《基础工程学沉降》课件

基础工程学沉降什么是沉降基础工程学中，沉降是指基础及其上部结构在荷载作用下，地基土体发生压缩变形，导致基础和上部结构向下移动的现象。沉降是地基土体在荷载作用下发生的不可逆的压缩变形，它会导致建筑物或构筑物发生倾斜、开裂等问题。沉降的大小和速度取决于地基土体的性质、荷载的大小、基础的形状和埋深等因素。沉降的原因地基土的压缩地基土在荷载作用下发生压缩变形，是沉降的主要原因。地下水位变化地下水位的下降会导致土体失去水分，压缩性增大，从而引发沉降。施工不当例如，施工过程中超挖、填土不密实等都会导致地基不均匀沉降。地震或其他自然灾害地震等自然灾害会造成地基土体结构松散，进而引发沉降。沉降分类直接沉降由基础直接加载引起的沉降。间接沉降由地下水位下降、土体排水、地基土固结等因素引起的沉降。表层沉降主要发生在地基表层土层的沉降。深层沉降主要发生在地基深层土层的沉降。直接沉降基础自身压缩基础自身重量导致的压缩变形，主要发生在松散土层。土体固结压缩饱和黏性土在荷载作用下，孔隙水压力消散导致土体压缩变形。土体蠕变压缩土体在长期荷载作用下缓慢产生的压缩变形，主要发生在软弱土层。间接沉降相邻基础影响当相邻基础施工时，其开挖或荷载变化会对周围基础产生影响，导致间接沉降。地下水位变化地下水位下降会降低土层的孔隙水压力，导致土层压缩，从而引起间接沉降。周边环境扰动周边环境的施工、振动、爆破等因素也会对基础造成扰动，引发间接沉降。表层沉降定义表层沉降指的是靠近地表区域的土层因荷载作用而发生的沉降。它主要发生在地基表面或浅层地基的范围内。影响因素表层沉降受到地基土的性质、荷载大小、时间等因素的影响。较松散的土层更容易产生表层沉降。深层沉降地下结构的影响深层沉降通常由地下结构的施工或自然地质变化引起，例如地下水位下降。长期性影响深层沉降往往持续时间较长，可能导致地表建筑物和基础设施的损坏。预测难度由于深层沉降的复杂性，准确预测其影响和程度十分困难。均匀沉降建筑物整体沉降所有部分均勻下沉，結構完整性保持完好。基礎穩定性地基均勻沉降，避免了不均勻荷載引致的結構損壞。不均匀沉降倾斜建筑物不同部位沉降量不一致，导致建筑物倾斜，影响结构安全。裂缝沉降不均匀会导致建筑物出现裂缝，影响建筑物外观和使用功能。变形沉降不均匀会导致建筑物发生变形，影响建筑物整体稳定性。预测沉降的意义建筑安全沉降预测可以帮助工程师在建筑设计阶段进行优化，避免因不均匀沉降造成建筑物倾斜、开裂等安全问题。经济效益准确的沉降预测可以降低工程造价，避免因沉降问题导致的工程延期和返工，提高经济效益。工程决策沉降预测结果可以为工程决策提供重要依据，帮助工程师选择合适的施工方案和地基处理方案，确保工程顺利进行。沉降预测的方法1土层参数测试通过土工试验确定土层的物理力学性质，如压缩系数、含水率等。2实测沉降利用沉降观测仪器，监测建筑物在施工过程中的实际沉降量。3理论计算法根据土层参数和建筑物荷载，利用相关公式进行沉降量计算。4经验公式法基于经验数据和统计分析，使用经验公式进行沉降预测。5数值模拟法运用有限元等数值分析方法，模拟土体在荷载作用下的变形和沉降过程。土层参数测试1土的物理性质密度、孔隙率、含水率、压缩系数等。2土的强度抗剪强度、抗压强度等。3土的渗透性渗透系数等。实测沉降使用精密水准测量仪器，测量沉降点的高程变化。通过测量沉降点的位移变化，确定沉降的大小和方向。对实测数据进行分析，绘制沉降曲线，判断沉降趋势。理论计算法弹性理论基于弹性力学原理，考虑土体和基础的变形特性，计算沉降量。塑性理论适用于土体发生塑性变形的情况，考虑土体强度和塑性流动特性。经验公式法简单易用经验公式法不需要复杂的计算，只需将实际参数代入公式即可得到沉降预测值。局限性经验公式法只能用于类似工程案例，且精度有限，需要结合其他方法验证结果。