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1、44土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.1 4.1 土的压缩性土的压缩性4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算4.3 4.3 应力历史对地基沉降的影响应力历史对地基沉降的影响4.4 4.4 变形与时间的关系变形与时间的关系44土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 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最终沉降量S：t t时地基最终沉降稳定以后的时地基最终沉降稳定以后的最大沉降量，不考虑沉降过程。最大沉降量，不考虑沉降过程。不可压缩层不可压缩层可压缩层可压缩层z=pp44土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算一、单
2、一土层一维压缩问题一、单一土层一维压缩问题二、地基最终沉降量分层总和法二、地基最终沉降量分层总和法三、地基沉降计算的若干问题三、地基沉降计算的若干问题4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算44土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算1、计算简图、计算简图压缩前压缩前压缩后压缩后侧限条件侧限条件z=ppHH/2H/2,e,e1 1一、一、单一土层一维压缩问题单一土层一维压缩问题（a a）e-e- 曲线曲线（b b）e-lge-lg 曲线曲线e ee e1 1e e2 2p p1 1p p2 2p p44土的压缩性与
3、地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.24.2地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算2、计算公式、计算公式一、一、单一土层一维压缩问题单一土层一维压缩问题（a a）e-e- 曲线曲线44土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算2、计算公式、计算公式一、一、单一土层一维压缩问题单一土层一维压缩问题（b b）e-lge-lg 曲线曲线优点优点: :可使用推定的原状土压缩曲线；可使用推定的原状土压缩曲线；可以区分正常固结土和超固结土可以区分正常固结土和超固结土并分别进行计算。并分别进行计算。正常固结土：正常固结土：超固结土超固结土(
4、 (并假定并假定p p2 2 p p) )： p p以公式以公式 为例为例 确定确定： 测定测定： e-p曲线或者曲线或者e-lgp曲线曲线 查定查定： 算定算定：44土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算3、计算步骤、计算步骤一、一、单一土层一维压缩问题单一土层一维压缩问题侧限条件侧限条件Hz=ppH/2H/2,e,e1 1e ee e1 1e e2 2p p1 1p p2 2p p1 1、基本假定和基本原理、基本假定和基本原理理论上不够完备，缺乏统一理论；理论上不够完备，缺乏统一理论；单向压缩分层总和法是一个半径验性方法单向
5、压缩分层总和法是一个半径验性方法。44土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算二、地基最终沉降量分层总和法二、地基最终沉降量分层总和法（a a）假设基底压力为线性分布）假设基底压力为线性分布 （b b）附加应力用弹性理论计算）附加应力用弹性理论计算（c c）只发生单向沉降：侧限应力状态）只发生单向沉降：侧限应力状态（d d）只计算固结沉降，不计瞬时沉降和次固结沉降）只计算固结沉降，不计瞬时沉降和次固结沉降（e e）将地基分成若干层，认为整个地基的最终沉降量为将地基分成若干层，认为整个地基的最终沉降量为各层沉降量之和各层沉降量之和：
6、2、计算步骤、计算步骤44土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算 二、地基最终沉降量分层总和法二、地基最终沉降量分层总和法情况情况1 1不考虑地基回弹的情形：不考虑地基回弹的情形：沉降量从原基底算起；沉降量从原基底算起；适用于基础底面积小，埋深浅，施工快。适用于基础底面积小，埋深浅，施工快。考虑地基回弹的情形：考虑地基回弹的情形：沉降量从回弹后的基底算起；沉降量从回弹后的基底算起；基础底面大，埋深大，施工期长。基础底面大，埋深大，施工期长。情况情况2 2d地面地面基底基底已知：地基各土层的压缩曲线已知：地基各土层的压缩曲线 原状
7、土压缩曲线原状土压缩曲线d地面地面基底基底2、计算步骤情况、计算步骤情况144土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算 二、地基最终沉降量分层总和法二、地基最终沉降量分层总和法(a)(a)计算原地基中自重应力分布计算原地基中自重应力分布(b)(b)基底附加压力基底附加压力p p0 0pp0 d p p0 0 = p - = p - d d(c)(c)确定地基中附加应力确定地基中附加应力 z z分布分布自重应力自重应力附加应力附加应力(d)(d)确定计算深度确定计算深度z zn n 一般土层一般土层：z z=0.2 =0.2 szs
8、z； 软粘土层软粘土层：z z=0.1 =0.1 szsz； 一般房屋基础一般房屋基础：Z Zn n=B(2.5-0.4lnB)=B(2.5-0.4lnB)； 基岩或不可压缩土层基岩或不可压缩土层。沉降计算深度沉降计算深度szsz从地面算起；从地面算起；z z从基底算起；从基底算起；z z是由基底附加应力是由基底附加应力 p-d p-d 引起的引起的2、计算步骤情况、计算步骤情况144土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算 二、地基最终沉降量分层总和法二、地基最终沉降量分层总和法(a)(a)计算原地基中自重应力分布计算原地基中自
