土力学第四章.pptx

第四章第四章 土的变形特征和地基沉降计算土的变形特征和地基沉降计算4.1 土的变形特性试验方法4.2 土的一维压缩性指标4.3 地基沉降量计算4.4 饱和土体渗流固结理论 特殊应力状态一维问题一维问题侧限压缩试验侧限压缩试验轴对称问题轴对称问题常规三轴试验常规三轴试验一般应力状态理论拓展、经验积累理论拓展、经验积累室内试验室内试验旁压试验旁压试验原状土原状土荷载试验荷载试验室外试验室外试验试验目的：变形、强度特性试验目的：变形、强度特性静力触探试验静力触探试验标准贯入试验标准贯入试验4.1 土的变形特性试验方法土的变形特性试验方法 侧限：侧向限制不能变形，只有竖向单向压缩4.1.1 侧限压缩试验（固结试验）侧限压缩试验（固结试验）1、试验仪器、试验仪器4.1 土的变形特性试验方法土的变形特性试验方法 4.1 土的变形特性试验方法土的变形特性试验方法 试样试样水槽水槽内环内环环刀环刀透水石透水石传压板传压板百分表百分表 施加荷载，静置 至变形稳定 逐级加大荷载测定：轴向应力 轴向变形试验装置试验装置4.1.1 侧限压缩试验（固结试验）侧限压缩试验（固结试验）4.1 土的变形特性试验方法土的变形特性试验方法 4.1 土的变形特性试验方法土的变形特性试验方法4.1.1 侧限压缩试验（固结试验）侧限压缩试验（固结试验）P1s1e1e0Pte stP2s2e2P3s3e34.1.1 侧限压缩试验（固结试验）4.1 土的变形特性试验方法土的变形特性试验方法各荷载作用下竖向变形量和孔隙比随时间变化p 1 1EsEe1 A OBACD 初始加荷段OA 卸荷段AB 4.1 土的变形特性试验方法土的变形特性试验方法4.1.1 侧限压缩试验（固结试验）侧限压缩试验（固结试验）应力历史对土的压缩性有显著影响 4.1 土的变形特性试验方法土的变形特性试验方法4.1.2 常规三轴压缩试验常规三轴压缩试验压力室；周围压力系统；轴向加压系统；孔隙水压力系统；反压力系统；主机 4.1 土的变形特性试验方法土的变形特性试验方法4.1.2 常规三轴压缩试验常规三轴压缩试验 类型类型施加施加3 3时时施加施加1 13 3时时量测量测固结固结排水排水CD固结固结排水排水体变体变固结不排水固结不排水CU固结固结不排水不排水孔隙水压力孔隙水压力不固结不排水不固结不排水UU不固结不固结不排水不排水孔隙水压力孔隙水压力4.1 土的变形特性试验方法土的变形特性试验方法4.1.2 常规三轴压缩试验常规三轴压缩试验阀门V2关闭施加3，测u1，得孔压系数B维持3，施加1-3，测u2，则可计算孔压系数A 4.1 土的变形特性试验方法土的变形特性试验方法4.1.2 常规三轴压缩试验常规三轴压缩试验1 1Ei1 1EtEt随应力增大而变小割线变形模量维持围压不变 4.1 土的变形特性试验方法土的变形特性试验方法4.1.2 常规三轴压缩试验常规三轴压缩试验侧限压缩试验侧限压缩试验常规三轴试验常规三轴试验 4.1 土的变形特性试验方法土的变形特性试验方法4.1.3 土的变形特点和本构关系土的变形特点和本构关系土的主要变形特征：非线性 弹塑性剪胀（缩）性压硬性时间效应 31-1e e2131-1e e21非线性弹性非线性弹性31-1e e132431-1e e1324弹塑性弹塑性线弹性线弹性-理想塑性理想塑性31-1e ef 1E31-1e ef 31-1e ef 1E4.1 土的变形特性试验方法土的变形特性试验方法土的本构模型：4.1.3 土的变形特点和本构关系土的变形特点和本构关系 4.2 土的一维压缩性指标土的一维压缩性指标4.2.1 压缩曲线与压缩性指标 0100200 3004000.60.70.80.91.0e ep e ee-pe-p曲线缺点：曲线缺点：不能反映土的应力历史不能反映土的应力历史4.2 土的一维压缩性指标土的一维压缩性指标4.2.1 压缩曲线与压缩性指标 p 4.2 土的一维压缩性指标土的一维压缩性指标4.2.1 