土的压缩性与地基沉降计算

土的压缩性与地基沉降计算一般地基的压缩变形，主要由建筑物荷重产生的附加应力而引起。地基变形计算的目的，在于确定建筑物可能出现的最大沉降量和沉降差，为建筑物设计或地基处理提供依据。在工程计算中，首先关心的问题是建筑物的最终沉降量（或地基最终沉降量），所谓地基最终沉降量是指在外荷作用下地基土层被压缩达到稳定时基础底面的沉降量，常简称地基变形量（或沉降量）。在地基变形计算中，还需要知道地基沉降与时间的关系，计算不同时间的沉降量。饱水粘性土的变形速率主要取决于孔隙水的排出速度。地基产生变形是因为土体具有可压缩的性能。第一节概述第1页/共46页第二节土的压缩性一、土压缩变形的本质土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性土体的压缩变形实际上是孔隙压缩、孔隙比变小所造成的。在土的压缩过程中，假定土颗粒是不可压缩的，水是不可压缩的，只有孔隙可以压缩。对饱和土而言，土的压缩主要是由孔隙中的水被挤出所致，压缩过程同排水过程一致。孔隙水排出，土的压缩随时间而增长的过程，称为土的固结。第2页/共46页二、土的压缩试验与压缩定律侧限压缩试验（一）压缩试验第3页/共46页压缩曲线是室内压缩实验的成果，它是土的孔隙比e与所受压力P的关系曲线。第4页/共46页压缩性曲线的形状与土样的成分、结构、状态及受力历史等有关。压缩性不同的土，其e-p曲线的形状不同。曲线愈陡，说明压力增加时孔隙比减小得多，土易变形，压缩性愈高。第四章第1页第5页/共46页压缩定律：在压力范围不大时，孔隙比的减小值与压力的增加值成正比。（二）压缩定律压缩系数是表征土压缩性大小的主要指标1.压缩系数第四章第1页第6页/共46页mv与a的单位相同，a表示单位压应力变化引起的孔隙比变化，mv表示单位压应力变化引起的单位体积变化。第四章第1页第7页/共46页2.压缩指数粘性土的Cc值一般在0.1—1.0之间第四章第1页第8页/共46页（一）压缩模量（侧限压缩模量）压缩模量指土在侧限压缩条件下竖向附加压应力与应变增量之比，单位为MPa。三、压缩模量与变形模量第四章第1页第9页/共46页（二）变形模量变形模量指土在无侧限条件下附加压应力与压缩应变之比。

载荷试验

第四章第1页第10页/共46页载荷试验观测标准：每级加载后，按间隔10、10、10、15、15、30分钟读数，当连续2个小时内，每1个小时的沉降量小于0.1mm时，可加下一级荷载；当出现承压板周围土有明显的侧向挤出或发生裂纹时、当沉降s急剧增大时、当某一级

荷载24小时不能达到稳定标准时，

即可终止加载；

（此前一级荷载为极限荷载）s/b0.06可终止加载。第四章第1页第11页/共46页压缩模量指土在侧限压缩条件下竖向附加压应力与应变增量之比。变形模量指土在无侧限条件下附加压应力与压缩应变之比。

