土的壓縮性與地基沉降計(jì)算土力學(xué)教學(xué)課件

土的壓縮性與地基沉降計(jì)算課程大綱土地基的壓縮性壓縮系數(shù)的計(jì)算與應(yīng)用地基沉降計(jì)算均勻荷載與不等沉降地基處理技術(shù)預(yù)壓固結(jié)，振動(dòng)打樁，地基換填案例分析實(shí)際工程案例分析土地基的壓縮性地基壓縮當(dāng)建筑物施加荷載于土地基時(shí)，土地基會(huì)發(fā)生壓縮變形，這種變形稱為壓縮。沉降壓縮變形導(dǎo)致地面下降，這種下降現(xiàn)象稱為沉降。地基穩(wěn)定性土地基的壓縮性直接影響建筑物的穩(wěn)定性，過大的壓縮會(huì)導(dǎo)致建筑物傾斜、開裂甚至倒塌。影響土地基壓縮性的因素土的性質(zhì)土的礦物成分、顆粒大小、孔隙率等都會(huì)影響其壓縮性。應(yīng)力狀態(tài)荷載大小和分布會(huì)影響土的壓縮變形程度。時(shí)間因素土的壓縮變形是一個(gè)時(shí)間過程，時(shí)間越長(zhǎng)，壓縮量越大。環(huán)境因素溫度、濕度、地下水位等環(huán)境因素也會(huì)影響土的壓縮性。土的壓縮性曲線土的壓縮性曲線是描述土體在不同壓力作用下，其壓縮變形規(guī)律的曲線。曲線通常以垂直壓力為橫坐標(biāo)，以對(duì)應(yīng)壓力的壓縮量為縱坐標(biāo)。通過曲線可以直觀地觀察土體的壓縮特性，并幫助我們確定其壓縮性指標(biāo)。土的壓縮性指標(biāo)壓縮系數(shù)反映土體在壓力作用下，體積變化的程度。壓縮模量反映土體抵抗壓縮變形的能力。預(yù)壓固結(jié)度反映土體在預(yù)壓荷載作用下，壓縮固結(jié)的程度。壓縮系數(shù)的概念1定義壓縮系數(shù)是指土體在一定壓力范圍內(nèi)，體積壓縮量與原始體積之比2表示方法通常用字母a表示，其數(shù)值反映了土體的壓縮程度3應(yīng)用壓縮系數(shù)是地基沉降計(jì)算中重要的參數(shù)，其值越大，土體壓縮量越大壓縮系數(shù)的確定方法1實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)通過實(shí)驗(yàn)室的壓縮試驗(yàn)，直接測(cè)量土樣的壓縮系數(shù)。2經(jīng)驗(yàn)公式利用經(jīng)驗(yàn)公式，根據(jù)土的物理性質(zhì)和工程經(jīng)驗(yàn)估算壓縮系數(shù)。3地質(zhì)勘察資料參考已有的地質(zhì)勘察資料，了解類似土層的壓縮系數(shù)，并進(jìn)行校正。土層厚度對(duì)地基沉降的影響1厚度影響沉降量2壓縮性土層壓縮性越高，沉降越大3荷載荷載越大，沉降越大地基承壓的基本原理地基承載力是指地基土抵抗建筑物荷載的能力。地基土承受荷載后會(huì)發(fā)生壓縮變形，變形的大小取決于土的性質(zhì)和荷載大小。建筑物荷載超過地基土的承載力時(shí)，地基將發(fā)生破壞，導(dǎo)致建筑物沉降或傾斜。土層內(nèi)應(yīng)力的計(jì)算影響因素土層內(nèi)應(yīng)力受多種因素影響，包括：土層的厚度，土體的重度，荷載的大小和分布，地基的形狀等等。計(jì)算方法常用的土層內(nèi)應(yīng)力計(jì)算方法包括：布辛涅斯克公式，弗朗西斯公式，以及有限元法等等。均勻荷載下的沉降計(jì)算1公式S=q*B*I*(1+e)2參數(shù)S-沉降量,q-荷載,B-基礎(chǔ)寬度,I-壓縮系數(shù),e-側(cè)向膨脹系數(shù)3計(jì)算根據(jù)公式計(jì)算出沉降量,并進(jìn)行分析不同荷載形式下的沉降計(jì)算集中荷載單個(gè)點(diǎn)荷載作用下的沉降計(jì)算，可利用影響系數(shù)法進(jìn)行。