地基沉降計(jì)算課件

1、第6章 地基沉降計(jì)算6.1概述6.2地基沉降原理6.3常用沉降計(jì)算方法6.4其他分析方法簡(jiǎn)介6.5飽和軟粘土地基沉降隨時(shí)間發(fā)展規(guī)律分析6.6沉降計(jì)算應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題第1頁(yè)，共54頁(yè)。 6.1概述地基土在建筑物荷載作用下，不斷地產(chǎn)生壓縮變形，壓縮穩(wěn)定后地基表面的沉降稱為地基的最終沉降量。對(duì)于建筑物、構(gòu)筑物、橋梁等結(jié)構(gòu)而言，設(shè)計(jì)中需預(yù)知其建成后將產(chǎn)生的最終沉降量、沉降差、傾斜、局部?jī)A斜等，以判斷地基變形值是否超過(guò)允許的范圍，否則應(yīng)采取相應(yīng)的措施，確保結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定。 第2頁(yè)，共54頁(yè)。1、沉降量（mm）定義沉降量特指基礎(chǔ)中心的沉降量。作用若沉降量過(guò)大，勢(shì)必影響建筑物的正常使用。單層排架結(jié)構(gòu)柱基(

2、特別是多跨的)、考慮有關(guān)部分之間的凈空連接方法及施工順序時(shí)用沉降量控制。2、沉降差（mm）定義指同一建筑物中，相鄰兩個(gè)基礎(chǔ)沉降量的差值。作用如建筑物中相鄰兩個(gè)基礎(chǔ)的沉降差過(guò)大，會(huì)使相應(yīng)的上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生額外應(yīng)力，超過(guò)限度時(shí)，建筑物將發(fā)生裂縫、傾斜甚至破壞。由于地基軟硬不均勻、荷載大小差異、體型復(fù)雜等因素，引起地基變形不同。對(duì)于框架結(jié)構(gòu) 單層排架結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)由相鄰柱基的沉降差控制。第3頁(yè)，共54頁(yè)。3、傾斜（）定義特指獨(dú)立基礎(chǔ)傾斜方向兩端點(diǎn)的沉降差與其距離的比值，以表示。作用若建筑物傾斜過(guò)大，將影響正常使用，遇臺(tái)風(fēng)或強(qiáng)烈地震時(shí)危及建筑物整體穩(wěn)定，甚至傾覆。對(duì)于多層或高層建筑和煙囪、水堰水塔、高爐等

3、高聳結(jié)構(gòu)，應(yīng)以傾斜值作為控制指標(biāo)。4、局部?jī)A斜（）定義指磚石砌體承重結(jié)構(gòu)，沿縱向6m10m內(nèi)基礎(chǔ)兩點(diǎn)的沉降差與其距離的比值，以表示。作用若建筑物的局部?jī)A斜過(guò)大，往往使磚石砌體承受彎矩而拉裂。對(duì)于砌體承重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)由局部?jī)A斜控制。第4頁(yè)，共54頁(yè)。沉降變形圖示SSSlS第5頁(yè)，共54頁(yè)。第6頁(yè)，共54頁(yè)。防止地基有害變形的措施1、減小沉降量的措施外因方面地基沉降由附加應(yīng)力產(chǎn)生，如減小基礎(chǔ)底面的附加應(yīng)力p0，則可相應(yīng)減小地基沉降量。由公式(3.29)p0=p-rd可知，減小p0可采取以下兩種措施：上部結(jié)構(gòu)采用輕質(zhì)材料，則可減小基礎(chǔ)底面的接觸壓力p；當(dāng)?shù)鼗袩o(wú)軟弱下臥層時(shí)，可加大基礎(chǔ)埋深d。(見(jiàn)補(bǔ)

