第4章 土的压缩性与地基沉降计算(5.13).pptVIP

§4.1.1　基本概念 地基土发生变形的主要因素：其内因是土具有压缩性；其外因主要是建筑物荷载的作用。因此，为计算地基土的沉降，必须研究土的压缩性和在上部荷载作用下地基中的应力分布情况。 Tower of Pisa（意大利比萨斜塔） 这是举世闻名的建筑物倾斜的典型实例。 该塔自1173年9月8日动工，至1178年在建至第4层中部，高度约29m时，因塔明显倾斜而停工。94年后，于1272年复工，经6年时间，建完第7层，高48m，再次停工中断82年。于1360年再复工，至1370年竣工，全塔共8层，高度为55m。 Tower of Pisa（意大利比萨斜塔） 塔身呈圆筒形，1~6层由优质大理石砌成，顶部7~8层采用砖和轻石料。 1590年伽利略在此塔做落体实验，创建了物理学上著名的落体定律。 斜塔成为世界上最珍贵的历史文物，吸引无数世界各地游客。全塔总重约145MN，基础底面平均压力约50kPa。地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层。目前塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m，塔顶离中心线已达5.27m，倾斜5.5°，成为危险建筑。1990年1月4日被封闭。除加固塔身外，用压重法和取土法进行地基处理。目前已向游人开放。 §4.1 土体在外荷载作用下，内部孔隙压缩，挤出土中水与气体而使土的孔隙减小，产生压缩变形。 土的压缩变形量随时间增大，直至稳定，是时间的函数。 粘性土与无粘性土的压缩特点：前者需时长，后者需时短 土的固结－－在压力作用下土体压缩量随时间增长的过程。 例如：密实的粗砂、卵石的压缩性比粘性土为低。粘性土的压缩性高低可能相差很大：当土的含水量高、孔隙比大时，如淤泥为高压缩性土；若含水量低的硬塑或坚硬的土，则为低压缩性土。此外，粘性土的天然结构受扰动后，它的压缩性将增高，特别对于高灵敏度的粘土，天然结构遭到破坏时，影响压缩性更甚，同时其强度也剧烈下降。见图4.9 地基载荷试验 上海展览中心馆 Tower of Huqiu in suzhou(苏州虎丘塔) Transcona Grain Elevation （加拿大特朗斯康谷仓） Tower of Pisa（意大利比萨斜塔） §4.4 地基的最终沉降量 §4.4.1　分层总和法 1、计算原理——先将地基土分为若干水平土层，各土层厚度分别为h1,h2,h3,;…，hn。计算每层土的压缩量s1，s2，s3，…，sn。然后累计起来，即为总的地基沉降量s。 ⑴地基土为一均匀、等向的半无限空间弹性体。在建筑物荷载作用下，土中的应力与应变σ－ε呈直线关系。因此，可应用弹性理论方法计算地基中的附加应力。 （4.38) 2、几点假定——为了应用上述地基中的附加应力计算公式和室内侧限压缩试验的指标，特作下列假定： ⑵地基沉降计算的部位，据基础中心点O下土柱所受附加应力σz进行计算。实际上基础底面边缘或中部各点的附加应力不同，中心点O下的附加应力为最大值。若计算基础的倾斜时，要以倾斜方向基础两端点下的附加应力进行计算。（算出的沉降偏大） §4.4 地基的最终沉降量 §4.4.1　分层总和法 2、几点假定—— ⑶地基土的变形条件，为侧限条件。 即在建筑物的荷载作用下，地基土层只产生竖向压缩变形，侧向不能膨胀变形，因而在沉降计算中，可应用实验室测定的侧限压缩试验指标a与ES数值。（算出的沉降偏小） ⑷沉降计算的深度，理论上应计算至无限深，工程上因附加应力扩散随深度而减小，计算至某一深度（即压缩层）范围内各土层压缩量的总和。在压缩层以下尚有软弱土层时，则应计算至软弱土层底部。 3、计算方法与步骤 ⑴地基土层分布和基础剖面图； ⑵计算地基土的自重应力σcz §4.4 地基的最终沉降量 §4.4.1　分层总和法 ⑶计算基础底面接触压力 3、计算方法与步骤 中心荷载 偏心荷载 （4.27) （4.28) ⑷计算基础底面附加应力 σ0＝P－σcd=P-γ0d （4.29’) ⑸计算地基中的附加应力分布——hi≤0.4b分层计算； ⑹确定地基压缩层深度Z 一般土 σz＝0.2σcz 软 土 σz＝0.1σcz 此称应力比法 式中 σz---基础底面中心O点下深度Z。处的附加应力，kPa; 　　　σcz---同一深度Z处的自重应力，kPa。 §4.4 地基的最终沉降量 §4.4.1　分层总和法 ⑺沉降计算分层 ①地质剖面图中天然土层面，因上下土层压缩性不同，就为分层面； ②地下水位面应为分层面； ③基底附近附加应力变化大，分层厚度应小些，使各计算分层的附加应力分布可视为直线。 3、计算方法与步骤 ⑻计算各土层的压缩量