單元2地基變形計(jì)算

1、2 地基變形計(jì)算1目錄 2.1 土中應(yīng)力分析與計(jì)算 2.2 土的滲透變形與固結(jié) 2.3 地基沉降計(jì)算與建筑物沉降觀測(cè)22. 1土中應(yīng)力分析與計(jì)算3土中應(yīng)力分析與計(jì)算 什么是自重應(yīng)力、附加應(yīng)力、基底壓 力？對(duì)地基產(chǎn)生的影響如何？ 自重應(yīng)力如何計(jì)算？其分布情況如何？ 基底壓力如何計(jì)算？其分布情況如何？ 附加應(yīng)力如何計(jì)算？其分布情況如何？4 能夠熟練計(jì)算地基中的自重應(yīng)力、 附加應(yīng)力、基底壓力。 能夠繪出自重應(yīng)力、附加應(yīng)力、基 底壓力在地基中的分布曲線。 能夠掌握各種應(yīng)力對(duì)地基產(chǎn)生的影 響。本任務(wù)目標(biāo)52.1 土中應(yīng)力分析與計(jì)算 地基中的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力產(chǎn)生的原因不同，對(duì)工程的影響也不同。一般情況下

2、，由于土體的形成年代比較久遠(yuǎn)，除了新近沉積或堆積的土層外，自重應(yīng)力不會(huì)再引起地基的變形。導(dǎo)致地基變形的主要原因是地基中新增加的附加應(yīng)力，同時(shí)，附加應(yīng)力也是導(dǎo)致地基強(qiáng)度破壞和失穩(wěn)的重要原因。 地基中的應(yīng)力按其產(chǎn)生原因的不同，可分為自重應(yīng)力和附加應(yīng)力兩種。由土體自身的有效重量產(chǎn)生的應(yīng)力稱(chēng)為自重應(yīng)力。由建筑荷載等其它外載在建筑修建前后在地基中產(chǎn)生的應(yīng)力的增加值稱(chēng)為附加應(yīng)力。62.1 土中應(yīng)力分析與計(jì)算 本節(jié)將主要介紹自重應(yīng)力、附加應(yīng)力、基底壓力的分析與計(jì)算。 土中應(yīng)力計(jì)算通常采用彈性力學(xué)方法求解。即假定地基是均勻、連續(xù)、各向同性的半無(wú)限空間直線變形體。這樣的假定與土的實(shí)際情況雖不相同，但在通常請(qǐng)況下

3、，尤其是在中、小應(yīng)力條件下，用彈性理論計(jì)算出的結(jié)果與實(shí)際情況較為接近，且計(jì)算方法較為簡(jiǎn)單，能夠滿足一般工程設(shè)計(jì)的要求。72.1.1 自重應(yīng)力的分析與計(jì)算 2、計(jì)算范圍內(nèi)土層分層時(shí)： 地基中的自重應(yīng)力是指由土體自身的有效重量產(chǎn)生的應(yīng)力。一、豎向自重應(yīng)力1、計(jì)算范圍內(nèi)為均質(zhì)土層時(shí)：82.1.1 自重應(yīng)力的分析與計(jì)算 4、計(jì)算范圍內(nèi)有不透水層時(shí)：3、計(jì)算范圍內(nèi)有地下水時(shí)： 計(jì)算公式同成層土的情況，將地下水位處作為新的土層分層處，地下水位以下土的重度取有效重度 不透水層層面處及不透水層層面以下的自重應(yīng)力在計(jì)算時(shí)應(yīng)在上覆土所產(chǎn)生自重應(yīng)力的基礎(chǔ)上，加上由地下水位至不透水層層面處水所產(chǎn)生的自重應(yīng)力。92.1

4、.1 自重應(yīng)力的分析與計(jì)算 表示土的側(cè)壓力系數(shù)或靜止土壓力系數(shù)。二、側(cè)向自重應(yīng)力 地基中除了存在作用于水平面上的豎向自重應(yīng)力 外，還存在有作用于豎直面上的水平自重應(yīng)力 和 。水平自重應(yīng)力可按下式計(jì)算： （ ）三、地下水位的變化對(duì)自重應(yīng)力的影響 地下水位的升降會(huì)帶來(lái)自重應(yīng)力的變化，簡(jiǎn)單記憶為：上升減小，下降增大。102.1.1 自重應(yīng)力的分析與計(jì)算用自重應(yīng)力曲線的變化即可表示出其變化。112.1.1 自重應(yīng)力的分析與計(jì)算自重應(yīng)力曲線的分布規(guī)律：四、自重應(yīng)力曲線的分布規(guī)律 自重應(yīng)力一般指的是豎向自重應(yīng)力 ，自重應(yīng)力曲線是關(guān)于豎向自重應(yīng)力與深度之間關(guān)系的曲線。 （1）、在同一土層中，自重應(yīng)力曲線為一

