地基变形计算
地基变形的计算方法
地基变形的计算方法地基变形是指地基在受力作用下发生的变形现象，它是土木工程中一个重要的问题。
地基变形的计算方法对于工程设计和施工具有重要意义。
在本文中，将介绍地基变形的计算方法及其相关知识。
地基变形的计算方法需要考虑土体的本构关系、荷载作用、地基结构的特性等因素。
首先，我们需要了解地基变形的类型，一般包括弹性变形、塑性变形和不可逆变形。
弹性变形是指土体在荷载作用下发生的可恢复的变形，而塑性变形和不可逆变形则是指土体在受到一定荷载后会永久性地发生变形。
在实际工程中，我们需要对地基的变形进行合理的计算和分析，以保证工程的安全性和稳定性。
在进行地基变形的计算时，我们需要考虑土体的本构关系。
土体的本构关系是指土体在受力作用下的应力-应变关系。
通常情况下，我们可以利用弹性模量和剪切模量等参数来描述土体的本构关系。
通过合理地选择本构模型，我们可以对地基的变形进行较为准确的计算。
另外，荷载作用也是影响地基变形的重要因素。
在实际工程中，地基会受到来自建筑物、交通载荷、地震等多种荷载的作用。
这些荷载会导致地基发生不同程度的变形。
因此，我们需要对不同类型的荷载进行合理的计算和分析，以确定地基的变形情况。
除了考虑土体的本构关系和荷载作用，地基结构的特性也是影响地基变形计算的重要因素。
地基结构的特性包括地基的形状、材料、支护方式等。
不同的地基结构会对地基的变形产生不同程度的影响，因此在进行地基变形的计算时，我们需要对地基结构的特性进行全面的分析和考虑。
综上所述，地基变形的计算方法是一个复杂而又重要的问题。
在实际工程中，我们需要综合考虑土体的本构关系、荷载作用和地基结构的特性等因素，以确定地基的变形情况。
只有通过合理的计算和分析，我们才能保证工程的安全性和稳定性。
希望本文能够对地基变形的计算方法有所帮助。
地基变形计算
i是平均附加应力系数，而非一点的附加应力系数
s综合考虑了土的性质等的影响，对计算所得沉降量
进行修正，结果为地基土的最终沉降量。
通常用压力间隔由 p1 100kPa到p 2 200kPa时的 压缩系数a1 2 来作为判断土的压缩性 的标准： 低压缩性土 高压缩性土 a1-2 0.1MPa -1 a1-2 ≥ 0.5MPa -1 中等压缩性土 0.1MPa -1 ≤ a1-2 0.5MPa -1
2.压缩指数
OCR=1 正常固结土 OCR>1 超固结土 OCR<1 欠固结土
第五节 有效应力原理
粒间应力（interparticle stress）由骨架颗粒间接触 点传递的应力。 有效应力（effective stress）指这种对土体的变形和 强度变化有效的粒间应力。 孔隙水压力（pore water pressure）由孔隙水传递的 应力，它不能直接引起土体的变形和强度变化，又称 为中性压力。它不随时间而变化。 超静孔隙水压力（excess pore water pressure）由 外荷引起的超出静水位以上的那部分孔隙水压力。它 在固结过程中不断变化，固结终了时应等于零
计算公式
e1 - e2 S H 1 e1 根据压缩定律 a S zH 1 e1 根据Es与a的关系 S
5 - 15ຫໍສະໝຸດ zHEsn
5 - 16 5 - 17
地基总变形量 S Si
i 1
（二）、计算步骤
1) 划分土层 各天然土 层界面和地下水位必须 作为分层界面；各分层 厚度必须满足 Hi≤0.4B 2) 计算基底附加压力 p0 = p - γD 3) 计算各分层界面的σsz和 σz；绘制应力分布曲线 4) 确定压缩层厚度 满足σz=0.2σsz的深度点 可作为压缩层的下限 对于软土则应满足 σz=0.1σsz
地基变形计算
5
5.888 0.704 8.8 134.76
6
6.272 0.384 4.114286 138.8743
7
6.336 0.064 0.6 139.4743
8
6.08 -0.256 -2.13333 137.341
地基变形 四. 计算深度
Zn 按5.3.8计算Zn Zn=B（2.5-0.4lnB）= 9.281124 （m）
中心点
αi 1 0.88 0.8 0.72 0.64 0.56 0.48 0.4
层号 1
Ziαi 1.2
Ziαi-Zi1αi-1 1.2
Δsi' (mm) 45
ΣΔsi' (mm) 45
2
2.816 1.616 40.4 85.4
3
4.16 1.344 25.2 110.6
4
5.184 1.024 15.36 125.96
