土力学-地基的沉降计算PPT课件
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土力学-地基的沉降计算(黑白)
p0
压缩前
e0
1+ e0
s
h1
p1
压缩后
h0
hs
e1
1+e1
1
hs
1
e
压缩曲线
压缩前后颗粒的高度保持不变，有
h0 h0 − s h1 hs = = = 1 + e0 1 + e1 1 + e1
故有
压缩量计算公式
s e1 = e0 − (1 + e0 ) h0
e0 − e1 h0 或 s= 1 + e0
• 地基中应力变化过程及相应的压缩变形
开挖前 修建 →加载
开挖 →卸载
−γ H
应力场 q z
p
qz − σ z (γ H ) +σ z ( p )
qz −σ z (γ H )
= qz + σ z ( p − γ H )
地基沉降
新加载
沉降忽略不计
加载过程 地基应力
（卸载后）再加载
0
γH
p
新加载
qz
卸载
σz
压缩变形后
σx
σy
εx = εy = 0
再由定义Es=σz /εz，最终可得到
2µ 2 E = (1 − ) Es 1− µ
（5）压缩、回弹、再压缩
e
地基容许沉降量与减少沉降的措施(土力学课件)
限值（mm） 30 15 50 20 80 40
《铁路桥涵地基和基础设计规范》TB 10093-2017规定： 基础沉降按恒载计算，其工后沉降量不应超过表1、表2 规定值：
表2 无砟轨道静定结构墩台基础工后沉降限制
设计速度
沉降类型
限值（mm）
墩台均匀沉降
20
250km/h及以上
相邻墩台沉降差
5
墩台均匀沉降
设计速度 250km/h及
以上
200km/h
160km/h及 以下
沉降类型 墩台均匀沉降 相邻墩台沉降差 墩台均匀沉降 相邻墩台沉降差 墩台均匀沉降 相邻墩台沉降差
限值（mm） 30 15 50 20 80 40
地基容许沉降量-作业2
《铁路桥涵地基和基础设计规范》TB 10093-2017规定：基础 沉降按恒载计算，其工后沉降量不应超过表1、表2规定值：
③上部结构之间选择合适的连接方式，增 强对不均匀沉降的调整作用；
④安排正确的施工顺序，先施工荷载大、 计算沉降大、比较重要的部分。
地基容许沉降量 -作业1
地基容许沉降量-作业1 概念题 1.沉降量 2.沉降差 3.倾斜 4.局部倾斜 5.工后沉降
பைடு நூலகம் 地基容许沉降量-作业1
1.沉降量：指单独基础中心的沉降值； 2.沉降差：指两相邻单独基础沉降量之差； 3.倾斜：指单独基础在倾斜方向上两端点的沉降差与 其距离之比； 4.局部倾斜：指砌体承重结构沿纵墙6～10m内基础 两点的沉降差与其距离之比。 5.工后沉降：铺轨工程完成以后，基础设施产生的沉 降量。
《土力学与基础工程》课件2.8 地基沉降与时间的关系
Ut
1
8
2
em242Tv
(3－55)
式(3－55)的固结度Ut是时间因素Tv 函数，故可绘Ut~ Tv的关系曲线。
图中 ＝不排排水水面面附附加加压＝ 压力 力 12
若 双 面 排 水 ， α=1 ， 但 Tv 中 的 H 要 以 H/2代入计算。
实际工程中可能遇到的初始超静水压力的分布可分为五种情况： 情况1：基础底面积很大而压缩层很薄 情况2：大面积新填土，由于自重应力而产生的固结 情况3：基础底面积较小，土层很厚 情况4：自重应力下尚未完成固结就在上面修建建筑物 情况5：基础底面积较小，土层不厚
p p 力消散，逐渐转移为有效应力的过程。
细孔
容器
u 弹簧
水
u
(a)
t=0
u=z, =0
(b)
0<t< u+ =z, 0
(c)
t= u=0, =z
3 两种应力在深度上随时间的分布
p
u p
砂
u
u
t=
t=0
饱
H
和
u=0
u=
粘 土
= 0<t< =0 H
p
砂
z
u＝f (z,t)
3.49
2.8.3 饱和土的一维固结理论
t=0 0<t< t=
《桩基沉降计算》课件
重要性
桩基沉降计算是确保建筑物安全稳定 的重要环节，通过精确计算，可以预 测和控制桩基的沉降量，避免因沉降 过大导致的建筑物损坏或安全事故。
计算方法分类
01
02
03
有限元法
将桩基和土体视为一个整 体，通过离散化处理，建 立有限元方程进行计算。
有限差分法
将桩基和土体划分为网格 ，通过差分方程进行计算 。
02
桩基沉降计算理论基础
弹性力学基础
弹性力学基本方程
包括平衡方程、几何方程 和本构方程，用于描述物 体的受力、变形和应力之 间的关系。
弹性力学基本假设
连续性、均匀性、各向同 性、线性和小变形等假设 ，为弹性力学的基本前提 。
弹性力学基本概念
如应力、应变、弹性模量 等，是进行桩基沉降计算 的重要理论基础。
示计算结果和数据。
软件二：Midas介绍
总结词
用户友好、易于上手、广泛使用
详细描述
Midas是一款用户友好的结构分析软件，易于上手，因此被广泛使用。它提供了全面的桩基沉降计算 功能，能够模拟桩土相互作用、土体变形和桩基沉降等方面的计算。Midas还提供了丰富的数据可视 化和后处理功能，方便用户对计算结果进行分析和评估。
详细描述 参数选取不当会导致计算结果偏 离实际，如桩身刚度、土体侧压 力系数等参数需要根据具体情况 进行调整。
解决方案 加强现场勘察和试验，获取准确 的土体参数和施工条件，采用反 分析等方法对参数进行校准。
桩基沉降计算是确保建筑物安全稳定 的重要环节，通过精确计算，可以预 测和控制桩基的沉降量，避免因沉降 过大导致的建筑物损坏或安全事故。
计算方法分类
01
02
03
有限元法
将桩基和土体视为一个整 体，通过离散化处理，建 立有限元方程进行计算。
有限差分法
将桩基和土体划分为网格 ，通过差分方程进行计算 。
02
桩基沉降计算理论基础
弹性力学基础
弹性力学基本方程
包括平衡方程、几何方程 和本构方程，用于描述物 体的受力、变形和应力之 间的关系。
弹性力学基本假设
连续性、均匀性、各向同 性、线性和小变形等假设 ，为弹性力学的基本前提 。
弹性力学基本概念
如应力、应变、弹性模量 等，是进行桩基沉降计算 的重要理论基础。
示计算结果和数据。
软件二：Midas介绍
总结词
用户友好、易于上手、广泛使用
详细描述
Midas是一款用户友好的结构分析软件，易于上手，因此被广泛使用。它提供了全面的桩基沉降计算 功能，能够模拟桩土相互作用、土体变形和桩基沉降等方面的计算。Midas还提供了丰富的数据可视 化和后处理功能，方便用户对计算结果进行分析和评估。
详细描述 参数选取不当会导致计算结果偏 离实际，如桩身刚度、土体侧压 力系数等参数需要根据具体情况 进行调整。
解决方案 加强现场勘察和试验，获取准确 的土体参数和施工条件，采用反 分析等方法对参数进行校准。
土力学 第4章 土的压缩性与地基沉降计算
H1
A
1e 1e
0
1
受压前后Vs，A不变
H0 H1 H0 s1 1 e0 1 e1 1 e1
e1
e0
s1 H0
1
e0
式中 e0 为土的初始孔隙比，可由土的三个基本实验指标求得，即
e0
d s (1 w0 ) w
1
《土力学》 第4章 土的压缩性与地基沉降计算
《土力学》
第4章 土的压缩性与地基沉降计算
4.2.5 应力历史对压缩性的影响
土在历史上所经受过的最大竖向有效应力称为先期固结压 力（或前期固结压力），用pc表示。
超固结比：将土的先期固结压力pc与现在土所受的压力p0 的比值，用OCR表示。
OCR pc p0
OCR=1 正常固结土 OCR>1 超固结土 OCR<1 欠固结土
——在p-s曲线的直线段或接近于直线段任选一压力p1与 对应的沉降s1 ，利用弹性力学公式反求出地基的变形模量
注：
E0
(1
2)
p1b s1
p－s曲线并不出现直线段时，建议取适当的s1及相应的p1代入上式计算E0 。 对中、高压缩性土取 s1=0.02b ； 对低压缩性粉土、粘性土、碎石土及砂土，可取 s1=（0.01～ 0.015）b
《土力学》 第4章 土的压缩性与地基沉降计算
土力学-第四章-地基沉降计算1
（2）土体仅产生竖向压缩，而无侧向变形，可采用侧限条 件下的压缩性指标 ； （3）土层均质且在土层厚度范围内，压力是均匀分布的。
二、单向压缩量公式
p1
在一定均匀厚度土层上施加连续均布荷载， 竖向应力增加，孔隙比相应减小，土层产生 压缩变形，没有侧向变形。
