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1、2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程第三章第三章 地基变形计算地基变形计算n3.1 土的压缩性n3.2 地基最终沉降量计算n3.3 饱和土渗流固结理论n3.4 建筑物沉降观测与地基容许变形主要内容2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程3.1 3.1 土的压缩性土的压缩性土的压缩性土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性是指土在压力作用下体积缩小的特性压缩量的组成压缩量的组成n固体颗粒的压缩固体颗粒的压缩n土中
2、水的压缩土中水的压缩n空气的排出空气的排出n水的排出水的排出占总压缩量的占总压缩量的1/400不不到，忽略不计到，忽略不计压缩量主要组成部分压缩量主要组成部分说明：说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果无粘性土无粘性土粘性土粘性土透水性好，水易于排出透水性好，水易于排出压缩稳定很快完成压缩稳定很快完成透水性差透水性差，水不易排出水不易排出压缩稳定需要很长一段压缩稳定需要很长一段时间时间土的固结：土的固结：土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变
3、形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程n一、压缩试验一、压缩试验研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法，亦研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法，亦称固结试验称固结试验( (侧限压缩试验侧限压缩试验) )三联固结仪三联固结仪2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程刚性护环刚性护环加压活塞加压活塞透水石透水石环刀环刀底座底座透水石透水石土样土样荷载荷载注意：注意：土样在竖直土样在竖直压力作用下，由于压力作用下，由于环刀和刚性护环的环刀和刚性护环的限制，只产生竖向限制，只产生竖
4、向压缩，不产生侧向压缩，不产生侧向变形变形n1.1.压缩仪示意图压缩仪示意图2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程n2. e- -p曲线曲线研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律Vve0Vs1H0/(1+e0)H0VveVs1H1/(1+e)pH1s土样在压缩前后土样在压缩前后变形量为变形量为s，整个整个过程中土粒体积过程中土粒体积和底面积不变和底面积不变根据不同压力根据不同压力p 作用下，达到稳定的孔隙比作用下，达到稳定的孔隙比e，绘制绘制e- -p 曲曲线，为压
5、缩曲线。线，为压缩曲线。在室内的侧限压缩试验中，一般按四级加荷在室内的侧限压缩试验中，一般按四级加荷P50KPa、100KPa、 200KPa、 400KPa，测定各级压力下的稳定变测定各级压力下的稳定变形量形量s s，再按上式计算相应的孔隙比，再按上式计算相应的孔隙比e e。2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程设土样断面积为设土样断面积为A A，初始高度为，初始高度为H H0 0，土样受荷变形稳定，土样受荷变形稳定后的高度为后的高度为H H1 1, ,土样压缩量为土样压缩量为s s。若土样受荷前初始
6、孔。若土样受荷前初始孔隙比为隙比为e e0 0，受压后孔隙比为，受压后孔隙比为e e1 1土粒体积在受土粒体积在受压前后不变压前后不变整理整理其中其中同理同理e- -p曲线曲线n二、压缩性指标二、压缩性指标 压缩性不同的土，曲线形状不同，曲线愈陡，说明压缩性不同的土，曲线形状不同，曲线愈陡，说明在相同压力增量作用下，土的孔隙比减少得愈显著，土在相同压力增量作用下，土的孔隙比减少得愈显著，土的压缩性愈高的压缩性愈高e0peep曲线曲线A曲线曲线B曲线曲线A压缩性压缩性曲线曲线B压缩性压缩性根据压缩曲线可以得到三个压缩性指标根据压缩曲线可以得到三个压缩性指标n1.1.压缩系数压缩系数 a 2.2.
