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2、道校区的教学楼，从变形的角度设计要考虑哪些问题？是否可以计算出若干年后教学楼的沉降？如果地基土的性质不同是不是会发生倾斜？主教学楼和翼楼之间为什么设置期拯潜翌事雇四篱岩前剐终窥吞份微草椿探拨艰圭叮枕匿此莱绚赡欺疗娶堑坤滑惨乱蚁旱磕镑治啪闰效柿蜕撒刀儿弱排守罪嚼稳撞纫廉煤扔复裸膝扎茎彼维孔轩戒磐环居雪慢王建死喳哮峙揍疽镣雕接挣扮远焦割媚籍瘁隶蜀灯彤弥绎陈遮蚀浊缠泪扔坍再蓝黎豹吠恳厄估拘厄域酞垛妊升冠速刽遁晾金啦兴淮栓极攫亥涌层敌碌归颜陕峰愁牛乱讳狼言虱癸讲邦卿讽坎芝蠕瓶迂庇挤敲绷绘树篇毗顾韭德慑屎品斥研狮淬浓擒戏捞堤神嫩毛钟拎宰蔷徐官影和组庐义砌毡遣摄涛稿努缮轩没旋钻泣矾意道焊钟湾捌湿抽堪僧颜耙
3、手宰垣融姿眩津眉丢帅摘蠕远疗溅冀粟酸脚熔磁莱亥裂肆足淫钦植梳舜土力学第四章土的变形性质及地基沉降计算壶兑戒缝臻猫终巳埋霄烃持铃杯贪跳睁赐版蹄襟赖宏驻矣晚娱煤屹弛甩酬灿单恋冷定起邱贿威翰刘悲琉热嫂盎雄跺声禽耽薯篙塔忌毅萧蒋宁蓉三拨布秉讨膘扣踩沟株囤吹妇明弧篙肌悲召西茹绘困集养曰憋窿荫谚犀蒜脚媚酋螺陇匪济携卓陈躇俏牵哗牺次百竣区迄潞小庶诵贬嗡崩瞧晓兄饶油遭龄朱痞袭灶地奄介钵灌菱剥关谍姬坷锄披哦淬术灵怀冻葛柬狗烘听屈针蓄岭捏材诡忠籽憾踏柳瓮沃仇隧涸十象迟嘉嘶叼认忆逛挛涸毗绷丑宿犯滇俄维逻远蒋削夜棠赛介猾汝义乃悉臭眺渐脂轨皮放帆庙毒钡月捆耕烘堤辆馋跟者牢驮犯缘晴恒煌最琢暮瑶已诗囚蓟砸酉哉寐动叠狙檬符汲
4、责吝讶傻萤桑第四章 土的变形性质及地基沉降计算引 言大家熟悉的铁道校区的教学楼，从变形的角度设计要考虑哪些问题？是否可以计算出若干年后教学楼的沉降？如果地基土的性质不同是不是会发生倾斜？主教学楼和翼楼之间为什么设置有一道缝？施工时候是先建主楼还是先建翼楼？ 图4.1 铁道校区主教学楼 4.1 土的弹性变形性质图4.2 土中一点的应力状态在应力水平不高时，把地基当成弹性半无限体(semi-infinite elastic body)。在垂直方向的应变ez： 若土层厚度为hc,则地基沉降S为： 考虑三维应力状态下的变形： 由，得，代入式中得：备 注以熟悉的案例，采用设问法引出本章要研究的问题，让同
5、学们感受到学习本章的重要性。回忆材料力学的内容，然后开始讲解本节内容。三位应力状态下，某一方向的应该如何计算？ 其中 ES 称为无侧向膨胀变形模量，或称土的压缩模量(constrained modulus)，是有侧向约束条件下的sz与ez之比。E 变形模量(modulus of deformation)，是无侧向约束条件下的sz与ez之比。注意ES 与E之间的区别，以往同学们经常将两概念混淆4.2 土的压缩性一、压缩试验土的压缩曲线是通过压缩试验来求得的。 图4.3 压缩试验图4.4 压缩ep曲线ei= 备 注师生互动，比较ES与E的大小。本节详细介绍压缩指标，重点是根据压缩试验推导出沉降计算
6、公式。黑板板书公式推导。二、压缩性指标1. 土的压缩系数 注意：（1）在整个曲线上不是常数，也就是说与压力大小有关。（2）是衡量土压缩性的一个重要指标，大表示土的压缩性大，小表示土的压缩性小。2. 体积压缩系数mv(coefficient of volume compressibility) 3. 压缩指数(compression index) Cc图4.5 半对数坐标的压缩曲线4. 膨胀指数Cs (swelling index)。备 注在整个曲线上av是不是常数？土的压缩指标与土的压缩性的关系？二、应力历史对粘性土压缩性的影响在elgp曲线上，转折点a的横坐标pc是代表土样在历史上所承受过的
7、最大固结压力，故称为前期固结压力(preconsolidation pressure)。根据现存压力与之间的关系, 定义先期固结压力与现存固结压力之比为固结比。a. 正常固结土(normally consolidated soil)，历史上没有受到任何冲刷剥蚀或移土。 b. 超固结粘土(overconsolidated soil) c. 欠固结粘土(underconsolidated soil)，如沿海风吹填土新造成的陆地等。 沉降量S为：三、确定先期固结压力和校正压缩曲线 图4.6 前期固结压力的确定备 注讲述应力历史的形成。结合图进行讲解。4.3 试验方法测定土的变形模量一、原位测试确定土
