土力学与地基基础(地基土的变形)

第四章

地基变形

地基沉降与不均匀沉降的实例

修建新建筑物： 修建新建筑物：引 起原有建筑物开裂

高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除

建筑物立面高差过大

建筑物过长

土体的压缩性，以及荷载的作用，使得地基发生沉降。 土体的压缩性，以及荷载的作用，使得地基发生沉降。

影响因素： 影响因素： 荷载大小； 荷载大小； 土的压缩特性； 土的压缩特性； 地基厚度； 地基厚度； 地基沉降

一致沉降 沉降量) (沉降量) 差异沉降 沉降差) (沉降差)

导致结果：建筑物上部结构产生附加应力， 导致结果：建筑物上部结构产生附加应力，引起 上部结构开裂， 上部结构开裂，影响结构物的安全和正常使用

一、土的压缩性 (一)基本概念 土的压缩性：土在压力作用下体积缩小的特性。 体积缩小的特性 土的压缩性：土在压力作用下体积缩小的特性。 土体压缩的组成部分: 土体压缩的组成部分 水和气体从孔隙中挤出 (主要孔隙体积减小即e的减小) 主要孔隙体积减小即e的减小) 水和封闭气体被压缩 可忽略不计 固体土颗粒被压缩 压缩变形的快慢与土的渗透性有关。透水性大， 土的渗透性有关 压缩变形的快慢与土的渗透性有关。透水性大，其压 缩过程在短时间内就可以结束。相反， 透水性小， 缩过程在短时间内就可以结束。相反， 透水性小，其 压缩稳定所需的时间要长。 压缩稳定所需的时间要长。

(二)压缩试验及压缩性指标 常用侧限条件的室内压缩试验来测定土的压缩性指标 常用侧限条件的室内压缩试验来测定土的压缩性指标 。 室内压缩试验1、压缩试验 、 在每级荷载作用下将土样压至 稳定后，再加下一级荷载， 稳定后，再加下一级荷载，根 据每级荷载作用下的稳定变形 计算孔隙比e 量Δsi,计算孔隙比ei,从而绘 制压缩曲线e 制压缩曲线e-p曲线

2、压缩曲线为求土样压缩稳定后的孔隙比， 为求土样压缩稳定后的孔隙比，利用受压前后土粒体积不变和 土样横截面积不变的两个条件，得出受压后的孔隙比： 土样横截面积不变的两个条件，得出受压后的孔隙比：

Vs (1 + e0 ) = H0 A Vs (1 + ei ) = HA = (H0 si ) A si ei = e0 (1 + e0 ) H0

Δsi

i i

e0 ei si = H0 1 + e0只要测定土样在各级压力作用下的稳定压缩量后， 只要测定土样在各级压力作用下的稳定压缩量后，就可按 上式算出相应的孔隙比e 从而绘制土的压缩曲线。 上式算出相应的孔隙比e,从而绘制土的压缩曲线。

e - p曲线3、压缩性指标压缩系数( (1)压缩系数(a) 定义：曲线上任意点的切线斜率， 定义：曲线上任意点的切线斜率，表示相

应压力 下土的压缩性 de

a =

e e1 e2 a = = p p2 p1

dp

不同的土压缩系数不同， 不同的土压缩系数不同，同 一种土也不一样

p1 = 100kPa p2 = 200kPaa1-2常用作比 较土的压缩 性大小

土的类别 高压缩性土 中压缩性土 低压缩性土

a1-2 (MPa-1) ≥0.5 0.10.1-0.5 <0.1

(2)压缩指数(Cc) 压缩指数(C在压缩曲线上，横座标取压力的常用对数取值， 在压缩曲线上，横座标取压力的常用对数取值，即采用半对 数直角座标纸绘制成的曲线e 数直角座标纸绘制成的曲线e-lgp 曲线后半段接近直线，压缩指数取该直线 曲线后半段接近直线， 段的斜率。 段的斜率。 压缩指数越大，压缩性越大 压缩指数越大，

< 0.2 cc = 0.2 ~ 0.4 > 0.4

低压缩性土 中压缩性土 高压缩性土

(3)压缩模量 侧限压缩模量) )压缩模量(侧限压缩模量 根据e-p曲线，可以求算另一个压缩性指标——压缩模量。它 根据 曲线，可以求算另一个压缩性指标 压缩模量。 曲线 压缩模量 的定义是土在完全侧限条件下的竖向附加压应力与相应的应变增量 之比值。 之比值。土的压缩模量可根据下式计算： p 1+ e1 ES = = H a H1

