土力学(清华大学)4课件

1、土壤压缩性和地基沉降计算，第4章，工程实例，4土壤压缩性和地基沉降计算，问题：沉降为2.2m，左右部分有明显的沉降差异。左边的建筑是在1969年加固的。墨西哥的一座宫殿，左：1709年；右边部分：1622；基础：厚度超过20米的粘土，由于沉降的相互影响，两相邻建筑上部接触，基坑开挖造成阳台裂缝。新建建筑：原有建筑开裂，高层建筑因不均匀沉降被爆破拆除，建筑高差过大，建筑过长：长高比为7.6:1，土体具有压缩性、荷载作用、基础沉降、荷载大小和土体压缩性基础厚度、均匀沉降(沉降量)、差异沉降(沉降差)、建筑上部结构产生附加应力，影响结构的安全和正常使用。概述，4土壤压缩性和地基沉降计算，土壤特性(破

2、碎，三个阶段)，沉降与时间效应沉降率、压缩性试验，最终沉降量、一维压缩、一维固结、4。土壤压缩性和基础沉降的计算，4.1。土壤压缩性的试验方法，4.3。基础最终沉降计算，4.4。饱和土的渗透固结理论，概述，4.2。一维压缩性及其指数，更复杂的应力状态？4土壤压缩性和地基沉降的计算，4.1土壤压缩性的试验方法，4.2一维压缩性及其指数，4.3地基最终沉降的计算，4.4饱和土的渗透固结理论，4土壤压缩性和地基沉降的计算，4.1土壤压缩性的试验方法，1。承压压缩试验及其应力-应变关系(综述)，水槽，内环，环刀，透水石，样品千分表，施加荷载，静置至变形稳定并逐步增加荷载，测量：轴向应力和轴向变形，试验

3、结果：4土壤压缩性和地基沉降计算，4.1土壤压缩性试验方法，1。围压试验及其应力应变关系，以某粘土为例，非线性弹塑性，围压变形模量：4土的压缩性和地基沉降的计算。2.三轴压缩试验及其应力-应变关系(综述)，4.1土壤压缩性试验方法，测量体积变化或孔隙水压力，测量：轴向应变、轴向应力体积变化或孔隙水压力，4土壤压缩性和地基沉降计算，4.1土壤压缩性试验方法，双轴压缩试验及其应力-应变关系，V，应力-应变关系以粘土固结排水试验为例。非线性弹塑性剪胀与围压有关，4土压缩性和地基沉降计算，4.1土压缩性测试方法，3。一般应力-应变关系和本构模型，1。土体变形的物理机制(原因),为什么土体在受力后表现出

4、上述变形特征？土的特殊性、弹性变形和体应变主要是由孔隙体积的变化引起的；剪切应变主要是由土壤颗粒的大小和排列变化引起的。接触点的弹性变形、弹性挠曲变形、颗粒滚动和爬行的可逆性、闭合气泡压缩、塑性变形、大孔消失、接触点的颗粒破碎、相对滑动和扁平颗粒断裂。土壤的本构模型。土壤压缩性和地基沉降的计算。土壤压缩性的试验方法。一般应力应变关系和本构模型，4。土壤压缩性和地基沉降的计算，4.1土壤压缩性试验方法和应力-应变关系，4。载荷试验和侧向压力试验，自学，4。土壤压缩性和地基沉降计算，4.1土壤压缩性试验方法4.2一维压缩性及其指数4.3地基最终沉降计算4.4饱和土渗透固结理论，4。土壤压缩性和地基

5、沉降计算，4.2一维压缩性及其指数，1。e曲线，2。e-lg曲线，3。固结前压力，4。原位压缩曲线和原位再压缩曲线，4.2土壤压缩性和地基沉降计算，1。e曲线，4。计算土的压缩性和地基沉降，4.2一维压缩性及其指数，1。e曲线、承压压缩模量、千帕、兆帕承压变形模量、固体颗粒、孔隙、体积压缩系数、计算土的压缩性用千帕-1、千帕-1、4和地基沉降、4.2一维压缩性及其指标，即e曲线、压缩系数、千帕-1、a1-2常用来比较土的压缩性和单轴压缩试验各参数之间的关系。1.e曲线，4。土壤压缩性和基础沉降的计算，4.2。e-lg曲线，E、压缩指数，Ce，回弹指数(再压缩指数)，Ce Cc，一般Ce 0.1