5、條直線； （2）、自重應(yīng)力曲線為一條拐（折）線，拐點(diǎn)位于 土層分層處或地下水位處； （3）、自重應(yīng)力隨深度的增加而增大。122.1.2 基底壓力的分析與計(jì)算 在地基與基礎(chǔ)的接觸面上存在著接觸應(yīng)力?；A(chǔ)作用在地基上的接觸應(yīng)力稱(chēng)為基底壓力，方向向下；地基作用在基礎(chǔ)上的接觸應(yīng)力稱(chēng)為地基反力，方向向上。地基與基礎(chǔ)接觸面上單位面積土體所受到的壓力稱(chēng)為基底壓力?；讐毫εc地基反力為一對(duì)作用力與反作用力。基底壓力是分析地基中應(yīng)力，變形及穩(wěn)定性的外荷載。地基反力則是計(jì)算基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的外荷載。因此，研究基底壓力的分布規(guī)律和計(jì)算方法在工程中具有重要意義。 準(zhǔn)確地確定基底壓力的分布是相當(dāng)復(fù)雜的問(wèn)題，它既受基礎(chǔ)剛度、

6、尺寸、形狀和埋置深度的影響，又受作用于基礎(chǔ)上荷載的大小、分布形式、地基土性質(zhì)的影響。 132.1.2 基底壓力的分析與計(jì)算 實(shí)測(cè)資料表明，當(dāng)荷載較小時(shí)，基底壓力分布接近彈性理論解（圖a）；隨著上部荷載的逐漸增加，基底壓力轉(zhuǎn)變?yōu)轳R鞍形分布（圖b），拋物線形分布（圖c）；當(dāng)荷載接近極限荷載，地基接近破壞時(shí)，基底壓力呈鐘形（圖d）。 對(duì)于剛度較大的基礎(chǔ)而言，雖然基底壓力分布十分復(fù)雜，但試驗(yàn)表明，當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于1m、荷載在300500 KN/m2時(shí)，基底壓力可近似按直線變化來(lái)計(jì)算，由此，在地基變形計(jì)算中引起的誤差在一般工程中是允許的。這樣，計(jì)算工作大為簡(jiǎn)化，所以，基底壓力分布可近似的按材料力學(xué)公式進(jìn)行

7、計(jì)算。 142.1.2 基底壓力的分析與計(jì)算一、中心荷載作用下的基底壓力 表示基礎(chǔ)的自重與基礎(chǔ)臺(tái)階上回填土重之和。 152.1.2 基底壓力的分析與計(jì)算二、偏心荷載作用下的基底壓力偏心距 162.1.2 基底壓力的分析與計(jì)算三、基底附加應(yīng)力 一般情況下，土層在自重應(yīng)力作用下已壓縮穩(wěn)定，因此，只有新增加于基底平面處的外荷載即基底附加應(yīng)力才能引起地基變形。 由建筑物建造后的基底壓力應(yīng)扣除基底標(biāo)高處原有的自重應(yīng)力，才是基底處新增加給地基的附加應(yīng)力 中心受壓時(shí)： 偏心受壓時(shí)： 172.1.2 基底壓力的分析與計(jì)算182.1.3 附加應(yīng)力的分析與計(jì)算 地基中的附加應(yīng)力是指建筑物荷重在土體中引起的附加于原

8、有自重應(yīng)力基礎(chǔ)之上的應(yīng)力，即地基中在建筑修建前后應(yīng)力的增加值。對(duì)于一般天然土層來(lái)說(shuō)，地基中原有的自重應(yīng)力引起的壓縮變形早已完成，不會(huì)再產(chǎn)生地基的變形。因此，引起地基變形的主要原因就是附加應(yīng)力。那么，計(jì)算附加應(yīng)力的主要目的也就是計(jì)算地基的變形。 地基中附加應(yīng)力的計(jì)算方法一般是：假定地基是均質(zhì)的半無(wú)限空間直線變形體，這樣就可以直接采用彈性理論解答。192.1.3 附加應(yīng)力的分析與計(jì)算一、集中力作用下土中附加應(yīng)力 的計(jì)算 法國(guó)學(xué)者布辛奈斯克（Boussinesq）用彈性理論推出了在半無(wú)限空間彈性體表面上作用有豎向集中力時(shí)，在彈性體內(nèi)任意點(diǎn)所引起的附加應(yīng)力 集中力作用下土中的豎向附加應(yīng)力系數(shù)，是關(guān)于