按5.3.7复核Zn
查表 5.3.7
Δz= 0.8
(m)
层号 Zi(m) Zi/b
l/b
8
15.2 6.08
1.6
n-Δz 14.4 5.76
1.6
αi
Ziαi
Esi(MP a)
Δsi'
ΣΔsi'
0.4
6.08
18 2.66667 137.341
0.4
5.76
0.025ΣΔsi'= 3.433524 > 2.666667 Yes
距基底深
层号
度
Zi/b
l/b
Zi(m)
1
1.20 0.48
1.6
2
3.20 1.28
1.6
第3章地基变形计算ppt课件
变；
2. 一维固结方程
符合前述假定
z
q
z1
1
dh
dz
(q q dz) z
微小单元（1×1×dz）在时段（dt）内
孔隙体积的变化
水量的变化
三者相等
土骨架的体积变化
在时段（dt）内的水量变化
dQ qdt q q dz dt q dzdt
a w
k 2u a u
w z2 1 e1 t u k1 e1 2u
t a w z2
固结系数
cv 反映了土的固结性质：孔压消散的快慢—固 结速度；（cm2/s；m2/a）
3. 一维固结方程的解
求解思路
u 2u t cv z 2
线性齐次抛物线型微分方程式，用分 离变量方法求解。
给出定解条件，求解渗流固结方程， 就可以解出uzt。
• 1.达西渗透定律
• 2.土的渗透变形
作用在土上的外荷载
产生变形
孔隙流体 土粒
孔隙水流出
流体流动 土粒移动 孔隙体积减小
饱和土
土体变形
可见，孔隙流体发生 流动并排出，土体方 可产生变形。
• 渗透力——由渗透水流作用于单位土体内土粒上 的拖曳力。
• 渗流失稳：流土与管涌两种基本类型。 1）流土及临界坡降 2）管涌及临界坡降
象。
土粒移动
孔隙水、气排出
该过程的完 成需要时间
孔隙体积减小
固结：土体在压力作用下，压缩量随时间 增长的全过程。
一、固结试验和压缩曲线 1. 固结试验 研究土的压缩特性 固结仪
试验方法——侧限压缩试验
环刀和护环 的限制，土 样在压力作 用下只发生 竖向压缩， 而无侧向变
地基变形的计算方法
地基变形的计算方法地基变形是指地基在受到外部荷载作用时所发生的变形。
地基变形的计算方法对于工程建设来说非常重要，因为它直接关系到建筑物的稳定性和安全性。
在工程设计中，我们需要通过科学的方法来计算地基变形，以保证建筑物的安全和稳定。
下面将介绍地基变形的计算方法。
首先，地基变形的计算需要考虑地基的类型和荷载的性质。
不同类型的地基在受到不同性质的荷载时，其变形规律也会有所不同。
因此，在进行地基变形的计算时，需要首先对地基的类型和荷载的性质进行详细的分析和研究。
其次，地基变形的计算还需要考虑地基的材料特性和地基的受力情况。
地基的材料特性包括地基的强度、变形模量、黏聚力等参数，而地基的受力情况包括地基所受到的荷载大小、荷载的分布情况等。
通过对地基的材料特性和受力情况进行分析，可以得到地基的受力状态，从而进一步进行地基变形的计算。
在进行地基变形的计算时，还需要考虑地基的支护结构和地基的周围环境。
地基的支护结构包括地基的基础形式、基础的尺寸和形状等，而地基的周围环境包括地基的周围土体的情况、地下水位等。
这些因素都会对地基的变形产生影响，因此在进行地基变形的计算时，需要对这些因素进行综合考虑。
最后，地基变形的计算方法还需要考虑地基的变形规律和变形的控制措施。
地基的变形规律包括地基的沉降规律、变形的分布规律等，而变形的控制措施包括地基的加固措施、变形的补偿措施等。
通过对地基的变形规律和变形的控制措施进行研究，可以有效地控制地基的变形，保证建筑物的安全和稳定。
综上所述，地基变形的计算方法是一个复杂的工程问题，需要综合考虑地基的类型、荷载的性质、地基的材料特性、地基的受力情况、地基的支护结构、地基的周围环境、地基的变形规律和变形的控制措施等多个因素。
只有通过科学的方法进行计算和分析，才能有效地控制地基的变形，保证建筑物的安全和稳定。
土的压缩性和地基变形计算
土的压缩性和地基变形计算一、土的压缩性计算方法1.倒数法这种计算方法是通过土体在一定应力范围内的压缩变形数据，利用线性拟合方法得到的压缩指数。
数学公式为：Cc=1/ε其中，Cc为压缩指数，ε为压缩应变。
2.趋势线法这种方法是通过土体在不同应力水平下的压缩变形数据，利用非线性拟合方法得到的压缩指数。
数学公式为：Cc=aσ^b其中，Cc为压缩指数，σ为应力水平，a和b为经验系数。
3.液限试验法这种方法是通过液限试验得到土的液限含水量（wL）和塑限含水量（wP），然后通过经验公式计算压缩指数。