7、压缩模量压缩模量 Es n3.3.变形模量变形模量 E02024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程n1.压缩系数压缩系数 a土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应应力增量的比值力增量的比值p1p2e1e2M1M2e0epe- -p曲线曲线pe利用单位压力增量所引利用单位压力增量所引起孔隙比改变表征土的起孔隙比改变表征土的压缩性高低压缩性高低在压缩曲线中，实际采用割线斜率表示土的压缩性在压缩曲线中，实际采用割线斜率表示土的压缩性2024/8/12024/8/1第三章第三章第
8、三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程n2.压缩模量压缩模量Es土在土在侧限侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值，或条件下竖向压应力与竖向总应变的比值，或称为压缩模量称为压缩模量说明：说明：土的压缩模量土的压缩模量Es与土的的压缩系数与土的的压缩系数a成反比，成反比， Es愈大，愈大， a 愈小，土的压缩性愈低愈小，土的压缩性愈低规范用规范用p1100kPa、 p2200kPa对应的压缩系数对应的压缩系数a1-2评价土的压缩性评价土的压缩性n a1-20.1MPa-1 低压缩性土低压缩性土n0.1MPa-1a1-20.5MPa-1 中压缩性土中压
9、缩性土n a1-20.5MPa-1 高压缩性土高压缩性土2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程n3.变形模量变形模量E0土在土在无侧限无侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值。条件下竖向压应力与竖向总应变的比值。变形模量与压缩模量变形模量与压缩模量之间关系之间关系其中其中土的泊松比，土的泊松比，一般一般00.5之间之间n Es1-24MPa 高压缩性土高压缩性土n4MPaEs1-2 15MPa 中等压缩性土中等压缩性土n Es1-215MPa 低压缩性土低压缩性土2024/8/12024/8/1第三章第
10、三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程3.2 3.2 地基最终沉降量计算地基最终沉降量计算n一、分层总和法一、分层总和法地基最终沉降量地基变形稳定后基础底面的沉降量地基最终沉降量地基变形稳定后基础底面的沉降量1.基本假设基本假设n地地基基是是均均质质、各各向向同同性性的的半半无无限限线线性性变变形形体体，可可按按弹弹性性理理论论计计算算土土中中应力应力n在压力作用下，地基土不产生侧向在压力作用下，地基土不产生侧向变形，可采用侧限条件下的压缩性变形，可采用侧限条件下的压缩性指标指标 为了弥补假定为了弥补假定所引起误差，取所引起误差，取基底中心点
11、下的基底中心点下的附加应力进行计附加应力进行计算，以基底中点算，以基底中点的沉降代表基础的沉降代表基础的平均沉降的平均沉降2.单一压缩土层的沉降计算单一压缩土层的沉降计算n在一定均匀厚度土层上施加连续均布荷载，竖向应力在一定均匀厚度土层上施加连续均布荷载，竖向应力增加，孔隙比相应减小，土层产生压缩变形，没有侧增加，孔隙比相应减小，土层产生压缩变形，没有侧向变形。向变形。2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程p可压缩土层可压缩土层H2H1s 土层竖向应力由土层竖向应力由p1增加增加 到到p2，竖向应力增量
12、为竖向应力增量为 p，引起孔隙比从引起孔隙比从e1 减小到减小到e2，由于由于所以所以2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程3.3.单向压缩分层总和法单向压缩分层总和法n分别计算基础中心点下地基中各个分层土的压缩变形分别计算基础中心点下地基中各个分层土的压缩变形量量si, ,基础的平均沉降量基础的平均沉降量s等于等于si的总和的总和ei第第i层土的层土的压缩应变压缩应变e1i 由第由第i层的自重应力均值从土的压缩曲线上得到层的自重应力均值从土的压缩曲线上得到的相应孔隙比的相应孔隙比 e2i 由第由第i层
13、的自重应力均值与附加应力均值之和从层的自重应力均值与附加应力均值之和从土的压缩曲线上得到的相应孔隙比土的压缩曲线上得到的相应孔隙比n土的压缩应变土的压缩应变e ei i2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程4.4.单向压缩分层总和法计算步骤单向压缩分层总和法计算步骤n1 1）绘制基础中心点下地基中自重应力和附加应）绘制基础中心点下地基中自重应力和附加应力分布曲线力分布曲线n2 2）确定地基沉降计算深度）确定地基沉降计算深度n3 3）确定沉降计算深度范围内的分层界面确定沉降计算深度范围内的分层界面n4 4
14、）计算各分层沉降量）计算各分层沉降量n5 5）计算基础最终沉降量）计算基础最终沉降量2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程n1 1）绘制基础中心点下地）绘制基础中心点下地基中自重应力和附加应基中自重应力和附加应力分布曲线力分布曲线n2 2）确定基础沉降计算深度）确定基础沉降计算深度 一般取附加应力与自重应一般取附加应力与自重应力的比值为力的比值为2020处，即处，即z z=0.2=0.2czcz处的深度作为沉处的深度作为沉降计算深度的下限降计算深度的下限 对于软土，应该取对于软土，应该取z z=0.1=
15、0.1czcz处，若沉降深度范处，若沉降深度范围内存在基岩时，计算至基岩表面为止围内存在基岩时，计算至基岩表面为止d地基沉降计算深度地基沉降计算深度c线线z线线2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程n3 3）确定地基分层）确定地基分层1.1.不同土层的分界面与地下水位面为天然层面不同土层的分界面与地下水位面为天然层面2.2.每层厚度每层厚度hi 0.4bn4 4）计算各分层沉降量）计算各分层沉降量 根据自重应力、附加应力曲线、根据自重应力、附加应力曲线、e-pe-p压缩曲线计算压缩曲线计算任一分层沉降量
16、任一分层沉降量 n5 5）计算基础最终沉降量）计算基础最终沉降量n二、规范法二、规范法n由建筑地基基础设计规范由建筑地基基础设计规范（GB500072002）提出提出n分层总和法的另一种形式分层总和法的另一种形式n沿用分层总和法的假设，并引入平均附加应力系数和地沿用分层总和法的假设，并引入平均附加应力系数和地基沉降计算经验系数基沉降计算经验系数 均质地基土，在侧限条件下，压缩模量均质地基土，在侧限条件下，压缩模量E Es s 不随深度而变，不随深度而变，从基底至深度从基底至深度z z 的压缩量为的压缩量为附加应力面积附加应力面积深度深度z范围内范围内的附加应力的附加应力面积面积附加应力通式附加
17、应力通式z=K p0代入代入引入平均附加引入平均附加应力系数应力系数因此附加应力面因此附加应力面积表示为积表示为因此因此2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程利用附加应力面积利用附加应力面积A的等代值计算地基任意深度范围内的的等代值计算地基任意深度范围内的沉降量，因此第沉降量，因此第i层沉降量为层沉降量为根据分层总和法基本原理可根据分层总和法基本原理可得成层地基最终沉降量的基得成层地基最终沉降量的基本公式本公式zi-1地基沉降计算深度地基沉降计算深度znzizzi-153 4612b12345612p0
18、p0第第n层层第第i层层ziAiAi-1ai-1p0aip02024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程地基沉降计算深度地基沉降计算深度zn 应该满应该满足的条件足的条件 当确定沉降计算深度下有软弱土层时，尚应向下继续当确定沉降计算深度下有软弱土层时，尚应向下继续计算，直至软弱土层中所取规定厚度的计算沉降量也满计算，直至软弱土层中所取规定厚度的计算沉降量也满足上式，若计算深度范围内存在基岩，足上式，若计算深度范围内存在基岩，zn可取至基岩表可取至基岩表面为止面为止 当无相邻荷载影响，基础宽度在当无相邻荷载影响
19、，基础宽度在130m范围内，基范围内，基础中点的地基沉降计算深度可以按简化公式计算础中点的地基沉降计算深度可以按简化公式计算 为了提高计算精度，地基沉降量乘以一个沉降计算为了提高计算精度，地基沉降量乘以一个沉降计算经验系数经验系数ys，可以查有关系数表得到可以查有关系数表得到2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程zi、zi-1基础底面至第基础底面至第i层土、第层土、第i-1层土底面的距离层土底面的距离(m)ai、ai-1基础底面至第基础底面至第i层土、第层土、第i-1层土底面层土底面范围内平均附加应力系
20、数范围内平均附加应力系数地基最终沉降量修正公式地基最终沉降量修正公式2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程n三、地基沉降计算中的有关问题三、地基沉降计算中的有关问题n1.1.分层总和法在计算中假定不符合实际情况分层总和法在计算中假定不符合实际情况n 假定地基无侧向变形假定地基无侧向变形 计算结果偏小计算结果偏小n 计算采用基础中心点下土的附加应力和沉降计算采用基础中心点下土的附加应力和沉降 计算结果偏大计算结果偏大n 两两者者在在一一定定程程度度上上相相互互抵抵消消误误差差，但但精精确确误误差差难难以估
