【正文】 它采用了各天然土層單一的壓縮性指標并引入平均附加應力系數以簡化計算，規(guī)定了計算地基壓縮層厚度的新標準；引入了地基沉降計算經驗系數對計算結果進行修正等新內容。很多觀測資料表明，分層總和法用在軟土中沉降量計算結果偏小；而對于硬質土，則沉降量計算結果偏大。圖416為欠固結土第i分層的現場壓縮曲線。對于第一種情況的各分層，如圖4—15（a）所示，第i分層在Δpi作用下，孔隙比將先沿著再壓縮曲線b’b減小Δe’i，然后再沿著現場壓縮曲線bc減小Δe”i，孔隙比的總改變量為Δei=Δe’i+Δe”i。圖4—14表示地基土中第i分層土體的室內壓縮試驗推得的現場壓縮曲線。當pc＞p0時，試樣是欠固結土，由于欠固結土實則上屬于正常固結土類，所以，欠固結土的現場壓縮曲線的推求方法與正常固結土完全一樣。因此，當超固結土受到外荷載引起的附加應力Δp作用時，將沿著再壓縮曲線壓縮，當Δp＞pcp0時，則沿著現場壓縮曲線壓縮。然后從elogp曲線上找出c點，連接bc即為所求的現場壓縮曲線，如圖4—12所示。當pc=p0時，試樣是正常固結土，其現場壓縮曲線可按下法推求:首先，按照卡薩格蘭德法確定出試樣所受的前期固結壓力pc，同時假定試樣的初始孔隙比e0就是它的原位孔隙比。然后，根據室內壓縮曲線的特征，來推求現場壓縮曲線。為了判斷地基土的應力歷史，首先要確定它的前期固結應力pc，常用方法是卡薩格蘭德(Casagrande)的經驗圖解法，其作圖方法和步驟如下：(1)在elogp坐標系中繪出試樣的室內壓縮曲線，如圖4—10所示；(2)找出壓縮曲線上曲率最大的點A，過A點作水平線A1，切線A2及它們夾角的平分線A3；(3)延伸壓縮曲線下部的直線段交A3于B點，則B點的橫坐標即為所求的前期固結壓力pc。要考慮三種土壓縮性的差異，只有采用elogp曲線法才能得以解決。在自重作用下尚未完成固結，目前處于現場壓縮曲線上的c點。正常固結土：OCR=1，即pc=p0。超固結土： OCR＞1，即pc＞p0。如果將時間后推到土層剛沉積時起算，那么固結應力應包括自重應力。三、考慮應力歷史的沉降計算方法(一)應力歷史對粘性土壓縮性的影響粘性土受沉積時間的影響對于新近沉積的土或人工填土，自重作用下尚未完成固結，自重應力即固結應力。(7)根據各分層的平均自重應力p1i和平均自重應力與平均附加應力之和p2i，分別由壓縮曲線查出相應的初始孔隙比e1i和壓縮穩(wěn)定后的孔隙比e2i。第i分層的平均自重應力σczi和平均附加應力σzi分別為：(6)確定壓縮層厚度Zn，壓縮層厚度即沉降計算厚度，分層總和法中，根據經驗按下列規(guī)定取值。當基礎有埋深時，考慮到基礎埋深的影響，應采用基底凈壓力p0＝pγd計算地基中的附加應力，附加應力從基底面算起。值得注意的是，自重應力應自原地面算起。編號自基底面開始，依次為0，1，2……。分層時，天然土層的交界面和地下水面應作為分層面，分層厚度hi≤，b為基礎寬度。根據建筑物基礎的尺寸，判別問題的性質，即屬于空間問題還是平面問題。計算時，可選用室內側限指標，通常取基底中心點下的附加應力進行計算。二、分層總和法假定地基土為一線彈性體，在外荷載作用下，地基土的變形只發(fā)生在有限深度范圍內，這一深度范圍的土層稱為壓縮層。如圖46(a)所示，在壓力p1作用下土體已經壓縮穩(wěn)定，此時，試樣的高度為h，若設試樣中土粒的體積為Vs，相應的孔隙比為e1，則孔隙體積為e1 Vs，土體總體積應為(1+e1)Vs。