第三章土压缩性和地基沉降计算
土的压缩性及沉降计算
最终沉降量是指建筑物地基从开 始变形到变形稳定时基础的总沉 降值。
最终沉降量
分层总和法是将地基土在一定深度范围内划分成
若干薄层，先求得各个薄层的压缩量，再将各个薄层的压 缩量累加起来，即为总的压缩量。
计算沉降时，由于采用了一系列计算假定，还需对总的 压缩量根据经验进行修正。
一、计算假定
1.地基中划分的各薄层均在无侧向膨
z
si hi
e1i e2i 1e1i
si
e1i e2i 1e1i
hi
由压缩模量的定义知：
Esi
p si
si
p Esi
hi
hi
si
zi
E si
hi
2.各薄层压缩量求和公式
基础的总沉降量就是在压缩层范围内各薄层压缩量的总和
n
Sn Si
1
3.基础总沉降量的规范公式
由于采用了一系列计算假定，求出的总压缩量与工程实际有一定出入， 故现行规范用经验系数进行修正。
一、土的压缩性
节概述
土的压缩性是指在外荷载作用下，土体体积变小的性 质.
它反映的是土中应力与其变形之间的变化关系，是土 的基本
力学性质之一。
土体压缩变形一般包括：
二、沉降的概念
建筑物作为外荷载作用于地基上，使地基中产生附加应 力，而附加应力的产生致使地基土出现压缩变形，通常将建 筑物基础随地基产生的竖向变位称之为沉降。
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。
二、现场荷载试验
1.试验方法
现场载荷试验是在工程现场 通过千斤顶逐级对置于地基土 上的载荷板施加荷载，观测记 录沉降随时间的发展以及稳定
土力学土的压缩性与地基沉降计算
1、土体中的应力
⑷主应力——凡剪应力τ ＝0的平面上的法向应力σ ，称为主 应力，此平面称为主应面。σ cz为大主应力，σ cx=σ cy为小主应力 。 ⑸摩尔圆
在τ －σ 的直角坐标系 中，在横坐标上点出最大 主应力σ 1与最小主应力σ 3 ，再以σ 1－σ 3为直径作圆 ，此圆称为摩尔应力圆。 微元体中任意斜截面上的 法向应力σ 与剪应力τ ， 可用此摩尔圆来表示。见 “4.2 土的极限平衡条件 ”土。力学
§§333.3.3土.2的侧压限侧缩条限性件与压下地缩基土性沉的指降压计标缩算性
2、压缩指数Cc
随着高层建筑的兴建和重型设备的发展，常规侧限压缩仪的压 力范围太小，可采用高压固结仪，最高压力可达3200Kpa。
高压固结仪的试验原理与试验方法同常规固结仪，试样面积由 50mm2改为30mm2,加压杠杆比由1:10提高为1:12。
土力学
§33.1土的土压的缩变性形与特地基性沉降计算
§3.1.2 土的应力与应变关系
1、土体中的应力
⑶水平土层中的自重应力——设地面为无限广阔的水平面，土 层均匀，土的天然重度为γ 。在深度为Z处取一微元体dxdydz，则 作用在此微元体上的竖向自重应力σ cz(如图3.2所示)为：
σ cz=γ z(kPa） (3.1)
0.1≤а 1－2<0.5Mpa-1 时， 属中压缩性土；
а 1－2≥0.5Mpa—1时， 属高压缩性土。
各类地基土压缩性的高低，取决于土的类别、原始密度和天然
结构是否扰动等因素。
例如：密实的粗砂、卵石的压缩性比粘性土为低。粘性土的压 缩性高低可能相差很大：当土的含水量高、孔隙比大时，如淤泥为 高压缩性土；若含水量低的硬塑或坚硬的土，则为低压缩性土。此 外，粘性土的天然结构受扰动后，它的压缩性将增高，特别对于高 灵敏度的粘土，天然结构遭到破坏时，影响压缩性更甚，同时其强 度土也力剧学烈下降。见图3.9
土的压缩性与地基沉降计算
的地基沉降量得到了有效控制
4 结论
通过该工程实例可以看出，地基沉降计算对于高层建筑的
设计和施工具有重要意义。准确的沉降计算可以帮助工程
5
师们更好地了解地基的变形情况，优化设计方案，提高建 筑物的安全性和稳定性。同时，对于类似的地质条件和建
Байду номын сангаас
筑物形式，地基沉降计算的经验和教训也可以为其他工程
提供参考和借鉴
地基沉降计算
参数确定
根据试验数据和工程经验，确定 相关参数，如土的压缩系数、弹 性模量、泊松比等。这些参数将 直接影响计算结果的精度
结果分析
对计算结果进行分析，判断其是 否满足工程要求。如果沉降量过 大或不均匀，可能需要采取措施 进行加固或优化设计
进行计算
根据选定的计算方法，利用相关 参数进行计算，得出地基沉降量。 在计算过程中，需要注意考虑各 种因素的影响，如建筑物荷载、 地下水位变化、施工过程等
建筑物的安全性和稳定性
地基沉降计算
总之，土的压缩性与地基沉降计算是土木工程 中非常重要的研究方向和实践领域
通过不断深入的研究和实践，我们可以进一步 提高地基沉降计算的精度和可靠性，为建筑物
的安全性和稳定性提供更好的保障
-
谢
谢
