《地基基础》课件-土的压缩性

地基基础主讲教师：唐亮哈尔滨工业大学土木工程学院土的压缩性与地基沉降计算 本章内容1.土的压缩性及其指标2.土的有效应力原理3.地基土的应力分布z土层自重应力z基底压力(接触压力和附加压力)z地基附加应力4.地基最终沉降量计算5.地基变形与时间的关系(了解)本章特点z有一些较严格的理论z有较多经验性假设与公式z强调物理意义与实际应用z主线：地基土一维压缩问题z工程中的假定z不同条件下地基总沉降量计算主要难点学习要点基础沉降及不均匀沉降墨西哥城某建筑z地基：超过200m厚的粘土层。

由于地基不均匀沉降的相互影响，导致两栋相邻建筑物上部接触。

由于修建新的建筑物而引起临近原有的建筑物地基不均匀沉降，导致墙体开裂、破坏。

某栋高层建筑物，由于地基不均匀沉降而导致整体过大倾斜，被迫爆破拆除。

基础沉降引起墙体开裂地基沉降及不均匀沉降引起上部结构开裂由于基坑开挖而引起临近建筑物地基不均匀沉降，导致阳台墙体裂缝。

意大利比萨斜塔(地基不均匀沉降引起)楼脆脆：2009.6.27上海：上海闵行区莲花南路、罗阳路口西侧“莲花河畔景苑”小区楼歪歪：2009.7成都市校园春天小区6号楼和7号楼裂缝德国乡村小教堂：倾斜5.07度西班牙欧洲门1996年建成。

高115米的大厦，各向对方倾斜15度，楼顶相对楼底错开距离达30米。

设计——美国建筑师约翰.布奇和菲利普.约翰逊。

双斜楼结构设计－纽约莱斯利•罗伯逊建筑事务。

z地基下陷+楼房倾斜+业主撤离...z省级优秀住宅大奖z地下车库地下水业主们认为，小区开挖地基后，楼房才发生问题。

开发商委托鉴定机构给出鉴定报告却认为，楼房倾斜主要是没有按照设计和规范设置排水沟，加上暴雨导致地面积水，引起地基土软化，最后导致建筑物基础沉降。

大规模填海为谁而“狂”?z深圳有的填海区完工不足10年，就进行房地产开发，土地根基不稳，地表或继续缓慢沉降。

z深圳海上世界标志物是一艘1962年由法国建造的豪华游船。

船高9层，长168m，宽21m，排水量14000吨。

原船曾抛锚在海水中，由于当地城建发展，现在船周海水被陆地取代，曾停泊在海上的“明华轮”也成了“地上船”。

地下水渗流对地基的长期潜蚀与建筑物长高比7.6:147m侧限压缩试验侧限压缩仪(固结仪)支架加压设备固结容器变形测量z 压缩试验，固结试验z 研究土的压缩性大小及特征的室内试验方法，是完全侧限条件下进行的。

z 仪器称为压缩仪或固结仪。

z 加上荷载后，土样要产生压缩变形S ，其变形量值可通过百分表量测。

支架加压设备固结容器变形测量e-p曲线研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律。

psVv＝e0Vv＝eH1Vs＝1Vs＝1H1/(1+e)H0 H0/(1+e0)土样在压缩前后变形量为s，完全侧限条件下压缩，受荷前后其横截面面积相等εz=s H0=s×A H0 × A=ΔV V= e0 -e 1+e0整理e=e0 -si H0(1+e0 )其中e＝0Gs(1+w ρ00)ρw−1通过s作中间变量，间 接建立e-p之间关系。

建立坐标系，描点得e-p曲线，称为压缩曲线。

e e0曲线A 曲线B土的压缩性随初始压力、 压力增量的变化而变化。

曲线A压缩性＞曲线B压缩性eppz 压缩性不同的土，曲线形状不同，曲线愈陡，说明相同压力增量作用下，土的孔隙比减少愈显著，土的压缩性愈高。

z 根据e-p压缩曲线可以得到三个压缩性指标9 压缩系数a9 压缩模量Es 9 体积压缩系数mv压缩曲线压缩系数a 土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量的比值。

e e0e1M1 △ee2△p斜率a= − Δ e ＝ e1-e2 Δ p p2 -p1M2利用单位压力增量引起得 孔隙比改变表征土的压缩 性高低a= − d e dpp1p2e-p曲线压缩曲线中实际采用割线 p 斜率表示土的压缩性z不同土的压缩系数不同，a越大，土的压缩性a= − Δ e ＝ e1 -e 2越大。

