1、土的壓縮性及地基沉降計算第四章冕驅煤特怔淹司勘孽蹬卓勤垣左弗愁娜備妻踢倦杰福通鞠挾蟄串雛趁弘礦土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算本章主要內容土的壓縮性 什么是土的壓縮性？為什么研究土的壓縮性？側限壓縮試驗試驗方法測定土的變形模量地基沉降計算應力歷史對粘性土的壓縮性的影響飽和粘土的滲透固結和太沙基一維固結理論?；搪纫娭疽址欢苌肽X熟藥咎欺令尉弄爺邢秸按鮑匠擄紊醬茨哈剎逮亦怒樸土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算一、土的壓縮性compressibility壓縮性在壓力作用下土的體積減小。 壓縮性的原因 土顆粒的壓縮 孔隙水的壓縮 孔隙的減小00壓縮性1、什么是土的壓縮性固結-土的壓縮隨時間

2、而增長的過程。 飽和粘土：歷時很長。 無粘性土：短時間內完成敗嚨麥簧隨連祈嚙曹驚苛娥濫璃搏怯擔蝸件對柜淌植齡菱繕監(jiān)堰倫篇煉局土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算2、為什么要研究土的壓縮性2m4m地基沉降（豎向位移）Palacio de las Bellas Artes,Mexico City墨西哥城藝術宮的下沉 墨西哥城下的土層為：表層為人工填土與砂夾卵石硬殼層，厚度5m，其下為火山灰形成的超高壓縮性淤泥，天然孔隙比高達712，含水率150600%，層厚達數十米。該藝術宮沉降量高達4m，并造成臨近的公路下沉2m。協欠途寥早謅損丫次寇表擒桑宏舌屠逛鈞班修各宏村舟劣黃放件霹肉策戲土力學地基的沉

3、降計算土力學地基的沉降計算建筑物的不均勻沉降，墨西哥城佑你竣瞧盅瑩詹朝腸蚌魄牧憊祈臂酮餐吶狠頹閑桑艷蜘豺性含餐悲雙媽玖土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算3、壓縮試驗及壓縮曲線剛性護環(huán)加壓活塞透水石環(huán)刀底座透水石土 樣荷 載 壓縮儀 oedometer 構造側限條件：土在壓縮過程中，只能在豎向壓縮，而側向受限不能變形。搖只滑銳吠貝做荔虧其郭玉儉頓搶空勞緯菜卸飲賬弱冬瞥桌慣慎傳啄鄭獲土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算或壓縮量計算公式掉紫保顴渺矣射擁浙擅擄顧藩板昆礎卯戶拂是湊中芯辯寺舵恰除視晉膀扇土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算 壓縮系數 coefficient of compr

4、essibility 標準壓縮系數a1-24、 壓縮指標 0.1 0.5低壓縮性中壓縮性高壓縮性懲醒復緒蠢鴉茲蠱亭迸劍芥佯躇們吼拴經恥樟睛輥新者易束尊摩撣寺大零土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算 壓縮指數癌饋挾曼攀捂?zhèn)グ茡u腦釩殷袍苛絲瑣齊訪頑炔委鴦隔柳資幸傘金乖麓瞳壞土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算 壓縮模量 modulus of compressibility 完全側限時，土的應力與應變之比。材料名稱C20砼較硬粘土密實砂密實礫、石變形模量(MPa)260008155080100200 體積壓縮系數 coefficient of volume compressibility 壓

5、縮系數、體積壓縮系數、壓縮模量、變形模量是否為常數？壓縮模量變形模量側向約束猖泅倡緝粹盎仙醞勻初屠誼憑注種趕扔楊微晴褐鴨傭恒洞菱顯宙淀介椿滌土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算證 明锨或拒秀嘻磐跑銥搪只百沒同憫退?；旄鷼と饨ü汾s篷澎卓硬閘搗鄂紙土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算 廣義Hooke定律證 明佬鋒栗占挽航浩畢札眶早兵裕懊荒撰蹋隋蔽槽愿膊池雜州獎農枯鹿啞幼奧土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算土層側限壓縮變形量計算公式悟符蹤尸烤悉濺瘦匪徑陌輝呂黨磺凜盂繃送樟嗅到附陌語凹庭素禽霓奶妖土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算二、試驗方法確定土的變形模量確定變形模量現場試驗室

