压缩与基础沉降.pptx

,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：,18010,6,m,3,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 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,无粘性土,粘性土,透水性好，水易于排出,压缩稳定很快完成,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,现场试验,荷载试验,旁压试验,三轴应力状态,侧限压缩试验,三轴压缩试验,其他特殊试验,室内试验,一维问题,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,百分表,加压上盖,试样,透水石,护环,环刀,压缩,容器,侧限压缩试验,P,1,s,1,e,1,e,0,p,t,e s,t,测定：,轴向压缩应力,轴向压缩变形,P,2,s,2,e,2,P,3,s,3,e,3,一维压缩性及其指标,侧限压缩试验,百分表,试样,环刀,P,1,S,1,e,1,e,0,p,t,e s,t,P,2,S,2,e,2,P,3,S,3,e,3,已知：,试样初始高度,H,0,试样初始孔隙比,e,0,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,1,e,0,e,孔隙,固体,颗粒,H,0,S,e,侧限压缩试验,由三相草图：,可得到,e-p,关系,e,0,e,p,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,a,2.压缩模量,E,s,3.变形模量,E,0,曲线,A,曲线,B,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,p,1,p,2,e,1,e,2,M,1,M,2,e,0,e,p,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,-1,，,MPa,-1,规范用,p,1,100kPa、,p,2,200kPa,对应的压缩系数,a,1-2,评价土的压缩性,a,1-2,0.1MPa,-1,低压缩性土,0.1MPa,-1,a,1-2,0.5MPa,-1,中压缩性土,a,1-2,0.5MPa,-1,高压缩性土,一维压缩性及其指标,100,1000,0.6,0.7,0.8,0.9,e,C,c,1,1,C,e,p(kPa,，,lg),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,初始,加载,卸载,再加载,一次,加载,侧限压缩试验,卸载和再加载曲线,p,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,初始,加载,卸载,再加载,p,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,A,B,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,1：,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,t,S,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,S,d,：,在不排水条件下，由剪应变引起侧向变形导致,主固结沉降,S,c,：,由超静孔压消散导致的沉降，通常是地基变形的主要部分,次固结沉降,S,s,：,由于土骨架的蠕变特性引起的变形,粘性地基的沉降类型,S,d,：初始瞬时沉降,S,s,:,次固结沉降,S,c,：主固结沉降,总变形：,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。,不可压缩层,可压缩层,z,=p,p,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,H,H/2,H/2,e,1,单一土层一维压缩问题,计算简图,p,z,=p,压缩前,压缩后,（,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,e,e,1,e,2,p,1,p,2,p,p,自重应力状态,附加应力状态,地基的最终沉降量计算,p,H,e,1,e,p,H/2,H/2,z,=p,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,e,1,e,2,p,p,1,p,2,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,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,d,地面,基底,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,d,地面,基底,计算深度,p,p,0,d,z,sz,原地基的自重应力分布,sz,基底附加压力,p,0,确定地基中附加应力,z,分布,确定计算深度,z,n,地基分层,H,i,计算每层沉降量,S,i,各层沉降量叠加,S,i,sz,从地面算起；,z,从基底算起，由基底附加应力,p,0,=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,z,n,地基分层,H,i,计算每层沉降量,S,i,各层沉降量叠加,S,i,经验法：,一般土层：,z,=0.2,sz,软土层：,z,=0.1,sz,规范法：,S0.025S,经验公式：,Z,n,=B(2.5-0.4lnB),计算到压缩性较大土层底面,d,地面,基底,计算深度,p,p,0,d,z,sz,z,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,p,0,确定地基中附加应力,z,分布,确定计算深度,z,n,地基分层,H,i,计算每层沉降量,S,i,各层沉降量叠加,S,i,不同土层界面,地下水位线,每层厚度不宜,0.4B,或,4m,z,变化明显的土层，适当取小,H,i,d,地面,基底,计算深度,p,p,0,d,z,sz,szi,zi,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,