土力学地基的沉降计算剖析.pptx
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1、第四章 土的变形性质及 地基沉降计算1u 第一节第一节 土的弹性变形性质土的弹性变形性质u 第二节第二节 土的压缩性土的压缩性u 第三节第三节 土体变形模量的试验测定方法土体变形模量的试验测定方法u 第四节第四节 地基沉降计算地基沉降计算u 第五节第五节 沉降差和倾斜沉降差和倾斜u 第六节第六节 饱和粘土渗透固结和太沙基一维固结理论饱和粘土渗透固结和太沙基一维固结理论u 第七节第七节 固结系数固结系数Cv的确定的确定u 第八节第八节 饱和粘土地基沉降的计算饱和粘土地基沉降的计算u 第九节第九节 多维固结理论简介(自学)多维固结理论简介(自学)u 第十节第十节 粘土的流变性质(自学)粘土的流变性
2、质(自学)主主 要要 内内 容容2学习要点学习要点:u 1、土的压缩性及其指标、土的压缩性及其指标u 2、地基沉降计算、地基沉降计算u 3、饱和粘土的渗透固结理论、饱和粘土的渗透固结理论3为什么要研究土的压缩性?为什么要研究土的压缩性?研究基础研究基础土的三相物理指标土的三相物理指标土的渗透性土的渗透性地基中的应力计算地基中的应力计算地基沉降计算地基沉降计算工程应用工程应用土的三相性土的三相性多孔介质多孔介质外荷载的作用下外荷载的作用下土体变形土体变形侧向位移侧向位移竖直位移竖直位移地基沉降地基沉降地基沉降计算地基沉降计算产生附加应力产生附加应力土的压缩性土的压缩性平均总沉降平均总沉降不均匀沉
3、降不均匀沉降相邻基础的相邻基础的沉降差沉降差 42m4m确定确定地基沉降地基沉降(竖向位移)是主要目的(竖向位移)是主要目的Palacio de las Bellas Artes,Mexico City墨西哥城艺术宫的下沉 墨西哥城下的土层为:表层为人工填土与砂夹卵石硬壳层,厚度5m,其下为火山灰形成的超高压缩性淤泥,天然孔隙比高达712,含水率150600%,层厚达数十米。该艺术宫沉降量高达4m,并造成邻近的公路下沉2m。实实 例例5建筑物的不均匀沉降,墨西哥城6由于沉降相互影响,两栋相邻的建筑物上部接触由于沉降相互影响,两栋相邻的建筑物上部接触7基坑开挖,引起阳台裂缝基坑开挖,引起阳台裂缝
4、8p 一、土的压缩性一、土的压缩性p 二、压缩试验及压缩曲线二、压缩试验及压缩曲线p 三、土的压缩指标三、土的压缩指标p 四、应力历史对粘土压缩性的影响四、应力历史对粘土压缩性的影响p 五、先期固结压力的确定及校正压缩曲线五、先期固结压力的确定及校正压缩曲线土的压缩性及其指标土的压缩性及其指标9一、土的压缩性一、土的压缩性 compressibility 土发生压缩的原因土发生压缩的原因(1)土颗粒的压缩土颗粒的压缩(2)水的压缩水的压缩(4)孔隙的减小孔隙的减小00对大多数土来说,气体被排出对大多数土来说,气体被排出 在压力作用下,颗粒位置的发生改变,孔隙减小,土体变得在压力作用下,颗粒位置
5、的发生改变,孔隙减小,土体变得密实,即发生密实,即发生压缩压缩。00(3)孔隙中的气体孔隙中的气体 对饱和土,这一过程还伴随着孔隙水的排出,称为对饱和土,这一过程还伴随着孔隙水的排出,称为渗透固结渗透固结。土在外力作用下体积减小的特性称为土在外力作用下体积减小的特性称为土的压缩性土的压缩性。10 1、土中孔隙的存在是土体产生压缩的主要原因。、土中孔隙的存在是土体产生压缩的主要原因。认为在外力作用下,土体压缩变形只是孔隙体积减小的结果认为在外力作用下,土体压缩变形只是孔隙体积减小的结果 通过试验测得竖向压力与孔隙比的关系曲线(通过试验测得竖向压力与孔隙比的关系曲线(压缩曲线压缩曲线),),来反映
6、土的压缩性。来反映土的压缩性。2、土体孔隙中的水和气体的排出才能使土体压缩变形。、土体孔隙中的水和气体的排出才能使土体压缩变形。如果没有孔隙中水和气体的排出,土体很难有压缩变形。如果没有孔隙中水和气体的排出,土体很难有压缩变形。3、土体的压缩过程具有时间效应。、土体的压缩过程具有时间效应。土的压缩是随着水和气体的排出逐渐发生的,因而压缩过程土的压缩是随着水和气体的排出逐渐发生的,因而压缩过程 是时间的函数。是时间的函数。4、土体压缩量的大小和土体的初始密实度有关。、土体压缩量的大小和土体的初始密实度有关。土体压缩的特性:土体压缩的特性:11土的固结:土的固结:土体在压力作用下,压缩量随时间增长
