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土的壓縮性與地基沉降計算(2)-在線瀏覽

2025-06-16 05:37本頁面
  

【正文】 一般按變形機理將沉降分為三部分:初始沉降 Sd(又稱瞬時沉降或形變沉降)、固結(jié)沉降 Sc和次固結(jié)沉降 Sc(又稱蠕變沉降),于是總沉降 S等于: 計算原理 scd ssss ???初始沉降 —— 荷載剛加上時土體立即發(fā)生的那部分沉降,故又稱為瞬時沉降。 固結(jié)沉降 是土體在荷載作用下因固結(jié)發(fā)生的沉降 特點:沉降要較長時間才能完成(所需時間與地基土層厚度、排水條件和土體滲透系數(shù)有關(guān))。 次固結(jié)沉降 指有效應(yīng)力不變時隨時間繼續(xù)發(fā)展的那部分沉降 特點:是土骨架流變的結(jié)果,由于變形剛開始時與土體的固結(jié)沉降相比太微不足道了,因此常被忽略。 Hohai University 第四章 土的壓縮性與地基沉降計算 167。 地基沉降也可以按施工階段分為施工期沉降和工后沉降 以軟土地基上的高速公路為例, 施工期沉降主要關(guān)系到工程量及工程進度,對公路的使用并無影響;人們更關(guān)心的是工后沉降(即完工后 15年內(nèi)發(fā)生的沉降),因為過大的工后沉降及不均勻沉降會導致路面不平,給高速行駛的汽車帶來很大危害。 Hohai University 第四章 土的壓縮性與地基沉降計算 167。 分層總和法 —— 分層總和法是指將地基沉降計算深度內(nèi)的土層按土質(zhì)和應(yīng)力變化情況劃分為若干分層,分別計算各分層的壓縮量,然后求其總和得出地基最終沉降量。 ? ?ErPS?? 21 ??地基內(nèi)與豎向集中荷載 P作用點相距為 r的地表任一點的沉降量: ini iiinii HeeesS ???? ????1 1211 1Hohai University 第四章 土的壓縮性與地基沉降計算 167。 ( a)假設(shè)基底壓力為線性分布 ( b)附加應(yīng)力用彈性理論計算 ( c)只發(fā)生單向沉降:側(cè)限應(yīng)力狀態(tài) ( d)只計算固結(jié)沉降,不計瞬時沉降和次固結(jié)沉降 ( e) 將地基分成若干層,認為整個地基的最終沉降量為各層沉降量之和 : ?? iSS167。 地基的最終沉降量計算 單向壓縮量公式 無側(cè)向變形條件下單向壓縮量計算假設(shè): ( 1)土的壓縮完全是由于孔隙體積減小導致骨架變形的結(jié)果,土粒本身的壓縮可忽略不計; ( 3)土層均質(zhì)且在土層厚度范圍內(nèi),壓力是均勻分布的。 地基的最終沉降量計算 第四章 土的壓縮性與地基沉降計算 1 地基土的分層 ( 1)天然土層交界面和地下水位應(yīng)為分層面 ( 2)同一類土,其分層厚度不大與 (b為基礎(chǔ)寬度 ) 如何利用單向壓縮量計算公式? 2 確定壓縮層厚度 ( 1)應(yīng)力比法 —— 豎向附加應(yīng)力與自重應(yīng)力之比 對一般粘土按 確定地基沉降計算深度;如果下面還有軟土層,按 確定地基沉降計算深度。39。 地基的最終沉降量計算 第四章 土的壓縮性與地基沉降計算 1)確定沉降計算剖面,計算基底壓力的大小及分布,選擇沉降計算點位置。 注意自重應(yīng)力應(yīng)從地面起算 3)求出計算點垂線上各分層面處豎向附加應(yīng)力 ,繪出分布曲線。 地基的最終沉降量計算 第四章 土的壓縮性與地基沉降計算 4)確定地基沉降計算深度 5)根據(jù)每一分層頂、底面處的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力求出每個分層的平均自重應(yīng)力 和平均附加應(yīng)力 。 iiiii Heees1211 ??????niiss12)1(1 ciicip?? ?? ?2)1( ziizip?? ??? ?iniiviini siinii HpmHEpss ???????????111Hohai University 167。 土體的天然重度 ?=20kN/m3,飽和重度 ?m=21kN/m3,土的壓縮曲線如 下圖所示,如果地下水位距離基底 ,試求基礎(chǔ)中心點的沉降量。 地基的最終沉降量計算 第四章 土的壓縮性與地基沉降計算 1)用地基平均附加應(yīng)力系數(shù) 計算每一分層中的附加應(yīng)力。 4)用地基沉降計算經(jīng)驗系數(shù) 對分層總和法結(jié)果進行了修正。 地基的最終沉降量計算 第四章 土的壓縮性與地基沉降計算 計算公式: ? ?111039。 地基的最終沉降量計算 第四章 土的壓縮性與地基沉降計算 1) —— 按分層總和法計算的地基沉降量, mm; 2) —— 沉降計算經(jīng)驗系數(shù),根據(jù)地區(qū)沉降觀測資料及經(jīng)驗確定,無者查表; 3) —— 荷載效應(yīng)準永久組合時基礎(chǔ)底面處的附加應(yīng)力, kPa; 4) —— 基礎(chǔ)底面下第 i層土的壓縮模量, MPa; 5) , —— 基礎(chǔ)底面到第 i層、第 i1層土底面的距離, m; 6) 、 —— 和 范圍內(nèi)的豎向平均附加應(yīng)力系數(shù),查表; i?s?39。39。is?nz考慮相鄰荷載影響:應(yīng)滿足要求 無相鄰荷載的基礎(chǔ)中點下: ? ?nbbzn ??在計算深度范圍內(nèi),第 i層土的計算變形值 39。 