工程地质与土力学第9章土的压缩性与地基沉降计算讲解.ppt

第九章 土的压缩性与地基沉降计算 一、概述 沉降值的大小取决于 地基土的压缩实质 结论：在静水条件下，孔隙水应力等于研究平面 上单位面积的水柱重量，与水深成正比，呈三角 形分布；而有效应力等于研究平面上单位面积的 土柱有效重量，与土层深度成正比，也呈三角形 分布，而与土面以上静水位的高低无关。 9.2 压缩性指标的测定 9.2 压缩试验和压缩性指标 三、基础最终沉降量计算 3.确定地基沉降计算深度 (1)一般取附加应力与自重应力的比值为20％处，即处的深度作为沉降计算深度的下限; (2)若在该深度以下为高压缩性土（软土），则应取附加应力与自重应力的比值为10％处; (3)在沉降计算深度范围内存在基岩时，zn可取至基岩表面为止。 第三节 地基沉降与时间的关系 为了建筑物的安全与正常使用，对于一些重要或特殊的建筑物应在工程实践和分析研究中掌握沉降与时间关系的规律性，这是因为较快的沉降速率对于建筑物有较大的危害。 例如，在第四纪一般粘性土地区，一般的四、五层以上的民用建筑物的允许沉降仅10 cm左右，沉降超过此值就容易产生裂缝；而沿海软土地区，沉降的固结过程很慢，建筑物能够适应于地基的变形。因此，类似建筑物的允许沉降量可达20 cm甚至更大。 碎石土和砂土的压缩性小而渗透性大，在受荷后固结稳定所需的时间很短，可以认为在外荷载施加完毕时，其固结变形就已经基本完成。 饱和粘性土与粉土地基在建筑物荷载作用下需要经过相当长时间才能达到最终沉降，例如厚的饱和软粘土层，其固结变形需要几年甚至几十年才能完成。因此，工程中一般只考虑粘性土和粉土的变形与时间的关系。 了解地基沉降与时间的关系 —— → 以便安排施工顺序，控制施工速度及采取必要的建筑措施，以消除沉降可能带来的不利后果。 要熟悉地基沉降与时间的关系，就须先了解有效应力原理和饱和土体渗透固结理论。 《建筑地基基础设计规范》建议 一般多层建筑物在施工期间完成的最终沉降量： 砂土：80％ 低压缩性土：50~80% 中压缩性土：20~50% 高压缩性土：5~20% 在设计时不仅需计算基础的最终沉降，有时还需知道地基沉降与时间的关系。 例题 厚度 H = 10m 的粘土层，上覆透水层，下卧不透水层，其压缩应力如图所示。已知粘土层的初始孔隙比 e =0.8 ，Ｐ１＝２３５.４ＫＰa ， Ｐ２＝１５７ＫＰa 。压缩系数 a ＝ 0.00025 kPa － 1 ，渗透系数 k ＝ 0.02m / 年。 试求：①加荷一年后的沉降量 St。 ②地基固结度达 Ut ＝ 0.75 时所需的历时t。 均布荷载单向排水 图表解： P219，图9-23 一般解： 近似解(Tv较大时，只取级数的第一项）： 地基的平均固结度计算 Ut是Tv的单值函数，Tv可反映固结的程度 地基的平均固结度计算 （1） 单面排水，压缩应力分布不同时 工程背景 H小，p面积大 自重应力 附加应力 底面接近零 自重应力 附加应力 和3类似底面不接近零 应力分布 基本情况 1 2 3 4 5 不透水 透水 pa pb ? =1 = 0 = ? 1 1 常见计算条件 （2）双面排水时 无论哪种情况，均按情况1计算，即取： 压缩土层深度H取1/2值 应力分布 基本情况 1 2 3 4 5 透水 透水 2H 地基的平均固结度计算 常见计算条件 有关沉降－时间的工程问题 求某一时刻t的固结度与沉降量 求达到某一固结度所需要的时间 §4.6 地基沉降与时间关系 求某一时刻t的固结度与沉降量 Tv=Cvt/H2 St=Ut S? 有关沉降－时间的工程问题 t 求达到某一沉降量(固结度)所需要的时间 Ut= St /S? 从 Ut 查表（计算）确定 Tv 有关沉降－时间的工程问题 Ｐ１ Ｐ２ 粘土层 反压重物 反力梁 千斤顶 基准梁 荷载板 百分表 （一）承压板类型和尺寸 　　承压板可用混凝土、钢筋混凝土、钢板、铸铁板等制成，多以钢板为主。要求压板具有足够的刚度，不破损、不挠曲，压板底部光滑平整，尺寸和传力重心准确，搬运和安置方便。承压板形状可加工成正方形或圆形，其