任务3地基变形的计算

任务3地基变形的计算任务3-1土的压缩性一、理论知识地基土压缩的原因a）外因：i）建筑物荷载作用（外因主要因素）；ii）地下水位大幅下降；iii）施工影响；iv）震动影响；v）温度变化影响；vi）浸水下沉。b）内因：i）土中孔隙的压缩（发生实际效果）任务3地基变形的计算任务3-1土的压缩性一、理论知识土的压缩性是土在压力作用下体积缩小的过程；土的固结是土在压力作用下其压缩量随时间的增长而增长的过程；土体的压缩指标：a）压缩系数a；b）压缩指数Cc；c）压缩模量Es；d）变形模量Eo压缩指标测定方法：室内试验、原位测试任务3地基变形的计算任务3-1土的压缩性一、理论知识1.固结试验及压缩性指标（1）测限压缩试验（固结试验）测限：限制土样侧向变形目的：测定试样在测限与轴向排水条件下的变形和压力，或孔隙比和压力的关系，变形和时间的关系，计算土的各项压缩指标。仪器：压缩仪任务3地基变形的计算任务3-1土的压缩性一、理论知识1.固结试验及压缩性指标（1）测限压缩试验（固结试验）试验方法：逐级压缩固结，测定各级压力Pi下土样压缩稳定后的孔隙比e。步骤：一般按P=50kPa，100kPa，200kPa，300kPa，400kPa五级加荷，测定各级压力下的稳定变形量hi，然后计算响应的孔隙比eiGs,wo,po,ho——分别为土粒比重、土样的初始含水率、初始密度和土样原始高度。任务3地基变形的计算任务3-1土的压缩性一、理论知识1.固结试验及压缩性指标（1）测限压缩试验（固结试验）压缩曲线：a）越陡——压缩性越高；b）越缓——压缩性越低。根据e－P曲线可确定土的压缩系数a、压缩模量Es。根据e－lgP曲线可确定土的压缩指数Cc。任务3地基变形的计算任务3-1土的压缩性一、理论知识1.固结试验及压缩性指标（2）土的压缩系数a、压缩指数Cc和压缩模量Esa）压缩系数：土体在测限条件下，孔隙比减小量与竖向有效压应力增量的比值。当压力变化范围不大，土的压缩曲线可近似用图中的M1M2割线代替。任务3地基变形的计算任务3-1土的压缩性一、理论知识1.固结试验及压缩性指标（2）土的压缩系数a、压缩指数Cc和压缩模量Esa）压缩系数：为了方便应用和比较，各种《规范》中提出P1＝0.1MPa,P2＝0.2MPa时用相对应的压缩系数a0.1-0.2来评价土的压缩性。a）a0.1-0.20.1MPa-1，为低压缩性土；b）［0.1～0.2）MPa-1，为中压缩性土；c）=0.5MPa-1，为高压缩性土。任务3地基变形的计算任务3-1土的压缩性一、理论知识1.固结试验及压缩性指标（2）土的压缩系数a、压缩指数Cc和压缩模量Esb）压缩指数：土体在测限条件下孔隙比减小量与竖向有效压应力常用对数值增量的比值。Cc值越大，土的压缩性越高a）Cc0.2，为低压缩性土；b）0.2=Cc=0.4，为中压缩性土；c）Cc0.4，为高压缩性土。任务3地基变形的计算任务3-1土的压缩性一、理论知识1.固结试验及压缩性指标（2）土的压缩系数a、压缩指数Cc和压缩模量Esc）压缩模量Es（测限压缩模量）：土体在完全测限条件下的竖向应力增量与相应的应变增量的比值。Es与a成反比，a越大，Es越小，土的压缩性越高；压缩模量Es不是常数。任务3地基变形的计算任务3-1土的压缩性一、理论知识1.固结试验及压缩性指标（2）土的压缩系数a、压缩指数Cc和压缩模量Esc）压缩模量Es（测限压缩模量）：在工程上，常采用Es(0.1-0.2)作为判别土压缩性高低的标准。当，4MPa时，属高压缩性土；［4，15）MPa时，属中等压缩性土；15MPa时，属低压缩性土。任务3地基变形的计算任务3-1土的压缩性一、理论知识1.固结试验及压缩性指标（3）土的回弹曲线和再压缩曲线c）压缩模量Es（测限压缩模量）：土的压缩变形是由弹性变形和残余变形两部分组成的。任务3地基变形的计算任务3-1土的压缩性一、理论知识2.现场载荷试验及变形模量（1）现场载荷实验任务3地基变形的计算任务3-1土的压缩性一、理论知识3.土的应力历史概念：指土层在地质历史发展过程中所形成的先期应力状态以及这个状态对土层强度与变形的影响。（1）先期固结压力概念：土层在历史上曾经承受过的最大固结压力，用Pc表示。方法：e－lgP曲线来确定或经验做图法。（2）土的固结状态i）Po=Pc，正常固结；ii）PoPc，超固结土；iii）PoPc，欠固结土。