第三章土压缩性和地基沉降计算

土的压缩性和地基沉降计算概述
基坑开挖第三章，土压引缩性起和地基阳沉降台计算裂缝
土的压缩性和地基沉降计算概述
高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除
第三章土压缩性和地基沉降计算
土的压缩性和地基沉降计算概述
建筑物过长：长高比7.6:1
第三章土压缩性和地基沉降计算
地基沉降概述
土具有压缩性 荷载作用 地基发生沉降
第三章土压缩性和地基沉降计算
（二）有效应力原理要点
(2)土的变形（压缩）与强度的变化都取决于有效应 力的变化
孔隙水压力本身并不能使土发生变形和强度的变化： 1. 水压各向相等，不会使土颗粒发生移动，导致孔隙体积变
化； 2. 水除了使土颗粒受到浮力外，只能使土颗粒本身产生压缩，
而固体颗粒的压缩模量E很大，本身的压缩可以忽略； 3. 水不能承受剪力，因此，孔隙水压力的变化也不会引起土
（二）有效应力原理要点
太沙基首次将有效应力原理内容归纳为两点: (1) 饱和土体内任一平面上受到的总应力可分为 有效应力和孔隙水压力两部分,其间关系满足:
/ u
式中,
/
u 同
作用在土中任意面上的总应力(自重应力与附加应力) 有效应力,作用于同一平面的土骨架上，也称粒间力 作用于同一平面的孔隙水上，性质与普通静水压力相
粒间应力(forces acting between particles) : 土骨架 承担(withstand)，由颗粒之间的接触传递的应力。
孔隙水压力(pore water pressure)：孔隙水承担，由 连通的孔隙水传递的应力。
第三章土压缩性和地基沉降计算
(一) 有效应力原理的基本概念
2、孔隙水压力包括两类:
荷载大小 土的压缩特性
一致沉降 差异沉降 （沉降量） （沉降差）
建筑物上部结构产生附加应力
地基厚度
土的特点 （碎散、三相）
沉降具有时间效应－沉降速率 影响结构物的安全和正常使用
第三章土压缩性和地基沉降计算
Hale Waihona Puke Baidu的压缩性与地基沉降计算 概述
压缩性 测试
室内试验
室外试验
侧限压缩、三轴压缩等 荷载试验、旁压试验等
第三章 土的压缩性和地基沉降计算
含砾土
2012年2月 第三章土压缩性和地基沉降计算
第三章 土的压缩性和地基沉降计算
本章内容提要 3.1 土的压缩性及压缩性指标 3.2 地基最终沉降量的计算（分层总和法） 3.2 地基最终沉降量的计算（规范法） 3.3 饱和粘性土地基沉降和时间的关系与地基容 许变形值
的抗剪强度的变化。（有关土的抗剪强度将在第五章阐述） 4. 结论: 总应力保持不变时，孔压u 发生变化将直接引起
有效应力/发生变化，从而使土的体积和强度发生变化
第三章土压缩性和地基沉降计算
（二）有效应力原理要点
实例分析
为帮助理解使土颗粒受压变密的并不是作用于其上 的总应力这一概念，考察海底的一粒砂。
第三章土压缩性和地基沉降计算
3.1 土的压缩性及压缩性指标 一、土的有效应力原理
土的有效应力原理是土力学理论中最重要的概念之 一，无论是研究土的强度或变形，有效应力的概念是贯 穿始终的。由于土是一种三相材料，其性质与连续固体 材料有着显著的不同。
可以说有效应力原理的提出和应用阐明了碎散颗粒 材料与连续固体材料在应力关系上的重大区别，是使土 力学成为一门独立学科的重要标志。
第三章土压缩性和地基沉降计算
土的压缩性和地基沉降计算概述
工程实例
问题： 沉降2.2米， 且左右两部分 存在明显的沉 降差。左侧建 筑物于1969年 加固。
墨西哥某宫殿
左部：1709年；右部第：三章1土6压2缩2性和年地基；沉降地计算基：20多米厚的粘土
土的压缩性和地基沉降计算概述
Kiss
由于沉降相互影响第，三章土两压缩栋性和相地基沉邻降计的算 建筑物上部接触
• 自重应力压缩稳定 • 附加应力导致地基土体变形
本章讨论重点
体积变形 形状变形
由正应力引起，会使土的体积缩小压密，不会导致土体破坏
形状变形主要由剪应力引起，当剪应力超过一定限度时， 土体将产生剪切破坏，此时的变形将不断发展。通常在地 基中是不允许发生大范围剪切破坏的。
第三章土压缩性和地基沉降计算
土的压缩性和地基沉降计算概述
第三章土压缩性和地基沉降计算
一、土的有效应力原理
(一) 有效应力原理的基本概念
1、 饱和土中的两种应力形态 The two stress forms in fully-saturated soils 粒间应力(forces acting between particles)与孔隙水压 力(pore water pressure)：
(1) 静孔隙水压力(pore water pressure )
静水条件和稳定渗流条件这两种情况都是水位 不随时间发生变化，所以有
u 0 t
（2）超静孔隙水压力(The excess pore water
pressure )
由外荷载引起的超静孔隙水压力随随时间发生
变化，所以有
u 0 t
（工程应用：地基处理方法 第三章土压缩性和地基沉降计算 排水固结法）
§3.1 土的压缩性及测试方法
较复杂应 力状态？
最终 沉降量 一维压缩
简化条件
§3.1 一维压缩性及其指标
修正 复杂条件下的计算公式
§3.2 地基的最终沉降量计算
沉降 速率
一维固结 三维固结 §3.3 饱和土体的渗流固结理论
主线、重点：
一维问题！ 第三章土压缩性和地基沉降计算
土的压缩性和地基沉降计算概述
• 除此之外某些大城市，如墨西哥、上海等由于 大量开采地下水使地下水位普遍下降从而引起 整个城市的普遍下沉。这可以用地下水位下降 后地层的自重应力增大来解释。当然，实际问 题也是很复杂的，还涉及工程地质、水文地质 方面的问题。
• 本章需要重点掌握饱和土有效应力原理的基本 概念，理解非饱和土有效应力原理，掌握土的 压缩性本质及其评价指标，理解地基最终沉降 量的计算方法
第三章土压缩性和地基沉降计算
(一) 有效应力原理的基本概念
1、 饱和土中的两种应力形态 The two stress forms in fully-saturated soils
饱和土是由固体颗粒(solid particle)构成的骨架 (skeleton)和充满其间的水组成的两相体(two-phase material)，受外力后由两种应力形式承担: