地基变形计算.ppt

本章教学目的1.地基变形原因：主要由建筑物荷重产生的附加应力而引起；2.地基变形特征：沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜；3.地基变形计算的目的：在于确定建筑物可能出现的最大沉降量和沉降差，为建筑物设计或地基处理提供依据。4.地基变形计算方法：实用计算，只考虑最基本的情况，忽略次要因素，在一系列假定简化的条件下进行的。5.地基最终沉降量：指在外荷载作用下地基土层被压缩达到稳定时基础底面的沉降量，常简称地基变形量（或沉降量）。6.在地基变形计算中，还需要知道地基沉降与时间的关系，计算不同时间的沉降量。7.地基产生变形是因为土体具有可压缩的性能。第二节土的压缩性二、土的压缩试验与压缩定律压缩曲线是室内压缩实验的成果，它是土的孔隙比e与所受压力P的关系曲线。压缩性曲线的形状与土样的成分、结构、状态及受力历史等有关。压缩性不同的土，其e-p曲线的形状不同。曲线愈陡，说明压力增加时孔隙比减小得多，土易变形，压缩性愈高。压缩定律：在压力范围不大时，孔隙比的减小值与压力的增加值成正比。压缩系数是表征土压缩性大小的主要指标，其值越大，表明在某压力变化范围内孔隙比减少得越多，压缩性就越高。2.压缩指数3.压缩模量（侧限）四、土的前期固结压力和天然土层的固结状态（二）天然土层的固结状态`p>s：超固结土`p<s：欠固结土（三）超固结比五、前期固结压力的确定第三节地基最终沉降量计算（一）基本假设1.地基是均质、各向同性的半无限线性变形体，可按弹性理论计算土中应力；2.在压力作用下，地基土不产生侧向变形，可采用室内侧限压缩试验得的压缩性指标计算沉降量；3.只考虑竖向附加应力使土层压缩产生的地基沉降。（二）基本原理分层总和法就是采用土层一维压缩变形量的基本计算公式，利用室内压缩曲线成果，分别计算基础中心点下地基中各分土层的压缩变形量，最后将各分土层的压缩变形量总和起来。（三）单层土侧限压缩变形量的计算2.根据压缩系数a计算土层的压缩变形量（四）多层土侧限压缩变形量的计算（五）计算步骤4）确定压缩层厚度满足σz=0.2σsz的深度点可作为压缩层的下限对于软土则应满足σz=0.1σsz如某一深度以下都是压缩性很小的岩土层，则受压层只计算到这些地层的顶面即可。按各分层的p1i和p2i在e-p曲线上查取相应的孔隙比或确定a、Es等其它压缩性指标根据不同的压缩性指标，选用公式(5-15)、(5-16)计算各分层的沉降量Si按公式(5-17)计算总沉降量S建筑沉降观测值与单向分层总和法计算结果对比：1.分层总和法的另一种形式其中：地基总沉降量为：2《规范》推荐公式3.几点说明（二）计算步骤5)计算各分层加载前后的平均竖向应力p1i=σszi；p2i=σszi+σzi6)按各分层的p1i和p2i在e-p曲线上查取相应的孔隙比e1i和e2i7)根据p1i、p2i、e1i和e2i求出对应的Esi8)按公式5-25计算未修正的总沉降量S`9)按公式5-26计算修正后的总沉降量S三、例题分析【解答】4.计算基础中点下地基中附加应力5.确定沉降计算深度zn7.按各分层的p1i和p2i在e-p曲线上查取相应的孔隙比e1i和e2iB.《规范》法计算6.沉降修正系数js第四节饱和土体渗透固结理论（一）模型分析（二）基本假设（三）固结微分方程的建立从土层中深度z处取一微元体（断面积=1×1，厚度=dz，如右图所示，在此微元体中，固体体积Cv称为竖向固结系数，单位为m2/a或cm2/a。式（2）称为一维渗流固结微分方程。在一定的初始条件和边界条件下，该方程有解析解，可求得任意时刻、任意深度的孔隙水压力值。固结微分方程初始和边界条件为：（五）固结度土层的平均固结度指在时刻t，土层骨架已经承担起来的有效应力与全部附加应力的比值。上式化简得：实际工程中可能遇到的初始超静水压力的分布可分为五种情况情况1：基础底面积很大而压缩层很薄情况2：大面积新填土，由于自重应力而产生的固结情况3：基础底面积较小，土层很厚情况4：自重应力下尚未完成固结就在上面修建建筑物情况5：基础底面积较小，土层不厚按固结度的定义，可以计算地基沉降与时间的关系（1）已知固结度Ut求相应的时间t和沉降量St①查Ut-Tv据关系图表，确定Tv。②根据已知土层的k、a、e、H值计算Cv和S∞。③根据计算St、根据计算t。（3）已知某时间t，求相应的固结度Ut和沉降量St①根据已知土层的k、a、e、H值计算Cv和S∞。②根据Cv值和t值，根据计算Tv。③查Ut-Tv据关系图表，确定Ut。根据计算St。例：某饱和粘土层厚10m，在大面积荷载P0=120kPa作用下，已知e=1，a=0.3MPa-1，k=1.8cm/year，双面排水条件下求（1）加荷一年时的沉降量；（2）沉降量达140mm所需的时间。例：某饱和粘土层厚10m，在大