土的變形與地基沉降資料清楚明了

李新樂土木建筑工程學(xué)院第四章土的變形性質(zhì)與地基沉降計算1土的壓縮性試驗土的壓縮性指標地基沉降計算本章主要內(nèi)容：24.1概述自重應(yīng)力壓縮趨于穩(wěn)定附加應(yīng)力導(dǎo)致地基土體變形體積變形由正應(yīng)力引起，會使土的體積縮小壓密，不會導(dǎo)致土體破壞形狀變形形狀變形主要由剪應(yīng)力引起，當剪應(yīng)力超過一定限度時，土體將產(chǎn)生剪切破壞本章討論重點3一、土的壓縮壓縮(compression)：土在壓力作用下，體積將縮小，這種現(xiàn)象稱為壓縮。土的壓縮性(compressibility)：是指土在壓力作用下體積縮小的特性。4.2土的壓縮及壓縮指標4壓縮量的組成：固體顆粒的壓縮土中水的壓縮空氣的排出水的排出占總壓縮量的1/400不到，忽略不計壓縮量主要組成部分說明：土的壓縮被認為只是由于孔隙體積減小的結(jié)果無粘性土粘性土透水性好，水易于排出壓縮穩(wěn)定很快完成透水性差，水不易排出壓縮穩(wěn)定需要很長一段時間5二、土的壓縮指標為了研究土的壓縮特性，通常需要進行試驗室內(nèi)固結(jié)試驗(consolidationtest)現(xiàn)場原位試驗（荷載試驗、旁壓試驗）(in-sitetest)6側(cè)限壓縮試驗亦稱固結(jié)試驗。所謂側(cè)限，無側(cè)向變形。室內(nèi)壓縮試驗采用的試驗裝置為壓縮儀(下圖)。土的壓縮是由于孔隙體積減小，所以土的變形常用孔隙比e表示。1.室內(nèi)壓縮試驗－側(cè)限壓縮試驗7壓縮儀ELE公司8WG型系列單杠桿固結(jié)儀(南京土壤儀器廠)9K0固結(jié)儀、氣壓固結(jié)儀固結(jié)儀(南京土壤儀器廠)10剛性護環(huán)加壓活塞透水石環(huán)刀底座透水石土樣荷載注意：土樣在豎直壓力作用下，由于環(huán)刀和剛性護環(huán)的限制，只產(chǎn)生豎向壓縮，不產(chǎn)生側(cè)向變形。壓縮儀示意圖11試驗步驟:用環(huán)刀切取試樣。在進水石頂部放一加壓上蓋，施加壓力。安裝一只百分表用來量測試樣的壓縮。12室內(nèi)壓縮試驗過程模擬P113室內(nèi)壓縮試驗過程模擬p214室內(nèi)壓縮試驗過程模擬p3h可以測量高度的變化，如何轉(zhuǎn)變成孔隙比的變化?152.e-p曲線研究土在不同壓力作用下，孔隙比變化規(guī)律。Vv＝e0Vs＝1h0/(1+e0)h0Vv＝eVs＝1h1/(1+e)ph1s假定條件：整個過程中土粒體積和底面積不變。p16VsoVvoAVs1Vv1A

h0

h1h加壓前e0加壓后e117一般地，18p1，p2，p3，…h(huán)1，h2，h3，…e1，e2，e3，...根據(jù)不同壓力p作用下，達到穩(wěn)定的孔隙比e，繪制e-p曲線，為壓縮曲線。19ee1e2p1p2pa稱為壓縮系數(shù)（coefficientofcompression），單位1/KPa，或1/MPa203、強室內(nèi)弓試驗曲過程毛曲線室內(nèi)獻試驗月視頻214、壓鋒縮系數(shù)a是表足征土殿壓縮安性的參重要耀指標或之一e~p曲線途越陡膏，a就越士大，萄土的錘壓縮艘性越蠢高e~螞p曲線越既平緩，a就越小幅，土的褲壓縮性賴越低22說明：壓縮曲圾線不是堂直線，版即使是泥同一種約土，其史壓縮系鴨數(shù)也不始是常量。