《河海大学土力学4-第四章.土的压缩性与地基沉降计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《河海大学土力学4-第四章.土的压缩性与地基沉降计算（111页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、河海大学水利水电工程学院,土力学之第四章,土的压缩性与地基沉降计算,本章提要本章特点学习难点,第四章：土的压缩性与地基沉降计算,土的压缩性 -测试方法和指标地基的最终沉降量-分层总合法地基的沉降过程-饱和土渗流固结理论有一些较严格的理论有较多经验性假设和公式应力历史及先期固结压力不同条件下的总沉降量计算渗流固结理论及参数,土的压缩变形问题,土的压缩性与地基沉降计算,试验方法,压缩性指标,沉降的大小,沉降的过程,土的压缩性测试方法 一维压缩性及其指标 地基的最终沉降量计算 饱和土体的渗流固结理论,4.1 概述 4.2 土的压缩性测试方法 4.3 一维压缩性及其指标 4.4 地基的最终沉降量计算
2、4.5 饱和土体的渗流固结理论,第四章：土的压缩性与地基沉降计算,4.1 概述,墨西哥某宫殿,左部：1709年 右部：1622年 地基：20多米厚粘土,工 程 实 例,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,4.1 概述,工 程 实 例,由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触,4.1 概述,工 程 实 例,基坑开挖，引起阳台裂缝,4.1 概述,新建筑引起原有建筑物开裂,4.1 概述,工 程 实 例,高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除,4.1 概述,工 程 实 例,建筑物立面高差过大,47m,39,150,194,199,175,87,沉降曲线(mm
3、),工 程 实 例,建筑物过长：长高比7.6:1,4.1 概述,4.1 概述,压缩性测试,最终沉降量,沉降速率,4.2 土的压缩性测试方法 4.3 一维压缩性及其指标,一维压缩：基本方法复杂条件：修正,一维固结三维固结,室内：三轴压缩 侧限压缩 室外：荷载试验 旁压试验,4.4 地基的最终沉降量计算,4.5 饱和土体的渗流固结理论,概 述,主线、重点：一维问题！,4.1 概述 4.2 土的压缩性测试方法 4.3 一维压缩性及其指标 4.4 地基的最终沉降量计算 4.5 饱和土体的渗流固结理论,第四章：土的压缩性与地基沉降计算,4.2 土的压缩性测试方法,土的变形特性测定方法,4.2 土的压缩性
4、测试方法,固结容器： 环刀、护环、导环、透水石、加压上盖和量表架等加压设备：杠杆比例1:10变形测量设备,侧限压缩（固结）仪,支架,加压设备,固结容器,变形测量,4.2 土的压缩性测试方法,施加荷载，静置至变形稳定 逐级加大荷载,侧限压缩试验,P1,s1,e1,e0,测定：轴向压缩应力轴向压缩变形,4.2 土的压缩性测试方法,侧限压缩试验,侧限变形（压缩）模量：,压缩曲线及特点,非线性 弹塑性,加载：,卸载和重加载：,4.2 土的压缩性测试方法,常规三轴与侧限压缩试验,应力应变关系曲线的比较,常规三轴：存在破坏应力侧限压缩试验：不存在破坏应力存在体积压缩极限,4.2 土的压缩性测试方法,常规三
5、轴与侧限压缩试验,变形模量 E 与侧限变形模量 Es间的关系,则:,E Es,虎克定律,侧限条件,4.2 土的压缩性测试方法,土体变形的机理,土体的变形特性,土体的特点：散粒体,体应变主要由孔隙体积变化引起 剪应变主要由土颗粒的大小和排列形态变化引起,4.2 土的压缩性测试方法,土的本构模型,1,E,1-3,f,1,1-3,1,1,2,1-3,1,1,2,3,4,线弹性-理想塑性,非线性弹性,弹塑性,4.1 概述 4.2 土的压缩性测试方法 4.3 一维压缩性及其指标 4.4 地基的最终沉降量计算 4.5 饱和土体的渗流固结理论,第四章：土的压缩性与地基沉降计算,4.3 一维压缩性及其指标,一
6、维压缩性及其指标, - p（或）曲线e p（或）曲线e lgp（或lg）曲线先期固结压力原位压缩曲线及原位再压缩曲线,由侧限压缩试验整理得到的三条常用曲线,4.3 一维压缩性及其指标,侧限压缩试验,已知：试样初始高度H0试样初始孔隙比e0,试验结果： 每级压力p作用下，试样的压缩变形S,4.3 一维压缩性及其指标,侧限压缩试验,卸载和再加载曲线,在试验曲线的卸载和再加载段，土样的变形特性同初始加载段明显不同，前者的刚度较大 在再加载段，当应力超过卸载时的应力p时，曲线逐渐接近一次加载曲线 卸载和再加载曲线形成滞回圈,4.3 一维压缩性及其指标,侧限压缩试验,应力历史及影响,土体在历史上所承受过