表5-1K0、的参考值变形模量与压缩模量的关系第四章第1页第12页/共46页四、粥天然血土层国的固甚结状彼态固结是指鸦土体厦在建绝筑物肝荷重强或自合重压达力及漂其它配应力获作用体下，井其变邪形随洪时间炮发展冰至完县全稳金定的抽全过柏程。进因此付固结岸是时笨间的艇函数报。前期乡丰固结荐压力(σp′)是指公土层疼在地轿质历呆史上唤曾经血受过泄的最草大有耳效固浑结压箭力。根据庭前期签固结康压力引划分染三类言沉积戚土层第四章第1页第13页/共46页超固果结比（ov盐er炒c杯on识so还li齿da逗ti溜on峡r悬at宋io谁)OC世R=岛1得正常尘固结校土OC炸R>脂1惕超固旷结土OC龟R<凳1谁欠固备结土第四章第1页第14页/共46页（1围）从老e-拣lo车gp虚曲线笔上找餐出曲贡率半唇径最距小的设一点愉A，店过A挡点作役水平拴线A呜1和声A2捆；（2沿）作1A宝2的熔平分楚线A绒3，谊与e冠-l母og游p曲苏线中伞直线点段的伸延长淹线相流交B里点；（3涝）B厘点所哲对应司的有连效应趋力就母是先若期固失结压愧力σp′。五、尸前期探固结假压力遍的确事定卡萨疼格兰锤德方孕法第四章第1页第15页/共46页（1网）先截作b惹点（2兄）再稻作c芹点（3驴）然哪后作座bc废直线词（原甜始压蓄缩曲思线）第四章第1页第16页/共46页六、机由原挥始压反缩曲村线求利土的恳压缩磨性指纱标原始倾压缩犯曲线习是指稀室内怕压缩辅试验秒e—切lo合gp伞曲线谷镜修傅正后困得出券的符负合现丑场原竿始土纲体孔躬隙比辨与有示效应本力的姐关系沾曲线禽。1、正常紧固结犯土（1微）先困作b1点（2龙）过掀b1点作积一直选线（3熔）再粉作c之点（4旗）然衣后作记bc浙直线蒙(鲜原始期压缩字曲线器）2.如超蚁固结伪土第四章第1页第17页/共46页第三长节骄地基竟沉降登量计简算地基壶变形崖在其稀表面鸣形成纵的垂窃直变形量称妈为建筑禁物的沉降量。在外车荷载狡作用任下地细基土异层被起压缩楚达到疏稳定任时基泼础底郊面的乌沉降唤量称涨为地基茅最终贺沉降丽量。地基筛各部炮分垂尼直变福形量网的差赞值称版为沉降魄差。一、单向蓬分层声总和计法计洗算地少基最缘瑞终沉妥降量（一诵）基葬本原轻理计算笼建筑离物基峰础中券心下社的地撕基变植形量勇，假祸设这时康土层内只在摄垂直日方向室发生株压缩闪变形时，而模不发煌生侧游向变闻形，东属于屯一维朋压缩也问题。因摧而在助求得醒地基浮中的祝垂直算应力舱后，亿可利市用室经内压鱼缩试呼验曲眯线成严果，瞒计算酷地基时变形席量。分层窝总和翼法就是您采用幸土层际一维垒压缩谋变形工量的广基本俭计算劣公式码，利俩用室劳内压丧缩曲压线成蛛果，驻分别恳计算污基础规中心氧点下仙地基眠中各助分土煮层的高压缩丑变形姨量，尘最后纲将各答分土丽层的型压缩干变形慎量总搏和起兰来。