但實際工程中地基的應力狀態(tài)大都屬三維空間應力狀態(tài)，即土體受荷后會產生一定的側向變形。近三十年來，國內外學者提出了很多沉降計算方法，如分層總和法、黃文熙法、差分法及有限元法等。第二節(jié) 基礎最終沉降量計算實測資料表明，軟土的變形模量與公式(47)計算結果比較接近，而硬質土的變形模量往往比計算結果大得多，甚至數倍到數十倍。表41不同土類的變形模量值土的類型變形模量E0值(kPa)泥炭100～500可塑性粘土500～4000硬塑粘土4000～8000較硬粘土8000～15000松砂10000～20000密實砂50000～80000密實砂礫、礫石100000～200000說明（1）由于土的泊松比μ≤，按上式求出土的變形模量總是小于壓縮模量。靜載荷試驗是一種現場原位測試方法，主要用于地基承載力的確定。(四)變形模量土體在無側限條件下的應力與應變的比值，稱為土的變形模量，用E0表示。以土的壓縮模量劃分土的壓縮性高低一般按下列標準：當壓縮模量Es4MPa時屬高壓縮性土；當壓縮模量Es=4～15MPa時屬中等壓縮性土；當壓縮模量Es≥15MPa時屬低壓縮性土。壓縮模量也具有劃分土的壓縮性高低的功能，壓縮模量愈大，土的壓縮性愈低；反之，壓縮模量愈小，土的壓縮性愈高。壓縮系數隨所取起始壓力及壓力增量的大小而異，而壓縮指數值在較高的壓力范圍內為一常量。壓縮曲線愈陡，壓縮指數愈大，土的壓縮性就愈高；壓縮曲線愈平緩，壓縮指數愈小，土的壓縮性就低。從elogp曲線上可以看出，當壓力超過某一數值后，elogp曲線近似為一直線。通常當壓縮系數a12；≤a12；當a12≥。這說明曲線A所代表的土的壓縮性要比曲線B所代表的土的壓縮性高得多。即可按式（41）求得各級壓力作用下土樣的穩(wěn)定孔隙比，三、壓縮性指標(一)壓縮系數圖4—3表示兩種不同土的壓縮試驗結果。試驗時，對土樣分n級逐漸加載，最后一級的壓力應大于上覆土層的計算壓力100kPa～200kPa。透水石頂部，放一加壓上蓋，所加壓力通過加壓支架作用在上蓋上，并通過加壓上蓋傳至土樣，同時，安裝一只百分表用來量測試樣的壓縮變形。土體固結時間的長短受土體透水性的控制。 引起土體體積縮小的原因主要有(1)土顆粒及孔隙中水的壓(2)土中封閉式氣體的壓縮(3)土體孔隙中水和氣體受壓排出第一節(jié) 土體的變形特性一、基本概念 當建筑物通過基礎將荷載傳遞給地基土體后，建筑物地基內將產生應力和變形，從而引起建筑物基礎的下沉，工程中將荷載引起的基礎下沉稱為基礎的沉降。（3）反之，當土體中有自下向上滲流時，土中有效應力減小，孔隙水應力增加，從而削弱了土體的穩(wěn)定性。表39土中水滲流時總應力、孔隙水應力、有效應力計算滲流情況計算點總應力σ孔隙水應力ｕ有效應力σ’靜水時aγh10γh1bγh1+γsath2γwh2γh1+(γsatγw) h2水自上向下滲流aγh10γh1bγh1+γsath2γw(h2h)γh1+(γsatγw) h2+γwh水自下向上滲流aγh10γh1bγh1+γsath2γw(h2+h)γh1+(γsatγw) h2γwh計算結果表明：（1）3種情況的總應力σ是相同的，即滲流不影響總應力值，但滲流產生的動水壓力將影響有效應力和孔隙水應力的分布。