1、4.1 4.1 土的壓縮土的壓縮 4.2 4.2 地基沉降量計算地基沉降量計算 第四章 土的壓縮與地基沉降量計算 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地基沉降量計算 工程實例 問題： 沉降2.2米 ，且左右 兩部分存 在明顯的 沉降差。 左側建筑 物于1969 年加固。 墨西哥某宮殿 左部：1709年；右部：1622年；地基：20多米厚的粘土 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 Kiss 由于沉降相互影響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 基坑開挖，引起陽臺裂縫 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 修建新建筑物：引起原有建筑物開裂 土力

2、學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 高層建筑物由于不均勻沉降而被爆破拆除 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 建筑物立面高差過大 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 建筑物過長：長高比7.6:1 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 土具有壓縮性荷載作用 地基發生沉降 荷載大小 土的壓縮特性 地基厚度一致沉降 （沉降量） 差異沉降 （沉降差） 建筑物上部結構產生附加應力 影響結構物的安全和正常使用 概述 土的特點 （碎散、三相） 沉降具有時間效應沉 降速率 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 4.1 土的壓縮 側限壓縮試驗及其應力應變關系

3、水槽 內環 環刀 透水石 試樣 傳壓板 百分表 施加荷載，靜置至變形穩定 逐級加大荷載 測定： 軸向應力 軸向變形 P t 1 p 2 p S t 1 e 2 e 0 e 3 e 1 s 2 s 3 s e 試驗結果： 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地基沉降量計算 壓縮曲線 e - 曲線 a (kP ) 0100200300400 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 e P t 1 p 2 p S t 1 e 2 e 0 e 3 e 1 s 2 s 3 s e i00i0 ee(1e )S /H 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 e - 曲線 e a e a (kP ) 01

4、00200300400 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 e 壓縮系數，KPa-1 a1-2常用作比 較土的壓縮 性大小 土的類別土的類別a a1-2 1-2 (MP (MPa a-1 -1) ) 高壓縮性土高壓縮性土0.50.5 中壓縮性土中壓縮性土0.1-0.50.1-0.5 低壓縮性土低壓縮性土0.10.1 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 e - 曲線 e a (kP ) 0100200300400 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 e e a 壓縮系數，KPa-1，MPa-1 e 1 e0 s z E 側限壓縮模量，KPa，MPa 固體顆粒 孔隙 z 0 e

5、 1e 0 s 1e E a v s0 1a m E1e 體積壓縮系數， KPa-1 ，MPa-1 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 單向壓縮試驗的各種參數的關系 指標指標 指標指標 a am mv vE Es s a a1 1m mv v(1+e(1+e0 0) )(1+e(1+e0 0)/E)/Es s m mv va/(1+ea/(1+e0 0) )1 11/E1/Es s E Es s(1+e(1+e0 0)/a)/a1/m1/mv v1 1 e - 曲線 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 e - lg曲線 a (kP , lg) 1001000 0.6 0

6、.7 0.8 0.9 e c e C (lg) Cc 1 1 Ce 壓縮指數 Ce 回彈指數（再壓縮指數） Ce s s：超固結土：超固結土 p p 1OCR1：超固結超固結 OCR1OCR1：欠固結欠固結 相同相同 s s 時，一般時，一般OCROCR越大，越大， 土越密實，壓縮性越小土越密實，壓縮性越小 超固結比：超固結比： 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 上海展覽中心館：上海展覽中心館： 展覽館中央大廳為框架結構， 箱形基礎，埋深7.27m；箱基頂面 至塔尖，總高96.63m。地基為高高 壓縮性淤泥質土壓縮性淤泥質土。 19541954年年5 5月開工；月開工； 1954

7、 1954年年底地基平均下沉量年年底地基平均下沉量 為為6060cmcm； 1957 1957年年6 6月，最大下沉量月，最大下沉量 146.55146.55cmcm，最小最小122.8122.8cmcm； 1979 1979年年9 9月，平均下沉量月，平均下沉量 160160cmcm。 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 最終沉降量最終沉降量S S ： ： S t S t t時地基最終沉降穩定以后的時地基最終沉降穩定以后的 最大沉降量，不考慮沉降過程。最大沉降量，不考慮沉降過程。 不可壓縮層不可壓縮層 可壓縮層可壓縮層 z z=p=p p p 4.2 地基沉降量計算 土力學與地基

8、基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 基本假設：基本假設： （1 1）地基是均質、各向同性的線彈性體；）地基是均質、各向同性的線彈性體； （2 2）基礎整個底面與地基一直保持接觸。）基礎整個底面與地基一直保持接觸。 1 1、集中荷載作用下地表沉降：、集中荷載作用下地表沉降： rE F yxws 0 2 )1( )0 ,( 2 2、絕對柔性基礎沉降：、絕對柔性基礎沉降： Ayx ddp E yxws 22 0 0 2 )()( ),(1 )0 ,( 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 均布矩形荷載：均布矩形荷載： 0 0 2 1 bp E s c 角點：角點： 0 0 2 0 1 bp

9、 E s 中心點：中心點： 0 0 2 1 bp E s m 平均值：平均值： 角點沉降影響角點沉降影響 系數系數 中心沉降影響中心沉降影響 系數系數 平均沉降影響平均沉降影響 系數系數 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 地基沉降的彈性力學公式的一般形式：地基沉降的彈性力學公式的一般形式： 0 0 2 1 bp E s 沉降影響系數沉降影響系數 3 3、剛性基礎：、剛性基礎： A Fddp ),( 0 中心荷載作用下：中心荷載作用下： 0 0 2 1 bp E s 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 偏心荷載作用下：偏心荷載作用下： 0 0 2 1 bp E s o

