地基沉降计算详细讲解PPT课件

第四章 土的压缩性和地基沉降计算 4.1 土的压缩性 4.2 地基最终变形量计算 4.3 地基变形与时间的关系 4.4 地基变形特征及允许变形值 4.5 减小不均匀沉降的措施主要内容4.1 土的压缩性土的压缩压缩 性是指土在压压力作用下体积缩积缩 小的特性压缩压缩 量的组组成n固体颗颗粒的压缩压缩n土中水的压缩压缩n空气的排出n水的排出占总压缩总压缩 量的1/400不到，忽略不计计压缩压缩 量主要组组成部分说说明：土的压缩压缩 被认为认为 只是由于孔隙体积积减小的结结果无粘性土粘性土透水性好，水易于排出压缩稳压缩稳 定很快完成透水性差，水不易排出压缩稳压缩稳 定需要很长长一段时时间间土的固结结：土体在压压力作用下，压缩压缩 量随时间时间 增长长的过过程 一、压缩试验压缩试验研究土的压缩压缩 性大小及其特征的室内试验试验 方法，亦称固结试验结试验三联联固结仪结仪刚刚性护环护环加压压活塞透水石环环刀底座透水石土样样荷载载注意：土样样在竖竖直压压力作用下，由于环环刀和刚刚性护环护环 的限制，只产产生竖竖向压缩压缩 ，不产产生侧侧向变变形 1.压缩仪压缩仪 示意图图 2.e-p曲线线研究土在不同压压力作用下，孔隙比变变化规规律Vve0Vs1H0/(1+e0)H0VveVs1H1/(1+e)pH1s土样样在压缩压缩 前后变变形量为为s，整个过过程中土粒体积积和底面积积不变变土粒高度在受压压前后不变变整理其中根据不同压压力p作用下，达到稳稳定的孔隙比e，绘绘制e-p曲线线，为压缩为压缩 曲线线pe0eppee-p曲线线 二、压缩压缩 性指标标压缩压缩 性不同的土，曲线线形状不同，曲线线愈陡，说说明在相同压压力增量作用下，土的孔隙比减少得愈显显著，土的压缩压缩 性愈高根据压缩压缩 曲线线可以得到三个压缩压缩 性指标标n1.压缩压缩 系数an2.压缩压缩 模量Es n3.变变形模量E0曲线线A曲线线B曲线线A压缩压缩 性曲线线B压缩压缩性 1.压缩压缩 系数a土体在侧侧限条件下孔隙比减少量与竖竖向压压应应力增量的比值值p1p2e1e2M1M2e0epe-p曲线线pe利用单单位压压力增量所引起得孔隙比改变变表征土的压压缩缩性高低在压缩压缩 曲线线中，实际实际采用割线线斜率表示土的压缩压缩 性规规范用p1100kPa、 p2200kPa对应对应 的压缩压缩 系数a1-2评评价土的压缩压缩 性n a1-20.1MPa-1低压缩压缩 性土n0.1MPa-1a1-20.5MPa-1中压缩压缩 性土n a1-20.5MPa-1高压缩压缩 性土2.压缩压缩 模量Es土在侧侧限条件下竖竖向压应压应 力与竖竖向总应变总应变 的比值值，或称为侧为侧 限模量说说明：土的压缩压缩 模量Es与土的的压缩压缩 系数a成反比， Es愈大， a愈小，土的压缩压缩 性愈低n3.变变形模量E0土在无侧侧限条件下竖竖向压应压应 力与竖竖向总应变总应变 的比值值。变变形模量与压缩压缩模量之间间关系其中土的泊松比，一般00.5之间间4.2 地基最终变形量计算 一、分层总层总 和法地基最终变终变 形量：地基变变形稳稳定后基础础底面的沉降量1.基本假设设n地基是均质质、各向同性的半无限线线性变变形体，可按弹弹性理论计论计 算土中应应力n在压压力作用下，地基土不产产生侧侧向变变形，可采用侧侧限条件下的压缩压缩 性指标标 为为了弥补补假定所引起误误差，取基底中心点下的附加应应力进进行计计算，以基底中点的沉降代表基础础的平均沉降2.单单一压缩压缩 土层层的沉降计计算n在一定均匀厚度土层层上施加连续连续 均布荷载载，竖竖向应应力增加，孔隙比相应应减小，土层产层产 生压缩变压缩变 形，没有侧侧向变变形。p可压缩压缩 土层层H1H0s土层竖层竖 向应应力由p1增加到p2，引起孔隙比从e1减小到e2，竖竖向应应力增量为为p由于所以3.单单向压缩压缩 分层总层总 和法n分别计别计 算基础础中心点下地基中各个分层层土的压缩变压缩变 形量si,基础础的平均沉降量s等于si的总总和ei第i层层土的压缩应变压缩应变4.