1、第三章第三章 地基变形计算地基变形计算n3.1 土的压缩性n3.2 地基最终沉降量计算n3.3 饱和土渗流固结理论n3.4 建筑物沉降观测与地基容许变形主要内容3.1 3.1 土的压缩性土的压缩性土的压缩性土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性是指土在压力作用下体积缩小的特性压缩量的组成压缩量的组成n固体颗粒的压缩固体颗粒的压缩n土中水的压缩土中水的压缩n空气的排出空气的排出n水的排出水的排出占总压缩量的占总压缩量的1/400不不到，忽略不计到，忽略不计压缩量主要组成部分压缩量主要组成部分说明：说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果无粘性土无
2、粘性土粘性土粘性土透水性好，水易于排出透水性好，水易于排出压缩稳定很快完成压缩稳定很快完成透水性差透水性差，水不易排出水不易排出压缩稳定需要很长一段压缩稳定需要很长一段时间时间土的固结：土的固结：土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程n一、压缩试验一、压缩试验研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法，亦研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法，亦称固结试验称固结试验( (侧限压缩试验侧限压缩试验) )三联固结仪三联固结仪刚性护环刚性护环加压活塞加压活塞透水石透水石环刀环刀底座底座透水石透水石土样土样荷载荷载注意：注意：土样在竖直土样在竖直压力作用下，由
3、于压力作用下，由于环刀和刚性护环的环刀和刚性护环的限制，只产生竖向限制，只产生竖向压缩，不产生侧向压缩，不产生侧向变形变形n1.1.压缩仪示意图压缩仪示意图n2. e- -p曲线曲线研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律Vve0Vs1H0/(1+e0)H0VveVs1H1/(1+e)pH1s土样在压缩前后土样在压缩前后变形量为变形量为s，整个整个过程中土粒体积过程中土粒体积和底面积不变和底面积不变根据不同压力根据不同压力p 作用下，达到稳定的孔隙比作用下，达到稳定的孔隙比e，绘制绘制e- -p 曲线，为压缩曲线。曲线，为压缩曲线。在室内的侧限压缩试验中，一
4、般按四级加荷在室内的侧限压缩试验中，一般按四级加荷P50KPa、100KPa、 200KPa、 400KPa，测定各级压力下的稳定变测定各级压力下的稳定变形量形量s s，再按上式计算相应的孔隙比，再按上式计算相应的孔隙比e e。设土样断面积为设土样断面积为A A，初始高度为，初始高度为H H0 0，土样受荷变形稳定，土样受荷变形稳定后的高度为后的高度为H H1 1, ,土样压缩量为土样压缩量为s s。若土样受荷前初始孔。若土样受荷前初始孔隙比为隙比为e e0 0，受压后孔隙比为，受压后孔隙比为e e1 10vsVeV0ssAHVV001sAHVe010111HHee土粒体积在受土粒体积在受压前
5、后不变压前后不变1000(1)seeeH整理整理000(1)1swde其中其中1vsVeV同理同理1ssAHVV111sAHVee- -p曲线曲线n二、压缩性指标二、压缩性指标 压缩性不同的土，曲线形状不同，曲线愈陡，说明压缩性不同的土，曲线形状不同，曲线愈陡，说明在相同压力增量作用下，土的孔隙比减少得愈显著，土在相同压力增量作用下，土的孔隙比减少得愈显著，土的压缩性愈高的压缩性愈高e0peep曲线曲线A曲线曲线B曲线曲线A压缩性压缩性曲线曲线B压缩性压缩性根据压缩曲线可以得到三个压缩性指标根据压缩曲线可以得到三个压缩性指标n1.1.压缩系数压缩系数 a 2.2.压缩模量压缩模量 Es n3.