数学公式为：Cc=(wL-wP)/wP其中，Cc为压缩指数，wL和wP为液限含水量和塑限含水量。
二、地基变形计算方法地基变形通常分为沉降和倾斜两种形式。
它受到外加载荷、土的性质、环境温度等多种因素的影响。
下面介绍几种地基变形计算方法：1.弹性计算法这种方法适用于土壤刚度较高且加载荷较小的情况。
它通过弹性力学的原理，利用弹性模量和应力分布进行计算。
数学公式为：Δh=(σ/E)*B其中，Δh为地表沉降，σ为基底应力，E为弹性模量，B为基底宽度。
2.线性弹塑性计算法这种方法适用于土壤刚度较低但有一定强度的情况。
它通过引入塑性曲线和初始剪胀量进行计算。
数学公式为：Δh = Δhs + Δhp其中，Δhs为弹性沉降，Δhp为塑性沉降。
3.经验推算法这种方法是通过统计和经验总结，根据类似的工程经验进行估计。
根据工程的特点，选择合适的经验公式进行计算。
这种方法相对简单方便，但精度较低。
三、影响因素1.土的性质土的类型、颗粒大小和形状、含水量等因素都会影响土的压缩性和变形特性。
2.外加载荷外加载荷的大小和分布形式对土体的压缩性和变形有直接影响。
3.环境温度环境温度的变化会导致土体的收缩或胀大，从而引起地基的变形。
4.周围土体状态如果周围土体存在固结或胀大，会对地基的变形产生影响。
总结：。
地基变形计算
地基变形计算
项目名称_____________日期_____________
设计者_____________校对者_____________
一、工程信息
1.工程名称: CJ-1
2.勘察报告: 《岩土工程勘察报告》
二、设计依据
《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002)
三、计算信息
1.几何参数:
基础宽度 b=2.000 m
基础长度 l=1.000 m
2.基础埋置深度 dh=0.500 m
3.荷载信息:
基础底面处的附加压力
Po=(F+G)/(b*l)-γi*d=(200.000+100.000)/(2.000*1.000)-10.000=140.000 kPa 地基承载力特征值 fak=90.000 kPa
4.地面以下土层参数:
四、计算地基最终变形量
1.确定△Z长度
根据基础宽度b=2.000 m,查表5.3.6得△Z=0.3 m
3.验算地基变形计算深度:
△Sn'≤0.025*∑△Si' 【5.3.6】
△Sn'/∑△Si'=0.5255/22.8833=0.0230≤0.025，满足要求。
4.确定沉降计算经验系数ψs
Es'=∑Ai/∑(Ai/Esi)=10.905MPa
po=140.000kPa fak=90.000kPa po≥fak
查表5.3.5，得ψs=0.707
5.计算地基最终变形量s
s=ψs*s'=ψs*∑[po*(Z i*αi-Z i-1*αi-1)/Esi] 【5.3.5】 =0.707*22.8833=16.182 mm。
地基变形计算
乙量筒松砂顶面小心缓慢地注水， 在砂面以上高度h正好使砂层表面 也增加σ的压力，结果发现砂层 顶面不下降，表明砂土未发生压 缩，即砂土的孔隙比e不变。
二、土的有效应力原理
土体中存在两种不同性质应力：
1 e0 1 ei
H
ei e0 H0 1 e0
根据某级荷载作用下的稳定变形量ΔH i， 按上式计算各级荷载p作用下达到的稳定孔隙 比ei，可绘制e—p曲线，称为压缩曲线。
在室内的有侧限 压缩试验中，一般按 四级加荷p=50kPa、 l00kPa、200kPa、 400kPa，测定各级 压力下的稳定变形量 S，然后由按上式计 算相应的孔隙比e。
一、土的压缩性及影响因素
土的压缩性指土在外部压力和周围环境作用下 体积减小的特性。土体体积减少包括三方面：
①土颗粒本身被压缩； ②封闭在土中的水和气体被压缩； ③土孔隙体积减小，土颗粒发生相对位移，孔
隙中水和气体向外排出体积随之减小。 研究表明，土的压缩只是由于孔隙体积减小的
结果。
Cc值越大，土的压缩性越 高，低压缩性土的Cc一般
小于0.2，高压缩性土的
Cc值一般大于0.4。
（3）压缩模量Es
侧限压缩模量简称压缩模量，用Es来表示。其定义为 土在完全侧限的条件下竖向应力增量 p（如从 p1 增 至p2 ）与相应的应变增量 e的比值：
（2）饱和土体内任意平面上受到的总应 力由有效应力和孔隙水压力两部分组成， 即σ=σ′+u。
太沙基利用图所示装置来模拟土固结过程. 活塞板上的孔模拟土的孔隙，弹簧模拟土 颗粒骨架，而筒中水模拟孔隙中的水。
