【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ?⑴ 豎向基底壓力 ?⑵ 水平基底壓力 801 2 0)15(151 5 0 0)61(m i nm a x ???????bebGFp4015600 ??? bPp Hh第八章 土中應(yīng)力及地基變形計(jì)算 基礎(chǔ)中心 O點(diǎn)下的豎向附加應(yīng)力 在計(jì)算時(shí) ， 應(yīng)用疊加原理 ， 將梯形分布的豎向荷載分解成兩部分 ，即均布豎向荷載 p = 80kPa和三角形分布豎向荷載 pt = 40kPa， 另有水平均布荷載 ph = 40kPa， 即 O點(diǎn)下不同深度的附加應(yīng)力計(jì)算結(jié)果見(jiàn) 表 8。根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪出 O點(diǎn)下的沿深度分布曲線，如 圖 20。 hzhtztSZz KpKppK ???? 基底 A點(diǎn)下的豎向附加應(yīng)力 計(jì)算過(guò)程同上 ， 的計(jì)算結(jié)果見(jiàn) 表 9， 分布曲線見(jiàn) 圖 20。 z?z?第八章 土中應(yīng)力及地基變形計(jì)算 基礎(chǔ)中心 O點(diǎn)下的附加應(yīng)力計(jì)算 表 8 第八章 土中應(yīng)力及地基變形計(jì)算 基底 A點(diǎn)下的附加應(yīng)力計(jì)算 表 9 第八章 土中應(yīng)力及地基變形計(jì)算 第 4節(jié) 土的壓縮性 教學(xué)目的與要求： 掌握壓縮試驗(yàn)原理及壓縮性指標(biāo) 了解土的受荷歷史對(duì)壓縮性的影響 一 、 基本概念 地基土在壓力作用下體積減小的特性稱為 土的壓縮性 。 土體產(chǎn)生壓縮變形的原因有以下三個(gè)方面： （ 1） 土粒本身的壓縮變形； （ 2） 孔隙中水和空氣的壓縮變形； （ 3） 孔隙中部分水和空氣被擠出 ， 土?；ハ嗫繑n ， 孔隙體積變小 第八章 土中應(yīng)力及地基變形計(jì)算 試驗(yàn)研究表明，在工程實(shí)踐中所遇到的壓力（約 100～ 600kPa）作用下，土粒和孔隙中水的壓縮量很小，可以忽略不計(jì)。 因此，土的壓縮變形主要是由于孔隙減小的緣故，可以用壓力與孔隙體積之間的變化來(lái)說(shuō)明土的壓縮性，并用于計(jì)算地基沉降量。 二、側(cè)限壓縮試驗(yàn)與壓縮性指標(biāo) ? 側(cè)限壓縮試驗(yàn) 室內(nèi)壓縮試驗(yàn) 是用壓縮儀（或稱固結(jié)儀）進(jìn)行的，如圖 21所示。 土樣由于受到環(huán)刀和剛性護(hù)環(huán)的限制，只能在豎直方向產(chǎn)生壓縮變形，不能產(chǎn)生側(cè)向膨脹，故稱為 側(cè)限壓縮實(shí)驗(yàn) 。 第八章 土中應(yīng)力及地基變形計(jì)算 圖 21 側(cè)限壓縮試驗(yàn)示意圖 圖 22 壓縮試驗(yàn)土樣變形示意圖 第八章 土中應(yīng)力及地基變形計(jì)算 oseVV?? 11oos eAHeVV???? 11001 eV ??0eV v ?iiiisi esHAeAHV???????1)(10孔隙比 的變化來(lái)表示 ， 如圖 22 所示 。 設(shè)土樣的截面積為 ，令 。 在加壓前 ， 則有 e10 ?? ss VV在壓力 作用下，土樣的穩(wěn)定變形量為 ，土樣的高度為 ，此時(shí)土樣的孔隙比為 ，則 ip ??is? ??? ii sHH 0 ie第八章 土中應(yīng)力及地基變形計(jì)算 000 )1( Hseee ii ?????1)1(0 ??? ? ?? wsGe式中 由于加前后土樣的截面積不變 ， 且 ， 即 式（ 17） ssis VVV ??0 根據(jù)每級(jí)壓力下的變形量 按式 （ 17） 即可求出相應(yīng)的孔隙比 。 