9、的函數(shù)。202.1.3 附加應(yīng)力的分析與計(jì)算集中力作用下土中附加應(yīng)力 的分布規(guī)律 212.1.3 附加應(yīng)力的分析與計(jì)算二、豎向矩形均布荷載作用下土中附加應(yīng)力 的計(jì)算 1、豎向矩形均布荷載作用下角點(diǎn)下的附加應(yīng)力 豎向矩形均布荷載作用下角點(diǎn)下的附加應(yīng)力系數(shù)，或表示為 ， 可由 和 查表得出。 角點(diǎn)公式：其中：222.1.3 附加應(yīng)力的分析與計(jì)算二、豎向矩形均布荷載作用下土中附加應(yīng)力 的計(jì)算 2、豎向矩形均布荷載作用下非角點(diǎn)下的附加應(yīng)力 由于角點(diǎn)公式只有地基中待求附加應(yīng)力的點(diǎn)位于豎向矩形均布荷載面積的角點(diǎn)下時(shí)才能使用，在地基中矩形均布荷載角點(diǎn)下的點(diǎn)只是極特殊的點(diǎn)，絕大數(shù)點(diǎn)并不在角點(diǎn)以下，故不能直接使

10、用角點(diǎn)公式，這時(shí)欲求非角點(diǎn)下的附加應(yīng)力時(shí)，可使用角點(diǎn)法。 角點(diǎn)法利用應(yīng)力疊加的原理，使用角點(diǎn)法時(shí)，大體可分為兩步：第一步簡(jiǎn)稱(chēng)分割，即通過(guò)分割使待求的點(diǎn)處在若干小矩形角點(diǎn)以下，分割的目的是為了使用角點(diǎn)公式；第二步簡(jiǎn)稱(chēng)疊加，即通過(guò)角點(diǎn)公式，計(jì)算出每個(gè)小矩形在待求點(diǎn)產(chǎn)生的附加應(yīng)力 ，求出代數(shù)和，即為豎向矩形均布荷載作用下該點(diǎn)的附加應(yīng)力 。23角點(diǎn)法計(jì)算地基附加應(yīng)力zMoIVIIIIIIoIIIIIIIVp計(jì)算點(diǎn)在基底內(nèi)部24角點(diǎn)法計(jì)算地基附加應(yīng)力IIIooIIIIoIVoII計(jì)算點(diǎn)在基底邊緣計(jì)算點(diǎn)在基底邊緣外25角點(diǎn)法計(jì)算地基附加應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)在基底角點(diǎn)外IooIIIIIIV262.1.3 附加應(yīng)力的分

11、析與計(jì)算 （1）所列出的疊加公式中每一個(gè) 或 系數(shù)，必須包含有待求的點(diǎn)在基礎(chǔ)底面上的投影。（2）通過(guò)疊加，所劃分的每一個(gè)小矩形面積總和應(yīng)等于原有的矩形荷載面積。（3）查表確定每個(gè)小矩形角點(diǎn)下附加應(yīng)力系數(shù)時(shí)，每個(gè)小矩形的長(zhǎng)邊為 ，短邊為 。在使用角點(diǎn)法時(shí)，必須注意：272.1.3 附加應(yīng)力的分析與計(jì)算三、豎向條形均布荷載作用下土中附加應(yīng)力 的計(jì)算 豎向條形均布荷載作用下，M點(diǎn)的附加應(yīng)力 為： 為條形均布荷載作用下土中豎向附加應(yīng)力系數(shù)，可由 和 查表得出。282.1.3 附加應(yīng)力的分析與計(jì)算豎向均布荷載作用下土中附加應(yīng)力 的分布規(guī)律 292. 2土的滲透變形與固結(jié)30土的滲透變形與固結(jié) 什么是土的

