渗流固结沉降

1.公式来源: 以e-p曲线为例
Si 1 aie1i(p2ip1i)H i 1 ae1iziH i
2.计算公式:
矩形面积
Si
ai 1 e1i
Ai
A ip 0(zi izi 1 i 1)
i 平均附加应力系数
149页表6-5
Ai实际面积 规范法
p0
z(i-1) zi
zi-1 zi
附加应力
•《建筑地基基础设计规范》方法
(a)计算原地基中自重应力分布 σcz从地面算起；
地面
(b)基底附加压力p0
p0 = p - 0d
(c)确定地基中附加应力z分布 自重应力
σz从基底算起； σz是由基底附加压力 p-γ0d 引起的
(d)确定计算深度zn
① 一般土层：σz=0.2 σcz； ② 软粘土层：σz=0.1 σcz； ③ 一般房屋基础：Zn=B(2.5-0.4lnB)； ④ 基岩或不可压缩土层。
以e-p曲线为例
SzHvHe11ee12H
e1e2a(p2p1)
e
S1 ae1(p2p 1)H 1 ae1g pg H E Z g S H e1
a
S
A
1 e1
受荷面积
e2
Sm vpHm vA
pH pH
S
Es
E0
p1 p
p
p2
3、计算步骤
以公式 S e1 e2 H 为例
1 e1
H/2
H/2
§6.2 基础最终沉降量
p0
t
可压缩层
σz=p0
不可压缩层
S
S
最终沉降量S∞： t∞时地基最终沉降稳定以后的 最大沉降量，不考虑沉降过程。
国内常用的几种沉降计算方法：分层总和法、《建筑地基 基础设计规范》推荐的方法和弹性力学公式。
一、单一土层一维压缩问题 二、地基最终沉降量分层总和法 三、《建筑地基基础设计规范》方法 四、应力历史法计算地基最终沉降量 五、地基沉降计算的若干问题
附加应力
3、计算公式
以e-p曲线为例
地面
e
SzHvHe11ee12H
自重应力
d czi
e1i
e2i
p
d 基底
p0
zi
Hi
附加应力
沉降计算深度
p1i zi p2i
p
Si 1 aie1i(p2ip1i)H i 1 ae1iziH i
Si
ziHi Esi
ziHi E0i
三、《建筑地基基础设计规范》方法
(f)计算每层沉降量Si (g)各层沉降量叠加Si
d czi
p
d
基底
p0
zi
Hi
附加应力
沉降计算深度
2、计算步骤－情况2
地面 (a)计算原地基中自重应力分布 (b)计算开挖后地基中自重应力分布
'cz＝ czf(d,z)
p0
d
基底
(c)确定地基中附加应力z分布
z＝f(p0,z)
自重应力
下同情况1
’czi zi
已知：地基各土层的压缩曲线 原状土压缩曲线
2、计算步骤－情况1
(a) 基底附加压力p0 (b) 地基中附加应力z确定 (c) 地基分层Hi (d) 计算深度确定zn (e) 计算每层沉降量si (f) 各层沉降量叠加si
地面
自重应力
p
p0 ci zi
d
基底
zi
Hi
附加应力
沉降计算深度
2、计算步骤－情况1
各层沉降量之和：
n
S Si i1
理论上不够完备，缺乏统一理论；
单向压缩分层总和法是一个半经验性方法。
2、计算步骤
情况1
地面
•不考虑地基回弹的情形： •沉降量从原基底算起； •适用于基础底面积小，埋深浅，施工快。
d
基底
情况2
•考虑地基回弹的情形： •沉降量从回弹后的基底算起； •基础底面大，埋深大，施工期长。
3.结果修正
• 基底压力线性分布假设 • 弹性附加应力计算 • 单向压缩的假设 • 只计主固结沉降 • 原状土现场取样的扰动 • 参数线性的假设 • 按中点下附加应力计算
各种假定导致 S 的误差，如：
①取中点下附加应力值，使 S 偏大; ②侧限压缩使计算值偏小； ③地基不均匀性导致的误差等。
S＝s S'
一、单一土层一维压缩问题
1、计算简图 p0
H/2
H cz 2
H/2
σ cz
γ,e1 σz=p0 H
Biblioteka Baidu
侧限条件
压缩前
p1 cz
e1
压缩后 p2 cz z
e2
SzHvH
e
e1
e2
Vs 1 Vs 1
z
v
e
1e1
e1e2 1e1
SzHvHe11ee12H
（a）e-p曲线
（b）e-lgp曲线
2、计算公式
• 确定： H; cz; z
• 测定： e-p曲线或者e-lgp曲线
• 查定： p1 cz
e1;
p2 cz z
e2
• 算定： S e1 e2 H 1 e1
cz
H 2
σ cz
p0
γ,e1 σz=p0 H
侧限条件
e
e1 e2
p1 p2 p
二、地基最终沉降量分层总和法
1、基本假定和基本原理
（a）假设基底压力为线性分布 （b）附加应力用弹性理论计算 （c）只发生单向沉降：侧限应力状态 （d）只计算固结沉降，不计瞬时沉降和次固结沉降 （e）采用基础中心点下的附加应力计算地基的变形量 （f）将地基分成若干层，认为整个地基的最终沉降量为
p d
基底
p0
附加应力
沉降计算深度
2、计算步骤－情况1
(a)计算原地基中自重应力分布 (b)基底附加压力p0 (c)确定地基中附加应力z分布 (d)确定计算深度zn (e)地基分层Hi
地面
自重应力
①不同土层界面； ②地下水位线； ③每层厚度不宜大于0.4B或4m； ④z 变化明显的土层，适当取小。
fak
Es Ai
Ai Esi
A ip 0(zi izi 1 i 1)
fak：地基承载力特征值
s=1.4---0.2, (1)与土质软硬有关, (2)与基底附加应力p0/fak的大小有关
p0
0z(i-1) Ai 0zi
附加应力
注：地基沉降计算深度zn需满足：
sn' 0.02 n5si' i1
沉降经验修正系数 149页表6-4
•软粘土（应力集中）S偏小, Ψs>1 •硬粘土（应力扩散）S偏大, Ψs<1
3.结果修正
S sS'
82页表4.5沉降计算经验系数s
基底附加应力
Es
2.5 4.0 7.0 15.0 20.0
p0fak
1.4 1.3 1.0 0.4 0.2
p0 0.75 1.1 1.0 0.7 0.4 0.2
第六章 地基变形
§6.1 概述
土受力以后为什么会表现出变形特性？
——土的特殊性
✓ 接触点处弹性变形
▪ 弹性变形 ✓ 弹性挠曲变形
✓ 颗粒滚爬的可逆性 ✓ 封闭气泡受压
✓ 大孔隙消失
▪ 塑性变形 ✓ 接触点颗粒破碎
✓ 颗粒相对滑移 ✓ 扁平颗粒断裂
体应变主要是由于孔隙体积变化引起的； 剪应变主要是由于土颗粒的大小和排列形态变化引起的。