土力学与地基基础 课件土力学与地基基础3.ppt

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1、第三章土的压缩性与地基沉降计算土力学与地基基础目录3.1概述3.2土的压缩性室内测试方法3.3土的压缩性原位测试3.4地基的最终沉降量3.5饱和黏性土地基沉降与时间的关系3.1概述工程上将荷载引起的基础下沉称为基础的沉降。如果基础的沉降量过大或产生过量的不均匀沉降，不但降低建筑物的使用价值，而且导致墙体开裂、门窗歪斜，严重时会造成建筑物倾斜甚至倒塌。因此，为了保证建筑物的安全和正常使用，必须预先对建筑物基础可能产生的最大沉降量和沉降差进行估算。土体受力后引起的变形可分为体积变形和形状变形，地基土的变形通常表现为土体积的缩小。在外力作用下，土体积缩小的特性称之为土的压缩性。为

2、进行地基的变形（或沉降量）的计算，求解地基土的沉降与时间的关系问题，必须首先取得土的土的压缩系数、压缩模量及变形模量等压缩性指标。土的压缩其实是指土中孔隙体积的缩小。土压缩变形的快慢与土的渗透性有关。在计算地基变形时，先把地基看成是均质的线性变形体，从而直接引用弹性力学公式来计算地基中的附加应力为简化地基的变形计算，通常假定地基土压缩不允许侧向变形。当自然界广阔土层上作用着大面积均布荷载时，地基土的变形条件可近似为侧限条件。2.1概述一室内压缩试验二土的压缩性指标3.2土的压缩性室内测试方法室内压缩试验一、试验仪器二、试验方法主要仪器为侧限压缩仪，如下图所示三、试验结果室内

3、压缩试验一、试验仪器二、试验方法用环刀切取土样，用天平称质量。将土样一次装入侧限压缩仪的容器。加上杠杆，分级施加竖向压力pi。用测微计（百分表）按一定时间间隔测记每级荷载施加后的读数（ΔHi）。计算每级压力稳定后试验的孔隙比。三、试验结果设土样的初始高度为H0，在荷载p作用下土样稳定后的总压缩量为ΔH，假设土粒体积Vs=1（不变），根据土的孔隙比的定义，则受压前后土孔隙体积VV分别为e0和e，根据荷载作用下土样压缩稳定后总压缩量ΔH可求出相应的孔隙比e的计算公式整理得室内压缩试验一、试验仪器二、试验方法三、试验结果一室内压缩试验二土的压缩性指标3.2土的压缩性室内测试方法土

4、的压缩性指标一、土的压缩系数二、土的压缩系数Cc用割线M1M2的斜率来表示土在这一段压力范围的压缩性式中a为压缩系数，MPa-1；压缩系数愈大，土的压缩性愈高。三、压缩模量四、体积压缩系数五、土的回填再压缩曲线土的压缩性指标一、土的压缩系数二、土的压缩系数Cc取直线段的斜率为土的压缩指数Cc，即当Cc＜0.2时，低压缩性土；0.2≤Cc≤0.4时，属中压缩性土；Cc＞0.4时属高压缩性土。三、压缩模量四、体积压缩系数五、土的回填再压缩曲线对于正常固结的黏性土，压缩指数Cc和压缩系数a之间存在如下关系：土的压缩性指标一、土的压缩系数二、土的压缩系数Cc土的压缩模量是指土在有侧

5、限条件下受压时，某压力段的压应力增量Δσ与压应变增量Δε之比，其表达式为：土的压缩模量Es与压缩系数a的关系如下：由上式可知，Es与a成反比，即a越大，Es越小，土的压缩性越高。三、压缩模量四、体积压缩系数五、土的回填再压缩曲线土的压缩性指标一、土的压缩系数二、土的压缩系数Cc工程中还常用体积压缩系数mV这一指标作为地基沉降的计算参数，体积压缩系数在数值上等于压缩模量的倒数，其表达式为：上式中，mV的单位为Mpa-1（或KPa-1），mV值越大，土的压缩性越高。三、压缩模量四、体积压缩系数五、土的回填再压缩曲线土的压缩性指标一、土的压缩系数二、土的压缩系数Cc在某些工况下，

6、土体可能在受荷压缩后又卸荷，如拆除老建筑后在原址上建造新建筑物。当需要考虑现场的实际加荷情况对土体变形影响时，应进行土的回弹再压缩试验。三、压缩模量四、体积压缩系数五、土的回填再压缩曲线一现场载荷试验及变形模量二关于三种模量的讨论3.3土的压缩性原位测试3.3土的压缩性原位测试在工地现场，选择有代表性部位进行载荷试验。根据测试点深度，载荷试验分为浅层平板载荷试验和深层平板载荷试验两种。载荷试验是通过承压板对地基土分级施加压力p，观测记录每级荷载作用下沉降随时间的发展以及稳定时的沉降量s，利用地基沉降的弹性力学理论反算出土的变形模量和地基承载力。现场载荷试验及变形模量一、试验

7、装置与试验方法二、载荷试验结果载荷试验装置一般包括加荷装置、提供反力装置和沉降量测装置三部分组成。其中，加荷装置由载荷板、垫块及千斤顶等组成。如图所示三、地基应力与变形的关系现场载荷试验是在工程现场通过千斤顶逐级对置于地基土上的载荷板施加荷载，观测记录沉降随时间的发展以及稳定时的沉降量s，将上述试验得到的各级荷载与相应的稳定沉降量绘制成p-s曲线，即获得了地基土载荷试验的结果。浅层平板载荷试验示意图现场载荷试验及变形模量一、试验装置与试验方法二、载荷试验结果三、地基应力与变形的关系地基土现场载荷试验p-s和t-s曲