6、3.变形模量变形模量 E0n1.压缩系数压缩系数 a土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应应力增量的比值力增量的比值p1p2e1e2M1M2e0epe- -p曲线曲线pe利用单位压力增量所引利用单位压力增量所引起孔隙比改变表征土的起孔隙比改变表征土的压缩性高低压缩性高低pea d d在压缩曲线中，实际采用割线斜率表示土的压缩性在压缩曲线中，实际采用割线斜率表示土的压缩性1221 ppeepea1221 ppeepea斜斜率率n2.压缩模量压缩模量Es土在土在侧限侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值，或条件下竖向压应力与竖向总应变的比值，或称为压缩模量称为压
7、缩模量1121seEa说明：说明：土的压缩模量土的压缩模量Es与土的的压缩系数与土的的压缩系数a成反比，成反比， Es愈大，愈大， a 愈小，土的压缩性愈低愈小，土的压缩性愈低规范用规范用p1100kPa、 p2200kPa对应的压缩系数对应的压缩系数a1-2评价土的压缩性评价土的压缩性n a1-20.1MPa-1 低压缩性土低压缩性土n0.1MPa-1a1-20.5MPa-1 中压缩性土中压缩性土n a1-20.5MPa-1 高压缩性土高压缩性土n3.变形模量变形模量E0土在土在无侧限无侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值。条件下竖向压应力与竖向总应变的比值。变形模量与压缩模量变形模量与压
8、缩模量之间关系之间关系sEE0其中其中1212土的泊松比，土的泊松比，一般一般00.5之间之间n Es1-24MPa 高压缩性土高压缩性土n4MPaEs1-2 15MPa 中等压缩性土中等压缩性土n Es1-215MPa 低压缩性土低压缩性土3.2 3.2 地基最终沉降量计算地基最终沉降量计算n一、分层总和法一、分层总和法地基最终沉降量地基变形稳定后基础底面的沉降量地基最终沉降量地基变形稳定后基础底面的沉降量1.基本假设基本假设n地基是均质、各向同性的半无限线地基是均质、各向同性的半无限线性变形体，可按弹性理论计算土中性变形体，可按弹性理论计算土中应力应力n在压力作用下，地基土不产生侧向在压力
9、作用下，地基土不产生侧向变形，可采用侧限条件下的压缩性变形，可采用侧限条件下的压缩性指标指标 为了弥补假定为了弥补假定所引起误差，取所引起误差，取基底中心点下的基底中心点下的附加应力进行计附加应力进行计算，以基底中点算，以基底中点的沉降代表基础的沉降代表基础的平均沉降的平均沉降2.单一压缩土层的沉降计算单一压缩土层的沉降计算n在一定均匀厚度土层上施加连续均布荷载，竖向应力在一定均匀厚度土层上施加连续均布荷载，竖向应力增加，孔隙比相应减小，土层产生压缩变形，没有侧增加，孔隙比相应减小，土层产生压缩变形，没有侧向变形。向变形。p可压缩土层可压缩土层H2H1s 土层竖向应力由土层竖向应力由p1增加增
10、加 到到p2，竖向应力增量为竖向应力增量为 p，引起孔隙比从引起孔隙比从e1 减小到减小到e2，1121211HeeeHHs1221 ppeepea由于由于所以所以11121)(1HEpHppeass3.3.单向压缩分层总和法单向压缩分层总和法n分别计算基础中心点下地基中各个分层土的压缩变分别计算基础中心点下地基中各个分层土的压缩变形量形量si, ,基础的平均沉降量基础的平均沉降量s等于等于si的总和的总和ininiiiHss11i第第i层土的层土的压缩应变压缩应变siiiiiiiiiiEpeppaeee1121211)(1e1i 由第由第i层的自重应力均值从土的压缩曲线上得到层的自重应力均值
11、从土的压缩曲线上得到的相应孔隙比的相应孔隙比 e2i 由第由第i层的自重应力均值与附加应力均值之和从层的自重应力均值与附加应力均值之和从土的压缩曲线上得到的相应孔隙比土的压缩曲线上得到的相应孔隙比n土的压缩应变土的压缩应变e ei i4.4.单向压缩分层总和法计算步骤单向压缩分层总和法计算步骤n1 1）绘制基础中心点下地基中自重应力和附加应）绘制基础中心点下地基中自重应力和附加应力分布曲线力分布曲线n2 2）确定地基沉降计算深度）确定地基沉降计算深度n3 3）确定沉降计算深度范围内的分层界面）确定沉降计算深度范围内的分层界面n4 4）计算各分层沉降量）计算各分层沉降量n5 5）计算基础最终沉降