4、償性基礎(chǔ)設(shè)計(jì)).內(nèi)因方面地基產(chǎn)生沉降的內(nèi)因：地基土由三相組成，固體顆粒之間存在孔隙，在外荷作用下孔隙發(fā)生壓縮所致。因此，為減小地基的沉降量，在修造建筑物之前，可預(yù)先對(duì)地基進(jìn)行加固處理。根據(jù)地基土的性質(zhì)、厚度結(jié)合上部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和場(chǎng)地周?chē)h(huán)境，可分別采用機(jī)械壓密、強(qiáng)力夯實(shí)、換土墊層、加載預(yù)壓、砂樁擠密、振沖及化學(xué)加固等人工地基的措施；必要時(shí)，還可以采用樁基礎(chǔ)或深基礎(chǔ)。第7頁(yè)，共54頁(yè)。防止地基有害變形的措施2、減小沉降差的措施設(shè)計(jì)中盡量使上部荷載中心受壓，均勻分布。遇高低層相差懸殊或地基軟硬突變等情況,可合理設(shè)置沉降縫。增加上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基不均勻沉降的調(diào)整作用。如設(shè)置封閉圈梁與構(gòu)造柱，加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的剛

5、度；將超靜定結(jié)構(gòu)改為靜定結(jié)構(gòu)，以加大對(duì)不均勻沉降的適應(yīng)性。妥善安排施工順序。例如，建筑物高、重部位沉降大先施工；拱橋先做成三鉸拱，并可預(yù)留拱度。人工補(bǔ)救措施。第8頁(yè)，共54頁(yè)。6.2 地基沉降原理瞬時(shí)沉降主固結(jié)沉降次固結(jié)沉降按變形機(jī)理飽和軟粘土地基可能產(chǎn)生的總沉降S可分為三部分：第9頁(yè)，共54頁(yè)。瞬時(shí)沉降(1)瞬時(shí)沉降指在加荷瞬間土孔隙中水來(lái)不及排出 ,孔隙體積尚未變化,地基土在荷載作用下僅發(fā)生剪切變形時(shí)的地基沉降.(2)瞬時(shí)沉降一般不予考慮.(3)對(duì)于控制要求較高的建筑物，瞬時(shí)沉降可用彈性理論估算。對(duì)于飽和粘土在局部均布荷載作用下，地基地瞬時(shí)沉降可用下式計(jì)算.第10頁(yè)，共54頁(yè)。主固結(jié)與主固

6、結(jié)沉降 在荷載作用下飽和土體中孔隙水的排除導(dǎo)致土體體積隨時(shí)間逐漸減小，有效應(yīng)力逐漸增加，這一過(guò)程稱為主固結(jié)。 隨著時(shí)間的增加，孔隙水應(yīng)力逐漸消散，有效應(yīng)力逐漸增加并最終達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，此時(shí)孔隙水應(yīng)力消散為零，主固結(jié)沉降完成，這一過(guò)程所產(chǎn)生的沉降為固結(jié)沉降。第11頁(yè)，共54頁(yè)。次固結(jié)沉降 土體在主固結(jié)成將完成之后有效應(yīng)力增長(zhǎng)不變的情況下還會(huì)隨時(shí)間的增長(zhǎng)進(jìn)一步產(chǎn)生沉降，稱為次固結(jié)沉降。 次固結(jié)沉降對(duì)某些土如軟粘土是比較重要的，對(duì)于堅(jiān)硬土或超固結(jié)土，這一分量相對(duì)較小。第12頁(yè)，共54頁(yè)。瞬時(shí)沉降 Sd主固結(jié)沉降 Sc次固結(jié)沉降 SstoSdScSsSelgt主固結(jié)Ot1斜率Cd第13頁(yè)，共54頁(yè)。

