土力学与基础工程-土的压缩性与地基沉降计算

《土力学与基础工程-土的压缩性与地基沉降计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四章土的压缩性与地基沉降计算第一节概述第二节研究土压缩性的试验及指标第三节地基沉降实用计算方法第四节饱和粘性土地基沉降与时间的关系学习目标在学习土的压缩性指标确定方法的基础上，掌握地基最终沉降量计算原理和地基固结问题的分析计算方法。学习基本要求1．掌握土的压缩性与压缩性指标确定方法2．掌握地基最终沉降量计算方法3．熟悉不同应力历史条件的沉降计算方法4．掌握有效应力原理5．掌握太沙基一维固结理论6．掌握地基沉降随时间变化规律地基不均匀沉降导致的墙体开裂（墨西哥城）地基的沉降及不均匀沉降墨西哥某宫殿，

2、左部分建于1709年；右部分建于1622年。地基为20多米厚的粘土，沉降达2.2米，连结处地下基岩突起，左右两部分存在明显的沉降差。左侧建筑物于1969年加固。地基沉降引起的损害（意大利）关于比萨斜塔的纠偏情况关于比萨斜塔的纠偏情况以“斜而不倒”闻名天下。始建于1174年，1350年完工，完工时已偏离2.1m。1590年，意大利伟大科学家伽俐略曾在斜塔的顶层做过自由落体运动的实验。1990年代，比萨斜塔的塔心已经偏离垂直线超过4.5米。意大利政府成立了“比萨斜塔拯救委员会”并向全世界征集“扶正”和延

3、缓比萨斜塔倾斜速度的办法。在建筑物基底附加应力的作用下，地基土要产生新的变形，这种变形一般包括体积变形和形状变形。土在外力作用下体积缩小的特性称为土的压缩性。压缩量的组成：固体颗粒的压缩土中水的压缩空气的排出水的排出占总压缩量的1/400不到，忽略不计。压缩量主要组成部分。第一节概述土的压缩性主要有两个特点：(1)土的压缩主要是由于孔隙体积减少而引起的。饱和土是由固体颗粒和水组成，在工程上一般的压力(100～600kPa)作用下，固体颗粒和水本身的体积压缩量非常微小，可不予考虑。但由于土中水具有流动

4、性，在外力作用下会沿着土中孔隙排出，从而引起土体积减少而发生压缩。无粘性土粘性土透水性好，水易于排出压缩稳定很快完成透水性差，水不易排出压缩稳定需要很长一段时间(2)由于孔隙水的排出而引起的压缩对于饱和粘性土来说是需要时间的，土的压缩会随时间增长的过程就称为土的固结。这是由于粘性土的透水性很差，土中水沿着孔隙排出速度很慢。沉降：在建筑物荷载作用下，地基土主要由于压缩而引起的竖直方向的位移。(1)绝对沉降量的大小(最终沉降)；(2)沉降与时间的关系。由于土压缩性的两个特点，因此研究建筑物地基沉降包含两

5、方面的内容：第二节研究土压缩性的试验及指标一、室内侧限压缩试验及压缩模量室内侧限压缩试验亦称固结试验。试验装置：压缩仪环刀内径通常有6.18cm和8cm两种，相应的截面积为30cm2和50cm2，高度为2cm。用金属环刀切取土样。切有土样的环刀置于刚性护环中，由于金属环刀及刚性护环的限制，使得土样在竖向压力作用下只能发生竖向变形，而无侧向变形；在土样上下放置的透水石是土样受压后排出孔隙水的两个界面；在水槽内注水，以使土样在试验过程中保持浸在水中，因为室内压缩试验主要用于饱和土。如需做不饱和土的侧限压

6、缩试验，就不能浸土样于水中，但需要用湿棉纱或湿海绵覆盖于容器上，以免土样内水分蒸发；竖向的压力通过刚性板施加给土样;土样产生的压缩量可通过百分表量测。压缩仪详图压缩试验加荷：常规加荷等级p为：50、100、200、300、400kPa。每一级荷载要求恒压24小时或当在1小时内的压缩量不超过0.005mm时，认为变形已经稳定，并测定稳定时的总压缩量，这称为慢速压缩试验法。实际工程中，为减少室内试验工作量，每级荷载恒压1～2小时测定其压缩量，在最后一级荷载下才压缩到24小时，这成为快速压缩试验法。

7、试验时用环刀切取钻探取得的保持天然结构的原状土样，由于地基沉降主要与土竖直方向的压缩性有关，且土是各向异性的，所以切土方向还应与土天然状态时的垂直方向一致。Vv＝e0Vs＝1H0/(1+e0)H0Vv＝eVs＝1H1/(1+e)pH1ΔH土样在压缩前后变形量为ΔH，整个压缩过程中土粒体积和截面积不变，所以固体颗粒高度不变。土粒高度在受压前后不变整理p根据上述压缩试验可得到的～关系，可以得到土样的孔隙比与加荷等级之间的～关系。得到各级荷载p所对应的e，可绘出e～p曲线及e～lgp曲线等。分别为土粒密度

8、、土样的初始含水量及初始密度，它们可根据室内试验测定。(一)e-p曲线及有关指标通常可将常规压缩试验所得的e-p数据采用普通直角坐标绘制成e-p曲线。1、压缩系数a土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量的比值。图中给出了两条典型的软粘土和密实砂土的压缩曲线。从图4-3(a)可以看出，由于软粘土的压缩性大，当发生压力变化△p时，则相应的孔隙比的变化△e也大，因而曲线就比较陡；反之，像密实砂土的压缩性小，当发生相同压力变化△P时，相应的孔隙比的变化△e就小，因而