然后以橫坐標(biāo)表示壓力 ， 縱坐標(biāo)表示孔隙比 ， 可繪出 曲線 ， 如圖 23所示；或以橫坐標(biāo)表示 ， 縱坐標(biāo)表示孔隙比 ， 繪出 曲線 ， 如圖 824所示 。 ??isie pepe~ plgepe lg~第八章 土中應(yīng)力及地基變形計(jì)算 ? 壓縮性指標(biāo) ?⑴ 壓縮系數(shù) 在工程上 ， 當(dāng)壓力 的變化范圍不大時(shí) ， 如圖 23中從 到 ， 壓縮曲線上相應(yīng)的 段可近似地看成直線 ， 即用割線 代替曲線 ， 土在此段的壓縮性可用該割線的斜率來(lái)反映 ， 則直線 的斜率稱為土體在該段的壓縮系數(shù) ， 即 ap 1p 2p21MM21MM21MM1221ppeea??? （式 18） 第八章 土中應(yīng)力及地基變形計(jì)算 圖 23 e～ p曲線 圖 24 e～ lgp曲線 第八章 土中應(yīng)力及地基變形計(jì)算 式中 — 土的壓縮系數(shù)， kPa1或 Mpa1； — 增壓前的壓力， kPa； — 增壓后的壓力， kPa； 、 — 增壓前、后土體在 和 作用下壓縮穩(wěn)定后的孔隙比。 1pa2p1p2p 由公式 （ 18） 可知 ， 越大 ， 說(shuō)明壓縮曲線越陡 ， 表明土的壓縮性越高； 越小 ， 則曲線越平緩 ， 表明土的壓縮性越低 。 從對(duì)土評(píng)價(jià)的一致性出發(fā) ，《 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 （ GB50007— 2022） 中規(guī)定 ， 取壓力 =100kPa、 =200kPa對(duì)應(yīng)的壓縮系數(shù) 作為判別土壓縮性的標(biāo)準(zhǔn) 。 按照 的大小將土的壓縮性劃分如下： aa1p2p 21?a21?a ＜ 屬低壓縮性土 。 21?a≤ ＜ 。 21?a≥ 。 21?a第八章 土中應(yīng)力及地基變形計(jì)算 ?⑵ 壓縮模量 根據(jù) 曲線可求出另一個(gè)壓縮性指標(biāo) ， 即 壓縮模量 。 它是指土在側(cè)限壓縮的條件下 ， 豎向壓力增量 與相應(yīng)的應(yīng)變變化量的比值 ， 其單位為 kPa或 Mpa， 表達(dá)式為： 式 （ 19） pe ~)( 12 ppp ??aeeeeppHspEs11211211)1/()(/?????????? 越大 ， 表示土的壓縮性越低；反之 越小 ， 則表示土的壓縮性越高 。 一般 ＜ 4Mpa屬高壓縮性土 ， ＝ 4～ 15Mpa 屬中壓縮性土 ， ＞ 15Mpa 屬低壓縮性土 。 sEsEsEsEsEsE第八章 土中應(yīng)力及地基變形計(jì)算 ?⑶ 壓縮指數(shù) 由圖 24中 的曲線可以看出 ， 此曲線開(kāi)始一段呈曲線 ， 其后很長(zhǎng)一段為直線 ， 此直線段的斜率稱為土的壓縮指數(shù) ， 即 式 （ 20） cC1221lglg ppeeCc ???pe lg~cC 壓縮指數(shù) 也可以表示土的壓縮性的高低，其值越大，壓縮曲線也越陡，土的壓縮性越高； 按壓縮指數(shù)的大小同樣將土的壓縮性劃分為： ＜ ， ≤≤ ， ＞ 。 