学习指导
学习目标
在学习土的压缩性指标确定方法的基础上，掌握地基最终沉降量计算原理和地基固结问题的分析计算方法。
学习基本要求
1．掌握土的压缩性与压缩性指标确定方法
2．掌握地基最终沉降量计算方法
3．熟悉不同应力历史条件的沉降计算方法
4．掌握有效应力原理
5．掌握太沙基一维固结理论
6．掌握地基沉降随时间变化规律
主要基础知识
土中自重应力计算，土中附加应力计算，弹性力学基础知识
一、土的压缩试验与压缩性指标
1.室内压缩试验
土的室内压缩试验亦称固结试验，是研究土压缩性的最基本的方法。
室内压缩试验采用的试验装置为压缩仪（图片）。试验时将切有土样的环刀置于刚性护环中，由于金属环刀及刚性护环的限制，使得土样在竖向压力作用下只能发生竖向变形，而无侧向
变形。在土样上下放置的透水石是土样受压后排出孔隙水的两个界面。压缩过程中竖向压力通过刚性板施加给土样，土样产生的压缩量可通过百分表量测。常规压缩试验通过逐级加荷进行试验，常用的分级加荷量p为：50 kPa , 100 kPa , 200 kPa , 300 kPa , 400 kPa。
室内压缩试验过程可参见如下的室内压缩试验演示
室内压缩试验过程演示
详细了解压缩试验的试验操作步骤请进入固结试验1.mht室内固结试验（内容包括试验设备、试验方法、试验过程图片等)
根据压缩过程中土样变形与土的三相指标的关系，可以导出试验过程孔隙比e与压缩量 H 的关系，即：
公式推导（4-1）
这样，根据式（4-1）即可得到各级荷载p下对应的孔隙比e，从而可绘制出土样压缩试验的e-p曲线及e-lg p曲线等。
2. 压缩性指标
（1）压缩系数a
通常可将常规压缩试验所得的e-p数据采用普通直角坐标绘制成e-p曲线，如图4-1所示。设压力由p1增至p2，相应的孔隙比由e1减小到e2，当压力变化范围不大时，可将M1M2一小段曲线用割线来代替，用割线M1M2的斜率来表示土在这一段压力范围的压缩性，即：
图4-1 e-p曲线确定压缩系数
(4-2)
式中a 为压缩系数，MPa-1；压缩系数愈大，土的压缩性愈高。
从图4-1还可以看出，压缩系数a值与土所受的荷载大小有关。工程中一般采用100～200 kPa 压力区间内对应的压缩系数a1-2来评价土的压缩性。即
a1-2<0.1 MPa-1 属低压缩性土；
0.1 MPa-1≤a1-2<0.5 MPa-1 属中压缩性土；
a1-2≥0.5 MPa-1 属高压缩性土。
2）压缩模量E s
根据e-p曲线，可以得到另一个重要的侧限压缩指标-侧限压缩模量，简称压缩模量，用E s
来表示。其定义为土在完全侧限的条件下竖向应力增量?p（如从p
1增至
p2）与相应的应变增
量?ε的比值：
(4-3)式中E s为侧限压缩模量，MPa。
在无侧向变形，即横截面面积不变的情况下，同样根据土粒所占高度不变的条件，土样变形量△H可用相应的孔隙比的变化△e=e1-e2来表示：
(4-4)
由此还可导出压缩系数a与压缩模量E s之间的关系：
(4-5)
同压缩系数a一样，压缩模量E s也不是常数，而是随着压力大小而变化。因此，在运用到沉降计算中时，比较合理的做法是根据实际竖向应力的大小在压缩曲线上取相应的孔隙比计算这些指标。
3）压缩指数C c
当采用半对数的直角坐标来绘制室内侧限压缩试验e-p关系时，就得到了e-lg p曲线（见图4-2）。在e-lg p曲线中可以看到，当压力较大时，e-lg p曲线接近直线。
将e-lg p曲线直线段的斜率用C c来表示，称为压缩指数，它是无量纲量：