7、對(duì)于軟粘土地基 ，主要是固結(jié)沉降，其發(fā)展變化時(shí)間很長(zhǎng)。Sd、Sc和Ss分別利用彈性理論、固結(jié)理論和次固結(jié)理論進(jìn)行計(jì)算，初始沉降的計(jì)算參數(shù)由不排水條件下土工試驗(yàn)測(cè)定； 對(duì)于無(wú)粘性土地基，沉降發(fā)展很快，次固結(jié)沉降很小。如砂土地基，一般不需分三部分，而直接按彈性理論方法計(jì)算。但在荷載較大時(shí)，需要考慮其非線性； 對(duì)于有機(jī)質(zhì)土次固結(jié)沉降較大 。 地基沉降又可分為施工期間沉降和工后沉降兩部分。施工期間沉降包括初始沉降和固結(jié)沉降，工后沉降包括固結(jié)和次固結(jié)沉降。另外，工后沉降又可分為工后某段時(shí)間內(nèi)的沉降量和工后某段時(shí)間后的沉降量。對(duì)于工后沉降，一般關(guān)心前者，即工后一定時(shí)間內(nèi)的沉降值，例如高速公路15年內(nèi)的沉降

8、。 6.2 地基沉降原理 第14頁(yè)，共54頁(yè)。 幾點(diǎn)說(shuō)明 1、瞬時(shí)沉降 sd 的產(chǎn)生需要一定的時(shí)間 2、土體固結(jié)沉降Sc，也有短時(shí)間完成的，如鄰近排水面的 土體的固結(jié)，幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的 3、將地基沉降分成三部分是從變形機(jī)理角度考慮，并不是 從時(shí)間角度劃分的，地基固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降難以在 時(shí)間上分開(kāi)，初始沉降與固結(jié)沉降在時(shí)間上也難以截然 分開(kāi)。6.2 地基沉降原理 第15頁(yè)，共54頁(yè)。6.3 常用沉降計(jì)算方法地基沉降的原因很多，但其主要原因主要有兩個(gè)方面：一是建筑物荷載在地基中產(chǎn)生的附加應(yīng)力；二是土的壓縮特性。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于地基沉降量的計(jì)算方法很多，主要分為4類，即彈性理論法、工程簡(jiǎn)化方法、

9、經(jīng)驗(yàn)方法和數(shù)值計(jì)算方法。下面主要介紹國(guó)內(nèi)常用的幾種實(shí)用沉降計(jì)算方法，即彈性理論法、分層總和法和應(yīng)力面積法。第16頁(yè)，共54頁(yè)。6.3 常用沉降計(jì)算方法 一、彈性理論計(jì)算式 將地基視為半無(wú)限各向同性彈性體，根據(jù)彈性理論可得到沉降計(jì)算公式。 沉降計(jì)算一般積分式： 根據(jù)廣義虎克定律, 半無(wú)限彈性體內(nèi)任一點(diǎn)A（x, y, z）處的豎向應(yīng)變可表為： 式中 E土體變形模量； 土體泊松比。 圖6-1 集中荷載作用下地基任一點(diǎn)沉降 在集中力P作用下，上式中點(diǎn)A處的附加應(yīng)力 ， 和 可采用布辛涅斯克解，則可得到A點(diǎn)的沉降：第17頁(yè)，共54頁(yè)。 對(duì)于任意（面）荷載(假定為柔性荷載)，地基沉降可由上兩式按迭加原理積

10、分求得，如同計(jì)算附加應(yīng)力。 下面將介紹圓形、矩形均布荷載下地基沉降計(jì)算式。 地面上某點(diǎn)（x，y，0）處的沉降為：6.3 常用沉降計(jì)算方法第18頁(yè)，共54頁(yè)。 在半無(wú)限彈性體上作用有均布柔性圓形荷載，荷載密度為p，荷載作用區(qū)半徑為b，直徑為B=2b。類似前面分析，可以通過(guò)積分得到地基中土體豎向位移表達(dá)式為： 式中：I1和I2沉降影響數(shù)，與z/r 值和 z/b 值有關(guān)， 。圖6-2 圓形均布荷載作用下 地基中豎向應(yīng)變 當(dāng)z=0時(shí)，均布柔性圓形荷載作用下地面沉降為： 表6-1為圓形荷載軸線處（r=0）不同深度處的土體的沉降（即豎向位移）影響數(shù)I1和I2值，表6-2為地面（z=0）處沉降影響數(shù)I1的值