压缩曲线与压缩性指标 10010000.60.70.80.9e eC Cc c1 11 1C Ce e压缩指数压缩指数Ce回弹指数（再压缩指数）回弹指数（再压缩指数）Ce Cc，一般一般Ce0.1-0.2Cc 特点特点：有一段较长的直线段有一段较长的直线段指标：指标：p/kPa e-lgp坐标系 4.2 土的一维压缩性指标土的一维压缩性指标4.2.1 压缩曲线与压缩性指标 压缩性指标：Es、a、mv、Cc建筑地基基础设计规范：p1=100KPa，p2=200KPa 低低低低压缩性土压缩性土:1-20.1 Mpa-1，Cc0.033中中中中压缩性土压缩性土:0.11-20.5Mpa-1,0.033Cc 1：超固结OCRpci)：pc4.3 地基沉降量地基沉降量4.3.1 一维压缩基本课题 lgp超固结土(并p2pc)：4.3 地基沉降量地基沉降量4.3.2 沉降计算的分层总和法 1、基本假定和方法 基底压力为线性分布 弹性理论计算基底中心点下附加应力侧限条件只计算主固结沉降 4.3 地基沉降量地基沉降量4.3.2 沉降计算的分层总和法 2、计算步骤 不考虑地基回弹的情形：沉降量从原基底算起；适用于基础底面积小，埋深浅，施工快。考虑地基回弹的情形：沉降量从回弹后的基底算起；基础底面大，埋深大，施工期长。4.3.2 沉降计算的分层总和法沉降计算的分层总和法 2、计算步骤不考虑回弹 d地面地面基底基底1）计算原地基中自重应力分布2）基底附加压力p0pp0 d p0=p-d3）确定地基中附加应力z分布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z从基底算起；z是由基底附加应力 p-d 引起的 4.3.2 沉降计算的分层总和法沉降计算的分层总和法 2、计算步骤不考虑回弹 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4）确定计算深度zn 一般土层：z=0.2 sz；软粘土层：z=0.1 sz；一般房屋基础：Zn=B(2.5-0.4lnB)；基岩或不可压缩土层。沉降计算深度沉降计算深度 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5）地基分层Hi不同土层界面；地下水位线；每层厚度不宜0.4b或4m；z 变化明显的土层，适当取小。7)各层沉降量求和si6)计算每层沉降量每层沉降量s si isziziHi4.3.2 沉降计算的分层总和法沉降计算的分层总和法 2、计算步骤不考虑回弹 4.3.2 沉降计算的分层总和法沉降计算的分层总和法 2、计算步骤不考虑回弹 规范法：2、计算步骤考虑回弹 4.3.2 沉降计算的分层总和法沉降计算的分层总和法 i层地基的沉降量Si=再压缩沉降量 S1i+压缩沉降量S2i szi szi-d zi可以当作超固结土处理 先期固结压力：pci=szi加载前应力：p1i=szi-d加载后应力：p2i=szi-d+zi 2、计算步骤考虑回弹 4.3.2 沉降计算的分层总和法沉降计算的分层总和法 3、沉降量的修正 4.3.2 沉降计算的分层总和法沉降计算的分层总和法 基底附加应力基底附加应力2.54.07.015.020.0 p0 fk1.41.31.00.40.2 p0 0.75 fk1.11.00.70.40.2 当地基为一均匀土层时，直接用土层Es查表；地基为多层土，应计算Es的当量值 ，Ai为第i层土附加应力系数曲线围成的面积3、沉降量的修正 4.3.2 沉降计算的分层总和法沉降计算的分层总和法 Ai为第i层土附加应力分布图的面积 1、计算自重应力 1、计算自重应力 2、计算基底接触压力 3、计算基底附加压力 4、基础中心点下地基中竖向附加应力，l/b=1，z/b，zi=4ksp05、确定沉降计算深度，7米 6、计算基础中心点最终沉降量，利用e-p曲线 7、按规范法求解，利用平均附加应力系数 8、沉降经验系数查表4-6，