[工学]03第三章地基变形计算.pptVIP

第三章 地基变形计算 3.1 土的压缩性 3.2 地基最终沉降量计算 3.3 土的渗透性与渗透变形 3.4 饱和粘性土的单向渗透固结理论 3.5 建筑物沉降观测与地基变形 3.1 土的压缩性 土的压缩性高低，常用压缩性指标定量表示。压缩性指标，通常由工程地质勘察取天然结构的原状土样，进行室内压缩试验测定。 3.1.1 基本概念 土的压缩性：土粒不可压缩 土的固结 3.1.2 压缩试验与压缩性指标 1、压缩试验 (1)试验仪器 (2)试验方法：侧限压缩试验 （3）试验步骤 1 在切好土样的环刀外壁涂一薄层凡士林,然后将刀口向下放入护环内 2 将底板放入容器内,底板上放透水石、滤纸,将土样环刀及护环放入容器中, 上面覆盖透水石、滤纸,然后放下加压板和加压框架,使各部密切接触,保持平稳。 3 预加1.0kPa压力,装好百分表,调整读数至零。 4 去掉预压荷载,立即加第一级荷载。加砝码应避免冲击和摇晃，加砝码同时，立即开动秒表。 （3）试验步骤 5 一般按0s、15s、1min、2mìn、4min、6min、9min、12min、16min、20min、25min、35min、45min、60min、90 min、2h、4h、23h、24h，至稳定为止。固结稳定的标准是最后1h变形量不超过0.01mm。 6 试验结束后拆除仪器, 并将仪器洗干净。 (4)试验结果（孔隙比）的推导 (5)试验结果（土的压缩曲线图片） 2 土的压缩性指标 (1)土的压缩系数 为了便于比较，通常采用压力段由p1=100kPa 增加到p2=200kPa 时的压缩系数a1-2来评定土的压缩性如下： (2)土的压缩指数 (3)土的压缩模量 3.1.3 土的回弹再压缩曲线 土的压缩性原位测试 原位测试方法适用于： 地基土为粉、细砂、软土，取原状土样困难。 国家一级工程、规模大或建筑物对沉降有严格要求的工程。 原位测试方法包括： 载荷试验、静力触探试验、旁压试验等 载荷试验示意图 载荷试验结果分析图－地基土的变形模量 土的弹性模量 定义:土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变比值。 如果在动荷载（如车辆荷载、风荷载、地震荷载）作用时，都是可恢复的弹性变形。 变形模量、压缩模量的关系 σx=σy=K0σz 1.地基的最终沉降量：是指地基在建筑物等其它荷载作用下，地基变形稳定后的基础底面的沉降量。 2.地基沉降的原因： 外因：主要是建筑物荷载在地基中产生的附加应力。（宏观分析） 内因：土的三相组成。（微观分析） B)内因:土由三相组成，具有碎散性，在附加应力作用下土层的孔隙发生压缩变形，引起地基沉降。 3.计算目的：预知该工程建成后将产生的最终沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜，判断地基变形是否超出允许的范围，以便在建筑物设计时，为采取相应的工程措施提供科学依据，保证建筑物的安全。 S[S] 满足设计要求 S[S] 不满足设计要求 计算方法： 分层总和法（道路工程） 《规范》法（建筑工程，新桥涵地基规范） 弹性力学公式 有限单元法 4.计算原理 6. 公式解释： 3.3 土的渗透性与渗透变形 3.3.1 土的渗透性 渗透：由于土体本身具有连续的孔隙，如果存在水位差的作用，水就会透过土体孔隙而发生孔隙内的流动。 土具有被水透过的性能称为土的渗透性。 3.3.2 达西渗透定律 由于土体中的孔隙一般非常微小，水在土体中流动时的粘滞阻力很大、流速缓慢，因此，其流动状态大多属于层流。 著名的达西(Darcy)渗透定律： 渗透速度： 或渗流量为： 对粘性土： 3.3.2 达西渗透定律 3.3.2 达西渗透定律 必须指出，由达西定律求出的渗透速度是一种假想的平均流速， 因为它假定水在土中的渗透是通过整个土体截面来进行的，而实际上，渗透水仅仅通过土体中的孔隙流动，实际平均流速要比假想的平均流速大很多。 它们之间的关系为 渗透系数的测定 渗透系数的大小是直接衡量土的透水性强弱的一个重要的力学性质指标。 1、常水头法 试验中水头保持不变 适用透水性强无粘性土 土的渗透系数： 渗透系数的测定 2、变水头法 试验中，水头随时间变化 适用于透水性弱的粘性土 土的渗透系数： 3.3.3 渗透力 渗流所引起的稳定问题： （1）