【文章內(nèi)容簡介】 現(xiàn)象 。 設(shè)計中 ， 一般要求基礎(chǔ)底的置與凍結(jié)深度以下 。 167。 3 地基的應(yīng)力、沉降與承載力 一、概述 地基 支撐建筑物的土層 分為天然地基 人工地基：人工加固或處理后的地基 、 樁基 基礎(chǔ) 與地基接觸的建筑物底部稱為基礎(chǔ)：起“承上啟下”作用，上部荷載通過基礎(chǔ)傳給地基，而地基將產(chǎn)生應(yīng)力和變形 ―― 地基將有穩(wěn)定和變形問題。 ① 應(yīng)力在強(qiáng)度允許范圍內(nèi) → 土體穩(wěn)定 ② 應(yīng)力超過了 （ 某一局部 ） 的土體強(qiáng)度 → 局部破壞 → 范圍加大后將產(chǎn) 生失穩(wěn)或滑動 → 承載能力極限狀態(tài) ③ 應(yīng)力超過了某一允許值而地基未達(dá)破壞 →地基產(chǎn)生了超過允許值的變形影響使用 、 外觀→ 正常使用極限狀態(tài) 。 二、地基中的應(yīng)力 自重應(yīng)力 ：土的自重產(chǎn)生 附加應(yīng)力 ：由載荷產(chǎn)生 ， 附加載荷產(chǎn)生 采用理論：均質(zhì)彈性半無限體：把土示為：均質(zhì) 、 連續(xù) 、 各向同性的半無限彈性體 。 土的自重應(yīng)力計算： 必須知道原地面位置 計算沉降是 土骨架的沉降 ， 因此自重應(yīng)力水下應(yīng)該用浮重度 。 附加應(yīng)力 （ 壓力 ） 計算 （ 1） 集中力下的 σ z （ 2） 矩形基礎(chǔ)均布載荷下的 σ z （ 3） 矩形基礎(chǔ)三角形載荷下的 σ z （ 4） 矩形基礎(chǔ)水平均布載荷下的 σ z 基地壓力計算 基地壓力 ：建筑物傳給地基 表面 的壓力：大小等于基底面的地基反力 影響基底壓力的因素 ：基礎(chǔ)剛度 、 地基的變形條件 ， 當(dāng)總載荷一定時 ， 基底壓力分布形狀對土中應(yīng)力分布的影響只在一定范圍內(nèi)有影響 ， 超過 ～ 。 〈實用基底壓力〉：可近似按直線規(guī)律變化。但在計算基礎(chǔ)內(nèi)力時不能按此簡化計算。 〈計算公式〉 （ 1）中心荷載 p＝ = ＝ KPa （ 2）偏心荷載 p ＝ 177。 = (1177。 ) AP2mKNminmax APWMAPBe6 P、 M── 作用基礎(chǔ)中心的堅直荷載及彎距 ， M=P?e e── 偏心距 W── 載面距 W＝ 62LBL、 B── 基礎(chǔ)長、寬 當(dāng) e 合力作用點距前趾 ξ 大于三分點（ ），Pmin0，基底壓力梯形分布。 e＝ 合力作用點距前距 ξ 等于三分點（ ）， Pmin=0，基底壓力三角形分布。 6B6B3B3B e 合力作用點距前距 ξ 小于三分點 （ ） ，Pmin0， 基底壓力三角形分布 ， 產(chǎn)生拉力 （ 不合理 ） ， 在地基計算中不計拉力 。 〈 重力式碼頭規(guī)范 〉 ： ξ ≥ 時 B1=B e≤ ξ 時 B1=3ξ ξ ＝ （ MRMO） /VK 6B3B3B3B6B ξ ── 為合力作用點至碼頭前趾距離； B1── 墻底實際受壓寬度； B── 墻底寬度 。 對 ξ 的限制 對非巖石地基： ξ ≥ 即不小于 4分點 （ ） 。 對巖石地基： ξ 可不受限制 。 （ 3） 基底附加壓力 設(shè)埋深度為 D、 平均重度為 r， 基礎(chǔ)底面原有自重壓力為 YD。 4B4B 基低附加壓力 p P=PoYD Po── 基底壓力 （ KPa） 。 