12、滲透性、滲透變形？ 對(duì)工程的影響如何？ 什么是土的壓縮性？壓縮的實(shí)質(zhì) 是什么？ 壓縮曲線、壓縮性指標(biāo)如何來(lái)評(píng) 價(jià)土的壓縮性，在工程中的應(yīng)用 情況如何？31 能夠了解土的滲透性、達(dá)西定律、滲 透變形的類(lèi)型及對(duì)工程的影響。 能夠掌握土的壓縮性、壓縮的實(shí) 質(zhì)、壓縮曲線、壓縮性指標(biāo)的定義。 能夠掌握通過(guò)計(jì)算確定土的壓縮性的 方法。本任務(wù)目標(biāo)322.2 土的滲透變形與固結(jié) 一、土的滲透性 2.2.1 滲透力與滲透變形 土體內(nèi)部孔隙中的水在各種勢(shì)能（水頭差）的作用下，通過(guò)土中的孔隙，從水頭高的位置向水頭低的位置流動(dòng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為水的滲流。 土的滲透性是指水流通過(guò)土中孔隙難易程度的性質(zhì)，也稱(chēng)為透水性。粗粒土

13、的滲透性主要取決于孔隙通道的截面積。細(xì)粒土的滲透性主要取決于粘土礦物表面的活性作用和土體孔隙比的大小。332.2.1 滲透力與滲透變形342.2.1 滲透力與滲透變形二、達(dá)西定律 在1856年，法國(guó)學(xué)者達(dá)西在穩(wěn)定流和層流條件下，用飽和粗顆粒土進(jìn)行滲透試驗(yàn)，測(cè)定水流通過(guò)試樣單位截面積的滲流量，得到滲流量與水力梯度的關(guān)系，從而得到滲流速度與水力梯度和土體滲透性質(zhì)的基本規(guī)律，即達(dá)西定律： 352.2.1 滲透力與滲透變形三、滲透力 水在土的孔隙中流動(dòng)時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生水頭損失，而這種水頭損失是因?yàn)樗谕恋目紫吨辛鲃?dòng)時(shí)，作用在土顆粒上的作用力產(chǎn)生的，那么，滲透水作用在單位土體內(nèi)土顆粒上的作用力稱(chēng)為滲透力。

14、滲流作用于單位土體的滲流力 為： 滲透力 的作用方向與滲流方向一致，大小與水力梯度 成正比。 362.2.1 滲透力與滲透變形四、滲透變形 當(dāng)滲透力較大時(shí)，就會(huì)引起土顆粒的移動(dòng)，使土體產(chǎn)生變形，稱(chēng)為滲透變形。若滲透水流把土顆粒帶出土體，則造成土體的破壞，稱(chēng)為滲透失穩(wěn)或滲透破壞。滲透失穩(wěn)可分為流土與管涌?jī)煞N基本類(lèi)型。 管涌是指在滲透力作用下，無(wú)粘性土中的細(xì)小顆粒通過(guò)較大顆粒的孔隙，發(fā)生移動(dòng)或被水流帶出的現(xiàn)象，管涌在水流出溢口或土體內(nèi)部均有可能發(fā)生。 流土通常是在滲透作用下，粘性土或無(wú)粘性土體中某一范圍內(nèi)的顆?；蝾w粒群同時(shí)發(fā)生移動(dòng)的現(xiàn)象，流土發(fā)生在水流出溢口處而不發(fā)生在土體內(nèi)部。在開(kāi)挖基坑時(shí)遇到的

15、流砂現(xiàn)象即屬于流土的類(lèi)型。372.2.1 滲透力與滲透變形 流土和管涌這些滲透現(xiàn)象會(huì)危及建筑物的安全與穩(wěn)定，必須采取措施加以防治。 382.2.1 滲透力與滲透變形工程實(shí)例： 2003年7月1日，上海市軌道交通4號(hào)線發(fā)生一起管涌坍塌事故，防汛墻塌陷、隧道結(jié)構(gòu)損壞、周邊地面沉降、造成三幢建筑物嚴(yán)重傾斜。直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)1.5億人民幣。392.2.2 土的固結(jié) 土是一種散粒體的沉積物，由土顆粒和孔隙組成，具有較高的壓縮性。地基土在建筑荷載的作用下將會(huì)發(fā)生變形，建筑的基礎(chǔ)也會(huì)隨之沉降。對(duì)于非均質(zhì)地基或上部結(jié)構(gòu)荷載差異較大時(shí)，基礎(chǔ)還會(huì)出現(xiàn)不均勻沉降。如果沉降或不均勻沉降超過(guò)允許范圍，就會(huì)導(dǎo)致建筑物的開(kāi)