任务3地基变形的计算任务3-2地基沉降量计算一、理论知识1.与沉降有关的基本知识（1）地基沉降的基本概念概念：地基沉降量是指地基土压缩变形达固结稳定的最大沉降量，或是指地基土在外荷载作用下，变形完全稳定时基底处的最大竖向位移。形成原因：a）附加应力引起；b）欠固结土的自重应力；c）地下水下降；d）水的渗流研究目的：确定建筑物最大沉降量、沉降差、倾斜以及局部倾斜，判断是否超过允许值，以便为建筑物设计时采取相应的措施提供依据，保证建筑物的安全。任务3地基变形的计算任务3-2地基沉降量计算一、理论知识1.与沉降有关的基本知识（2）地基沉降的组成总沉降可以分为初始沉降Sd、固结沉降Sc和次固结沉降Ss。S=Sd+Sc+Ss任务3地基变形的计算任务3-2地基沉降量计算一、理论知识1.与沉降有关的基本知识（3）土的性质对沉降的影响a）砂土地基：初始沉降是最主要的；b）饱和软粘土地基：固结沉降是最主要的；c）计算方法：初始沉降——弹性力学；固结沉降——分层总和法；次固结沉降——分层总和法。任务3地基变形的计算任务3-2地基沉降量计算一、理论知识2.分层总和法分别计算基础中心店下地基各分层土的压缩变形量Si，基础的总沉降量S等于Si的总和。任务3地基变形的计算任务3-2地基沉降量计算一、理论知识2.分层总和法分层总和法计算过程：（1）将土分层分层原则：a～d（2）计算自重应力a＝rh（3）计算附加应力详见任务2-4任务3地基变形的计算任务3-2地基沉降量计算一、理论知识2.分层总和法分层总和法计算过程：（4）压缩（受压）层下限的确定在实际工程计算中，采用基底以下某一深度作为基础沉降计算的下限深度。以下式作为确定条件：dzn－深度zn处的附加应力；dczn－深度zn处的自重应力当zn深度以下存在较软的高压缩土层时，实际计算深度还应加大，对软黏土应该加深至任务3地基变形的计算任务3-2地基沉降量计算一、理论知识2.分层总和法分层总和法计算过程：（5）计算各分层的自重应力，附加应力平均值将薄层底面与顶面的计算值相加处以2即可。（6）确定各分层压缩前后的孔隙比由各分层平均自重应力、平均自重应力与平均附加应力之和，在相应的压缩曲线上，可查得初始孔隙比e1i、压缩稳定后的孔隙比e2i。（7）计算地基最终变形量任务3地基变形的计算任务3-3地基沉降随时间变化的计算一、理论知识1.饱和土的渗透固结理论（1）渗透固结概念：指饱和土随着土中孔隙消散而逐渐压缩的过程。工程上都哦那个渗透固结理论来研究饱和土的压缩变形。（2）两种压力a）有效压力：由骨架承受的压力，使土骨架的形状和体积发生变形，使土体具有一定的抗剪强度；b）孔隙水压力：由孔隙水承受的压力，不改变土体形状，也不能产生抗剪强度。任务3地基变形的计算任务3-3地基沉降随时间变化的计算一、理论知识2.太沙基单向渗透固结理论（1）基本假设a）～f）p65（2）固结微分方程的建立饱和土体单向渗透固结微分方程固结微分方程的解任务3地基变形的计算任务3-3地基沉降随时间变化的计算一、理论知识3.固结度及其应用（1）固结度Ut指地基在承受荷载后的任一时刻t的沉降量St与最终沉降量S的比值Ut=St/S则某一时刻的竖向平均固结度为采用第一项为解任务3地基变形的计算任务3-3地基沉降随时间变化的计算一、理论知识3.固结度及其应用（2）各种不同承载情况下固结度的计算饱和粘性土层实际附加应力的分布情况可归纳成四种类型：a）情况A。附加应力图形为矩形，根据Tv值查表3-4得到固结度Ua；b）情况B。应力图形为三角形，通过三角形的顶点排水，相当于大面积新沉积土层在自重作用下产生固结的情况，根据Tv值由表3-4查得固结度UB;c）情况C。应力图形为三角形，通过三角形的底面排水，土层底面附加应力已接近于零，根据Tv值由表3-4查得固结度UB；d）情况D。应力图形为梯形，向上面排水，当应力图形为上大下小时，与情况A相似，但底面的附加应力远大于零；当应力图形上小下大时，相当于在自重应力作用下，尚未固结，就在上面建造建筑物。任务3地基变形的计算任务3-3地基沉降随时间变化的计算一、理论知识4.沉降与时间关系曲线的修正假设：施工期间荷载随时间增加是线性的，完工后，荷载不在增加，成为常数；修正原则：渐增荷载由零增加到P1，经过时间t1所产生的沉降量，等于突加荷载P1经过t1/2时间所产生的沉降量。