《地基沉降计算》PPT课件.ppt
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土力学地基基础,姚天举13213460020,第4章地基沉降计算,土的压缩性测试方法,01,一维压缩性及其指标,02,饱和土体的渗流固结理论,03,地基的最终沉降量计算,04,土具有压缩性,荷载作用,地基发生沉降,荷载大小,土的压缩特性,地基厚度,一致沉降(沉降量),差异沉降(沉降差),建筑物上部结构产生附加应力,影响结构物的安全和正常使用,概述,4土的压缩性与地基沉降计算,土的特点(碎散、三相),沉降具有时间效应沉降速率,压缩性测试,最终沉降量,一维压缩,一维固结,沉降速率,三维固结,修正,复杂条件下的计算公式,简化条件,主线、重点:一维问题!,4土的压缩性与地基沉降计算,4.1土的压缩性测试方法,4.4地基的最终沉降量计算,4.3饱和土体的渗流固结理论,概述,4.2一维压缩性及其指标,较复杂应力状态?,4土的压缩性与地基沉降计算,4.1土的压缩性测试方法,一、侧限压缩试验及其应力应变关系,应力应变关系以某种粘土为例,非线性弹塑性,侧限变形模量:,4土的压缩性与地基沉降计算,二、三轴压缩试验及其应力应变关系(复习),4.1土的压缩性测试方法,量测体变或孔隙水压力,测定:轴向应变轴向应力体变或孔隙水压力,4土的压缩性与地基沉降计算,4.1土的压缩性测试方法,二、三轴压缩试验及其应力应变关系,v,应力应变关系以某种粘土固结排水试验为例,与围压有关非线性弹塑性剪胀性,4土的压缩性与地基沉降计算,4.1土的压缩性测试方法,三、普遍应力应变关系及本构模型,1.土变形的物理机制(原因),土受力以后为什么会表现出上述变形特性?土的特殊性,弹性变形,体应变主要是由于孔隙体积变化引起的;剪应变主要是由于土颗粒的大小和排列形态变化引起的。,接触点处弹性变形弹性挠曲变形颗粒滚爬的可逆性封闭气泡受压,塑性变形,大孔隙消失接触点颗粒破碎颗粒相对滑移扁平颗粒断裂,2.土的本构模型,4土的压缩性与地基沉降计算,4.1土的压缩性测试方法,三、普遍应力应变关系及本构模型,4土的压缩性与地基沉降计算,4.1土的压缩性测试方法及应力应变关系,四、荷载试验与旁压试验,一、载荷试验的定义,载荷试验是一项使用最早、应用最广泛的原位试验方法,它是现场在一定尺寸的刚性承压板上分级施加静荷载,测定承压板下应力主要影响范围内的天然地基、单桩或复合地基岩土的承载力和变形特性。主要涉及天然地基的载荷试验。桩基、地基处理的载荷试验自己自学。,二、荷载试验的分类,根据承压板的形式和设置深度不同,可以将试验分成三种:1.浅层平板载荷试验,适用于浅层地基土;2.深层平板载荷试验,适用于埋深大于3m和地下水位以上的地基土;3.螺旋板载荷试验,适用于深层地基或地下水位以下的地基土。本章主要涉及的是浅层平板载荷试验,螺旋板载荷试验作补充介绍。,浅层平板载荷试验适用于地表浅层地基、特别适用于各种填土、含碎石的土类。试验简单、直观,多年来应用广泛。但应对本法下述局限性给予充分的关注:(1)平板载荷试验的影响深度范围不超过两倍承压板宽度(或直径),故只能了解地表浅层地基土的特性。(2)承压板的尺寸比实际基础小,在刚性承压板边缘产生塑性区的开展,更易造成地基的破坏,使预估的承载力偏低。(3)试验时的加载速率比实际工程快得多,对透水性较差的软粘土,其变形状况与实际有较大差异,由此确定的参数也有较大差异。(4)小尺寸刚性承压板下土中的应力状态极复杂,由此推求的变形模量只能是近似的。,四、荷载试验的适用条件,试验的仪器设备,平板载荷试验的常用设备包括四部分:(1)承压板(2)加荷系统(3)反力系统(4)量测系统,一维压缩性及其指标,PARTTWO,4土的压缩性与地基沉降计算,4.2一维压缩性及其指标,一、e-p曲线,二、e-lgp曲线,三、先期固结压力,四、原位压缩曲线及原位再压缩曲线,4土的压缩性与地基沉降计算,4.2一维压缩性及其指标,一、e-p曲线,e,4土的压缩性与地基沉降计算,4.2一维压缩性及其指标,一、e-p曲线,压缩系数,KPa-1,MPa-1,侧限压缩模量,KPa,MPa侧限变形模量,固体颗粒,孔隙,体积压缩系数,KPa-1,MPa-1,4土的压缩性与地基沉降计算,4.2一维压缩性及其指标,一、e-p曲线,压缩系数,KPa-1,a1-2常用作比较土的压缩性大小,单向压缩试验的各种参数的关系,4土的压缩性与地基沉降计算,4.2一维压缩性及其指标,一、e-p曲线,4土的压缩性与地基沉降计算,4.2一维压缩性及其指标,二、e-lgp曲线,e,压缩指数,Ce,回弹指数(再压缩指数),Ce1硬粘土(应力扩散)S偏大,s1,沉降经验修正系数,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3地基的最终沉降量计算,二、地基最终沉降量分层总和法,4、结果修正,基底压力线性分布假设弹性附加应力计算单向压缩的假设只计主固结沉降原状土现场取样的扰动参数线性的假设按中点下附加应力计算,表4-6沉降计算经验系数s