16、裂或影響其正常使用，甚至造成建筑物破壞。 在地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工時(shí)，必須重視基礎(chǔ)的沉降與不均勻沉降問(wèn)題。計(jì)算出地基將要發(fā)生的變形值，并將此變形值控制在允許的范圍以?xún)?nèi)。為了計(jì)算出地基的變形值，必須了解土的壓縮性，以及反映土體壓縮性大小的壓縮性指標(biāo)，利用壓縮性指標(biāo)和地基中的附加應(yīng)力，即可計(jì)算出地基的最終沉降量。 402.2.2 土的固結(jié)一、基本概念有效應(yīng)力原理 ：壓縮的實(shí)質(zhì)就是孔隙中的水和空氣被擠出土體的過(guò)程。 土體在壓力的作用下體積減少的性質(zhì)稱(chēng)為土的壓縮性。土的壓縮隨時(shí)間而增長(zhǎng)的過(guò)程稱(chēng)為土的固結(jié)。1、土的壓縮性2、土的固結(jié) 固結(jié)度 412.2.2 土的固結(jié)二、壓縮曲線與壓縮性指標(biāo) 研究土的壓縮性

17、大小及其特征的室內(nèi)試驗(yàn)方法稱(chēng)為壓縮試驗(yàn)，亦稱(chēng)為固結(jié)試驗(yàn)。對(duì)于一般工程而言，在壓縮土層厚度較小的情況下，常用側(cè)限壓縮試驗(yàn)來(lái)研究土的壓縮性。 1、壓縮曲線 由側(cè)限壓縮儀對(duì)土樣分級(jí)施加豎向壓力 ，測(cè)定出對(duì)應(yīng)于每級(jí)壓力下土樣穩(wěn)定的壓縮量 ，從而計(jì)算出對(duì)應(yīng)于壓縮量 的孔隙比 ，最后繪制壓縮曲線。 422.2.2 土的固結(jié)側(cè)限壓縮試驗(yàn)壓縮儀示意簡(jiǎn)圖 432.2.2 土的固結(jié)側(cè)限壓縮試驗(yàn)土樣變形示意圖 442.2.2 土的固結(jié) 壓縮性不同的土體，壓縮曲線的形狀是不一樣的。曲線越陡，說(shuō)明在相同壓力變化階段，孔隙比的變化量越大，因此，土的壓縮性就越高。452.2.2 土的固結(jié)二、壓縮曲線與壓縮性指標(biāo) 壓縮系數(shù)表

18、示單位壓力下孔隙比的變化量。單位取 2、壓縮系數(shù) 在壓縮曲線中以曲線上兩點(diǎn)連線的斜率表示壓縮系數(shù)。 壓縮系數(shù)是土的壓縮性的重要指標(biāo)之一。壓縮系數(shù)越大，表示土的壓縮性越高。而同一種土體的壓縮系數(shù)并不是一個(gè)常數(shù)，它是隨不同的壓力變化范圍而變化的。 462.2.2 土的固結(jié) 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 500072002）提出用 ， 時(shí)相對(duì)應(yīng)的壓縮系數(shù) 來(lái)評(píng)價(jià)土的壓縮性 。 時(shí)，為低壓縮性土；時(shí)，為中等壓縮性土；時(shí)，為高壓縮性土。472.2.2 土的固結(jié)二、壓縮曲線與壓縮性指標(biāo) 土體在完全側(cè)限條件下，壓應(yīng)力的變化量 與相應(yīng)的壓應(yīng)變變化量 之比。單位取 3、壓縮模量 壓縮模量 與壓縮系數(shù) 成反比， 越