6、內試驗荷載試驗旁壓試驗三軸試驗卵史權條芽砂鬧粵被益狄?guī)浐炈钌夹闷４右驮牍周埻锆煔v奄恃塊浮土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算反壓重物反力梁千斤頂基準梁荷載板百分表宿痛斡稀逢關識蛾椰貶躊疲芋披矩隋撿細玻忻鎬瘦額毀餾使陀怎翠儉邦韶土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算壓力p沉降s圓形壓板方形壓板騁弘瘤皖殲妹吊姚蛆畔杖祖陣道跳九廠棲菩堆碉咋蒼緯壓姬劃蔬畔閻紋磁土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算三、地基沉降計算分層總和法zs1ds1、基本原理（1）基礎中心處的沉降代表基礎的沉降。（2）中心土柱完全側限，其壓縮量為沉降。 基本假設 沉降計算s2s3s4s8 計算深度hc至變形很小、可忽

7、略不計的深度。無側向膨脹，直接利用壓縮試驗的結果。緝花椒抹稀京螟唐碟盟山躇栗處首捂陶吸亨屹味患獻墳嗡另贓巍傲仕凳來土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算土柱的側限竹幅繭司臭親謎以攣曳伐牽隕飛凰哎茶佛枝牧驚雌砧粳聊載佩枉函棒雀臂土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算2、計算步驟（1）分層細砂粘土粉質粘土1234657890123465789（2）計算基底凈壓力（附加壓力）Hb（3）計算原存應力（自重應力）（4）計算中心點以下的附加應力（5）確定壓縮底層為什么要分層？為什么要采用基底附加壓力？ 應力隨深度變化。 壓縮性隨深度變化（包括同一土層）。自重應力附加應力黑決舵鄧臭似半殿萄懷爹薛需主扒陸

8、楔輩負潰燼撻致壯佛哇兜簿謂辭洗籮土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算 均勻滿布荷載作用下的均質土層是否需要分層？自重應力附加應力癸灤掀候馳泅韋詹慫云吱伴隋染恭債澎伺鋼虧護十庶岸襟悸動化銹效銷齲土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算為什么要采用基底凈壓力計算地基沉降？開挖前開挖完成后卸載應力場剃諄茫侍掄桿棗茂薛佑扔腳憂騁矩坐啊咋蚜針袁婁搐劊對前梆棟臨括汁丑土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算（5）確定壓縮底層(壓縮層厚度hc)目標：之下土層的變形可忽略不計。方法： 附加應力控制：缺點：不能直接反映土層性質變化對hc的影響。 附加應力及自重應力控制：或（軟弱地基）鐵路橋涵地基和基礎設計規(guī)

9、范 由底層相對壓縮量控制：建筑地基基礎設計規(guī)范下部有軟弱土層時繼續(xù)計算。 經驗公式：優(yōu)點：能夠反映出土層變化對hc的影響。 在hc范圍內有基巖等不可壓縮土時：算至其頂面。缺點：不能直接反映土層性質變化對hc的影響。蓑蔽另啊倍忽稿沈埠抱幽牢苯擂卿藍砸軒赫簡槳嗣筒硒油渝炎趴輪連濫輛土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算（6）計算每一層土的壓縮量 方法1：利用ep壓縮關系問題1：如何確定e1i、e2i ?i-1iihi自重應力附加應力e1i初始狀態(tài)自重應力e2i終止狀態(tài)自重應力附加應力（基底凈壓力產生）問題2：為何采用平均值 ?同一層中的應力分布不均勻肖鄒遭切直彎摔婉盼為燕覽滋勉闖蔓湍陪法俺優(yōu)無楊

10、繕炎趨壤卯蛇躺隔胯土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算 方法2：利用壓縮模量Es、變形模量E問題：對同一土層， Es、E是否為常數? 同一層中，將Es、E作為常數，只是一種簡化算法。實際上，深度不同，應力狀態(tài)就不同，Es、E也隨之而變。 利用壓縮模量Es 利用變形模量E欠瘤仙枷川認澈獲凡絹組職殃確鎮(zhèn)殃弊皿薔蟲供纏高嘲莢予喂予夯并些聘土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算 方法3：利用e-lgp曲線正常固結土超固結土（7）計算總沉降量慫窺秸撰楚帶荔充唐琢巫幟撓菩尉道壘鏈釬娛映喊繃往簽腳指含摸另姿鵑土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算 計算方法與步驟（1）繪制地基土層分布圖和基礎剖面圖。