p1 p1
高度
体积 高度
S
e1Vs
H
Vs
H'
一般取附加应力与自重应力 的比值为20％处，即σz=0.2σc 处的深度作为沉降计算深度的 下限,称为应力比方法 对于软土，应该取σz=0.1σc 处，若沉降深度范围内存在基 岩时，计算至基岩表面为止
σc线
σz线
scz(i-1) sczi
p1i
zi
sz(i-1) szi
1.不同土层的分界面与地下水位 e e2i a h 面为天然层面 si 1i hi i zi hi zi i 2.每层厚度hi ≤0.4b 1 e1i 1 e1i Esi
e e1 e2 斜率 Cc ＝ lg p lg p2 lg p1
说明：土的压缩模量Es与土的 的压缩系数a成反比， Es愈大， a愈小，土的压缩性愈低 Es＜4MPa 高压缩性土 4MPa~15MPa 中压缩性土 Es >15MPa 低压缩性土
Cc越大，压缩性越高 Cc＜0.2 低压缩性土 0.2≤ Cc ≤0.4 中压缩性土 Cc > 0.4 高压缩性土
二、单向压缩量公式
p1
在一定均匀厚度土层上施加连续均布荷载， 竖向应力增加，孔隙比相应减小，土层产生 压缩变形，没有侧向变形。
p1 p1
高度
体积 高度
S
e1Vs
H
Vs
H'
一般取附加应力与自重应力 的比值为20％处，即σz=0.2σc 处的深度作为沉降计算深度的 下限,称为应力比方法 对于软土，应该取σz=0.1σc 处，若沉降深度范围内存在基 岩时，计算至基岩表面为止
σc线
σz线
scz(i-1) sczi
p1i
zi
sz(i-1) szi
1.不同土层的分界面与地下水位 e e2i a h 面为天然层面 si 1i hi i zi hi zi i 2.每层厚度hi ≤0.4b 1 e1i 1 e1i Esi
e e1 e2 斜率 Cc ＝ lg p lg p2 lg p1
说明：土的压缩模量Es与土的 的压缩系数a成反比， Es愈大， a愈小，土的压缩性愈低 Es＜4MPa 高压缩性土 4MPa~15MPa 中压缩性土 Es >15MPa 低压缩性土
Cc越大，压缩性越高 Cc＜0.2 低压缩性土 0.2≤ Cc ≤0.4 中压缩性土 Cc > 0.4 高压缩性土
土力学土压缩性与地基沉降计算
z
p0 z
因此附加应力 面积表示为
A p0z
因此
s
p0
z Es
zi zi-1
zi-1
zi
地基沉降计算深度zn
1 b 56 第i层 34 第n层
p0
2
1
2
Ai
34
ip0
p0
1 5
Ai-16
2
i-1p0
△z
利用附加应力面积A的等代值计算地基任意深度范围内
的沉降量，因此第i层沉降量为
si
d
地基沉降计算深度
确定地基分层
1.不同土层的分界面与地下水位 面为天然层面
2.每层厚度hi ≤0.4b
绘制基础中心点下地基中自 重应力和附加应力分布曲线
σcz线
σz线
确定基础沉降计算深度
一般取σz=0.2σc处的深度作
为沉降计算深度的下限
计算各分层沉降量
根据自重应力、附加应力曲线、 e-p压缩曲线计算任一分层沉降量
H 0 H i H 0 si 1 e0 1 ei 1 ei
整理
si
e0 ei 1 e0
H0
整理
ei
e0
s H0
(1 e0 )
其中
e0＝
d
s
土的压缩性与地基沉降计算—地基沉降量计算(土力学课件)
zi 1Ci 1 )
（3）沉降计算的修正
地基总沉降量计算公式
s
ms
n
si
i 1
ms
n
i 1
z(0)
Esi
( zi Ci
zi1Ci1 )
沉降经验修正系数ms，根据地区沉降观测资料及 经验确定；无地区经验，按下表选择，软土地基ms不 应小于1.3
（3）沉降计算的修正
地基总沉降量计算公式 沉降经验修正系数表
无相邻荷载影响，基础宽度在1-30m，计算深 度Zn=b(2.5-0.4lnb)
在计算深度范围内存在基岩，可取至基岩表面 为止；厚层坚硬黏土层Es＞50MPa，厚层密实 砂卵石Es＞80MPa，可取至该层表面。
地基沉降计算
1.地基沉降的产生过程
建筑物荷载 地基变形
地基
附加应力
建筑物基础亦随之沉降