21、计以估计n2.2.分分层层总总和和法法中中附附加加应应力力计计算算应应考考虑虑土土体体在在自自重重作作用用下下的的固固结结程程度度，未未完完全全固固结结的的土土应应考考虑虑由由于于固固结结引引起起的的沉沉降量降量n相相邻邻荷荷载载对对沉沉降降量量有有较较大大的的影影响响，在在附附加加应应力力计计算算中中应应考虑相邻荷载的作用考虑相邻荷载的作用 2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程回弹在压缩回弹在压缩影响的变形影响的变形量量计算深度取至基坑底面以下计算深度取至基坑底面以下5m，当基坑底面在地下水位当基坑
22、底面在地下水位以下时取以下时取10msc考虑回弹再压缩影响的地基变形考虑回弹再压缩影响的地基变形Eci土的回弹再压缩模量，按相关试验确定土的回弹再压缩模量，按相关试验确定yc考虑回弹影响的沉降计算经验系数，取考虑回弹影响的沉降计算经验系数，取1.0Pc基坑底面以上土的自重应力，基坑底面以上土的自重应力，kPa式中：式中：n3.3.当当建建筑筑物物基基础础埋埋置置较较深深时时，应应考考虑虑开开挖挖基基坑坑时时地地基基土的回弹，建筑物施工时又产生地基土再压缩的情况土的回弹，建筑物施工时又产生地基土再压缩的情况2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形
23、计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程n四、例题分析四、例题分析n【例】某厂房柱下单独方形基础，已知基础底面积尺某厂房柱下单独方形基础，已知基础底面积尺n寸为寸为4 4m4mm4m，埋深埋深d d1.0m1.0m，地基为粉质粘土，地下水地基为粉质粘土，地下水n位距天然地面位距天然地面3.43.4m m。上部荷重传至基础顶面上部荷重传至基础顶面F F1440kN,1440kN,n土的天然重度土的天然重度 16.0kN/m,16.0kN/m,饱和重度饱和重度 satsat17.2kN/m17.2kN/mn有关计算资料如下图。试分别用分层总和法和规范法有关计算资料如下图。试分别用分层总和法和规范法
24、n计算基础最终沉降（已知计算基础最终沉降（已知f fk k=94kPa=94kPa）3.4md= =1mb= =4mF=1440kN50 1002003000.900.920.940.96e2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程n【解答】解答】nA.A.分层总和法计算分层总和法计算1.1.计算分层厚度计算分层厚度每层厚度每层厚度hi 0.4b=1.6m，地下水位地下水位以上分两层，各以上分两层，各1.2m，地下水位以地下水位以下按下按1.6m分层分层2.2.计算地基土的自重应力计算地基土的自重应力自重应
25、力从天然地面起算，自重应力从天然地面起算，z 的的取值从基底面起算取值从基底面起算z(m)c(kPa)01.22.44.05.67.21635.254.465.977.489.03.4md= =1mF=1440kNb= =4m自重应力曲线自重应力曲线附加应力曲线附加应力曲线2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程3.3.计算基底压力计算基底压力4.4.计算基底附加压力计算基底附加压力5.5.计算基础中点下地基中附加应力计算基础中点下地基中附加应力用角点法计算，过基底中点将荷载面四等分，计用角点法计算，过基
26、底中点将荷载面四等分，计算边长算边长l=b=2m， z=4Kcp0 , , Kc由表确定由表确定2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程z(m)z/bKcz z(kPa)c c(kPa)z /czn (m)01.22.44.05.67.200.61.22.02.83.60.25000.22290.15160.08400.05020.032694.083.857.031.618.912.31635.254.465.977.489.00.240.147.26.6.确定沉降计算深度确定沉降计算深度zn根据根据z
27、 = 0.2c的确定原则，由计算结果，取的确定原则，由计算结果，取zn=7.2m7.7.最终沉降计算最终沉降计算根据根据e-曲线曲线，计算各层的沉降量，计算各层的沉降量2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程z(m)z(kPa)01.22.44.05.6 7.294.083.857.031.618.912.31635.254.465.977.489.0c(kPa)h(mm)12001200160016001600c(kPa)25.644.860.271.783.2z(kPa)88.970.444.325.