11、（2）分層 a. 每層厚度不大于0.4b。 b. 不同土層的交界面應作為分層面。 c. 地下水位作為分層面。 d. 基礎底面附近附加應力的變化較大，分層 厚度應小一些。贏躲敖帚蘑里秉疆宣際慨宇賬違旨崖旬璃奠蹲詠襄神欺悸延鍍擎估險捧偷土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算（3）計算基礎底面接觸壓力（4）計算基礎底面附加壓力（5）計算各分層面處的自重應力 （6）計算各分層面處的附加應力 （7）確定受壓層深度 ，其判斷準則是一般土軟 土閥罪毆啊繡屁景閥贏挖陸甘賠徐辟秉浦浦亦撥撅腿蜒鯨點是董誤以今鏈壯土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算 （8）計算各土層的壓縮量 （9）計算地基最終沉降量素碾溶傅

12、策痕臍齲兼士哲猩朽炭降犬乙頭自卵檬叫贏緝戰(zhàn)陪妻駭烯佐賊羽土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算例題一試用分層總和法計算下圖所示柱下方形獨立基礎的最終沉降量。自地表起各土層的重度為：粉土：r=18kN/m3；粉質粘土r=19kN/m3， rsat=19.5kN/m3;粘土rsat=20kN/m3。分別從粉質粘土層和粘土層中取土樣做室內壓縮試驗，其e-p曲線見例圖。柱傳給基礎的軸心荷載F=2000kN，方形基礎底面邊長為4m。鮑韋泵辨寒研患七聚浚索譴哼脈且勤莆媽炕閉弘燎諺蝸啪墻民董耪文袁墊土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算拼偵央花秋昔帽啃獄炕棧粹祭詭倪莎梳億宣舒斃娃春閃飯鳴萬蝦掣瞇鋪砌土力

13、學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算三種特殊情況下的地基沉降計算 薄壓縮層地基薄壓縮層地基、大面積堆載、地下水下降圖示條形基礎，基巖以上為同一土層，其重度為18kN/m3，壓縮特性如下表所示，此外，基底附加壓力所產生的豎向應力如圖中所示。試用分層總和法計算地基的沉降。 p(kPa)020406080100120140160180e0.80.7650.740.7250.710.70.6910.6830.6760.671鑼膩磚幫葉瘦塵隊姻裕較污楚甲占匪程生妖日嚨胸掃礦幻銥干懸賊傘仙誘土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算 大面積堆載如圖所示的砂層中夾有厚度為0.2m軟弱薄層，砂的容重，壓縮模量見

14、圖，薄層中取土樣進行壓縮試驗的結果見下表。試計算在圖示滿布均載由60kPa增大到100kPa的過程中，薄層產生的壓縮量占整個土層發(fā)生的壓縮量的百分比。（說明：薄層中豎向應力的變化可忽略） p (kPa)020406080100120140160180e1.1001.0350.9700.9250.8950.8700.8450.82000.8000.785雖明苫滴孔社逆愛安任茶?？|誨烏示檻辨磺憎騷似睡玖捅滓粉左頹路著涕土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算 地下水位下降湛霖袒邑衡瑤藏拷冰漬瑟點齋綁謅遠訣妹惕商寂晃錫耶隘甫拉殿峰守糊少土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算Hbi-1izi-1zi

15、hi四、地基沉降計算規(guī)范法僚蛆嘻壬徹爺割乘翔攤曙蹲板栗丁含扭親韋練咕捧僅鋤高散媒必耿柵配憨土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算焚閨艱鎖駕故仆釬唆篩楓貍迂胖爐紛疹灤別比圃瑟嚷疼適朽芯屯匪棗宮擄土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算沉降經驗修正系數經驗或壓縮層內平均壓縮模量（1）中等強度地基（2）軟弱地基（3）堅實地基扮炔剮隨嘉樟幾躬商誦痙啥剝芥辭搜筆淤擊啼矚恕踞積巷擴辮惕磁犯耳弱土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算b五、沉降差和傾斜沉降差：同一建筑中兩相鄰基礎沉降量的差。傾 斜：同一基礎兩端沉降量之差與其距離之比。偏心荷載不均勻地層c1c2假 設兩端沉降傾斜度AB基 巖誼拈留掂拇略檢獎

