4.2地基最终沉降量的计算

§4土的压缩性与地基沉降计算§4.1土的压缩性§4.2地基的最终沉降量计算§4.3应力历史对地基沉降的影响§4.4变形与时间的关系§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算最终沉降量S∞：StSt∞时地基最终沉降稳定以后的最大沉降量，不考虑沉降过程。不可压缩层可压缩层σz=pp§4土的压缩性与地基沉降计算一、单一土层一维压缩问题二、地基最终沉降量分层总和法三、地基沉降计算的若干问题§4.2地基的最终沉降量计算§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算1、计算简图压缩前szσszH2压缩后1szp1e2szzp2e侧限条件σz=ppHH/2H/2γ,e1一、单一土层一维压缩问题（a）e-σ´曲线（b）e-lgσ´曲线e1Vs1e1Vs2e12zv11eee1e1ezvSHH12zv1eeSHHH1eee1e2p1p2p§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算2、计算公式2111aaS(pp)HpH1e1espHpHSEE一、单一土层一维压缩问题（a）e-σ´曲线1221eea(pp)1aSA1evvSmpHmA12zv1eeSHHH1e§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算2、计算公式2C111peHSHClg()1e1ep一、单一土层一维压缩问题（b）e-lgσ´曲线优点:•可使用推定的原状土压缩曲线；•可以区分正常固结土和超固结土并分别进行计算。正常固结土：超固结土(并假定p2p)：12zv1eeSHHH1e1e2eBCelg'1p2p1e2eBCelg'1p2ppp2eC111ppHHSClgClg1ep1eA以公式为例He1eeS121zszH;;121eeSH1e•确定：•测定：e-p曲线或者e-lgp曲线•查定：•算定：1szp2szzp2e;1e§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算3、计算步骤一、单一土层一维压缩问题侧限条件HszσszH2σz=ppH/2H/2γ,e1ee1e2p1p2p1、基本假定和基本原理理论上不够完备，缺乏统一理论；单向压缩分层总和法是一个半径验性方法。§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算二、地基最终沉降量分层总和法（a）假设基底压力为线性分布（b）附加应力用弹性理论计算（c）只发生单向沉降：侧限应力状态（d）只计算固结沉降，不计瞬时沉降和次固结沉降（e）将地基分成若干层，认为整个地基的最终沉降量为各层沉降量之和：iSS2、计算步骤§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算二、地基最终沉降量分层总和法情况1•不考虑地基回弹的情形：•沉降量从原基底算起；•适用于基础底面积小，埋深浅，施工快。•考虑地基回弹的情形：•沉降量从回弹后的基底算起；•基础底面大，埋深大，施工期长。情况2d地面基底已知：地基各土层的压缩曲线原状土压缩曲线d地面基底2、计算步骤－情况1§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算二、地基最终沉降量分层总和法(a)计算原地基中自重应力分布(b)基底附加压力p0pp0dp0=p-d(c)确定地基中附加应力z分布自重应力附加应力(d)确定计算深度zn①一般土层：σz=0.2σsz；②软粘土层：σz=0.1σsz；③一般房屋基础：Zn=B(2.5-0.4lnB)；④基岩或不可压缩土层。沉降计算深度σsz从地面算起；σz从基底算起；σz是由基底附加应力p-γd引起的2、计算步骤－情况1§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算二、地基最终沉降量分层总和法(a)计算原地基中自重应力分布(b)基底附加压力p0(c)确定地基中附加应力z分布(d)确定计算深度znd地面基底pp0d自重应力附加应力沉降计算深度(e)地基分层Hi①不同土层界面；②地下水位线；③每层厚度不宜0.4B或4m；④z变化明显的土层，适当取小。(g)各层沉降量叠加Si(f)计算每层沉降量SisziziHid地面基底2、计算步骤－情况2§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算二、地基最终沉降量分层总和法(a)计算原地基中自重应力分布(b)计算开挖后地基中自重应力分布(c)确定地基中附加应力z分布'f(d,z)szsz＝z＝f(p,z)p’szizi下同情况1自重应力附加应力ee1ie2iszip2izi§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算3、计算公式12zv1eeSHHH1eii2i1iizii1i1iaaS(pp)HH1e1eziiziiisiiHHSEE（a）e-σ´曲线二、地基最终沉降量分层总和法d地面基底pp0d自重应力附加应力沉降计算深度sziziHi§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算3、计算公式ii2i1iizii1i1iaaS(pp)HH1e1e（a）e-σ´曲线iii1iaSA1e二、地基最终沉降量分层总和法i0iii1i1Ap(zz)0zi0z(i-1)Ai附加应力p0规范法zi-1zii平均附加应力系数正常固结土1iszipsziziiCi2i1iCiszieClgppClg（b）用e-lgσ´曲线计算§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算二、地基最终沉降量分层总和法3、计算公式d地面基底pp0d自重应力附加应力沉降计算深度sziziHi1ie2ieBCelg'1ip2ip2iszizipCisziziiiii1i1isziCeSHHlg1e1e2ipeii2iiii1i1i1ip:CepSHHlg1e1ep2ippeiCi2iiii1i1i1ipp:CCpSHlgHlg1ep1e§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算二、地基最终沉降量分层总和法3、计算公式d地面基底pp0d自重应力附加应力沉降计算深度sziziHiBCelg'piA1ie2ie1ip2ip超固结土1iszip（b）用e-lgσ´曲线计算2iszizip考虑地基回弹的沉降量计算条件：•正常固结土，e-lgσ´曲线•基面面积大，埋深大，施工期长i层地基的沉降量Si=再压缩沉降量S1i+压缩沉降量S2i§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算二、地基最终沉降量分层总和法3、计算公式•类似于超固结土的计算；•式中采用开挖前地基的天然孔隙比e1i，无论是回弹、再压缩或压缩，均是相对于开挖前的拟定基底高程而言。三者的基准点均是e1i状态时的Hi。d地面基底p’szizi自重应力附加应力§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算二、地基最终沉降量分层总和法3、计算公式szi'sziszizi'BCelg'A1ie2ied地面基底p’szizi自重应力附加应力eiszi1i1iii1i1isziCeSHHlg1e1e'ciszizi2i2iii1i1isziC'eSHHlg1e1eszisziziii1i2ieici1isziszi'HSSSCClg1e'各种假定导致S的误差，如：①取中点下附加应力值，使S偏大;②侧限压缩使计算值偏小；③地基不均匀性导致的误差等。•软粘土（应力集中）S偏小,Ψs1•硬粘土（应力扩散）S偏大,Ψs1SSs＝修沉降经验修正系数§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算二、地基最终沉降量分层总和法4、结果修正基底压力线性分布假设弹性附加应力计算单向压缩的假设只计主固结沉降原状土现场取样的扰动参数线性的假设按中点下附加应力计算sSS基底附加应力2.54.07.015.020.0p0fk1.41.31.00.40.2p00.75fk1.11.00.70.40.2表4-6沉降计算经验系数ssE§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算二、地基最终沉降量分层总和法4、结果修正0zi0z(i-1)AiisisiAEAEi0iii1i1Ap(zz)附加应力p0s=1.4-0.2,(1)与土质软硬有关,(2)与基底附加应力p0/fk的大小有关fk：地基承载力标准值要点小结：①准备资料②应力分布③沉降计算•建筑基础（形状、大小、重量、埋深）•地基各土层的压缩曲线原状土压缩曲线•计算断面和计算点•确定计算深度•确定分层界面•计算各土层的szi，zi•计算各层沉降量•地基总沉降量•自重应力•基底压力基底附加应力•附加应力④结果修正SSs＝修§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算二、地基最终沉降量分层总和法三.地基沉降计算的若干问题§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算3、单向分层总和法的评价2、砂性土地基的沉降计算1、粘土地基的沉降量计算1、粘土地基的沉降量计算研究表明：粘性土地基在基底压力作用下的沉降量S由三种不同的原因引起：•次固结沉降Ss主固结沉降完成以后，在有效应力不变条件下，由于土骨架的蠕变特性引起的变形。这种变形的速率与孔压消散的速率无关，取决于土的蠕变性质，既包括剪应变，又包括体应变。•初始沉降(瞬时沉降)Sd有限范围的外荷载作用下地基由于发生侧向位移(即剪切变形)引起的。•主固结沉降(渗流固结沉降)Sc由于超孔隙水压力逐渐向有效应力转化而发生的土渗透固结变形引起的。是地基变形的主要部分。§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算三.地基沉降计算的若干问题tSSi：初始瞬时沉降Ss:次固结沉降Sc：主固结沉降niiSS1scdSSSS1、粘土地基的沉降量计算三.地基沉降计算的若干问题§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算自学（详见P136-140）2、砂性土地基的沉降计算原位试验砂性土地基的沉降速率比较快，大部分沉降在施工期间便完成，运用期沉降量一般不会很大。难以取到有代表性的土样•标准贯入试验•静力触探试验•载荷板试验Schmertman（薛迈脱曼）建议的简易算法（P142）基于经验公式的估算方法（P126，公式4-16）HozzdzSEpE三.地基沉降计算的若干问题§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算办法：特点：问题：原位冻结取样单向分层总和法SSS3、单向分层总和法的评价可计算成层地基；可计算不同形状基础（条、矩、圆）不同分布的基底压力；参数的试验测定方法简单；已经积累了几十年应用的经验，适当修正。（1）基本假定：（2）优点：三.地基沉降计算的若干问题§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算（a）假设基底压力为线性分布（b）附加应力用弹性理论计算（c）只发生单向沉降：侧限应力状态（d）只计算固结沉降，不计瞬时沉降和次固结沉降（e）整个地基的最终沉降量为各层沉降量之和①西方②可判定原状土压缩曲线③区分不同固结状态④计算结果偏大相差比较大修正靠经验（3）精度：（4）e-p曲线与e-lgp曲线的对比：①原苏联②无法确定现场土压缩曲线③不区分不同固结状态④计算结果偏小e-σ´e-lgσ´均需修正3、单向分层总和法的评价三.地基沉降计算的若干问题§4土的压缩性与地基沉降计算§4.2地基的最终沉降量计算作业：习题4-2、4-34.