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1、土的压缩性及沉降计算,土的压缩变形问题,土的压缩性与地基沉降计算,试验方法,压缩性指标,沉降的大小,土的压缩性测试方法一维压缩性及其指标地基的最终沉降量计算,（墨西哥城）,地基的沉降及不均匀沉降,概述,1986年：开工1990年：人工岛完成1994年：机场运营面积：4370m1250m填筑量：180106m3平均厚度：33m地基：15-21m厚粘土问题：沉降大 且不均匀,日本关西国际机场,世界最大人工岛,概述,概述,墨西哥某宫殿,左部：1709年右部：1622年地基：20多米厚粘土,工 程 实 例,问题：沉降2.2米，且左右两部分存在明显的沉降差。左侧建筑物于1969年加固,概述,工 程 实
2、例,由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触,概述,工 程 实 例,基坑开挖，引起阳台裂缝,概述,新建筑引起原有建筑物开裂,概述,工 程 实 例,高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除,概述,工 程 实 例,建筑物立面高差过大,47m,39,150,194,199,175,87,沉降曲线(mm),工 程 实 例,建筑物过长：长高比7.6:1,概述,土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性,压缩量的组成固体颗粒的压缩土中水及封闭气体被压缩空气的排出水的排出,占总压缩量的1/400不到，忽略不计,压缩量主要组成部分,说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果,透水性好，水易于排出,压缩稳定很
3、快完成,透水性差，水不易排出,压缩稳定需要很长一段时间,概述,土的压缩性测试方法,土的变形特性测定方法,土的压缩性测试方法,固结容器：环刀、护环、导环、透水石、加压上盖和量表架等 加压设备：杠杆比例1:10 变形测量设备,侧限压缩（固结）仪,支架,加压设备,固结容器,变形测量,土的压缩性测试方法,施加荷载，静置至变形稳定逐级加大荷载,侧限压缩试验,P1,s1,e1,e0,测定：轴向压缩应力 轴向压缩变形,一维压缩性及其指标,侧限压缩试验,已知：试样初始高度H0 试样初始孔隙比e0,试验结果：每级压力p作用下，试样的压缩变形S,一维压缩性及其指标,侧限压缩试验,由三相草图：,可得到e-p关系,e
4、0,p,e,e-p曲线,压缩性指标,压缩性不同的土，曲线形状不同，曲线愈陡，说明在相同压力增量作用下，土的孔隙比减少得愈显著，土的压缩性愈高,根据压缩曲线可以得到三个压缩性指标,1.压缩系数a2.压缩模量Es 3.变形模量E0,曲线A压缩性曲线B压缩性,压缩系数a,土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量的比值,p1,p2,e1,e2,M1,M2,e0,e-p曲线,p,e,利用单位压力增量所引起得孔隙比改变表征土的压缩性高低,在压缩曲线中，实际采用割线斜率表示土的压缩性,一维压缩性及其指标,不同土的压缩系数不同，a越大，土的压缩性越大同种土的压缩系数a不是常数，与应力p有关,压缩系数KPa
5、-1，MPa-1,规范用p1100kPa、p2200kPa对应的压缩系数a1-2评价土的压缩性,a1-20.1MPa-1 低压缩性土0.1MPa-1a1-20.5MPa-1 中压缩性土 a1-20.5MPa-1 高压缩性土,一维压缩性及其指标,e-lgp曲线,特点：在压力较大部分，接近直线段,指标：,反映了土的应力历史,压缩指数,一维压缩性及其指标,侧限压缩试验,卸载和再加载曲线,在试验曲线的卸载和再加载段，土样的变形特性同初始加载段明显不同，前者的刚度较大在再加载段，当应力超过卸载时的应力p时，曲线逐渐接近一次加载曲线卸载和再加载曲线形成滞回圈,一维压缩性及其指标,侧限压缩试验,应力历史及影
