土力学课件土的压缩性及基础沉降量计算

4土的压缩性与地基沉降量计算,学习目标：了解影响土的压缩性的主要因素，土的弹性变形和塑性变形的概念，规范法计算沉降量的原理，饱和黏性土地基单向渗透固结理论。掌握压缩试验原理及其压缩性指标，土的单向压缩的计算公式及适用条件。会用分层总和法和规范法计算沉降量。,墨西哥某宫殿,左部：1709年右部：1622年地基：20多米厚粘土,工程实例,问题：沉降2.2米，且左右两部分存在明显的沉降差。左侧建筑物于1969年加固,工程实例,Kiss,由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触,工程实例,基坑开挖，引起阳台裂缝,新建筑引起原有建筑物开裂,工程实例,高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除,工程实例,建筑物立面高差过大,47m,39,150,194,199,175,87,沉降曲线(mm),工程实例,建筑物过长：长高比7.6:1,4.3地基最终沉降量计算,4.2应力历史对土体压缩性的影响,本章内容,4.1土的压缩试验和压缩曲线（指标）,4.4地基变形与时间的关系,4.1土的压缩试验和压缩曲线,4.1.1基本概念4.1.2室内侧限压缩试验4.1.3变形模量和弹性模量,4.1.1基本概念,土在压力作用下体积减小的特性称为土的压缩性。在一般工程压力（100-600kPa）作用下，固体矿物颗粒和水的压缩量极其微小，一般不到土体总压缩量的1/400，工程上可以忽略不计；孔隙中气体的压缩变形只有在土体饱和度很高，且土中含有封闭气体时才能发生，且所产生的压缩变形量占土体压缩量的比重很小，一般也可以忽略不计。土被压缩的实质是：土颗粒之间产生相对移动而靠拢，水和气体排出，使土体孔隙减小所致。土体在压力作用下，孔隙中的水和气体的排出需要有一个时间过程，压缩量随时间增长的过程称为土的固结，土体压缩完成称为固结完成。,压缩性指标测试：,4.1.2室内（侧限）压缩试验,1.侧限试验原理,测定：轴向应力轴向变形,2.侧限压缩试验装置,3.绘制压缩曲线：,ep曲线,elgp曲线,4.土体压缩性指标,(1)压缩系数,侧限压缩试验的ep曲线上任一点处切线的斜率反映了土体在该压力p作用下土体压缩性的大小。曲线平缓，其斜率小,土的压缩性低；曲线陡，其斜率大，土的压缩性高。,从对土评价的一致性出发，我国建筑地基基础设计规范中规定，取压力:p1=100kPa(0.1MPa)p2=200kPa(0.2MPa)对应的压缩系数1-2作为判别土体压缩性的标准：1-20.1MPa-1属低压缩性土；0.1MPa-11-20.5MPa-1属中压缩性土；1-20.5MPa-1属高压缩性土。,(2)压缩指数Cc,在elgp曲线上其后部很长一段为直线，此直线段的斜率称为土体的压缩指数Cc：,压缩指数越大，土的压缩性也越大，Cc0.2为低压缩性土；0.2Cc0.4为中压缩性土；Cc0.4为高压缩性土。,土体在侧限条件下，其竖向压力的变化增量与相应竖向应变的比值，称为土的压缩模量Es，即：,(3)压缩模量Es,同样可以用相应于p1=100kPa、p2=200kPa范围内的压缩模量Es值评价地基土的压缩性。Es1-24MPa高压缩性土；4MpaEs1-215MPa中压缩性土；Es1-215MPa低压缩性土。,4.土的回弹和再压缩曲线,当土体历史上曾受过的固结压力大于目前所受压力作用时，土体压缩量将大大减小，因而地基的变形也较小。根据这一原理，为了减小高压缩性地基的沉降量，往往在修建筑物前对其进行预压处理。同时要考虑基坑开挖引起的地基土回弹问题。,Ce1,C：欠固结土OCR30%时可近似地取：,一般用图表来表示,工程背景,H小，p面积大,自重应力,附加应力底面接近零,自重应力附加应力,和3类似底面不接近零,曲线（1）（2）（3）叠加原理,计算,基本情况12345,根据附加应力分布不同分为5种情况：,分为：=1；=0；=；01；1。以上5种情况都是针对单面排水而言，对于双面排水统一取=1。H取土层厚度的一半。,1.根据时间t求固结沉降量st：,根据土层的渗透系数k、压缩系数、初始孔隙比e求出土的固结系数CV,根据给定的时间t、土层渗透最大距离（单面排水取土层厚H，双面排水取0.5H）和CV，求出土的固结时间因数TV,计算最终沉降量s,根据附加应力之比曲线参数及时间因数TV，从TVUt关系曲线中查的Ut,计算固结沉降量st,4.4.4地基固结过程中任意时刻的变形量,2.根据固结沉降量st求时间t：,根据土层的渗透系数k、压缩系数、初始孔隙比e求出土的固结系数CV,根据时间因数TV、土层渗透最大距离（单面排水取土层厚H，双面排水取0.5H）和CV，求出土的固结时间t,计算最终沉降量s,根据附加应力之比曲线参数及固结度Ut，从TVUt关系曲线中查的TV,计算固结度Ut,例题一厚10m的饱和粘土层，其上面作用着大面积均布荷载P=120kPa，已知该土层的初始孔隙比e0=1，压缩系数a=0.31/MPa，压缩模量ES=6.0MPa，渗透系数k=5.710-8cm/s。对粘土层在单面排水或双面排水条件下分别求（1）加荷一年时的变形量；（2）变形量达到156mm所需的时间。,解：（1）求t=1年时的变形量土层的最终沉降量:,对于单面排水：,由图6-27的曲线（1）查得：,则得t=1年时的变形量：,土层竖向固结系数：,在双面排水条件下仍用图4.20曲线（1），排水距离取土层厚度一半：,由图6-27的曲线（1）查得：,则得t=1年时的变形量：,（2）变形量达到156mm所需时间：,平均固结度为：,由图6-27的曲线（1）查得：,对于单面排水：,对于双面排水：,小结1.基本概念土的压缩性、有效应力、孔隙水应力侧限压缩模量、固结、固结度、先期固结压力、正常固结土、超固结土、欠固结土、压缩层厚度；2.基本规律和基本