地基变形计算

——第三章土的变形性质及地基沉降计算——变形——强度——稳定荷载应力1.沉降：平均沉降，控制绝对值，正常使用2.倾斜：高耸建筑物、高层建筑物3.沉降差：相邻柱基础—框架与排架4.局部倾斜：承重的墙条形基础不均匀沉降变形与沉降种类：——第三章土的变形性质及地基沉降计算——1.应力作用：附加应力2.土的压缩性：压缩指标变形与沉降原因：——第三章土的变形性质及地基沉降计算——第一节土的压缩性1、定义：地基土在外力作用下体积减少的特性。2、体积减少的原因：•土中水和气体的排出（主要原因）；•土颗粒的压缩；•土中水和气体的压缩。3、压缩变形的快慢——土中水的渗透速度。——第三章土的变形性质及地基沉降计算——4、土体在外力作用下，压缩随时间增长的过程，称为土的固结。一、基本概念二、压缩试验及压缩性指标（一）压缩试验——第三章土的变形性质及地基沉降计算——4.14.2一、压缩试验及压缩性指标（一）压缩试验侧限压缩试验—根据每级荷载p(p600kPa)下的稳定变形量，可算出相应压力下的孔隙比。绘出p~e曲线，即压缩曲线。假定土粒是不可压缩的，压缩试验前后的土粒体积不变：)1(000ehseeiiisiesisVV——第三章土的变形性质及地基沉降计算——一、压缩试验及压缩性指标（续）（二）压缩系数a和压缩指数Cc1、压缩系数a——p~e曲线上某点的切线斜率，通常用p1-2的割线斜率来表示压缩系数a1-2。实际工程中土的压力变化范围常为p1=100kPa（对应土的自重应力），p2=200kPa（对应土的自重应力与附加应力和）。——第三章土的变形性质及地基沉降计算——4.3一、压缩试验及压缩性指标（续）（二）压缩系数a和压缩指数Cc1、压缩系数a122112211000tanppeeppeepedpdea切线斜率表示割线斜率表示地基规范表示——第三章土的变形性质及地基沉降计算——4.4土的类别a(MPa-1)高压缩性土≥0.5中压缩性土0.1-0.5低压缩性土0.1地基土按压缩性分类——第三章土的变形性质及地基沉降计算——一、压缩试验及压缩性指标（续）（二）压缩系数a和压缩指数Cc2、压缩指数Cce~logp曲线的后半段接近直线，直线的斜率称为压缩指数Cc。1221loglogppeeCc用于土层固结历史对沉降的影响——第三章土的变形性质及地基沉降计算——4.5一、压缩试验及压缩性指标（续）（三）压缩模量Es1、定义：Es指在完全侧限条件下，土竖向附加应力与应变增量的比值。2、与弹性模量的区别：a土在压缩时，不能侧向变形，只能竖向变形；b有部分塑性变形。3、物理意义：表示土压缩性高低的指标之一。——第三章土的变形性质及地基沉降计算——一、压缩试验及压缩性指标（续）（三）压缩模量Es——第三章土的变形性质及地基沉降计算——4.7（侧限）压缩模量Es1+e11e1-epaeppEvzs1111eevzvsvsVVVeV,1设——第三章土的变形性质及地基沉降计算——二、静载荷试验（加荷装置、反力装置及观察装置）——第三章土的变形性质及地基沉降计算——4.9pS整体破坏局部剪切破坏冲剪破坏二、静载荷试验（荷载－沉降试验曲线）——第三章土的变形性质及地基沉降计算——二、静载荷试验（p~s曲线）整体破坏——第三章土的变形性质及地基沉降计算——4.10二、静载荷试验（续）目的：在现场进行静载荷试验，测出压力p与沉降s的关系曲线，通过反算可求得土的变形模量E0和地基的承载力fk。1120)1(10001sbpEsEE01212：设sEE0——第三章土的变形性质及地基沉降计算————第三章土的变形性质及地基沉降计算——变形——强度——稳定荷载应力一、分层总和法1、定义：将地基在变形计算深度范围内划分为若干薄层，计算每一薄层土的变形量，然后叠加，即得地基的最终沉降量。2、计算变形量时的假定：a、计算土中应力时，地基土是均质、各向同性的半无限体；b、采用完全侧限条件下的压缩性指标计算；c、采用基底中心点下的附加应力计算。