分层总和法-作业2
1.分层总和法计算步骤： （4）计算压缩层底面以下各薄层的平均自重应力和 平均附加应力。 （5）利用每层土的压缩曲线，查平均自重应力和平均 总应力相对应的孔隙比。 （6）计算每层的压缩量 （7）计算压缩层总沉降量
分层总和法简介 -作业1
分层总和法简介-作业1 简答题 1.分层总和法的概念 2.地基最终沉降量的概念 3.分层总和法的作了哪些假定？
2.地基总沉降量的计算
总沉降量
土力学第五章-基础最终沉降量
单向分层总和法计算过程-2
• 8）对地基压缩层进行分层； • 9）确定各层的自重应力和附加应力； • 10）计算各层自重应力和附加应力平均
值； • 11）确定各层的孔隙比：以各层的自重
应力平均值确定初始孔隙比，以自重应 力平均值和附加应力平均值之和确定受 压后孔隙比；
单向分层总和法计算过程-3
• 12）计算各分层的压缩量； • 13）计算最终沉降量：把各分层的压缩
• 2）土体只产生垂直方向的压缩，不产生 侧向变形；
• 3）在土层高度范围内，压力均匀分布。
单一土层压缩量
• 用e-p曲线计算：
s e1 e2 H av pH
1 e1
1 e1
源自文库
mv pH
1 Es
pH
单向压缩分层总和法
• 原理：地基是由不同土层组成，引起地基变 形的压力在地基中沿深度分布也不同；
基础最终沉降量
• 外荷载通过基础传给地基土体，引起地 基土体产生压缩变形，相应地基础产生 沉降。
• 基础最终沉降量：指地基在外荷载作用 下，地基土层被压缩达到稳定状态时， 基础底面的沉降量。它是按单向压缩分 层总和法计算。
• 沉降分为：瞬时沉降、固结沉降、次固 结沉降。
沉降量计算假定
• 1）土体的压缩完全是由于孔隙体积减小 的结果，土颗粒体积不变；
• 在计算地基的沉降量时，在地基可能产生压 缩的深度内，根据土的特性和应力状态的变 化将地基分层；
土的压缩性与地基沉降计算—土的压缩性(土力学课件)
土体压缩量的计算-作业2
解： 无侧向膨胀压缩模量
Es0.10.2
1 e0.1 a0.10.2
1 0.707 0.24
7.1（1 Mpa）
该土为中等压缩性土
土体压缩量的计算-作业2
解： 0-0.2MPa压力段土体压缩量
0.10.2
e0.1 p2
e0.2 p1
0.24 0.707 e0.2 0.2 0.1
1 e1 a
e1
a p p p s= 1 e1 h1= 1+e1 h1 Es h1
e2
a
p1
p2
p
若 p z 则土样的压缩量为：
s
z
Es
h1
例 一土层厚2m，若已知修建建筑物之前作用于该土层
的平均自重应力为50KPa,压缩试验测得孔隙比 e1=0.980；修建建筑物后作用于该土层的平均总应 力为260KPa,压缩试验测得孔隙比e2=0.845；求由于 修建建筑物土体产生的压缩量
土体压缩量的计算 -作业1
土体压缩量的计算-作业1
计算题 一土层厚2m，若已知修建建筑物之前作用于该土层的平均 自重应力为50KPa,压缩试验测得孔隙比e1=0.980；修建建 筑物后作用于该土层的平均总应力为260KPa,压缩试验测得 孔隙比e2=0.845；求由于修建建筑物土体产生的压缩量
土体压缩量的计算-作业1
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第四章 土的压缩性及地基 沉降计算
1
一、土的压缩性 compressibility
在压力作用下土的体积减小。
• 压缩性的原因
• 土颗粒的压缩 ≈0
• 孔隙水的压缩 ≈0
• 孔隙的减小
压缩性
2
一、土的压缩性 compressibility
1.为什么要研究土的压缩性 地基沉降（竖向位移）
墨西哥城下的土层为：表层为人工
1 e0 av
S
e0 e1 1 e0
h0
z
e0 e1 1 e0
av p 1 e0
p 1 e0
z
av
Es
1 mv
av
e0 e 1 p1 p0
12
e
e0
e1
p0
p1
p
压缩系数、体积压缩系数、压缩模量、变形模量是否为常数？
材料名称 变形模量(MPa)
C20砼 26000
较硬粘土 8～15
[ z
(
x
y )]
y
