1、地基最终沉降量分层总和法 本课件本课件PPT仅供大家学习使用仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！学习完请自行删除，谢谢！本课件本课件PPT仅供大家学习使用仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！学习完请自行删除，谢谢！本课件本课件PPT仅供大家学习使用仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！学习完请自行删除，谢谢！本课件本课件PPT仅供大家学习使用仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！学习完请自行删除，谢谢！荷载作用下土体的压缩性;土的压缩试验和固结试验;地基最终沉降量的计算;土的变形与时间关系(一维固结理论)。主要内容:重点：u土的压缩性和压缩性指标确实定;u计算根底沉降的分层
2、总和法和标准法;u了解固结原理和固结随时间变化的概念.土具有压缩性荷载作用地基发生沉降荷载大小土的压缩特性地基厚度一致沉降沉降量差异沉降沉降差建筑物上部构造产生附加应力影响构造物的平安和正常使用概述土的特点碎散、三相沉降具有时间效应沉降速率工程实例问题：沉降2.2米，且左右两局部存在明显的沉降差。左侧建筑物于1969年加固。墨西哥某宫殿左部：1709年；右部：1622年；地基：20多米厚的粘土由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触基坑开挖，引起阳台裂缝修建新建筑物：引起原有建筑物开裂比萨斜塔地基的不均匀沉降4.1 土的压缩性土压缩性的组成固体土颗粒被压缩土中水及封闭气体被压缩水和气体从孔隙
3、中被挤出土体在压力作用下体积减小的特性称为土的压缩性水槽内环环刀透水石试样传压板百分表施加荷载，静置至变形稳定逐级加大荷载测定：轴向应力轴向变形Pt1p2pSt1e2e0e3e1s2s3se试验结果：压缩试验中,土样的变化和计算方法：受荷后土样的高度变化:设初始高度H0,受压后的高度Hi,那么Hi=H0Si,Si为每级荷载作用下的变形量.求土样稳定后的孔隙比ei:加荷前Vs=H0/(1+e0)(设土样横截面积为1),加荷后Vs=Hi/(1+ei).试验过程中的两个根本条件:受压前后土粒体积不变和土样横截面面积不变。压缩曲线的绘制方式e-曲线e-lg曲线e a(kP)0100200 300400
4、0.60.70.80.91.0e ee-曲线ea a(kP,lg)10010000.60.70.80.9eC Cc c1 11 1C Ce ee-lg曲线ceC(lg)二、压缩性指标，KPa-1或MPa-11、压缩系数：压缩曲线上任一点的切线斜率a的值，称为土的压缩系数。dpdea实际工程中，往往用割线斜率表示：1221ppeepetgae a(kP)0100200 3004000.60.70.80.91.0e ea1-2常用作比较土的压缩性大小土的类别土的类别a1-2(MPa-1)高压缩性土高压缩性土0.5中压缩性土中压缩性土0.1-0.5低压缩性土低压缩性土0.12、压缩指数Cc：a(kP
5、,lg)10010000.60.70.80.9eceC(lg)C Cc c1 11 1C Ce e压缩指数Ce回弹指数再压缩指数Ce 1 硬粘土应力扩散S偏大,s3015b308b154b823015b308b154b82b42基础宽b(m)ln5.2(bbznniinss1025.0niss对于地基的计算深度，即受压层深度，可分两种情况：无相邻荷载的根底中点下:式中b-根底宽度，适用于1m50m范围。存在相邻荷载影响:：在计算深度zn范围内，第i层土的沉降值：在zn处向上取厚度z土层的计算沉降量，z按规定确定。计算层厚度 z值的选取：4.3 单向固结理论一、饱和土的渗透固结 实践背景：大面积
6、均布荷载p不透水岩层饱和压缩层z=pp侧限应力状态1、一维渗流固结理论Terzaghi渗流固结理论 物理模型0t t0 twph pphh 0h p附加应力:z=p超静孔压:u=z=p有效应力:z=0附加应力:z=p超静孔压:u 0附加应力:z=p超静孔压:u=0有效应力:z=p土层均匀且完全饱和；土颗粒与水不可压缩；变形是单向压缩水的渗出和土层压缩是单向的；荷载均布且一次施加；假定 z=const渗流符合达西定律且渗透系数保持不变；压缩系数a是常数。根本假定：求解思路：总应力有效应力原理超静孔隙水压力的时空分布 数学模型建立方程：微小单元11dz微小时段dtq q(qdz)z zdz11孔隙