28、315.6z+ c(kPa)114.5115.2104.597.098.8 e10.9700.9600.9540.9480.944e20.9370.9360.9400.9420.940e1i- e2i1+ e1i0.06180.01220.00720.00310.0021si(mm)20.214.611.55.03.4按分层总和法求得基础最终沉降量为按分层总和法求得基础最终沉降量为S=Si =54.7mm2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程n承上例，若已知地基土的平均压缩模量：地下水位以承上例，若已知
29、地基土的平均压缩模量：地下水位以n上上Es15.5MPa，地下水位以下，地下水位以下Es26.5MPa，地基承，地基承n载力载力fk=94KPa，试用试用规范规范法计算柱基中点的沉降法计算柱基中点的沉降量。量。n【解答】解答】1.1.估算沉降计算深度估算沉降计算深度ZnZn=b(2.50.4lnb)=7.8m2.2.计算各分层沉降量计算各分层沉降量 S Si i z(m)02.47.201.217.8l/bz/baaizi(m) 1.00.859602.06aizi- ai-1zi-1(m)Esi(MPa)s(mm)s(mm)3.63.90.48200.45443.473.542.061.41
30、0.075.56.56.535.2120.41.01(40.2149)56.61 1.0156.61=0.0178 0.025符合要求符合要求, , 故取故取Zn7.8m查表，查表，s=1.1 ，2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程n某厂房柱下单独方形基础，已知基础底面积尺寸为某厂房柱下单独方形基础，已知基础底面积尺寸为4 4m4mm4m，埋深埋深d d1.0m1.0m，地基为粉质粘土，地下水位地基为粉质粘土，地下水位距天然地面距天然地面3.43.4m m。上部荷重传至基础顶面上部荷重传至基础顶面F
31、F1440kN,1440kN,土的天然重度土的天然重度 16.0kN/m,16.0kN/m,饱和重度饱和重度 satsat17.2kN/m17.2kN/m地基土的平均压缩模量：地下水位以上地基土的平均压缩模量：地下水位以上E Es1s15.5MPa5.5MPa，地下水位以下地下水位以下E Es2s26.5MPa6.5MPa，地基承载力特征值为，地基承载力特征值为f fakak94KPa94KPa，试规范法计算基础最终沉降，试规范法计算基础最终沉降解：解：1.1.估算沉降计算深度估算沉降计算深度Z Zn nzn=b(2.50.4lnb)= 4.0(2.50.4ln4.0)=7.8m2.2.计算各
32、分层沉降量计算各分层沉降量2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程Z(mZ(m) )l/bl/bz/bz/bK Ki iZ Zi iK Ki iZ Zi iK Ki iZ Zi i1 1K Ki-1i-1沉降计算表沉降计算表 S Si i S S0 02.42.47.27.27.87.81.01.01.01.01.01.01.01.00 01.21.23.63.63.93.90.2540.2541 10.214940.214940.85960.85960.120540.120540.4820.4820.1
33、13640.113640.45440.45440 02.062.063.473.473.543.542.062.061.411.410.070.0735.2135.2120.420.41.011.0156.6156.61符合要求符合要求 故取故取Z Zn n7.8m7.8m查表得：查表得：S S1.11.12024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程nB.B.规范法计算规范法计算 1. 1.c 、z分布及分布及P0计算值见分层总和法计算计算值见分层总和法计算过程过程2.2.确定沉降计算深度确定沉降计算深度Zn
