土的压缩性与地基沉降计算教学PPT.ppt
《土的压缩性与地基沉降计算教学PPT.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《土的压缩性与地基沉降计算教学PPT.ppt(87页珍藏版)》请在课桌文档上搜索。
1、土体的压缩性与地基沉降计算,第四章,工程实例,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,问题:沉降2.2米,且左右两部分存在明显的沉降差。左侧建筑物于1969年加固。,墨西哥某宫殿,左部:1709年;右部:1622年;地基:20多米厚的黏土,由于沉降相互影响,两栋相邻的建筑物上部接触,基坑开挖,引起阳台裂缝,修建新建筑物:引起原有建筑物开裂,高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除,建筑物立面高差过大,建筑物过长:长高比7.6:1,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,土的特点
2、(碎散、三相),沉降具有时间效应沉降速率,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,4.1 土的压缩性4.2 地基的最终沉降量计算4.3 饱和黏性土地基沉降与时间的关系,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,土的压缩性,土体在压力作用下体积缩小的特性。在一般压力下,土体被压缩可认为是土中孔隙体积缩小,即土中水和土中气被排出、土颗粒重新排列互相挤密的结果。,土的固结,土体在压力作用下,其压缩量随时间增长的过程。,土的压缩性指标,压缩指数,变形模量,压缩系数,土的压缩性指标测定方法,室内试验,原位测试,侧限压缩试验(K0试验),三轴试验,静荷载试验,旁压试验,标贯试验,静(或动)力触探试验,压缩模量,本节主要
3、内容,4.1 土的压缩性,4.1 土的压缩性,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,、基本概念,土的压缩性,土体在压力作用下体积缩小的特性。在一般压力下,土体被压缩可认为是土中孔隙体积缩小,即土中水和土中气被排出、土颗粒重新排列互相挤密的结果。,土的固结,土体在压力作用下,其压缩量随时间增长的过程。,二、压缩试验和压缩曲线,(一)压缩试验,1、仪器:侧限压缩仪(固结仪):压缩容器,杠杆加压设备,构架。,4.1 土的压缩性,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,二、压缩试验和压缩曲线,(一)压缩试验,2、原理:用环刀取土样,放在三联固结仪上加压(分级加压),直至 变形稳定,用百分表测变形。,WG-1型三
4、联固结仪,固结容器示意图,p=pi 时,,推导:,设Vs=1,VV=e0,Vs=1,H0,H,si,VV=ei,Vs=1,侧限压缩试验,压缩前后截面不变,设土样初始孔隙比为e0,土样孔隙比为ei,pi,4.1 土的压缩性,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,二、压缩试验和压缩曲线,(一)压缩试验,1、e p曲线,e,p,软粘土,密实砂土,e0,e0,2、e logp曲线,e,p(log),软粘土,密实砂土,e0,e0,10,100,1000,绘制压缩曲线,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,4.1 土的压缩性,二、压缩试验和压缩曲线,1、e-P曲线,4.1 土的压缩性,第四章 土体的压缩与地基沉降
5、计算,(二)压缩曲线和压缩性指标compression curve,1、e-P曲线,4.1 土的压缩性,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,(二)压缩曲线和压缩性指标,压缩系数,kPa-1,MPa-1,固体颗粒,孔隙,0,(kPa),e,标准压缩系数,MPa-1,a1-2常用作比较土的压缩性大小,相应的压缩系数记作,压缩系数:土体在侧限条件下孔隙比减少量与有效压应力增量的比值。,2、e-lgP曲线,压缩指数,特点:有一段较长的直线段,指标:,4.1 土的压缩性,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,(1)压缩指数 compression index(无量纲),压缩指数:土体在侧限条件下孔隙比减少量与
6、有效压应力常用对数增量的比值。,为低压缩性土,为中压缩性土,为高压缩性土,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,4.1 土的压缩性,(二)压缩曲线和压缩性指标,(kPa,MPa),4.1 土的压缩性,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,(2)压缩模量,modulus of compressibility:,压缩模量(侧限模量):侧限条件下,竖向附加压应力与竖向应变的比值。,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,4.1 土的压缩性,(3)体积压缩系数,土体在压缩过程中体积的变化可以用体积压缩系数 来衡量。它指的是土体在单位应力作用下单位体积的变化。,e,p,e0,压缩曲线,卸荷回弹曲线,再压缩曲线,残余变
