建筑物工程地質(zhì)勘探(編輯修改稿)
2024-11-14 14:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 nnKpmm n m m???? ??????? ? ? ?? ? ???? ?20022 2 2324 4 1 1 6s x zp mn Kpn m m???? ? ?xz zx???第三節(jié) 地基的最終沉降量 ? 地基最終沉降量是指地基土層在荷載作用下，達(dá)到壓縮穩(wěn)定時地基表面的沉降量。計算中，一般認(rèn)為地基土層在自重作用下已壓縮穩(wěn)定。地基沉降是地基土層在建筑物荷載在地基中產(chǎn)生的附加應(yīng)力作用下，土層發(fā)生壓縮變形，引起地基沉降。 ? 地基最終沉降量的計算方法有多種，目前工業(yè)與民用建筑物設(shè)計中，一般采用分層總和法和 《 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范 》 推薦法。下面分別介紹在靜荷載作用下的兩種方法。 一、按分層總和法計算 地基的最終沉降量，通常采用分層總和法進(jìn)行計算，即在地基沉降計算深度范圍內(nèi)劃分為若干分層計算各分層的壓縮量，然后求其總和，計算時應(yīng)先按基礎(chǔ)荷載、基礎(chǔ)形狀和尺寸，以及土的有關(guān)指標(biāo)求得土中應(yīng)力的分布 (包括基底附加壓力，地基中的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力 )。 計算地基最終沉降量的分層總和法，通常假定地基土壓縮時不允許側(cè)向變形 (膨脹 )，即采用側(cè)限條件下的壓縮性指標(biāo)，為了彌補這樣得到的沉降量偏小的缺陷，通常取基底中心點下的附加應(yīng)力進(jìn)行計算。 薄壓縮土層的沉降計算 當(dāng)基礎(chǔ)底面以下可壓縮土層較薄且其下為不可壓縮的巖層時， — 般當(dāng)可壓縮土層厚度 H小于基底寬度 b的 1／ 2時 (圖 2—34)，由于基底摩阻力和巖層層面摩阻力對可壓縮土層的限制 作用，土層壓縮時只出現(xiàn)很少的側(cè)向變形，因而認(rèn)為它與壓縮儀中土樣的受力和變形條件很相近，地基的最終沉降量 S(m)就可直接利用式 (2— 60b),以 S代替其中的 ，以 H代替 ,即得： 1211eesHe???H?1H式中 H —— 薄可壓縮土層的厚度， m， —— 根據(jù)薄土層頂面處和底面處自重應(yīng)力 (即初始壓力 ）的平均值從土的壓縮曲線上查得的相應(yīng)的孔隙比； —— 根據(jù)薄土層的頂面處和底面處自重應(yīng)力 平均值與附加應(yīng)力平均值 (即壓力增量 ，此處近似等于基底平均附加壓力 )之和 (即總壓應(yīng)力 )，從土的壓縮曲線上得到的相應(yīng)的孔隙比。 實際上，大多數(shù)地基的可壓縮土層較厚而且是成層的。下面討論較厚且成層可壓縮土層的沉降計算。 1e2ec?z? p?0p zcp ?? ??2c?1p較厚且成層可壓縮土層的沉降計算方法與步驟 （ 1）按比例尺繪制地基土層剖面圖和基礎(chǔ)剖面圖（見例圖 261）； （ 2）地基土的分層。分層厚度一般取 12m,此外 ,成層土的界面和地下水面是當(dāng)然的分層面； （ 3）地基豎向自重應(yīng)力的計算。分別計算基底處、土層層面處及地下水位面處的自重應(yīng)力，并畫在基礎(chǔ)中心線的左側(cè)； （ 4）計算基礎(chǔ)底面中心點下各分層界面處的附加應(yīng)力 ，并畫在基礎(chǔ)中心線的右側(cè)； （ 5）計算地基各分層自重應(yīng)力平均值（ ）和自重應(yīng)力平均值與附加應(yīng)力平均值之和（ ）； z?211??? ciciip??22112?? ???? ziziciciip????（ 6） 由土的壓縮曲線分別依 ； （ 7）確定地基沉降計算深度（地基壓縮層深度）。所謂地基沉降計算深度是指自基礎(chǔ)底面向下需要計算壓縮變形所到達(dá)的深度，亦稱地基壓縮層深度。該深度以下土層的壓縮變形值小到可以忽略不計。