6、-0.2C，e-曲线缺点：它不能反映3。固结前压力，4。土壤压缩性和基础沉降的计算，4.2。一维压缩性及其指数。固结前压力：历史上经历的最大压力P(指有效应力)，s=z:自重压力p=s:正常固结土p s:超固结土p s:欠固结土，OCR=1:正常固结OCR1:超固结OCR1:欠固结。土的密度越大，压缩性越小，超固结比为3。预固结压力；4.土壤压缩性和地基沉降的计算；4.2。一维压缩性及其指数：A，B，C，D，m，rmin，1，2，3，固结前压力p的确定：卡氏法，(f) (d)将M1和M2的角平分线M3，(e) M3与试验曲线的直线段在点B相交，(a)在e-lg压缩试验曲线上找出最大曲率点m，p

7、，4，计算土的压缩性和地基沉降，4.2一维压缩性及其指数，4。原位压缩曲线和原位再压缩曲线。当地下水位上升时，土壤剥蚀和冰川融化，导致卸荷，使土壤处于回弹状态。原状土的原位压缩曲线是客观的，不能直接获得。正常固结土、超固结土。确定预固结压力P穿过e0为水平线，P作用线穿过b。根据假设，点b必须位于原状土的初始压缩曲线上；0.42e0用于确定压缩曲线上的点c，假设点c也位于原状土的初始压缩曲线上。取出土样后，e保持不变，等于原状土的初始孔隙比e0。因此，点(e0，p)应位于原状土的初始压缩曲线上。在0.42e0时，土壤样品不受干扰影响。a .正常固结土，假设：推定：原位压缩曲线的近似计算，通过B

8、点和C点的直线为计算出的潜在压缩曲线。4土的压缩性和地基沉降计算，4.2一维压缩性及其指标，4。原位压缩曲线和原位再压缩曲线，b .超固结土，假设土体从地面取出后体积不变，即(e0，s)在原位再压缩曲线上；再压缩指数Ce是常数；0.42e0处的土壤与原状土壤一致，不受扰动影响。推定：确定s和p的作用线；穿过e0的水平线和S的作用线在点D相交；直的衬里，一条斜率为Ce的直线穿过点d，与点b处的p作用线相交，而DB是一条原位再压缩曲线；以0.42e0为水平线，在c点穿过e-lg曲线；原位压缩曲线的近似计算，4土壤压缩性和地基沉降的计算，4.2一维压缩性及其指数，4.1原位压缩曲线和原位再压缩曲线，

9、4.1土壤压缩性的试验方法，4.2一维压缩性及其指数，4.3地基最终沉降的计算，4.4饱和土的渗透固结理论，4土壤压缩性和地基沉降的计算，4.3地基最终沉降，可压缩层，z=p，p，4土壤压缩性和地基沉降计算，1。单层土壤的一维压缩，2。地基最终沉降的分层总和法。基础沉降计算中的一些问题，4.3基础最终沉降计算，4.3基础最终沉降计算，1 P、e1、1。单层土壤的一维压缩，(a)e-曲线，(b)e-lg曲线，4。土壤压缩性和地基沉降的计算。基础最终沉降的计算。计算公式，1。单个土层的一维压缩，(a)e曲线，4个土的正常固结土和超固结土可以分别区分和计算。正常固结土：超固结土(假设P2P):P，以

10、公式为例，确定：测量：e-p曲线或e-lgp曲线，检查：计算，4土的压缩性和地基沉降计算，4.3地基最终沉降单向压缩分层总和法是一种半径经验法。4.土壤压缩性和地基沉降的计算；4.3。基础最终沉降的计算；2.地基最终沉降的分层总和法。地基压力线性分布的假设；用弹性理论计算附加应力；仅发生单向沉降：承压应力状态；(四)仅计算固结沉降，不包括瞬时沉降和二次固结沉降；将基础分成几层。认为整个地基的最终沉降是各层沉降的总和：2。计算步骤：4。土壤压缩性和地基沉降的计算；4.3。基础最终沉降的计算；2.地基最终沉降的分层总和法；情况1，不考虑地基回弹：沉降量从原地基计算；适用于基础底部面积小、埋深浅、施