7、的过程土体在压力作用下,压缩量随时间增长的过程砂性土砂性土粘性土粘性土压缩稳定很快完成压缩稳定很快完成透水性差,水不易排出透水性差,水不易排出压缩稳定需要很长一段时间压缩稳定需要很长一段时间透水性好,水易于排出透水性好,水易于排出影响土体压缩性的两个要素影响土体压缩性的两个要素1 1、土的类别、土的类别2 2、土的应力历史、土的应力历史在地质历史中承受过高压的土体在地质历史中承受过高压的土体压缩性小压缩性小在地质历史中没有承受过高压的土体在地质历史中没有承受过高压的土体压缩性大压缩性大12二、压缩试验及压缩曲线二、压缩试验及压缩曲线研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法,亦称研究土的压缩性大
8、小及其特征的室内试验方法,亦称固结试验固结试验三联固结仪三联固结仪支架支架加加压压设设备备固结容器固结容器变形测量变形测量13(1 1)压缩容器的构造压缩容器的构造注意:注意:土样在竖直压力作用下,由于环刀和刚性护环的限制,只土样在竖直压力作用下,由于环刀和刚性护环的限制,只 产生竖向压缩,不产生侧向变形。产生竖向压缩,不产生侧向变形。14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土 样样荷荷 载载孔隙比孔隙比 e 与压缩量与压缩量 s 之间的关系之间的关系15压缩前压缩前压缩后压缩后压缩前压缩后压缩前后颗粒的高度保持不变压缩前后颗粒的高度保持不变,有,有故有某
9、一土层或土样的某一土层或土样的压缩量计算公式:压缩量计算公式:16(2 2)压缩试验)压缩试验 逐级加载,测得不同荷载水平下的压缩量。逐级加载,测得不同荷载水平下的压缩量。p1s1p2s2pisipnsn荷荷 载载压缩量压缩量孔隙比孔隙比e1e2eien问题:问题:以以s-p曲线反映土的压缩性是否合理?曲线反映土的压缩性是否合理?注意:注意:e-p曲线反映的是曲线反映的是土样完全侧限时土样完全侧限时的变形的变形-荷载关系。荷载关系。17 ep曲线曲线P1s1e1e0Pte stP2s2e2P3s3e30100200 3004000.60.70.80.91.0e e测定:测定:竖向应力竖向应力竖
10、向变形竖向变形时间时间18e-p曲线陡缓反映了压缩性的大小曲线陡缓反映了压缩性的大小e0eppe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e-p曲线的陡缓反映了土体压缩性大小,曲线的陡缓反映了土体压缩性大小,曲线陡者,压缩性大曲线陡者,压缩性大曲线缓者,压缩性小曲线缓者,压缩性小19(1)压缩系数)压缩系数三三.压缩指标压缩指标土样土样完全侧限完全侧限(单向压缩单向压缩)时的变形指标)时的变形指标单向压缩(完全侧限)时,单向压缩(完全侧限)时,单位竖向压力单位竖向压力产生的孔隙比变化。产生的孔隙比变化。根据根据 e-p 压缩曲线压缩曲线可以得到可以得到三个三个表征土体压缩
11、性的表征土体压缩性的压缩指标:压缩指标:(2)体积压缩系数)体积压缩系数单向压缩(完全侧限)时,产生单向压缩(完全侧限)时,产生单位竖向应变所需的竖向应力。单位竖向应变所需的竖向应力。(3)压缩模量)压缩模量单向压缩(完全侧限)时,单向压缩(完全侧限)时,单位竖向压单位竖向压力产生的体积应变。力产生的体积应变。20(1)压缩系数)压缩系数 coefficient of compressibility 规范中标准压缩系数规范中标准压缩系数a1-2 0.1 0.5低压缩性低压缩性中压缩性中压缩性高压缩性高压缩性p0=100kPa,p1=200kPa时的压缩系数。时的压缩系数。压缩性与压缩系数之间的
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