一種精確測量地面點高程的方法，常用于監(jiān)測建筑物、橋梁等結構物的沉降變化。全站儀測量全站儀能夠快速、高效地采集大量數(shù)據，用于監(jiān)測大型工程項目的沉降情況。GNSS監(jiān)測GNSS監(jiān)測利用衛(wèi)星信號進行定位，可實時監(jiān)測沉降，尤其適合監(jiān)測大范圍的沉降變形。傾斜儀監(jiān)測傾斜儀測量建筑物或構筑物的傾斜程度，可有效監(jiān)測地基沉降對結構的影響。沉降監(jiān)測方案設計目標明確確定監(jiān)測目標，例如，沉降量、沉降速度、沉降變形等。監(jiān)測點布設根據工程特點和監(jiān)測目標，合理布設監(jiān)測點，確保監(jiān)測數(shù)據的可靠性。監(jiān)測方法選擇選擇合適的監(jiān)測方法，例如，水準測量、全站儀測量、GPS測量等。監(jiān)測頻率確定根據工程進展和沉降發(fā)展趨勢，合理確定監(jiān)測頻率，確保及時發(fā)現(xiàn)沉降異常。數(shù)據分析處理建立沉降監(jiān)測數(shù)據庫，對監(jiān)測數(shù)據進行分析處理，判斷沉降趨勢，預測未來沉降發(fā)展情況。沉降監(jiān)測數(shù)據分析1數(shù)據收集定期收集沉降監(jiān)測數(shù)據，包括沉降量、傾斜度、水平位移等。2數(shù)據處理對數(shù)據進行整理、校正、分析，去除異常值，并繪制沉降曲線。3趨勢分析分析沉降趨勢，判斷沉降是否穩(wěn)定，是否達到預警標準。沉降預警機制實時監(jiān)測數(shù)據沉降監(jiān)測系統(tǒng)持續(xù)收集數(shù)據，并根據預設閾值進行實時分析。預警觸發(fā)條件當監(jiān)測數(shù)據超過預警閾值時，系統(tǒng)會自動發(fā)出預警信號，提醒相關人員及時采取措施。應急響應機制根據預警級別，制定相應的應急預案，確保及時有效地處理沉降問題。沉降治理措施靜壓樁技術通過靜壓的方式將樁體打入地基，提高承載力，有效降低沉降。預載加固技術在建筑物施工前，利用預載荷對地基進行壓縮，降低地基的壓縮性，減緩沉降速度。土層改良技術通過化學或物理方法改善土層性質，提高地基的承載力，有效控制沉降。靜壓樁技術靜壓樁是一種利用液壓設備將樁體壓入地基的技術。適用于各種地質條件，包括軟土地基和巖石地基。適用于各種建筑工程，例如高層建筑、橋梁和道路。預載加固技術原理在基礎開挖前，先在基礎范圍內進行預載，通過預載土體來達到增加土體承載力、降低沉降量的目的。方法主要包括土方填筑預載、堆載預載、水池預載等方法，根據工程實際情況選擇合適的預載方式。優(yōu)勢預載加固技術可以有效控制基礎沉降，提高地基承載力，適用于各種類型的工程項目。土層改良技術壓實技術提高土壤密度，降低壓縮性，減小沉降量?；旌瞎酀{技術改善土壤的強度、抗剪強度和壓縮性。地基加固技術增強地基承載力，防止地基失穩(wěn)。沉降治理案例分享沉降治理案例分享，展示不同類型工程的沉降治理方案