考虑多种因素：地基沉降是一个复 杂的过程，受到多种因素的影响。 在计算过程中，应充分考虑各种因 素的影响，如建筑物荷载、地下水 位变化、施工过程等
动态监测：在施工过程中和建筑 物使用期间，应对地基进行动态 监测，以便及时发现问题并采取 相应措施
地基沉降计算
工程实例
为了更直观地说明地基沉降计算的方法和重要性，下面将给出一个具体的工程实例 工程实例简介 某高层建筑位于城市中心地带，占地面积较大，建筑荷载较大。该建筑的地基土层分布不均， 含有软弱土层，且地下水位较高 沉降计算方法 由于该建筑的地基比较复杂，采用有限元法进行沉降计算。根据地质勘察资料，建立三维有 限元模型，将地基划分为若干个单元，并考虑土的压缩性和侧向变形 参数选取 在该工程中，根据试验数据和工程经验，选取合适的压缩系数、弹性模量和泊松比等参数值。 同时，根据地下水位变化和建筑物荷载情况，对模型进行适当的简化处理
3土的压缩性和地基沉降计算
3 土的压缩性和地基沉降计算
土力学地基基础
2 单一压缩土层的沉降计算
文字部分见教材 根据图3-2和式3-1可知，
将S=H1-H2代入上式，
1 e2 H2 H1 1 e1
e1 e2 p S H1 H 2 H1 H1 1 e1 Es △P：土层厚度内的平均附加应力△p＝p2-p1
3 土的压缩性和地基沉降计算
土力学地基基础
• 分层总和法的计算步骤 • • • • 1 计算自重应力和附加应力，并绘制曲线 2 确定沉降计算深度。然后分层， 3 计算各分层的沉降量 4 将各分层的加起来。
3 土的压缩性和地基沉降计算 规范法
土力学地基基础
3.2.2 规范法
是《建筑地基基础设计规范》（GBJ 7-89）提出的计算 地基最终沉降的另一种形式的分层总和法，只不过在计 算中采用了平均附加应力系数，使计算成果更接近实测
Zi
zi
Zi-1
5
6
第i层hi
3 4
附加应力曲线αP0
平均附加应力曲线αP0
3 土的压缩性和地基沉降计算
土力学地基基础
规范法计算公式的推导
根据分层总和法基本原理得成层地基最终沉降量的 基本计算公式如下：注意符号的物理意义：
p0 S sS s z i i z i 1 i 1 i 1 Esi
Vv1=e1
1
1
Vs=1
3 土的压缩性和地基沉降计算
土力学地基基础
因而土体的竖向应变为
h1 h2 A e1 e2 z
h1 A 1 e1
VV1
将上式代入式子3-5
1 e1 p 1 e1 Es e1 e2
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：。
3下土的压缩性与地基沉降计算例题
7448
0.9
s
(mm)
54.7 55.6
根据计算表所示△z=0.6m, △sn =0.9mm ＜0.025Σ si =1.39mm
6.沉降修正系数 s
满足规范要求
根据Es =6.0MPa， 当fak=p0 ，查表得到ys =1.1
7.基础最终沉降量
s= ys s =61.2mm
24
【例9】已知某工程为饱和粘土层，厚度为8.0m，顶部为薄砂层
2.计算地基土的自重应力 自重应力从天然地面起算，z的 取值从基底面起算
3.4m d=1m
b=4m
z(m) 0 1.2 2.4 4.0 5.6 7.2
σc(kPa) 16 35.2 54.4 65.9 77.4 89.0
3.计算基底压力
4.计算基底附加压力
G G Ad 320 kN p0 p d 94kPa
p=P/(l×b)+ γm d=1440/(4×4)+20×1＝110.0kPa
（4）基底附加应力
p0=p-γd=110-16 ×1＝94kPa
2
（5）计算地基中的附加应力并绘分布曲线见图 (a)。 该基础为矩形，属空间问题，故应用“角点法”求解。为此， 通过中心点将基底划分为四块相等的计算面积，每块的长度 l1=2m，宽度b1=2m。中心点正好在四块计算面积的公共角点 上，该点下任意深度zi处的附加应力为任一分块在该点引起的 附加应力的4倍。计算结果如下表所示。
（题目同例5、例6）
15
解：（1）地基受压层计算深度Zn，按下式计算：
Zn b(2.5 0.4 ln b) 4 (2.5 0.4 ln 4) 7.8m
（2）柱基中点沉降量s，按下式计算：
土的压缩性和地基沉降计算
土的压缩性和地基沉降计算土壤的压缩性和地基沉降计算是土木工程中一个重要的问题，与地基设计和结构安全密切相关。
本文将从土壤的压缩性和地基沉降计算的基本原理、方法以及在实际工程中的应用等方面进行探讨。
一、土壤的压缩性土壤的压缩性指的是土壤在受一定应力作用下发生体积变化的能力。
当土体受到应力作用时，其中的孔隙水和气体会逐渐排出，土体颗粒之间的接触点受到应力的作用，导致土体发生变形。
根据土壤的压缩性质，可以将土壤分为压缩性土和不压缩性土。