12、量）计算基础最终沉降量n1 1）绘制基础中心点下地）绘制基础中心点下地基中自重应力和附加应基中自重应力和附加应力分布曲线力分布曲线n2 2）确定基础沉降计算深度）确定基础沉降计算深度 一般取附加应力与自重应一般取附加应力与自重应力的比值为力的比值为2020处，即处，即z z=0.2=0.2czcz处的深度作为沉处的深度作为沉降计算深度的下限降计算深度的下限 对于软土，应该取对于软土，应该取z z=0.1=0.1czcz处，若沉降深度范处，若沉降深度范围内存在基岩时，计算至基岩表面为止围内存在基岩时，计算至基岩表面为止d地基沉降计算深度地基沉降计算深度c线线z线线n3 3）确定地基分层）确定地基
13、分层1.1.不同土层的分界面与地下水位面为天然层面不同土层的分界面与地下水位面为天然层面2.2.每层厚度每层厚度hi 0.4bn4 4）计算各分层沉降量）计算各分层沉降量 根据自重应力、附加应力曲线、根据自重应力、附加应力曲线、e-pe-p压缩曲线计算压缩曲线计算任一分层沉降量任一分层沉降量 n5 5）计算基础最终沉降量）计算基础最终沉降量iiiiiheees1211niiss1n二、规范法二、规范法n由建筑地基基础设计规范由建筑地基基础设计规范（GB500072002）提出提出n分层总和法的另一种形式分层总和法的另一种形式n沿用分层总和法的假设，并引入平均附加应力系数和地沿用分层总和法的假设
14、，并引入平均附加应力系数和地基沉降计算经验系数基沉降计算经验系数 均质地基土，在侧限条件下，压缩模量均质地基土，在侧限条件下，压缩模量E Es s 不随深度而变，不随深度而变，从基底至深度从基底至深度z z 的压缩量为的压缩量为szzszszEAdzEdzEs001附加应力面积附加应力面积深度深度z范围内范围内的附加应力的附加应力面积面积dzAzz0附加应力通式附加应力通式z=K p0代入代入引入平均附加引入平均附加应力系数应力系数zpAzKdzz00因此附加应力面因此附加应力面积表示为积表示为zpA0sEzps0因此因此zKdzp00利用附加应力面积利用附加应力面积A的等代值计算地基任意深度
15、范围内的的等代值计算地基任意深度范围内的沉降量，因此第沉降量，因此第i层沉降量为层沉降量为)(11011iiiisisiiiiiizzEpEAAsss根据分层总和法基本原理可根据分层总和法基本原理可得成层地基最终沉降量的基得成层地基最终沉降量的基本公式本公式zi-1地基沉降计算深度地基沉降计算深度znzizzi-153 4612b12345612p0p0第第n层层第第i层层zi)(11101iiiinisiniizzEpssAiAi-1i-1p0ip0地基沉降计算深度地基沉降计算深度zn 应该满应该满足的条件足的条件niinss1025.0 当确定沉降计算深度下有软弱土层时，尚应向下继续当确定
16、沉降计算深度下有软弱土层时，尚应向下继续计算，直至软弱土层中所取规定厚度的计算沉降量也满计算，直至软弱土层中所取规定厚度的计算沉降量也满足上式，若计算深度范围内存在基岩，足上式，若计算深度范围内存在基岩，zn可取至基岩表可取至基岩表面为止面为止 当无相邻荷载影响，基础宽度在当无相邻荷载影响，基础宽度在130m范围内，基范围内，基础中点的地基沉降计算深度可以按简化公式计算础中点的地基沉降计算深度可以按简化公式计算)ln4 .05 .2(bbzn 为了提高计算精度，地基沉降量乘以一个沉降计算为了提高计算精度，地基沉降量乘以一个沉降计算经验系数经验系数ys，可以查有关系数表得到可以查有关系数表得到)