34、=b(2.50.4lnb)=7.8m3. 3. 确定各层确定各层Esi4.4.根据计算尺寸，查表得到平均附加应力系数根据计算尺寸，查表得到平均附加应力系数2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程5.5.列表计算各层沉降量列表计算各层沉降量siz(m)01.22.44.05.67.200.61.22.02.83.6152925771615381617429e20.9370.9360.9400.9420.94054.77.8l/bz/b3.9aaz(m)0.25000.24230.21490.17460.14
35、330.12050.113600.29080.51580.69840.80250.867608861aizi- ai-1zi-1(m)0.29080.22500.18260.10410.06510.0185Esi(kPa)7448s(mm)20.714.711.24.83.30.9s(mm)55.6根据计算表所示根据计算表所示z=0.6m, , sn =0.9mm 0.025 si =55.6mm满足规范要求满足规范要求 6.6.沉降修正系数沉降修正系数j s 根据根据Es =6.0MPa， fk=p0 ，查表得到查表得到ys =1.17.7.基础最终沉降量基础最终沉降量 s= ys s =6
36、1.2mmn作业：某柱下独立基础，其埋深为作业：某柱下独立基础，其埋深为1.5m，底面，底面尺寸为尺寸为4m2m，传至传至0.00 的荷载的荷载Fk=1190KN地地基土层分布如下图市，地基承载力的特征值为基土层分布如下图市，地基承载力的特征值为fak150KPa,试按试按规范规范法计算基础的沉降量。法计算基础的沉降量。2.0m4.0m1.3md=1.3m粘土粘土r=19.8KN/m3Es=4.5MPa粉质粘土粉质粘土r=19.5KN/m3Es=5.1MPa粉砂粉砂 r=19KN/m3Es=5MPa硬粘土硬粘土2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地
37、基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程n五、沉降分析中的若干问题五、沉降分析中的若干问题n1.土的回弹与再压缩土的回弹与再压缩pe弹性变形弹性变形 塑性变形塑性变形adbcb 压缩曲线压缩曲线回弹曲线回弹曲线再压缩曲线再压缩曲线n1.1.土的卸荷回弹曲线不与原土的卸荷回弹曲线不与原压缩曲线重合，说明土不是压缩曲线重合，说明土不是完全弹性体，其中有一部分完全弹性体，其中有一部分为不能恢复的塑性变形为不能恢复的塑性变形n2.2.土的再压缩曲线比原压缩土的再压缩曲线比原压缩曲线斜率要小得多，说明土曲线斜率要小得多，说明土经过压缩后，卸荷再压缩时，经过压缩后，卸荷再压缩时，其压缩性明显降低其压
38、缩性明显降低n2.粘性土沉降的三个组成部分粘性土沉降的三个组成部分n1.1.sd 瞬时沉降瞬时沉降n2.2.sc 固结沉降固结沉降n3.3. ss 次固结沉降次固结沉降2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程n3.3.土的应力历史对土的压缩性的影响土的应力历史对土的压缩性的影响土的应力历史：土的应力历史：土体在历史上曾经受到过的应力状态土体在历史上曾经受到过的应力状态先期固结压力先期固结压力pc ：土在其生成历史中曾受过的最大有土在其生成历史中曾受过的最大有效固结压力效固结压力讨论：讨论：对试样施加压力对