地基沉降計算深度的下限，一般取地基附加應(yīng)力等于自重應(yīng)力的 20%處，即 處，在該深度以下如有高壓縮性土，則應(yīng)繼續(xù)向下計算至 處：計算精度均為177。 5kPa(圖 2— 35)。 （ 8）計算地基各分層的沉降量： （ 9）計算地基最終沉降量： iiii eepp 2121 , 確定cz ?? ?cz ?? ?isiiiiiiiiiiiiii HEpHeppaHeeeHs ??????????11211211)(1?????niiss1二、按規(guī)范方法計算 《 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范 》 所推薦的地基最終沉降量計算方法是另一種形式的分層總和 法。它也采用側(cè)限條件的壓縮性指標(biāo)，并運用了平均附加應(yīng)力系數(shù)計算，還規(guī)定了地基沉降 計算深度的標(biāo)準(zhǔn)以及提出了地基的沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，使得計算成果接近于實測值。 第分層壓縮量的計算 對于圖 237所示的第分層，其壓縮量為 )( 110 ?????? iiiisizzEps ?? 地基沉降計算深度 地基沉降計算深度 — 第分層（最底層）層底深度。 規(guī)范規(guī)定：由深度處向上取按表 28規(guī)定的計算厚度（見圖 237）所得的計算沉降量應(yīng)滿足 ???????niin ss1按上式所確定的沉降計算深度下若有軟弱土層時，尚應(yīng)向下繼續(xù)計算，直至軟弱土層 中 1厚的計算沉降量滿足上式為止． 當(dāng)無相鄰荷戴影響，基礎(chǔ)寬度在 l50m范圍內(nèi)時，基礎(chǔ)中點的地基沉降計算深度規(guī)范規(guī)定，也可按下列簡化公式計算： ? ?2 . 5 0 . 4 l nnz b b?? 規(guī)范推薦的地基最終沉降量的計算公式如下： ? ?39。 0 111ns s i i i ii sips s z zE? ? ? ????? ? ??式中 S’— 按分層總和法計算的地基沉降量： ─沉降汁算經(jīng)驗系數(shù)，根據(jù)地區(qū)沉降觀測資料及經(jīng)驗確定，也可采用表的數(shù)值，表中 為深度 范圍內(nèi)土的壓縮模量當(dāng)量值 ： 其余參量意義同前。 )( 1101????????? ? iiiisinizzEpss ??s?sE nzszpE nns ???0二、 地基變形與時間的關(guān)系 ? 細(xì)粒土體在建筑物荷載作用下，一般需經(jīng)較長時間才能達(dá)到沉降穩(wěn)定。工程實際中，有時不僅要預(yù)估建筑物基礎(chǔ)的最終沉降量，而且還常常需要預(yù)估建筑物基礎(chǔ)達(dá)到某一沉降量所需的時間或建筑物完工后經(jīng)過某一時間可能產(chǎn)生的沉降量。關(guān)于地基沉降量與時間關(guān)系，目前均以飽和細(xì)粒土單向滲透固結(jié)理論為基礎(chǔ)。 ? 單向滲透固結(jié)理論假設(shè)土體是均勻、飽和的，固結(jié)過程中滲透系數(shù)和壓縮系數(shù)均為常量，土中排水和壓縮只限垂直單向，孔隙水的流動服從達(dá)西定律，外荷一次瞬時施加且在固結(jié)過程中保持不變。于是可建立起單向滲透固結(jié)的微分方程，推算出地基土在固結(jié)過程中孔隙水壓力與時間及計算點深度的關(guān)系式，然后引用固結(jié)度的概念，得出沉降與時間關(guān)系的計算公式。 ? 由于推導(dǎo)孔隙水壓力與時間及計算點深度的關(guān)系式所用的數(shù)學(xué)理論較深，本書從略。故下面從固結(jié)度概念討論起。 22vuuczt?????? 例題 102 已知基礎(chǔ)中點 0下的附加應(yīng)力如圖1013所示。地基為厚 8m的飽和粘土層，頂部為薄砂層，底部為不透水巖石。粘土層原始孔隙比 =，在基底附加應(yīng)力
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