x y 0
xy1 zK0z 静止侧压力系数
K0 1
z
z
E
(122 ) 1
z
Es
22 土的压缩模量 E (116)Es
压缩模量Es
完全侧限时，土的应力与应变之比。
z
z
E
22
(1 )
1
z
Es
E
(1
22 1
)Es
压缩模量 E s
E 变形模量
p s 1 s 2
p
x
1 E
Δs1
• 沉降计算
Δs2
hc
n
Δs3
s ds d s si
Δs4
0
0
i1
• 计算深度hc
ds
至变形很小、可忽略不计的深度。
Δs8
hc
z
24
土柱的侧限 p
p
25
2. 计算步骤
（1）分层 hi 0.4b
为什么要分层？
• 应力随深度变化。
细
• 压缩性随深度变化（包括同一土层）。
砂
（2）计算基底净压力（附加压力）
s 或 e1 e0 h0 (1e0)
s
e0 e1 1 e0
h0
压缩量计算公式
p1 e1
1 e1
1
9p
3. 压缩指标
e
• 压缩系数 coefficient of compressibility
av
e0 e 1 p1 p0
e1 e 0 p1 p0
e0
e de
p dp
e1
p0 100kPa p1 200kPa
密实砂 50～80
密实砾、石 100～20013
4. 应力历史对粘性土压缩性的影响
e
e
土样从地 层中取出
Cs 1
1 Cc
现场压缩 曲线
p
pc
lg p
p c 前期固结压力
C c 压缩指数
preconsolidation pressure
compression index
C s 膨胀指数
swelling index
[ x
(
y
z )]
y
1 E
[
y
(
x
wenku.baidu.com
z )]
z
1 E
[
z
(
x
y )]
7
3. 压缩试验及压缩曲线
• 压缩仪 oedometer 构造
加压活塞
荷载
刚性护环
土样
透水石 环刀
透水石
底座
8
h0
hs
p0
e0
1
s 1 e0 h 1
hs
e
hs
1
h0 e0
h1 h0 s 1 e1 1 e1
4
2 土的弹性变形性质
广义Hooke定律
x
1 E
[ x
(
y
z )]
y
1 E
[
y
(
x
z )]
z
1 E
[
z
( x
y )]
弹性半无限地基
xy
xy G
xz
xz G
yz
yz G
5
弹性变无限地基承受均匀满布荷载
z
x
1 E
[
x
(
y
z )]
y
1 E
[
y
( x
z )]
x
z
1 E
p0
p1
p
标准压缩系数a1-2
0.1
0.5
a12 /MPa1
低压缩性 中压缩性
高压缩性
10
• 体积压缩系数
coefficient of volume compressibility
mv
av 1 + e0
• 压缩模量
modulus of compressibility
Es
1 e0 av
11
证明
Es
OCR pc p0
p0 pc
p0
p0
lg p
15
5. 前期固结压力的确定及现场压缩曲线的推求
e
正常固结
e0
室内压缩曲线
Casagrande
/2 /2
1936
现场压缩曲线
Cc
0 .4 2 e0
土样不受扰动影响
lg p
pc
16
e
e0
0 .4 2 e0
超固结
Cs
/2 /2
现场压缩曲线
Cc
p0
p0 pH
粘
为什么要采用基底净压力？
土
（3）计算原存应力（自重应力）
粉
qzi H hi
质
粘 （4）计算中心点以下的附加应力 土
（5）确定压缩底层
H
自重应力 q z
b
p0 pH
0
1 21
2
3 4
3 4
55
66
7
7
8
8 9
9
附加应力 z
26
均匀满布荷载作用下的均质土层是否需要分层？
q x
21
反压重物
反力梁 千斤顶 百分表
荷载板 基准梁
22
pa
pk
压力p
圆形压板
E 12 pD
4S
方形压板
沉
降 s
E 12 pB
2S
23
三、地基沉降计算——分层总和法
1. 基本原理
• 基本假设
（1）基础中心处的沉降代表基础的沉降。
（2）中心土柱完全侧限，其压缩量为沉降。
无侧向膨胀，直接利用压缩试验的结果。
pc
室内压缩曲线 l g p
17