地基变形计算
[例题6-2]某柱基础，底面尺寸l ×b =4×2m 2，埋深d =1.5m 。
传至基础顶面的竖向荷载N =1192KN ，各土层计算指标见例表6-1和例表6-2。
试计算柱基础最终沉降量。
假定地下水位深d w =2m 。
土层计算指标 例表6-1 土层侧限压缩试验e –p 曲线 例表6-2kPa1795.120241192=⨯+⨯=⨯+⨯=b bl N p Gγ基底附加压力p 0：kPa1505.15.191790=⨯-=-=d p p γ取水的重度w γ≈10kN/m 3，则有效重度10-='γγ，基础中心线下的自重应力和附加应力计算结果见例图6-1。
到粉砂层层底，z σ=14.4kPa<0.2c σ=0.2×91.9=18.3kPa ，因此，沉降计算深度取为H =2.0+4.0+1.5=7.5m ，从基底起算的土层压缩层厚度为Z n =7.5–1.5=6.0m 。
按h i ≤0.4b =0.4×2=0.8m 分层。
h 1=0.50m ，h 2～h 6=0.80m ，h 7=h 8=0.75m 。
柱基础最终沉例图6-1 土层自重应力和附加应力分布降量计算结果如下：（1）按公式iiiheees⋅+-=)1(121计算。
各分层土沉降量计算程序例表6-3i（2）按公式iziiiiheasσ⋅+=)1(计算各分层土沉降量计算程序例表6-4 i（3）按公式isiziihEs⋅=σ计算mm22.7464.530.5228.160.575.0)5.161.21(1.580.0)0.282.394.578.850.123(50.05.45.146=++=⨯++⨯+++++⨯=s。
地基土压缩模量及变形模量计算方法
地基土变形模量及压缩模量计算方法1.工程实例某建筑物地基基础因天然地基承载力不能满足设计要求，故本工程采用换填垫层法进行地基处理，垫层材料采用级配良好的无侵蚀性碎石土材料，换填范围基础边每边扩出不小于1米，换填厚度不小于2.0m，压实系数不小于0.97，换填后地基承载力特征值不小于160kPa。
2.变形模量及压缩模量计算方法载荷试验的变形模量E0（MPa）和压缩模量ES（MPa），可按下式计算：①变形模量计算公式：EO =IO(1-u2)pd/s②压缩模量计算公式：ES =EO/[1-2u2/(1－u)]其中：EO—变形模量MPa；ES—压缩模量MPa；I-刚性承压板的变形系数，圆形承压板取0.785，方形承压板取0.886，矩形承压板当长宽比l/b=l.2 时，取0.809，当l/b= 2.0时，取0.626，其余可计算求得，但l/b不宜大于2；μ-土的泊松比（碎石土取0.27，砂土取0.30，粉土取0.35，粉质黏土取0.38，黏土取0.42）d-承压板直径（1平方米圆形承压板：d=0.565×2=1.13m；1平方米方形承压板：d=1m；2平方米圆形承压板：d=0.8×2=1.6m；2平方方形：d=1.415m）p-p-s曲线线性段的压力（kPa）s-与p对应的沉降（mm）3.变形模量及压缩模量计算过程依据地基静载试验得出地基承载力特征160kPa对应沉降量s为7.5mm；故该试验点变形模量及压缩模量分别为：①变形模量E O =IO(1-u2)pd/s=[0.785（1-0.27×0.27）×160kPa×1.13m]/7.5mm=17.544MPa；②压缩模量E S =EO/[1-2u2/(1－u)]=17.544MPa/[（1-2×0.27×0.27）/（1-0.27）]=14.993MPa。
第六章地基变形计算
cbp0
式中，c角点沉降系数。
c
1
[m ln
1
m2 1 ln( m m
m2 1)]
均布矩形荷载p0作用下，其平均沉
降为：
积分得： S ( s(x, y)dxdy) / A
S
A
1
2
E0
mbp0
式中，m平均沉降影响系数。
其中 m=l/b
06:38
16
局部荷载作用下得地面沉降 (a)柔性荷载 (b)刚性荷载
次固结变形定义 ？
次固结变形为主固结变形完成后土体的变形。在时间上把主 固结变形和次固结变形截然分开的意见在学术界看法是不一致的 。
地基沉降分成三部分是从变形机理角度考虑，并不是从时间 角度划分。地基固结沉降和次固结沉降难以在时间上分开。
06:38
14
初始沉降(瞬时沉降）计算
地基沉降的弹性力学公式
地基最终沉降量的计算常用方法有(传统的)分层总和法和规范推荐的分层总 和法。 分层总和法