11、1.圓形荷載6.3 常用沉降計(jì)算方法第19頁(yè)，共54頁(yè)。 對(duì)飽和軟粘土地基，在不排水條件下，0.5。則對(duì)于圓形荷載中心，沉降表達(dá)式為（查表6-2, I1=2）： 對(duì)于圓形荷載邊緣處地面沉降表達(dá)式為（查表6-2, I1=1.273） ： 荷載作用區(qū)平均沉降為： 表6-3給出飽和軟粘土地基（0.5）在均布柔性圓形荷載作用下，軸線（ r = 0 ）處 土體豎向位移沿深度分布情況。6.3 常用沉降計(jì)算方法第20頁(yè)，共54頁(yè)。軸線處土體豎向位移 其中I3為沉降影響數(shù)。從表6-3可以看到，距地面1倍直徑距離（z=B=2b）以內(nèi)的土體壓縮量占總沉降量的55.2=(1.5-0.672)/1.5，2B范圍內(nèi)土體

12、壓縮量75.7 =(1.5-0.365)/1.5 ，3B范圍內(nèi)占83.3 =(1.5-0.25)/1.5 ，4B范圍內(nèi)占87.4 =(1.5-0.189)/1.5 。若考慮土體模量隨深度的變化，淺層土體壓縮量所占比例還要大一些。6.3 常用沉降計(jì)算方法第21頁(yè)，共54頁(yè)。 均布柔性矩形荷載密度為p，荷載作用面積LB。在該荷載作用下，荷載作用面（z=0）角點(diǎn)處沉降表達(dá)式為： 荷載作用面中心處沉降采用迭加法，由角點(diǎn)處沉降計(jì)算式得到，即： 可見(jiàn)，矩形荷載中心處沉降為角點(diǎn)處沉降的2倍。 荷載作用面平均沉降為： 表6-4給出z=0時(shí)沉降影響系數(shù)I4的值。2.矩形荷載6.3 常用沉降計(jì)算方法第22頁(yè)，共5

13、4頁(yè)。 有限厚度彈性土層上作用有柔性荷載時(shí)其沉降可采用下述方法計(jì)算。設(shè)有限厚度彈性土層厚度為H，下臥層為不可壓縮層，則地面沉降可近似采用下式計(jì)算： 式中 sz=0 半無(wú)限空間彈性體 z=0處的沉降； sz=H 半無(wú)限空間彈性體 z=H處的豎向位移。圖6-3 有限厚度彈性地基 采用彈性理論計(jì)算式計(jì)算沉降有一定的應(yīng)用范圍，主要應(yīng)用于砂土地基沉降的計(jì)算，飽和軟粘土地基初始沉降的計(jì)算，有時(shí)也應(yīng)用于排水條件下固結(jié)沉降的計(jì)算。下面分別加以介紹。3.有限厚度彈性土層6.3 常用沉降計(jì)算方法第23頁(yè)，共54頁(yè)。 在荷載作用下砂土地基 的沉降很快完成，與軟粘土地基比較，其沉降值也較小。在應(yīng)用彈性理論計(jì)算式計(jì)算沉

14、降時(shí)，彈性參數(shù)通常根據(jù)土體的類別和它的密實(shí)度來(lái)選用。砂土的彈性參數(shù)可參考表6-5選用。 飽和軟粘土地基 在荷載作用下的初始沉降是處于不排水狀態(tài)、土體體積不變而產(chǎn)生側(cè)向變形引起的沉降。圖6-4 E50值的確定采用彈性理論計(jì)算式計(jì)算時(shí)泊松比一般可取0.5，不排水變形模量（楊氏模量）可采用三軸不排水壓縮試驗(yàn)（CIU試驗(yàn)）測(cè)定。采用三軸固結(jié)不排水壓縮試驗(yàn)測(cè)定E值時(shí)，常取E50值。若試驗(yàn)曲線如圖6-4中所示，最大主應(yīng)力差為 ，E50是主應(yīng)力差 達(dá)到 時(shí)的割線斜率。 彈性理論計(jì)算式有時(shí)也應(yīng)用于飽和軟粘土地基排水條件下地基總沉降計(jì)算。 此時(shí)，土體彈性參數(shù)E和應(yīng)采用三軸固結(jié)排水壓縮試驗(yàn)（CID試驗(yàn)）測(cè)定。6.