6、响,土体在历史上所承受过的应力情况（包括最大应力等）称为应力历史,应力历史的影响非常显著,土样在A和B点所处的应力状态完全相同，但其变形特性差别很大,一维压缩性及其指标,先期固结压力,先期固结压力：土层历史上所经受到的最大压力p,p=s：正常固结土p s：超固结土p s：欠固结土,OCR=1：正常固结OCR1：超固结OCR1：欠固结,超固结比：,如土层当前承受的自重压力为s,相同s 时，一般OCR越大，土越密实，压缩性越小,地基的最终沉降量计算,粘性土地基的沉降量S由机理不同的三部分沉降组成：,初始瞬时沉降 Sd：在不排水条件下，由剪应变引起侧向变形导致主固结沉降 Sc：由超静孔压消散导致的沉
7、降，通常是地基变形的主要部分次固结沉降 Ss：由于土骨架的蠕变特性引起的变形,粘性地基的沉降类型,地基的最终沉降量计算,地基的最终沉降量计算,最终沉降量S：,t时地基最终沉降稳定以后的最大沉降量，不考虑沉降过程。,以一维侧限应力状态土的压缩特性为基础的分层总和法,计算方法：,地基的最终沉降量计算,单一土层一维压缩问题,计算简图,（a）e-p曲线,（b）e-lgp曲线,地基的最终沉降量计算,计算公式：e-p曲线,单一土层一维压缩问题,地基的最终沉降量计算,计算步骤：,单一土层一维压缩问题,确定：,查定：,算定：,以公式 为例,地基的最终沉降量计算,理论上不够完备，缺乏统一理论,是一个半经验性方法
8、,假设基底压力为线性分布 附加应力用弹性理论计算侧限应力状态,只发生单向沉降只计算固结沉降，不计瞬时沉降和次固结沉降将地基分成若干层，认为整个地基的最终沉降量为各层沉降量之和：,基本假定和基本原理：,地基最终沉降量分层总和法,地基的最终沉降量计算,施工步骤,地基最终沉降量分层总和法,基坑开挖：基础土层卸载，基础底面回弹,基础施工：基础土层重加载，基础底面再压缩,基坑回填：基础土层重加载，基础地面再压缩,建筑物施工：基础土层压缩沉降,地基的最终沉降量计算,计算步骤,地基最终沉降量分层总和法,原地基的自重应力分布sz基底附加压力p0确定地基中附加应力z分布确定计算深度zn地基分层Hi计算每层沉降量
9、Si 各层沉降量叠加Si,sz从地面算起；z从基底算起，由基底附加应力p0=p-d引起,地基的最终沉降量计算,计算步骤,地基最终沉降量分层总和法,.确定计算深度zn地基分层Hi计算每层沉降量Si 各层沉降量叠加Si,经验法：一般土层：z=0.2sz 软土层：z=0.1sz规范法：S0.025S经验公式：Zn=B(2.5-0.4lnB)计算到压缩性较大土层底面,地基的最终沉降量计算,计算步骤,地基最终沉降量分层总和法,原地基的自重应力分布sz基底附加压力p0确定地基中附加应力z分布确定计算深度zn地基分层Hi计算每层沉降量Si 各层沉降量叠加Si,不同土层界面地下水位线每层厚度不宜0.4B或4m
10、z 变化明显的土层，适当取小,地基的最终沉降量计算,准备资料,应力分布,沉降计算,建筑基础（形状、大小、重量、埋深）地基各土层的压缩曲线 原状土压缩曲线计算断面和计算点,确定计算深度确定分层界面计算各土层的szi，zi计算各层沉降量地基总沉降量,自重应力基底压力基底附加应力附加应力,结果修正,分层总和法要点小结,地基的最终沉降量计算,可计算成层地基 可计算不同形状基础-条性、矩形和园形等 可计算不同基底压力分布-均匀、三角和梯形分布 参数的试验测定方法简单 已经积累了几十年应用的经验，适当修正。,基本假定：,优 点：,（a）基底压力为线性分布（b）附加应力用弹性理论计算（c）只发生单向沉降：侧限应力状态（d）只计算固结沉降，不计瞬时沉降和次固结沉降,单向分层总和法的评价,