二、土中有滲流時的有效應力計算當土中有滲流(一維滲流)時，滲流對土顆粒將產生動水壓力，這就必然影響土中有效應力的分布。概括地說，有效應力原理包含下述兩點：(1)土的有效應力σ’等于總應力σ減去孔隙水應力ｕ；(2)土的有效應力控制了土的變形及強度。 分析圖323(b)所示土體的平衡，沿土粒接觸面截取曲線狀的aa截面為隔離體，aa截面上土顆粒接觸面間的法向應力為σs，土粒接觸面積之和為As，孔隙內的水應力為ｕw，氣體應力為ｕa，相應面積分別為Aw及Aa。 由土體孔隙內的水及氣體承擔的另一部分的應力稱為孔隙應力。第四節(jié) 有效應力一、有效應力的概念概念在土體中任取一水平截面，其面積為A，如圖323(a)所示。同樣可以利用彈性理論計算土中任一點M的豎向應力，然后沿荷載分布寬度b范圍內積分求得Ｍ點的豎向附加應力以地面為X軸，與地面垂直線為Z軸，荷載強度等于零處為坐標原點。因此，建筑物地基勘探深度，條形基礎不得小于6b，方形基礎不小于2b。計算土中任一點M的豎向應力時，可將Flament公式在荷載分布寬度b范圍內積分求得：圖319(a)(b)分別為條形基礎與方形基礎，承受均布荷載時土中豎向附加應力的等值線圖（或稱等壓力泡）。二、平面問題的地基附加應力(一)豎直線荷載作用下的附加應力作用在半無限體表面上一條無限長直線上的均布荷載，簡稱線荷載，如圖317所示。(四)矩形基礎受水平均布荷載作用時角點下的豎向附加應力設矩形基礎底面上承受均布水平荷載ph，則角點下深度ｚ處的豎向附加應力為：指出，圖316所示的A點下的附加應力σz為拉應力，以式(332) 中的“”號計；b邊中點下任一深度的附加應力為零；B點下的附加應力σz為壓應力，取“+”號。這時M點的豎向附加應力σz可由下式求得:對于在基底范圍內（或范圍外）任意點下的豎向附加應力，仍可應用“角點法”和疊加原理進行計算。(三)矩形基礎受三角形荷載作用時角點下的豎向附加應力如圖314，矩形基礎底面三角形分布壓力的最大值pt，如圖314所示。一、空間問題的地基附加應力(一)集中力作用下附加應力計算當垂直集中力F作用于半無限彈性體表面時，半無限體內任一點M(x,y,z)處所引起的附加應力與位移的解答，是法國學者Bousinesq首先用彈性理論導出的。平面問題；當基礎長度與寬度之比l/b=∞，且荷載分布沿長度方向不變時，地基變形與位移僅需計算與長度方向（Y軸）相垂直的XOY平面內的變化，Y軸方向可不予考慮，這稱為平面問題。地基中的附加應力計算分為空間問題和平面問題。本節(jié)主要討論彈性理論方法。則基底面處的附加壓力為第三節(jié) 地基中的附加應力地基中附加應力是由基底附加壓力在地基內部產生的，通過土粒傳遞，并向深度和水平方向擴散，如圖38所示。實際上，建筑物基礎均有一定的埋置深度，該處原有的自重應力因開挖基坑而卸除。根據偏心荷載與基底反力的平衡條件，則荷載合力(F+G)應通過三角形反力分布形心，則得基底邊緣的最大壓力為工程上，荷載偏心距e不允許太大，因此，在基礎平面尺寸設計時，應盡可能使合力偏心距e滿足規(guī)范要求，以策安全。（2）如基礎為條形（理論上l/b→∞時稱為條形基礎，實用上當l/b≥10即按條形基礎考慮），則在長度方向上截取1m進行計算二、豎直偏心荷載作用下的基底壓力（1）若矩形基礎基底作用有雙向偏心荷載時(如圖37(a)所示)，任意點的基底壓力，可按材料力學偏心受壓公式計算.Mx=()；My=()； Ix=bl3/12為基礎底面積對X軸的慣矩(m4)；Iy=lb3/12為基礎底面積對Y軸的慣矩(m4)；ex為荷載在X軸方向偏心矩(m)；ey為荷載在Y軸方向偏心矩(m)。