土力学第四章.ppt

土具有变形特性,荷载作用,地基发生沉降,荷载大小,土的压缩特性,地基厚度,一致沉降,（沉降量）,差异沉降,（沉降差）,建筑物上部结构产生附加应力,影响结构物的安全和正常使用,土的特点,（碎散、三相）,沉降具有时间效应沉降速率,第四章 土的变形特征和地基沉降计算,第四章 土的变形特征和地基沉降计算,4.1,土的变形特性试验方法,4.2,土的一维压缩性指标,4.3,地基沉降量计算,4.4,饱和土体渗流固结理论,特殊应力状态,一维问题,侧限压缩试验,轴对称问题,常规三轴试验,一般应力状态,理论拓展、经验积累,室内试验,旁压试验,原状土,荷载试验,室外试验,试验目的：变形、强度特性,静力触探试验标准贯入试验,4.1,土的变形特性试验方法,侧限：侧向限制不能变形，只有竖向单向压缩,4.1.1,侧限压缩试验（固结试验）,1,、试验仪器,4.1,土的变形特性试验方法,4.1,土的变形特性试验方法,试样,水槽,内环,环刀,透水石,传压板,百分表,施加荷载，静置,至变形稳定,逐级加大荷载,测定：,轴向应力,轴向变形,试验装置,4.1.1,侧限压缩试验（固结试验）,4.1,土的变形特性试验方法,4.1,土的变形特性试验方法,4.1.1,侧限压缩试验（固结试验）,P,1,s,1,e,1,e,0,P,t,e s,t,P,2,s,2,e,2,P,3,s,3,e,3,4.1.1,侧限压缩试验（固结试验4.1,土的变形特性试验方法,各荷载作用下竖向变形量和孔隙比随时间变化,p,1,E,s,E,e,1,A,O,B,A,C,D,初始加荷段,OA,卸荷段,AB,4.1,土的变形特性试验方法,4.1.1,侧限压缩试验（固结试验）,应力历史对土的压缩性有显著影响,4.1,土的变形特性试验方法,4.1.2,常规三轴压缩试验,压力室；周围压力系统；轴向加压系统；孔隙水压力系统；反压力系统；主机,4.1,土的变形特性试验方法,4.1.2,常规三轴压缩试验,类型,施加,3,时,施加,1,3,时,量测,固结,排水,CD,固结,排水,体变,固结不排水,CU,固结,不排水,孔隙水压力,不固结不排水,UU,不固结不排水,孔隙水压力,4.1,土的变形特性试验方法,4.1.2,常规三轴压缩试验,阀门,V,2,关闭,施加,3,，测,u,1,，得孔压系数,B,维持,3,，施加,1,-,3,，,测,u,2,，则可计算孔压系数,A,4.1,土的变形特性试验方法,4.1.2,常规三轴压缩试验,1,E,i,1,E,t,E,t,随应力增大而变小,割线,变形模量,维持围压不变,4.1,土的变形特性试验方法,4.1.2,常规三轴压缩试验,侧限压缩试验,常规三轴试验,4.1,土的变形特性试验方法,4.1.3,土的变形特点和本构关系,土的主要变形特征：,非线性,弹塑性,剪胀（缩）性,压硬性,时间效应,3,1,s,-,s,1,e,2,1,3,1,s,-,s,1,e,2,1,非线性弹性,3,1,s,-,s,1,e,1,3,2,4,3,1,s,-,s,1,e,1,3,2,4,弹塑性,线弹性,-,理想塑性,3,1,s,-,s,1,e,f,s,1,E,3,1,s,-,s,1,e,f,s,3,1,s,-,s,1,e,f,s,1,E,4.1,土的变形特性试验方法,土的本构模型：,4.1.3,土的变形特点和本构关系,4.2,土的一维压缩性指标,4.2.1,压缩曲线与压缩性指标,0,100,200,300,400,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0,e,p,e,e-p,曲线缺点：,不能反映土的应力历史,4.2,土的一维压缩性指标,4.2.1,压缩曲线与压缩性指标,p,4.2,土的一维压缩性指标,4.2.1,压缩曲线与压缩性指标,100,1000,0.6,0.7,0.8,0.9,e,C,c,1,1,C,e,压缩指数,C,e,回弹指数（再压缩指数）,C,e,C,c,，,一般,C,e,0.1-0.2C,c,特点,：,有一段较长的直线段,指标：,p/kPa,e-lgp,坐标系,4.2,土的一维压缩性指标,4.2.1,压缩曲线与压缩性指标,压缩性指标：,E,s,、,a,、,m,v,、,C,c,建筑地基基础设计规范：,p,1,=100KPa,，,p,2,=200KPa,低,压缩性土,:,1-2,0.1 