单单向压缩压缩 分层总层总 和法计计算步骤骤e1i由第i层层的自重应应力均值值从土的压缩压缩 曲线线上得到的相应应孔隙比 e2i由第i层层的自重应应力均值值与附加应应力均值值之和从土的压缩压缩 曲线线上得到的相应应孔隙比nei土的压缩应压缩应变变n1.绘绘制基础础中心点下地基中自重应应力和附加应应力分布曲线线n2.确定地基沉降计计算深度n3.确定沉降计计算深度范围围内的分层层界面n4.计计算各分层层沉降量n5.计计算基础础最终终沉降量 绘绘制基础础中心点下地基中自重应应力和附加应应力分布曲线线n确定基础础沉降计计算深度 一般取附加应应力与自重应应力的比值为值为 20处处，即z=0.2c处处的深度作为为沉降计计算深度的下限n确定地基分层层1.不同土层层的分界面与地下水位面为为天然层层面2.每层层厚度hi 0.4bn计计算各分层层沉降量 根据自重应应力、附加应应力曲线线、e-p压缩压缩 曲线计线计 算任一分层层沉降量 对对于软软土，应该应该 取z=0.1c处处，若沉降深度范围围内存在基岩时时，计计算至基岩表面为为止n计计算基础础最终终沉降量d地基沉降计计算深度c线线z线线 二、规规范法n由建筑地基基础设计规础设计规 范（GB500072002）提出n分层总层总 和法的另一种形式n沿用分层总层总 和法的假设设，并引入平均附加应应力系数和地基沉降计计算经验经验 系数 均质质地基土，在侧侧限条件下，压缩压缩 模量Es不随深度而变变，从基底至深度z的压缩压缩 量为为附加应应力面积积深度z范围围内的附加应应力面积积附加应应力通式z=K p0代入引入平均附加应应力系数因此附加应应力面积积表示为为因此利用附加应应力面积积A的等代值计值计 算地基任意深度范围围内的沉降量，因此第i层层沉降量为为根据分层总层总 和法基本原理可得成层层地基最终终沉降量的基本公式zi-1地基沉降计计算深度znzizzi-153 4612b12345612p0p0第n层层第i层层ziAiAi-1地基沉降计计算深度zn应该满应该满 足的条件zi、zi-1基础础底面至第i层层土、第i-1层层土底面的距离(m)ai、ai-1基础础底面至第i层层土、第i-1层层土底面范围围内平均附加应应力系数 当确定沉降计计算深度下有软软弱土层时层时 ，尚应应向下继续计继续计算，直至软软弱土层层中所取规规定厚度的计计算沉降量也满满足上式，若计计算深度范围围内存在基岩，zn可取至基岩表面为为止 当无相邻邻荷载载影响，基础宽础宽 度在130m范围围内，基础础中点的地基沉降计计算深度可以按简简化公式计计算 为为了提高计计算精度，地基沉降量乘以一个沉降计计算经验经验系数ys，可以查查有关系数表得到地基最终终沉降量修正公式 三、地基沉降计计算中的有关问题问题n1.分层总层总 和法在计计算中假定不符合实际实际 情况n 假定地基无侧侧向变变形 计计算结结果偏小n 计计算采用基础础中心点下土的附加应应力和沉降 计计算结结果偏大n 两者在一定程度上相互抵消误误差，但精确误误差难难以估计计n2.分层总层总 和法中附加应应力计计算应应考虑虑土体在自重作用下的固结结程度，未完全固结结的土应应考虑虑由于固结结引起的沉降量n相邻邻荷载对载对 沉降量有较较大的影响，在附加应应力计计算中应应考虑虑相邻邻荷载载的作用 n3.当建筑物基础础埋置较较深时时，应应考虑虑开挖基坑时时地基土的回弹弹，建筑物施工时时又产产生地基土再压缩压缩 的情况回弹弹在压缩压缩 影响的变变形量计计算深度取至基坑底面以下5m，当基坑底面在地下水位以下时时取10msc考虑虑回弹弹再压缩压缩 影响的地基变变形Eci土的回弹弹再压缩压缩 模量，按相关试验试验 确定yc考虑虑回弹弹影响的沉降计计算经验经验 系数，取1.0Pc基坑底面以上土的自重应应力，kPa式中： 四、例题题分析n【例】某厂房柱下单单独方形基础础，已知基础础底面积积尺寸为为4m4m，埋深d1.0m，地基为为粉质质粘土，地下水位距天然地面3.4m。