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土的壓縮性與地基沉降計(jì)算(2)-展示頁

2025-05-08 05:37本頁面
  

【正文】 孔隙體積減小的本質(zhì)或機(jī)理 土的固結(jié)過程 1)當(dāng)壓力 p瞬時(shí)施加,即 t=0,附加應(yīng)力全部由水來承擔(dān); 2)經(jīng)過時(shí)間 t,附加應(yīng)力由彈簧和水共同承擔(dān); 3)當(dāng)時(shí)間 t趨于無窮時(shí),超靜孔隙水壓力消散,僅剩靜孔隙水壓力,容器中水不再排出,附加應(yīng)力全部轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力,固結(jié)完成。 土壓縮的特性 當(dāng)孔隙水朝一個(gè)方向排出時(shí),土的壓縮也只在一個(gè)方向產(chǎn)生(一般指豎直方向) 土的單向固結(jié)模型 是一個(gè)側(cè)壁和底部均不能透水,其內(nèi)部裝置著多層活塞和彈簧的充水容器,如右圖。 由此提出固結(jié)的概念 固結(jié):土的壓縮隨時(shí)間增長的過程。 外力作用下,土體積縮小的原因: 1)土粒本身和孔隙水的壓縮 2)孔隙氣體的壓縮變形 3)孔隙中的水和氣體有一部分向外排出 (研究表明:在工程上常遇到的壓力( 600kPa)下,土粒本身和孔隙水的壓縮量極其微小,可以忽略不計(jì))。 土壓縮的特性 土是散粒體結(jié)構(gòu),其顆粒間的孔隙與它所受到的外力的大小有關(guān)。 167。 土的固結(jié) —— 土體在外力作用下,壓縮隨時(shí)間發(fā)展的過程稱為固結(jié)。 基本概念 基礎(chǔ)沉降 —— 由于土的壓縮性導(dǎo)致基礎(chǔ)下沉稱為基礎(chǔ)沉降。變形是土力學(xué)最基本也是最重要的問題之一,過大變形或不均勻變形不僅會(huì)降低建筑物的使用價(jià)值,還會(huì)造成建筑物毀壞。Company LOGO 土的壓縮性及地基沉降計(jì)算 第四章 本章重點(diǎn): 土的壓縮指標(biāo)確定 和地基的最終沉降量計(jì)算;土的固結(jié)理論 Hohai University 土具有壓縮性 荷載作用 地基發(fā)生沉降 荷載大小 土的壓縮特性 地基厚度 一致沉降 (沉降量) 差異沉降 (沉降差) 建筑物上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力 影響結(jié)構(gòu)物的安全和正常使用 第四章 土的壓縮性及地基沉降計(jì)算 土的特點(diǎn) (碎散、三相) 沉降具有時(shí)間效應(yīng)-沉降速率 167。 緒論 Hohai University Kiss 由于沉降相互影響,兩棟相鄰的建筑物上部接觸 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 實(shí)例一 Hohai University 基坑開挖,引起陽臺(tái)裂縫 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 實(shí)例二 Hohai University 修建新建筑物:引起原有建筑物開裂 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 實(shí)例三 Hohai University 高層建筑物由于不均勻沉降而被爆破拆除 實(shí)例四 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 Hohai University 建筑物立面高差過大 實(shí)例五 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 Hohai University 建筑物過長:長高比 :1 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 實(shí)例六 Hohai University 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 荷載通過基礎(chǔ)傳給地基后在地基內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力,應(yīng)力作用下土體會(huì)發(fā)生變形,地基下沉、側(cè)向或水平位移都屬于地基變形。因此,必須控制基礎(chǔ)的總沉降量和沉降差。 土的壓縮性 —— 通常將應(yīng)力作用下土體積縮小的特性稱為土的壓縮性。 