在地基沉降计算深度范围内将地基土划分为若干分层来计算各分层的压缩量 ，然后求其总和。每个分层压缩量的计算方法与无侧向变形条件下的压缩量计算 方法相同。
最终沉降量与时间无关
06:38
18
单向压缩分层总和法假设：
1.基底附加压力(p0)认为是作用于地表的局部柔性荷载，在非均 质地基中引起的附加应力分布可按均质地基计算；
Hຫໍສະໝຸດ ap 1 e1Hp Es
H
mv
pH
土层只能发生竖向 压缩变形，不能发 生侧向变形，没有 瞬时沉降。
土的一维压缩
06:38
20
分层总和法
《土力学与地基基础》第5章 地基变形计算
2、密实砂土的压缩性小，当 发生相同压力变化△p时，而 相应的孔隙比变化△e就小， 因此曲线比较平缓。
压应力
因此，可以采用曲线的缓、陡程度来表示不同土样的压缩 性。
利用环刀中土样横截面积不变和土样受压前后土粒体 积不变的两个条件，求出土样压缩稳定后的孔隙比 （压缩后孔隙比变小）：
设Vs=1，环刀横截面面积为A，则土样加荷 前体积V=H1×A=(1+e1)×Vs 即：A=(1+e1)×Vs/H1 加荷后 V′=H2×A=(1+e2)×Vs 即：A=(1+e2)×Vs/H2
加荷方式：
百分表
按 p=50、100、200、400kPa逐级
加荷。
试验结果：
P
P2
P3 荷载
e 孔隙比
1.0
P1
0.9
t
es
e0
e1 e2 s2
s1
0.8
s3 变形量
e3 土体厚度0.7
压应力
t
0.6
0 100 200 300 400 p(kPa)
压缩曲线（e-p曲线）：
孔隙比
1、由于软黏土的压缩性大， 当压力发生变化△p时，则相 应的孔隙比变化△e也大，因 此曲线比较陡；
偏心荷载： pmax F G 1 6e
pm in
bl l
自重应力
d 填土
基底 黏土
i层 n层 岩石
（课本第78页）
3、计算步骤
F
地面
（4）计算基底附加压力；
h1 γ1、Es1
轴心荷载：
b
p0 p r0d
h2
γ2、Es2
偏心荷载：
hi γi、Esi
p p 0max
地基变形计算
•物理意义 把第一应力状态到第二应力状态旳变 形实途际径上从把曲弹线塑简性化变为形了简直化线为，了弹a 1性-2为变该形直了线。旳斜率。
•地基土按a 1-2分类 当取第一应力状态为100kPa，第二应力状态为
200kPa时，根据（GB50007）规范按下列原则分类：
压缩性分类 低压缩性土 中档压缩性土 高压缩性土
αi-1 p0
d
b
Zi
Zi-1
附加应力 曲线αp0
p b
△Z
p0
Zn 平均附加应 力曲线αp0
令：面积（红色＋绿色）＝A
z
z
则：A＝
∫0σzdz=p0
∫αdz
0
• 引入一系数 α 则：
z
α ＝ ∫αdz/Z
0
上式指明 α 是深度Z范围内附加应力系数α旳平均 值，所以称其为平均附加应力系数。
• 第i层旳沉降量：
（2）相对沉降法 按s/d取值。
0
p0.01 p01
pu1 p/kPa
S/b=
直线段
•fak =p0
0.01
•当pu<2 p0时，
取：fak = pu /2
缓变形曲线
陡降段
S/mm
•缓变形曲线fak不能按以上二种措施拟定时，当承 压板旳面积为0.25~0.50m2，可取s/b=0.01~0.015所 相应旳荷载，但其值不能不小于最大加载旳二倍。
e
Cc=(e1-e2)/(lg p1-lgp2)= (e1-e2)/lg( p1/p2)
e0
土旳回弹曲线
e1 e2
斜率
和再压缩曲线
Cc e0~e0` ：残余变形，塑性变形
0
p1 p2
土的压缩性及地基变形计算资料重点
土的压缩性及地基变形计算资料重点
1.土的压缩性：
1.1压缩模量：
压缩模量是衡量土壤抵抗压缩变形的能力的指标，用符号E表示。
压缩模量可以通过实验室试验或现场测试得到。
1.2剪切模量：
剪切模量是衡量土壤抵抗剪切变形的能力的指标，用符号G表示。
剪切模量与土壤的剪切强度有关。
1.3泊松比：
泊松比是衡量土壤在应力作用下沿垂直方向的变形程度的指标，用符号ν表示。
泊松比与土壤的密实度有关，一般在0-0.5之间。
2.地基变形计算：
地基变形计算是针对建筑物或其他结构物的地基进行稳定性分析和设计的过程。
地基变形分为弹性变形和不可逆变形两个阶段，其中弹性变形是指在荷载作用下，土体发生的可恢复的变形；不可逆变形是指荷载作用下土体发生的永久性变形。
2.1弹性变形计算：
弹性变形计算是根据土体的本构关系，结合荷载条件和边界条件，通过应力与应变之间的关系，得出土壤的变形量。
常用的弹性变形计算方法有弹性理论和有限元法等。