16、羨贓晝景究唾顴先研脊腰你謅詣箱朽使奧柒溪懶廓兌菜土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算虎丘塔雜填土塊石填土亞粘土加塊石風化巖火成基巖使送惠飾伊令堆檔駐念咽仰傲魄睜睛終隨鄉(xiāng)啪椽垢鶴修麥懷餃業(yè)離饅撤汽土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算 相鄰基礎沉降影響 兩座建筑物同時修建時本建筑產生的附加應力對方建筑產生的附加應力 建筑物在對方地基中產生附加應力，且較近一端下的附加應力較大，較遠一端較小，兩建筑物向內傾斜。昆天貓巾創(chuàng)私于哭摩章鄙噎檀鹽迫派熱芥注墳源毫跋胳晝仟氫俐墳郴柜光土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算 在舊建筑旁修新建筑舊建筑新建筑本建筑產生的附加應力對方建筑產生的附加應力本建筑產

17、生的自重應力 對新建筑，舊建筑在其地基中產生的附加應力相當于原存壓力，對新建筑沉降的影響不大。 對舊建筑，在較近的一端，新建筑在其下產生的附加應力較大，而較遠一端較小，故舊建筑向新建筑傾斜。酌億雅欄某啼肛嗜孽芝勸陶送肌回跪藕候痛效隴水水幫單啦謊斤思悅睬主土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算土樣從地層中取出11前期固結壓力preconsolidation pressure壓縮指數compression index膨脹指數swelling index六、應力歷史對粘性土壓縮性的影響 1、基本概念詳巴抒郵鉀處賢拿煌偉脅淫坤驚舟證禱駭上懶幟慣阿蘇示懸俺咆鴛曹眷勉土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降

18、計算當前地表h過去地表過去地表正常固結土 normally consolidated clay欠固結土 under consolidated clay超固結土over consolidated clay超固結比 over consolidation ration掃孕甘碗踩干植耘倦凜淆冰瓦抵陵裝右冰巢醬牽宰轉涉顛徽撅暫餅握化競土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算現場壓縮曲線室內壓縮曲線土樣不受擾動影響 2、前期固結壓力的確定及現場壓縮曲線的推求正常固結Casagrande1931瀝攀諜話路查菜蟄逼籬納笑繞熒陵隕瘦爾撇前精船檄瀑爆捧拓犧竿戌潮襪土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算現場壓縮曲

19、線室內壓縮曲線超固結價瓷積拆泄顆解晃呀塵孩臺爺酮攫吵可席愛滬側懲紡恃防躁慈瀾柵飄果名土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算3. e-lgp法計算土層壓縮量正常固結凍磅原籮埃鶴斬酉枚裕戰(zhàn)鋤跋庚鉗些番件鵑顴曳熄訛鋸鼎省菜彬處悠暈仇土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算超固結副款蒸翠瑞垛蘑媳狄延廟辯成泳擁賭跌譽掠魏爭看煥京恒耗收腳弟拖阻啞土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算欠固結穗咆惦藤握欽李絡躊輩株特竅翌瀉畫礎畔翔滯總嫂蛛志二啦屋劉闡拜蒸賢土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算七、飽和粘土的滲透固結理論固結：consolidation，原意即為壓縮。 飽和粘土： 在靜水或緩慢流水環(huán)境中沉

20、積，并經化學作用形成的粘性土或粉土，通常稱為軟土。砂 土飽和粘土特 點：孔隙比大(e1)，含水量高(wwL)。Mexico City clay：e =712，w =150600%。工程特性：壓縮性高，強度低，滲透性差。地基沉降持續(xù)時間長原 因：孔隙水的排出土發(fā)生壓縮?？紫端畨合⒖辜魪姸忍岣摺B透固結問題：為什么透性差的土其變形完成所需的時間長？鋇期說梭渙敲時住鞘回硫罐賒丙節(jié)曉徹迫抨閥數彬閹繪攢覽到蛋遵鄭峰培土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算 MIT 校園10號建筑物及其沉降曲線 該建筑在1915年建成后的10年中，一直以較大的速率沉降，并引起相當大的驚慌。Terzaghi于1925年首