数值模拟法模型建立基于地质勘探和土工试验数据，建立数值模型来模拟实际土层和结构物的特性。边界条件定义模型的边界条件，例如荷载、约束条件，以及与周围环境的相互作用。计算分析利用数值方法，如有限元法或有限差分法，对模型进行计算分析，预测沉降量和分布。典型工程实例分析通过分析典型工程实例，我们可以深入了解沉降现象，并借鉴经验来优化设计、施工和监测方案。例如，高层建筑的沉降控制，道路沉降治理，以及地下工程的沉降防治。这些实例将为我们提供宝贵的实践参考，并帮助我们更好地理解和解决实际工程中的沉降问题。高层建筑沉降控制施工方案优化:选择合理的施工顺序，控制开挖深度和范围。沉降观测:定期监测沉降情况，及时发现问题并采取应对措施。基础加固:采用预压、注浆等方法增强基础承载力，控制沉降量。道路沉降治理1监测与评估定期监测道路沉降状况，评估沉降程度和发展趋势。2病害处治针对不同类型的沉降病害，采取相应的治理措施，例如灌浆加固、回填密实等。3预防措施优化道路设计和施工工艺，加强施工质量控制，降低沉降风险。地下工程沉降防治地基加固采用注浆、置换等技术改善地基承载力，减少沉降。支护结构设计合理的支护结构，有效控制土体变形，防止沉降。监测预警实时监测沉降情况，及时采取措施，避免沉降过大。沉降的监测与预警持续监测定期进行沉降观测，掌握沉降发展趋势，及时发现异常情况。预警机制建立沉降预警系统，设定预警阈值，当沉降超过阈值时，及时采取措施。沉降监测技术水准测量水准测量是一种精确测量地面点高程的方法，常用于监测建筑物、桥梁等结构物的沉降变化。全站仪测量全站仪能够快速、高效地采集大量数据，用于监测大型工程项目的沉降情况。GNSS监测GNSS监测利用卫星信号进行定位，可实时监测沉降，尤其适合监测大范围的沉降变形。倾斜仪监测倾斜仪测量建筑物或构筑物的倾斜程度，可有效监测地基沉降对结构的影响。沉降监测方案设计目标明确确定监测目标，例如，沉降量、沉降速度、沉降变形等。监测点布设根据工程特点和监测目标，合理布设监测点，确保监测数据的可靠性。监测方法选择选择合适的监测方法，例如，水准测量、全站仪测量、GPS测量等。监测频率确定根据工程进展和沉降发展趋势，合理确定监测频率，确保及时发现沉降异常。数据分析处理建立沉降监测数据库，对监测数据进行分析处理，判断沉降趋势，预测未来沉降发展情况。沉降监测数据分析1数据收集定期收集沉降监测数据，包括沉降量、倾斜度、水平位移等。2数据处理对数据进行整理、校正、分析，去除异常值，并绘制沉降曲线。3趋势分析分析沉降趋势，判断沉降是否稳定，是否达到预警标准。沉降预警机制实时监测数据沉降监测系统持续收集数据，并根据预设阈值进行实时分析。预警触发条件当监测数据超过预警阈值时，系统会自动发出预警信号，提醒相关人员及时采取措施。应急响应机制根据预警级别，制定相应的应急预案，确保及时有效地处理沉降问题。沉降治理措施静压桩技术通过静压的方式将桩体打入地基，提高承载力，有效降低沉降。预载加固技术在建筑物施工前，利用预载荷对地基进行压缩，降低地基的压缩性，减缓沉降速度。土层改良技术通过化学或物理方法改善土层性质，提高地基的承载力，有效控制沉降。静压桩技术静压桩是一种利用液压设备将桩体压入地基的技术。适用于各种地质条件，包括软土地基和岩石地基。适用于各种建筑工程，例如高层建筑、桥梁和道路。预载加固技术原理在基础开挖前，先在基础范围内进行预载，通过预载土体来达到增加土体承载力、降低沉降量的目的。方法主要包括土方填筑预载、堆载预载、水池预载等方法，根据工程实际情况选择合适的预载方式。优势预载加固技术可以有效控制基础沉降，提高地基承载力，适用于各种类型的工程项目。土层改良技术压实技术提高土壤密度，降低压缩性，减小沉降量。混合灌浆技术改善土壤的强度、抗剪强度和压缩性。地基加固技术增强地基承载力，防止地基失稳。沉降治理案例分享沉降治理案例分享，展示不同类型工程的沉降治理方案