7、的应力情况（包括最大应力等）称为应力历史,应力历史的影响非常显著,土样在A和B点所处的应力状态完全相同，但其变形特性差别很大,4.3 一维压缩性及其指标, - p曲线,初始加载Es 卸载和重加载Ee,体积压缩系数：,单位压应力变化引起的单位体积的体积变化,侧限压缩（变形）模量 KPa ,MPa,4.3 一维压缩性及其指标,侧限压缩试验,由三相草图：,可得到e-p关系,4.3 一维压缩性及其指标,e-p曲线,不同土的压缩系数不同，a越大，土的压缩性越大 同种土的压缩系数a不是常数，与应力p有关 通常用a1-2即应力范围为100-200 kPa的a值对不同土的压缩性进行比较,压缩系数 KPa-1，
8、MPa-1,4.3 一维压缩性及其指标,e-p曲线压缩系数a,压缩系数a1-2常用作比较土的压缩性大小,4.3 一维压缩性及其指标,压缩系数,侧限压缩模量,体积压缩系数,压缩指标间的关系,4.3 一维压缩性及其指标,e-lgp曲线,Ce s：超固结土 p1：超固结 OCRs,点D(e0,s)位于再压缩曲线上 过D点作斜率为Ce的直线DB，DB为原位再压缩曲线 以0.42e0在压缩曲线上确定C点，BC为原位初始压缩曲线 DBC即为所求的原位再压缩和压缩曲线,推定方法,4.3 一维压缩性及其指标,小 结, - p（或）曲线e p（或）曲线e lgp（或lg）曲线先期固结压力原位压缩曲线及原位再压缩
9、曲线,由侧限压缩试验整理得到的三条常用曲线,4.1 概述 4.2 土的压缩性测试方法 4.3 一维压缩性及其指标 4.4 地基的最终沉降量计算 4.5 饱和土体的渗流固结理论,第四章：土的压缩性与地基沉降计算,4.4 地基的最终沉降量计算,粘性土地基的沉降量S由机理不同的三部分沉降组成：,初始瞬时沉降 Sd ：在不排水条件下，由剪应变引起侧向变形导致 主固结沉降 Sc ：由超静孔压消散导致的沉降，通常是地基变形的主要部分 次固结沉降 Ss ：由于土骨架的蠕变特性引起的变形,粘性地基的沉降类型,4.4 地基的最终沉降量计算,地基的最终沉降量计算,最终沉降量S：,t时地基最终沉降稳定以后的最大沉降
10、量，不考虑沉降过程。,以一维侧限应力状态土的压缩特性为基础的分层总和法,计算方法：,4.4 地基的最终沉降量计算,地基的最终沉降量计算,单一土层一维压缩问题 地基最终沉降量分层总和法 地基沉降计算的若干问题,4.4 地基的最终沉降量计算,单一土层一维压缩问题,计算简图,（a）e-p曲线,（b）e-lgp曲线,4.4 地基的最终沉降量计算,计算公式：e-p曲线,单一土层一维压缩问题,4.4 地基的最终沉降量计算,优点: 可使用推定的原位压缩和再压缩曲线 可考虑土层的应力历史，区分正常固结土和超固结土分别进行计算,计算公式：e-lgp曲线,单一土层一维压缩问题,4.4 地基的最终沉降量计算,计算公
11、式：e-lgp曲线-正常固结土,单一土层一维压缩问题,可使用推定的原位压缩曲线的Cc值进行计算：,4.4 地基的最终沉降量计算,计算公式：e-lgp曲线-超固结土,单一土层一维压缩问题,可使用推定的原位压缩和再压缩曲线的Cc和Ce值进行计算：,当p2p,当p2p,4.4 地基的最终沉降量计算,计算步骤：,单一土层一维压缩问题,确定：,查定：,算定：,以公式 为例,4.4 地基的最终沉降量计算,理论上不够完备，缺乏统一理论,是一个半经验性方法,假设基底压力为线性分布 附加应力用弹性理论计算 侧限应力状态,只发生单向沉降 只计算固结沉降，不计瞬时沉降和次固结沉降 将地基分成若干层，认为整个地基的最
12、终沉降量为各层沉降量之和：,基本假定和基本原理：,地基最终沉降量分层总和法,4.4 地基的最终沉降量计算,施工步骤,地基最终沉降量分层总和法,基坑开挖：基础土层卸载，基础底面回弹,基础施工：基础土层重加载，基础底面再压缩,基坑回填：基础土层重加载，基础地面再压缩,建筑物施工：基础土层压缩沉降,4.4 地基的最终沉降量计算,沉降量从原基底算起 适用于基础底面积小，埋深浅，施工快的情况,沉降量从回弹后的基底算起 基础底面大，埋深大，施工期长的情况,已知：地基各土层的压缩曲线 原状土压缩曲线,计算步骤,情况1：不考虑地基回弹,情况2：考虑地基回弹,地基最终沉降量分层总和法,4.4 地基的最终沉降量计算,
