5 地基变形与沉降理论讲义.ppt

高等土力学 岩土工程概念及特点 高等土力学基础 土的本构理论 土的渗透性 地基变形与沉降理论 固结理论 土的抗剪强度与地基承载力 土坡稳定分析 地基变形与沉降理论 饱和土试样作不排水剪时，其有效应力路径实际上即为等含水率曲线，即一条路径线上体积是相等的。从一条线变化到另一条线，不论沿哪种路径，它们的体变总相等。 * 高等土力学 * 岩土工程设计安全度 地基沉降计算方法－弹性理论法 基本概念与力学指标 地基沉降计算方法－应力面积法 地基沉降计算方法－e-lg p 曲线法 地基沉降计算方法－考虑侧向变形法 地基沉降计算方法－应力路径法 地基沉降计算方法－分层总和法 Complicated stress state Earth dam, underground structure, harbor, excavation, etc. Extensive Hooke’s law （linear assumption） expand compress Boussinesq solution additional stress 土的应力－应变实验 土的本构理论 土的压缩性有两个特点： 压缩量的组成： 固体颗粒的压缩 土中水的压缩 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。 (1) 土的压缩主要是由于孔隙体积减少而引起的。 (2) 粘性土的压缩会随时间而增长，这个随时间而增长的过程就称为土的固结。 基本概念与力学指标 地基变形与沉降 (1) 绝对沉降量(最终沉降) 研究建筑物地基沉降包含两方面的内容： (2) 沉降与时间的关系 本节讲解 固结理论 p1 p2 e1 e2 M1 M2 e0 e p e-p曲线 △p △e 1. 压缩系数a (一) e-p曲线及有关指标 基本概念与力学指标 地基变形与沉降 (二) e-lgp曲线及有关指标 100 1000 0.6 0.7 0.8 0.9 e Cc 1 1 Ce lg p(kPa) 在e-lg p曲线可以得到两个压缩性指标： 压缩指数Cc 回弹指数Ce 基本概念与力学指标 地基变形与沉降 压缩模量Es 定义：完全侧限下竖向正应力与相应的正应变的比值； 测试方法：单向固结压缩试验 应用：地基最终沉降量计算(分层总和法、应力面积法)。 变形模量E0 定义：土侧向自由膨胀条件下正应力与相应正应变的比值; 测试方法：现场载荷试验或三轴试验; 应用：计算砂土地基的最终沉降。 弹性模量Ei(或Er) 定义：应力s与弹性（即可恢复）正应变的比值； 测试方法：三轴试验 应用：计算回弹变形或瞬时沉降。 关于三种模量的讨论 基本概念与力学指标 地基变形与沉降 计算理论：采用布辛奈斯克课题的位移解 基本假定：地基是均质、各向同性、线弹性的半无限体， 基础底面和地基一直保持接触。 利用布辛奈斯克位移解(点荷载) ，地表沉降 E采用何种模量计算？ 沉降计算－弹性理论法 地基变形与沉降 基本假设:弹性、无侧向变形； 沉降计算－分层总和法 地基变形与沉降 应力面积法是国家标准GB50007-2002中推荐使用的一种计算地基最终沉降量的方法，故又称为规范方法。 zi-1 地基沉降计算深度zn zi △z zi-1 5 3 4 6 1 2 b 1 2 3 4 5 6 1 2 aip0 ai-1p0 p0 p0 第n层 第i层 zi Ai Ai-1 沉降计算－应力面积法 地基变形与沉降 正常固结土 超固结土 e -lg p 曲线法，考虑应力历史 沉降计算－e -lg p 曲线法 地基变形与沉降 使用推定的原状土压缩曲线 正常固结土： 超固结土(并假定p2 ?p)： ?p lg p e lg p e 沉降计算－e -lg p 曲线法 地基变形与沉降 e p a 压缩系数 △e △p e 压缩指数 △e △p e-p（e-lg p） 曲线计算的非线性 沉降计算－e -lg p 曲线法 地基变形与沉降 黄文熙（1957 ）为了考虑侧向变形的影响，基于广义胡克定律，提出如下的竖向应变的表达式： E为变形模量，v为泊松比 黄文熙方法 沉降计算－考虑侧向变形法 地基变形与沉降 得： 修正系数 没有考虑瞬时沉降 平面应变问题，Ki＝？ 沉降计算－考虑侧向变形法 地基变形与沉降 Skempton－Bjerrum法 对于饱和粘性土，考虑侧向变形的修正 单向压缩时 沉降计算－考虑侧向变形法 地基变形与沉降 沉降计算－考虑侧向变形法 地基变形与沉降 令 a 1.0 0.5 H/B 2 4 6 8 10 圆形基础 条形基础 对于特定的饱和