土的变形性质及地基沉降计算

1、第四章 土的变形性质及地基沉降计算,土的弹性变形性质,在材料力学里我们已经学过了广义虎克定律，对弹性 材料有 式中E0称为弹性模量，称为泊松比。 如果把土当成弹性半无限体，同样应该满足这个条 件。但我们知道，地基土处于侧限应力状态，土体不可 能发生侧向变形，即 由此可以得到土的竖向应变为,在侧限条件下，我们定义 Es称为无侧向膨胀变形模量，也称土的压缩模量。 所以根据无侧向变形条件，Es与E0的关系为：,定义： mV称为体积压缩系数，表示单位压应力变化引起的单位体积变化（Mpa-1）。 由于土样无侧向变形，因此 于是，有：,所以：,土样无侧限受压时应力增量与应变增量之比为土的变形模量。,（1）

2、载荷试验,试验方法测定土的变形模量,（2）旁压试验,（3）室内试验方法,三轴试验,地基沉降计算,地基沉降地基在垂直方向发生的变形。 地基沉降问题包括平均总沉降、不均匀沉降和沉降差、随时间的沉降等。,因附加应力随深度的增大而减小，故只需按一定深度内土层的压缩量计算地基的沉降，这一深度称为压缩层深度。,计算方法与步骤,（1）绘制地基土层分布图和基础剖面图。,a. 每层厚度不大于0.4b。,b. 不同土层的交界面应作为分层面。,c. 地下水位作为分层面。,d. 基础底面附近附加应力的变化较大，分层 厚度应小一些。,分层总和法,（2）地基土层分层,H,（3）计算基础底面接触压力,（4）计算基础底面附加

3、压力,（5）计算各分层面处的自重应力,一般土,软 土,（6）计算各分层面处的附加应力,H,（9）计算各土层的压缩量,（10）计算地基最终沉降量,H,（8）计算各土层的 和,例题4-1 某厂房为框架结构，柱基底面为正方形，边长 l=b=4.0m，基础埋深d=1.0m。上部结构传至基础顶面的荷重P=1440kN。地基为粉质粘土，其天然重度 ，孔隙比 ，地下水位深3.4m，土的饱和重度 。土的压缩系数：地下水位以上 ，地下水位以下 。试计算柱基中点的沉降量。,解：,（1）绘制地基土层分布图和基础剖面图。,（2）地基土分层,分层厚度,地下水位以上的2.4m分两层，各1.2m。第三层在地下水位以下，取为

4、1.6m。第四层因附加应力较小，可取2.0m。,（3）计算基础底面接触压力,p,（4）计算基础底面附加压力,（5）计算自重应力,地下水位处,第四层底部,基础底面,第一层底面,第三层底面,（6）计算各分层面处的附加应力,采用角点法，将基础底面分为四个相等的小正方形，其边长l=b=2.0m，附加应力为,（7）确定受压层深度,在第四层的底部，有,故压缩层深度 。,（8）计算各土层的压缩量,（9）计算柱基最终沉降量,例题4-2 某厂房为框架结构，柱基底面为正方形，边长 l=b=4.0m，基础埋深d=1.0m。上部结构传至基础顶面的荷重P=1440kN。地基为粉质粘土，其天然重度 ，孔隙比 ，地下水位深

5、3.4m，土的饱和重度 。土的压缩曲线如图所示，计算柱基中点的沉降量。,解：,（1）（7）同例题1。,e,（8）计算各土层的压缩量,（9）计算柱基最终沉降量,建筑地基基础设计规范 （GB500072002）推荐的方法,分层总和法计算结果与实测结果相比：,（1）中等强度地基,（2）软弱地基,（3）坚实地基,建筑地基基础设计规范中，通过引入系数 修正计算结果。,例题4-3 某厂房为框架结构，柱基底面为正方形，边长 l=b=4.0m，基础埋深d=1.0m。上部结构传至基础顶面的荷重P=1440kN。地基为粉质粘土，地下水位深3.4m。土的压缩模量: 地下水位以上 ，地下水位以下 ，试用“规范法”计算

6、柱基中点的沉降量。,解：,（1）计算压缩层深度,（2）计算沉降,如图所示，受压层深度内的土分为两层，且,由例题1知,饱和粘土的渗透固结和太沙基一维固结理论,饱和粘土：渗透性差，变形持续时间长。,固结模型,固结过程,一维固结方程,基本假设：,（1）粘土层均质、饱和。,（2）土粒和水不可压缩。,（3）水的渗透和土的压缩只沿竖向发生。（一维固结）,（4）渗透服从Darcy定律，且k保持不变。,（5）压缩系数av保持不变。,（6）外荷载一次瞬时施加。,1,砂,砂,饱和粘土,1,单元体内水量的变化dQ,Darcy定律,单元体体积的变化dV,由dQ=dV 建立固结方程,固结系数,初始条件,边界条件,双面排水,时间因数,无量纲,H的确定,双面排水时，取粘土层厚度的一半。,单面排水时，取粘土层的厚度。,2. 固结度及饱和粘土地基的沉降过程,（1）固结度,一点处的固结度,有效应力,平均固结度,地基沉降,（2）粘性土的沉降过程,主固结,次固结,适用范围,a. 双面排水,b. 单面排水且附加应力 沿深度均匀分布,（3）单面排水时的固结度计算,例题4-4 已知某工程地基为饱和粘土层，厚度为8.0m，顶部为薄砂层，底部为不透水基岩。基础中点O下的附加应力：基底处240kPa，