9、重应力分布(b)(b)基底附加压力基底附加压力p p0 0(c)(c)确定地基中附加应力确定地基中附加应力 z z分布分布(d)(d)确定计算深度确定计算深度z zn nd地面地面基底基底pp0 d 自重应力自重应力附加应力附加应力沉降计算深度沉降计算深度(e)(e)地基分层地基分层HiHi不同土层界面不同土层界面；地下水位线地下水位线；每层厚度不宜每层厚度不宜0.4B4B或或4m4m； z z 变化明显的土层，适当取小变化明显的土层，适当取小。(g) (g) 各层沉降量叠加各层沉降量叠加 S Si i(f)(f)计算每层沉降量计算每层沉降量S Si isziziHid地面地面基底基底2、计算
10、步骤情况、计算步骤情况244土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算 二、地基最终沉降量分层总和法二、地基最终沉降量分层总和法(a)(a)计算原地基中自重应力分布计算原地基中自重应力分布(b)(b)计算开挖后地基中自重应力分布计算开挖后地基中自重应力分布(c)(c)确定地基中附加应力确定地基中附加应力 z z分布分布pszizi下同情况下同情况1 1自重应力自重应力附加应力附加应力ee1ie2i szip2i zi44土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算3、计算公
11、式、计算公式（a a）e-e- 曲线曲线二、地基最终沉降量分层总和法二、地基最终沉降量分层总和法d地面地面基底基底pp0 d 自重应力自重应力附加应力附加应力沉降计算深度沉降计算深度 sziziHi44土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算3、计算公式、计算公式（a a）e-e- 曲线曲线二、地基最终沉降量分层总和法二、地基最终沉降量分层总和法0zi0z(i-1)Ai附加应力附加应力p0规范法规范法zi-1zi平均附加应力系数平均附加应力系数正常固结土正常固结土（b b）用）用e-lge-lg曲线计算曲线计算44土的压缩性与地基
12、沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算 二、地基最终沉降量分层总和法二、地基最终沉降量分层总和法3、计算公式、计算公式d地面地面基底基底pp0 d 自重应力自重应力附加应力附加应力沉降计算深度沉降计算深度 sziziHi44土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算 二、地基最终沉降量分层总和法二、地基最终沉降量分层总和法3、计算公式、计算公式d地面地面基底基底pp0 d 自重应力自重应力附加应力附加应力沉降计算深度沉降计算深度 sziziHi pipi超固结土超固结土（b b）用）
13、用e-lge-lg曲线计算曲线计算考虑地基回弹的沉降量计算考虑地基回弹的沉降量计算条件条件：正常固结土，正常固结土，e-lge-lg曲线曲线基面面积大，埋深大，施工期长基面面积大，埋深大，施工期长i i层地基的沉降量层地基的沉降量S Si i = = 再压缩沉降量再压缩沉降量 S S1i 1i + + 压缩沉降量压缩沉降量S S2i2i44土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算 二、地基最终沉降量分层总和法二、地基最终沉降量分层总和法3、计算公式、计算公式 类似于超固结土的计算；类似于超固结土的计算； 式中采用开挖前地基的天然孔
14、隙比式中采用开挖前地基的天然孔隙比e e1i1i，无论是回弹、再压缩或无论是回弹、再压缩或压缩，均是相对于开挖前的拟定基底高程而言。三者的基准点均压缩，均是相对于开挖前的拟定基底高程而言。三者的基准点均是是e e1i1i 状态时的状态时的H Hi i。d地面地面基底基底pszizi自重应力自重应力附加应力附加应力44土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算 二、地基最终沉降量分层总和法二、地基最终沉降量分层总和法3、计算公式、计算公式d地面地面基底基底pszizi自重应力自重应力附加应力附加应力各种假定导致各种假定导致 S 的误差
15、，如：的误差，如：取中点下附加应力值，使取中点下附加应力值，使 S S 偏大偏大; ;侧限压缩使计算值偏小；侧限压缩使计算值偏小； 地基不均匀性导致的误差等。地基不均匀性导致的误差等。软粘土软粘土（应力集中）（应力集中）S偏小偏小, s1 硬粘土硬粘土（应力扩散）（应力扩散）S偏大偏大, s1沉降经验修正系数沉降经验修正系数44土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算 二、地基最终沉降量分层总和法二、地基最终沉降量分层总和法4、结果修正、结果修正n基底压力线性分布假设基底压力线性分布假设n弹性附加应力计算弹性附加应力计算n单向压缩
16、的假设单向压缩的假设n只计主固结沉降只计主固结沉降n原状土现场取样的扰动原状土现场取样的扰动n参数线性的假设参数线性的假设n按中点下附加应力计算按中点下附加应力计算表表4-6 4-6 沉降计算经验系数沉降计算经验系数 s s44土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算 二、地基最终沉降量分层总和法二、地基最终沉降量分层总和法4、结果修正、结果修正0zi0z(i-1)Ai附加应力附加应力p0 s s=1.4-0.2, =1.4-0.2, (1)(1)与土质软硬有关与土质软硬有关, ,(2)(2)与基底附加应力与基底附加应力p p0