2.2不可逆变形计算：
不可逆变形计算是指在考虑土壤的不可逆变形性质时，对地基的变形和稳定性进行分析。
常用的不可逆变形计算方法有一维压缩性计算、塑性理论和现场观测法等。
3.地基结构相互作用分析：
地基结构相互作用分析是指在考虑土壤与结构相互作用的情况下进行地基变形计算。
相互作用的分析方法包括弹性基础承载力计算、地基地震反应分析和地基液化分析等。
以上是关于土的压缩性及地基变形计算的重点资料。
在实际工程中，需要根据具体工程条件选择适当的方法和参数进行计算，以保证地基的稳定性和结构的安全。
第4章 地基变形计算
1
H1
a
下简单拉伸或压缩时的弹性模量相区别。
E s 亦称侧限压缩模量，以便与一般材料在无侧限条件
课后习题4-1
三、土的变形模量 土的压缩性指标，除从室内压缩试验测定外，还可以 通过现场原位测试取得。例如可以通过载荷试验或旁压试 验所测得的地基沉降(或土的变形)与压力之间近似的比例 关系，从而利用地基沉降的弹性力学公式来反算土的变形 模量。 (一)以载荷试验测定土的变形模量 地基土载荷试验是工程地质勘察工作中的一项原位 测试。试验前先在现场试坑中竖立 载荷架，使施加的荷 载通过承压板(或称压板)传到地层中去，以便测试岩、土 的力学性质， 包括测定地基变形横量，地基承载力以及 研究土的湿陷性质等。 图2-31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。
计算地基沉降量时，必须取得土的压缩性指标，在 一般工程中，常用不允许土样产生侧向变形(侧限条件)的 室内压缩试验来测定土的压缩性指标 。 二、压缩曲线和压缩性指标 (一)压缩试验和压缩曲线
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，得出受压前后土 粒体积(见图2—25)：
e1 e2 s H 1 e1
式中 H ——薄可压缩土层的厚度，m， e1 ——根据薄土层顶面处和底面处自重应力 c (即初始压力 p1 ）的平均值从土的压缩曲线上查得的相 应的孔隙比； e2 ——根据薄土层的顶面处和底面处自重应力 c 平 均值与附加应力平均值 z (即压力增量 p ，此处近似等 于基底平均附加压力 p0 )之和(即总压应力p2 c z )， 从土的压缩曲线上得到的相应的孔隙比。 实际上，大多数地基的可压缩土层较厚而且是成层 的。下面讨论较厚且成层可压缩土层的沉降计算。
项目地基变形计算
土的压缩性指标可通过室内试验或原位试验来测定。试验 时力求试验条件与土的天然状态及其在外荷载作用下的实 际应力条件相适应。
3
3.1.1 土的压缩性试验和压缩曲线
1．压缩试验
在一般工程中，常用 不允许土样产生侧向 变形的室内压缩试验 (又称侧限压缩试验或 固结压缩试验)来测定 土的压缩性指标，其 试验虽未能完全符合 土的实际工作情况， 但操作简便，试验时 间短，故有实用价值。
土
27
例角压力层如点kP第法a 1：黏0点.6土的5 附粉加质应黏土力计粉算质：黏土γ=19kN/ m3
46
Z=01;b=2;l1=2 0.978 z/b=1/2=0.5;
▽ 65
lασ/zcb=(24=00002..5/22,31=1)001查5..3466×表434×2-12002得..89940=0271.21394k黏5P土a γsat＝20kN／m3
解： （3）确定压缩层深度。由于无相邻荷载影响，地基沉降
计算深度（压缩层深度）可按下式计算，即 Zn=b(2.5-0.4lnb)=2(2.5-0.4ln2)=4.445m≈4.5m 所以压缩层深度取至粉砂顶面。 （4）沉降计算（见下表）
28
【例3-2】
1）计算
i
，计算基底中心点下的
时，应过中心点将基底
i
划分为4块相同的小面积，其长宽比l/b=2/1=2，按角点法
查表3-2，查出的数值需乘以4，计算结果见下表。
《地基规范》推荐法计算基础最终沉降量 表3-6
29
【例3-2】
2）校核Zn，根据规范规定，因为b=2m，查表3-3 ，△z
0.3m，计算出 sn 1.51mm，按式（3-14），得
sn＜0.025 si =0.025×67.75mm=1.694mm，所以，压缩
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
mv与a的单位相同，a表示单位压应力变化引起的孔隙 比变化，mv表示单位压应力变化引起的单位体积变化。
2.压缩指数