第四章第1页第18页/共46页计算菊公式第四章第1页第19页/共46页（二越）、啊计算鉴步骤划分讲土层巨各天晓然土俊层界谣面和艰地下愤水位吓必须谋作为常分层坐界面遥；各抚分层锄厚度葡必须勇满足Hi≤0黑.4冠B计算慢基底旧附加宽压力p0=壤p梅-皱γD计算求各分脱层界叼面的σsz和σz；绘制替应力望分布明曲线确定记压缩邮层厚柏度满足σz=0陈.2环σsz的深姐度点爷可作伐为压涛缩层静的下神限对于拘软土纺则应蛛满足σz=0答.1腿σsz对一古般建牢筑物概可按鸟下式粉计算zn=B亏(2页.5尾-隶0.奋4l治nB庙)第四章第1页第四章第20页/共46页计算施各分逆层加党载前垮后的友平均也垂直云应力p1=σsz；p2=σsz+σz按各箱分层迟的p1和p2在e-美p曲线岸上查雁取相鸣应的逢孔隙终比或夕确定a、Es等其暴它压滩缩性争指标根据笛不同它的压洽缩性绩指标精，选镜用公库式(4拒-1色5)、(4挎-1炉6)计算阳各分睡层的摇沉降织量按公倚式(4团-1啦7)计算招总沉堂降量第四章第1页第四章第21页/共46页建筑范沉降样观测驻与计站算结陡果对汉比：坚硬殿地基痰，分初层总活和法偶计算菊的沉更降量佣比实依测值粘显著罚偏大软弱权地基乡丰，计舌算值阶比实浓测值煌显著及偏小原因敏：分层明总和怎法的识假定倚条件娃与实赴际不搜符取土玻样与主实验甩环节礼上的肃影响没考荣虑地罩基基击础与筛上部碑结构科的共僻同作波用-经颜统计荣引入遇沉降包计算申经验构系数s-<衬规范棒》推杨荐法第四章第1页第四章第22页/共46页二、杨GB极J7偏—8新9规学范推软荐法第四章第1页第四章第23页/共46页地基总沉铜降量为表中北fk为地煤基承妄载力谨标准岂值第四章第1页第四章第24页/共46页几点面说明调：第四章第1页第四章第25页/共46页自学墨内容皇：三、股考虑编应力沃历史仔的地蓬基沉催降量胁计算四、遍用变删形模丘量计课算地叛基沉歉降第四章第1页第四章第26页/共46页五、弯按粘理性土寸的沉悟降机备理计肿算沉烟降根据离变形换机理达可将宗地基林沉降纸量分讯为三凡个部体分：1、希瞬时声沉降博（d蝴is窗to盼rt巷io久n说se敲tt西le疲me烘nt污）2、庆固结们沉降喘（c娘on估so虹li苍da裂ti谨on忍s书et揪tl中em产en昏t）3、辈次固谨结沉妇降（顾se架co秤nd阿ar集y良c能on枯so墓li济da谦ti检on啦s敏et永tl万em局en包t）S=峡Sd+Sc+Ss第四章第1页第四章第27页/共46页（一宿）瞬时纽奉沉降动计算Sk金em届pt过on跃（1屑95镜5）强弹性柳理论匪公式注：堤平均芽值指怨柔性吓基础业面积血范围父内各但点的直平均益值表4夸-1关0倘沉降纲系数攻ω值受荷面形状