（4-6）
压缩指数C c与压缩系数a不同，它在压力较大时为常数，不随压力变化而变化。C c值越大，土的压缩性越高，低压缩性土的C c一般小于0.2，高压缩性土的C c值一般大于0.4。
图4-2 e-lg p曲线确定压缩指数
（4）回弹指数C e
常规的压缩曲线是在试验中连续递增加压获得的，如果加压到某一值p i；（相应于图4-3
中曲线上的b点）后不再加压，而是逐级进行卸载直至零，并且测得各卸载等级下土样回弹稳定后土样高度，进而换算得到相应的孔隙比，即可绘制出卸载阶段的关系曲线，如图中bc曲线所示，称为回弹曲线（或膨胀曲线）。可以看到不同于一般的弹性材料的是，回弹曲线不和初始加载的曲线ab重合，卸载至零时，土样的孔隙比没有恢复到初始压力为零时的孔隙比e0。这就显示了土残留了一部分压缩变形，称之为残余变形，但也恢复了一部分压缩变形，称之为弹性变形。若接着重新逐级加压，则可测得土样在各级荷载作用下再压缩稳定后的孔隙比，相应地可绘制出再压缩曲线，如图4-3中cdf曲线所示。可以发现其中df段像是ab段的延续，犹如其间没有经过卸载和再压的过程一样。
卸载段和再压缩段的平均斜率称为回弹指数或再压缩指数C e。通常C e＜＜C c，一般粘性土的C e≈（0.l～0.2）C c。
图4-3 土的回弹-再压缩曲线
（5）弹性模量
弹性模量是指正应力σ与弹性正应变（即可恢复应变）εd的比值。一般采用三轴仪进行三轴重复压缩试验，得到的应力-应变曲线上的初始切线模量E i或再加荷模量E r作为弹性模量。在计算饱和粘性土地基上瞬时加荷所产生的瞬时沉降时，一般应采用弹性模量。
3. 现场载荷试验及变形模量
（1）现场载荷试验方法
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。
现场载荷试验（图片）
图4-4 地基土现场载荷试验
1－载荷板 2－千斤顶 3－百分表 4－平台 5－枕木 6－堆重
图4-5 地基土现场载荷试验p-s曲线
（2）地基变形模量
在p-s曲线中，当荷载p小于某数值时，荷载p与载荷板沉降之间基本呈直线关系。在这段直线关系内，可根据弹性理论计算沉降的公式反求地基的变形模量E0：
(4-7)
式中p为直线段的荷载强度，kPa；s为相应于p的载荷板下沉量；b为载荷板的宽度或直径；μ为土的泊松比，砂土可取0.2～0.25，粘性土可取0.25～0.45；w为沉降影响系数，对刚性载荷板取w=0.88 (方形板)；w r=0.79（圆形板）。
（3）关于三种模量的讨论
压缩模量E s是土在完全侧限的条件下得到的，为竖向正应力与相应的正应变的比值。该参数将用于地基最终沉降量计算的分层总和法、应力面积法等方法中。
变形模量E0是根据现场载荷试验得到的，它是指土在侧向自由膨胀条件下正应力与相应的正应变的比值。该参数将用于弹性理论法最终沉降估算中，但载荷试验中所规定的沉降稳定标准带有很大的近似性。
弹性模量E i可通过静力法或动力法测定，它是指正应力σ与弹性（即可恢复）正应变ε的比值。该参数常用于用弹性理论公式估算建筑物的初始瞬时沉降。
根据上述三种模量的定义可看出：压缩模量和变形模量的应变为总的应变，既包括可恢复的弹性应变，又包括不可恢复的塑性应变。而弹性模量的应变只包含弹性应变。
从理论上可以得到压缩模量与变形模量之间的换算关系：
推导过程（4-8）
式中
式（4-8）给出了变形模量与压缩模量之间的理论关系，由于0≤μ≤0.5，所以0≤β≤1。