工程上談為了便駛于統(tǒng)一場比較，融習(xí)慣采肚用10鐵0k予pa拘～2哀00服kp呼a范圍的壓縮顏系數(shù)a1-傍2來衡量葵土的壓陰縮性的引高低我國《建筑地屬基基礎(chǔ)脖設(shè)計規(guī)舟范》規(guī)定警：a1-蓮2<0瘋.1仿M灣Pa-1時，低醉壓縮性詳土0.1敞≤a1-南2<0.爆5M喇Pa-1時，中傳壓縮性回土a1-2≥0眠.5部MP趙a-1時，辯高壓夠縮性妹土235、影壓縮游指數(shù)宴與回膚彈再磨壓縮練指數(shù)在較毀高的斧壓力稀范圍北內(nèi)，蛇壓縮站曲線疼近似尋為一令直線腿。壓縮指就數(shù)24Cc與土油的壓網(wǎng)縮性a的關(guān)蜘系e~l宗gp曲線越稻陡，Cc就越葉大，譜土的夕壓縮軌性越層高e~l泉gp曲線越狀平緩，Cc就越未小，叼土的秩壓縮狼性越集低a：隨獸所取餡的初始崖壓力及壓力奴增量的大治小而綢異。Cc：在較工高壓力差范圍內(nèi)侍是常量抬，不隨壓略力而變。25土體如營果承受英到比現(xiàn)受在大均的壓彎力，其壓義縮性將右降低，西也就是食說土的學(xué)應(yīng)力歷象史對壓擔縮性有古很大影出響?；貜楅_指數(shù)軟土地基加固266、其尿它壓縮桑性指標體積壓參縮系數(shù)mv（c胞oe落ff清ic物ie繁nt正o祥f態(tài)vo鏡lu搞me冶c攪om革pr忌es騾si攝bi甜li族ty晉）單位應(yīng)貨力作用賣下單位姜體積的遠體積變令化。初始徒孔隙頭比27固結(jié)誤系數(shù)Cv（cm2/s織）可根據(jù)曠固結(jié)試璃驗結(jié)果拔繪制試勸驗壓縮胡量與時捆間平方潔根的關(guān)躍系曲線世，測定稈土的固匹結(jié)系數(shù)捐，它是土的單諸向固結(jié)發(fā)理論中扒表示固咱結(jié)速度除的一個桃變形特廁性指標。284.3土的模慢量指標壓縮椒模量Es:mod骨ulu斑sof精c摘om紋pr壇es亡si稅on變形模揪量:mo俱du湯lu悄s來of滋d筍ef屑or分ma我ti離on彈性惱模量:el永as訴ti欄c街mo辯du餅lu補s/Yo球un碼g’秩s客mo登du里lu叮s291、壓慌縮模量（mo宿du傻lu手s噴of愉c定om對pr丹es其si孔on）土體在側(cè)限條件哄下，昏豎向附加追壓應(yīng)赤力與豎俘向應(yīng)連變之乒比(MPa)。其大映小反映裕了土愁體在勞單向素壓縮舉條件某下對蔽壓縮拌變形貨的抵撤抗能醫(yī)力。要求炊掌握302、侄變形墨模量表示換土體畝在無側(cè)鏈限條磚件下應(yīng)碎力應(yīng)邀變之志比，孩相當致于理想按彈性校體的腎彈性稿模量。其大小反映眼了土葡體抵抗彈冠塑性變扣形的能力載。31變形模澤量與壓生縮模量眾關(guān)系32試驗敏方法怪確定蝕土的脹變形逃模量確定真變形遍模量現(xiàn)場試驗室內(nèi)試驗荷載試驗旁壓試驗三軸試驗荷載試須驗淺層平板荷載試驗shallowplateloadingtest深層平板荷載試驗Deepplateloadingtest33現(xiàn)場仆載荷番試驗是在工絮程現(xiàn)場敬通過千味斤頂逐昏級對置熟于地基雀土上的隆載荷板墻施加荷唱載，觀宰測記錄疑沉降隨爸時間的鄭發(fā)展以毫及穩(wěn)定示時的沉憶降量s，將上述峰試驗得緊到的各把級荷載柜與相應(yīng)控的穩(wěn)定襲沉降量密繪制成p-s曲線暗，即輩獲得撲了地蛇基土避載荷翁試驗踩的結(jié)廁果。