土力学第三章VIP专享VIP免费

第三章土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性:地基沉降:是地基基础设计时的重要验算内容。一、土的变形特性1.基本概念•土的压缩性大土是由固体颗粒、水和气体组成的三相体,具有碎散性,其压缩性较连续的介质如钢材、混凝土大得多。即土的变形性能，是土的重要工程性质。过大的沉降及不均匀沉降影响上部结构的正常使用,甚至导致结构的损坏。土的变形特性•压缩性的主要原因在一般的工程荷载作用下，土中颗粒及孔隙水的变形很小，可以忽略不计。因此，土的压缩性主要是土中孔隙的减小而引起的。•饱和粘土的压缩过程对饱和土，孔隙减小的前提是孔隙水的排出。对粘性土，由于其渗透性很差，故孔隙水的排出不能在短时间内完成，故饱和粘土的变形过程通常持续较长时间才能完成。相应地，饱和粘土地基的沉降过程可持续很长时间。二、侧限条件下土的压缩性1.侧限条件：土在压缩过程中，只能在竖向压缩，而侧向受限不能变形。2.侧限压缩性指标e1e2e121221eea•压缩系数标准压缩系数21akPa10012100kPa0.10.5低压缩性中压缩性高压缩性112/MPaa1MPa（）•压缩指数1212c2211lglglgeeeeCpppp•侧限压缩模量Es土样侧限条件下受压时，应力增量与应变增量之比。•侧限压缩模量与压缩系数的关系aeE1s1推导过程设土样中土粒的高度为1，压缩前的孔隙比为e1，压缩后的孔隙比为e2。则压缩前土样的高度为1+e1，压缩后的高度为1+e2，土样的压缩量为e1-e2，相应的应变增量为(e1-e2)/(1+e1)，按照定义，压缩模量aeeeeE112112s1)1/()(应变增量应力增量3.土层侧限压缩变形量计算设土样压缩前的厚度为h1，则其压缩量可按以下公式计算12111eehhe111ahhe1shEh或或4.原位测试确定土的变形模量土样无侧限受压时应力增量与应变增量之比为土的变形模量。（1）载荷试验sBpE02)1(方形板:0.88圆形板:0.79（2）旁压试验mrsspE220t0)1(（3）变形模量和压缩模量的关系2s2(1)1EE三、地基的最终沉降量地基土层在建筑物荷载作用下产生的变形稳定后地基的下沉量。•两种常用计算方法（1）分层总和法（2）《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）推荐的方法1.分层总和法•计算原理将地基土层分为若干层，分别计算出其相应的压缩量，累加后得到地基的沉降量。•假设（1）计算地基应力时，假设地基为均质、等向、弹性半无限体，因此可利用前述方法确定地基中的附加应力。（3）计算地基沉降时，土层只产生竖向变形，无侧向膨胀变形，因此可直接应用压缩系数、压缩模量等指标计算土层变形。（4）因附加应力随深度的增大而减小，故只需按一定深度内土层的压缩量计算地基的沉降，这一深度称为受压层。（2）以基础中心点处的沉降作为基础的沉降。以倾斜方向基础两端点下的沉降计算基础的倾斜。•计算方法与步骤（1）绘制地基土层分布图和基础剖面图。（2）地基土层分层a.每层厚度不大于0.4b。b.不同土层的交界面应作为分层面。c.地下水位作为分层面。d.基础底面附近附加应力的变化较大，分层厚度应小一些。（3）计算基础底面接触压力PGA（4）计算基础底面附加压力0d（5）计算各分层面处的自重应力zc（6）计算各分层面处的附加应力z（7）确定受压层深度，其判断准则是nz一般土zzc2.0软土c0.1zz（8）计算各土层的压缩量121()1iiieeshesziiiishE1()1iiziiashe（9）计算地基最终沉降量niiss1例题2某厂房为框架结构，柱基底面为正方形，边长l=b=4.0m，基础埋深d=1.0m。上部结构传至基础顶面的荷重P=1440kN。地基为粉质粘土，其天然重度，孔隙比，地下水位深3.4m，土的饱和重度。土的压缩系数：地下水位以上，地下水位以下。试计算柱基中点的沉降量。3kN/m0.1697.0e3satkN/m2.181-1MPa30.0a-120.25MPaa解：（1）绘制地基土层分布图和基础剖面图。（2）地基土分层分层厚度m6.14.0bhi地下水位以上的2.4m分两层，各1.2m。第三层在地下水位以下，取为1.6m。第四层因附加应力较小，可取2.0m。（3）计算基础...