由于土体不是完全弹性体，加上二种试验的影响因素较多，使得理论关系与实测关系有一定差距。实测资料表明，E0与E s的比值并不象理论得到的在0～l之间变化，而可能出现E0/E s超过1的情况，且土的结构性越强或压缩性越小，其比值越大。
土的弹性模量要比变形模量、压缩模量大得多，可能是它们的十几倍或者更大。
4. 土的应力历史
目前工程上所谓应力历史是指土层在地质历史发展过程中所形成的先期应力状态以及这个状态对土层强度与变形的影响。
（1）先期固结压力
土层在历史上所曾经承受过的最大固结压力，称为先期固结压力，用p c表示。目前对期固结压力p c通常是根据室内压缩试验获得的e-lg p曲线来确定，较简便明了的方法是卡萨格兰德1936年提出的经验作图法：
卡萨格兰德（A.Cassagrande,1902～），1932年提出液限测定的碟式仪方法，此方法在欧、美、日沿用至今；1936年提出先期固结压力的经验作图法；1942年提出土的分类方法，成为美国规范中“土的统一分类方法”的理论基础。
1）在e-lg p曲线拐弯处找出曲率半径最小的点A，过A点作水平线A1和切线A2；
2）作∠1A2的平分线A3，与e-lg p曲线直线段的延长线交于B点；
3）B点所对应的有效应力即为前期固结压力。
必须指出，采用这种简易的经验作图法，要求取土质量较高，绘制e-lg p曲线时还应注意选用合适的比例，否则，很难找到曲率半径最小的点A，就不一定能得出可靠的结果。还应结合现场的调查资料综合分析确定。
图4-6 求p c的卡萨格兰德经验作图法
2）土的固结状态
工程中根据先期固结压力与目前自重应力的相对关系，将土层的天然固结状态划分为三种，即正常固结、超固结和欠固结。用超固结比OCR作为反映土层天然固结状态的定量指标：
(4-10)
式中σc为土层自重应力，kPa。
天然土层按如下方法划分为正常固结土、超固结土和欠固结土：
正常固结土p c= σc OCR=1.0
超固结土p c> σc OCR>1.0
欠固结土p c< σc OCR<1.0
二、地基沉降计算
1. 弹性理论法
弹性理论法计算地基沉降是基于布辛奈斯克课题的位移解，其基本假定为地基是均质的、各向同性的、线弹性的半无限体；此外还假定基础整个底面和地基一直保持接触。需要指出的是布辛奈斯克课题是研究荷载作用于地表的情形，因此可以近似用来研究荷载作用面埋置深度较浅的情况。当荷载作用位置埋置深度较大时（如深基础），则应采用明德林课题（Mindlin）的位移解进行弹性理论法沉降计算。
（1）点荷载作用下地表沉降
布辛奈斯克课题给出了半空间表面作用有一竖向集中力Q时，半空间内任一点M（x，y，z）的竖向位移w（x，y，z），运用到半无限地基中，当z取0时，w（x，y，0）即为地表沉降s：
(4-11)
式中s为竖向集中力Q作用下地表任意点沉降；r为集中力Q作用点与地表沉降计算点的距离，
即为：
；
E为弹性模量； 为泊松比。
（2）矩形面积上均布荷载作用下地基的角点沉降
对于矩形面积上的均布荷载，通过在荷载分布面积上积分可得其角点沉降s c为：
（4－12）
式中：m=l/b，即矩形面积的长宽比；p0为基底附加压力；δc称为角点沉降系数，即单位矩形均布荷载在角点引起的沉降，其表达式为：
ωc称为角点沉降影响系数，是长宽比的函数，其表达式为：
ωc也可由表4-1 查得。
（3）矩形柔性基础上均布荷载作用下地基任意点沉降
用角点法得到矩形柔性基础上均布荷载作用下地基任意点沉降。如基础中点的沉降s0为：