亦称侧限压缩模量， 亦称侧限压缩模量，以便与一般材料在无侧限条件 侧限压缩模量 下简单拉伸或压缩时的弹性模量相区别。 下简单拉伸或压缩时的弹性模量相区别。

< 4MPa Es = 4 ~ 15MPa > 15MPa

高 中 低

(三)静荷载试验 三 静荷载试验现场原位试验。可用于测定承压板影响范围内土的承载力和变形模量。 现场原位试验。可用于测定承压板影响范围内土的承载力和变形模量。 承载力和变形模量 如图所示两种千斤顶型式的载荷架，其构造一般由加荷稳压装置， 如图所示两种千斤顶型式的载荷架，其构造一般由加荷稳压装置，反力装置及观 测装置三部分组成。 测装置三部分组成。 步骤：选择场地；开挖试坑；铺设砂垫层；安装试验设备；加荷载， 步骤：选择场地；开挖试坑；铺设砂垫层；安装试验设备；加荷载，测读沉降 再加下级荷载，直到稳定。 量；再加下级荷载，直到稳定。 试验终止：土明显侧向挤出；本级荷载沉降量大于前级的5 试验终止：土明显侧向挤出；本级荷载沉降量大于前级的5倍；24小时沉降不能 24小时沉降不能 达到稳定；总沉降量与承压板直径之比超过0.06 0.06。 达到稳定；总沉降量与承压板直径之比超过0.06。

试验结果： 试验结果： 绘制荷载p与稳定沉降s的关系曲线。 绘制荷载p与稳定沉降s的关系曲线。 曲线一般分三个阶段(直线变形、局部剪切和破坏阶段),直线段终点对应的荷 曲线一般分三个阶段(直线变形、局部

剪切和破坏阶段),直线段终点对应的荷 ), 载为比例界限荷载 破坏阶段的起点为极限荷载 比例界限荷载， 极限荷载。 载为比例界限荷载，破坏阶段的起点为极限荷载。

1、承载力确定一般地基承载力取接近于或稍超过比例界限值。 一般地基承载力取接近于或稍超过比例界限值。 若没有直线段， s=(0.01~0.015)d对应的荷载作为地基承载力。 若没有直线段，取s=(0.01~0.015)d对应的荷载作为地基承载力。 对应的荷载作为地基承载力 Pcr Pu a b P承载力

o

oS=(0.01~0.015)b

P

S

S

2、变形模量的确定 、通常根据p-s曲线的直线变形阶段，求地基土的变形模量，其计算 曲线的直线变形阶段，求地基土的变形模量， 通常根据 曲线的直线变形阶段 公式如下： 公式如下：

pd E 0 = I 0 (1 µ ) s2

如果不出现直线段，可取s=(0.01~0.015)d所对应的荷载代入上式 如果不出现直线段，可取s=(0.01~0.015)d所对应的荷载代入上式 s=(0.01~0.015)d 进行计算 E0与Es两者有如下关系： 两者有如下关系：

E0 = β Es2µ 2 β = 1 = 1 2µ 1 µ

二、地基变形的类型(一)地基变形的特征 1、沉降量 、 定义： 定义：单独基础中心点的沉降量 应用范围：单层排架、高层建筑、 应用范围：单层排架、高层建筑、高耸结构 2、沉降差 、 定义：相邻单独基础沉降量的差值 定义： 应用范围：框架、 应用范围：框架、单层排架结构 3、倾斜 、 定义： 定义：单独基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值 应用范围：高层建筑、 应用范围：高层建筑、高耸结构 4、局部倾斜 、 定义：砌体承重结构沿纵向6~10m内基础两点的沉降差与其距离的比值 定义：砌体承重结构沿纵向 内基础两点的沉降差与其距离的比值 应用范围： 应用范围：砌体承重结构 (二)地基变形允许值 确定与各种因素有关。 确定与各种因素有关。有关经验值可查表 (三)地基基础设计 1、设计等级：甲、乙、丙级 、设计等级： 2、设计应符合有关规定 、 均应满足承载力 承 …… 此处隐藏：2551字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……