19、大，則 越小，此時(shí)，土的壓縮性就越低。 其中：則：482.2.2 土的固結(jié)三、變形模量 是關(guān)于土的泊松比 的函數(shù)， 壓縮系數(shù)與壓縮模量均為土的側(cè)限壓縮性指標(biāo)，由室內(nèi)壓縮試驗(yàn)測(cè)定。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)靜荷載試驗(yàn)在無(wú)側(cè)限條件下，可以得到土的變形模量 。變形模量是指土體在無(wú)側(cè)限條件下豎向壓應(yīng)力與相應(yīng)應(yīng)變之比。變形模量是在現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)定的，所以它能比較準(zhǔn)確的反映出土在天然狀態(tài)下的壓縮性。變形模量 與壓縮模量 之間存在如下理論上的換算關(guān)系：492. 3地基沉降計(jì)算與建筑物沉降觀測(cè)50地基沉降計(jì)算與建筑物沉降觀測(cè) 什么是地基最終沉降量？計(jì)算最終沉降 量的目的及常見(jiàn)的計(jì)算方法是什么？ 分層總和法與規(guī)范法的區(qū)別有哪些？ 分

20、層總和法與規(guī)范法是如何計(jì)算最終沉 降量的？ 固結(jié)試驗(yàn)的操作要點(diǎn)有哪些？ 建筑物沉降觀測(cè)的要點(diǎn)有哪些？ 地基的變形特征有哪幾種？ 51 能夠熟練掌握分層總和法與規(guī)范法 計(jì)算地基最終沉降量。 能夠熟悉建筑物沉降觀測(cè)的要點(diǎn)。 能夠掌握地基的各類(lèi)變性特征。 能夠掌握固結(jié)試驗(yàn)的操作要點(diǎn)。本任務(wù)目標(biāo)522.3 地基沉降計(jì)算與建筑物沉降觀測(cè) 地基的最終沉降量是指地基土層在建筑物荷載作用下，不斷地產(chǎn)生壓縮，直至壓縮穩(wěn)定后地基的最終的穩(wěn)定的沉降值。 2.3.1分層總和法與規(guī)范法計(jì)算地基沉降 地基沉降的原因可由內(nèi)因和外因兩方面來(lái)說(shuō)明，外因是建筑物荷載在地基中產(chǎn)生的附加應(yīng)力；其內(nèi)因是土是散粒體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部存在較大的孔

21、隙。在附加應(yīng)力作用下產(chǎn)生壓縮變形，從而引起地基沉降。 根據(jù)建筑物的最終沉降量、沉降差、傾斜和局部?jī)A斜度，就可以判斷地基發(fā)生的變形值是否超過(guò)允許值的范圍，以便采取相應(yīng)的措施，保證建筑物的安全。532.3.1 分層總和法與規(guī)范法計(jì)算地基沉降 一、分層總和法 計(jì)算地基變形時(shí)，傳遞到基礎(chǔ)底面的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合，不應(yīng)計(jì)入風(fēng)荷載和地震作用。相應(yīng)的限值應(yīng)為地基變形永久值。 分層總和法，是將地基壓縮層范圍內(nèi)的土層劃分為若干薄土層，計(jì)算出每一薄土層的壓縮量，然后求出每一薄土層的壓縮量之和，即認(rèn)為是壓縮層的壓縮量，也就是地基的最終沉降量。 該方法計(jì)算地基的最終沉降量時(shí)，概念明確，

22、計(jì)算方法簡(jiǎn)便。 542.3.1 分層總和法與規(guī)范法計(jì)算地基沉降 1、假定地基是均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的半無(wú)限空間直線變形體，可按彈性理論計(jì)算地基中的附加應(yīng)力。 分層總和法的幾點(diǎn)假定： 2、假定在附加應(yīng)力的作用下，地基土不發(fā)側(cè)向變形。 3、地基中任一層面的附加應(yīng)力均按基礎(chǔ)中心點(diǎn)下計(jì)算。此假定的目的是為了彌補(bǔ)假定2所忽略的由地基土側(cè)向變形而引起的誤差。 4、地基的最終沉降量為壓縮層范圍內(nèi)各土層分層壓縮量之和。 552.3.1 分層總和法與規(guī)范法計(jì)算地基沉降 將基礎(chǔ)底面下壓縮層范圍內(nèi)的土層劃分為若干薄土層。對(duì)于第 層，在建筑修建前，該土層受到自重應(yīng)力的作用（ 取該層上、下層面自重應(yīng)力的平均值），建筑修