7、体积的变化流出的水量土的压缩特性有效应力原理达西定律超静孔隙水压力的时空分布超静孔隙水压力超静孔隙水压力土骨架的体积变化不透水岩层不透水岩层饱和压缩层饱和压缩层zq q(qdz)z dzz11固体体积：111Vdzconst1e 2111VeVe(dz)1e 孔隙体积：dt时段内：孔隙体积的变化流出的水量2Vqqdtqqdzdtdzdttzz 11eq1etz uwhkuqAkikikzz 212wk 1euutaz q q(qdz)z dzz11dt时段内：孔隙体积的变化流出的水量土的压缩性：zea 有效应力原理：zzu zz(u)euaaatttt 达西定律:11eq1etz 孔隙体积的变
8、化土骨架的体积变化221wauku1etz Cv 反映了土的固结性质：孔压消散的快慢固结速度；Cv 与渗透系数k成正比，与压缩系数a成反比；cm2/s；m2/year1vwk(1e)Ca 212wk 1euutaz 固结系数2v2uuCtz 线性齐次抛物线型微分方程式，一般可用别离变量方法求解。给出定解条件，求解渗流固结方程，就可以解出uz,t。1求解思路：2v2uuCtz 求解方程：不透水岩层不透水岩层饱和压缩层饱和压缩层z=pHp0t t0 tz t,zuz t,z t,zut,z z 0 z H:u=pz=0:u=0z=H:u z 0 z H:u=02边界、初始条件：z(3)微分方程的解
9、vv2CTtH 时间因数m1，3，5，70 z H:u=pz=0:u=0z=H:u z 0 z H:u=02v2uuCtz 0t t0 t根本微分方程：初始边界条件：微分方程的解：反映孔隙水压力的消散程度固结程度v22T4m1mt,zeH2zmsinm1p4u H单面排水时孔隙水压力分布双面排水时孔隙水压力分布zz排水面不透水层排水面排水面渗流渗流渗流Tv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=Tv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=u u0 0=p=pu u0 0=p=pvv2CTtH 时间因数m1，3，5，7v22T4m1mt,zeH2zmsinm1p4u HH4.4
10、固结沉降随时间变化的预测一、固结度的计算 一点M：地 层：一层土的平均固结度Uz,t=01：表征总应力中有效应力所占比例zt,zt,zU dzdzu1dzdzUzt,zH0zH0t,zt总总应应力力分分布布面面积积有有效效应应力力分分布布面面积积zt,zzt,zzzzt,zu1uU z t,z t,zuH1、根本概念2、平均固结度Ut与沉降量St之间的关系t时刻：SUStt 确定St的关键是确定Ut 确定Ut的核心问题是确定uz.t SSHe1adze1adzdzUt1z1t,zzt,zt总应力分布面积总应力分布面积有效应力分布面积有效应力分布面积 SSUtt在时间t的沉降与最终沉降量之比3.
11、地基沉降过程计算1)根本计算方法均布荷载，单向排水情况确定地基的平均固结度Ut.)5,3,1m(,eH2zmsinm1p4uv22T4m1mt,z ,dzdzu1UH0zH0t,zt v22T2m1m22tem181U v2T42te81U 解得近似Tv反映固结程度0.00.20.40.60.81.00.0010.010.11时间因数时间因数固结度固结度曲线1曲线1曲线2曲线2曲线3曲线3不透水边界不透水边界透水边界透水边界渗渗流流123固结度Uz与时间因数Tv的关系曲线1 压缩应力分布不同时2)常见计算条件1 apbp0 110 实践背景：H小，p大自重应力附加应力自重应力附加应力压缩土层底
12、面的附加应力还不接近零应力分布：12534基本情况：基本情况：abpp应应力力透透水水界界面面上上作作用用的的压压缩缩缩缩应应力力不不透透水水界界面面上上作作用用的的压压 不透水边界不透水边界透水边界透水边界2双面排水时无论哪种情况，均按情况1计算；压缩土层深度H取1/2值透水边界apbp应力分布：应力分布：12534基本情况：基本情况：透水边界Hvv2CTtH 二、有关沉降时间的工程问题1、次固结沉降问题2、根据前一阶段测定的沉降时间曲线，推算以后的沉降时间关系3、与固结相关的施工方法见教材P105-107土的压缩性测试方法一、侧限压缩试验及其表示方法一维压缩性及其指标一、e-曲线二、e-lg曲线三、原位压缩曲线及再压缩曲线一、单一土层一维压缩问题二、地基最终沉降量分层总和法三、地基最终沉降量标准法地基的最终沉降量计算一、一维渗流固结理论二、固结度的计算三、固结沉降随时间的变化关系四、与固结有关的施工方法饱和土体的渗流固结理论小结