15、3 常用沉降計(jì)算方法第24頁(yè)，共54頁(yè)。二、分層總和法一般情況下，實(shí)際工程所遇到的地基土層都是成層的，每層土的壓縮特性各不相同，且壓縮模量隨深度而變化。因此，在計(jì)算地基最終沉降量時(shí)，應(yīng)分別予以對(duì)待。分層總和法是將地基土分成若干水平土層，分別計(jì)算各層土的壓縮量，然后疊加起來(lái)，即為地基總的沉降量，即第25頁(yè)，共54頁(yè)。1基本假設(shè) （1）假設(shè)地基土為均質(zhì)的、連續(xù)的、各向同性的半無(wú)限空間彈性體，這樣可以采用彈性理論計(jì)算地基中的豎向附加應(yīng)力。 （2）依據(jù)基礎(chǔ)中心點(diǎn)下所受的有效豎向附加應(yīng)力 計(jì)算基礎(chǔ)的最終沉降量（ ）實(shí)際上這與基底邊緣和中部其余各點(diǎn)的有效豎向附加應(yīng)力不同，中點(diǎn)O下的有效豎向附加應(yīng)力為最大值

16、。計(jì)算基礎(chǔ)的傾斜時(shí)，要以傾斜方向基礎(chǔ)兩端點(diǎn)下的有效豎向附加應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算。 （3）在建筑物荷載作用下，地基土只產(chǎn)生豎向變形，不產(chǎn)生側(cè)向變形，即地基土的變形條件假定為完全側(cè)限條件。因而在地基沉降計(jì)算中，就可以應(yīng)用室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗(yàn)測(cè)定的壓縮性指標(biāo)a和Es的值。第26頁(yè)，共54頁(yè)。（4）沉降計(jì)算深度，理論上應(yīng)計(jì)算至無(wú)限深。但因豎向附加應(yīng)力隨深度而減小，工程上計(jì)算至某一深度（稱為地基壓縮層下限）即可。壓縮層下限以下的土層豎向附加應(yīng)力很小，所產(chǎn)生的壓縮量可忽略不計(jì)。若壓縮層下限以下存在軟弱土層時(shí)，則應(yīng)計(jì)算至軟弱土層底部。2計(jì)算公式在基礎(chǔ)中心點(diǎn)下第i層土中取一小土柱（見(jiàn)右圖），分析其在修建建筑物前后的變化，

17、如下圖所示。第27頁(yè)，共54頁(yè)。與實(shí)際相比,結(jié)算結(jié)果的影響?二、分層總和法1、假定： 1) 地基土是均質(zhì)、各向同性的半無(wú)限空間彈性體。 2) 地基土層受荷后不能發(fā)生側(cè)向變形。 目的：可利用完全側(cè)限壓縮試驗(yàn)的指標(biāo)。 3)基礎(chǔ)沉降量根據(jù)基礎(chǔ)中心點(diǎn)下土柱所受的附加應(yīng)力z 進(jìn)行計(jì)算。 4)基礎(chǔ)最終沉降量等于基礎(chǔ)底面下某一深度范圍內(nèi)各土層壓縮量的總和。 該深度以下土層的壓縮變形值小到可以忽略不計(jì)。 計(jì)算結(jié)果比實(shí)際大還是小?第28頁(yè)，共54頁(yè)。1.壓縮性指標(biāo)由側(cè)限壓縮試驗(yàn)得到,試樣只發(fā)生豎向變形,而實(shí)際土體無(wú)側(cè)向約束或認(rèn)為比試驗(yàn)側(cè)向約束小得多,故計(jì)算結(jié)果比實(shí)際要偏小.2.由于同一深度處,基礎(chǔ)中心點(diǎn)下得附加