17、(1110iiiinisisszzEpssyyzi、zi-1基础底面至第基础底面至第i层土、第层土、第i-1层土底面的距离层土底面的距离(m)i、i-1基础底面至第基础底面至第i层土、第层土、第i-1层土底面层土底面范围内平均附加应力系数范围内平均附加应力系数地基最终沉降量修正公式地基最终沉降量修正公式n三、地基沉降计算中的有关问题三、地基沉降计算中的有关问题n1.1.分层总和法在计算中假定不符合实际情况分层总和法在计算中假定不符合实际情况n 假定地基无侧向变形假定地基无侧向变形 计算结果偏小计算结果偏小n 计算采用基础中心点下土的附加应力和沉降计算采用基础中心点下土的附加应力和沉降 计算结果
18、偏大计算结果偏大n 两者在一定程度上相互抵消误差，但精确误差难两者在一定程度上相互抵消误差，但精确误差难以估计以估计n2.2.分层总和法中附加应力计算应考虑土体在自重作用下分层总和法中附加应力计算应考虑土体在自重作用下的固结程度，未完全固结的土应考虑由于固结引起的沉的固结程度，未完全固结的土应考虑由于固结引起的沉降量降量n相邻荷载对沉降量有较大的影响，在附加应力计算中应相邻荷载对沉降量有较大的影响，在附加应力计算中应考虑相邻荷载的作用考虑相邻荷载的作用 回弹在压缩回弹在压缩影响的变形影响的变形量量)(111iiiiniciccczzEPsy计算深度取至基坑底面以下计算深度取至基坑底面以下5m，
19、当基坑底面在地下水位当基坑底面在地下水位以下时取以下时取10msc考虑回弹再压缩影响的地基变形考虑回弹再压缩影响的地基变形Eci土的回弹再压缩模量，按相关试验确定土的回弹再压缩模量，按相关试验确定yc考虑回弹影响的沉降计算经验系数，取考虑回弹影响的沉降计算经验系数，取1.0Pc基坑底面以上土的自重应力，基坑底面以上土的自重应力，kPa式中：式中：n3.3.当建筑物基础埋置较深时，应考虑开挖基坑时地基当建筑物基础埋置较深时，应考虑开挖基坑时地基土的回弹，建筑物施工时又产生地基土再压缩的情况土的回弹，建筑物施工时又产生地基土再压缩的情况n四、例题分析四、例题分析n【例】某厂房柱下单独方形基础，已知
20、基础底面积尺某厂房柱下单独方形基础，已知基础底面积尺n寸为寸为4 4m m4m4m，埋深埋深d d1.0m1.0m，地基为粉质粘土，地下水地基为粉质粘土，地下水n位距天然地面位距天然地面3.43.4m m。上部荷重传至基础顶面上部荷重传至基础顶面F F1440kN,1440kN,n土的天然重度土的天然重度 16.0kN/m,16.0kN/m,饱和重度饱和重度 satsat17.2kN/m17.2kN/mn有关计算资料如下图。试分别用分层总和法和规范法有关计算资料如下图。试分别用分层总和法和规范法n计算基础最终沉降（已知计算基础最终沉降（已知f fk k=94kPa=94kPa）3.4md= =
21、1mb= =4mF=1440kN501002003000.900.920.940.96en【解答】解答】nA.A.分层总和法计算分层总和法计算1.1.计算分层厚度计算分层厚度每层厚度每层厚度hi 0.4b=1.6m，地下水位地下水位以上分两层，各以上分两层，各1.2m，地下水位以地下水位以下按下按1.6m分层分层2.2.计算地基土的自重应力计算地基土的自重应力自重应力从天然地面起算，自重应力从天然地面起算，z 的的取值从基底面起算取值从基底面起算z(m)c(kPa)01.22.44.05.67.21635.254.465.977.489.03.4md= =1mF=1440kNb= =4m自重应
22、力曲线自重应力曲线附加应力曲线附加应力曲线3.3.计算基底压力计算基底压力kNAdGG320kPaAGFp1104.4.计算基底附加压力计算基底附加压力kPadpp9405.5.计算基础中点下地基中附加应力计算基础中点下地基中附加应力用角点法计算，过基底中点将荷载面四等分，计用角点法计算，过基底中点将荷载面四等分，计算边长算边长l=b=2m， z=4Kcp0 , , Kc由表确定由表确定z(m)z/bKcz z(kPa)c c(kPa)z /czn (m)01.22.44.05.67.200.61.22.02.83.60.25000.22290.15160.08400.05020.032694