压缩性土的体积变化主要是由于土体颗粒重新排列和孔隙压缩导致的，而不压缩性土的体积变化主要是由于土体颗粒的破碎和溶解引起的。
压缩性土的压缩度是评价土壤压缩性的重要参数。
压缩度可以分为初始压缩度和终极压缩度。
初始压缩度是指土壤在施加一定压力之前的初始压缩变形，主要包括初始固结和微观结构的调整。
终极压缩度是指土壤在持续施加一定压力后，接触点进一步调整和颗粒重新排列导致的终极压缩变形。
二、地基沉降计算方法地基沉降计算是指在地基承受荷载的作用下，土壤发生压缩而导致的地基下沉。
地基沉降计算的目的是为了保证结构的安全和稳定，避免地基沉降过大导致结构沉降、损坏甚至倾斜。
地基沉降的计算方法主要分为经验公式法、理论计算法和实测法。
经验公式法是通过以往工程经验总结出的关于地基沉降与荷载、土壤性质等因素之间的经验关系进行计算。
理论计算法是基于土壤力学理论和压缩性原理，通过推导土壤压缩系数、土压力分布等参数，采用有限元分析或解析方法计算地基沉降。
实测法是通过在工程中实测地基沉降数据，将实测数据进行处理分析得到地基沉降。
在实际工程中，地基沉降的计算方法通常是综合应用经验公式法、理论计算法和实测法。
先根据经验公式估算地基沉降量的大致范围，然后根据工程实际情况选择合适的理论计算方法进行计算，最后在工程实施过程中结合实测数据进行验证和修正。
三、地基沉降计算的应用地基沉降计算在土木工程中有着广泛的应用。
首先，在地基设计中，地基沉降计算可以用于确定结构地基的稳定性和安全性，从而选择合适的地基改良方法。
土力学与地基基础(一)X 课程 第三章 土的压缩性与地基沉降计算
第三章土的压缩性与地基沉降计算填空题：1、地下水位的升降会引起土中自重应力的变化，地下水位升高则引起土体中的有效自重应力__________，地下水位下降引起土体中的有效自重应力__________。
2、计算自重应力时，地下水位以下的重度应取__________。
3、为了简化计算，基底压力常近似按__________分布考虑。
4、某均质地基，已知其重度γ＝17.6kN／m3，则地面下深度为3m处由上部土层所产生的竖向自重应力为__________kPa。
5、均布矩形荷载作用于地表，矩形荷载中心和角点的附加应力分别为σ0和σ1，则σ0和σ1的关系是__________。
6、在相同的压力作用下，饱和粘性土压缩稳定所需时间t1与饱和砂土压缩稳定所需时间t2的关系是__________。
7、若土的初始孔隙比为0.8，某应力增量下的压缩系数为0.3MPa-1，则土在该应力增量下的压缩模量等于__________。
8、按照土体前期固结压力与现有自重应力的关系，可将土分为正常固结土、__________和__________三大类。
9、从应力转化的观点出发，可以认为饱和土的渗透固结无非是：在有效应力原理控制下，土中孔隙压力消散和__________相应增长的过程。
10、在其他条件相同的情况下，固结系数增大，则土体完成固结所需时间的变化是__________。
11、常见的地基最终沉降量的计算方法有__________、__________和弹性力学法。
12、建筑物地基变形的特征有__________、__________、__________和__________四种类型。
选择题：1、自重应力在均匀土层中呈（）分布。
（A）、折线（B）、曲线（C）、直线（D）、均匀2、地下水位升高会引起自重应力（）。
（A）、增大（B）、减小（C）、不变（D）、不能确定3、某场地自上而下的土层分布为：第一层粉土，厚3m，重度Y为18kN／m3；第二层粘土，厚5m，重度为18.4kN／m3，饱和重度γsat=19.0kN／m3，地下水位距地表5m，则地表下6m 处的竖向自重应力等于（）。
土力学第3章土的压缩性与地基沉降计算
pc p0
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e
e
e
p
z z p0 pc
OCR 1 正常固结状态
p
p0 pc
pc p0 OCR 1
超固结状态
p
pc p0
pc p0 OCR 1
欠固结状态
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先期固结压力 pc 的确定
Casagrande 法
1. 在e-lgp曲线上，找出曲 率半径最小的点A
3.1.3 土的回弹曲线与再压缩曲线 土的回弹曲线与再压缩曲线
在进行室内试验过程中，当土压力加到某一数值后，逐渐卸压，土样 将发生回弹，土体膨胀，孔隙比增大，若测得回弹稳定后的孔隙比， 则可绘制相应的孔隙比与压力的关系曲线称为回弹曲线。
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3.1.4 应力历史对压缩性的影响
一、沉积土的应力历史
