第3章土的压缩与地基沉降计算.ppt

概 述 自重应力压缩稳定 附加应力导致地基土体变形 沉降： 在附加应力作用下，地基土产生体积缩小，从而引起建筑物基础的竖直方向的位移（或下沉）称为沉降。 某些特殊性土由于含水量的变化也会引起体积变形，如湿陷性黄土地基，由于含水量增高会引起建筑物的附加下沉，称湿陷沉降。相反在膨胀土地区，由于含水量的增高会引起地基的膨胀，甚至把建筑物顶裂。 除此之外某些大城市，如墨西哥、上海等由于大量开采地下水使地下水位普遍下降从而引起整个城市的普遍下沉。这可以用地下水位下降后地层的自重应力增大来解释。当然，实际问题也是很复杂的，还涉及工程地质、水文地质方面的问题。 如果地基土各部分的竖向变形不相同，则在基础的不同部位会产生沉降差，使建筑物基础发生不均匀沉降。 基础的沉降量或沉降差(或不均匀沉降)过大不但会降低建筑物的使用价值，而且往往会造成建筑物的毁坏。 为了保证建筑物的安全和正常使用，我们必须预先对建筑物基础可能产生的最大沉降量和沉降差进行估算。如果建筑物基础可能产生的最大沉降量和沉降差，在规定的允许范围之内，那么该建筑物的安全和正常使用一般是有保证的；否则，是没有保证的。对后一种情况，我们必须采取相应的工程措施以确保建筑物的安全和正常使用。 一、土的压缩与固结 目前我们在研究土的压缩性，均认为土的压缩完全是由于孔隙中水和气体向外排出而引起的。 室内固结试验与压缩曲线 变形模量与压缩模量关系 一、土的压缩与固结 瞬时沉降指在加荷后立即发生的沉降 饱和粘土 在很短的时间内，孔隙中的水来不及排出，加之土体中的土粒和水是不可压缩的，因而瞬时沉降是在没有体积变形的条件下发生的，它主要是由于土体的侧向变形引起的 瞬时沉降一般不予考虑 一、土的压缩与固结 对于控制要求较高的建筑物，瞬时沉降可用弹性理论估算。对于饱和粘土在局部均布荷载作用下，地基地瞬时沉降可用下式计算 一、土的压缩与固结 一、土的压缩与固结 主固结与主固结沉降 在荷载作用下饱和土体中孔隙水的排除导致土体体积随时间逐渐减小，有效应力逐渐增加，这一过程称为主固结 随着时间的增加，孔隙水应力逐渐消散，有效应力逐渐增加并最终达到一个稳定值，此时孔隙水应力消散为零，主固结沉降完成，这一过程所产生的沉降为固结沉降。 一、土的压缩与固结 一、土的压缩与固结 次固结沉降 土体在主固结成将完成之后有效应力不变得情况下还会随时间的增长进一步产生沉降，称为次固结沉降 次固结沉降对某些土如软粘土是比较重要的，对于坚硬土或超固结土，这一分量相对较小。 5－2 土的压缩特性 为了研究土的压缩特性，通常需要进行试验 土的压缩性原位测试 原位测试方法适用于： 地基土为粉、细砂、软土，取原状土样困难。 国家一级工程、规模大或建筑物对沉降有严格要求的工程。 原位测试方法包括： 载荷试验、静力触探试验、旁压试验等 载荷试验示意图 载荷试验结果分析图－地基土的变形模量 土的流变性：土体的变形、应力与时间有关的性质。 二、 土的流变概述 土体的流变性以多种现象表现出来，其中，蠕变（现象）是最常遇到的现象，即在恒定荷载（应力）作用下，土体的变形随时间增长而增加的现象。次固结即是土体的体积蠕变。 5-7 一般条件下的地基沉降 许多室内试验和现场量测的结果都表明，次固结变形的大小与时间的关系在半对数纸上接近于直线，发生在主固结完成之后。试验曲线反弯点的切线与下部直线段延长线的交点（e1，t1）即代表试样固结度达100％的点。该点以下所发生的变形即次固结变形。 5-7 一般条件下的地基沉降 二、 土的流变概述 （4－46） 5-7 一般条件下的地基沉降 二、 土的流变概述 例题 粘土层 p p rsat=20kN/m3 3m 5m 地基土层如图所示，粘土层在自重作用下已经固结稳定，砂土层中有承压水，测压管水头高处地面3m，地下水位与地面齐平。若在地面大面积加载，荷载强度p＝200kPa。试求加载前、加载后t=0、t=∞时粘土层内的有效应力和孔隙水应力分布。 砂土层 1 2 End of Chapter 5 瞬时沉降 主固结沉降 次固结沉降 影响系数，表4－1 瞬时沉降 主固结沉降 次固结沉降 瞬时沉降 主固结沉降 次固结沉降 室内固结试验 现场原位试验（荷载试验、旁压试验） 二、单向固结模型 a. 超固结土 假定： ① 土取出地面后体积不变，即（e0,p0）在原位 再压缩曲线上； ② 再压缩指数Cs 为常数； ③ 0.42e0处的土与原状土一致，不受扰动影响。 现场压缩曲线的推求： ① 确定p0 ，pc的作用线；