e - logp曲线后段直线段的斜率 e1 - e 2 Cc lg p 2 - lg p1 压缩指数C c 越大， 土的压缩性越大。 C c 0.2低压缩性土 C c 0.4高压缩性土
2 2 1 1 2 K 0 1-
表5-1 K0、的参考值
土的侧膨胀系数（泊松比）：无侧限条件下受压时，侧向与竖向的比值 土的侧压力系数K 0 : 侧限条件下受压时，侧向与竖向的比值
四、天然土层的固结状态
固结是指土体在建筑物荷重或自重压力及其它应力作用下， 其变形随时间发展至完全稳定的全过程。因此固结是时间 的函数。 前期固结压力(σp)是指土层在地质历史上曾经受过的最大 有效固结压力。
（二）变形模量
变形模量指土在无侧限条件下附加压应力与压缩应变之 比。 载荷试验
载荷试验观测标准： a. 每级加载后，按间隔10、10、10、15、15、30分钟 读数，当连续2个小时内，每1个小时的沉降量小于 0.1mm时，可加下一级荷载； b. 当出现承压板周围土有明显的侧向挤出或发生裂纹 时、当沉降s急剧增大时、当某一级 荷载24小时不能达到稳定标准时， 即可终止加载； （此前一级荷载为极限荷载） c. s/b0.06可终止加载。
根据前期 固结压力 划分三类 沉积土层
超固结比（over consolidation ratio)
p OCR sz
OCR=1 正常固结土 OCR>1 超固结土
OCR<1 欠固结土
五、前期固结压力的确定
Casagrande 法
1. 在e-lgp曲线上，找出 曲率最大点m
e C
A m B 1 3 2 D
计算公式 ( P88 )
e1 - e2 S H 1 e1 根据压缩定律 S a zH 1 e1
5 - 15
根据Es与a的关系 S
zH
Es
n
5 - 16 5 - 17
地基总变形量 S Si
i 1
ei e0
hi (1 e0 ) h0
（二）计算步骤
二、土的压缩试验与压缩定律
（一）压缩试验
荷载 加压活塞 刚性护环 透 水 石 土 样
侧限压缩试验
环刀
底座
图5 -1ຫໍສະໝຸດ 压 缩仪的压缩容 器简图 侧限压缩试验
• 施加荷载，静置至 变形稳定 • 逐级加大荷载
透水石
百分表 加压上盖 环刀 压缩 容器
试样
p
P P
1
护环
测定：
• 轴向压缩应力
P
3
• 轴向压缩变形
粘性土的Cc值一般在0.1—1.0之间
三、压缩模量与变形模量
（一）压缩模量（侧限压缩模量）
压缩模量指土在侧限压缩条件下竖向附加压应力与应变 增量之比，单位为MPa。
e1 e 2 e H H1 H1 1 e1 1 e1 e a p e ap 1 e1 p Es H a H1
2. 作水平线m1
3. 作m点切线m2 4. 作m1,m2 的角分线m3 5. m3与试验曲线的直线段 交于点B 6. B点对应于先期固结压 力p
p
p(lg)
先期固结压力p的确定
六、由原始压缩曲线求土的压缩性指标
原始压缩曲线是指室内压缩试验e—logp曲线经修正 后得出的符合现场原始土体孔隙比与有效应力的关系 曲线。
36.44
45.02 53.94 63.09 72.29 81.90
112.46 148.90 0.65 0.60 3711 2.42
86.72 54.44 32.57 20.23 13.27 131.74 0.62 0.57 2810 2.47 4.89 108.38 95.66 92.52 95.17
建筑沉降观测与计算结果对比：
坚硬地基，分层总和法计算的沉降量比实 测值显著偏大 软弱地基，计算值比实测值显著偏小 原因： 分层总和法的假定条件与实际不符 取土样与实验环节上的影响 没考虑地基基础与上部结构的共同作用
-经统计引入沉降计算经验系数s -《规范》推荐法
二、GBJ7—89规范推荐法
第i层土的变形量si
基本假定：
取样后不回弹，即土样取出后孔隙比保持不变， (e0,s)点位于原状土初始压缩或再压缩曲线上 压缩指数Cc和回弹指数Ce为常数 试验曲线上的0.42e0点不受到扰动影响，未受 扰动的原位初始压缩曲线也应相交于该点
正常固结土原位压缩曲线的推求
e
e0
0.42e0
推定方法
B
原位压 缩曲线
h0 h0 h1 h1 1 e0 1 e1 1 e1
•压缩性曲线的形状与土样的成分、结构、状态及受力历 史等有关。 •压缩性不同的土，其e-p曲线的形状不同。曲线愈陡，说 明压力增加时孔隙比减小得多，土易变形，压缩性愈高。
（二）压缩定律
1.压缩系数
e p曲线上任一点切线斜率a就表示了相应于压力 作用下的压缩性。 p 压缩系数 式中 : de e1 - e 2 a dp p 2 - p1