,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3地基的最终沉降量计算,二、地基最终沉降量分层总和法,4、结果修正,0zi,0z(i-1),Ai,s=1.4-0.2,(1)与土质软硬有关,(2)与基底附加应力p0/fk的大小有关,fk:地基承载力标准值,要点小结:,准备资料,应力分布,沉降计算,建筑基础(形状、大小、重量、埋深)地基各土层的压缩曲线原状土压缩曲线计算断面和计算点,确定计算深度确定分层界面计算各土层的szi,zi计算各层沉降量地基总沉降量,自重应力基底压力基底附加应力附加应力,结果修正,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3地基的最终沉降量计算,二、地基最终沉降量分层总和法,三.地基沉降计算的若干问题,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3地基的最终沉降量计算,3、单向分层总和法的评价,2、砂性土地基的沉降计算,1、粘土地基的沉降量计算,1、粘土地基的沉降量计算,研究表明:粘性土地基在基底压力作用下的沉降量S由三种不同的原因引起:,次固结沉降Ss主固结沉降完成以后,在有效应力不变条件下,由于土骨架的蠕变特性引起的变形。这种变形的速率与孔压消散的速率无关,取决于土的蠕变性质,既包括剪应变,又包括体应变。,初始沉降(瞬时沉降)Sd有限范围的外荷载作用下地基由于发生侧向位移(即剪切变形)引起的。,主固结沉降(渗流固结沉降)Sc由于超孔隙水压力逐渐向有效应力转化而发生的土渗透固结变形引起的。是地基变形的主要部分。,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3地基的最终沉降量计算,三.地基沉降计算的若干问题,t,S,Si:初始瞬时沉降,Ss:次固结沉降,Sc:主固结沉降,1、粘土地基的沉降量计算,三.地基沉降计算的若干问题,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3地基的最终沉降量计算,自学,(详见P136-140),2、砂性土地基的沉降计算,原位试验,砂性土地基的沉降速率比较快,大部分沉降在施工期间便完成,运用期沉降量一般不会很大。,难以取到有代表性的土样,标准贯入试验静力触探试验载荷板试验,Schmertman(薛迈脱曼)建议的简易算法(P142)基于经验公式的估算方法(P126,公式4-16),三.地基沉降计算的若干问题,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3地基的最终沉降量计算,办法:,特点:,问题:,原位冻结取样单向分层总和法SSS,3、单向分层总和法的评价,可计算成层地基;可计算不同形状基础(条、矩、圆)不同分布的基底压力;参数的试验测定方法简单;已经积累了几十年应用的经验,适当修正。,(1)基本假定:,(2)优点:,三.地基沉降计算的若干问题,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3地基的最终沉降量计算,(a)假设基底压力为线性分布(b)附加应力用弹性理论计算(c)只发生单向沉降:侧限应力状态(d)只计算固结沉降,不计瞬时沉降和次固结沉降(e)整个地基的最终沉降量为各层沉降量之和,西方可判定原状土压缩曲线区分不同固结状态计算结果偏大,相差比较大修正靠经验,(3)精度:,(4)e-p曲线与e-lgp曲线的对比:,原苏联无法确定现场土压缩曲线不区分不同固结状态计算结果偏小,e-,e-lg,均需修正,3、单向分层总和法的评价,三.地基沉降计算的若干问题,4土的压缩性与地基沉降计算,4.3地基的最终沉降量计算,作业:习题4-2、4-3,4.2用Es1-2计算不计沉降计算经验系数s粗砂可以按一层计算4.3D=1.5m考虑沉降计算经验修正系数,4土的压缩性与地基沉降计算,一、单一土层一维压缩问题,二、地基最终沉降量分层总和法,三、地基沉降计算的若干问题,4.3地基的最终沉降量计算,4土的压缩性与地基沉降计算,小结,压缩性及测试,最终沉降量,一维压缩,一维固结,沉降速率,三维固结,修正,复杂条件下的计算公式,主线、重点:一维问题!,土的压缩性测试方法,一、侧限压缩试验及其应力应变关系二、三轴压缩试验及其应力应变关系三、普遍应力应变关系及本构模型四、荷载试验与旁压试验(自学),一维压缩性及其指标,一、e-曲线二、e-lg曲线三、先期固结压力四、原位压缩曲线及再压缩曲线,一、单一土层一维压缩问题二、地基最终沉降量分层总和法三、地基沉降计算的若干问题,地基的最终沉降量计算,一、一维渗流固结理论二、固结度的计算三、有关沉降时间的工程问题四、固结系数的测定五、多维渗流固结理论简介(自学),饱和土体的渗流固结理论,4土的压缩性与地基沉降计算,小结,- 配套讲稿:
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