工程巖土的評價與圖標編制-土的沉降計算

分層總和法計算地基沉降量一、分層總和法的基本假定1.假定地基是均質，基底壓力為線性分布。一、分層總和法的基本假定2.在壓力作用下，地基土不產生側向變形，采用側限條件下的壓縮指標。一、分層總和法的基本假定3.采用基底中心點下附加應力為計算依據(jù)，此假定的目的是為彌補假定2所忽略的由地基土側向變形而引起的誤差。一、分層總和法的基本假定4.只計算“壓縮層”范圍內的變形。所謂“壓縮層”是指基礎底面以下地基中顯著變形的那部分土層。一、分層總和法的基本假定由于基礎下引起土體變形的附加應力是隨著深度的增加而減小，自重應力則相反。一、分層總和法的基本假定因此到一定深度后，地基土的應力變化值已不大，相應的壓縮變形也就很小，計算基礎沉降時可將其忽略不計。一、分層總和法的基本假定這樣，從基礎底面到該深度之間的土層，就被稱為“壓縮層”。壓縮層的厚度稱為壓縮層的計算深度。二、分層總和法計算原理△p∞∞可壓縮土層H1H0

s由左圖所示，以一層土為例，土層豎向應力由p1增加到p2，引起孔隙比從e1減小到e2，豎向應力增量為△p,由土的壓縮試驗得知，該層土的沉將量為S：二、分層總和法計算原理由于則沉降量可以為二、分層總和法計算原理ei第i層土的壓縮應變單向壓縮分層總和法是分別先計算基礎中心點下地基中各個分層土的壓縮變形量△si,然后基礎的平均沉降量s等于△si的總和，如下公式所示：二、分層總和法計算原理而ei土的壓縮應變?yōu)椋篹1i———由第i層的自重應力均值從土的壓縮曲線上得到的相應孔隙比;e2i———由第i層的自重應力均值與附加應力均值之和從土的壓縮曲線上得到的相應孔隙比;三、分層總和法的計算步驟1.繪制基礎中心點下地基中自重應力和基底附加應力分布曲線d地基沉降計算深度σc線σz線σcσz=0.2σc三、分層總和法的計算步驟2.確定沉降計算深度范圍內的分層界面（1）不同土層的分界面和地下水位面為天然層面;（2）每層厚度hi≤0.4b，b為基礎寬。d地基沉降計算深度σc線σz線σcσz=0.2σc三、分層總和法的計算步驟3.初步確定壓縮層計算深度度。先取附加應力與自重應力的比值為20％處，即σz=0.2σc處的深度作為沉降計算深度的下限。d地基沉降計算深度σc線σz線σcσz=0.2σc三、分層總和法的計算步驟4.計算各分層的平均自重應力和平均附加應力。d地基沉降計算深度σc線σz線σcσz=0.2σc三、分層總和法的計算步驟5.在e-p曲線上，由和查出相應的空隙比和。d地基沉降計算深度σc線σz線σcσz=0.2σc三、分層總和法的計算步驟6.計算各分層沉降量根據(jù)自重應力、附加應力曲線、e-p壓縮曲線計算任一分層沉降量d地基沉降計算深度σc線σz線σz=0.2σc三、分層總和法的計算步驟7.計算各薄層壓縮量的總和d地基沉降計算深度σc線σz線σz=0.2σc三、分層總和法的計算步驟8.確定壓縮層的計算深度。此時應符合下式要求：d地基沉降計算深度σc線σz線σz=0.2σc三、分層總和法的計算步驟式中：---在計算深度處向上取1m厚的薄層壓縮量，cm;---在計算深度范圍內，各薄層壓縮量的總和，cm;d地基沉降計算深度σc線σz線σz=0.2σc若不滿足上式的要求，還需進行往下算，直到滿是上式要求為止。三、分層總和法的計算步驟9.基礎的總沉降量：d地基沉降計算深度σc線σz線σz=0.2σc式中：---沉降計算經(jīng)驗系數(shù);---在計算深度范圍內，各薄層壓縮量的總和，cm。規(guī)范法計算地基沉降量一、規(guī)范法計算地基沉降量由《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTGD63－2007）所推薦的計算方法是修正形式的分層總和法。一、規(guī)范法計算地基沉降量它也采用側限條件的壓縮性指標，沿用分層總和法的假設，并引入平均附加應力系數(shù)和地基沉降計算經(jīng)驗系數(shù)。一、規(guī)范法計算地基沉降量深度z范圍內的附加應力面積bAZ附加應力分布圖均質地基土，在側限條件下，壓縮模量Es不隨深度而變，從基底至深度z的壓縮量如下式：一、規(guī)范法計算地基沉降量附加應力面積附加應力通式σz=K

p0代入引入平均附加應力系數(shù)因此附加應力面積表示為：因此一、規(guī)范法計算地基沉降量zi-1地基沉降計算深度znzi△zzi-1534612b12345612aip0ai-1p0p0p0第n層第i層ziAiAi-1一、規(guī)范法計算地基沉降量利用附加應力面積A的等代值計算地基任意深度范圍內的沉降量，根據(jù)上圖，可得第i層沉降量為：一、規(guī)范法計算地基沉降量根據(jù)分層總和法基本原理可得成層地基最終沉降量的基本公式：一、規(guī)范法計算地基沉降量地基沉降計算深度zn應該滿足的條件為：一、規(guī)范法計算地基沉降量當確定沉降計算深度下有軟弱土層時，尚應向下繼續(xù)計算，直至軟弱土層中所取規(guī)定厚度的計算沉降量也滿足上式，若計算深度范圍內存在基巖，zn可取至基巖表面為止當無相鄰荷載影響，基礎寬度在1～50m范圍內（b為基礎寬度），基礎中點的地基沉降計算深度可以按簡化公式計算：一、規(guī)范法計算地基沉降量為了提高計算精度，地基沉降量乘以一個沉降計算經(jīng)驗系數(shù)ys，可以根據(jù)地區(qū)沉降觀測資料及經(jīng)驗確定，也可以查有關系數(shù)表得到。一、規(guī)范法計算地基沉降量地基最終沉降量修正公式：一、規(guī)范法計算地基沉降量ai、ai-1——基礎底面至第i層土、第i-1層土底面范圍內平均附加應力系數(shù)。一、規(guī)范法計算地基沉降量zi、zi-1——基礎底面至第i層土、第i-1層土底面的距離(m)沉降分析及沉降計算中的有關問題一、沉降分析中的有關問題pe彈性變形塑性變形adbcb