23、.083.857.031.618.912.31635.254.465.977.489.00.240.147.26.6.确定沉降计算深度确定沉降计算深度zn根据根据z = 0.2c的确定原则，由计算结果，取的确定原则，由计算结果，取zn=7.2m7.7.最终沉降计算最终沉降计算根据根据e-曲线曲线，计算各层的沉降量，计算各层的沉降量z(m)z(kPa)01.22.44.05.6 7.294.083.857.031.618.912.31635.254.465.977.489.0c(kPa)h(mm)12001200160016001600c(kPa)25.644.860.271.783.2z(kP
24、a)88.970.444.325.315.6z+ c(kPa)114.5115.2104.597.098.8 e10.9700.9600.9540.9480.944e20.9370.9360.9400.9420.940e1i- e2i1+ e1i0.06180.01220.00720.00310.0021si(mm)20.214.611.55.03.4按分层总和法求得基础最终沉降量为按分层总和法求得基础最终沉降量为S=Si =54.7mmn承上例，若已知地基土的平均压缩模量：地下水位以承上例，若已知地基土的平均压缩模量：地下水位以n上上Es15.5MPa，地下水位以下，地下水位以下Es26.5
25、MPa，地基承，地基承n载力载力fk=94KPa，试用试用规范规范法计算柱基中点的沉降法计算柱基中点的沉降量。量。n【解答】解答】1.1.估算沉降计算深度估算沉降计算深度ZnZn=b(2.50.4lnb)=7.8m2.2.计算各分层沉降量计算各分层沉降量 S Si i 011()iiiiisipszzEz(m)02.47.201.217.8l/bz/bizi(m) 1.00.859602.06izi- i-1zi-1(m)Esi(MPa)s(mm)s(mm)3.63.90.48200.45443.473.542.061.410.075.56.56.535.2120.41.01(40.2149)
26、56.61 1.0156.61=0.0178 0.025符合要求符合要求, , 故取故取Zn7.8misisiAEAE2.06(1.410.07)5.882.061.410.075.56.5MPa查表，查表，s=1.1 ，sSsy1.1 56.6162.27mmn某厂房柱下单独方形基础，已知基础底面积尺寸为某厂房柱下单独方形基础，已知基础底面积尺寸为4 4m m4m4m，埋深埋深d d1.0m1.0m，地基为粉质粘土，地下水位地基为粉质粘土，地下水位距天然地面距天然地面3.43.4m m。上部荷重传至基础顶面上部荷重传至基础顶面F F1440kN,1440kN,土的天然重度土的天然重度 16.
27、0kN/m,16.0kN/m,饱和重度饱和重度 satsat17.2kN/m17.2kN/m地基土的平均压缩模量：地下水位以上地基土的平均压缩模量：地下水位以上E Es1s15.5MPa5.5MPa，地下水位以下地下水位以下E Es2s26.5MPa6.5MPa，地基承载力特征值为，地基承载力特征值为f fakak94KPa94KPa，试规范法计算基础最终沉降，试规范法计算基础最终沉降解：解：1.1.估算沉降计算深度估算沉降计算深度Z Zn nzn=b(2.50.4lnb)= 4.0(2.50.4ln4.0)=7.8m2.2.计算各分层沉降量计算各分层沉降量011iiiiisiPSZZEZ(m
28、Z(m) )l/bl/bz/bz/bK Ki iZ Zi iK Ki iZ Zi iK Ki iZ Zi i1 1K Ki-1i-1沉降计算表沉降计算表 S Si i S S0 02.42.47.27.27.87.81.01.01.01.01.01.01.01.00 01.21.23.63.63.93.90.250.254 41 10.21490.21494 40.85960.85960.12050.12054 40.4820.4820.11360.11364 40.45440.45440 02.062.063.473.473.543.542.062.061.411.410.070.0735.
