土力学土的变形性质及地基沉降计算.pptx

由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触(2)苏州虎丘塔此塔位于苏州市虎丘公园山顶，落成于宋太祖建隆二年（公元961年），距今已有1036。全塔7层，高47.5米。平面呈八角形。青砖砌筑。1980年时，塔身已向东北方向严重倾斜，塔顶离中心线已达2.31米。底层塔身出现不少裂缝。宝塔倾斜为地基覆盖层相差悬殊等原因造成。土具有变形特性4.1土的压缩性4.1土的压缩性1、土的压缩性：地基土在压力作用下体积减小的特性。土体积缩小包括两个方面：土中水、气从孔隙中排出，使孔隙体积减小；土颗粒本身、土中水及封闭在土中的气体被压缩，很小可忽略不计。2、固结：土体在外力作用下，压缩随时间增长的过程称为固结。对于透水性大的无粘性土，其压缩过程在很短时间内就可以完成。而透水性小的粘性土，其压缩稳定所需的时间要比砂土长得多。为了研究土的压缩特性，通常需要进行试验。室内固结试验与压缩曲线用环刀切取扁圆柱体，一般高2厘米，面积为30cm2或50cm2,试样连同环刀一起装入护环内，上下有透水石以便试样在压力作用下排水。在透水石顶部放一加压上盖，所加压力通过加压支架作用在上盖，同时安装一只百分表用来量测试样的压缩。由于试样不可能产生侧向变形而只有竖向压缩。于是，把这种条件下的压缩试验称为单向压缩试验或侧限压缩试验。假定试样土粒本身体积不变，土的压缩仅由于孔隙体积的减小，因此土的压缩变形常用孔隙比e的变化来表示。压力p与相应的稳定孔隙比的关系曲线称为压缩曲线。a图：压力与加荷历时关系。b图：各级压力下，试样孔隙比随时间的变化过程。(1)压缩系数压缩曲线不是直线，即使是同一种土，其压缩系数也不是常量。工程上为了便于统一比较，习惯采用100kPa~200kPa范围的压缩系数来衡量土的压缩性的高低。(2)压缩指数Cc低压缩性土(3)压缩模量Es低压缩性土回弹曲线与再压缩曲线土的压缩性指标，还可以通过现场原位测试取得。例如通过载荷试验或旁压试验所测得的地基沉降与压力之间近似的比例关系，从而利用弹性力学公式来反算土的变形模量。（一）以载荷试验测定土的变形模量载荷试验成果：(6)变形模量E0不同土类的变形模量经验值变形模量与压缩模量之间的关系4.2地基最终沉降量的计算分层总和法的基本假定地基土是均质、各向同性的半无限线性体；地基土在外荷载作用下，只产生竖向变形，侧向不发生膨胀变形；采用基底中心点下的附加应力计算地基变形量。分层总和法简介分层总和法简介分层总和法基本思想分层总和法计算地基的最终沉降量地基分层计算地基中土的自重应力分布计算地基中竖向附加应力分布平均自重应力和平均附加应力求出第i层的压缩量地基的总沉降量4.2.2建筑地基基础设计规范法计算最终沉降量为了提高计算准确度，规范规定需将计算沉降量乘以经验系数，则：压缩层厚度zn：计算厚度Δz无相邻荷载影响，基础宽度在1~30m范围内时应力历史：土在形成的地质年代中经受应力变化的情况。先（前）期固结压力：天然土层在历史上所受过的最大固结压力pc。超固结比OCR（OverConsolidationRatio）：先期固结压力pc与现有土层自重应力p1=γz的比值。可能由于地面上升或河流冲刷将其上部一部分土体剥蚀；古冰川下的土层曾经受过冰荷载（荷载强度pc）的压缩。天然土层在历史上最大固结压力作用下压缩稳定，但沉积后土层厚度无大变化，以后也没有受到过其他荷载的继续作用。土层逐渐沉积到现在地面，但没有达到固结稳定状态；沉积后经历年代时间不久，其自重固结作用尚未完成，将来固结完成后如图中虚线。4.3.2先期固结压力的确定分析：（1）该法仅适用于e-lgp曲线曲率变化明显的土层，否则rmin难以确定；（2）e-lgp曲线的曲率随e轴坐标比例的变化而改变，目前尚无统一的坐标比例；人为因素影响很大，所得Pc值不一定可靠；（3）确定Pc时，一般还应结合场地的地形，地貌等形成历史的调查资料加以判断。4.3.3考虑应力历史的地基最终沉降计算压缩曲线与回弹曲线正常固结土的原始压缩曲线确定超固结土原始压缩曲线和回弹曲线的确定4.3.3考虑应力历史影响的地基最终沉降计算e-lgp曲线法计算地基最终沉降的步骤要考虑不同应力历史对土层压缩性的影响：判断土层属于正常固结土、超固结土还是欠固结土（确定土层的前期固结应力和现有有效应力）推求能够反应土体的真实压缩特性的现场压缩曲线正常固结土的沉降量计算—第i层土附加应力平均值；—第i层土自重应力平均值；—第i层土的初始孔隙比；—从原始压缩曲线确定的第i层土的压缩指数。超固结土的沉降计算当时，土的孔隙比变化由两部分组成，即：当时,土的孔隙比变化只沿着再压缩曲线b1b发生,其大小为:b欠固结土的沉降计算4.4地基变形与时间的关系渗透固结：饱和粘土在压力作用下，孔隙水随时间的增长逐渐被排出，同时孔隙体积随之缩