地基沉降量.docx

按斯肯普顿—比伦法计算地基沉降一、地基沉降的意义 地基沉降是建筑工程中的重要组成部分如果地基沉降分布不均超过了一定的限度，将 导致建筑物的开裂、歪斜甚至破坏，例如砖墙出现裂缝、构筑物倾斜、与建筑物连接管道断 裂、桥梁梁面或路面开裂等所以对地基沉降的控制、监测、规避、防范，是土力学中的重 点研究对象之一为控制地基沉降，我们引入了地基沉降量作为参考地基沉降量是指地基土压缩变形达 固结稳定的最大沉降量，主要因素有主体结构荷载在地基中产生的附加应力，以及土的压缩 性在这里，主要介绍斯肯普顿—比伦法，即变形发展三分法二、斯肯普顿—比伦法的理论分析 斯肯普顿—比伦法依据粘性土的沉降机理，根据 对粘性土地基在局部（基础）荷载作用下的实际变形 特征的观察和分析，来计算地基沉降量它将粘性土地基的沉降S分为机理不同的三部分（如左图），即为：S d --瞬时沉降（亦称初始沉降）；S c --固结沉降（亦称主固结沉降）；S s --次固结沉降（亦称蠕变沉降）其中：瞬时沉降是指加载后地基瞬时发生的沉降由于基础加载面积为有限尺寸，加载后地基 中会有剪应变产生，剪应变会引起侧向变形而造成瞬时沉降固结沉降是指饱和与接近饱和的粘性土在基础荷载作用下，随着超静孔隙水压力的消 散，土骨架产生变形所造成的沉降（固结压密）。

固结沉降速率取决于孔隙水的排出速率 次固结沉降是指主固结过程（超静孔隙水压力消散过程）结束后，在有效应力不变的情 况下，土的骨架仍随时间继续发生变形这种变形的速率取决于土骨架本身的蠕变性质三、斯肯普顿—比伦法的计算方法斯肯普顿—比伦法（一）瞬时沉降计算瞬时沉降没有体积变形，可认为是弹性变形，因此一般按弹性理论计算，按下式求解式中：e--沉降系数，见下表;IX■ I'点矩悠向点…圆形阀边1.00O.IM0.850.79]|«片形L1.121'« "0.95CL甘菽1 .r1 .360.68[.151 XJS2.01 .520-761 .301.223„(>1 .TK口启专1 „S 21 .4-14.01 .701 .616.O2 231.121 .<>-6利口2-4-21.212.121 0.02.531.272„252.123-0-03.231.622.8&5CJ.O3.54II . 773.221 Oi>.o4 OO2 /0O3.70（表中平均值指柔性基础面积范围内各点瞬时沉降系数的平均值）p 0-- 基底附加应力；M --泊松比，这时是在不排水条件下没有体积变形所产生的变形量，所以应取|J =0.5；E u --不排水变形模量，常根据不排水抗剪强度C u和E u的经验关系式Eu=（300~1250）Cu求 得。

式中的低值适用于较软的、高塑性有机土，高值适用于一般较硬的粘性土二）固结沉降计算 固结沉降是粘性土地基沉降的最主要的组成部分，可用分层总和法计算但是分层总和 法采用的是一维课题（有侧限）的假设，这与一般基础荷载（有限分布面积）作用下的地基 实际性状不尽相符斯肯普顿（Skempton）和贝伦（Bjerrum）建议根据有侧向变形条件下产生的超静孔隙 水压力计算固结沉降Sc以轴对称课题为例，分层总和法计算的沉降量为S，S c可用下 式求解：Sc=a u*S 其中，a u为S c与S之间的比例系数，有a u与土的性质密切相关，另外，还与基础形状及土层厚度H与基础宽度B之比有关三）次固结沉降的计算对一般粘性土来说，次固结沉降数值S s不大，但如果是塑性指数较大的、正常固结的软粘 土，尤其是有机土， S s 值有可能较大，不能不予考虑目前在生产中主要使用半经验方法 估算土层的次固结沉降0.1 1.0 10 100 1000 10000竖辻时hnr（nun）U4-9 土的S-lgfffi线图4-9为室内压缩试验得出的变形S与时间对数lg t的关系曲线，取曲线反弯点前后两段曲 线的切线的交点m作为主固结段与次固结段的分界点；设相当于分界点的时间为t 1,次固 结段（基本上是一条直线）的斜率反映土的次固结变形速率，一般用C s表示，称为土的次 固结指数。

知道Cs也就可以按下式计算土层的次固结沉降Ss :式中：H和e 1分别为土层的厚度和初始孔隙比;t 1对应于主固结完成的时间；t 2 为欲求次固结沉降量的那个时间四、斯肯普顿—比伦法的应用范围 斯肯普顿—比伦法的核心在于假定粘性土层初始不排水变形所引起的瞬时沉降为弹性 形变，可用弹性力学公式进行计算而饱和或近饱和的粘性土在受到中等的应力增量的作用 时，整个土层的弹性模量可近似地假定为常数故只有当土壤为饱和或近饱和的粘性土时 斯肯普顿—比伦法最接近实际而无粘性土的弹性模量明显地与其侧限条件有关，随深度增加而增加，线性弹性理论的 假设已不适用；同时无粘性土地基由于其透水性大，加荷后固结沉降很快，瞬时沉降和固结 沉降已分不开来，而且次压缩现象不显著，故斯肯普顿—比伦法不适用于无粘性土，对不饱 和的粘性土也可能存在较大误差，通常转而采用其他方法计算地基沉降量。