線荷載沿直線分布的荷載作用下的沉降計(jì)算，可通過積分方法得到。面荷載均勻分布的荷載作用下的沉降計(jì)算，可采用簡(jiǎn)化公式或數(shù)值方法。偏心荷載荷載作用點(diǎn)不在地基中心時(shí)的沉降計(jì)算，需要考慮荷載偏心率的影響。不等沉降的概念與影響地基不均勻沉降由于地基土的壓縮性不同，基礎(chǔ)下不同部位的沉降量不同，導(dǎo)致基礎(chǔ)產(chǎn)生傾斜或彎曲，造成建筑物的不均勻沉降。結(jié)構(gòu)破壞風(fēng)險(xiǎn)不等沉降會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受力不均，造成結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中，甚至出現(xiàn)裂縫、斷裂等破壞現(xiàn)象。建筑物傾斜建筑物傾斜會(huì)導(dǎo)致外觀變形、功能失常，甚至造成建筑物倒塌，影響建筑物的安全性和使用功能。不等沉降的計(jì)算方法1差異沉降法計(jì)算不同部位地基的沉降量，然后求出差異沉降量。2分層法將地基分成若干層，分別計(jì)算每層的沉降量，再疊加得到總的沉降量。3數(shù)值模擬法使用有限元等數(shù)值方法模擬地基的變形，計(jì)算不同部位的沉降量。地基許用沉降量建筑物類型許用沉降量(mm)一般民用建筑40-80工業(yè)廠房60-100高層建筑20-40地基不等沉降的控制措施基礎(chǔ)埋深增加基礎(chǔ)埋深可以有效減小地基沉降量，尤其對(duì)于軟弱地基更為有效?；A(chǔ)剛度提高基礎(chǔ)剛度可以減小基礎(chǔ)的變形，從而減小不等沉降。地基處理對(duì)軟弱地基進(jìn)行處理，例如換填、預(yù)壓、加固等，可以改善地基承載力，減小沉降量。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，應(yīng)考慮地基的不等沉降，并采取相應(yīng)的措施，例如設(shè)置沉降縫，調(diào)整結(jié)構(gòu)形式等。預(yù)壓固結(jié)技術(shù)加荷固結(jié)通過在土層上施加荷載，促使土體中的水分排出，提高土體的強(qiáng)度和承載力。預(yù)壓時(shí)間預(yù)壓時(shí)間根據(jù)土層的性質(zhì)、荷載大小和預(yù)期固結(jié)程度而定，一般需要數(shù)月甚至數(shù)年。應(yīng)用場(chǎng)景適用于高壓縮性、高含水量的軟土地基，如淤泥、泥炭等。振動(dòng)打樁技術(shù)原理振動(dòng)打樁機(jī)利用高頻振動(dòng)，使樁體產(chǎn)生共振，降低樁體與土體的摩擦力，從而使樁體順利打入土中。優(yōu)勢(shì)噪音較小，對(duì)周圍環(huán)境的影響較低，施工速度快，適用于各種土層。地基換填技術(shù)土方開挖移除原有軟弱土層，為新土填筑做好準(zhǔn)備。新土填筑使用優(yōu)質(zhì)填料，分層填筑并壓實(shí)，確保地基強(qiáng)度。質(zhì)量控制嚴(yán)格控制填筑材料的質(zhì)量和壓實(shí)度，確保地基的穩(wěn)定性。軟土地基的處理地基加固通過人工措施提高軟土地基的承載力，減小沉降量，例如：預(yù)壓固結(jié)、振動(dòng)壓實(shí)等。基礎(chǔ)形式選擇選擇適合軟土地基的淺基礎(chǔ)或深基礎(chǔ)，例如：樁基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)等。結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，減少結(jié)構(gòu)自重，降低地基荷載，減小沉降量。