Mpa,-1,，,C,c0.033,中,压缩性土,:,0.1,1-2,0.5Mpa,-1,0.033,C,c,1,：超固结,OCRp,ci,),：,p,c,4.3,地基沉降量,4.3.1,一维压缩基本课题,lgp,超固结土,(,并,p,2,p,c,),：,4.3,地基沉降量,4.3.2,沉降计算的分层总和法,1,、基本假定和方法,基底压力为线性分布,弹性理论计算,基底中心点,下附加应力,侧限条件,只计算主固结沉降,4.3,地基沉降量,4.3.2,沉降计算的分层总和法,2,、计算步骤,不考虑地基回弹,的情形：,沉降量从原基底算起；,适用于基础底面积小，埋深浅，施工快。,考虑地基回弹,的情形：,沉降量从回弹后的基底算起基础底面大，埋深大，施工期长。,4.3.2,沉降计算的分层总和法,2,、计算步骤,不考虑回弹,d,地面,基底,1,）计算原地基中,自重应力,分布,2,）,基底附加压力,p,0,p,p,0,d,p,0,=p-,d,3,）,确定,地基中附加应力,z,分布,自重应力,附加应力,沉降计算深度,z,从基底算起；,z,是由基底附加应力,p-d,引起的,4.3.2,沉降计算的分层总和法,2,、计算步骤,不考虑回弹,d,地面,基底,p,p,0,d,自重应力,附加应力,4,）确定,计算深度,z,n,一般土层：,z,=0.2,sz,；,软粘土层：,z,=0.1,sz,；,一般房屋基础：,Z,n,=B(2.5-0.4lnB)；,基岩或不可压缩土层。,沉降计算深度,d,地面,基底,p,p,0,d,自重应力,附加应力,沉降计算深度,5,）,地基分层,H,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。,7),各层,沉降量求和,s,i,6),计算,每层沉降量,s,i,szi,zi,H,i,4.3.2,沉降计算的分层总和法,2,、计算步骤,不考虑回弹,4.3.2,沉降计算的分层总和法,2,、计算步骤,不考虑回弹,规范法：,2,、计算步骤,考虑回弹,4.3.2,沉降计算的分层总和法,i,层地基的沉降量,S,i,=,再压缩沉降量,S,1i,+,压缩沉降量,S,2i,szi,szi,-d,zi,可以当作超固结土处理,先期固结压力：,p,ci,=,szi,加载前应力：,p,1i,=,szi,-d,加载后应力：,p,2i,=,szi,-d+,zi,2,、计算步骤,考虑回弹,4.3.2,沉降计算的分层总和法,3,、沉降量的修正,4.3.2,沉降计算的分层总和法,基底附加应力,2.5,4.0,7.0,15.0,20.0,p,0,f,k,1.4,1.3,1.0,0.4,0.2,p,0,0.75 f,k,1.1,1.0,0.7,0.4,0.2,当地基为一均匀土层时，直接用土层,E,s,查表；地基为多层土，应计算,E,s,的当量值 ，,A,i,为第,i,层土附加应力系数曲线围成的面积,3,、沉降量的修正,4.3.2,沉降计算的分层总和法,A,i,为第,i,层土附加应力分布图的面积,1,、计算自重应力,1,、计算自重应力,2,、计算基底接触压力,3,、计算基底附加压力,4,、基础中心点下地基中竖向附加应力，,l/b=1,，,z/b,，,zi,=4k,s,p,0,5,、确定沉降计算深度，,7,米,6,、计算基础中心点最终沉降量，利用,e-p,曲线,7,、按规范法求解，利用平均附加应力系数,8,、沉降经验系数,查表,4-6,，,