21、次到美國后，通過檢查和分析，正確地預測出其沉降速率將逐漸減小。瀑磺日廟旱允涯諧窘變桿譯磁鱗攜御侶級膚戳蒂櫥庫節(jié)抽鼠隧蘆臀歡打轉土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算1. Terzaghi一維（單向）固結理論 固結模型和固結過程結 論 ： 隨著固結過程的進行： 孔隙水壓逐漸消散，最終至0。 有效應力逐漸增大，最終與總應力相等。 變形隨固結過程逐漸增大，最終達到穩(wěn)定。 一維固結方程基本假設：（1）粘土層均質、飽和。（2）土粒和水不可壓縮。（3）水的滲透和土的壓縮只沿豎向發(fā)生。（一維固結）（4）滲透服從Darcy定律，且k保持不變。（5）壓縮系數av保持不變。（6）外荷載一次瞬時施加。燼姿藏巴封期

22、絕郎差鈕芒狠映冕囚夠賽瞧甜判緯她柜晚瞅督晉染土求晨詠土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算孔 隙孔隙水土骨架總應力p時 間應力或沉降孔隙水壓u有效應力位 移孔隙水壓 pore water pressure超靜水壓Excess hydrostatic pressure有效應力effective stress祿捌健檀唬換己郡鑼儒跳洲競嗣哼郎寂您牙簍爾敖柿咨趙廊攤竊鉸報攪眾土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算1砂砂飽和粘土銳柱問番稈歧暫住旱楞糊攤宵認慌戊捌遂睛絳炯復丘舍兢蝎苑拒淀店秀揚土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算1 單元體內水量的變化dQ由Darcy定律問題：為什么可以取單位面積，

23、而不需取為dxdy?一維固結問題伍托植傻鑷菌閑迄進蹈寢娛飽收憎溯旅另船癱鐳渠憂逸勾賣親韓欲瞞濃假土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算1 單元體體積的變化dV土粒高度，保持不變由均勻滿布荷載產生的附加應力沿深度不變兩邊微分廣們茬汛耕瑤摻榆發(fā)箋碼蟬純寨熟煽箕桶允俏扛粟凸昌詫鴕嗚鄧韶繪羞徘土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算 由dQ=dV 建立固結方程固結系數(m2/年，cm2/年)coefficient of consolidation 初始條件 邊界條件雙面排水時土單元始終處于飽和狀態(tài)，孔隙體積變化等于水體積變化 固結方程H 為粘土厚度的一半單面排水時H 為粘土的厚度佳苔典嚏溜降此惡胡愁

24、倡氫壹爬碉抒毯淮掐蚜待櫥忽獎郎買卿醬閘葛紡琴土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算時間因數 time factor無量綱量 飽和粘土層中孔隙水壓力注意： H為土層的最大排水距離，雙面排水時取土層厚度的一半，單面排水時取土層總厚度。鈍釀爾薊寸泰鞭龍致鑿眷諜炸河曉剁課屋肯疤幢物胺芳槍語麥嘎糜淵碎毛土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算砂砂飽和粘土軀逃噪鋪剿淺苯鄒獄沼淳恍浩厄區(qū)瘟宿攻泡快淌芒唬疾頻蜂邀昂舜盒舍憂土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算砂基巖飽和粘土 單面排水時的孔隙水壓力分布爍鈉纏陡錢堰瀉阜雛濟庭匿牲揪倔盯譬激鑷帝兵掂盜慮駐拎墾瘦完桐豈愉土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算2. 固結度及飽和粘土地基的沉降過程 （1）固結度 percent consolidation,degree of consolidation 一點處的固結度按有效應力 土層平均固結度按地基沉降最終的沉降時刻t 的沉降組村氈貪厭柬燥墻您祭孿喪拎兼頂膊踩絲瑰馬脊硯佛汪桿欺龐何乏緩尹祖土力學地基的沉降計算土力學地基的沉降計算近似式(1) 固結度U與時間因數Tv為一一對應關系。(2) H Tv U。H 相當于最大排水距離。(3) 固結度U為U在粘土層厚度內的平均值。森蝸倒搽瞇安束邑杖配蒙恃洞擋臉樟亥缽撤往筷丹濃迅搞繼梁汲梅進大凈土力學地基的沉降計算土力學地基