大学地基与基础课件

100 1000
pkP a , lg
3)、压缩模量Es：
土在完全侧限条件下竖向应力与相应的应变增量的比值。
ES
P
1 e1 Es a
土的类别 低压缩性土 中压缩性土 高压缩性土 侧限压缩模量单位： Mpa， Kpa
ES (MPa-1)
e 1 e1
e a p
反力梁
百分表
千斤顶
基准梁
1－承压板 2－千斤顶 3－百分表 4－平台 5－支墩 6－堆载
荷载板
地基土现场载荷试验图
试验加荷标准应符合下列要求： 加荷等级应不小于8级，最带加荷量不应 小于设计荷载的2倍；
o
Pcr Pu P ar b
S1
每级加荷后，按间隔10、10、10、15、 15min，以后为每30min读一次沉降量， 沉降量＜0.1mm/h认为稳定可以加下一次 荷载； 除第一次，其后每次加荷，对松软土10～ 25kPa，对坚硬土50kPa。凭观测累计荷 载下的沉降量s，直到达到以下状况终止 加载：
≥15
4～15
≤4
e1-相当于压力p1的孔隙比： a-相当于压力p1增加至p2时的压缩系数
三.土压缩性的原位测试 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时 的沉降量s，将上述试验得到的各级荷载与相应的稳定沉降量 绘制成p-s曲线，即获得了地基土载荷试验的结果。
用分层总和法和规范法计算基础沉降的;
了解固结原理和固结随时间变化的概念.
概述
土具有压缩性 荷载作用
荷载大小
地基发生沉降 土的压缩特性 地基厚度
均匀沉降 （沉降量）
不均匀沉降 （沉降差）
土的特点 （碎散、三相） 建筑物上部结构产生附加应力
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
工程实例
第三章 土的压缩性与 地基沉降计算
• §3.1 土的压缩性 • §3.2 地基最终沉降量 • §3.3 建筑物沉降观测与地基容许变形
主要内容:
荷载作用下土体的压缩性; 土的压缩试验和固结试验; 地基最终沉降量的计算; 土的变形与时间关系(一维固结理论)。
重点：
土的压缩性和压缩性指标的确定;
e0＝
VV V VS V 1 VS VS VS
由于逐级（一般为6级）施加荷载在不同压力p作用下，可得 到相应的孔隙比e，根据一一对应关系，以横座标表示压力， 以纵座标表示孔隙比，绘制e-p曲线，称为压缩曲线．
e - p曲线
压缩曲线的绘制方式 e - lgp曲线
残余 变形 弹性 变形
e0
二、室内压缩试验与压缩性指标
逐级施加荷载，至变形稳定 测定： 竖向压应力 竖向变形 百分表 传压板
p1
试验结果：
P
p2
水槽
S
e0
e
t
e1 e2
s2
s3
e3
环刀
内环 透水石
s1
t
试样Biblioteka •1、压缩试验与e-p曲线
研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律
p
si
Vv＝e0
h0 h0/(1+e0)
V’v＝ei
• 固结度ut:土的固结过程中某一时间t的固结沉降量s1与 固结稳定的最终沉降量s之比称为固结度ut。
st Ut s
当t=0时， st=0，则ut=0，即固结完成0% 当固结稳定时， st=s,则ut=1.0，即固结基本上达到100%完成。
固结度的变化范围为0～1，它表示在某一荷载作用下经过t时间 后土体所能达到的固结程度。
u 或 u
（1）任一平面上受到的总应力等于有效应力加孔隙水压力之和； （2）土的变形是有效应力引起的。
加荷瞬间， σ=u而σ’=0。随着时间的增长，u下降，而σ’ 增长。当固结变相稳定时，u=0而σ’=σ，由此可见饱和 土压密过程实际上是孔隙水压力逐渐消散，有效压力增 加的过程，则饱和土完全固结。
e
压缩曲线 回弹曲线 再压缩曲线
pi
p e-p曲线
试验过程中的两个基本条件:受压前后土粒体积不变和土样横 截面面积不变。
1
e
0.9
0.8 0.7 0.6
Cc
1 Ce
Δe Cc Δlgp
100
1000
pkP a , lg
e - lgp曲线
2、压缩性指标
根据压密定律：在竖向压力变化不大的范围内，孔隙比的 1）、压缩系数： 变化量与压力之间的变化量，二者之间的关系近似用一条 直线来代替。
p1
p2
e-p曲线
实际工程中，往往用割线斜率表示：
≥0.5
0.1～0.5 <0.1
2）、压缩指数Cc： 1
e-p曲线缺点： 不能反映土的应力历史 特点：有一段较长的直线段 指标：
e
0.9
Cc
0.8
0.7 0.6
1 Ce
Δe 压缩指数 Cc Δlgp
Ce
回弹指数（再压缩指数）
Ce << Cc，一般Ce≈0.1-0.2Cc
土压缩的原因
土空隙中水及封闭气体被压缩
水和气体从孔隙中被挤出
2、固结与固结度
固结：土的压缩随时间而增长的过程
作用于饱和土体内某截面上总的正应力s由两部分组成：一部分为孔隙水压力 u，它沿着各个方向均匀作用于土颗粒上，其中由孔隙水自重引起的称为静水 压力，由附加应力引起的称为超静孔隙水压力（孔隙水压力）；另一部分为 有效应力σ’，它作用于土的骨架（土颗粒）上，其中由土粒自重引起的即 为土的自重应力，由附加应力引起的称为附加有效应力。饱和土中总应力与 孔隙水压力、有效应力之间存在如下关系 ：
hi hi/(1+e)
Vs＝1
Vs＝1
hi h0 si
受荷后土样的高度变 化: 设初始高度h0,受 压后的高度hi,则 hi=h0—si, si为每级荷 载作用下的变形量
ei e0 si (1 e0 ) h0
土样体积在受 h0 A hA i VS 压前后不变 1 e0 1 ei 其中
墨西哥某宫殿
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。
左部：1709年；右部：1622年；地基：20多米厚的粘土
美国双子大厦受外力撞击建筑物倾斜。
§3.1 土的压缩性
一、基本概念
1、压缩性 土体在压力作用下体积减小的特性称为土的压缩性
固体土颗粒本身被压缩
e e0 e1 e2
一般取压缩曲线上M1M2两点切线的 斜率值，称为土的压缩系数。
M1
Δe e1－e2 斜率a = tgβ = － = Δp p 2－p1
（MPa-1）
△e △p
M2
β
《规范》用p1＝100kPa、 p2＝ 200kPa对应的压缩系数a1-2评 价土的压缩性 p 土的类别 高压缩性土 中压缩性土 低压缩性土 a1-2 (MPa-1)