土的壓縮性 常用 壓縮性指標(biāo) 描述, 壓縮性指標(biāo) 可以通過 室內(nèi)試驗(yàn)(如側(cè)限壓縮、三軸壓縮等) 測定,也可以用 現(xiàn)場原位試驗(yàn)(如載荷試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等) 測定,無論什么方法都應(yīng)該使試驗(yàn)條件與土的天然狀態(tài)及荷載作用下土體的實(shí)際應(yīng)力條件一致。 緒論 Hohai University 一、土的壓縮與固結(jié) 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 167。外力增加,土顆粒將重新排列,導(dǎo)致土體發(fā)生體積縮小、這種在外力作用下 ,土體體積縮小的現(xiàn)象稱為壓縮。對于飽和土來說,其體積變化的原因只可能是由于水從孔隙中排出。 Hohai University 二、土的單向固結(jié)模型 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 167。其中彈簧模擬土的骨架,水模擬土中孔隙水,活塞上的小孔模擬土孔隙中的排水條件。 注意: 由此提出的附加應(yīng)力引起的孔隙水壓力和有效應(yīng)力都是指超靜孔隙水壓力和附加有效應(yīng)力。 Hohai University 水槽 內(nèi)環(huán) 環(huán)刀 透水石 土樣 加載板 百分表 ?施加荷載,靜置至變形穩(wěn)定 ?逐級(jí)加大荷載 測定: 軸向應(yīng)力 軸向變形 Pt1p2pSt1e2e0e3e1s2s3se試驗(yàn)結(jié)果: 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 167。 土的壓縮性室內(nèi)測試方法 假設(shè)土體中固體顆粒不可壓縮且固體顆粒體積 Vs=1, 試樣的初始孔隙比等于 e0 ,根據(jù)孔隙比定義 ,得到土體初始孔隙體積 e0 ,則初始體積 。試樣在剛性護(hù)環(huán)內(nèi)不能發(fā)生側(cè)向變形,所以受壓前后試樣截面面積不變,即: svVVe?00 1 eVVV vs ????ii eV ??1iiHeHe ??? 1100000Δ)1(HHeee ii???0 100 200 300 400 e P(kPa) 如何根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果求取土樣相應(yīng)孔隙比 Hohai University 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 167。壓縮性大小可以用 ep曲線的切線斜率,即土的壓縮系數(shù) a描述。 1221 pp eeΔpΔea ?????kPa1001 ?p kPa2022 ?p21a土的壓縮系數(shù) 土的類別 a12 (MPa1) 高壓縮性土 = 中壓縮性土 低壓縮性土 ep曲線缺點(diǎn): 不能反映土的應(yīng)力歷史 1M Pa單位:Hohai University 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 167。壓力較高時(shí) elogp曲線的斜率為常數(shù),見 右 圖,該斜率稱為土的壓縮指數(shù) elogp曲線 土的壓縮指數(shù) 1221lo glo g ppeecc ???土的類別 Cc 高壓縮性土 中壓縮性土 低壓縮性土 特點(diǎn) : 有一段較長的直 線段 Hohai University 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 167。卸載到零壓力后再繼續(xù)加載,就可以得到 再壓縮曲線 。說明土體的初始?jí)嚎s性最大, 卸載及再加載過程中土體的變形量較??; 3)當(dāng)再加荷時(shí)的壓力超過 b點(diǎn)所對應(yīng)的壓力時(shí),再壓縮曲線就趨于初始?jí)嚎s曲線的延長線。 回滯環(huán) ececccHohai University 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 167。根據(jù)定義有: 土的壓縮模量 sEvspE????aeEs01 ??壓縮模量 的定義不同于彈性模量(又稱楊氏模量), 彈性模量 是無側(cè)限條件下材料應(yīng)力與應(yīng)變的比值 土體的壓縮模量與壓縮系數(shù)的倒數(shù)成比例,它反映了單向壓縮時(shí)土體對壓縮變形的抵抗能力,壓縮模量值越小,土體的壓縮性越高。 土的壓縮性室內(nèi)測試方法 土體在側(cè)限條件下單位壓力增量下引起的單位體積變化定義為土的體積壓縮系數(shù) , 體積壓縮系數(shù) 由上式可以看出: 土的體積壓縮系數(shù)是壓縮模量的倒數(shù),側(cè)限條件下就等于土體單位厚度的壓縮量 。 