17、0/f/fk k的大小有关的大小有关f fk k：地基承载力标准值：地基承载力标准值要点小结：要点小结：要点小结：要点小结： 准备资料准备资料 应力分布应力分布 沉降计算沉降计算建筑基础（形状、大小、重量、埋深）建筑基础（形状、大小、重量、埋深）地基各土层的压缩曲线地基各土层的压缩曲线 原状土压缩曲线原状土压缩曲线计算断面和计算点计算断面和计算点确定计算深度确定计算深度确定分层界面确定分层界面计算各土层的计算各土层的 sziszi， zizi计算各层沉降量计算各层沉降量地基总沉降量地基总沉降量自重应力自重应力基底压力基底压力基底附加应力基底附加应力附加应力附加应力 结果修正结果修正44土的压缩
18、性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算 二、地基最终沉降量分层总和法二、地基最终沉降量分层总和法三三. 地基沉降计算的若干问题地基沉降计算的若干问题44土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算3 3、单向分层总和法的评价、单向分层总和法的评价2 2、砂性土地基的沉降计算、砂性土地基的沉降计算1 1、粘土地基的沉降量计算、粘土地基的沉降量计算1 1、粘土地基的沉降量计算、粘土地基的沉降量计算研究表明：粘性土地基在基研究表明：粘性土地基在基底压力作用下的沉降量底压力作用下的沉降
19、量S由由三种不同的原因引起：三种不同的原因引起：次固结沉降次固结沉降 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。包括剪应变，又包括体应变。初始沉降初始沉降(瞬时沉降瞬时沉降) 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( (即剪切变形即剪切变形) )引起的。引起的。主固结沉降主固结沉降(渗流固结沉降
20、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。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。是地基变形的主要部分。44土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算三三. . 地基沉降计算的若干问题地基沉降计算的若干问题tSS Si i ：初始瞬时沉降：初始瞬时沉降Ss: 次固结沉降次固结沉降S Sc c：主固结沉降：主固结沉降1 1、粘土地基的沉降量计算、粘土地基的沉降量计算三三. . 地基沉降计算的若干问题地基沉降计算的若干问题44土的压缩性与地基沉降
21、计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算自学（详见（详见P136-140P136-140）2 2、砂性土地基的沉降计算、砂性土地基的沉降计算原位试验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。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难以取到有代表性的土样标准贯入试验标准贯入试验 静力触探试验静力触探试验 载荷板试验载荷板试验 Schmertman（薛迈脱曼）薛迈脱曼）建议的简易算法建议的简易算法（P142） 基于经验公式的估算方法基于经验公式
22、的估算方法（P126，公式公式4-16）三三. . 地基沉降计算的若干问题地基沉降计算的若干问题44土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算办法：办法：特点：特点：问题：问题： 原位冻结取样原位冻结取样 单向分层总和法单向分层总和法 S S S3 3、单向分层总和法的评价、单向分层总和法的评价可计算成层地基；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；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；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。已经积累了几十年应用
23、的经验，适当修正。（1 1）基本假定：）基本假定：（2 2）优）优 点：点：三三. . 地基沉降计算的若干问题地基沉降计算的若干问题44土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算（a a）假设基底压力为线性分布）假设基底压力为线性分布 （b b）附加应力用弹性理论计算）附加应力用弹性理论计算（c c）只发生单向沉降：侧限应力状态）只发生单向沉降：侧限应力状态（d d）只计算固结沉降，不计瞬时沉降和次固结沉降）只计算固结沉降，不计瞬时沉降和次固结沉降（e e）整个地基的最终沉降量为各层沉降量之和整个地基的最终沉降量为各层沉降量之和西方
24、西方 可判定原状土压缩曲线可判定原状土压缩曲线 区分不同固结状态区分不同固结状态 计算结果偏大计算结果偏大相差比较大相差比较大 修正靠经验修正靠经验（3 3）精度：）精度：（4 4）e-p曲线与曲线与e-lgp曲线的对比：曲线的对比： 原苏联原苏联 无法确定现场土压缩曲线无法确定现场土压缩曲线 不区分不同固结状态不区分不同固结状态 计算结果偏小计算结果偏小e-e-lg均需修正均需修正3 3、单向分层总和法的评价、单向分层总和法的评价三三. . 地基沉降计算的若干问题地基沉降计算的若干问题44土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算作业：习题4-2、4-3n4.24.2 用用E Es1-2s1-2计算计算 不计沉降计算经验系数不计沉降计算经验系数 s s 粗砂可以按一层计算粗砂可以按一层计算n4.34.3 D=1.5m D=1.5m 考虑沉降计算经验修正系数考虑沉降计算经验修正系数作业作业46 47 (1), (2), (3), (4), (6)