11、工速度快的场合。考虑到地基回弹的情况；沉降量根据回弹基数计算；该基础底面大，埋深大，施工周期长。例2、已知：地基各土层的压缩曲线，原状土的压缩曲线，2。计算步骤1，4土壤压缩性和地基沉降的计算，4.3地基最终沉降的计算，2。地基最终沉降的分层总和法，(a)原地基自重应力分布的计算，(b)地基附加压力P0，P0=P-D，(b)地基最终沉降的分层总和法。软粘土层：z=0.1 SZ普通住房基础：锌=硼(2.5-0.4铌)；基岩或不可压缩土层。沉降计算深度、距离地面的深度；z从底部开始；z由基础的附加应力p-d引起。2.计算步骤：1。土壤压缩性和地基沉降的计算；4.基础最终沉降的计算；2.地基最终沉降

12、的分层总和法；(a)原基础自重应力分布的计算；基础附加压力P0；(3)确定地基中附加应力的Z分布；计算深度锌的确定；地下水管道；每层厚度不应为0.4B或4m；z变化明显的土层应尽量小。，(g)各层沉降的叠加(f)各层沉降的计算(Si、szi、hi、d、2、计算步骤2、4土壤压缩性和地基沉降的计算、4.3地基最终沉降的计算、2、地基最终沉降的计算(c)确定地基中附加应力的Z分布、szi、zi，下同：1。自重压力，附加压力，4。土壤压缩性和地基沉降的计算。基础最终沉降的计算。计算公式，(a)e曲线，2。地基最终沉降的分层总和法。土壤压缩性和地基沉降的计算。第二，地基最终沉降分层总和法，0zi，0z

13、(i-1)，Ai，标准法，zi-1，zi，平均附加应力系数，正常固结土，(b)e-LG曲线计算，4土压缩性和地基沉降计算，4.3地基最终沉降计算，2。基础最终沉降4.3基础最终沉降的计算，2。地基最终沉降的分层总和法。计算公式，超固结土，以及(b)考虑地基回弹沉降的e-lg曲线计算，条件如下：正常固结土，e-lg曲线基底面积大，埋深大，施工周期长，I层地基沉降Si=再压缩沉降S1i压缩沉降s2i。公式中采用了开挖前基础的自然空隙率e1i，无论是回弹、再压缩还是压缩，均与开挖前拟建基底标高相关。这三个参考点在e1i状态下都是Hi。4.土壤压缩性和地基沉降的计算；4.3基础最终沉降的计算；2.地基

14、最终沉降的分层总和法；3.计算公式；各种假设都会导致S误差，如：取中间点以下的附加应力值会使S过大；侧向压缩使计算值变小；地基不均匀性等引起的误差。软粘土(应力集中)s小，s1硬粘土(应力扩散)s大，s1，沉降经验修正系数，4土的压缩性和地基沉降计算，4.3地基最终沉降计算，2。地基最终沉降的分层总和法。结果修正：地基压力的线性分布假定弹性附加应力是在单向压缩的假设下计算的，只考虑了在主要固结沉降场取样的原状土的扰动参数。线性假设是根据中点下的附加应力计算的。表4-6沉降计算经验系数，4土壤压缩性和地基沉降计算，4.3地基最终沉降计算，2。地基最终沉降的分层总和法。结果修正，0zi，0z (I

15、-1)，ai，S=1.4-0.2，(1)与土壤硬度有关，(2)与地基附加应力p0/fk有关，fk:地基承载力标准值，关键点汇总：数据准备、应力分布、沉降计算、建筑地基各土层压缩曲线(形状、尺寸、重量、埋深)、原状土压缩曲线计算断面和计算点，确认子计算各层总沉降、自重应力、基底压力、基底附加应力、结果修正。 4土壤压缩性和基底沉降计算，4.3最终沉降计算，2 .分层总和法，3 .地基沉降计算中的一些问题，4土壤压缩性和基底沉降计算，4.3最终沉降计算，3 .单向分层总和法的评价，2 . 砂土地基沉降计算，1。粘土地基沉降计算，1。粘土地基的沉降计算。研究表明，粘性土地基在基底压力作用下的沉降是由三个不同的原因引起的：(1)二次固结沉降完成后，在恒定有效应力条件下，土骨架的蠕变特性引起的变形。变形速率与孔隙