167;5.1土的压缩性与沉降简.ppt

1土的压缩性和地基沉降土的压缩性和地基沉降福建工程学院土木系岩土教研室2§5.1 土的压缩性土的压缩性3一、基本概念一、基本概念l土的压缩性： 地基土在压力作用下体积减小的性质l土体体积减小的本质： 孔隙体积 Vv 减少；土颗粒体积 Vs 不变 4二、侧限压缩试验二、侧限压缩试验压缩仪的压缩器简图 56二、侧限压缩试验二、侧限压缩试验△h - p 关系 →e – p 关系7侧限压缩试验成果：侧限压缩试验成果：e-p曲线曲线 由e-p曲线可知，土在完全侧限条件下，孔隙比e随压力p的增加而减小当压力由p1至p2的压力变化时，孔隙比由e1减少到e28侧限压缩试验指标一：压缩系数侧限压缩试验指标一：压缩系数α 在压力变化范围不大时，孔隙比的变化（减小值）与压力的变化（增加值）成正比 比例系数称为压缩系数，用符号α表示，单位MPa-19侧限压缩试验指标二：压缩模量侧限压缩试验指标二：压缩模量Esl压缩模量ES： 土在有侧限条件下受压时，某压力段的压应力增量与压应变增量之比，其表达式为： 10土体压缩性的评定：土体压缩性的评定：Ø工程中，常以p1=100kPa至p2=200kPa的压缩系数α1-2作为判别土的压缩性高低的标准： 当α1-2 <0.1MPa-1时，为低压缩性土； 当0.1MPa-1≤ α1-2 ＜0.5MPa-1时，为中等压缩性土； 当α1-2 ≥0.5MPa-1时，为高压缩性土。

Ø工程上，常采用Es1-2作为判别土的压缩性高低的标准： 当Es1-2< 4MPa时，属高压缩性土； 当Es1-2=4～15 MPa时，属中等压缩性土； 当Es1-2> 15MPa时，属低压缩性土11§5.3 地基沉降的计算方法地基沉降的计算方法12沉降量的概念沉降量的概念l在外荷载作用下地基土层被压缩达到稳定时基础底面的沉降量称为地基最终沉降量l外荷载l地基附加应力l地基沉降13一、普通分层总和法一、普通分层总和法（一）计算建筑物基础中心下的地基变形量基本原理n假设这时土层只在垂直方向发生压缩变形，而不发生侧向变形，属于一维压缩问题n分层总和法就是先将地基土分为若干水平土层，采用土层一维压缩变形量的基本计算公式，利用室内压缩曲线成果，分别计算基础中心点下地基中各分土层的压缩变形量，最后将各分土层的压缩变形量总和起来14（二）计算步骤（二）计算步骤(1) 划分土层 各天然土层界面和地下水位必须作为分层界面；各分层厚度必须满足 Hi≤0.4B或hi=1～2m (2) 计算地基土的自重应力σc (3) 计算基底附加压力 p0 = p -γD(4) 计算地基中附加应力σz； 绘制应力分布曲线 15(5) 计算压缩层的厚度或或(7) 计算地基土的最终沉降量s（mm）Ø对于一般土，取σz=0.2σcz的深度点作为压缩层的下限；Ø对于软土，则取σz=0.1σcz ；Ø对一般建筑物按下式计算 zn=B(2.5 -0.4lnB) 。

6)按以下基本公式计算各分层的压缩量si（mm），16图5-16 分层总和法计算地基沉降量17【【例题例题5-1】】(P6969)& 某厂房为框架结构，柱基底面为正方形，边长为l=b=4.0m，基础埋深d=1.0m，上部结构传至基础顶面的荷重F=1440kN地基为粉质粘土，土的天然重度为γ=16.0kN/m2，天然孔隙比e=0.97地下水位3.4m，地下水位以下土的饱和重度γsat=18.2kN/m2土的压缩系数：地下水位以上为α1=0.30MPa-1；地下水位以下为α2=0.25MPa-1计算柱基中点的沉降量18解：(1) 划分土层并绘制剖面图 (如右图）；(2) 计算地基土的自重应力3) 基础底面的接触压力 p19(4) 基础底面的附加应力5) 计算地基中的附加应力预估受压层的厚度为6m，分 四层计算基础底面为正方形，用角点法计算，分成 相等的四小块，计算边为l’=b’=2.0m附加应力 σz=4αcσ0kPa，列表计算如下：20图5-17 地基应力分布图解：21(6) 地基层受压深度zn的确定由图5-17中自重应力分布与 附加应力分布曲线寻找σz=0.2αcz的深度zn。

当深度z=6.0m时，σz=16.8kPa，σcz=83.9kPa， σz≈0.2αcz，故受压层的厚度zn=6.0m，预估深度合适22(7) 地基土每层的沉降量计算23(8) 柱基中点的总沉降量24§5.2 应力历史与土的压缩性的关系应力历史与土的压缩性的关系25先期固结压力先期固结压力pc的概念：的概念：26土的固结状态：土的固结状态：l前期固结压力(pc)是指土层在地质历史上曾经受过的最大有效固结压力l现有土层受到的压力记为p0；l定义土的超固结比OCR为：OCR=1 正常固结土 OCR>1 超固结土 OCR<1 欠固结土 27土的固结状态对土的压缩性的影响：土的固结状态对土的压缩性的影响：l在压力p作用下的地基沉降值si： 正常固结土为s1； 超固结土为s2； 欠固结土为s3l则有：s2＜s1＜s328§5.4 地基沉降与时间的关系地基沉降与时间的关系29 土体的固结：指土体在某一压力作用下与时间有关的压缩过程就饱和土体而言，这是由于孔隙水的逐渐向外排出引起的。

'碎石土、砂土：透水性好，变形时间短，固结快'粘性土：固结时间长30固结度固结度l地基在某一压力作用下，经历时间t所产生的固结沉降量与最终沉降量之比l土层的平均固结度指在时刻 t ，土层骨架已经承担起来的有效应力与全部附加应力的比值31三、地基沉降与时间关系计算按固结度的定义，可以计算地基沉降与时间的关系Ä（1）已知地基的最终沉降量，求某一时刻的固结沉降量 ①根据已知土层的 k、a、e、H 和给定的时间 t ，计算 Cv和Tv ②根据α值和Tv值，查图表求Ut ③根据已知的S∞和Ut值，计算St32Ä（2）已知地基的最终沉降量，求土层达到一定沉降量所需要的时间 ①根据已知的S∞和给定的 St，计算Ut ②根据α值和Ut值，查图表求Tv ③根据已知的Cv、H和Tv，计算 t33四、地基瞬时沉降与次固结沉降四、地基瞬时沉降与次固结沉降l根据变形机理可将地基沉降量分为三个部分：1、瞬时沉降sd （distortion settlement）2、固结沉降sc （consolidation settlement）3、次固结沉降sa （secondary consolidation settlement）图5-28 地基沉降的组成s=sd+sc+sa。