土力学第四章土的变形性质及地基沉降计算.ppt

* * * * * * 【例题1】设饱和粘土层的厚度为10m，位于不透水坚硬岩层上，由于基底上作用着竖直均布荷载，在土层中引起的附加应力的大小和分布如图所示。若土层的初始孔隙比e1为0.8，压缩系数av为2.5×10-4kPa，渗透系数k为2.0cm/y。试问:(1)加荷一年后，基础中心点的沉降量为多少？(2)当基础的沉降量达到20cm时需要多少时间？ 例题分析 第九十二页，共九十六页，2022年，8月28日 实测沉降-时间关系的经验公式 第九十三页，共九十六页，2022年，8月28日 4.5 饱和粘性土地基沉降的三个阶段 瞬时沉降 （不排水沉降， 畸变沉降） 固结沉降 （主固结沉降） 次固结沉降 地基沉降三个组成部分 第九十四页，共九十六页，2022年，8月28日 瞬时沉降指在加荷后立即发生的沉降。 饱和粘土在很短的时间内，孔隙中的水来不及排出，加之土体中的土粒和水是不可压缩的，因而瞬时沉降是在没有体积变形的条件下发生的，它主要是由于土体的侧向变形引起的。 瞬时沉降一般不予考虑 第九十五页，共九十六页，2022年，8月28日 对于控制要求较高的建筑物，瞬时沉降可用弹性理论估算。对于饱和粘土在局部均布荷载作用下，地基的瞬时沉降可用弹性力学公式计算。 影响系数 第九十六页，共九十六页，2022年，8月28日 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * e-lgp曲线法计算地基最终沉降的步骤 选择沉降计算断面和计算点，确定基底压力 地基分层 计算地基中各分层面的自重应力及土层平均自重应力 计算地基中各分层面的附加应力及土层平均附加应力 用casagrande法根据室内压缩曲线确定前期固结应力，判断土层所处的状态；推求现场压缩曲线 根据土层所处的状态，分别用不同的方法求各分层的压缩量 将各分层沉降量总和得到累加的总沉降量 第六十页，共九十六页，2022年，8月28日 要考虑不同应力历史对土层压缩性的影响： 判断土层属于正常固结土、超固结土还是欠固结土（确定土层的前期固结应力和现有有效应力） 推求能够反应土体的真实压缩特性的现场压缩曲线 (1) 现场压缩曲线及相关指标 第六十一页，共九十六页，2022年，8月28日 正常固结土的沉降量计算 第六十二页，共九十六页，2022年，8月28日 —第i层土附加应力平均值； —第i层土自重应力平均值； —第i层土的初始孔隙比； —从原始压缩曲线确定的第i层土的压缩指数。 第六十三页，共九十六页，2022年，8月28日 超固结土的沉降计算 针对压力增量的大小不同分为两种情况 第六十四页，共九十六页，2022年，8月28日 当 时，土的孔隙比变化由两部分组成，即： 第六十五页，共九十六页，2022年，8月28日 第六十六页，共九十六页，2022年，8月28日 当 时,土的孔隙比变化只沿着再压缩曲线b1b发生,其大小为: b 第六十七页，共九十六页，2022年，8月28日 b 则总沉降量S: n —压缩土层中具有 的分层数; m—压缩土层中具有 的分层数. 第六十八页，共九十六页，2022年，8月28日 欠固结土的沉降计算 欠固结土的沉降不仅仅包括受附加应力所引起的沉降，而且还包括地基土在自重作用下尚未固结的那部分沉降，其孔隙比的变化可近似地按与正常固结土一样的方法求得的原始压缩曲线确定。 对于欠固结土来说，即使没有外荷载作用，该土层仍然会产生压缩量。 第六十九页，共九十六页，2022年，8月28日 第七十页，共九十六页，2022年，8月28日 4.4 地基变形与时间的关系 土体在外荷作用下的压缩过程与时间有关。 工程设计中，我们不但需要预估建筑物基础可能发生的最终沉降量，而且还常常需要预估建筑物基础达到某一沉降量所需的时间或者预估建筑物完工后经过一段时间可能产生的沉降量。 主要是针对粘性土。 第七十一页，共九十六页，2022年，8月28日 渗透固结：饱和粘土在压力作用下，孔隙水随时间的增长逐渐被排出，同时孔隙体积随之缩小，这一过程称为饱和土的渗透固结。渗透固结时间与土的渗透性和土层厚度有关。 4.4.1 饱和土的渗透固结 土的渗透性愈小，土层愈后，孔隙水被挤出所需的时间就愈长。 第七十二页，共九十六页，2022年，8月28日 饱和土的渗透固结可借助上图所示的弹簧-活塞模型来说明 弹簧表示土的颗粒骨架； 圆筒内的水表示土中的自由水； 带孔的活塞则表征土的透水性。 弹簧承担的压力为有效应力; 圆