1－床承壓庫板塌2－抓千斤賠頂叮3已－百確分表鈴4－寶平臺鴉5矩－支敘墩務(wù)6－膜堆載地基土洪現(xiàn)場載消荷試驗冤圖34反壓較重物反力梁千斤頂基準梁荷載板百分表35載荷試響驗觀測搬標準：每級加娘載后，嚇按間隔辰10、現(xiàn)10、鵲10、煮15、奸15、判30分您鐘讀數(shù)色，當連屯續(xù)2個止小時內(nèi)蹄，每1拖個小時胃的沉降肌量小于妻0.1mm時，時可加悼下一銷級荷練載；當出肚現(xiàn)承磨壓板爐周圍井土有航明顯染的側(cè)向擠或出或發(fā)宰生裂紋時、當沉降s急劇植增大時、當撈某一級濾荷載24只小時騎不能絲式達到醋穩(wěn)定覽標準兩時，塵即可義終止鴨加載抄；隙（此田前一誕級荷臥載為極限千荷載）s/b0.犁06可終止元加載。363、奮彈性涂模量定義帖：土箭體在無側(cè)均限條件下瞬時墳壓縮的應(yīng)力旁應(yīng)變模秤量。即初尤始切軌線模壟量。374.4地基變須形沉降se昆tt櫻le雷me宵nt：在附加候應(yīng)力堪作用下，度地基挪土產(chǎn)去生體太積縮雄小，振從而旅引起漸建筑歉物基虧礎(chǔ)的隸豎直良方向蒜的位剛移（點或下三沉）歸稱為沉降償。固結(jié)塔(co插ns看ol裂id廊at嗎io駛n)：土體在訪壓力作每用下，維壓縮量厘隨時間增紗長的過臣程。38在外荷弦載作用惰下地基牢土層被何壓縮達到備穩(wěn)定約時基礎(chǔ)底射面的沉處降量稱為地桂基最終撥沉降量地基味各部工分垂本直變休形量貿(mào)的差懸值稱附為沉降皮差。如果地蛙基土各什部分的癥豎向變柴形不相精同，則江在基礎(chǔ)耗的不同且部位會淚產(chǎn)生沉擋降差，軍使建筑漁物基礎(chǔ)肺發(fā)生不均勻茫沉降。394.拍5地基呼變形偉的計約算方靈法：一、彈性血變形理京論法二、分信層總言和法三、規(guī)范助修正公飛式法重點掌握40一、彈性呼理論貸法b-矩形渴荷載仁的寬弓度或減圓形客荷載殺的直答徑(m)p-地基鄉(xiāng)豐表面敢均布丟荷載kp諸aE0-地基土激的變形灰模量Mpa41分層抖總和乳法概輝述工程惜計算允地基佩的沉蹄降時野，在沃地基上可能殘產(chǎn)生糾壓縮久的土回層深蕩度內(nèi)毯，按杏土的軋?zhí)匦詬徍秃退瑧?yīng)力忍狀態(tài)溫的變終化將榮地基野分為稍若干遣層，假定帽每一替層土盜質(zhì)均某勻且肚應(yīng)力漠沿厚置度均望勻分攪布，然后擇對每一電土層分乏別計算遮其壓縮簡量，最氧后將切各分盆層的栽壓縮凝量總和起來，棕即得地鹿基表面石的最終給沉降衛(wèi)量。多深合睬適呢？二、分層佳總和法鞏－應(yīng)力風(fēng)比法lay移erw舟isesum鍵mat戲ion裂me鞠tho肺d重點掌修握421）廊地基伴土為擇一均挨勻、紫等向武的半昨無限判空間遵彈性杠體，蛛簡稱均質(zhì)辜彈性疾體。2）地濤基土的辜變形條扮件為側(cè)限妖條件，采眨用的要指標揚為完虧全側(cè)器限條眼件下優(yōu)的壓性縮性往指標郊。3）違采用基底賢中心血點下的附加繩應(yīng)力計算取地基押的變胞形量妄。分層總紫和法幾叔點假設(shè)耍：－掌握43分層總齡和法簡山介壓縮層蹤蝶的概念碗及確定工程中宇通常是貝按照附加殃豎向樂應(yīng)力謝與自符重應(yīng)刺力之循比確坡定壓饞縮層裹的厚豆度。一般五粘土軟粘土44分層總色和法基咽本思路將壓縮篩層范圍憲內(nèi)的地疏基分層等，計算烏每一分差層的壓拿縮量，鉗然后累祖加得總機沉降量已。由e-琴p或e-差lg六p曲線求僚得e-劑p曲線法e-l弦gp曲線法45分層總水和法的兩步驟：1.根據(jù)胖建筑逢物基織礎(chǔ)的類形狀齒，選姻擇沉團降計筋算點陷的位渣置求壘出基底壓催力和基橫底附加俗壓力。2.將地渴基分嫂層。原則盛：1）不北同土層鍬的分界社面與地透下水位企面為天茶然層面2）侮每層西厚度hi≤0.4b3.計算地瞞基中土子的自重身應(yīng)力分布4.計算地丈基中豎向附誘加應(yīng)力分布5.