土力学第6章ppt课件.ppt

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1、土力学第6章地基变形第6章地基变形一、概述在外荷载的作用下，地基土体将发生压缩变形，从而会引起基础的沉降量。基础的沉降量是指地基土体压缩变形达到固结稳定时的最大沉降量或称最终沉降量。一般认为，最终沉降量由瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分组成，见图示。瞬时沉降是指外荷载施加后立即发生的沉降；固结沉降是指土体中超孔隙水压力逐渐消散，孔隙水逐渐排出，土体积逐渐压缩而引起的沉降；次固结沉降是指由于土体的蠕变而引起的沉降。实际上，在基础的沉降过程中，瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降并不是截然分开的，在时间上也很难将它们独立分开。对无粘性土，固结沉降速度很快，其沉降主要表现为瞬时沉降；而对饱和粘性土

2、，固结速度很慢，有的需要几年、甚至几十年才能固结完成，其沉降主要表现为固结沉降，瞬时沉降和次固结沉降仅占一小部分。需要考虑地基变形的情形：1.天然地基上附加应力产生的地基变形2.第四纪全新世近期沉积的土（天然地基）3.人工地基：近期人工填土、换土垫层第6章地基变形二、地基变形的弹性力学公式计算地基最终沉降量的目的，在于确定建筑物的最大沉降量、沉降差或倾斜量。并控制在允许范围以内，以保证建筑物的安全和正常使用。上海市松江天马山（宋代）护珠塔护珠塔是混凝土结构：用很粘稠的米烧成粥，打成浆，和石灰、砂子拌在一起当弹性半空间表面作用着一个竖向集中力时，在半空间内任意点M（x,y,z）处产生竖向位移

3、w（x，y，z）。如取M点坐标z=0，则所得的半空间表面任意点的竖向位移w（x,y,0）就是地基表面的沉降s：P弹性力学公式的计算结果往往偏大式中s——竖向集中力P作用下地基表面任意点的沉降；r——地基表面任意点到竖向集中力作用点的距离，E。——地基变形模量（或地基弹性模量E）；μ——地基泊松比。对于矩形或圆形荷载作用下的地基沉降，可利用上式通过积分和角点法求得。地基沉降的弹性力学公式的一般形式为式中p0——柔性基础的基底均布附加压力或刚性基础的基底平均附加压力，b——矩形基础的宽度或圆形基础的直径；w——沉降影响系数，按表2－6a查取。表中wc、w0和wm；分别为柔性基础（均布荷载）角点

4、、中心点和平均沉降影响系数，wr为刚性基础沉降影响系数。用弹性力学公式来估算矩形或圆形基础的最终沉降量是很简便的，但由于该公式是按均质的线性变形半空间的假设得到的，而实际上地基常常是非均质的成层土，即使是均质的土层，其变形模量E。一般随深度而增大（在砂土中尤其显著），因此，弹性力学公式只能是估算基础的最终沉降量，且计算结果往往偏大。采用分层总和法计算地基最终沉降量时，通常假定地基土压缩时不发生侧向变形，即采用侧限条件下的压缩性指标。为了弥补这样计算得到的沉降量偏小的缺点，通常取基底中心点下的附加应力σZ进行计算。将地基沉降计算深度Zn范围的土划分为若干个分层，按侧限条件分别计算各分层的压缩

5、量，其总和即为地基最终沉降量。具体的计算步骤如下：三、基础最终沉降量——分层总和法根据前一章的土样受压后空隙比计算公式：可以得到：也就是：↑压缩层厚度↓（1）按分层厚度hi＜0．4b（b为基础宽度）或1～2m将基础下土层分成若干薄层，成层土的层面和地下水面是当然的分层面。（2）计算基底中心点下各分层界面处的自重应力σc和附加应力σz。当有相邻荷载影响时，σz应包含此影响。(3)确定地基沉降计算深度Zn:确定基底以下需要计算压缩变形的土层总厚度，亦称为地基压缩层深度。在该深度以下的土层变形较小，可略去不计。确定Zn的方法是：该深度处应符合σz＜0.2σc的要求；若其下方还存在高压缩性土，则要

6、求σz≤0.1σc(4)计算各分层的自重应力平均值p1i=(σci-1+σci)/2和附加应力平均值Δpi=(σzi-1+σzi)/2，且取p2i=p1i+Δpi。（5）从e-p曲线上查得与p1i、p2i相对应的孔隙比e1i、e2i。（6）计算各分层土在侧限条件下的压缩量。计算公式为：式中Δsi——第i分层土的压缩量(mm)。εi——第i分层土的平均竖向应变；hi——第i分层土的厚度（mm）。又因为所以又有式中ai和Esi分别为第I层土的压缩系数和压缩模量。（7）计算地基的最终沉降量：式中n为地基沉降计算深度范围内所划分的土层数。《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002推荐的计算地

7、基最终沉降量的方法，就是在分层总和法的基础上，按天然土层界面分层（以简化由于过多分层所引起的繁琐计算），并结合大量工程沉降观测值的统计分析，以沉降计算经验系数ψs对地基最终沉降量计件值加以修正。1．采用平均附加应力系数计算沉降量的基本公式第i分层土的压缩量可按下式计算：四、规范修正方法式中ΔAi=Δpihi为第i分层附加应力图形面积，故规范方法亦称为应力面积法；Ai和Ai-1分别为从基底起至Zi和Zi-1深度处的附加应力