29、2135.2120.420.41.011.0156.6156.611.010.01780.02556.61符合要求符合要求 故取故取Z Zn n7.8m7.8misisiAEAE2.061.410.072.061.410.075.56.5（）5.88MPa查表得：查表得：S S1.11.11.1 56.6162.27sSSmmynB.B.规范法计算规范法计算 1. 1.c 、z分布及分布及P0计算值见分层总和法计算计算值见分层总和法计算过程过程2.2.确定沉降计算深度确定沉降计算深度Zn=b(2.50.4lnb)=7.8m3. 3. 确定各层确定各层Esi)(112211iiiiisippee
30、eE4.4.根据计算尺寸，查表得到平均附加应力系数根据计算尺寸，查表得到平均附加应力系数5.5.列表计算各层沉降量列表计算各层沉降量siz(m)01.22.44.05.67.200.61.22.02.83.6152925771615381617429e20.9370.9360.9400.9420.94054.77.8l/bz/b3.9z(m)0.25000.24230.21490.17460.14330.12050.113600.29080.51580.69840.80250.867608861izi- i-1zi-1(m)0.29080.22500.18260.10410.06510.018
31、5Esi(kPa)7448s(mm)20.714.711.24.83.30.9s(mm)55.6根据计算表所示根据计算表所示z=0.6m, , sn =0.9mm 0.025 si =55.6mm满足规范要求满足规范要求 6.6.沉降修正系数沉降修正系数j s 根据根据Es =6.0MPa， fk=p0 ，查表得到查表得到ys =1.17.7.基础最终沉降量基础最终沉降量 s= ys s =61.2mmn作业：某柱下独立基础，其埋深为作业：某柱下独立基础，其埋深为1.5m，底面，底面尺寸为尺寸为4m2m，传至传至0.00 的荷载的荷载Fk=1190KN地基土层分布如下图市，地基承载力的特征值地
32、基土层分布如下图市，地基承载力的特征值为为fak150KPa,试按试按规范规范法计算基础的沉降法计算基础的沉降量。量。2.0m4.0m1.3md=1.3m粘土粘土r=19.8KN/m3Es=4.5MPa粉质粘土粉质粘土r=19.5KN/m3Es=5.1MPa粉砂粉砂 r=19KN/m3Es=5MPa硬粘土硬粘土n五、沉降分析中的若干问题五、沉降分析中的若干问题n1.土的回弹与再压缩土的回弹与再压缩pe弹性变形弹性变形塑性变形塑性变形adbcb 压缩曲线压缩曲线回弹曲线回弹曲线再压缩曲线再压缩曲线n1.1.土的卸荷回弹曲线不与原土的卸荷回弹曲线不与原压缩曲线重合，说明土不是压缩曲线重合，说明土不
33、是完全弹性体，其中有一部分完全弹性体，其中有一部分为不能恢复的塑性变形为不能恢复的塑性变形n2.2.土的再压缩曲线比原压缩土的再压缩曲线比原压缩曲线斜率要小得多，说明土曲线斜率要小得多，说明土经过压缩后，卸荷再压缩时，经过压缩后，卸荷再压缩时，其压缩性明显降低其压缩性明显降低n2.粘性土沉降的三个组成部分粘性土沉降的三个组成部分scdssssn1.1.sd 瞬时沉降瞬时沉降n2.2.sc 固结沉降固结沉降n3.3. ss 次固结沉降次固结沉降n3.3.土的应力历史对土的压缩性的影响土的应力历史对土的压缩性的影响土的应力历史：土的应力历史：土体在历史上曾经受到过的应力状态土体在历史上曾经受到过的