繪制使基礎(chǔ)戶中心鼠點下蜘地基驗中自皮重應(yīng)濱力和秒附加喚應(yīng)力分布曲扎線6.按算術(shù)妥平均求鼓各分層平均自拔重應(yīng)力矛和平均位附加應(yīng)尋力467.確定逢基礎(chǔ)嗎沉降梅計算梢深度一般華土取附按加應(yīng)絞力與需自重痛應(yīng)力盯的比軟值為20周％處，即σz=0.辜2σc處的姻深度告作為禿沉降剛計算準深度俊的下輔限8.計算各忘分層沉世降量根據(jù)玩自重漫應(yīng)力搖、附藝加應(yīng)標力曲奧線、e-p壓縮曲照線計算鋼任一分休層沉降譽量對于過軟土，應(yīng)抗該取σz=0.刑1σc處，偵若沉側(cè)降深脹度范榮圍內(nèi)陪存在哀基巖鐵時，嚼計算躬至基靈巖表貞面為椅止9.計算愚基礎(chǔ)隆最終粒沉降勇量d地基沉降計算深度σc線σz線47【例并1】某廠瘦房柱申下單紹獨方慨形基右礎(chǔ)，鳳已知兔基礎(chǔ)亦底面留積尺麗寸為4m×4襲m，埋深d＝1.即0m，地基為廚粉質(zhì)粘雪土，地去下水位變距天然跡地面3.團4m。上部賠荷重幅傳至銹基礎(chǔ)叼頂面F＝144家0kN,土的天播然重度＝16.膝0kN翁/m3,飽和賊重度sa走t＝1掩7.佩2k隔N/釋m3，有關(guān)第計算沾資料自如下霞圖?？缭嚪謩艅e用齡分層博總和方法和給規(guī)范銷法計歐算基擇礎(chǔ)最挑終沉如降（探已知fk=94誘kP蒙a）2.4md=1mb=4mF=1440kN501002003000.900.920.940.96eσ48【解答糕】A.分層帥總和鏟法計毅算1.加計算扭分層規(guī)厚度每層蠟厚度hi＜0.銷4b=1.6卻m，地下水娃位以上糊分兩層由，各1.撫2m，地下絮水位頂以下環(huán)按1.6m分層2.采計算球地基史土的醋自重惑應(yīng)力自重應(yīng)波力從天丈然地面脅起算，z的取值令從基底局面起算z(m)σc(kPa)01.22.44.05.67.21635.254.465.977.489.03.慮計算裳基底員壓力4.計打算基底披附加壓從力2.4md=1mF=1440kNb=4m自重僅應(yīng)力棄曲線附加應(yīng)體力曲線495.計昂算基礎(chǔ)噴中點下院地基中恩附加應(yīng)料力用角貧點法此計算爺，過隨基底稅中點窯將荷栽載面烏四等鞏分，咽計算刑邊長l=b=2m，σz=4Kcp0,Kc由表確家定z(m)z/bKcσz(kPa)σc(kPa)σz

/σczn

(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.聞確定偶沉降檔計算勁深度zn根據(jù)σz=0獨.2σc的確譜定原妥則，庭由計討算結(jié)筍果，喬取zn=7.攏2m7.煮最終擾沉降蔑計算根據(jù)e-σ曲線，計桌算各皇層的雷沉降遲量50z(m)σz(kPa)01.22.44.05.67.294.083.857.031.618.912.31635.254.465.977.489.0σc(kPa)h(m)1.21.21.61.61.6σc(kPa)25.644.860.271.783.2σz(kPa)88.970.444.325.315.6σz+σc(kPa)114.5115.2104.597.098.8e10.9700.9600.9540.9480.944e20.9370.9360.9400.9420.940e1i-e2i1+e1i0.01680.01220.00720.00310.0021si(mm)20.214.611.55.03.4按分層隱總和法妨求得基舒礎(chǔ)最終嚴沉降量富為s=Σsi=54醫(yī).7姓mm51三、剝《規(guī)禿范》大法由《建抄筑地基濕基礎(chǔ)設(shè)扒計規(guī)范獲》（GB5讓000堡7－2竹002昏）提出分層總主和法的依另一種迅形式。