7、形,弹性变形,pi,e,p(log),e0,p1,压缩曲线,回弹曲线,再压缩曲线,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,4.1 土的压缩性,3、土的回弹曲线 rebound curve 和再压缩曲线 recompression curve,回弹指数(再压缩指数),Ce,Ce Cc,一般Ce0.1-0.2Cc,现在地面,h,正常固结土pc=p1,现在地面,h,超固结土pcp1,现在地面,h,欠固结土pcp1,hc,剥蚀前地面,hc,沉积土(层)的应力历史,超固结比(OCR),OCR=1,OCR1,OCR1,先期固结压力,现有覆盖土重,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,4.1 土的压缩性,确定先期固结
8、压力方法(做图法),e,p(log),pc,a,水平线,切线,角平分线,b,e-logp 曲线直线段延长线,正常固结土,超固结土,欠固结土,沉积土(层)的应力历史,Cassagrande,1936,曲率半径最小,要求:取土质量高,高压固结试验,进行高压固结试验并精确绘制压缩曲线图。,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,4.1 土的压缩性,先期固结压力:土在应力历史上所受的最大有效应力。,4、土的变形模量,(1)浅层平板载荷试验及变形模量,承压板有足够刚度,面积不应小于0.5m2,软土不应小于0.5m2,基坑宽度不应小于承压板宽度或直径的三倍。,载荷试验一般适合于在浅土层进行。优点是压力的影响深度
9、可达1.5一2b(b为压板边长),因而试验成果能反映较大一部分土体的压缩性;比钻孔取样在室内试验所受到的扰动要小得多;土中应力状态在承压板较大时与实际基础情况比较接近。缺点:试验工作量大,费时。对层状土需进行深层土的载荷试验。,构造:加荷稳压装置、反力装置、观测装置。,4、土的变形模量,(1)浅层平板载荷试验及变形模量,变形模量E0:土体在无侧限条件下的应力与应变比值,由前面介绍的布辛奈斯克公式得,p(kPa),S(mm),100,200,300,400,10,20,30,0,40,s1,p1 比例界限荷载,s1 与比例界限荷载对应的沉降,刚性板沉降影响系数,b 方形载荷板宽度,p1,(1)浅
10、层平板载荷试验及变形模量,方形板:,圆形板:,d 圆形载荷板直径,4、土的变形模量,(2)深层平板载荷试验及变形模量,深层平板载荷试验适用于埋深不小于3m的地基土层或大直径桩桩端土层,采用直径0.8m的刚性板,紧靠承压板外侧的土层高度不小于0.8m。,I1 与承压板埋深有关的修正系数,I2 与土的泊松比有关的修正系数,4、土的变形模量,由弹性力学,由侧限条件,得,由压缩模量定义,(3)代入(2)得,比较(1),(4)得,(3)变形模量与压缩模量的关系,4、土的变形模量,土的弹性模量E(用于计算瞬时沉降和动荷载作用):土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量,即正应力与弹性正应变的比值。土为非理
11、想弹性体,变形由可恢复的和不可恢复的变形两部分组成,故一般情况下,虽然仍用弹性力学分析,但多采用压缩模量或变形模量。,室内三轴试验,轴向应变,1,E i,1,循环荷载,Er,5、土的弹性模量,先固结至自重有效应力,固结后在不排水条件下加荷至现场时的有效附加应力,在循环加卸载直至土样硬化,室内三轴试验,4.2 地基的最终沉降量计算,最终沉降量S:,在建筑物荷载作用下,最后的稳定沉降量。不考虑沉降过程。,不可压缩层,可压缩层,z=p,p,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,、分层总和法(,曲线法):采用压缩曲线计算,基本假定:1、地基土受荷后不能发生侧向变形;2、按基础底面中心点下附加应力计算土层分
12、层的压缩量;3、地基最终沉降量等于基础底面下压缩层范围内各土层分层压缩量的总和。,压缩前,压缩后,p,(一)单一压缩层的沉降量计算,4.2 地基的最终沉降量计算,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,假设为均匀地基,即,不随深度而变。,4.2 地基的最终沉降量计算,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,(二)单向压缩分层总和法,自重应力,附加应力,初始应力:,应力增量:,全应力:,第i分层的压缩量:,则总沉降量:,(三)计算步骤,3、计算原地基中自重应力分布绘cz线于基础左侧;,自重应力,附加应力,沉降计算深度,cz从地面算起;,4.2 地基的最终沉降量计算,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,1、绘制
