土的压缩性优秀课件
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在总结大量实践经验的基础上，对分层总和法的计算结果， 作必要的修正。《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）提 出的一种计算方法——简称“规范法”。
《规范》法的实质： (1)引入平均附加应力系数的概念 (2)引入一个沉降计算经验系数ψs
则修正后的地基沉降量为： S修＝s S
沉降经验修正系数
•软粘土（应力集中）S偏小, Ψs>1 •硬粘土（应力扩散）S偏大, Ψs<1
1.计算原理
设地基土层均质、压缩模量不随深度变化，则：
s'
z
dz
z z
dz
1
0
0 Es
Es
z
0 zdz
令: A
z
z
0 zdz 0 kp0dz p0
z
0 kdzp0z
所以：s' p0z
Es
A—应力面积
A3456A1234A1256
土的压缩性优秀课件
主要内容:
➢荷载作用下土体的压缩性; ➢土的压缩试验（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; 计算基础沉降的分层总和法和规范法; 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 地基发生沉降
由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触
基坑开挖，引起阳台裂缝
修建新建筑物：引起原有建筑物开裂
比萨斜塔地基的不均匀沉降
§4.1 土的压缩性
土体在压力作用下体积减小的特性称为土的压缩性
土压缩性的组成
固体土颗粒被压缩 土中水及封闭气体被压缩 水和气体从孔隙中被挤出
一、侧限压缩试验
➢施加荷载，静置至变形稳定 ➢逐级加大荷载
压缩指数
1000 '(kPa, 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
' z
e z 1 e0
a e '
Es
1
e0 a
侧限压缩模量单位：Kpa ,Mpa
三、土的回弹曲线 与再压缩曲线
土的回弹曲线与再压缩曲线
§4.2 地基最终沉降量的计算
p
计算层厚度 △z值的选取：
基 础 宽 b ( m )≤ 22 < b ≤ 4 4 < b ≤ 8 8 < b ≤ 1 5 1 5 < b ≤ 3 0> 3 0
△ z ( m )0 . 30 . 6 0 . 8 1 . 0
1 . 2 1 . 5
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
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：1622年；地基：20多米厚的粘土
试验结果：
测定： 轴向应力 轴向变形
P
Se
e0
p2
p1
e1
e2 s2
s1
t s3
e3
t
百分表
透水石
传压板 水槽 环刀 内环
试样
压缩曲线的绘制方式
e - σ′曲线 e - lgσ′曲线
e
来自百度文库1.0
0.9
0.8 e
a e '
'
0.7
0.6 0
100 200 300 400
'(kPa )
e - σ′曲线
n
si
i1
n
i1
pi Esi
hi
n
i1
Esziihi
3、计算步骤： (a)计算原地基中自重应力分布
(b)基底附加压力p0 p0 = p - d
地面
(c)确定地基中附加应力z分布
σz是由基底附加应力 p-γd 引起的
(d)确定计算深度zn
① 一般土层：σz=0.2 σsz；
自重应力
② 软粘土层：σz=0.1 σsz；
量为各层沉降量之和： SSi
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、计算公式：
各分层沉降量：
S iiH i e 1 1 i e e 1 i2 iH i a i(1 p 2 ie 1 ip 1 i)H i E p siH i i
最终沉降量：
ss1s2 s3 sn
2.地基沉降深度计算
对于地基的计算深度，即受压层深度，可分两种情况：
⑴无相邻荷载的基础中点下: znb(2.5ln b)
式中b-基础宽度，适用于1m~50m范围。
n
⑵存在相邻荷载影响: sn'0.025 si' i1
s i ：在计算深度zn范围内，第i层土的沉降值
s n ：在zn处向上取厚度△z土层的计算沉降量， △z按规定确定。
1
e
Cc
0.9
0.8 1 Ce
0.7
0.6
e Cc (lg ')
100
1000 '(kPa, lg)
e - lgσ′曲线
二、压缩性指标
1、压缩系数： 压缩曲线上任一点的切线斜率
a的值，称为土的压缩系数。
e
a de ，KPa-1或MPa-1
1.0
dp
a1-2常用作 比较土的压 缩性大小
0.9
③ 一般房屋基础：Zn=B(2.5-0.4lnB)；
④ 基岩或不可压缩土层。
(e)地基分层Hi
①不同土层界面； ②地下水位线； ③每层厚度不宜0.4B或4m； ④z 变化明显的土层，适当取小。
(f)计算每层沉降量Si (g) 各层沉降量叠加Si
d szi
p
d
基底
p0
zi
Hi
附加应力
沉降计算深度
二、《建筑地基基础设计规范》方法
:深度Z范围内 竖向平均附加 应力系数
A pz A1234 i p0zi
i
A1234 p0 zi
1256
i1
0 i1
i1
A1256 p0 zi1
n
s'
A 12 3A 1 42 56 n
p0(
i 1
E si
i 1E si
izii 1zi 1)
ssssii 1 nE ps0i(ziizi1i1)
t
可压缩层
σz=p
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。
一、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）将地基分成若干层，认为整个地基的最终沉降
0.8 e
实际工程中，往往用割线斜率表示： atgee1e2
p p2p1
'
0.7
0.6 0 100 200 300 400
'(kPa )
2、压缩指数Cc：
1
e
Cc
0.9
0.8 1 Ce