39、试样施加压力p时，压缩曲线形状时，压缩曲线形状ppc正常压缩曲线，斜率陡，土体压缩量大正常压缩曲线，斜率陡，土体压缩量大 土层的先期固结压力对其固结程度土层的先期固结压力对其固结程度和压缩性有明显的影响，用先期固结和压缩性有明显的影响，用先期固结压力压力pc与现时的土压力与现时的土压力p0的比值描述的比值描述土层的应力历史，将粘性土进行分类土层的应力历史，将粘性土进行分类n1.1.正常固结土正常固结土先期固结压力等于现时的土压力先期固结压力等于现时的土压力pcp0n2.2.超固结土超固结土先期固结压力大于现时的土压力先期固结压力大于现时的土压力pcp0n3.3.超固结土超固结土先期固结压力小于
40、现时的土压力先期固结压力小于现时的土压力pc30%近似取第一项近似取第一项n土质相同而厚度不同的两层土，当压缩应力分布和排水条件土质相同而厚度不同的两层土，当压缩应力分布和排水条件相同时，达到同一固结度时时间因素相等相同时，达到同一固结度时时间因素相等 土质相同、厚度不同土层，土质相同、厚度不同土层，荷载和排水条件相同时，达到荷载和排水条件相同时，达到相同固结度所需时间之比等于相同固结度所需时间之比等于排水距离平方之比排水距离平方之比n结论：结论：对于同一地基情况，将单面排水改为双面排水，要达对于同一地基情况，将单面排水改为双面排水，要达到相同的固结度，所需历时应减少为原来的到相同的固结度，所
41、需历时应减少为原来的1/4 2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程n各种情况下地基固结度的求解各种情况下地基固结度的求解地基固结度基本表达式中的地基固结度基本表达式中的Uz随地基所受附加应力和排水条件不随地基所受附加应力和排水条件不同而不同，因此在计算固结度与时间的关系时也应区别对待同而不同，因此在计算固结度与时间的关系时也应区别对待n1.1.适用于地基土在其自重作用下已固结完成，基底面积很大而压缩适用于地基土在其自重作用下已固结完成，基底面积很大而压缩土层又较薄的情况土层又较薄的情况n2.2.适用于土
42、层在其自重作用下未固结，土的自重应力等于附加应力适用于土层在其自重作用下未固结，土的自重应力等于附加应力n3.3.适用于地基土在自重作用已固结完成，基底面积较小，压缩土层适用于地基土在自重作用已固结完成，基底面积较小，压缩土层较厚，外荷在压缩土层的底面引起的附加应力已接近于零较厚，外荷在压缩土层的底面引起的附加应力已接近于零n4.4.视为视为1、2种附加应力分布的叠加种附加应力分布的叠加n5.5.视为视为1、3种附加应力分布的叠加种附加应力分布的叠加1 12 23 34 45 5H 利用压缩层透水面上压缩利用压缩层透水面上压缩应力与不透水面上压缩应力应力与不透水面上压缩应力之比，绘制固结度与时
43、间因之比，绘制固结度与时间因素曲线，确定相应固结度素曲线，确定相应固结度a=透水面上的压缩应力透水面上的压缩应力不透水面上的压缩应力不透水面上的压缩应力2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程n三、例题分析三、例题分析n【例】厚度厚度H= =10m粘土层，上覆透水层，下卧不透水层，粘土层，上覆透水层，下卧不透水层，其压缩应力如下图所示。粘土层的初始孔隙比其压缩应力如下图所示。粘土层的初始孔隙比e1= =0.8，压压缩系数缩系数a= =0.00025kPa-1，渗透系数渗透系数k= =0.02m/ /年。试
44、求：年。试求： 加荷一年后的沉降量加荷一年后的沉降量St 地基固结度达地基固结度达Uz= =0.75时所需要的历时时所需要的历时t 若将此粘土层下部改为透水层，则若将此粘土层下部改为透水层，则Uz= =0.75时所需历时时所需历时t157kPa235kPaHp粘土层粘土层不透水层不透水层2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程n【解答】解答】n1.当当t=1年的沉降量年的沉降量 地基最终沉降量地基最终沉降量固结系数固结系数时间因素时间因素查图表得到查图表得到Ut= =0.45加荷一年的沉降量加荷一年的沉降