上部荷重传传至基础顶础顶 面F1440kN,土的天然重度16.0kN/m,饱饱和重度 sat17.2kN/m，有关计计算资资料如下图图。试试分别别用分层总层总 和法和规规范法计计算基础础最终终沉降（已知fk=94kPa）3.4md=1mb=4mF=1440kN50 1002003000.900.920.940.96ep【解答】nA.分层总层总 和法计计算1.计计算分层层厚度每层层厚度hi 0.4b=1.6m，地下水位以上分两层层，各1.2m，地下水位以下按1.6m分层层2.计计算地基土的自重应应力自重应应力从天然地面起算，z的取值值从基底面起算z(m)c(kPa)01.22.44.05.67.21635.2 54.4 65.9 77.4 89.03.计计算基底压压力4.计计算基底附加压压力3.4md=1mF=1440kNb=4m自重应应力曲线线附加应应力曲线线5.计计算基础础中点下地基中附加应应力用角点法计计算，过过基底中点将荷载载面四等分，计计算边长边长 l=b=2m， z=4Kcp0,Kc由表确定z(m)z/bKcz(kPa) c(kPa)z /czn (m)01.22.44.05.67.200.61.22.02.83.60.25000.22290.15160.08400.05020.032694.083.857.031.618.912.31635.254.465.977.489.00.240.147.26.确定沉降计计算深度zn根据z = 0.2c的确定原则则，由计计算结结果，取zn=7.2m7.最终终沉降计计算根据e-曲线线，计计算各层层的沉降量z(m)z(kPa)01.22.44.05.67.294.083.857.031.618.912.31635.254.465.977.489.0c(kPa)h(mm)12001200160016001600c(kPa)25.644.860.271.783.2z(kPa)88.970.444.325.315.6z+ c(kPa)114.5115.2104.597.098.8e10.9700.9600.9540.9480.944e20.9370.9360.9400.9420.940e1i- e2i1+ e1i0.06180.01220.00720.00310.0021si(mm)20.214.611.55.03.4按分层总层总 和法求得基础础最终终沉降量为为s=si =54.7mmnB.规规范法计计算1. c 、z分布及p0计计算值见值见 分层总层总 和法计计算过过程2. 确定沉降计计算深度zn=b(2.50.4lnb)=7.8m3. 确定各层层Esi4. 根据计计算尺寸，查查表得到平均附加应应力系数5.列表计计算各层层沉降量siz(m)02.44.05.67.200.61.22.02.83.61052925771615381617429e20.9370.9360.9400.9420.94054.77.8l/bz/b3.9aaz(m)0.25000.24230.21490.17460.14330.12050.113600.29080.51580.69840.80250.867608861aizi- ai-1zi-1(m)0.29080.22500.18260.10410.06510.0185Esi(kPa)7448s(mm)20.714.711.24.83.30.9s(mm)55.6根据计计算表所示z=0.6m, sn =0.9mm 0.025 si =55.6mm满满足规规范要求 6.沉降修正系数j s 根据Es =6.0MPa， fk=p0 ，查查表得到ys =1.17.基础础最终终沉降量 s= ys s =61.2mm 五、沉降分析中的若干问题问题n1.土的回弹弹与再压缩压缩pe弹弹性变变形塑性变变形adbcb 压缩压缩 曲线线回弹弹曲线线再压缩压缩 曲线线