34、应力状态先期固结压力先期固结压力pc ：土在其生成历史中曾受过的最大有土在其生成历史中曾受过的最大有效固结压力效固结压力讨论：讨论：对试样施加压力对试样施加压力p时，压缩曲线形状时，压缩曲线形状ppc正常压缩曲线，斜率陡，土体压缩量大正常压缩曲线，斜率陡，土体压缩量大 土层的先期固结压力对其固结程度土层的先期固结压力对其固结程度和压缩性有明显的影响，用先期固结和压缩性有明显的影响，用先期固结压力压力pc与现时的土压力与现时的土压力p0的比值描述的比值描述土层的应力历史，将粘性土进行分类土层的应力历史，将粘性土进行分类n1.1.正常固结土正常固结土先期固结压力等于现时的土压力先期固结压力等于现时
35、的土压力pcp0n2.2.超固结土超固结土先期固结压力大于现时的土压力先期固结压力大于现时的土压力pcp0n3.3.超固结土超固结土先期固结压力小于现时的土压力先期固结压力小于现时的土压力pc30%近似取第一项近似取第一项)4/exp(8122vZTUn土质相同而厚度不同的两层土，当压缩应力分布和排水条土质相同而厚度不同的两层土，当压缩应力分布和排水条件相同时，达到同一固结度时时间因素相等件相同时，达到同一固结度时时间因素相等222121tHctHcvv222121HHtt 土质相同、厚度不同土层，土质相同、厚度不同土层，荷载和排水条件相同时，达到荷载和排水条件相同时，达到相同固结度所需时间之
36、比等于相同固结度所需时间之比等于排水距离平方之比排水距离平方之比n结论：结论：对于同一地基情况，将单面排水改为双面排水，要对于同一地基情况，将单面排水改为双面排水，要达到相同的固结度，所需历时应减少为原来的达到相同的固结度，所需历时应减少为原来的1/4 n各种情况下地基固结度的求解各种情况下地基固结度的求解地基固结度基本表达式中的地基固结度基本表达式中的Uz随地基所受附加应力和排水条件不随地基所受附加应力和排水条件不同而不同，因此在计算固结度与时间的关系时也应区别对待同而不同，因此在计算固结度与时间的关系时也应区别对待n1.1.适用于地基土在其自重作用下已固结完成，基底面积很大而压缩适用于地基
37、土在其自重作用下已固结完成，基底面积很大而压缩土层又较薄的情况土层又较薄的情况n2.2.适用于土层在其自重作用下未固结，土的自重应力等于附加应力适用于土层在其自重作用下未固结，土的自重应力等于附加应力n3.3.适用于地基土在自重作用已固结完成，基底面积较小，压缩土层适用于地基土在自重作用已固结完成，基底面积较小，压缩土层较厚，外荷在压缩土层的底面引起的附加应力已接近于零较厚，外荷在压缩土层的底面引起的附加应力已接近于零n4.4.视为视为1、2种附加应力分布的叠加种附加应力分布的叠加n5.5.视为视为1、3种附加应力分布的叠加种附加应力分布的叠加1 12 23 34 45 5H 利用压缩层透水面
38、上压缩利用压缩层透水面上压缩应力与不透水面上压缩应力应力与不透水面上压缩应力之比，绘制固结度与时间因之比，绘制固结度与时间因素曲线，确定相应固结度素曲线，确定相应固结度透水面上的压缩应力透水面上的压缩应力不透水面上的压缩应力不透水面上的压缩应力n三、例题分析三、例题分析n【例】厚度厚度H= =10m粘土层，上覆透水层，下卧不透水层，粘土层，上覆透水层，下卧不透水层，其压缩应力如下图所示。粘土层的初始孔隙比其压缩应力如下图所示。粘土层的初始孔隙比e1= =0.8，压压缩系数缩系数a= =0.00025kPa-1，渗透系数渗透系数k= =0.02m/ /年。试求：年。试求： 加荷一年后的沉降量加荷