18、應(yīng)力最大,向兩邊逐漸減小,故采用中心點(diǎn)計(jì)算沉降量比實(shí)際要偏大.3.引入基底附加壓力 來(lái)計(jì)算附加應(yīng)力,而 即認(rèn)為凈增的基底壓力是引起地基土變形的原因,而地基土在開(kāi)挖基坑后沒(méi)有回彈,實(shí)際上這是一種極端的情況.故計(jì)算結(jié)果比實(shí)際偏大.第29頁(yè)，共54頁(yè)。在修建建筑物之前，小土柱原始高度為hi，橫截面面積為A，其上所受有效豎向自重應(yīng)力平均值為 （因土柱上下所受有效豎向應(yīng)力值不一樣，應(yīng)取平均值），相應(yīng)的天然孔隙比為e1i。在修建建筑物后，其上所受有效豎向應(yīng)力平均值為 ，相應(yīng)的最終孔隙比為e2，變形穩(wěn)定后小土柱高度變?yōu)閔i-si，按假設(shè)橫截面面積仍為A，其壓縮量為si。則有第30頁(yè)，共54頁(yè)。將二式相除可得

19、 則或 或 式中：si第層土的壓縮量；e1i第i層土原始孔隙比（在第i層土壓縮曲線上 對(duì)應(yīng)的孔隙比）；第31頁(yè)，共54頁(yè)。e2i第i層土最終孔隙比（在第層土壓縮曲線上 對(duì)應(yīng)的孔隙比）；hi第層土的厚度；ai第層土的壓縮系數(shù)； 第層土有效豎向附加應(yīng)力平均值；Esi第層土壓縮模量。各層土的壓縮量計(jì)算出來(lái)后，求和便可計(jì)算出地基的最終沉降量。各層土的壓縮量計(jì)算出來(lái)后，求和便可計(jì)算出地基的最終沉降量。第32頁(yè)，共54頁(yè)。 3計(jì)算步驟第33頁(yè)，共54頁(yè)。 （1）用坐標(biāo)紙按比例繪制地基土層分布剖面圖和基礎(chǔ)剖面圖，如上圖所示。 （2）計(jì)算地基土的有效豎向自重應(yīng)力 ，并畫(huà)出其沿深度的分布曲線。土的有效豎向自重應(yīng)

20、力應(yīng)從天然地面起算，計(jì)算結(jié)果按力的比例尺繪于基礎(chǔ)中心線的左側(cè)。 （3）計(jì)算基底壓力p。 （4）計(jì)算基底附加壓力p0。 （5）地基剖面人為分層。一般規(guī)定每層厚度不應(yīng)超過(guò)0.04b（b為基礎(chǔ)寬度），同時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 天然土層的層面應(yīng)為分層面； 地下水位應(yīng)為分層面； 基底附近豎向附加應(yīng)力數(shù)值變化大，分層厚度應(yīng)小些。第34頁(yè)，共54頁(yè)。（6）按分層情況計(jì)算地基中有效豎向附加應(yīng)力 ，并畫(huà)出其沿深度的分布曲線。由于在計(jì)算地基最終沉降量時(shí)，建筑物荷載在地基中引起的孔隙水壓力已完全消散，即uz=0，則 ，計(jì)算結(jié)果按同一力的比例尺繪于基礎(chǔ)中心線的右側(cè)。（7）確定沉降計(jì)算深度zx，即地基壓縮層下限。當(dāng)下臥巖

21、層離基底較近時(shí)，取巖層頂面作為可壓縮層下限；一般情況下，地基下面的土層都是可壓縮的，但是我們不可能計(jì)算到無(wú)限深度。那么，不可壓縮層的下限怎么確定呢？其原則是位于“下限”以下的土層的壓縮量小到可以忽略不計(jì)。通常是根據(jù)某處的附加應(yīng)力 與自重應(yīng)力 的比值來(lái)確定的。對(duì)于一般土這個(gè)比值取為0.2；當(dāng)該處為軟弱土層或其下存在高壓縮性土層時(shí)，則可取為0.1。第35頁(yè)，共54頁(yè)。（8）計(jì)算各土層的壓縮量si（i=1,2,n）。（9）計(jì)算地基最終沉降量4討論分層總和法計(jì)算地基最終沉降量的優(yōu)點(diǎn)是概念明確，計(jì)算過(guò)程及變形指標(biāo)的選取比較方便，易于掌握，適用于不同地基土層的情況。但分層總和法存在如下幾個(gè)方面的問(wèn)題，包括