壓縮曲線回彈曲線再壓縮曲線e-p曲線1.土的回彈與再壓縮一、沉降分析中的有關問題（1）土的卸荷回彈曲線不與原壓縮曲線重合，說明土不是完全彈性體，其中有一部分為不能恢復的塑性變形一、沉降分析中的有關問題（2）土的再壓縮曲線比原壓縮曲線斜率要小得多，說明土經(jīng)過壓縮后，卸荷再壓縮時，其壓縮性明顯降低一、沉降分析中的有關問題2.粘性土沉降的三個組成部分一、沉降分析中的有關問題式中：s——總沉降sd——瞬時沉降sc——固結沉降ss——次固結沉降一、沉降分析中的有關問題3.土的應力歷史對土的壓縮性的影響土的應力歷史：土體在歷史上曾經(jīng)受到過的應力狀態(tài)。一、沉降分析中的有關問題3.土的應力歷史對土的壓縮性的影響先期固結壓力pc：土在其生成歷史中曾受過的最大有效固結壓力。一、規(guī)范法計算地基沉降量討論：對試樣施加壓力p時，壓縮曲線形狀p<pcp>pc再壓曲線，曲線平緩正常壓縮曲線，斜率陡，土體壓縮量大一、規(guī)范法計算地基沉降量土層的先期固結壓力對其固結程度和壓縮性有明顯的影響，用先期固結壓力pc與現(xiàn)時的土壓力p0的比值描述土層的應力歷史，將粘性土進行分類。一、規(guī)范法計算地基沉降量1.正常固結土2.超固結土3.欠固結土先期固結壓力等于現(xiàn)時的土壓力pc＝p0先期固結壓力大于現(xiàn)時的土壓力pc>p0先期固結壓力小于現(xiàn)時的土壓力pc<p0二、沉降計算中的有關問題1.分層總和法在計算中假定不符合實際情況

計算結果偏小假定地基無側向變形二、沉降計算中的有關問題1.分層總和法在計算中假定不符合實際情況

計算結果偏大計算采用基礎中心點下土的附加應力和沉降二、沉降計算中的有關問題兩者在一定程度上相互抵消誤差，但精確誤差難以估計二、沉降計算中的有關問題2.分層總和法中附加應力計算應考慮土體在自重作用下的固結程度，未完全固結的土應考慮由于固結引起的沉降量。二、沉降計算中的有關問題相鄰荷載對沉降量有較大的影響，在附加應力計算中應考慮相鄰荷載的作用二、沉降計算中的有關問題3.當建筑物基礎埋置較深時，應考慮開挖基坑時地基土的回彈，建筑物施工時又產生地基土再壓縮的情況。二、沉降計算中的有關問題回彈在壓縮影響的變形量：計算深度取至基坑底面以下5m，當基坑底面在地下水位以下時取10m二、沉降計算中的有關問題式中：sc——考慮回彈再壓縮影響的地基變形Eci——土的回彈再壓縮模量，按相關試驗確定yc——考慮回彈影響的沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，取1.0Pc——基坑底面以上土的自重應力，kPa例題——分層總和法計算基礎最終沉降量某廠房柱下單獨方形基礎，已知基礎底面積尺寸為4m×4m，埋深d＝1.0m，地基為粉質粘土，地下水位距天然地面3.4m?！纠可喜亢芍貍髦粱A頂面F＝1440kN,土的天然重度＝16.0kN/m3,飽和重度sat＝17.2kN/m3，有關計算資料如下圖所示。請用分層總和法計算基礎最終沉降（已知fk=94kPa）。【例】3.4md=1mb=4mF=1440kN【例】501002003000.900.920.940.96eσ【例】1.計算分層厚度【解答】每層厚度hi＜0.4b=1.6m，地下水位以上分兩層，各1.2m，地下水位以下按1.6m分層3.4md=1mF=1440kNb=4m自重應力曲線附加應力曲線2.計算地基土的自重應力【解答】自重應力從天然地面起算，z的取值從基底面起算，計算結果如下表：3.4md=1mF=1440kNb=4m自重應力曲線附加應力曲線z(m)σc(kPa)01.22.44.05.67.21635.254.465.977.489.03.計算基底壓力【解答】4.計算基底附加壓力【解答】5.計算基礎中點下地基中附加應力【解答】用角點法計算，過基底中點將荷載面四等分，計算邊長l=b=2m，σz=4Kcp0,Kc由表確定5.計算基礎中點下地基中附加應力【解答】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.確定沉降計算深度zn【解答】根據(jù)σz=0.2σc的確定原則，由計算結果，取zn=7.2m7.最終沉降計算【解答】根據(jù)e-σ曲線，計算各層的沉降量如下表：z(m)σz(kPa)01.22.44.05.67.294.083.857.031.618.912.31635.254.465.977.489.0σc(kPa)h(mm)12001600160016001600σc(kPa)25.644.860.271.783.2σz(