后，进行逐级加压固结（一
般按p=50kPa、100kPa、
200kPa、300kPa、400kPa
5级加荷），测定各级压力p
作用下土样的压缩稳定后的
孔隙比变化。
三联固结仪
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• 压缩仪示意图
试验方法：侧限压缩试验
加压活塞 刚性护环
荷载 透水石 环刀
土样
注意：土样在竖直压 力作用下，由于环刀 和刚性护环的限制， 只产生竖向压缩，不 产生侧向变形
2. 作水平线m1
3. 作A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
pc
6. B点对应开普顿在对大量资料
进行统计分析的基础上
提出了按塑性指数近似
•
确定pc 的公式可供参考。 式中， -土的不排水剪抗
土的压缩性与地基沉降计算
灌浆加固
通过灌浆技术将浆液注 入土体中，提高土体的
强度和稳定性。
土体置换
对于软弱土体，可采用 优质土进行置换，提高 土体的承载力和稳定性
。
地基沉降控制案例分析
某高层建筑地基沉降控制
某桥梁墩台基础沉降控制
通过采用复合地基和分层处理方法， 有效控制了高层建筑的地基沉降。
通过采用桩基和扩大基础等措施，有 效控制了桥梁墩台的基础沉降。
80%
室内试验
通过室内试验测定土的压缩系数 、压缩模量等参数，进而预测地 基沉降量。
100%
数值模拟
利用数值模拟软件对土体进行模 拟分析，预测地基沉降量。
80%
经验公式
根据工程实践经验，总结出一些 经验公式来预测地基沉降量。
04
地基沉降控制措施
地基沉降控制原则
预防为主
在设计和施工过程中，应采取 有效的预防措施，减少地基沉 降的可能性。
缺点
计算量大，对计算机资源要求较高，且建模和参 数设置需专业人员操作。
极限分析法
基本原理
基于土体的极限平衡状态，通 过分析土体的极限承载力和稳
定性来进行地基沉降计算。
应用范围
适用于大变形和应力状态的极 限分析，如滑坡、沉陷等。
优点
能够考虑土体的极限承载力和 稳定性，适用于大变形和应力 状态的工程问题。
缺点
忽略土体的非线性、剪切变形 和孔隙水压力等因素，可能的地基土体离散为有限个单元，根据力的 平衡条件和变形协调条件进行计算。
优点
能够模拟复杂的地形、地质条件和施工过程，计 算精度高。
应用范围
适用于各种复杂的地质条件和边界条件，能够考 虑土体的非线性、剪切变形和孔隙水压力等因素 。
土的压缩性和地基沉降计算
水平荷载：均匀分布于基底
基础底面附加压力p0
定义：建筑物荷载在地基中增加的压力 基础位于地面上
p0 p
基础位于地面以下
p0 pmd (3.29)
地基中的附加应力
假定：半无限空间弹性体；连续均匀；各向同性
地表受竖向集中力作用—Boussinesq课题
z
3P
2
z3 R5
(3.30)
z 231rz125/2 zP2 zP2
注意：坐标原点位置，P98表3.5
条形面积受竖向三角形分布荷载作用
z ts p
(3.37)
注意：坐标原点位置，坐标方向 ；ts
见P99表3.6
地基中附加应力 计算的小结见 P99表3.7
3.6 地基的最终沉降量
定义：地基土层在建筑物荷载作用下不断地产 生压缩，直至压缩稳定后地基表面的沉降量 计算目的 计算方法
土的应力应变关系
土体中的应力
应力的基本概念
6个应力分量
法向应力的正负
剪应力的正负（图3.1）
材料的性质
材料力学—理想的均匀连续材料
土力学—宏观上的均匀连续材料
土层中的自重应力（图3.2） 竖向 σcz＝γz 水平 σcx＝ σcy ＝K0γz
剪应力 τxy ＝τyz＝τzx＝0
(3.1) (3.2) (3.3)
Es
Ai Ai
E si
规范沉降计算公式推导
（自学）
地基沉降计算深度zn
无相邻荷载的基础中点下
zn=bb)
(3.43)
存在相邻荷载影响
n
sn 0.025 si i1
(3.44)
Δz的取值（P111表3.14）
两种地基沉降计算方法比较见P111表3.15。
土力学压缩性
第三章 土的压缩性和基础沉降计算
地基沉降计算的e～p曲线法
一、分层总和法简介实际计算地基土的压缩量时，只须考虑某一深度范围内内土层的压缩量，这一深度范围内的土层就称为“压缩层”。对于一般粘性土，当地基某深度的附加应力σz 与自重应力σs之比等于0.2时，该深度范围内的土层即为压缩层；对于软粘土，则以σz / σs=0.1为标准确定压缩层的厚度。
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第三章 土的压缩性和基础沉降计算
（四）其它压缩性指标广义虎克定律：泊松比：0.3~0.4，饱和土在不排水条件下接近0.5变形模量与压缩模量之间的关系：
变形模量
土的类型
变形模量(kPa)