13、剖面图,2、地基分层hi,原则,天然土层界面;,地下水位处;,z变化不大的土层;,第i层,初始应力:,可确定,5、确定计算深度zn,6、计算各分层压缩量Si,czi,zi,Hi,4.2 地基的最终沉降量计算,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,4、计算基底附加压力p0,及地基中的附加应力 并绘z线于基础右侧,根据最终应力p2i确定e2i,上限:基底,下限:符合,时沉降量忽略不记,软土地基:,如有一薄层土,其厚度也应记入。,或:,7、计算土层的总沉降量,z从基底算起;,或:,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
14、几十年应用的经验,适当修正。,(1)基本假定:,(2)优 点:,4.2 地基的最终沉降量计算,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,1、地基土受荷后不能发生侧向变形;2、按基础底面中心点下附加应力计算土层分层的压 缩量;3、地基最终沉降量等于基础底面下压缩层范围内各 土层分层压缩量的总和。,相差比较大 修正靠经验,(3)精度:,4.2 地基的最终沉降量计算,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,二、按规范方法计算,(一)平均附加应力系数的意义:,规范引入了平均附加应力系数,计算时:假想地基是均质的,即所假定的土在侧限条件下的压缩模量不随深度而变,则从基底至地基任意深度Z范围内的压缩量为:,令,于是,地
15、基最终沉降量可以表示为:,,则,应力面积法,zi,z(i-1),zi-1,zi,平均附加应力系数(可查表),4.2 地基的最终沉降量计算,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,(二)沉降量计算,(三)计算深度zn的确定,4、在计算深度范围内存在基岩时,zn可取到基岩表面为止;,3、在zn以下还有压缩性较大的土层时,沉降计算应继续到该土层底面为止;,2、当有相邻荷载影响时,压缩层厚度zn应符合下面要求:,1、当无相邻荷载影响,基础宽度在130m范围内时,基础中点的地基沉降计算深度可按下式计算:,4.2 地基的最终沉降量计算,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,(四)计算步骤,1、绘制剖面图;,2、计算
16、基底附加压力及附加应力;,基底总压力:,基底附加压力:,3、先假设压缩层厚度:,分层:以土层天然分界面为分层界面,4、计算各分层的压缩量,5、确定压缩层厚度:若有相邻荷载影响,6、计算总沉降量,zn下限向上取zn厚的压缩量,各种假定导致 s 的误差,如:取中点下附加应力值,使 s偏大;侧限压缩使计算值偏小;地基不均匀性导致的误差等。,软黏土(应力集中)s偏小,s1 硬黏土(应力扩散)s偏大,s1,沉降经验修正系数(综合反映了许多因素的影响),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,4.2 地基的最终沉降量
17、计算,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,表5-4 沉降计算经验系数s,结果修正,Ai,s=0.21.4,(1)与土质软硬有关,(2)与基底附加应力p0/fk的大小有关,fk:地基承载力特征值,4.2 地基的最终沉降量计算,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,例题2:某柱基础,已知上部结构传至基础顶面的荷 载为1176kN,基础底面尺寸4m2m,基础埋深1.5m,地基土分层情况:第一层粉质黏土,厚2m,=18kN/m3,第二层黏土,厚4m,黏土层以下为粉土,试用“应力面积法”计算地基的最终沉降量。(设),第四章 土体的压缩与地基沉降计算,4.2 地基的最终沉降量计算,解:(1)地基分层:按天然土层
18、分层即可。(2)计算基底附加压力:,(3)计算各分层的压缩量:预估地基沉降计算深度,因为不存在相邻荷载影响,故,,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,4.2 地基的最终沉降量计算,各分层的沉降量计算:,(4)确定地基沉降计算深度:根据规范规定,当b=2m时,,,即从4.5m向上反算0.3m,计算见上,0.025,即4.5m的计算深度满足要求。,(5)确定沉降经验修正系数,且,查表可知:(6)计算地基的最终沉降量s,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,4.2 地基的最终沉降量计算,分层总和法基本算法和规范修正算法的比较,第四章 土体的压缩与地基沉降计算,4.2 地基的最终沉降量计算,根据布辛奈斯克公
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 压缩性 地基 沉降 计算 教学 PPT
链接地址:https://www.desk33.com/p-1271354.html