軟土地基的特點(diǎn)高含水率，低強(qiáng)度，易壓縮?？辜魪?qiáng)度低，抗震性能差。壓縮性高，蠕變現(xiàn)象明顯。軟土地基的評(píng)價(jià)指標(biāo)1壓縮性軟土地基壓縮性強(qiáng)，變形較大，容易造成建筑物沉降和傾斜。2抗剪強(qiáng)度軟土地基抗剪強(qiáng)度低，容易發(fā)生剪切破壞，影響建筑物穩(wěn)定性。3滲透性軟土地基滲透性高，易受地下水的影響，造成地基強(qiáng)度降低。軟土地基的處理方法換填法用優(yōu)良土或其他材料替換軟弱土層，提高地基承載力。排水固結(jié)法通過人工排水，加速軟土層中的水分排出，提高土的強(qiáng)度和壓縮性?；瘜W(xué)改良法利用化學(xué)藥劑改變土的物理性質(zhì)，如增加強(qiáng)度、降低滲透性等。深層攪拌法將水泥、石灰等改良劑與軟土混合，形成改良土體，提高地基承載力。樁基礎(chǔ)的應(yīng)用承載力大樁基礎(chǔ)可將荷載傳遞至深層土層，有效提高承載力，適用于軟弱地基。穩(wěn)定性好樁基礎(chǔ)具有較高的抗傾覆和抗滑移能力，適用于復(fù)雜的地質(zhì)條件。適用范圍廣樁基礎(chǔ)可用于各種建筑物，如高層建筑、橋梁、水利工程等。擠密樁技術(shù)1提高地基承載力通過擠密樁的施工，可以有效地提高地基的承載能力，從而使建筑物能夠承受更大的荷載。2改善地基的壓縮性擠密樁可以有效地降低地基的壓縮性，從而減少建筑物的沉降量，提高建筑物的穩(wěn)定性。3降低地基沉降速度擠密樁能夠有效地降低地基的沉降速度，防止建筑物出現(xiàn)過大的沉降，保證建筑物的安全使用。抱箍樁技術(shù)抱箍樁定義抱箍樁是一種新型的樁基技術(shù)，它利用鋼筋混凝土抱箍將原有樁體緊密地箍在一起，形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，從而提高樁基的承載力和穩(wěn)定性。抱箍樁原理抱箍樁的原理是利用鋼筋混凝土抱箍的強(qiáng)度和剛度，將原有樁體緊密地連接在一起，形成一個(gè)整體的承載結(jié)構(gòu)，從而提高樁基的承載力和穩(wěn)定性。抱箍樁優(yōu)勢(shì)抱箍樁技術(shù)具有施工簡(jiǎn)單、效率高、成本低、效果好等優(yōu)點(diǎn)，因此在工程實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用。電滲技術(shù)電滲技術(shù)利用直流電場(chǎng)作用于土壤，使土壤中的水分向電極移動(dòng)。水分移動(dòng)會(huì)帶走土壤中的細(xì)顆粒，降低土壤的含水量，提高承載力。適用于軟土基處理，可有效降低土體含水率，提高地基強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)與地基協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)地基承載力根據(jù)地基土的性質(zhì)和承載力，確定基礎(chǔ)形式和尺寸，確保建筑物安全穩(wěn)定。結(jié)構(gòu)形式選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，考慮建筑物的荷載和地基的承載能力，避免過大的沉降和不均勻沉降。沉降控制采取措施控制地基的沉降量，確保建筑物正常使用和美觀。案例分析案例分析是學(xué)習(xí)土的壓縮性與地基沉降計(jì)算的重要環(huán)節(jié)。通過分析實(shí)際工程案例，可以加深對(duì)理論知識(shí)的理解，并掌握解決實(shí)際問題的方法。例如，可以分析某一高層建筑的地基沉降計(jì)算，考察不同土