cCcCcC第八章 土中應(yīng)力及地基變形計(jì)算 三 、 土的受荷歷史對(duì)壓縮性的影響 在做壓縮試驗(yàn)時(shí) ， 如加壓到某一級(jí)荷載達(dá)到壓縮穩(wěn)定后 ， 逐級(jí)卸荷 ，可以看到土的一部分變形可以恢復(fù) （ 即彈性變形 ） ， 而另一部分變形不能恢復(fù) （ 即殘余變形 ） 。 如果卸荷后又逐級(jí)加荷便可得到再加壓曲線 ， 再加壓曲線比原壓縮曲線平緩得多 ， 如圖 25所示 。 這說(shuō)明 ， 土在歷史上若受過(guò)大于現(xiàn)在所受的壓力 ， 其壓縮性將大大降低 。 土的前期固結(jié)壓力 是指土層形成后的歷史上所經(jīng)受過(guò)的最大固結(jié)壓力 。 將土層所受的前期固結(jié)壓力 與土層現(xiàn)在所受的自重應(yīng)力 的比值稱為 超固結(jié)比 ， 以 OCR表示 。 根據(jù) OCR可將天然土層分為三種固結(jié)狀態(tài) 。 c p cz?第八章 土中應(yīng)力及地基變形計(jì)算 圖 25 土的壓縮、卸荷、再加壓曲線 第八章 土中應(yīng)力及地基變形計(jì)算 ? 正常固結(jié)土 （ OCR =1） 一般土體的固結(jié)是在自重應(yīng)力的作用下伴隨土的沉積過(guò)程逐漸達(dá)到的。當(dāng)土體達(dá)到固結(jié)穩(wěn)定后，土層的應(yīng)力未發(fā)生明顯變化，即前期固結(jié)壓力等于目前土層的自重應(yīng)力，這種狀態(tài)的土稱為 正常固結(jié)的土 。如圖 26（ a）所示，工程中多數(shù)建筑物地基均為正常固結(jié)土。 ? 超固結(jié)土 （ OCR＞ 1） 當(dāng)土層在歷史上經(jīng)受過(guò)較大的固結(jié)壓力作用而達(dá)到固結(jié)穩(wěn)定后 ， 由于受到強(qiáng)烈的侵蝕 、 沖刷等原因 ， 使其目前的自重應(yīng)力小于前期固結(jié)壓力 ， 這種狀態(tài)的土稱為 超固結(jié)土 ， 如圖 26（ b） 所示 。 ? 欠固結(jié)土 （ OCR＜ 1） 土層沉積歷史短，在自重應(yīng)力作用下尚未達(dá)到固結(jié)穩(wěn)定，這種狀態(tài)的土稱為 欠固結(jié)土 ，如圖 26（ c）所示。 第八章 土中應(yīng)力及地基變形計(jì)算 圖 26 天然土層的三種固結(jié)狀態(tài) （ a）正常固結(jié)土 ； （ b）超固結(jié)土； （ c）欠結(jié)固土 第八章 土中應(yīng)力及地基變形計(jì)算 前期固結(jié)壓力 可用卡薩格蘭德的經(jīng)驗(yàn)作圖法確定，如圖 27所示。在 曲線上找出曲率半徑最小的一點(diǎn) A，過(guò) A點(diǎn)作水平線 A1和切線 A2，作 1A2的平分線 A3并與 曲線中直線段的延長(zhǎng)線相交于 B點(diǎn)， B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力就是前期固結(jié)壓力 cppe lg~?pe lg~圖 27 卡薩格蘭德法確定 cp第八章 土中應(yīng)力及地基變形計(jì)算 第 5節(jié) 地基最終沉降量計(jì)算 教學(xué)目的與要求： 掌握用分層總和法計(jì)算地基最終沉降量的計(jì)算方法與步驟 一 、 分層總和法計(jì)算地基最終沉降量 ? 基本假設(shè)與公式 分層總和法通常假設(shè)地基壓縮時(shí)不允許側(cè)向變形 ， 即采用側(cè)限條件下的壓縮試驗(yàn)成果進(jìn)行計(jì)算 。 為了彌補(bǔ)這樣的沉降量偏小的缺點(diǎn) ， 通常采用基礎(chǔ)中心點(diǎn)下的附加應(yīng)力 進(jìn)行計(jì)算 。 假定地基土層的厚度為 H；地基土層在建筑