基底附加壓力應(yīng)減去基底處自重壓力 。 三、基礎(chǔ)沉降計算 認(rèn)為土的壓縮完全是由孔隙中水和氣排出造成 壓縮定律和土的壓縮指標(biāo)：由單向壓縮試驗，測出土的壓縮性指標(biāo) = ＝ Δ H＝ ?H1 Δ e＝ e1－ e2； Δ p＝ p2p1 α = ＝ 壓縮系數(shù) Δ e＝ αΔp＝ α （ p2p1） 1HH?121e1ee?－）（ 1e1e??）（ 1ee??e??1221pee?－ Δ H＝ ? H1＝ ?H1 Cc＝ ＝ Δ e＝ Cc1g（ ） Δ H＝ 1g（ ） H1 112e1pp?）－（?1e1p???1221gp11gpee?－ ）（12pp1ge?12pp12pp1ecc? Cc── 壓縮指數(shù) 。 〈 體積壓縮模量 mv〉 ：為單位壓力作用下的體積壓縮量 mv＝ = ＝ ＝ Δ e＝ mv?Δ p（ 1＋ e1） Δ H＝ ?H1＝ mvΔ p?H1 pVV1??pe1e1???）（pe??）（ 1e11? ）（ 1e1 ??11ve1e1pm??? ）（ 〈 壓縮模量 ES〉 ES是在側(cè)限條件下 ， 應(yīng)力 Δ p＝（ p2p1） 與應(yīng)變 即 的比值 ES＝ ＝ （ 1+e1） ＝ ＝ Δ e＝ （ 1+e1） ； 121e1ee?－）（ 1e1ep???ep???）（ 1e1 ?vm1sEp?1e1? Δ H＝ ?H1＝ ?H1 計算沉降指標(biāo) 計算公式 e e H Δ p＝ p2p1 Δ H＝ ?H1 sEp?s1Ee1 ）（ ??）（ 1e11?1ee?? α 、 e H Δ p＝ p2p1 Δ H＝ ?H1 Cc、 e H Δ p、 p p1 Δ H＝ ?H1 mv、 H Δ P ΔH＝ mv? ΔP?H1 1e1p????1ce1C? ??????）（12pplog Es、 H P H＝ ? P?H1 前期固結(jié)壓力 Pc: 歷史上受過的最大有效壓力叫先期固結(jié)壓力 超固結(jié)比 OCR＝ 正常固結(jié) OCR＝ 超 固 結(jié) OCR 欠 固 結(jié) OCR Es1?czcP?＝自重壓力先期固結(jié)壓力?? 地基沉降計算： S＝ ＝ hi ＝ ＝ ＝ ＝ 計算結(jié)果應(yīng)根據(jù)實測資料進(jìn)行修正 S＝ ?n1iS?n1 1i2i1i1 eee＋－?n1 1i1i1 ）＋（ eaizi h?in1 siziEh?n1izivi hm ? icizi heCci ][log1n1 1i ???? ）（?n1isi )( Sm msi：不同土質(zhì) 、 不同應(yīng)力實測沉降與計算沉降比值一般由經(jīng)驗確定 ， 缺乏經(jīng)驗時應(yīng)注意積累資料 、 總結(jié)經(jīng)驗 。 壓縮層深度 Zn： Zh處， ＝ ； 軟土 ＝ cz??cz??cz?? 下式為老規(guī)范（工民建 89年版、港工地基 87年版）的壓縮層深度確定公式 Δ Sn＝ Δ Sn：在 Zn深度向上取 1m土層的壓縮量。 ?n1iS 四、固結(jié)理論 砂土：透水性強(qiáng) ， 壓縮量小 ， 一般施工期結(jié)束時壓縮可完成 。 粘土：透水性弱 ， 壓縮量大 ， 壓縮穩(wěn)定時間長 。 地基固結(jié) ：地基由于增加應(yīng)力，引起的應(yīng)變隨時間變化的全過程叫地基固結(jié)。〔GB/T50279－ 98：飽和軟粘土承受壓力后，土體隨孔隙水逐漸排出而減小的過程〕 固結(jié)理論 研究地基固結(jié)過程的理論叫固結(jié)理論 ， 以飽和土單向固結(jié)理論為基礎(chǔ) 。 