土力学课件第五章

1、第五章第五章地基沉降计算地基沉降计算土具有压缩性荷载作用地基发生沉降本章主要内容5.2 5.2 地基的最终沉降量地基的最终沉降量5.3 5.3 应力历史对地基沉降的影响应力历史对地基沉降的影响5.5 5.5 地基沉降与时间的关系地基沉降与时间的关系5.2 5.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算最终沉降量最终沉降量S S：St St t时地基最终沉降稳定以后的时地基最终沉降稳定以后的最大沉降量，不考虑沉降过程。最大沉降量，不考虑沉降过程。不可压缩层不可压缩层可压缩层可压缩层z=pp本节主要内容：一、地基最终沉降量分层总和法一、地基最终沉降量分层总和法二、粘土地基沉降计算的若干问题二、粘

2、土地基沉降计算的若干问题（a a）假设基底压力为线性分布）假设基底压力为线性分布 （b b）附加应力用弹性理论计算）附加应力用弹性理论计算（c c）只发生单向沉降：侧限应力状态）只发生单向沉降：侧限应力状态（d d）只计算固结沉降，不计瞬时沉降和次固结沉降）只计算固结沉降，不计瞬时沉降和次固结沉降（e e）将地基分成若干层，认为整个地基的将地基分成若干层，认为整个地基的 最终沉降量为各层沉降量之和最终沉降量为各层沉降量之和：一、地基最终沉降量分层总和法一、地基最终沉降量分层总和法1 1、基本假定和基本原理、基本假定和基本原理理论上不够完备，缺乏统一理论；理论上不够完备，缺乏统一理论；单向压缩分

3、层总和法是一个半经验性方法单向压缩分层总和法是一个半经验性方法。 iSS(a)(a)计算原地基中自重应力分布计算原地基中自重应力分布(b)(b)基底附加压力基底附加压力p p0 0p p0 0 = p - = p - d d(c)(c)确定地基中附加应力确定地基中附加应力 z z分布分布(d)(d)确定计算深度确定计算深度z zn n 一般土层一般土层：z z=0.2 =0.2 szsz； 软粘土层软粘土层：z z=0.1 =0.1 szsz； 一般房屋基础一般房屋基础：Z Zn n=B(2.5-0.4lnB)=B(2.5-0.4lnB)； 基岩或不可压缩土层基岩或不可压缩土层。d地面地面基底

4、基底pp0 d 自重应自重应力力附加应附加应力力沉降计算沉降计算深度深度szsz从地面算起；从地面算起；z z从基底算起；从基底算起；z z是由基底附加应力是由基底附加应力 p-d p-d 引起的引起的2 2、计算步骤、计算步骤(e)(e)地基分层地基分层HiHi不同土层界面不同土层界面；地下水位线地下水位线；每层厚度不宜超过每层厚度不宜超过0.4B4B 或或1-21-2m m； z z 变化明显的土层，适当变化明显的土层，适当 取小取小。(g) (g) 各层沉降量叠加各层沉降量叠加 S Si i(f)(f)计算每层沉降量计算每层沉降量S Si id地面地面基底基底pp0 d 自重应自重应力力

5、附加应力附加应力沉降计算深沉降计算深度度sziziHi ee1ie2i szip2i zi3 3、计算公式、计算公式12zv1eeSHHH1e ii2i1iizii1i1iaaS(pp )HH1e1e ziiziiisiiHHSEE （a a）e-e- 曲线曲线iii1iaSA1e i0iii 1i 1Ap (zz) 规范法规范法0zi0z(i-1)Ai附加应力附加应力p0zi-1zii 平均附加应力系数平均附加应力系数各种假定导致各种假定导致 S 的误差，如的误差，如取中点下附加应力值，取中点下附加应力值，使使 S S 偏大偏大; ;侧限压缩使计算值偏小；侧限压缩使计算值偏小； 地基不均匀性