vmsvv Eeapm11 0 ?????? ?Hohai University 單向壓縮試驗(yàn)的各種參數(shù)的關(guān)系 指標(biāo) 指標(biāo) a mv Es a 1 mv(1+e0) (1+e0)/Es mv a/(1+e0) 1 1/Es Es (1+e0)/a 1/mv 1 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 167。 土的壓縮性原位測試 現(xiàn)場載荷試驗(yàn)有淺層平板載荷試驗(yàn)和深層平板載荷試驗(yàn)兩種,根據(jù)所需測試的土層深度進(jìn)行選擇。試坑深度為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)埋深,試坑寬度 B=3b( b為載荷試驗(yàn)壓板寬度或直徑)。 一、載荷試驗(yàn) Hohai University 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 167。 土的壓縮性原位測試 把一個(gè)圓柱型充且充滿水的旁壓器放入鉆孔中預(yù)測深度,通過旁壓器膨脹向孔壁土體施加側(cè)向壓力使土體變形,通過量測裝置,測出施加壓力盒土體變形之間關(guān)系,從而求出地基土變形模量和地基土承載力。 土的壓縮性原位測試 試驗(yàn)原理 1)在建筑場地試驗(yàn)地點(diǎn)鉆孔,將旁壓器放入鉆孔中至測試高程。 3)分級(jí)加壓,量測所加的壓力 p的大小以及旁壓器測量腔的體積 V的變化。 試驗(yàn)結(jié)果的整理計(jì)算 1)反力校正。 2)土體變形校正。 3)繪制旁壓曲線。 4)地基承載力 f按下式計(jì)算 其中: 為土的側(cè)壓力系數(shù),查表 5)地基土的變形模量和壓縮模量根據(jù)公式計(jì)算。 土的壓縮性原位測試 變形模量 E定義為無側(cè)限條件下土體的豎向 應(yīng)力 力與豎向應(yīng)變之比 。 土的變形模量 土的變形模量 E與壓縮模量 Es的關(guān)系: 002 /)1( sbpE ?? ??由定義可知,土體的變形模量與壓縮模量的區(qū)別在于土體壓縮時(shí)是否有側(cè)限條件。變形模量反映了土體抵抗彈塑性變形的能力。 土的壓縮性室內(nèi)測試方法 三、三軸壓縮試驗(yàn) Hohai University 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 167。 土的壓縮性原位測試 壓縮 模量 是根據(jù)室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗(yàn)得到的。該參數(shù)將用于地基最終沉降計(jì)算。定義為無側(cè)限條件下土體的豎向應(yīng)力力與豎向應(yīng)變之比。但載荷試驗(yàn)中所規(guī)定的沉降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)帶有很大的近似性。該參數(shù)常用于彈性理論公式估算建筑物的初始瞬時(shí)沉降。幾倍甚至更大。 土的壓縮性原位測試 固結(jié)應(yīng)力: 能夠使土體產(chǎn)生固結(jié)或壓縮的應(yīng)力 。 對于大多數(shù)天然土,在自重作用下已經(jīng)固結(jié),其固結(jié)應(yīng)力僅指附加應(yīng)力。 土的壓縮性原位測試 P1: 現(xiàn)有有效應(yīng)力 1/ ppO C R c?1?OCR1?OCR1?OCRHohai University 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 167。 土的壓縮性原位測試 對于固結(jié)土,它在沉積過程中已從 e0開始在自重應(yīng)力作用下沿現(xiàn)場壓縮曲線至 A點(diǎn)固結(jié)穩(wěn)定。 對于欠固結(jié)土,由于在自重應(yīng)力作用下尚未完全固結(jié)穩(wěn)定,目前它處在現(xiàn)場壓縮曲線的 C點(diǎn) 。 下圖表示 z深度處土的現(xiàn)場壓縮、回彈和再壓縮曲線,并假定三種土在沉積初期都曾處于孔隙比 e0 Hohai University 最終沉降量 S∞:是指地基在建筑物附加荷載作用下不斷產(chǎn)生壓縮,直至壓縮穩(wěn)定后地基表面的沉降量。 不可壓縮層 可壓縮層 σz=p p 第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 167。 地基的最終沉降量計(jì)算
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