土的类型
变形模量(kPa)
泥炭
100－500
松砂
10000－20000
塑性粘土
500－4000
式中：e1，e2分别为p1，p2所对应的孔隙比。
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第三章 土的压缩性和基础沉降计算
虽然压缩系数和压缩指数都是反映土的压缩性的指标，但两者有所不同。前者随所取的初始压力及压力增量的大小而异，而后者在较高的压力范围内是常数。为了研究土的卸载回弹和再压缩的特性，可以进行卸荷和再加荷的固结试验。
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第三章 土的压缩性和基础沉降计算
分层总和法的基本思路是：将压缩层范围内地基分层，计算每一分层的压缩量，然后累加得总沉降量。分层总和法有两种基本方法：e~p曲线法和e～lgp曲线法。
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第三章 土的压缩性和基础沉降计算
二、用e～p曲线法计算地基的最终沉降量（1）首先根据建筑物基础的形状，结合地基中土层性状，选择沉降计算点的位置；再按作用在基础上荷载的性质（中心、偏心或倾斜等情况），求出基底压力的大小和分布。
土的压缩性和地基沉降计算(第3章)(1)
利用分层总和法计算时，假设条件： (1) 地基是均质的、各向同性的半无限大的、线性的 变形体； (2) 在压力作用下，地基不产生侧向变形，因此可采 用侧限条件下的压缩性指标。 为了弥补由于忽略地基土的侧向变形而对计算 结果造成的误差，通常取基底中心点下的附加应 力进行计算，以基底中点处的沉降代表基础的平 均沉降。
2µ 2 β = 1− 1− µ
一般 0 < µ < 0.5 硬土
β ≤1
软土
ES ≥ E0
E0 和 β E 较接近
E0 >> β ES
土的工程性质的分类
α1~ 2
＜ 0.1MPa-1 或 Es>15MPa ，属低压缩性
土； 0.1≤
α1~ 2
＜0.5MPa-1 或 4≤Es≤15MPa 时，
属中压缩性土；
附加应力系数面积 平均附加应力系数为 α
z A = ∫ Kdz p0 0
= α
Kdz ∫=
0
z
z
A p0 z
1 z A = S′= ∫ ε dz = σ z dz ∫ 0 Es 0 Es
z
_
上式表明z深度范围内附加应力系数K 的平均值，所以 α 称为 平均附加应力系数。 _ 几何意义：以z为高、 α p0 为底的矩形面积，是z深度内附 加应力分布曲线所包围的面积的等代面积。 地基沉降量的计算公式
z S ′ = α p0 Es
规范法的地基最终沉降量的计算公式如下：
p0 ψ s ∑ ( ziα i − zi −1α i −1 ) = = s ψ ss i =1 Esi
'
n
角点法
式中
s —按分层总和法计算的地基沉降量：
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• 自重应力压缩稳定 • 附加应力导致地基土体变形
本章力引起，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
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
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。
• 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
(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）
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
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:
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:
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。
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
土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)：
§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
（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