22、： （1）分層總和法采用彈性理論計(jì)算地基中的豎向附加應(yīng)力z，用室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗(yàn)得到的 曲線求變形，這與地基的實(shí)際受力和變形情況有較大出入； （2）對(duì)于壓縮性指標(biāo)，如采用a1-2或E3(1-2)計(jì)算沉降，這就會(huì)得到更為粗略的結(jié)果；第36頁(yè)，共54頁(yè)。（3）壓縮層下限的確定方法沒(méi)有嚴(yán)格的理論根據(jù)，是半經(jīng)驗(yàn)的方法。研究表明，上述確定壓縮層下限的方法，會(huì)給計(jì)算結(jié)果帶來(lái)10左右的誤差。（4）未能考慮細(xì)顆粒土體固結(jié)變形完成后，由于土骨架的蠕變變形所引起的沉降（稱為次固結(jié)沉降）。以上這些問(wèn)題導(dǎo)致沉降的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值不完全相符，而單純從理論上去解決這些問(wèn)題是有困難的。因此，更多的是通過(guò)不同工程對(duì)象的實(shí)測(cè)資料的

23、對(duì)比，采用合理的經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)去修正理論計(jì)算值，以滿足工程上的精度要求。在我國(guó)公路橋涵地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范中，根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析提出了沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，將計(jì)算結(jié)果按下式進(jìn)行修正。第37頁(yè)，共54頁(yè)。建筑沉降觀測(cè)與計(jì)算結(jié)果對(duì)比：堅(jiān)硬地基，分層總和法計(jì)算的沉降量比實(shí)測(cè)值顯著偏大軟弱地基，計(jì)算值比實(shí)測(cè)值顯著偏小原因：分層總和法的假定條件與實(shí)際不符取土樣與實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)上的影響沒(méi)考慮地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的共同作用-經(jīng)統(tǒng)計(jì)引入沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)s-規(guī)范推薦法第38頁(yè)，共54頁(yè)。三、規(guī)范法 與傳統(tǒng)的分層總和法相同之處：也采用單向壓縮條件下的壓縮性指標(biāo); 與傳統(tǒng)的分層總和法不同之處：1.不按0.4b分層,基本上每天然土層就當(dāng)作一

24、層來(lái)計(jì)算,省去了分層總和法中壓縮性指標(biāo)隨深度變化的麻煩.2.采用平均附加應(yīng)力系數(shù),使煩瑣的計(jì)算表格化,簡(jiǎn)單化.3.規(guī)定了地基沉降計(jì)算深度的標(biāo)準(zhǔn)，考慮了基礎(chǔ)大小這一因素，比應(yīng)力比法更為合理；第39頁(yè)，共54頁(yè)。1、分層總和法公式4.提出了地基的沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，使得計(jì)算結(jié)果接近于實(shí)測(cè)值。第40頁(yè)，共54頁(yè)。2、規(guī)范法推導(dǎo)(應(yīng)力面積法):平均附加應(yīng)力系數(shù)，按l/b、z/b查表。計(jì)算原理第41頁(yè)，共54頁(yè)。為了提高計(jì)算準(zhǔn)確度，規(guī)范規(guī)定需將計(jì)算沉降量乘以經(jīng)驗(yàn)系數(shù),則：第42頁(yè)，共54頁(yè)。地基沉降計(jì)算深度(壓縮層厚度)：應(yīng)滿足：在計(jì)算深度 范圍內(nèi),第 層土的計(jì)算沉降值在計(jì)算深度 處向上取厚度為 土層的計(jì)