第五章 地基变形计算
由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触
工 程 实 例
基坑开挖，引起阳台裂缝
工 程 实 例
建新 筑建 物筑 开引 裂起 原 有
高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除
工 程 实 例
第一节 概述
一般地基的压缩变形，主要由建筑物荷重产生的附加应力 而引起。 地基变形计算的目的，在于确定建筑物可能出现的最大沉 降量和沉降差，为建筑物设计或地基处理提供依据。 在工程计算中，首先关心的问题是建筑物的最终沉降量 （或地基最终沉降量），所谓地基最终沉降量是指在外荷 作用下地基土层被压缩达到稳定时基础底面的沉降量，常 简称地基变形量（或沉降量）。 在地基变形计算中，还需要知道地基沉降与时间的关系， 计算不同时间的沉降量。饱水粘性土的变形速率主要取决 于孔隙水的排出速度。 地基产生变形是因为土体具有可压缩的性能。
5) 计算各分层加载前后的平均垂直应力 p1=σsz ； p2=σsz+σz 6) 按各分层的p1和p2在e-p曲线上查取相应的孔隙比或确 定a、Es 等其它压缩性指标 7) 根据不同的压缩性指标，选用公式(5-15) 、(5-16)计 算各分层的沉降量 8) 按公式(5-17)计算总沉降量
例题5-1 拟在如图所示地基上修建柱下独立方形基础，基 础底面尺寸为2.5m×2.5m，埋深2m，已知基础底面压力p 为156kPa，基础和填土的混合容重γ0=20kN/m3。试用分层 总和法计算基础中点最终沉降量。 解： 1、划分土层 σS σZ 层号 z每分层厚度zn≤1.0m 均σS 均σS
zi H i
E si
zi H i 就等于第i层附加应力面积
Ai z dz i zi
0 zi
Ai Ai Ai 1
i : 平均附加应力系数
查表5 3确定均布荷载
i : 深度zi范围内的平均附加应力 中心点竖线上的 i Ai i zi i 1 zi 1 p0 i zi - i -1 zi -1
1) 划分土层 各天然土层界 面和地下水位必须作为分 层界面；各分层厚度必须 满足 Hi≤0.4B 2) 计算基底附加压力 p0 = p - γD 3) 计算各分层界面的σsz和 σz； 绘制应力分布曲线 4) 确定压缩层厚度 满足σz=0.2σsz的深度点可 作为压缩层的下限 对于软土则应满足 σz=0.1σsz 对一般建筑物可按下式计 算 zn=B(2.5 -0.4lnB)
通常用压力间隔由 1 100kPa到p 2 200kPa时的 p 压缩系数a1 2 来作为判断土的压缩性 的标准： 低压缩性土 高压缩性土 a1-2 0.1MPa -1 a1-2 ≥ 0.5MPa -1 中等压缩性土 0.1MPa -1 ≤ a1-2 0.5MPa -1
a 体积压缩系数 mv 1 e1
单位
粘土 18.0kN / m 3 h 1.5m
均σZ
均σ
e1
e2
Es
△S S
基底z=0
cm
kPa m kPa kPa kPa kPa kPa 2.5m 2、计算基底附加压力 32.25 120 基底 0 p0 p D 156 18.0 2 120 kPa 0.8 40.64 104.9 ① 3、计算各分层界面的σs和 σz； 68.55 1.6 49.4 ② 绘制应力分布曲线 5.0m ③ 2.5 58.49 40.33 4、确定压缩层厚度 3.5 67.69 24.8 ④ ⑤ ⑥ 3.5 4.5 5.5 76.89 86.9 15.66 10.89
对正常固结土先期固结压力
p=s
C
p s
p(lg)
(e0,p)位于原位压缩曲线上 以0.42e0在压缩曲线上确定C点 通过B、C两点的直线即为所求
的原位压缩曲线
第三节
地基沉降量计算
地基变形在其表面形成的垂直变形量称为建筑物的沉降量。 在外荷载作用下地基土层被压缩达到稳定时基础底面的沉 降量称为地基最终沉降量。 地基各部分垂直变形量的差值称为沉降差。 一、单向分层总和法计算地基最终沉降量 （一）基本原理 计算建筑物基础中心下的地基变形量，假设这时土层只在 垂直方向发生压缩变形，而不发生侧向变形，属于一维压 缩问题。因而在求得地基中的垂直应力后，可利用室内压 缩试验曲线成果，计算地基变形量。 分层总和法就是采用土层一维压缩变形量的基本计算公式， 利用室内压缩曲线成果，分别计算基础中心点下地基中各 分土层的压缩变形量，最后将各分土层的压缩变形量总和 起来。