地基基础--土的压缩性和地基沉降计算

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1、3土的压缩性和地基沉降计算土具有压缩性（内因）基础荷载（外因）地基变形基础沉降沉降过大不均匀沉降地基变形设计要求：控制基础沉降≤建筑物地基容许变形值。问题的提出：影响沉降大小的因素外因：建筑物荷载的大小和分布；内因：地基土层的类型、分布、各土层厚度及其压缩性；不均匀沉降原因分析与危害原因：（1）建筑物荷载分布不均匀；（2）地基土层压缩性不同。危害：引起超静定结构内部产生附加应力，影响建筑物的安全和正常使用。学习本章的目的：根据地基土层剖面情况，各层土的物理力学性质和上部荷载，计算地基的变形值，并控制其在容许范围之内。研究地基土变形特性：压缩、固结、渗流、蠕变

2、。3.1土的压缩性土的压缩性：土在压力作用下体积缩小的特性。引起土体压缩的原因：内因：1）土粒的压缩；2）土中水的压缩；3）土中空气的压缩；4）空气及水从孔隙中被排出。外因：基础荷载的作用。饱和土的压缩性原理饱和土的压缩主要是由于外荷载作用下孔隙水被挤出，以致孔隙减小所致的。饱和土的压缩量＝孔隙体积的减小量压缩、固结、渗流、蠕变压缩：压力作用下，土体体积缩小。固结：压力作用下，土体压缩量随时间增长。渗流：压力作用下，孔隙水分在土体中流动与排出。蠕变：压力不变，变形随时间持续增长。渗透固结：与自由水的渗透速度有关的饱和土固结过程。压缩试验：压缩试验（固结试验）：

3、研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法。包括单轴压缩试验、侧限压缩试验及三轴压缩试验。侧限压缩试验：土样在压力作用下只能在铅直方向产生压缩，而不能产生侧向的变形。侧限压缩试验的适用范围：压缩土层厚度较小。侧限压缩试验目的：确定土在各级压力作用下孔隙比的变化，绘制压缩曲线，确定相关压缩性指标。侧限压缩试验装置试验过程中：（1）Vs不变；（2）A不变。压缩曲线（e-p曲线）压缩系数：压缩曲线上任一点的切线斜率。定义式：土的压缩性评价：侧限压缩模量：土在完全侧限条件下的竖向附加压应力与相应的应变增量的比值。定义式：侧限压缩模量与压缩系数的关系：变形模量：土在侧向自

4、由变形条件下竖向压应力与竖向总应变之比。物理意义：与材料力学中杨氏弹性模量相同。变形模量与侧限压缩模量的关系：变形模量一般通过现场静载荷试验测定。3.2地基最终沉降量计算地基最终沉降量：指地基土层在荷载作用下，达到压缩稳定时地基表面的沉降量。基础沉降：指地基土层在荷载作用下，达到压缩稳定时基础底面的沉降量。引起地基沉降的原因：内因：地基土具有压缩性；外因：建筑物荷载在地基中产生的附加应力引起地基发生压缩变形。计算地基最终沉降量的目的：确定建筑物的最大沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜，并判断其是否超出容许的范围，以便进行地基变形设计。计算方法：（1）分层综合法；（

5、2）规范法。分层综合法基本假设：（1）地基是均质、各向同性的半无限线性变形体：地基附加应力可按弹性理论计算；（2）在压力作用下，地基土只发生垂直单向压缩，不产生侧向变形：可采用侧限压缩指标。单一压缩土层的沉降计算：单向压缩分层综合法分层综合法计算步骤计算基底中心点下各点地基附加应力（每0.4B深度计算一点）并绘于基础中心点右侧；按比例绘制地基土层分布剖面图和基础剖面图；计算地基自重应力，并按比例绘于基础中心线左侧；计算基底压力（中心荷载或偏心荷载作用）；计算基底附加压力；计算地基（基础）最终沉降量（叠加）。计算各分层土的压缩量；地基分层界面确定原则：（1）不同

6、土层分界面；（2）地下水位面；（3）≤0.4B；（4）基底附近分层薄些。确定地基沉降计算深度；分层总和法评价：采用侧限条件下的压缩性指标，以沉降计算深度范围内的分层计算加以总和。基础沉降量按基础中心点下地基附加应力计算，以弥补压缩性指标偏小的不足。地基沉降量等于受压层范围内各土层压缩量的总和：存在一个沉降计算深度。优点：物理意义明确。不足：对坚硬地基偏大，对软弱地基偏小。规范法计算第i层土压缩量公式：平均附加应力系数：地基最终沉降量计算公式沉降计算深度的确定对独立基础：当存在相邻荷载影响时：规范法评价：（1）是另一种形式的分层综合法；（2）引入平均附加应力系数

7、；（3）引入地基沉降计算经验系数。沉降分析中的若干问题土的回弹与再压缩（1）土不为完全弹性体（2）土经压缩后压缩性降低。粘性土沉降组成瞬时沉降：加载瞬时地基发生的沉降。地基土只发生剪切变形，没有体积变形。固结沉降：孔压消散，应力转移，引起土骨架变形。次固结沉降：有效应力不变，土骨架随时间继续发生变形。土的应力历史：土体在历史上曾经受到过的应力状态。先期固结压力：土在其生成历史中曾受过的最大有效固结压力。正常固结土超固结土欠固结土土层应力历史的描述：3.3地基沉降与时间的关系碎石土、砂土：透水性强，压缩性低，沉降完成历时短。饱和粘性土：渗透性小，压缩性高，固结过

8、程历时长。土的渗透性（渗流）达西定律（