25、算沉降值當(dāng)無(wú)相鄰荷載影響,基礎(chǔ)寬度在130m范圍內(nèi),當(dāng)沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)存在基巖時(shí),可取至基巖表面為止.查表變形比法第43頁(yè)，共54頁(yè)。計(jì)算方法及步驟 1) 按比例尺繪出地基剖面圖和基礎(chǔ)剖面圖。 2) 計(jì)算基底的附加應(yīng)力。 3) 列表計(jì)算分層的壓縮量 4) 確定地基壓縮層厚度。 5) 計(jì)算 ,查表確定經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù) 6) 計(jì)算最終沉降量。第44頁(yè)，共54頁(yè)。某矩形基礎(chǔ)及地質(zhì)資料如圖所示,試用規(guī)范法計(jì)算地基的沉降量。( ) 第45頁(yè)，共54頁(yè)。解：(1)求基底壓力和基底附加壓力基底平均壓力 基底附加應(yīng)力 (2) 確定基礎(chǔ)地基受壓層計(jì)算深度因?yàn)?，在之間,所以說(shuō)明計(jì)算的壓縮層底部位于基巖層中，固按照天

26、然土層面分層計(jì)算到基巖層頂部即可； 第46頁(yè)，共54頁(yè)。(3)沉降計(jì)算(說(shuō)明:角點(diǎn)法計(jì)算平均附加應(yīng)力影響系數(shù)時(shí),按 ,查,表格中所計(jì)算的,基礎(chǔ)底面中心為1號(hào)點(diǎn),向下在土層分界面為2、3號(hào)點(diǎn))沉降計(jì)算見(jiàn)下表： 因?yàn)槌两到?jīng)驗(yàn)系數(shù)所以最終沉降量為。 第47頁(yè)，共54頁(yè)。點(diǎn)號(hào) 1 40.1533=0.6132 1839.61839.6 45.53 45.53 40.1271=0.5084 2033.6 194.0 12.00 57.53 第48頁(yè)，共54頁(yè)。四地基沉降計(jì)算深度Zn 地基沉降計(jì)算深度，即壓縮層下限的確定，分兩種情況（1）無(wú)相鄰荷載的基礎(chǔ)中點(diǎn)下，可按下式估算，即 Zn=b(2.5-0.4l

27、n b) （2）存在相鄰荷載影響時(shí)，應(yīng)滿足下式要求，即 sx0.025s 式中:sx在計(jì)算深度處，向上取計(jì)算 厚度為的薄土層的壓縮量（見(jiàn)上圖和表415）； s地基沉降理論計(jì)算值。 （3）第49頁(yè)，共54頁(yè)。 6.3.3 次固結(jié)沉降計(jì)算方法 如前所述，粘性土地基沉降按變形機(jī)理可分為初始沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降。初始沉降通常采用彈性理論計(jì)算法計(jì)算，固結(jié)沉降多采用分層總和法計(jì)算，下面介紹次固結(jié)沉降計(jì)算方法。 次固結(jié)沉降也采用分層總和法計(jì)算。將地基土層分成n層，分別計(jì)算每一土層的次固結(jié)壓縮量，然后求各層壓縮量之和得到次固結(jié)沉降量。在壓縮試驗(yàn)中可以測(cè)定e log t 曲線（如圖6-7）,由此可求得土體次固結(jié)引起的孔隙比變化，其表達(dá)式為： 式中 次固結(jié)系數(shù)，為半對(duì)數(shù)圖上直線斜率； t 所求次固結(jié)變形時(shí)間； t1壓縮試驗(yàn)中次固結(jié)開(kāi)始時(shí)間，相當(dāng)于主固結(jié)完成時(shí)間。6.3 常用沉降計(jì)算方法第50頁(yè)，共54頁(yè)。 于是地基次固結(jié)沉降可采用下式計(jì)算： 式中 第i層土次固結(jié)系數(shù)； e0i第i層土平均初始孔隙比； Hi第i層土厚度； t1i 第i層土次固