坐沿用分方層總和眼法的假區(qū)設(shè)，并洗引入平均林附加脅應(yīng)力狼系數(shù)和地沃基沉降計比算經(jīng)驗劉系數(shù)ys基底恐某點淡下至損任意至深度z范圍保內(nèi)的所附加敲應(yīng)力撞(分聲布圖怕)面嘴積A與基底蹄附加應(yīng)麥力和地功基深度何的乘積p0z的比驅(qū)值.52均質(zhì)腐地基世土，在側(cè)限彩條件下洋，壓縮萍模量Es不隨恥深度即而變襪，從望基底捎至深針度z的壓縮撇量為附加應(yīng)有力面積深度z范圍劃內(nèi)的業(yè)附加括應(yīng)力距面積附加應(yīng)僚力通式σz=Kp0代入引入擇平均功附加藥應(yīng)力挨系數(shù)因此針附加嫩應(yīng)力格面積昆表示敘為因此53利用弊附加匯應(yīng)力允面積A的等熔代值戰(zhàn)計算線地基未任意依深度鋪范圍介內(nèi)的域沉降僻量，摘因此倆第i層沉臂降量座為地基最傻終沉降埋量：zi-1地基沉降計算深度znzi△zzi-1534612b12345612aip0ai-1p0p0p0第n層第i層ziAiAi-1541）地基拴沉降計瓜算深度zn應(yīng)該你滿足知的條故件當確膚定沉艇降計夢算深撤度下鴿有軟需弱土剖層時迫，尚艙應(yīng)向文下繼膨續(xù)計乖算，疾直至疏軟弱沃土層嶺中所駁取規(guī)銹定厚顯度的召計算前沉降堡量也片滿足駱上式互，若齊計算低深度隆范圍壤內(nèi)存陶在基禁巖，zn可取至截基巖表黃面為止當無相鄰挪荷載影響投，基薯礎(chǔ)寬勤度在1～30m范圍內(nèi)歸，基礎(chǔ)餡中點的卡地基沉弊降計算臥深度可硬以按簡繭化公式恩計算2）計河算深誕度范圍得內(nèi)分勺層厚熱度基礎(chǔ)寬度(m)≤22<b≤44<b≤88<b≤1515<b≤30>30△z0.30.60.81.01.21.555為了提努高計算嚴精度，運地基沉號降量乘拳以一個逮沉降計助算經(jīng)驗脆系數(shù)ys，可以查支有關(guān)系位數(shù)表得汪到地基述最終甲沉降性量修丈正公漠式56例1娛《規(guī)范霧》法計城算過程1.σc、σz分布籌及p0計算殲值見長分層猶總和依法計結(jié)算過猜程2.確定支沉降凱計算抽深度zn=b(2她.5命－0灘.4lnb)=宅7.鋪8m3.確定驢各層Esi4.根據(jù)計姜算尺寸濕，查表等得到平祥均附加敞應(yīng)力系擺數(shù)575.甘列表巖計算洋各層噸沉降柴量△siz(m)01.22.44.05.67.200.61.22.02.83.6152925771615381617429e20.9370.9360.9400.9420.94054.77.8l/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)7448△s(mm)20.714.711.24.83.30.9s(mm)55.6根據(jù)計則算表所石示△z=0.伴6m,△sn=0.9贏mm＜0池.0傷25Σsi=1暗.3欲9m點m滿足澤規(guī)范釋要求6.沉瞎降修正崖系數(shù)js根據(jù)Es=6.0MPa，fk=p0，查表得到y(tǒng)s

=1.17.基搞礎(chǔ)最終戶沉降量s=yss=6朗1.釀2m本m58地基沉滋降計算逝中的有屢關(guān)問題1.分傲層總和話法在計章算中假剖定不符啟合實際轟情況假定地簡基無側(cè)羞向變形