第三章 土的压缩性及地基
沉降计算
(墨西哥城)
地基的沉降及不均匀沉降
一、土的压缩性
压力作用下,土中孔隙的减小。
1,压缩试验及压缩曲线
e
p
s
01
h
h
e
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1
11
h
e
?
? 11
hS
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01
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00( 1 )
S
e e e
h
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? 压缩系数
01
v
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10
10
ee
pp
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d
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p
0e
0p
1e
1p
标准压缩系数 a1-2
0 1 0 0 k P ap ?
1 2 0 0 k P ap ?
2,压缩指标
0.1 0.5
低压缩性 中压缩性 高压缩性
112 / M P aa ??
? 压缩模量 完全侧限时,土的应力与应变之比。
0
s
v
1 e
E
a
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2
s
2
(1 )
1
EE
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?
材料名称 C20砼 较硬粘土 密实砂 密实砾、石
变形模量 (MPa) 26000 8~ 15 50~ 80 100~ 200
? 体积压缩系数
压缩系数、体积压缩系数、压缩模量、变形模量不是常数。
v
v
01+
a
m
e
?
01
01
ee
Sh
e
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01
01
z
ee
e
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v
01
ap
e
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01
v
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eea
pp
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1
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s
v
1 e
E
a
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证 明
1
[ ( ) ]
1
[ ( ) ]
1
[ ( ) ]
x x y z
y y x z
z z x y
E
E
E
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0xy????
2
s
2
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1
EE
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广义 Hooke定律
x?
z?
y?
证 明 2
s
2
(1 )
1
EE
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e
p
e
lgp
土样从地
层中取出
cC
1
sC 1
cp
cp
前期固结压力
cC
压缩指数
sC 膨胀指数
3,应力历史对粘性土压缩性的影响
e
lgpcp 0p0p
0p
当前地表
h
0ph??
过去地表
过去地表
c0pp?
正常固结土
c0pp?
欠固结土
c0pp?
超固结土 超固结比
c
0
pO C R
p?
二、试验方法确定土的变形模量
确定变形模量
现场试验
室内试验
荷载试验
旁压试验
三轴试验
反压重物
反力梁
千斤顶
基准梁
荷载板
百分表
压力 p


S
ap kp
1
4
E p D
S
?????
1
2
E p B
S
?????
圆形压板
方形压板
三、地基沉降计算 —— 分层总和法
z
ΔS1
dS
1,基本原理
( 1)基础中心处的沉降代表基础的沉降。
( 2)中心土柱 完全侧限,其压缩量为沉降。
? 基本假设
? 沉降计算
0
dSS
?
? ?
ΔS2
ΔS3
ΔS4
ΔS8
c
0
d
h
S? ?
n
1
i
i
S
?
???
? 计算深度
( 1)桥规,zz5iq ?? 建规,
c / 4 0zhSS???
( 2)至不可压缩的土(岩)层。
2,计算步骤
( 1)分层 0,4ihb?








0p p H???
0p p H???
1
2
3
4
6
5
7
8
9
0 1
2
3
4
6
5
7
8
9
( 2) 计算基底净压力 (附加压力)
H
b
( 3)计算原存应力(自重应力)
z iiq H h???? ?
( 4)计算中心点以下的附加应力
( 5)确定压缩底层
zz5iiq ??
( 6) 计算每一层土的压缩量
S1
S2
S2< S1
开挖前
H
?
H?
开挖后 完成后
pH??
S2≈0
ziq
z( -1)iq
zi?
z( -1)i?
e
p
ziq
zi?
z z ( 1 ) z
1 ()
2i i iq q q???
z z ( 1 ) z
1 ()
2i i i? ? ????
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ziq zi ziq? ?
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i-1
i
i hi
12
11
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ii
i
ee
Sh
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ziq?
? 压缩量计算公式
12
11
ii
ii
i
ee
Sh
e
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( I)
( II)
V
11
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2(1 )
1EE
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22
( 1 )
1
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ii
ii
Sh
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( III)
zi
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i
Sh
E
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( 7)计算总沉降量
1
n
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i
SS
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H
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i
zi-1
zi
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0 ( ) d
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0
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p
k z d z k z d z
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1
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z k z d z z k z d z
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四、建筑地基基础设计规范
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i si
p
S z z
E
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???
沉降经验修正系数 经验或压缩层内
平均压缩模量
( 1) 中等强度地基 SS?
计 实
( 2) 软弱地基
( 3) 坚实地基
SS?计 实
SS计 实