6、导致的误差地基不均匀性导致的误差等。等。SSs 修ss为为沉降经验修正系数沉降经验修正系数结果修正结果修正v基底压力线性分布假设基底压力线性分布假设v弹性附加应力计算弹性附加应力计算v单向压缩的假设单向压缩的假设v只计主固结沉降只计主固结沉降v原状土现场取样的扰动原状土现场取样的扰动v参数线性的假设参数线性的假设v按中点下附加应力计算按中点下附加应力计算软粘土软粘土（应力集中）（应力集中）S S偏小偏小, , ss1 1 硬粘土硬粘土（应力扩散）（应力扩散）S S偏大偏大, , ss1 s s：超固结土：超固结土 p p 1OCR1：超固结超固结OCR1OCR p p) )：12zv1eeSH

7、HH1e 1e2eBCe1p2p1e2eBCe1p2p p pp2eC111ppHHSClgClg1ep1e AlgPlgP正常固结土正常固结土1iszip sziziiCi2i1iCiszieClg ppClg d地面地面基底基底pp0 d 自重应力自重应力附加应力附加应力沉降计算深度沉降计算深度 sziziHi1ie2ieBCe1ip2ip2iszizip Cisziziiiii1i1isziCeSHH lg1e1e lgP2ipeii2iiii1i1i1ip:CepSHH lg1e1ep 2ippeiCi2iiii1i1i1ipp:CCpSH lgH lg1ep1e BCe pipiA1

8、ie2ie1ip2ip超固结土超固结土1iszip 2iszizip lgPszi szi szizi BCeA1ie2ied地面地面基底基底pszizi自重应力自重应力附加应力附加应力eiszi1i1iii1i1isziCeSHH lg1e1e ciszizi2i2iii1i1isziCeSHH lg1e1e szisziziii1i2ieici1iszisziHSSSCC lg1e 欠固结土欠固结土lgP5.5 5.5 地基沉降与时间的关系地基沉降与时间的关系一、土的一、土的固结度的定义固结度的定义U Uz,tz,t=0=01 1：表征总应力中有效应力所占比例：表征总应力中有效应力所占比例

9、zt ,zt ,zU dzdzu1dzdzUzt , zH0zH0t , zt总总应应力力分分布布面面积积有有效效应应力力分分布布面面积积zt , zzt , zzzzt , zu1uU z t , z t , zuH1 1、基本概念、基本概念M2 2、平均固结度、平均固结度U Ut t与沉降量与沉降量S St t之间的关系之间的关系t t时刻：时刻： SUStt SSHe1adze1adzdzUt1z1t , zzt , zt总应力分布面积总应力分布面积有效应力分布面积有效应力分布面积 SSUtt在时间在时间t t的沉降与最终沉降量之比的沉降与最终沉降量之比二、固结度的计算二、固结度的计算

10、地基沉降过程计算地基沉降过程计算1) 1) 基本计算方法基本计算方法均布荷载，单向排水情况均布荷载，单向排水情况.)5 , 3 , 1m( ,eH2zmsinm1p4uv22T4m1mt , z ,dzdzu1UH0zH0t , zt v22T2m1m22tem181U v2T42te81U 已知已知解得解得近似近似T Tv v反映固结程度反映固结程度0.00.20.40.60.81.00.0010.010.11时间因数时间因数固结度固结度曲线1曲线1曲线2曲线2曲线3曲线3不透水边界不透水边界透水边界透水边界渗渗流流123三、有关沉降时间的工程问题三、有关沉降时间的工程问题1 1、求某一时刻、求某一时刻t t的固结度与沉降量的固结度与沉降量2 2、求达到某一固结度所需要的时间、求达到某一固结度所需要的时间3 3、根据前一阶段测定的沉降时间曲线，、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推算以后的沉降时间关系1 1、求某一时刻、求某一时刻t t的固结度与沉降量的固结度与沉降量tTv=Cvt/H2v2vT42)T( , te81USt=Ut S 2 2、求达到某一沉降量、求达到某一沉降量( (固结度固结度) )所需要的时间所需要的时间Ut= St /S 从从 Ut 查表（计算）确定查表（计算）确定