地基基础课件：土的压缩性
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
39 150
建筑物长高比7.6:1
47m 194 199
87 175
沉降曲线(mm)
地基变形研究的工程意义 土具有压缩性 荷载作用
地基发生沉降
一致沉降 差异沉降 （沉降量） （沉降差）
荷载大小、性质
土的压缩特性
土的特点 （碎散、三相）
地基厚度
建筑物上部结构产生附加应力 影响结构物的安全和正常使用
建筑物基础由 于地基出现的 压缩变形而产 生的竖向变位
土体的特点：散粒体
▪ 塑性变形 • 大孔隙消失 • 接触点颗粒破碎 • 颗粒相对滑移 • 扁平颗粒断裂
体应变主要由孔隙体积变化引起 剪应变主要由土颗粒的大小和排列形态变化引起
土体变形的机理
土的压缩性：土在压力作用下体积缩小的特性。
压缩量的组成
1.土颗粒的压 2.缩土中水的压
占总压缩量的1/400不到，忽略不计。
习要点 主线：地基土一维压缩问题
工程中的假定
主要难点 不同条件下地基总沉降量计算
地基沉降引起工程事故的典型范例
墨西哥城 某建筑
几百年前曾 是 古湖泊、 后来 逐渐干 涸、填 埋 深 度 达 200 多 米的沉积盆 地上。有人 形 容这样地 基为 “大碗 中装上果 冻” 。
基础沉降及不均匀沉降
地基基础
土的压缩性与地基沉降计算
内容
1. 土的压缩性及其指标 2. 土的有效应力原理 3. 地基土的应力分布 土层自重应力 基底压力(接触压力和附加压力) 地基附加应力 4. 地基最终沉降量计算 5. 地基变形与时间的关系(了解)
本章特点
有一些较严格的理论 有较多经验性假设与公式
强调物理意义与实际应用 学
高160米，共35层，结构从12层开始朝西倾斜角度达18度，为意大利比萨 斜塔倾斜度（3.97度）的5倍。
南京山水云房花园
地基下陷+楼房倾斜+业 主撤离...
省级优秀住宅大奖 地下车库地下水
业主们认为，小区开挖地基后，楼房 才发生问题。 开发商委托鉴定机构给出鉴定报告却 认为，楼房倾斜主要是没有按照设计 和规范设置排水沟，加上暴雨导致地 面积水，引起地基土软化，最后导致 建筑物基础沉降。
地基：超过200m厚的粘土层。 问题：地基沉降存在明显的沉降差。
建筑物过长：长高比7.6:1
47m
39
87
150
194 199
175
沉降曲线(mm)
由于地基不均匀沉降的相互影响，导致两栋相 邻建筑物上部接触。
由于修建新的建筑物而 引起临近原有的建筑物 地基不均匀沉降，导致 墙体开裂、破坏。
楼歪歪：2009.7成都市校园春天小区6号楼和7号楼
裂缝
德国乡村小教堂：倾斜5.07度
西班牙欧洲门
1996年建成。高115米的大厦，各向对方倾斜15度，楼顶相对楼底错开距离达30米。 设计——美国建筑师约翰.布奇和菲利普.约翰逊。双斜楼结构设计－纽约莱斯利•罗伯逊建筑事务。
阿联酋“首都之门”
某栋高层建筑物，由于地基不均匀沉降而 导致整体过大倾斜，被迫爆破拆除。
地基沉降及不均匀沉 降引起上部结构开裂
基础沉降引 起墙体开裂
由于基坑开挖而引起临近建筑物地基不均匀沉 降，导致阳台墙体裂缝。
意大利比萨斜塔：上海闵行区莲花南 路、罗阳路口西侧“莲花河畔景苑”小区
2010.1深圳宝安：楼陷陷 幸福海岸、西岸茶城、熙龙湾
大规模填海为谁而“狂”? 深圳有的填海区完工不足10年，就进行房地产开发，土地
根基不稳，地表或继续缓慢沉降。
深圳海上世界标志物是一艘1962年由法国建造的豪华游船。 船高9层，长168m，宽21m，排水量14000吨。原船曾抛 锚在海水中，由于当地城建发展，现在船周海水被陆地取 代，曾停泊在海上的“明华轮”也成了“地上船”。
地基不均匀沉降的原因
建筑物立面高差过大。 建筑物水平延伸过长。 临近基坑、隧道等地下工程开挖
引起建筑物地基应力过大释放。 临近基坑、隧道等地下工程开挖
不合理降水。 软土地基、坡积层地基、回填土
地基等压实处理不到位。 地下水渗流对地基的长期潜蚀与