（4-13）式中ω0称为中点沉影响系数，可由表4-1查得，对应某一长宽比，ω0=2ωc。
另外还可以得到矩形柔性基础上均布荷载作用下基底面积A范围内各点沉降的平均值，即基础平均沉降s m：
（4-14）
式中：ωm为平均沉降影响系数，是长宽比的函数，可由表4-1查得，对应某一长宽比，ωc＜ωm＜ω0。
4）绝对刚性基础沉降
1）中心荷载下的基础沉降
绝对刚性基础的抗弯刚度非常大，基础受力后不会发生挠曲变形，基底仍保持为平面，基底各点沉降相等，基础的沉降可按下式计算：
（4-15）
式中b为矩形基础宽度或圆形基础直径；ωr称为刚性基础的沉降影响系数，可由表4-1查得。
2）偏心荷载下的基础倾斜
在偏心荷载作用下，刚性基础还会产生倾斜，基底倾斜（倾角θ）可由弹性力学公式求得：对于圆形基础：
（4-16a）
对于矩形基础：
（4－16b）式中e为合力的偏心距；K为计算系数，可按基础长宽比l／b由图4-7查得。
图4-7 绝对刚性基础倾斜计算系数K值
2. 地基沉降的实用计算方法
（1）分层总和法
1）计算原理
分层总和法一般取基底中心点下地基附加应力来计算各分层土的竖向压缩量，认为基础的平均沉降量s为各分层上竖向压缩量?s i之和。在计算出?s i时，假设地基土只在竖向发生压缩变形，没有侧向变形，故可利用室内侧限压缩试验成果进行计算。
2）计算步骤
a.地基土分层。成层土的层面（不同土层的压缩性及重度不同）及地下水面（水面上下土的有效重度不同）是当然的分层界面，分层厚度一般不宜大于0.4b（b为基底宽度）。
b.计算各分层界面处土自重应力。土自重应力应从天然地面起算。
c.计算各分层界面处基底中心下竖向附加应力。
d.确定地基沉降计算深度（或压缩层厚度）。一般取地基附加应力等于自重应力的20％(即σz/σc=0.2)深度处作为沉降计算深度的限值；若在该深度以下为高压缩性土，则应取地基附加应力等于自重应力的10％(即σz/σc=0.1)深度处作为沉降计算深度的限值。
e.计算各分层土的压缩量?s i：
（4-17）
式中H i为第i分层土的厚度；e1i为对应于第i分层土上下层面自重应力值的平均值p1i从土的压缩曲线上得到的孔隙比；这里p1i为：
e2i为对应于第i分层土自重应力平均值p1i与上下层面附加应力值的平均值?p i之和p2i从土的压缩曲线上得到的孔隙比；这里?p i、p2i分别为：
6）叠加计算基础的平均沉降量。
(4-18)
式中n为沉降计算深度范围内的分层数。
图4-8 分层总和法计算地基最终沉降量
分层总和法的具体计算过程可参见例题4-1
【例题4-1】
墙下条形基础宽度为2.0 m，传至地面的荷载为100 kN／m，基础理置深度为1.2 m，地下水位在基底以下0.6 m，如图4-9所示，地基土的室内压缩试验试验e-p数据下表所示，用分层总和法求基础中点的沉降量。
地基土的室内压缩试验试验e-p数据
图4-9
【解】（1）地基分层：
考虑分层厚度不超过0.4b=0.8 m以及地下水位，基底以下厚1.2 m的粘土层分成两层，层厚均为0.6 m，其下粉质粘土层分层厚度均取为0.8 m。
（2）计算自重应力
计算分层处的自重应力，地下水位以下取有效重度进行计算。
计算各分层上下界面处自重应力的平均值，作为该分层受压前所受侧限竖向应力p1i，各分层点的自重应力值及各分层的平均自重应力值见图4-10及表4-6
。
（3）计算竖向附加应力；
基底平均附加应力为：
查条形基础竖向应力系数表3-6，可得应力系数a u及计算各分层点的竖向附加应力，并计算各分层上下界面处附加应力的平均值，见图 4-10及表4-6