6. e-lgp法计算土层压缩量
正常固结
e
e0
e lg(p0p)lgp0
Cc
e
e
Cc
lg
p0
p p0
e s 1 e0 h0
Cc
lg p
p0
p0 p
( pc)
18
超固结
e
p1 pc
e1
Cs
lg
p1 p0
e0
e2 e1
Cs
(p1 p0 p)
p2 pc
e2 Cslgpp0c Cclgpp2c
p0
(p2 p0p)
s
e 1 e0
h0
p1 pc p2
Cc
lg p
19
欠固结
e
e0
e1
e1
Cc
lg
p0 pc
e2
Cc
e2
Cc
lg
p0
p p0
ee1e2
pc
e
Cc
lg
p0
p pc
lg p
p0
p0 p
s
e 1 e0
h0
20
二、试验方法确定土的变形模量
确定变形模量
现场试验 室内试验
荷载试验 旁压试验 三轴试验
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7～12，含水率150～
2m
600%，层厚达数十米。该艺术宫沉降
4m
量高达4m，并造成邻近的公路下沉2m。
Palacio de las Bellas Artes,Mexico City
墨西哥城艺术宫的下沉
3
建筑物的不均匀沉降，墨西哥城
14
e
过去地表 当前地表 过去地表
h p0 h
pc p0 正常固结土 normally consolidated clay
pc p0 欠固结土 under consolidated clay
pc p0 超固结土over consolidated clay
超固结比 over consolidation ration
1
一、土的压缩性 compressibility
在压力作用下土的体积减小。
• 压缩性的原因
• 土颗粒的压缩 ≈0
• 孔隙水的压缩 ≈0
• 孔隙的减小
压缩性
2
一、土的压缩性 compressibility
1.为什么要研究土的压缩性 地基沉降（竖向位移）
墨西哥城下的土层为：表层为人工
1 e0 av
S
e0 e1 1 e0
h0
z
e0 e1 1 e0
av p 1 e0
p 1 e0
z
av
Es
1 mv
av
e0 e 1 p1 p0
12
e
e0
e1
p0
p1
p
压缩系数、体积压缩系数、压缩模量、变形模量是否为常数？
材料名称 变形模量(MPa)
C20砼 26000
较硬粘土 8～15
[ z
(
x
y )]
y
x y 0
xy1 zK0z 静止侧压力系数
K0 1
z
z
E
(122 ) 1
z
Es
22 土的压缩模量 E (116)Es
压缩模量Es
完全侧限时，土的应力与应变之比。
z
z
E
22
(1 )
1
z
Es
E
(1
22 1
)Es
压缩模量 E s
E 变形模量
p s 1 s 2
p
x
1 E
Δs1
• 沉降计算
Δs2
hc
n
Δs3
s ds d s si
Δs4
0
0
i1
• 计算深度hc
ds
至变形很小、可忽略不计的深度。
Δs8
hc
z
24
土柱的侧限 p
p
25
2. 计算步骤
（1）分层 hi 0.4b
为什么要分层？
• 应力随深度变化。
细
• 压缩性随深度变化（包括同一土层）。
砂
（2）计算基底净压力（附加压力）
s 或 e1 e0 h0 (1e0)
s
e0 e1 1 e0
h0
压缩量计算公式
p1 e1
1 e1
1
9p
3. 压缩指标
e
• 压缩系数 coefficient of compressibility
av
e0 e 1 p1 p0
e1 e 0 p1 p0
e0
e de
p dp
e1
p0 100kPa p1 200kPa
密实砂 50～80
密实砾、石 100～20013
4. 应力历史对粘性土压缩性的影响
e
e
土样从地 层中取出
Cs 1
1 Cc
现场压缩 曲线
p
pc
lg p
p c 前期固结压力
C c 压缩指数
preconsolidation pressure
compression index
C s 膨胀指数
swelling index
[ x
(
y
z )]
y
1 E
[
y
(
x
