专业综合课件1土力学第五章

第五章土的压缩性和地基沉降计第二第三第四

饱和粘性土地基沉降与时间的第一节土的压缩性是指土在压力作 积缩小的特性土的压缩性主要有两个特压缩量的组成

)无粘性透水性好，水易于排出压缩稳定很快无粘性粘性透水性差，水不易排出压缩稳定需要很长一段时粘性绝对沉降量(最终沉降沉降与时间的关系第二节一、室内侧限压缩试验及压缩室内侧限压缩试验亦称固结试验。试验装置：压缩压缩仪示意图

透水环刀内径通常有面积为30cm2和

透水 底p为： 、 、 300、400kPa24小时或当在1的压缩量不超过稳定时的总压缩量，这称为。*高压固结加荷等级p为：、、kPa…压缩试验过(一)e-p曲线及有H～p关系，据此推导土样的孔隙比与加荷等级之间的e～p

土样在压缩变形量为 土粒高度在受H H

es(1w0)000H0整 ees(1w0)000H0压前后不

1e0 1 e-pe 曲线曲线

曲线A压缩性＞曲线B压缩 e-p根据e-p曲线可以得到两个压缩性指标1.压缩系数2.压缩模量压缩系数斜率ae＝e1M p21add

ae＝

ee-p

p2压缩系数与土所受的荷载大小有关。《规范》用100kPa、p2＝200kPa对应的压缩系数a1-2评价土的压缩压缩模量土在完全侧限条件下竖向应力增量ΔpΔε的比值，称为侧限压缩模量，简称压缩模量，用Es表示 p 1 H1无侧向变形，即横截面积不变，根据土粒所占高度不变的条件，H可用相应的孔隙比的变化ee1e2来表示：

H H1

H

e111 1 111

1

1E

1 H e1 说明：压缩模量也不是常数，而是随着压力大小而变化土的压缩模量Es与土的的压缩系数a成反比，Es愈大，愈小，土的压缩性愈低(二)e-lgp曲线及有关指在e-lgp曲线可以得到两个压缩性指标压缩指数回弹指数（1）压缩指数 e1 e1 lg lg lg Cc值越大，土的压缩性越高，低压缩性土的Cc一般小0.2，高压缩性土的Cc值一般大于0.4压缩曲压缩曲再压缩曲回弹曲土的回弹-再压缩曲

二、现场载荷试验及变形现场载荷试验方相应的稳定沉降量绘制成p-s曲线 现场载荷试验通常还进行卸荷试验6 α地基土现场载荷试验p-s曲地基变形模在p-s曲线中，当荷载p小于某数值时，荷载p E0

s式中:p为直线段的荷载强度，kPa；ω为沉降影响系数，对刚性载荷板取ω=0.88(形板)ω=0.79（圆形板）弹性模破 1主应1主应力差σ1-（4）该参数将用于弹性理最终沉降估算中，但载荷试验于用弹性理论估算建筑物的初始瞬时沉降。理论上可得到压缩模量与变形模量间的换算关系E0式

2 1

2K由于0≤µ≤0.5，所以0≤β≤1。三土的应简便明了的方法是卡萨格兰德(Cassagrande)1936年分线A2，与e-lgp长线交于B3土层天然固结状态的定量指标――超固结比OCR 节地计算理论：采用布辛奈斯克课题的位移解利用布辛奈斯克位移解，地表沉降为s Q(12 Q(12 x

y

QrM理论沉降曲zs 性模量；QrM理论沉降曲zs绝对柔性基础沉分布荷载时，利用点 (12)bmln1

m2ln(mm2

1) cp0

(12)E

mlb矩形面积的长宽比；p0为基底附加压c称为角点沉降系数，即单位矩形均布荷载在角点引起的沉 称为角点沉降影响系数，是长宽比的函数，可查表得 412

b

1E

0 表5-3得到。对应某一长宽比，o2c。s(x,

1

由表得。对应某一长宽比，cm0。绝对刚性基础s10 0

r

tg

12

tg

1E

d8K式中bP为传至刚性基础上的合力大小。e e

2 5 78/

的沉降代表基的平均沉地基是均质、各向同性的半无限线性在压力作用下，地基土不产生侧向形，可采用侧限条件下的压缩性指

eiais

e2i

ai(p2ip1i)