掏空作用。
地下采矿作用。 过量抽取地下水作用。
常规三轴试验 侧限压缩试验 室内试验
理论拓展、经验积累 一般应力状态
原位土
荷载试验 旁压试验 标准贯入试验 静力触探试验
室外试验
试验目的：变形、强度特性
侧限压缩试验
压缩试验，固结试验
研究土的压缩性大小 及特征的室内试验方 法，是完全侧限条件 下进行的。
仪器称为压缩仪或固 结仪。
加上荷载后，土样要 产生压缩变形S，其变 形量值可通过百分表 量测。
计算目的 S<[S]
地基设计时，必须根据建筑物情况和地基土特性，计算基础可 能发生沉降，并设法将其控制在建筑物所容许的范围以内。
外因：
① 建筑物荷载作用，这是普遍存在的因素；
地
② 地下水位大幅度下降，相当于施加大面积荷载；
基
③ 施工影响，基槽持力层土的结构扰动；
土
④ 振动影响，产生震沉；
产
⑤ 温度变化影响，如冬季冰冻，春季融化；
缩
压缩量主要组成部分。
说影3明.响低孔：压隙土缩率的性的压的降缩因被素认为只是由于孔隙体积减小的结果
1.土体的密实度 2.土的结构
土的压缩性
3.前期固结压力、应力历
史
4.加载速率透水性好，水易于排出
无粘性土
压缩稳定很快完成
透水性差，水不易排出
粘性土
压缩稳定需要很长一段时间
土的固结：土体在压力作用下压缩量随时间增长的过程。
压缩性指标测试 一维问题 侧限压缩试验
压缩系数
压缩模量Es
室内试验
三轴应力状态 三轴压缩试验
弹性模量 E
压缩指数Cc 抗 剪强度指标
原位试验
无侧限抗压强度试验
弹性模量E
抗剪强度指标
荷载试验
变形模量E0
地基承载力
旁压试验
旁压模量Em 不排水抗剪强度等
其它原位试验
标准贯入试验 触探试验
轴对称问题 特殊应力状态 一维问题
生
⑥ 浸水下沉，如黄土湿陷，填土下沉。
压
缩
内因：
的
① 固相矿物本身压缩，极小，物理学上有意义，对
原
建筑工程没有意义；
因
① 土中液相水的压缩，在一般建筑工程荷载
(100-600)Kpa作用下，很小，可不计；
① 土中孔隙的压缩，土中水与气体受压后从孔隙中
挤出，使土的孔隙减小。
土体的变形特性
▪ 弹性变形 • 接触点处弹性变形 • 弹性挠曲变形 • 颗粒翻转的可逆性 • 封闭气泡受压
建筑物长高比7.6:1
47m 194 199
87 175
沉降曲线(mm)
地基变形研究的工程意义 土具有压缩性 荷载作用
地基发生沉降
一致沉降 差异沉降 （沉降量） （沉降差）
荷载大小、性质
土的压缩特性
土的特点 （碎散、三相）
地基厚度
建筑物上部结构产生附加应力 影响结构物的安全和正常使用
建筑物基础由 于地基出现的 压缩变形而产 生的竖向变位
土体的特点：散粒体
▪ 塑性变形 • 大孔隙消失 • 接触点颗粒破碎 • 颗粒相对滑移 • 扁平颗粒断裂
体应变主要由孔隙体积变化引起 剪应变主要由土颗粒的大小和排列形态变化引起
土体变形的机理
土的压缩性：土在压力作用下体积缩小的特性。
压缩量的组成
1.土颗粒的压 2.缩土中水的压
占总压缩量的1/400不到，忽略不计。
习要点 主线：地基土一维压缩问题
工程中的假定
主要难点 不同条件下地基总沉降量计算
地基沉降引起工程事故的典型范例
墨西哥城 某建筑
几百年前曾 是 古湖泊、 后来 逐渐干 涸、填 埋 深 度 达 200 多 米的沉积盆 地上。有人 形 容这样地 基为 “大碗 中装上果 冻” 。
基础沉降及不均匀沉降
地基基础
土的压缩性与地基沉降计算
内容
1. 土的压缩性及其指标 2. 土的有效应力原理 3. 地基土的应力分布 土层自重应力 基底压力(接触压力和附加压力) 地基附加应力 4. 地基最终沉降量计算 5. 地基变形与时间的关系(了解)
本章特点
有一些较严格的理论 有较多经验性假设与公式
强调物理意义与实际应用 学
高160米，共35层，结构从12层开始朝西倾斜角度达18度，为意大利比萨 斜塔倾斜度（3.97度）的5倍。
南京山水云房花园
地基下陷+楼房倾斜+业 主撤离...