0.7
0.6
100
e-σ′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：
Cc
e (lg ')
《规范》法的实质： (1)引入平均附加应力系数的概念 (2)引入一个沉降计算经验系数ψs
则修正后的地基沉降量为： S修＝s S
沉降经验修正系数
•软粘土（应力集中）S偏小, Ψs>1 •硬粘土（应力扩散）S偏大, Ψs<1
1.计算原理
设地基土层均质、压缩模量不随深度变化，则：
s'
z
dz
z z
dz
1
0
0 Es
Es
z
0 zdz
令: A
z
z
0 zdz 0 kp0dz p0
z
0 kdzp0z
所以：s' p0z
Es
A—应力面积
A3456A1234A1256
土的压缩性优秀课件
主要内容:
➢荷载作用下土体的压缩性; ➢土的压缩试验（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; 计算基础沉降的分层总和法和规范法; 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 地基发生沉降
由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触
基坑开挖，引起阳台裂缝
修建新建筑物：引起原有建筑物开裂
比萨斜塔地基的不均匀沉降
§4.1 土的压缩性
土体在压力作用下体积减小的特性称为土的压缩性
土压缩性的组成
固体土颗粒被压缩 土中水及封闭气体被压缩 水和气体从孔隙中被挤出
一、侧限压缩试验
➢施加荷载，静置至变形稳定 ➢逐级加大荷载
压缩指数
1000 '(kPa, 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
' z
e z 1 e0
a e '
Es
1
e0 a
侧限压缩模量单位：Kpa ,Mpa
三、土的回弹曲线 与再压缩曲线
土的回弹曲线与再压缩曲线
§4.2 地基最终沉降量的计算
p
计算层厚度 △z值的选取：
基 础 宽 b ( m )≤ 22 < b ≤ 4 4 < b ≤ 8 8 < b ≤ 1 5 1 5 < b ≤ 3 0> 3 0
△ z ( m )0 . 30 . 6 0 . 8 1 . 0
1 . 2 1 . 5
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
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：1622年；地基：20多米厚的粘土
试验结果：
测定： 轴向应力 轴向变形
P
Se
e0
p2
p1
e1
e2 s2
s1
t s3
e3
t
百分表
透水石
传压板 水槽 环刀 内环
试样
压缩曲线的绘制方式
e - σ′曲线 e - lgσ′曲线
e
来自百度文库1.0
0.9
0.8 e
a e '
'
0.7
0.6 0
100 200 300 400
'(kPa )
e - σ′曲线
n
si
i1
n
i1
pi Esi
hi
n
i1
Esziihi
3、计算步骤： (a)计算原地基中自重应力分布
(b)基底附加压力p0 p0 = p - d
地面
(c)确定地基中附加应力z分布
σz是由基底附加应力 p-γd 引起的
(d)确定计算深度zn
① 一般土层：σz=0.2 σsz；
自重应力
② 软粘土层：σz=0.1 σsz；
量为各层沉降量之和： SSi
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、计算公式：
各分层沉降量：
S iiH i e 1 1 i e e 1 i2 iH i a i(1 p 2 ie 1 ip 1 i)H i E p siH i i
最终沉降量：
ss1s2 s3 sn
2.地基沉降深度计算
对于地基的计算深度，即受压层深度，可分两种情况：
⑴无相邻荷载的基础中点下: znb(2.5ln b)
式中b-基础宽度，适用于1m~50m范围。
n
⑵存在相邻荷载影响: sn'0.025 si' i1
s i ：在计算深度zn范围内，第i层土的沉降值
s n ：在zn处向上取厚度△z土层的计算沉降量， △z按规定确定。
1
e
Cc
0.9
0.8 1 Ce
0.7
0.6
e Cc (lg ')
100
1000 '(kPa, lg)
e - lgσ′曲线
二、压缩性指标
1、压缩系数： 压缩曲线上任一点的切线斜率
a的值，称为土的压缩系数。
e
a de ，KPa-1或MPa-1
1.0
dp
a1-2常用作 比较土的压 缩性大小
0.9
③ 一般房屋基础：Zn=B(2.5-0.4lnB)；
④ 基岩或不可压缩土层。
(e)地基分层Hi
①不同土层界面； ②地下水位线； ③每层厚度不宜0.4B或4m； ④z 变化明显的土层，适当取小。
(f)计算每层沉降量Si (g) 各层沉降量叠加Si
d szi
p
d
基底
p0
zi
Hi
附加应力
沉降计算深度
二、《建筑地基基础设计规范》方法
:深度Z范围内 竖向平均附加 应力系数
A pz A1234 i p0zi
i
A1234 p0 zi
1256
i1
0 i1
i1
A1256 p0 zi1
n
s'
A 12 3A 1 42 56 n
p0(
i 1
E si
i 1E si
izii 1zi 1)
ssssii 1 nE ps0i(ziizi1i1)
t
可压缩层
σz=p
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。
一、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）将地基分成若干层，认为整个地基的最终沉降
0.8 e
实际工程中，往往用割线斜率表示： atgee1e2
p p2p1
'
0.7
0.6 0 100 200 300 400
'(kPa )
2、压缩指数Cc：
1
e
Cc
0.9
0.8 1 Ce
0.7
0.6
100
e-σ′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：
Cc
e (lg ')