地基的最終沉降量計算 第四章 土的壓縮性與地基沉降計算 elgp曲線法計算地基最終沉降量 土的現(xiàn)場壓縮曲線的推求 —— 推求土的應(yīng)力歷史 回顧室內(nèi)壓縮試驗 elgp曲線的特征! 開始時比較平緩,隨著壓力的增大,曲線明顯向下彎曲,且當壓力較大時,會有較長一段往下延伸的直線。 優(yōu)點 : Hohai University 167。 2)將壓縮曲線下部的直線段向上延伸交 A3于 B點,則該點所對應(yīng)的橫坐標即為所求的前期固結(jié)應(yīng)力 pc。 改進措施: 結(jié)合土層形成的歷史資料,加以綜合分析 Hohai University ① 確定先期固結(jié)壓力 pc; ② 過 e0 作水平線與 pc作用線交于 b。 a. 正常固結(jié)土 假定: 推定: 現(xiàn)場壓縮曲線的推求 167。 推定 : ① 確定 p1, pc的作用線; ② 過 e0作水平線與 p1作用線交于 b1點; ⑤ 過 b和 c點作直線即為現(xiàn)場壓縮曲線。 地基的最終沉降量計算 第四章 土的壓縮性與地基沉降計算 Hohai University 167。 ???niiss1ip0elgp曲線法計算地基最終沉降量具體步驟 cipHohai University 167。 地基的最終沉降量計算 第四章 土的壓縮性與地基沉降計算 超固結(jié)土的沉降計算 —— 考慮下列兩種情況 ( 1)附加應(yīng)力增量 小于 即 )( 1ppp c ???p? )( 1ppc ?iiieini iiini iipppCeHHees111 01 0l o g11 ???????? ????第 i分層的土層在 作用下,孔隙比的改變將只沿著現(xiàn)場再壓縮曲線 b1 b減小,其改變量為: p?? ?? ? )l og (l ogl og1111 p ppCpppCe es ??????????Hohai University 167。ppCe ce???)lo g (1139。 p ppCe c ????????????? ????????? ????ni iiiciicieiiiini iipppCppCeHHees1 11101 0l o gl o g11Hohai University 167。 lo g??1pip?iiicii pppCe1139。 lo g ????( 3)欠固結(jié)土的總沉降為 ciiicini iipppCeHs ???? ??11 0lo g1Hohai University 167。 地基剖面圖見下圖。土樣的初始孔隙比 e0=,試求 倉庫基礎(chǔ)中心處的沉降量(砂土壓縮量不計)。 地基的最終沉降量計算 第四章 土的壓縮性與地基沉降計算 1)確定沉降計算點及基底壓力 2)地基分層(砂土層及粘土層下的基巖沉降量不計,故只對粘土層進行分層) 3)計算粘土層的自重應(yīng)力、附加應(yīng)力、平均自重應(yīng)力及平均附加應(yīng)力 k P ap 1 0 0?mbH i ????位置 深度(m) 自重應(yīng)力 (kPa) m n ac 附加應(yīng)力 (kPa) 平均自重應(yīng)力 (kPa)( p1i) 平均附加應(yīng)力 (kPa)(△ pi) 上表面 5 65 1 80 90 67 中間層 10 115 1 45 下表面 15 165 1 26 140 36 Hohai University 167。 Hohai University 要點小結(jié): ① 準備資料 ② 應(yīng)力分布 ③ 沉降計算 ?建筑基礎(chǔ)(形狀、大小、重量、埋深) ?地基各土層的壓縮曲線 ? 原狀土壓縮曲線 ?計算斷面和計算點 ?確定計算深度 ?確定分層界面 ?計算各土層的 ?szi, ?zi ?計算各層沉降量 ?地基總沉降量 ?自重應(yīng)力 ?基底壓力 ?基底附加應(yīng)力 ?附加應(yīng)力 ④ 結(jié)果修正 SS s ??=修第四章 土的壓縮性與地基沉降計算 Hohai University 基本假定 ( a)土是均質(zhì)、各向同性且是飽和的; ( b)土粒和孔隙水不可壓縮的,土的壓縮完全由孔隙體積的減小引起; ( c)土的壓縮和固結(jié)僅在豎直方向發(fā)生; ( d)孔隙水的向外排出符合 達西定律 ,土的固結(jié)快慢決定于它的滲透速度; ( e) 在整個固結(jié)過程中,土的滲透系數(shù)、壓縮系數(shù)等均視為常數(shù) ; ( f) 地面上作用著連續(xù)均布荷載并且是一次施加的 。 砂土振動液化問題 第四章 土的壓縮性與地基沉降計算 一、太沙基單向固結(jié)理論 水在土中的滲透速度與試樣兩端水面間的水位 差成正比,而與滲徑長度成反比 kiLhkv ??即: Hohai University 太沙基一維固結(jié)方程 167。 地基沉降與時間的關(guān)系 —— 土的單向固結(jié)理論 第四章 土的壓縮性與地基沉降計算 dzzqq ???dz dtzqdtdzzqqqdtdQ ?????????? ?????設(shè)在同一時間增量 dt內(nèi),單元體上的有效應(yīng)力增量為 dσ ’ ,則單元體體積的減小可表示為 dV=mv dσ ’ dz, 根據(jù)有效應(yīng)力原理 ? ?dttuduupdd ????????39。 地基沉降與時間的關(guān)系 —— 土的單向
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