省级优秀住宅大奖 地下车库地下水
业主们认为，小区开挖地基后，楼房 才发生问题。 开发商委托鉴定机构给出鉴定报告却 认为，楼房倾斜主要是没有按照设计 和规范设置排水沟，加上暴雨导致地 面积水，引起地基土软化，最后导致 建筑物基础沉降。
地基：超过200m厚的粘土层。 问题：地基沉降存在明显的沉降差。
建筑物过长：长高比7.6:1
47m
39
87
150
194 199
175
沉降曲线(mm)
由于地基不均匀沉降的相互影响，导致两栋相 邻建筑物上部接触。
由于修建新的建筑物而 引起临近原有的建筑物 地基不均匀沉降，导致 墙体开裂、破坏。
楼歪歪：2009.7成都市校园春天小区6号楼和7号楼
裂缝
德国乡村小教堂：倾斜5.07度
西班牙欧洲门
1996年建成。高115米的大厦，各向对方倾斜15度，楼顶相对楼底错开距离达30米。 设计——美国建筑师约翰.布奇和菲利普.约翰逊。双斜楼结构设计－纽约莱斯利•罗伯逊建筑事务。
阿联酋“首都之门”
某栋高层建筑物，由于地基不均匀沉降而 导致整体过大倾斜，被迫爆破拆除。
地基沉降及不均匀沉 降引起上部结构开裂
基础沉降引 起墙体开裂
由于基坑开挖而引起临近建筑物地基不均匀沉 降，导致阳台墙体裂缝。
意大利比萨斜塔：上海闵行区莲花南 路、罗阳路口西侧“莲花河畔景苑”小区
2010.1深圳宝安：楼陷陷 幸福海岸、西岸茶城、熙龙湾
大规模填海为谁而“狂”? 深圳有的填海区完工不足10年，就进行房地产开发，土地
根基不稳，地表或继续缓慢沉降。
深圳海上世界标志物是一艘1962年由法国建造的豪华游船。 船高9层，长168m，宽21m，排水量14000吨。原船曾抛 锚在海水中，由于当地城建发展，现在船周海水被陆地取 代，曾停泊在海上的“明华轮”也成了“地上船”。
地基不均匀沉降的原因
建筑物立面高差过大。 建筑物水平延伸过长。 临近基坑、隧道等地下工程开挖
引起建筑物地基应力过大释放。 临近基坑、隧道等地下工程开挖
不合理降水。 软土地基、坡积层地基、回填土
地基等压实处理不到位。 地下水渗流对地基的长期潜蚀与
掏空作用。
地下采矿作用。 过量抽取地下水作用。
常规三轴试验 侧限压缩试验 室内试验
理论拓展、经验积累 一般应力状态
原位土
荷载试验 旁压试验 标准贯入试验 静力触探试验
室外试验
试验目的：变形、强度特性
侧限压缩试验
压缩试验，固结试验
研究土的压缩性大小 及特征的室内试验方 法，是完全侧限条件 下进行的。
仪器称为压缩仪或固 结仪。
加上荷载后，土样要 产生压缩变形S，其变 形量值可通过百分表 量测。
计算目的 S<[S]
地基设计时，必须根据建筑物情况和地基土特性，计算基础可 能发生沉降，并设法将其控制在建筑物所容许的范围以内。
外因：
① 建筑物荷载作用，这是普遍存在的因素；
地
② 地下水位大幅度下降，相当于施加大面积荷载；
基
③ 施工影响，基槽持力层土的结构扰动；
土
④ 振动影响，产生震沉；
产
⑤ 温度变化影响，如冬季冰冻，春季融化；
缩
压缩量主要组成部分。
说影3明.响低孔：压隙土缩率的性的压的降缩因被素认为只是由于孔隙体积减小的结果
1.土体的密实度 2.土的结构
土的压缩性
3.前期固结压力、应力历
史
4.加载速率透水性好，水易于排出
无粘性土
压缩稳定很快完成
透水性差，水不易排出
粘性土
压缩稳定需要很长一段时间
土的固结：土体在压力作用下压缩量随时间增长的过程。
压缩性指标测试 一维问题 侧限压缩试验
压缩系数
压缩模量Es
室内试验
三轴应力状态 三轴压缩试验
弹性模量 E
压缩指数Cc 抗 剪强度指标
原位试验
无侧限抗压强度试验
弹性模量E
抗剪强度指标
荷载试验
变形模量E0
地基承载力
旁压试验
旁压模量Em 不排水抗剪强度等
其它原位试验
标准贯入试验 触探试验
轴对称问题 特殊应力状态 一维问题
生
⑥ 浸水下沉，如黄土湿陷，填土下沉。
压
缩
内因：
的
① 固相矿物本身压缩，极小，物理学上有意义，对
原
建筑工程没有意义；
因
① 土中液相水的压缩，在一般建筑工程荷载
(100-600)Kpa作用下，很小，可不计；
① 土中孔隙的压缩，土中水与气体受压后从孔隙中
挤出，使土的孔隙减小。
土体的变形特性
▪ 弹性变形 • 接触点处弹性变形 • 弹性挠曲变形 • 颗粒翻转的可逆性 • 封闭气泡受压