單向固結(jié)模型：孔隙水從一個方向排擊 （豎向 ） ， 土體壓縮也只是單向 （ 豎向 ） 。 有效應(yīng)力理論： P＝ u+σ ′ ； σ ′ ：土骨架上的有效應(yīng)力 。 在某一壓力下 ， 飽和土的固結(jié)過程也是 u（ 超靜水壓力 ） 不斷消散 ， 附加有效應(yīng)力不斷增加的過程 。 任一深度 ， 任一時刻的應(yīng)力始終遵循 有效應(yīng)力原理 。 單向固結(jié)理論 基本假定 :(1)土是均質(zhì) 、 各向同性飽和體 (2)土的壓縮空氣由孔隙減少引起 土粒 、 孔隙水本身不可壓縮 土的壓縮系數(shù) a視為常量 Cv= (3)土的壓縮 、 排水僅在豎向產(chǎn)生 waek?)1( 1? k、 a不變則 （ 4）孔隙水排水符合達(dá)西定律 ,在整個固結(jié)過程中 Cv不變 滲透系數(shù) K為常量 （ 5）地面上作用著連續(xù)均布載荷 ,是一次瞬時施加。 由于孔隙被水充滿，根據(jù)連續(xù)條件，在 dt時間內(nèi)，單元體積的減少應(yīng)等于流出與流入該單元體中的水量之差。由此可得單向固結(jié)微分方程： ； Cv＝ 單元體內(nèi)孔隙水壓力在單位時間內(nèi)的變化率 （ ） 。 單元體積內(nèi) ， 孔隙水壓力 （ 孔壓 ） 在 △ Z長度上的變化速度 （ ） 的變化率 （ ） 。 22v zutu???? C＝w1e1k??）（ ?tu??22zu??zuu????? U= (m，正奇數(shù) 5…) VTHZS 4m1m22e2minm1p4??????? ）（ Tv= ； H―― 排水量大距離 ， 單面排水為土層厚度；雙面排水易為土層厚度之半 。 e= 當(dāng)取 m＝ 1時 tH2vCu＝ VTHZS 4 2e2inp4 ?????）（實際工程、砂井工程是空間問題（即軸對稱問題）。 固結(jié)度 固結(jié)度 在某一固結(jié)應(yīng)力下 ， 經(jīng) t時間后 ， 土體 發(fā) 生 固 結(jié) 或 孔 隙 水 應(yīng) 力 消 散 的 程 度 。GB/T50279－ 98：飽和土層或土樣在某一載荷下的固結(jié)過程中 ， 某一時刻的孔隙水壓力平均消散值或壓縮量與初始孔隙水壓力或最終壓縮量的比值 ， 以百分率表示 （ 這個定義綜合了應(yīng)力固結(jié)度和應(yīng)變固結(jié)度 ） 。 對于單向固結(jié)土層的平均固結(jié)度 。 U=St/S∞ 利用 U～ t曲線推求 S∞ 解決下面兩個問題： （ 1） 已知 S∞ 求某等時間 t的時間 St。 （ 2） 已知 S∞ ， 求土層達(dá)到某 St時所需時間 t，根據(jù)固結(jié)理論達(dá)到同一 TV ， 單面排水所需時間是雙面排水的 4倍 。 五、土的抗剪強(qiáng)度 土的抗剪強(qiáng)度 ：指土體對于外荷產(chǎn)生的剪應(yīng)力的極限抵抗能力 。 當(dāng)土體某點剪應(yīng)力達(dá)到了土的抗剪強(qiáng)度 ， 則就發(fā)生了土體的一部分相對另一部分的位移 ， 這時便認(rèn)為該點發(fā)生了剪切破壞 。 GB/T50279－ 98：土體或巖體在剪切面上所能承受的極限剪應(yīng)力 。 莫爾應(yīng)力圓與抗剪強(qiáng)度定律： 土體內(nèi)部的滑動可沿著任何一個面發(fā)生 ， 如果 該面上的剪應(yīng)力等于它的抗剪強(qiáng)度，就可引用