L/B中

点

矩形角点，圆形周边

平均值

刚性基础

圆

形

——

1.000.640.850.79正

方

形

1.001.120.560.950.88矩

形

1.53.06.010.030.0100.01.361.782.232.533.234.000.680.891.121.271.622.001.151.521.962.252.883.701.081.44—2.12——

第四章第1页第四章第28页/共46页（二窑）固结孩沉降构计算固结芽沉降是粘饱性土暑地基量沉降裤的最衫主要叹的组顶成部概分。固结该沉降语可以脊用上赔述分由层总需和法继计算药。但辆分层药总和谜法中宣采用亚的是规一维召课题早的假昼设，析与一钓般基覆础荷亚载作沉用下笋的地遭基实满际性垮状不凑尽相州符。Sk畜em治pt这on和Bi合rr柄um建议秩根据膝有侧传向变财形条盐件下如产生滩的超柏静孔葬隙水福压力处计算沾固结串沉降Sc。对压于轴炉对称砌课题证，有斩：αu为Sc与分堤层总罩和法脖计算臣的S之间兼的比骡例系仙数。第四章第1页第四章第29页/共46页比例余系数汽αu：孔隙申水压辨力系坟数A与土霞的性浮质有音关，判则αu也与回土的蛙性质刚密切稀相关某。另捷外，αu还与庭基础欢形状符及土界层厚山度H与基迁础宽腐度B之比圆有关迁。αu值可丢根据牺上式错计算洞求得蒙，也吗可以似自图5-京17查取虹。由A值算支出的αu值一揭般为0.抚2—拐1.涝2，这萍与《规范》推荐衫法的浇沉降蔽修正属系数ψs值（=0叠.2厘—1熟.4）接阿近。玻则此今可见择，αu与ψs有必殖然的倡联系携，它坐们的替物理妖意义膜是一绿致的裤。第四章第1页第四章第30页/共46页（三机）次固屠结沉城降计轰算次固闸结段择（基丘本上只是一绵条直垄线）悄的斜向率反政映土熔的次戴固结叠变形喘速率最，一法般用Cs表示占，称肿为土刷的次固小结指驳数。次固惧结沉脸降量旦为第四章第1页第四章第31页/共46页第四丢节让饱乌和土距体渗扮透固同结理虏论一、妹Te焰rz恳ag弯hi浙一维不渗透循固结登理论第四章第1页第四章第32页/共46页（一逝）基旗本假僵设①压唇缩土僚层为肚均质波、各洞向同执性的枝饱和暗土体②土夸粒和但孔隙想水是援不可避压缩绑的③水瓶的渗吓流和糠土层蜜压缩沈只能锻沿垂舰直方息向发锹生④土俱中水渴的渗尤流符渠合Da甚rc业y定律⑤固盗结过济程中鲁渗透上系数k和压捎缩系别数a均为班常数⑥外阻荷载批是一握次瞬名时施掠加于业土体扭的第四章第1页第四章第33页/共46页（二米）一慈维固衣结微久分方欲程在时楚间dt内微系分单胆元体扔的孔贷隙水黑量变直化为贝：在时黑间dt内微洒分单佳元体槐的孔分隙体柏积变差化率错为：饱和迫土体即一维姑渗流萍固结连续火条件纳方程：（dt内微比分单羡元体让的孔丘隙体奖积变乞化等叹于从央微分世单元狮体中吊排出健的水秤量）第四章第1页第四章第34页/共46页Cv称为早竖向财固结期系数妻，单气位为m2/y或cm2/y。式（2）称平为一竞维固鬼结微稻分方暮程。其物轧理意拨义为裕：饱巨和土披体内欲任意翼一点泄的孔数隙水弊压力u随时将间t的变翅化率毛与孔健隙水种压力惭随深鹿度z的梯泪度的漂变化君率成忍正比袭。第四章第1页第四章第35页/共46页固结江微分及方程炎初始摇和边闪界条茎件为执：（三苦）一春维固随结微旋分方贼程的算解析盐解应用递富里疼叶级着数，匀可求竞的满纳足上辆述边霉界条语件的禾特解笔如下东：第四章第1页第四章第36页/共46页（四蚊）固结绿度对某凡一深虑度z处，复有效烛应力σzt´对总筹应力p的比沸值，突也即凉超静累水压挂力的袜消散鲜部分u0-uzt对初织始孔捏隙水另压力u0的比浴值，狠称为就该点舟的固结晚度。土层痰的平均兵固结捞度指在糕时刻添t搜，哄土层印骨架蒙已经驾承担屋起来遣的有袍效应核力与紫全部趴附加屑应力暮的比格值。跟应矩力图的关股系第四章第1页第四章第37页/共46页上式遍化简愧得：式中垄的Ut和Tv的关花系可暴用下蠢图中贺的曲庸线①良表示坊。第四章第1页第四章第38页/共46页实际跳工程济中可具能遇贯到的龄初始认超静县水压汽力的去分布凤可分作为五员种情棋况情况1：基哪础底顶面积裳很大西而压碑缩层译很薄情况2：大饮面积您新填奇土，蜡由于丸自重确应力乒而产节生的竹固结情况3：基头础底炼面积架较小蛛，土弃层很厚厚情况4：自吴重应互力下缠尚未象完成冶固结璃就在辉上面各修建撕建筑谢物情况5：基茂础底倡面积挑较小酸，土承层不顷厚第四章第1页第四章第39页/共46页固结异度方开程的愿通式第四章第1页第四章第40页/共46页按固谷结度亮的定嫩义，垄可以哑计算岸地基郊沉降染与时碧间的炕关系（五冬）岗地基洲沉降跑与时卸间关澡系计沈算（1拉）已总知地宏基的淹最终忍沉降昨量，午求某呜一时恨刻的泽固结辜沉降稀量①根滤据已批知土角层的防k还、a澡、e邮、H滋和填给定站的