第2章土的压缩性与地基沉降.ppt

第二章 土的压缩性与地基沉降计算; 饱和土的压缩需要一定时间才能完成。土的渗流固结过程。压缩时间与土颗粒大小的关系。（上海无线电三十厂大楼） 二、有效应力原理（太沙基于1923年发现） 根据试验说明有效应力原理; 有效应力通过土骨架传递，使土体体积发生变化。孔隙水压力通过孔隙中贯通的水传递，不会使土体的体积发生变化。 A点的孔隙水压力: ;A点的竖直总压力: 根据有效性原理:; 因此，有效应力与地面水深的变化无关，水深的变化不会引起土体变形。 有效应力的数值无法直接量测，可以通过孔隙水压力测定l三轴剪力试验，孔隙水压力仪7，根据有效应力公式计算得到。 三、压缩曲线及压缩性指标 1、压缩试验和压缩曲线（侧限条件） 首先介绍室内侧限压缩仪。 根据不同荷载情况下计算试样的孔隙比变化。 如图所示：土样初始高为H。，孔隙比为e。，在荷载作用下，高度变为H。－△H，孔隙比为e。;;得：; 根据计算的各级荷载下的孔隙比e，即可绘制土的压缩曲线 据图对其变形进行分析掌握土的变形特点。;2、土的压缩系数和压缩指数 土的压缩性大，孔隙比变化大，曲线比较陡；土的压缩性小，孔隙比变化小，曲线比较平缓。 在图中取M1，M2点。 压力增量 当压力变化范围不大时，可将M1,M2曲线用割线来代替，其斜率为 ; a称为压缩系数。a越大，土的压缩性越大。从图中看出同一试样的a值并非常数，而与所取的位置有关。《规范》规定，取压力 相应的这段压缩系数 作为土的压缩性的判断标准。;土的压缩系数（MPa－1）;压缩指数：;见前图，其斜率为;例题2: 一厚为20m的粘土地基上建一建筑物，经数年，下沉停止，下沉量为5.5cm，如果基础的平均压力为100KPa（施工前孔隙比e。＝1），求该地基的压缩系数。 解：;;3、侧限压缩模量 根据 曲线可得到另一个压缩性指标—侧限压缩模量Es，其定义：土在完全侧限条件下的竖向受压应力增量与应变增量的比值。;;;2、变形模量 定义是无侧限情况下单轴受压时的应力与应变之比。 3、载荷试验结果 荷载----沉降（p--s）曲线 沉降----时间（s--t）曲线 （见下图）;临塑荷载;;;5、地基土的变形模量E 弹性理论沉降计算公式：集中力作用、弹性半无限空间、地表任意点沉降。 根据弹性力学公式求得均布荷载下地基沉降公式: s-----地基沉降量，cm； w----形状系数； B----矩形荷载的短边或圆形荷载的直径，cm； P----荷载板的压应力，kPa； μ----地基土的泊松比； E----地基土的变形模量，kPa。 ;地基土的变形模量计算公式：小荷载、p-s曲线线性、实测沉降值s，反算E。 P0----p-s曲线比例界限 a 对应的荷载，kPa s----相应的沉降，cm;;根据广义虎克定律;§2－2 地基中的应力分布; 自重应力与深度成正比，竖直方向成直线分布，水平方向为均匀分布。 不透水层对自重应力的影响。 地下水对自重应力的影响。 天然土层由于自重引起的变形认为早已完成，但近期沉淀成堆积的土层，应考虑自重作用下土的变形问题。;例题3 某地基的地质剖面如图所示，求地基各层土的自重应力。;解： 耕土层底面处： ＝16.0×0.8＝12.8KPa 基底处： ＝12.8+17.5×0.4＝19.8KPa 地下水位处： ＝19.8+17.5×1.0＝37.3KPa 粘土层底处： ＝37.3+（19.5-10）×2＝56.3KPa 淤泥层底处： ＝56.3+（17.0-10）×4＝84.3KPa 不透水层顶处： ＝84.3+10×（4+2）＝144.3KPa 钻孔底处： ＝144.3+20×2＝184.3KPa; 建筑物荷载通过基础底面传递给地基，在接触面上存在着接触应力（也称基底反力）。 基底压力分布是个复杂的问题，为便于分析，根据基础抗弯刚度（EI）的不同，分为柔性基础(EI=0)和刚性基础(EI＝∞)。 接触应力分布图形与以下四点因素有关： ①地基与基础的相对刚度； ②荷载大小、分布情况； ③土的性质； ④基础埋深等。; G;计算方法采用简化计算。 1、中心荷载矩形基础;2、偏心荷载矩形基础;Pmax Pmax;三、基底附加压力 1、基础在地面上 基底附加压力即基础底面基础压力。;四、地基中的附加应力 凡是由建筑物荷载在地基中产生的应力称为附加应力。