《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7.6:1

47m

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。 p
s
Vv＝e0
Vv＝e
H1
Vs＝1
Vs＝1
H1/(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
＝
0
G
s
(1
+w ρ0
0
)ρ
w
−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
e
p
p
z 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a
9 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 e0
e1
M1 △e
e2
△p
斜率a= − Δ e ＝ e1-e2 Δ p p2 -p1
M2
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 dp
p1
p2
e-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 -p1
z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-1
z 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。

e
1.0
a = − Δe 压缩系数 Δp
a1-2 常 用 作 比较土的压
缩性大小
0.9
0.8 Δe Δp
0.7
0.6 0 100 200 300 400
p(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
<0.1
z 《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。