1

1

1

p1i

c(i1)2pi

z(i1)2

pi ssi

i i i

i

z

三、应力面积 1．计nssss i i1n —

p0——i1

地基地基沉降计算深度1 第i 第n

1511 sss

(zi

i1 i

Esi

inn0(z nn0(z i)Eiinn

i——自试算深度往上z厚度范围z简化方法无相邻荷载影响时，基础宽度在1~50m范围时，地基沉算深度也可按下列简 计算znb(2.50.4ln式中：b——基础宽度。在计算深度范围内存在基岩zn取至3.s一般根据地区沉降观测资料及经验确定，也可按下Ess sii4.计算特 5题分mk）

e

50

300【解答A.分层总和法计计算分层厚每层厚度hi＜0.4b=1.6m，地水位以下按1.6m

0计算基底压

计算基底附加压 p p 计算基础中点下地基中附加应)σzzn00根据σz=0.2σc的确定原则，由计算结果，取最终沉降计根据e-p曲线，计算各层的沉降hσz+e1i-1+0按分层总和法求得基础最终沉降量为s=ΣsiB.应力面积法计σc、σz分布及p0计算值见分层总和法计算确定沉降计算深确定各土层 1 ( 根据计算尺寸，查表得到平均附加应力系列表计算各层沉降量(修改 100根据计算表所示△z=0.6m,△sn=0.9mm＜0.025Σsi沉降修正系数

满足规范根据Es=6.0MPafk=p0，查表得到s基础最终沉降s=ss**特殊条件下地基的沉降计算--根据侧限压缩条se1e2ha

hz1 1 节饱一、工程背允许沉降仅10cm左右，沉降超过此值就易产生裂缝；而地基的变形。类似建筑物允许沉降量可达15cm。有效应力原要点饱和土的压缩主要是孔隙体积减小所引孔隙水的挤出速度主要取决于土的渗透性和超静孔隙水压力u是外荷p在土孔隙水中所引起的压力,通常简称孔隙水压有效应力σ是由土骨架传递的压力，即颗粒间接触应饱和土的渗透固结过程就是孔隙水压力向有效力应的过程，在任一时刻，有效应力σ和孔隙水压力u之和始等于饱和土体的总应力

饱和土体效应力原pAA水圆 弹饱和土地基的一维固结理论(Terzaghi理论HH

有效应力原

直方向发生渗透和变岩

u0起始孔隙水压单面排水地基固 双面排水地基固基本假1.土层是均质的、完全饱和2.土的压缩完全由孔隙体积减小引起，土体和水不可压3.土的压缩和排水仅在竖直方向发4.土中水的渗流服从达西定5.在渗透固结过程中，土的渗透系数k和压缩系数a视为常6.外 瞬间施微分方程及解根据水流连续性原理、达西定律和有效应力原理，建立结微分方

2 c z cv——土的固结系数，m2

渗透土的 求解分初始条件与边界条0＜t≤∞，z＝H时，u0＜t≤∞，z＝0t=∞，0≤z≤Hu4zu4z1m2mT/22v vcH2t vcH2tVm——正奇整数地基固结应力)图面积之比，称为t时刻土层的平均固结度Ut t 起始超孔隙水压力图面 起始超孔隙水压力图面UUtsc之比，绘制固结度与时间素曲线，确定相应固结1212345情况1：适用于薄压缩层的

情况2：适用于欠固结土层在自重应力作用下的情况3：适用于基底面积较小，压缩土层较厚，外荷在压缩土的底面引起的附加应力已接近于零的固情况4：适用于一般基底以外浅层地基附加压力情况5：适用于一般基底范围下附加压力情 1 1 4vt当起始超孔隙水压力u沿深度为矩形分布，此时=1，即 18 184Tv0当起始超孔隙水压力u沿深度为三角形分布，此时=0，即 1 14Tv1对不同值时的固结度，可先求得U0和U1，再按下式来计算UU2U0(11双面排水情况下，土层任一时刻t的固结度Ut的近似值UUt1284TCvvHTCvvH对于同一地基情况，将单面排水改为双面排水，要达到同的固结度，所需历时应减少为原来的 ；二是推算达到某一固结度Ut（或某一沉降st）所需的时间t例题分荷一年后的沉降量②地基固结度达Uz=0.75时所需要的历时③若将此粘土层下部改为透水层，则Uz=0.75时所需历时pH

粘土不透水

【解答固结系k(1e1

S 12