45、量n2.当当Uz=0.75所需的历时所需的历时t 由由Uz=0.75，a1.5查图得查图得到到Tv0.47n3.双面排水时，双面排水时，Uz=0.75所需历时所需历时 由由Uz=0.75, ,a1, ,H=5m查查图得到图得到Tv0.492024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程3.4 3.4 建筑物沉降观测与地基容许变形建筑物沉降观测与地基容许变形n一、建筑物沉降观测一、建筑物沉降观测n反映地基的实际变形以及地基变形对建筑物的影响程度反映地基的实际变形以及地基变形对建筑物的影响程度n根根据据沉沉降降观观测
46、测资资料料验验证证地地基基设设计计方方案案的的正正确确性性，地地基基事事故故的处理方式以及检查施工的质量的处理方式以及检查施工的质量n沉沉降降计计算算值值与与实实测测值值的的比比较较，判判断断现现行行沉沉降降计计算算方方法法的的准准确性，并发展新的更符合实际的沉降计算方法确性，并发展新的更符合实际的沉降计算方法n观测工作主要内容观测工作主要内容n1.1.收集资料和编写计划收集资料和编写计划n2.2.水准基点设置水准基点设置n3.3.观测点的设置观测点的设置n4.4.水准测量水准测量n5.5.观测资料的整理观测资料的整理2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变
47、形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程n二、地基的容许变形值二、地基的容许变形值地基变形按其变形特征划分地基变形按其变形特征划分n1.1.沉降量沉降量一般指基础中点的沉降量一般指基础中点的沉降量n2.2.沉降差沉降差相邻两基础的沉降量之差相邻两基础的沉降量之差n3.3.倾斜倾斜基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比n4.4.局局部部倾倾斜斜承承重重砌砌体体沿沿纵纵墙墙610m内内基基础础两两点点的的沉沉降降差与其距离之比差与其距离之比n地基容许变形值的确定方法地基容许变形值的确定方法1.1.理论分析方法理论分析方法n实实质质是是进进行行结结
48、构构与与地地基基相相互互作作用用分分析析，计计算算上上部部结结构构中中由由于于地地基基差差异异沉沉降降可可能能引引起起的的次次应应力力或或拉拉应应力力，然然后后在在保保证证其其不不超超过过结结构构承承受受能能力力的的前前提提下下，综综合合考考虑虑其其它它方方面面的的要要求，确定地基容许变形值求，确定地基容许变形值2024/8/12024/8/1第三章第三章第三章第三章 地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基变形计算地基基础工程地基基础工程2.2.经验统计法经验统计法n对对大大量量的的各各类类已已建建筑筑物物进进行行沉沉降降观观测测和和使使用用状状况况的的调调查查，然然后后结结合合地地基基地地
49、质质类类型型，加加以以归归纳纳整整理理，提提出出各各种种容容许许变变形形值值，建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范列列出出不不同同形形式式建建筑筑物物容容许变形值。许变形值。n作业：有一单独基础，柱荷载作业：有一单独基础，柱荷载F1190KN，d1.5m，基础底面尺寸为基础底面尺寸为4m2m，地基土层分布见下图。已知地，地基土层分布见下图。已知地基承载力标准特征值为基承载力标准特征值为fak150KPa，试按规范法计算该，试按规范法计算该基础的最终沉降量。基础的最终沉降量。d=1.5mF1190KN1.3m4.0m2m粘土粘土r19.8KN/m3Es 4.5MPa粉质粘土粉质粘土r19.5KN/m3Es5.1MPa粉砂粉砂r19KN/m3Es 5MPa硬粘土硬粘土