23、建以后，該土層在原有自重應(yīng)力基礎(chǔ)之上，還受到建筑荷載所產(chǎn)生的附加應(yīng)力的作用。（附加應(yīng)力根據(jù)假定3計(jì)算，取該層上、下層面的平均值。）由于假定2，第 層的土體受力狀態(tài)與側(cè)限壓縮試驗(yàn)的土樣一致，所以： 562.3.1 分層總和法與規(guī)范法計(jì)算地基沉降第 層土體的壓縮量 ： 地基最終沉降量 的分層總和法公式如下：上式為分層總和法的基本公式，采用壓縮曲線來(lái)計(jì)算。 572.3.1 分層總和法與規(guī)范法計(jì)算地基沉降 若在計(jì)算時(shí)采用壓縮系數(shù) 和壓縮模量 ，則公式可變形為： 582.3.1 分層總和法與規(guī)范法計(jì)算地基沉降 1、按比例繪出地基與基礎(chǔ)的剖面圖。 分層總和法計(jì)算地基最終沉降量的步驟： 2、繪制基礎(chǔ)中心點(diǎn)下

24、地基中自重應(yīng)力分布曲線與附加應(yīng)力分布曲線。 3、 確定壓縮層厚度 ：一般取附加應(yīng)力與自重應(yīng)力的比值為0.2處，即， 處為壓縮層下限；對(duì)于軟土，應(yīng)加深至 處。在沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)存在有基巖時(shí)， 可取至基巖表面為止。592.3.1 分層總和法與規(guī)范法計(jì)算地基沉降 4、將壓縮層范圍內(nèi)的土層劃分為若干薄土層，分層時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn)：、每一薄土層的厚度不大于0.4倍基礎(chǔ)寬度；、天然層面與地下水位應(yīng)當(dāng)作為薄土層的分層處。 5、根據(jù)公式計(jì)算各薄土層的壓縮量 。 6、將各薄土層的壓縮量求和，即得到地基最終沉降 量 。 分析：分層總和法雖然概念明確，但計(jì)算工作繁重，且對(duì)于高壓縮性地基與低壓縮性地基計(jì)算出的最終沉降量與

25、實(shí)際情況有較大差異。 602.3.1 分層總和法與規(guī)范法計(jì)算地基沉降 二、規(guī)范法 由于分層總和法計(jì)算地基最終沉降量時(shí)，存在著計(jì)算工作繁重，且計(jì)算出的結(jié)果與實(shí)際情況有較大差異等缺點(diǎn)，在建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 500072002）提出了計(jì)算地基最終沉降的另一種形式的分層總和法。即：規(guī)范法。規(guī)范法計(jì)算出的地基最終沉降量更加接近實(shí)際情況。 612.3.1 分層總和法與規(guī)范法計(jì)算地基沉降 2、規(guī)范法引入平均附加應(yīng)力系數(shù)與附加應(yīng)力面積的概念。 3、規(guī)范法引入沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù) ，來(lái)調(diào)整沉降的理論值。 規(guī)范法的基本假定與分層總和法的相同，二者的不同點(diǎn)在于： 1、分層上的不同，規(guī)范法以天然層面分層。622.3.

26、1 分層總和法與規(guī)范法計(jì)算地基沉降 對(duì)于第 層，利用分層總和法可得該層理論上的沉降為： 稱(chēng)為第 層的附加應(yīng)力面積632.3.1 分層總和法與規(guī)范法計(jì)算地基沉降 稱(chēng)為第 層底部到基底的附加應(yīng)力面積，可由該范圍內(nèi)的平均附加應(yīng)力乘以該范圍深度求得 為第 層底部至基底的平均附加應(yīng)力系數(shù)。 第 層理論上的沉降 642.3.1 分層總和法與規(guī)范法計(jì)算地基沉降地基最終沉降量 的規(guī)范法公式 ：為沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，可按表查取。 壓縮層厚度 (地基變形計(jì)算深度），采用試算法確定， 應(yīng)滿足下式的要求： 652.3.1 分層總和法與規(guī)范法計(jì)算地基沉降 當(dāng)無(wú)相鄰荷載影響時(shí)，基礎(chǔ)中心點(diǎn)的地基沉降計(jì)算深度 可按下式試算： 當(dāng)需