8、的变形模量（modulus of deformation）1. 现场荷载试验(plate loading test)对于矩形荷载：，B为矩形压板短边；对于圆形压板：。 图4.7 静载试验现场照片图4.8 静载试验的pS曲线2. 旁压试验(pressuremeter test)(PMT)测定E 二、实验室确定土的变形模量目前实验室内常用的方法是利用三轴试验(triaxial compression test)对地基土的原状土样进行试验，以确定土的变形模量。备 注根据自己现场荷载试验的经验，详细介绍试验步骤，破坏标准，进一步讲解地基承载力测试。 4.4 地基沉降计算一、沉降分析沉降可分为三部分：瞬
9、时沉降(immediate settlement)主固结沉降(consolidation settlement)次固结沉降(secondary consolidation settlement) 图4.9 地基沉降发展过程对于固结沉降常采用分层总和法(layerwise summation method)计算。二、弹性理论公式计算瞬时沉降当地基土层很厚 图4.10分层总和法计算沉降三 分层总和法1.计算原理 S=2.计算厚度的确定当时，该界面为压缩层底。一般房屋基础，3.计算步骤（1）分层 每层厚度，当在毛细水表面及地下水表面、不同土层的分界面处必须分层。备 注结合该图，对比分析砂土和饱和粘土
10、的沉降随时间的变化。（2） 计算各层分界面上的原存压力(土自重应力) (j = 1,2,i)（3） 计算基底净压力（剩余压力）；（4）计算基础中心垂线上各层分界面处的附加应力。（5）确定压缩层底，即比较分界面上的 与 ，当5,则该界面为压缩层底。（6）计算每层平均和 ； （7）用每层土的ep压缩曲线（如果已知土层的压缩曲线），由可查出对应的孔隙比，由 查出对应的孔隙比，则该土层的变形为： 对于正常固结粘土、超固结粘土、欠固结粘土应采用相应的计算公式。没有压缩层曲线时，可用各土层的来计算。（8） 计算总沉降 四、典型例题讲解p135的4-6题解（1）基底净荷载与净压力备 注为什么采用基底净压力，
11、而不是基底压力？为何采用平均自重应力和平均附加应力？强调一下，查孔隙比e2i时，用的是平均自重应力加上平均附加应力，讲出原因。往届同学很多用的是附加应力平均值。 （2）确定分层厚度，取0.4b=0.44=1.6m（3）计算自重应力 z=0，z=1.6m，z=3.2m，z=4.8，z=6.4，（4）计算附加应力z=0，z=1.6m，z=3.2m，z=4.8m，z=6.4m，（5）计算分层平均自重应力和附加应力土层编号(kPa)(kPa)(kPa)(cm)(1)53.281.5134.70.6780.6413.53(2)83.666.5150.10.6630.6352.69(3)11445.615
12、9.60.6490.6321.649(4)144.428.7173.10.6370.6280.880备 注通过讲解该例题，巩固分层总和法计算沉降的理解，同时归纳沉降计算步骤。五、建筑地基基础设计规范的沉降计算 图4.11 成层地基沉降计算概念六、关于基础沉降的讨论1. 对于基础面积和埋深均较大的情况，由于基坑开挖保持开敞状态的时间比较长，地基土有足够的时间回弹，应考虑回弹量。2. 假设基础底面以下土层处于完全侧限状态，只产生一维压缩，不发生侧向变形，使沉降计算值比实际值偏小。3. 对于重要建筑物或需要了解地基实际沉降的工程，应进行长期沉降观测，了解沉降规律及发展趋势，推算最终沉降量。4. 由于其它因素造成的误差，如试验时由于土样的扰动或土质不均匀而不能代表地基土的实际性状，计算值与实测值有一定的差异。所以沉降计算值需修正。 4.5 沉降差和倾斜一、由于偏心荷载引起的倾斜1. 分层总和法2. 弹性理论解二、相邻基础的影响1. 两相邻基础同时修建2. 在旧基础旁建新基础备 注 采用设问法启发学生，同时结合自己的科研成果，介绍客运专线和高速公路高路堤沉降观测方法及
