第六章_地基变形要点解析.ppt

1.定义:地基土层在建筑物荷载作用下，不断产生压缩，直至压缩稳定后地基表面的沉降量称为地基的最终沉降量。 2.原因:其外因主要是建筑物荷载在地基中产生附加应力；内因是土的碎散性，孔隙发生压缩变形，引起地基沉降。 3.目的:判断地基变形值是否超出允许的范围，以便在建筑物设计时，采取相应的工程措施，保证建筑物的正常使用。 4.方法:有关地基沉降量的方法很多，工业与民用建筑中常见的有分层总和法和《规范》法，还有弹性理论法和数值计算法。 前期固结应力 土在历史上曾受到过的最大有效应力pc 现有有效应力 超固结比 正常固结土、超固结土、欠固结土 地基固结最终沉降计算 e-lgp曲线法计算地基沉降与e-p曲线法相似，都是以无侧向变形条件下压缩量的基本公式和分层总和法为前提。 不同之处 （1）△e由现场压缩曲线求得 （2）初始孔隙比用e0 （3）对不同应力历史的土层，用不同的方法计算△e e-lgp曲线法计算地基最终沉降的步骤 选择沉降计算断面和计算点，确定基底压力 将地基分层 计算地基中各分层面的自重应力及土层平均自重应力 计算地基中各分层面的附加应力及土层平均附加应力 用casagrande法根据室内压缩曲线确定前期固结应力，判断土层所处的状态；推求现场压缩曲线 根据土层所处的状态，分别用不同的方法求各分层的压缩量 将各分层沉降量总和得到累加的总沉降量 1.正常固结土的沉降量计算 2.超固结土的沉降计算 针对压力增量的大小不同分为两种情况 超固结土的沉降计算 超固结土的沉降计算 3.欠固结土的沉降计算 欠固结土的沉降不仅仅包括受附加应力所引起的沉降，而且还包括地基土在自重作用下尚未固结的那部分沉降； 对于欠固结土来说，即使没有外荷载作用，该土层仍然会产生压缩量 欠固结土的沉降计算公式： 四、地基固结过程中任意时刻的变形量 ——有关沉降－时间的工程问题 1、求某一时刻t的固结度与沉降量 2、求达到某一固结度所需要的时间 3、根据前一阶段测定的沉降－时间曲线，推算以后的沉降－时间关系 1、求某一时刻 t 的固结度与沉降量 2、求达到某一沉降量(固结度)所需要的时间 3、根据前一阶段测定的沉降－时间曲线，推算以后的沉降－时间关系 对于各种初始应力分布，固结度均可写成： 线性齐次抛物线型微分方程式，一般可用分离变量方法求解。 给出定解条件，求解渗流固结方程，就可以解出uz,t。 方程求解： 2、数学模型 （1）求解思路： 二、一维固结理论 不透水岩层 饱和压缩层 σz=p p 0 ? z ? H: u=p z=0: u=0 z=H: ?u??z?? 0 ? z ? H: u=0 （2）边界、初始条件： 方程求解： 2、数学模型 z 二、一维固结理论 (3) 微分方程的解 时间因数 m＝1，3，5，7······ 方程求解： 2、数学模型 0 ? z ? H: u=p z=0: u=0 z=H: ?u??z?? 0 ? z ? H: u=0 基本微分方程： 初始边界条件： 微分方程的解： 反映孔隙水压力的消散程度－固结程度 二、一维固结理论 H 单面排水时孔隙水压力分布 双面排水时孔隙水压力分布 z z 排水面 不透水层 排水面 排水面 H H 渗流 渗流 渗流 Tv=0 Tv=0.05 Tv=0.2 Tv=0.7 Tv=∞ Tv=0 Tv=0.05 Tv=0.2 Tv=0.7 Tv=∞ u0=p u0=p (3) 微分方程的解 方程求解： 2、数学模型 时间因数 m＝1，3，5，7······ 二、一维固结理论 三、地基固结度 一点M： 地 层： 一层土的平均固结度 Uz，t=0～1：表征总应力中有效应力所占比例 1、基本概念 M 平均固结度Ut与沉降量st之间的关系： t 时刻： 确定st的关键是确定Ut 确定Ut的核心问题是确定uz，t 在时间 t 的沉降与最终沉降量之比 三、地基固结度 2. 荷载一次瞬时施加的地基沉降过程计算 1) 基本计算方法——均布荷载，单向排水情况 确定地基的平均固结度Ut 已知 解得 近似 简化 图表 P175，图6-26，曲线① Tv－反映固结程度 三、地基固结度 不透水边界 透水边界 渗 流 1 2 3 三、地基固结度 （1） 压缩应力分布不同时 2) 常见计算条件 实践背景： H小，p大 自重应力 附加应力 自重应力 附加应力 压缩土层底面的附加应力还不接近零 情况1、2、3：查图6-26 情况4、5：叠加原理，公式（6-70）－（6-71） 计算公式： 应力分布： 1 2 5 3 4 基本情况： 2. 荷载一次瞬时施加的地基沉降过程计算 不透水边界 透水边界 三、地基固结度 2.荷载一次瞬时施加的