第二节地基最终沉降量计算——第三章土的变形性质及地基沉降计算——一、分层总和法iiiiiheees1211——第三章土的变形性质及地基沉降计算——4.16一、分层总和法（续）最终沉降量为：niiiiiheees11211niisiziniisiiihEhEpps1112)1.0(2.0软弱土取cznzn——第三章土的变形性质及地基沉降计算——1221/tanppeepeaaeEs11计算深度:一、分层总和法（续）分层总和法计算步骤：p771、分层：天然土层或水位变化分界处，hi=0.4b；2、绘曲线：基底中心点下自重应力和附加应力曲线；3、求沉降计算深度；4、求各分层土的平均自重应力和平均附加应力；5、由e~p曲线查出各层对应的孔隙比；（或Es）6、求各分层的沉降量；7、求总的沉降量；——第三章土的变形性质及地基沉降计算——)1.0(2.0/软弱土取cznznniisiziniisiiihEhEpps1112niiiiiheees11211二、《地基规范》法siiziiEhsabcdabefcdefiziAAAh1100iiabcdiiabefzpAzpA)(110iiiisiizzEps——第三章土的变形性质及地基沉降计算——4.16二、《地基规范》法（续）注意：1、从分层总和法导出的简化方法；2、对同一天然土层采用单一的压缩性指标，并采用平均附加应力系数以简化计算；3、结果要修正---沉降计算经验系数niiiiisisszzEpss1110)(s4、计算结果与实测值比较时，对于较紧密的地基土偏大，较软弱的地基土侧偏小。——第三章土的变形性质及地基沉降计算——二、《地基规范》法（续）地基沉降计算深度：p801、试算确定（4.23）先根据经验初步设定一个计算深度值，求得第i层土的计算沉降值；求根据基底宽度确定的土层厚度的计算沉降值；比较。2、公式确定（4.24）满足：无相邻基础的影响，基础宽度在1~30m内，基础中点的地基沉降时。——第三章土的变形性质及地基沉降计算——niinss1025.0)ln4.05.2(bbzn第三节应力历史对地基沉降的影响应力历史OCR(超固结比):1、超固结状态OCR1。2、正常固结状态OCR=1。3、欠固结状态OCR1。——第三章土的变形性质及地基沉降计算——第四节地基变形与时间的关系为什么要知道变形与时间的关系？1、对砂土地基，施工完毕时其变形已经基本完成；对高压缩性的饱和粘性土，施工完毕时的变形量仅为总变形量的5%~20%。2、工程中常常需要求解任一时间完成的变形量。3、研究对象为饱和粘土。——第三章土的变形性质及地基沉降计算——一、土的渗透性(复习)1、渗透：地基中的水，在有水头差（或压力差）时，在重力作用下将通过土的孔隙流动。2、渗透速度：单位时间内流过土体单位截面积的水量。不是地下水的实际流速。mm/s。3、达西定律：kilhkv——第三章土的变形性质及地基沉降计算——4、孔隙水压力（超静水压力）：孔隙中水在附加应力作用下受到的相应压力u。5、有效应力：在固结过程中，土颗粒骨架所受到的附加应力。二、饱和土的渗透固结uz当t=0，0,zu当t=∞，zu,0——第三章土的变形性质及地基沉降计算——4.26当0t∞，二、饱和土的渗透固结1、渗透固结（固结）：饱和土体在附加应力作用下，排出孔隙中水并产生压缩变形的过程。即孔隙水压力逐渐消散而有效应力相应增长的过程。——第三章土的变形性质及地基沉降计算——uz三、单向固结理论（也称太沙基一维固结理论）——第三章土的变形性质及地基沉降计算——zutzFutzf),(),,(4.27三、单向固结理论（也称太沙基一维固结理论）1、假定：1)土是均质、各向同性和完全饱和的；2)土粒和孔隙水是不可压缩的；3)土的压缩和孔隙水的渗透只沿竖向发生；4)土中水的运动服从达西定律；5)土在固结过程中的渗透系数和压缩系数不变；6)荷载是一次性骤然施加的(荷载面积远大于压缩土层的厚度)。——第三章土的变形性质及地基沉降计算——三、单向固结理论（也称太沙基一维固结理论）wvaekc)1(10002HtcTvvvTeU42281HUeaszt11土的竖向固结系：时间因数：固结度：某一时间t，地基的固结沉降量为：——第三章土的变形性质及地基沉降计算——三、单向固结理论（也称太沙基一维固结理论）——第三章土的变形性质及地基沉降计算——4.28第四节建筑物的地基变形容许值1)沉降量：指基础中心点的沉降量；2)沉降差：指相邻单独基础沉降量之差值；3)倾斜：高耸建筑物、高层建筑物；4)局部倾斜：承重的墙下条形基础6~10m。不均匀沉降地基变形容许值按其变形特征分为：——第三章土的变形性质及地基沉降计算——第五节建筑物的地基变形容许值——第三章土的变形性质及地基沉降计算——建筑物的地基变形容许值——第三章土的变形性质及地基沉降计算——