wenku.baidu.com
z )]
z
1 E
[
z
(
x
y )]
7
3. 压缩试验及压缩曲线
• 压缩仪 oedometer 构造
加压活塞
荷载
刚性护环
土样
透水石 环刀
透水石
底座
8
h0
hs
p0
e0
1
s 1 e0 h 1
hs
e
hs
1
h0 e0
h1 h0 s 1 e1 1 e1
4
2 土的弹性变形性质
广义Hooke定律
x
1 E
[ x
(
y
z )]
y
1 E
[
y
(
x
z )]
z
1 E
[
z
( x
y )]
弹性半无限地基
xy
xy G
xz
xz G
yz
yz G
5
弹性变无限地基承受均匀满布荷载
z
x
1 E
[
x
(
y
z )]
y
1 E
[
y
( x
z )]
x
z
1 E
p0
p1
p
标准压缩系数a1-2
0.1
0.5
a12 /MPa1
低压缩性 中压缩性
高压缩性
10
• 体积压缩系数
coefficient of volume compressibility
mv
av 1 + e0
• 压缩模量
modulus of compressibility
Es
1 e0 av
11
证明
Es
OCR pc p0
p0 pc
p0
p0
lg p
15
5. 前期固结压力的确定及现场压缩曲线的推求
e
正常固结
e0
室内压缩曲线
Casagrande
/2 /2
1936
现场压缩曲线
Cc
0 .4 2 e0
土样不受扰动影响
lg p
pc
16
e
e0
0 .4 2 e0
超固结
Cs
/2 /2
现场压缩曲线
Cc
p0
p0 pH
粘
为什么要采用基底净压力？
土
（3）计算原存应力（自重应力）
粉
qzi H hi
质
粘 （4）计算中心点以下的附加应力 土
（5）确定压缩底层
H
自重应力 q z
b
p0 pH
0
1 21
2
3 4
3 4
55
66
7
7
8
8 9
9
附加应力 z
26
均匀满布荷载作用下的均质土层是否需要分层？
q x
21
反压重物
反力梁 千斤顶 百分表
荷载板 基准梁
22
pa
pk
压力p
圆形压板
E 12 pD
4S
方形压板
沉
降 s
E 12 pB
2S
23
三、地基沉降计算——分层总和法
1. 基本原理
• 基本假设
（1）基础中心处的沉降代表基础的沉降。
（2）中心土柱完全侧限，其压缩量为沉降。
无侧向膨胀，直接利用压缩试验的结果。
pc
室内压缩曲线 l g p
17
6. e-lgp法计算土层压缩量
正常固结
e
e0
e lg(p0p)lgp0
Cc
e
e
Cc
lg
p0
p p0
e s 1 e0 h0
Cc
lg p
p0
p0 p
( pc)
18
超固结
e
p1 pc
e1
Cs
lg
p1 p0
e0
e2 e1
Cs
(p1 p0 p)
p2 pc
e2 Cslgpp0c Cclgpp2c
p0
(p2 p0p)
s
e 1 e0
h0
p1 pc p2
Cc
lg p
19
欠固结
e
e0
e1
e1
Cc
lg
p0 pc
e2
Cc
e2
Cc
lg
p0
p p0
ee1e2
pc
e
Cc
lg
p0
p pc
lg p
p0
p0 p
s
e 1 e0
h0
20
二、试验方法确定土的变形模量
确定变形模量
现场试验 室内试验
荷载试验 旁压试验 三轴试验
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7～12，含水率150～
2m
600%，层厚达数十米。该艺术宫沉降
4m
量高达4m，并造成邻近的公路下沉2m。
Palacio de las Bellas Artes,Mexico City
墨西哥城艺术宫的下沉
3
建筑物的不均匀沉降，墨西哥城
14
e
过去地表 当前地表 过去地表
h p0 h
pc p0 正常固结土 normally consolidated clay
pc p0 欠固结土 under consolidated clay
pc p0 超固结土over consolidated clay
超固结比 over consolidation ration