10、基底形心處的沉降（平均沉降）：基底形心處的沉降（平均沉降）： o 基底傾斜彈性力學公式：基底傾斜彈性力學公式： 圓形荷載：圓形荷載： 3 0 2 1 6tan b Fe E 矩形荷載：矩形荷載： E E0 0， 取值方法：取值方法： 1 1、土質均勻，直接取值；、土質均勻，直接取值； 2 2、成層土地基，應取地、成層土地基，應取地 基沉降計算深度范圍內基沉降計算深度范圍內E E0 0 和和 的加權平均值；的加權平均值； 3 3、反算；、反算； 4 4、計算短暫荷載作用下、計算短暫荷載作用下 的沉降與傾斜，用彈性模的沉降與傾斜，用彈性模 量量E E代替代替E E0 0， 取取0.50.5。 3

11、0 2 1 8tan b Fe E K 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 1 1、基本假設、基本假設 （1 1）計算土中附加應力時，地基土是均質、各向同性的半無限體。）計算土中附加應力時，地基土是均質、各向同性的半無限體。 （2 2）取基底中心點下的附加應力來計算各分層土的豎向壓縮量）取基底中心點下的附加應力來計算各分層土的豎向壓縮量，認為基礎的認為基礎的 平均沉降量平均沉降量s s為各分層土豎向壓縮量為各分層土豎向壓縮量s si i之和。之和。 即：即： i n i ss 1 （3 3）計算）計算s si i ，假設地基土只在豎向發生壓縮變形，無側向變形，故可利用假設地基土只在

12、豎向發生壓縮變形，無側向變形，故可利用 室內側限壓縮試驗成果進行計算。室內側限壓縮試驗成果進行計算。 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 2 2、計算原理、計算原理 n i i Si zi n i iii i i n i i i ii i n i h E hpp e a h e ee ss 11 12 1 1 1 21 1 )( 11 i i ii i h e ee s 1 21 1 12 21 pp ee a a e ES 1 1 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 3 3、計算步驟、計算步驟 （1 1）分層。分層原則：）分層。分層原則： 成層土的層面、地下水面是自然

13、的分界面；成層土的層面、地下水面是自然的分界面； 厚度厚度h hi i0.4 b0.4 b（b b為基底寬度）。為基底寬度）。 （2 2）計算基底中心點下各分層界面處土的自重應力計算基底中心點下各分層界面處土的自重應力 czi czi和豎向附加應 和豎向附加應 力力 zi zi 。土的自重應力以天然地面起算，地下水位以下的土層一般取有效。土的自重應力以天然地面起算，地下水位以下的土層一般取有效 重度。重度。 （3 3）確定地基沉降計算深度）確定地基沉降計算深度z zn n（或壓縮層厚度）。一般按或壓縮層厚度）。一般按 zn zn / / cznczn 0.20.2（對軟土（對軟土0.10.1）

14、確定。）確定。 （4 4）計算各分層土的平均自重應力）計算各分層土的平均自重應力 和平均附加應力和平均附加應力 。 （5 5）令）令p p1i 1i ，p p2i 2i ，根據根據e ep p曲線得相應的曲線得相應的e e1i 1i和和e e2i 2i。 （6 6）計算各分層土的壓縮量）計算各分層土的壓縮量si 。 （7 7）計算沉降計算深度范圍內地基的總變形量，即最終沉降量。）計算沉降計算深度范圍內地基的總變形量，即最終沉降量。 czi zi czi czi zi 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地

15、 基沉降量計算 解：解： n i i i ii n i i h e ee ss 1 1 21 1 1 e-p曲線 0 p z ii ee 21 , ziczi i czi i p p 2 1 i n i icz h 1 為z/b和 l/b的函數 c A GF p 0 i h（分層） 2/ )( 2/ )( )1( )1( ziiz zi cziicz czi 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 （1 1）地基分層）地基分層 （2 2）地基豎向自重應力的計算）地基豎向自重應力的計算 （3 3）地基豎向附加應力的計算）地基豎向附加應力的計算 （4 4）地基分層自重應力平均值和附加應力平

16、均值的計算）地基分層自重應力平均值和附加應力平均值的計算 （5 5）地基沉降計算深度的確定）地基沉降計算深度的確定 （6 6）地基各分層沉降量的確定）地基各分層沉降量的確定 （7 7）計算基礎中點總沉降量）計算基礎中點總沉降量 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 （4 4）各分層自重應力平均值（）各分層自重應力平均值（ p p1i 1i）和附加應力平均值（和附加應力平均值（p pi i ）之和作為該分之和作為該分 層受壓后所受總應力層受壓后

17、所受總應力p p2i 2i （5 5）確定壓縮層深度：確定壓縮層深度： 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 規范推薦公式及公式推導 式中：s-沉降計算經驗系數，應根據同類地區已有房屋和構筑物 實測最終沉降量與計算沉降量對比確定，一般采用表4-6的數值； 該方法是一種簡化了的分層總和法，其引入了平均附加應力系數該方法是一種簡化了的分層總和法，其引入了平均附加應力系數 的概念，重新規定了地基沉降深度的標準及地基沉降計算經驗系數。的概念，重新規定了地基沉降深度的標準及地基沉降計算經驗系數。 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 i

18、 n i Si zi i n i h E ss 1 , 1 , 1 1、計算原理、計算原理 126512433456 AAA zpdzpdzA zz z0 0 0 0 z dz zzp A 0 0 1 )( 1 1 1 0 1 12561234, i i n i i i Si n i Si zz E p E AA s 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 2 2、沉降計算經驗系數和沉降計算、沉降計算經驗系數和沉降計算 )( 1 1 1 0, i i n i i i Si ss zz E p ss 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 土力學與地基基礎第四章土壓縮與地 基沉降量計算 3 3