第4章完成(改)土力学.ppt

土的压缩性及地基沉降计算;土具有压缩性;山东蓬莱城墙;某住宅由于地基沉降不均，造成墙体严重开裂;地基下沉，引起阳台裂缝;4.2.1 基本概念;4.2.2 压缩试验及压缩性指标;测得土样在各级压力pi作用下的稳定压缩量si后，就可算出相应的孔隙比ei，从而绘出压力与孔隙比的关系曲线，称为土的压缩曲线 ;压缩曲线的两种形式;e ~ p 曲线;实用上，一般研究土中应力从原始自重应力状态，增至外荷载作用后的应力状态时,孔隙比的减少量;土的类别;Cc越大，土的压缩性越高;(3)压缩模量 Es (Mpa);3）回弹与再压缩曲线 ;4.2.3 现场载荷试验及压缩性指标;载荷试验的特点： (1) 费时费力，但能较好地克服室内试验的缺点。 (2) 使工程中不易从理论上解决的问题，得到实用上的解决方案。;;平 板 载 荷 试 验 要 点 ; 当出现下列情况之一时, 认为 地基已破坏,可终止加载: (1) 明显侧向挤出或发生裂纹; (2)荷载增量很小,沉降急剧增加; (3)某级荷载增量下,24小时内沉 降不能稳定; (4) 沉降与承压板宽度或直径之 比s/b≥0.06。 根据载荷试验可绘p ~ s曲线。;2.局部塑性区;（3）完全破坏阶段  当荷载超过pu时，p ~ s曲线呈陡降状态，形 成连续滑动面,土挤出隆起， s急骤加大 ,地基失稳 破坏。;土的变形模量可根据载 荷试验的结果，按弹性 理论公式反推而得：;E0——无侧限 Es——有侧限;4.3.1分层总和法; 确定：; 分层总和法的计算是建立在侧限压缩试验所得的压缩曲线(e～p曲线)的基础上的。计算时考虑地基第 i 层、厚为hi的土层(图4.10)的压缩量为:;e1i p1i(第i层土平均自重应力);;3)分层原则;d;d; 规范法是另一种形式的分层总和法。它也采用室内试验的压缩性指标，运用平均附加应力系数将分层厚度扩大到自然土层厚度，并引入沉降计算经验系数，对计算结果进行修正。;设地基土质均匀，压缩模量不随深度变化。在地基中取一微元dz，在p0作用下压缩量为：;因为 ，根据定积分的中值定理，可找一个平均附加应力 ，使下式成立：; 当地基为分层土时，对第i 层土在p0作用下的压缩量Δsi有： ; 图4.13 采用平均附加应力系数计算沉降量的分层示意图;由前面分析可知： 地基分层可按天然土层划分，即地下水位面和土层界面为分面； 平均附加应力系数仍按角点法计算，即将荷载面积分块，使所求点为公共角点，根据m = l／b，n = z／b查表4.5、表4.6确定； (3) 平均附加应力系数 与附加应力系数 不同， 是指基础底部至第 i 层全部土层的附加应力系数平均值，而非地基中某一点的附加应力系数。; 分层总和法确定zn采用应力比控制，但它过于强调了荷载对压缩层深度的影响，而没有考虑土层的性质和构造，以及基础大小这一更为重要的因素。规范法采用相对变形作为控制标准（即变形比法）规定zn应满足下式要求：;式中：b —— 基础宽度(m)，lnb为b的自然对数值； 在地基变形计算深度范围内存在有基岩时， zn可取至基岩表面。;各种假定导致 S′的误差，如： ①取中点下附加应力值，使s′偏大； ②侧限压缩使计算值偏小； ③地基不均匀性导致的误差等。;基底附加应力;要点小结：;可计算成层地基； 可计算不同形状基础（条、矩、圆）不同分布的基底压力； 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。;4.3.3 沉降计算的弹性力学方法;4.3.4 考虑变形发展的沉降计算方法;无粘性土;瞬时沉降量的计算;瞬时沉降计算所用的E一般采用室内三轴压缩试验或单轴(无侧限)压缩试验,在不排水条件下测定的应力~应变曲线上确定的初始切线模量Ei或再加荷模量Er。;次固结沉降量的计算;4.4.1 天然土层的应力历史;土的回弹与再压缩e ~ p曲线;(1) 正常固结土;(2) 超固结土;(3) 欠固结土; 影响土层压缩性的，不仅取决于 土的现存固结压力，而且还与历史 上土的固结压力的变化有关，即与 土的应力历史有关。;4.4.2 前期固结压力的确定;4.4.3~ 4.4.4考虑应力历史影响的地基沉降计算;§4.5 地基变形与时间的关系;4.5.1 饱和土体的渗流固结;物理模型;①土层均匀且完全饱和； ②土颗粒与水不可压缩； ③变形是单向压缩（水的渗出和土层压缩是单向的）； ④渗流符合达西定律且渗透系数保持不变； ⑤压缩系数a和渗透系数均是常数； ⑥荷载均布且一次瞬时施加。——假定?z