工程中常采用簡化的辦法，近似地按線性分布來考慮基底壓力的分布，這樣就可用材料力學公式計算基底壓力。第二節(jié) 基底壓力建筑物的荷載是通過基礎底面?zhèn)鬟f給地基土的，在基礎與地基之間存在著接觸壓力，這個接觸壓力，既是經由基礎底面作用于地基的壓力，稱為基底壓力（方向向下）；又是地基反作用于基礎的反力，稱為地基反力（方向向上）。但對于新近沉積土、人工填土、沖、淤積物等，應考慮土體在自重應力作用下的變形。必須指出，上述自重應力是指有效自重應力，簡稱為自重應力。如圖33(b)中a點的自重應力為尚需指出的是，大量抽取地下水，會使地下水位大幅度下降，從而引起地基土中自重應力的變化，造成地表的大面積下沉，如圖33 (c)所示。三、土層中有地下水一般情況下，當計算點在地下水位以下時，由于地下水對土粒的浮力作用，土的重度減小，計算土的豎向自重應力時，水下采用土的有效重度(即浮重度)。因此，地面下任一深度z處水平面上作用的豎向自重應力等于單位面積上土柱的重力，如圖31所示，即：二、成層土設地基土為層狀土，各土層的厚度為hi，相應土的重度為γi，則第n層底面處的自重應力為各層土的自重應力之和當土層的重度不同時，成層土的自重應力分布是折線型的，即在分層面處自重應力出現轉折。在計算土中應力時，假設地基土為均質的、各向同性的半無限彈性體，從而引用彈性理論公式進行土中應力計算。附加應力是由外荷載在地基土中產生的，是使地基失穩(wěn)和產生變形的主要因素。第三章 地基中的應力計算本章提要按照不同的產生原因，地基土中應力可分為自重應力和附加應力。 上述因素是土層發(fā)生凍脹的三個必要條件，當然，工程中可以根據影響凍脹的三個因素，采取相應的防治措施。 如氣溫緩慢下降，冷卻強度小，負溫持續(xù)的時間較長，則就能促使未凍結區(qū)水分不斷向凍結區(qū)遷移積聚，在土中形成冰夾層，出現明顯的凍脹現象。這時，土中弱結合水及毛細水來不及向凍結區(qū)遷移就在原地結+冰，這樣，水分的遷移和積聚不會發(fā)生，在土層中看不到冰夾層，只有散布于土體孔隙中的冰晶體，這時形成的凍土一般無明顯的凍脹。 土層發(fā)生凍脹的原因是水分的遷移和積聚。所以，粘性土要比粉質土的凍脹性小。 影響土的凍脹性有下列三個方面的因素:隨著未凍結區(qū)的水分不斷地向凍結區(qū)補給，土層中將形成冰夾層，致使土體體積增加，即發(fā)生凍脹現象。當大氣溫度降至零度以下時，土層中的溫度隨之降低，土體孔隙中的自由水首先凍結成冰。二、凍脹及其影響因素(一)凍脹的原因特別是季節(jié)性凍土地區(qū)，春暖時土層解凍融化，致使土體的含水量增加，土體軟化，強度降低。冬季凍結，夏季融化的凍土稱為季節(jié)性凍土；凍結狀態(tài)持續(xù)多年的土稱為多年性凍土。 溫度在攝氏零度以下且含有冰的土稱為凍土。管涌發(fā)生的臨界水力坡降目前尚無合適的公式，故常采用試驗方法進行確定。 當ie＞icr時，土體處于流土狀態(tài)； 當ie＜icr時，土體處于穩(wěn)定狀態(tài)；這樣，只要求出滲流逸出處的水力坡降ie，就可以判別流土發(fā)生的可能性?！．斬Q向滲透力等于土