39、一年后的沉降量St 地基固结度达地基固结度达Uz= =0.75时所需要的历时时所需要的历时t 若将此粘土层下部改为透水层，则若将此粘土层下部改为透水层，则Uz= =0.75时所需历时时所需历时t157kPa235kPaHp粘土层粘土层不透水层不透水层n【解答】解答】n1.当当t=1年的沉降量年的沉降量 mmHeaSz27311地基最终沉降量地基最终沉降量年年/4 .14)1 (21maekcwv固结系数固结系数时间因素时间因素144.02tHcTvv5 .1157235查图表得到查图表得到Ut= =0.45加荷一年的沉降量加荷一年的沉降量mmSUSzt123n2.当当Uz=0.75所需的历时所
40、需的历时t 由由Uz=0.75，1.5查图得查图得到到Tv0.47年年26.32vvcHTtn3.双面排水时，双面排水时，Uz=0.75所需历时所需历时 由由Uz=0.75, ,1, ,H5m查查图得到图得到Tv0.49年年85.02vvcHTt3.4 3.4 建筑物沉降观测与地基容许变形建筑物沉降观测与地基容许变形n一、建筑物沉降观测一、建筑物沉降观测n反映地基的实际变形以及地基变形对建筑物的影响程度反映地基的实际变形以及地基变形对建筑物的影响程度n根据沉降观测资料验证地基设计方案的正确性，地基事故根据沉降观测资料验证地基设计方案的正确性，地基事故的处理方式以及检查施工的质量的处理方式以及检
41、查施工的质量n沉降计算值与实测值的比较，判断现行沉降计算方法的准沉降计算值与实测值的比较，判断现行沉降计算方法的准确性，并发展新的更符合实际的沉降计算方法确性，并发展新的更符合实际的沉降计算方法n观测工作主要内容观测工作主要内容n1.1.收集资料和编写计划收集资料和编写计划n2.2.水准基点设置水准基点设置n3.3.观测点的设置观测点的设置n4.4.水准测量水准测量n5.5.观测资料的整理观测资料的整理n二、地基的容许变形值二、地基的容许变形值地基变形按其变形特征划分地基变形按其变形特征划分n1.1.沉降量沉降量一般指基础中点的沉降量一般指基础中点的沉降量n2.2.沉降差沉降差相邻两基础的沉降
42、量之差相邻两基础的沉降量之差n3.3.倾斜倾斜基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比n4.4.局部倾斜局部倾斜承重砌体沿纵墙承重砌体沿纵墙610m内基础两点的沉降内基础两点的沉降差与其距离之比差与其距离之比n地基容许变形值的确定方法地基容许变形值的确定方法1.1.理论分析方法理论分析方法n实质是进行结构与地基相互作用分析，计算上部结构中由实质是进行结构与地基相互作用分析，计算上部结构中由于地基差异沉降可能引起的次应力或拉应力，然后在保证于地基差异沉降可能引起的次应力或拉应力，然后在保证其不超过结构承受能力的前提下，综合考虑其它方面的要其不超过结构承受能力的
43、前提下，综合考虑其它方面的要求，确定地基容许变形值求，确定地基容许变形值2.2.经验统计法经验统计法n对大量的各类已建筑物进行沉降观测和使用状况的调查，对大量的各类已建筑物进行沉降观测和使用状况的调查，然后结合地基地质类型，加以归纳整理，提出各种容许变然后结合地基地质类型，加以归纳整理，提出各种容许变形值，建筑地基基础设计规范列出不同形式建筑物容形值，建筑地基基础设计规范列出不同形式建筑物容许变形值。许变形值。n作业：有一单独基础，柱荷载作业：有一单独基础，柱荷载F1190KN，d1.5m，基础底面尺寸为基础底面尺寸为4m2m，地基土层分布见下图。已知地，地基土层分布见下图。已知地基承载力标准特征值为基承载力标准特征值为fak150KPa，试按规范法计算该，试按规范法计算该基础的最终沉降量。基础的最终沉降量。d=1.5mF1190KN1.3m4.0m2m粘土粘土r19.8KN/m3Es 4.5MPa粉质粘土粉质粘土r19.5KN/m3Es5.1MPa粉砂粉砂r19KN/m3Es 5MPa硬粘土硬粘土
