土力学与地基基础完美PPT课件

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* 为了便于比较，通常采用压力段由
p1=100kPa 增加到p2=200kPa 时的压缩系
数a1-2来评定土的压缩性如下：
0.1
低压缩性
a12 /MP1a
中压缩性
0.5
高压缩性
7
(2)土的压缩指数
C clop e1 2 g e l2op 1g e/lop2 g/p (1)
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(3)土的压缩模量
z0
A
施工前z0
p A
Net stress increase
施工 后 p 附加 pz0
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B)内因:土由三相组成，具有碎散性，在附加 应力作用下土层的孔隙发生压缩变形，引 起地基沉降。
h
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3.计算目的：预知该工程建成后将产生的最终沉 降量、沉降差、倾斜和局部倾斜，判断地基变 形是否超出允许的范围，以便在建筑物设计时， 为采取相应的工程措施提供科学依据，保证建 筑物的安全。
推导H ：e1e2 1e1
H1
eap
H
ap 1e1
H1
公式 E s(1 ： e1)/a
Es
p
H/H1
1e1 a
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(4)土的回弹再压缩曲线及回弹再压缩模量
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4.1.3 土的压缩性原位测试
原位测试方法适用于： • 地基土为粉、细砂、软土，取原状土样困难。 • 国家一级工程、规模大或建筑物对沉降有严格
要求的工程。
原位测试方法包括： 载荷试验、静力触探试验、旁压试验等
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载荷试验示意图 12
反压重物
反力梁 千斤顶 百分表
荷载板 基准梁
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载荷试验结果分析图－地基土的变形模量
s(12)b0 p/E0
来自百度文库
E0(12)b1p/s1
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土的弹性模量
定义:土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变比值。
如果在动荷载（如车辆荷载、风荷载、地震荷载）
由《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）提出
分层总和法的另一种形式
沿用分层总和法的假设，并引入平均附加应力系数和地
基沉降计算经验系数
szzd z 1 zd z A
0Es
Es 0 z
Es
深度z范围内的 附加应力面积
附加应力面积
z
z
A
0
z
dz
p0
Kdz
0
附加应力通 代入 引入平均附
作用时，都是可恢复的弹性变形。
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变形模量、压缩模量的关系
无侧限条件 完全侧限条件
变形模量 压缩模量
换算关系
σx=σy=K0σz
x
x
E0
y
E0
z
E0
0
z
z
Es
z
z
E0
y
E0
x
E0
K0/1 ()
E 0E s(12 u K 0)E s
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4.2 地基最终沉降量计算
1.地基的最终沉降量：是指地基在建筑
3
(3)试验结果（土的压缩曲线图片）
4
(4)试验结果（孔隙比）的推导
H0 H0 Hi 1e0 1ei ei e0HH0 (1e0)
Hi e0 ei H0 1e0
e 0 G s(1 w 0 )(w / 0 ) 1
5
4.1.2 土的压缩性指标
(1)土的压缩系数
ade/dp
atanee1e2
p p2p1
n
ss1s2s3...sn si i1
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4.计算原理
•
e
e1 e2 e3 e4
p1p2 p3
p4 p
P1=自重应力 P2=自重应力+附加应力
si
e1i e2i 1e1i
hi
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5.计算步骤
确定基础沉降计算深度
d
一般σz=0.2σc 软土σz=0.1σc（若沉降深度范
围内存在基岩时，计算至基岩
S<[S] 满足设计要求 S>[S] 不满足设计要求
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地基的沉降及不均匀沉降
（墨西哥城）
22
23
24
25
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计算方法：
• 分层总和法（道路工程） • 《规范》法（建筑工程） • 弹性力学公式 • 有限单元法
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4.2.1 分层总和法
1.基本假设
地基是均质、各向同性的半无限线性 为了弥补假定 变形体，可按弹性理论计算土中应力。所引起误差，取
4、土的压缩性和地基沉降计算
4.1 土的压缩性 4.2 地基最终沉降量计算 4.3 地基沉降与时间的关系
1
4.1 土的压缩性
土的压缩性高低，常用压缩性指标定量 表示。压缩性指标，通常由工程地质勘 察取天然结构的原状土样，进行室内压 缩试验测定。
2
4.1.1 室内压缩试验
(1)试验仪器
(2)试验方法：侧限压缩试验
式σz=K p0
加应力系数
z
0
Kdz
A
z
p0 z
因此附加应力 面积表示为
A p0z
因此
s
p0
z Es
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地基沉降计算深度z1bn
zi-1
56
zi
第i层
34
△z 第n层
p0
2
1
2
Ai
zi
34
ip0
p0
1 5
Ai-16
2 zi-1
i-1p0
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沉降计算深度zn应该满足
n
sn 0.025 si i1
在压力作用下，地基土不产生侧向变 形，可采用侧限条件下的压缩性指标。
基底中心点下的 附加应力进行计 算，以基底中点
的沉降代表基础
2.单一压缩土层的沉降计算
的平均沉降
在一定均匀厚度土层上施加连续均布 荷载，竖向应力增加，孔隙比相应减
小，土层产生压缩变形，没有侧向变
形。
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3.定义： 先将地基土分为若干土层， 各土层厚度分别为 h1,h2,h3,……,hn。计算每层 土的压缩量s1,s2,s3,….,sn。 然后累计起来，即为总的 地基沉降量s。
物等其它荷载作用下，地基变形稳定后的 基础底面的沉降量。
最终沉降量
沉降与时间的关系
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2.地基沉降的原因： • 外因：主要是建筑物荷载在地基中产生
的附加应力。（宏观分析） • 内因：土的三相组成。（微观分析）
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A)地基沉降的外因:通常认为地基土层在自重作 用下压缩已稳定，主要是建筑物荷载在地基中 产生的附加应力。
当确定沉降计算深度下有软弱土层时，尚应向下继续计
算，直至软弱土层中所取规定厚度的计算沉降量也满足上 式，若计算深度范围内存在基岩，zn可取至基岩表面为止
当无相邻荷载影响，基础宽度在1～30m范围内，基础中 点的地基沉降计算深度可以按简化公式计算
znb (2 .5 0 .4ln b )
地基最终沉降量修正公式
s
ss
s
n i1
E ps 0i(zi
i zi1
) i1
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地基沉降计算中的有关问题
表面为止）
地
基 σc线
沉 降
σz线
计
确定地基分层
算
深
1.不同土层的分界面与地下水位 度
面为天然层面
2.每层厚度hi ≤0.4b
计算各分层沉降量
根据自重应力、附加应力曲线、 e-p压缩曲线计算任一分层沉降量
计算基础最终沉降量
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6. 公式解释：
σZ(i-1)
Hi
σZi
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4.2.2 《规范》法