Δ p p 2 -p1z同种土的压缩系数a不是常数，与应力p有关。

压缩系数，KPa-1，MPa-1z 通 常 用 a1-2 即 应 力 范 围 为 100-200kPa 的 a 值 对不同土的压缩性进行比较。

e1.0a = − Δe 压缩系数 Δpa1-2 常 用 作 比较土的压缩性大小0.90.8 Δe Δp0.70.6 0 100 200 300 400p(kPa )土的类别 高压缩性土a1-2(MPa-1) 0.5中压缩性土 0.1-0.5低压缩性土<0.1z 《规范》用p1＝100kPa、p2＝200kPa对应的压缩系数a1-2评 价土的压缩性。

z 工程计算时，应按照实际的压力间隔值选取p1、p2，一般p1 取自重应力， p2取自重应力和附加应力之和。

压缩模量Es土在侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比e值，或称为侧限模量。

1.0Es=Δp Δεz侧限压缩模量, KPa , MPa 侧限变形模量0.90.8 ΔeΔεz=− Δe 1 + e0a = − Δe ΔpΔp0.7 0.6Δp Es= Δεz =Δp Δe= 1+e0 ae00Δe100200 300 400孔隙压缩量p(kPa 总孔隙)1+e0说明：土的压缩模量Es与土的压缩系数a成 反比，Es愈大，a愈小，土的压缩性愈低。

Es﹥15MPa－低压缩性土1固体颗粒15≥Es≥4MPa－中压缩性土Es＜4MPa－高压缩性土注意：压缩模量是建立在e-p曲线上。

体积压缩系数(单向体积压缩系数) 土在侧限条件下竖向(体积)应变与竖向附加压应力之比。

mv=1 Es=a 1 + e0KPa-1 ，MPa-1体积压缩系数越大，土的压缩性越高。

变形模量E土在无侧限条件下单轴受压时应力与应变的比值，包括 弹性变形与残余变形(现场载荷试验)。

E0 =βEs其中β＝1－2μ 2 1－ μ土的泊松比，一 般0～0.5之间压缩模量与变形模量之间的换算关系(相同的初始状态)根据压缩模量定义Es =σz εz，得到竖向应变：εz=σz EsEs=Δσ z Δε z利用三向应力状态下的广εx义= σE虎x −克μE 定(σy律+σ得z ) 到应变：ΔΔσx εxΔσ y Δε yεy=σy E−μE(σz +σx )εz=σz E−μE(σx +σy )侧限条件下，εx =εy = 0 得到：σx=σ y=μ 1− μσzεz=(1-2μ 2 1-μ)σz EΔσ z Δε zE＝(1－2μ 1－2μ)E sE = βEs ,β = 1 − 2ν2 < 1 1−ν12μ2 1=(1- )Es 1-μ EE < Es„ 侧限压缩模量 „ 压缩系数Es=Δp Δεa = − Δe ΔpΔε = − Δe 1 + e0Es=1 + e0 a„ 体积压缩系数mv=1 Es=a 1 + e0Δe e0 e1孔隙固体 颗粒压缩指标间的关系ee-p曲线缺点： 不能反映土的应力历史p(kPa )e-lgp曲线压缩指数Cc 1eCc0.90.8 1 Ce0.70.6100z 压缩试验结果绘制在半对数坐标上，将坐 标横轴p用对数坐标，在较高压力范围内， e-lgp曲线近似为一条直线。

z 侧限条件下土体孔隙比减小量与坚向有效 压应力常用对数值增量比值，即e-lgp曲线 中某一压力段的直线斜率－压缩指数。

特点1：有一段较长的直线段指标：压缩指数Cc(反映土压缩性的大小)Cc=e1 lg p2− e2 − lg p1=e1 − e2lg⎛ ⎜ ⎝p2 p1⎞ ⎟ ⎠=−Δe Δ(lg p)一般Cc<0.2属低压缩性土，1000 p(kPa , lg) Cc >0.4为高压缩性土。

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