27、要考慮相鄰荷載影響時(shí)，可用角點(diǎn)法計(jì)算出相鄰荷載引起地基中的平均附加應(yīng)力，利用應(yīng)力疊加，即可求出考慮相鄰荷載影響時(shí)，地基的最終沉降量。 662.3.2 建筑沉降觀測(cè)一、建筑物的沉降觀測(cè) 建筑物的沉降觀測(cè)能夠反映出地基變形的實(shí)際情況以及地基變形對(duì)建筑物的影響程度。因此，沉降觀測(cè)可驗(yàn)證工程設(shè)計(jì)與沉降計(jì)算的正確性，判別建筑施工質(zhì)量，一旦發(fā)生工程事故后還可以作為分析原因和加固處理的依據(jù)。另外，通過(guò)對(duì)地基沉降計(jì)算值與實(shí)際觀測(cè)值的對(duì)比，還可以了解沉降計(jì)算方法的準(zhǔn)確性。 對(duì)于一級(jí)建筑物、高層建筑、重要的新型的建筑物、體型復(fù)雜、形式特殊或構(gòu)造上、使用上對(duì)不均勻沉降有嚴(yán)格限制的建筑物，為保證建筑物的安全，應(yīng)當(dāng)在施

28、工期間與竣工后使用期間系統(tǒng)的對(duì)建筑物進(jìn)行沉降觀測(cè)。672.3.2 建筑沉降觀測(cè)1、水準(zhǔn)基點(diǎn)的設(shè)置 2、觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置 水準(zhǔn)基點(diǎn)的設(shè)置以保證水準(zhǔn)基點(diǎn)的穩(wěn)定可靠為原則，水準(zhǔn)基點(diǎn)的位置應(yīng)靠近觀測(cè)點(diǎn)并在建筑物產(chǎn)生的壓力影響范圍以外，對(duì)水準(zhǔn)基點(diǎn)應(yīng)妥善加以保護(hù)，使其不受外界影響和損害。在一個(gè)觀測(cè)區(qū)，水準(zhǔn)基點(diǎn)不應(yīng)少于3個(gè)。 觀測(cè)點(diǎn)的布置應(yīng)當(dāng)能全面反映建筑物的變形，并結(jié)合建筑物的規(guī)模、型式和結(jié)構(gòu)特征以及建筑場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件等情況綜合確定。要求觀測(cè)點(diǎn)便于觀測(cè)且不易受到損壞。682.3.2 建筑沉降觀測(cè)3、沉降觀測(cè)的技術(shù)要求 沉降觀測(cè)的儀器采用精密水準(zhǔn)儀。要求在灌筑基礎(chǔ)時(shí)開(kāi)始施測(cè)，施工期間的觀測(cè)可根據(jù)施工進(jìn)度確定

29、。要求前密后稀，民用建筑一般每建完一層觀測(cè)一次；工業(yè)建筑按不同荷載階段分次觀測(cè)，施工期間的觀測(cè)不應(yīng)少于4次。建筑物竣工后的觀測(cè)一般前三個(gè)月每月觀測(cè)一次，以后根據(jù)沉降速率每26個(gè)月觀測(cè)一次，直至沉降穩(wěn)定為止。沉降穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)為半年沉降量不超過(guò)2mm。當(dāng)建筑物出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫或大量沉降時(shí)，應(yīng)增加觀測(cè)次數(shù)，采取有效措施，防止發(fā)生工程事故。 沉降觀測(cè)的測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)在每次觀測(cè)后進(jìn)行整理。 692.3.2 建筑沉降觀測(cè)二、地基變形特征 為了保證建筑物的安全與正常使用，必須使地基發(fā)生的變形值不能超過(guò)地基變形的允許值。而不同類(lèi)型的建筑物，對(duì)地基變形的適應(yīng)性是不同的。那么，在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，一般根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，整體剛度以及使用要求的不同，計(jì)算出適應(yīng)該建筑類(lèi)型的變形特征，從而驗(yàn)證地基是否滿足變形條件。 根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 500072002）地基變形的特征分為以下四種：702.3.2 建筑沉降觀測(cè)沉降量指基礎(chǔ)中心點(diǎn)的沉降值。 任何建筑均應(yīng)控制其沉降量。 712.3.2 建筑沉降觀測(cè)沉降差指相鄰兩單獨(dú)基礎(chǔ)沉降量的差值。 對(duì)于框架結(jié)構(gòu)和單層排架結(jié)構(gòu)由相鄰柱基的沉降差控制。 722.3.2 建筑沉降觀測(cè)傾斜指單獨(dú)基礎(chǔ)傾斜方向兩端點(diǎn)的沉降差與其距離的比值。 對(duì)于多層、高層建筑及高聳結(jié)構(gòu)由傾斜控制。 lslD732.3.2 建筑沉降觀測(cè)局部?jī)A斜指