。
（4）将各分层自重应力平均值和附加应力平均值之和作为该分层受压后的总应力p2i。
（5）确定压缩层深度：
一般可按σz/σc=0.2来确定压缩层深度，在z=4.4 m处，σz/σc＝14.8/62.5=0.237＞0.2,在z=5.2 m处，σz/σc＝12.7/69.0＝0.184＜0.2，所以压缩层深度可取为基底以下5.2 m。
（6）计算各分层的压缩量
如第③层
各分层的压缩量列于表4-6中。
（7）计算基础平均最终沉降量
表4-6 分层总和法计算地基最终沉降
（2）应力面积法
1）计算原理
应力面积法是国家标准GBJ 7-89《建筑地基基础设计规范》中推荐使用的一种计算地基最终沉降量的方法，故又称为规范方法。应力面积法一般按地基土的天然分层面划分计算土层，引入土层平均附加应力的概念，通过平均附加应力系数，将基底中心以下地基中z i-1～z i深度范围的附加应力按等面积原则化为相同深度范围内矩形分布时的分布应力大小，再按矩形分布应力情况计算土层的压缩量，各土层压缩量的总和即为地基的计算沉降量。理论上基础的平均沉降量可表示为
(4-19)
式中n为沉降计算深度范围划分的土层数；p0为基底附加压力；
为平均竖向附加应力系数,对于矩形面积上均布荷载作用时角点下平均竖
向附加应力系数值，可从表4-2查得。
z i-1～z i深度范围附加应力，按等
为分别将基底中心以下地基中
表4-2 均布矩形荷载角点下的平均竖向附加应力系数
注：L为基础长度，m；b为基础宽度，m；z为计算点离基础底面的垂直距离, m。
(2) 沉降计算经验系数ψs
为提高计算准确度，规范规定按公式（4-19）计算得到的沉降s’尚应乘以一个沉降计算经验系数ψs。ψs定义为根据地基沉降观测资料推算的最终沉降量s与由式（4-19）计算得到的s’之比，一般根据地区沉降观测资料及经验确定，也可按表4-3查取。
表4-3 沉降计算经验系数ψs
综上所述，应力面积法的地基最终沉降量计算公式为
(4-20)
3) 沉降计算深度的确定
GBJ 7-89《建筑地基基础设计规范》规定沉降计算深度z n由下列要求确定：
(4-21)
式中?s n’为自试算深度往上?z厚度范围的压缩量（包括考虑相邻荷载的影响），?z的取值按表4-4确定。
表4-4 ?z的取值
学习指导 学习目标 在学习土的压缩性指标确定方法的基础上，掌握地基最终沉降量计算原理和地基固结问题的分析计算方法。 学习基本要求 1．掌握土的压缩性与压缩性指标确定方法 2．掌握地基最终沉降量计算方法 3．熟悉不同应力历史条件的沉降计算方法 4．掌握有效应力原理 5．掌握太沙基一维固结理论 6．掌握地基沉降随时间变化规律 主要基础知识 土中自重应力计算，土中附加应力计算，弹性力学基础知识 一、土的压缩试验与压缩性指标 1.室内压缩试验 土的室内压缩试验亦称固结试验，是研究土压缩性的最基本的方法。 室内压缩试验采用的试验装置为压缩仪（图片）。试验时将切有土样的环刀置于刚性护环中，由于金属环刀及刚性护环的限制，使得土样在竖向压力作用下只能发生竖向变形，而无侧向
变形。在土样上下放置的透水石是土样受压后排出孔隙水的两个界面。压缩过程中竖向压力通过刚性板施加给土样，土样产生的压缩量可通过百分表量测。常规压缩试验通过逐级加荷进行试验，常用的分级加荷量p为：50 kPa , 100 kPa , 200 kPa , 300 kPa , 400 kPa。 室内压缩试验过程可参见如下的室内压缩试验演示 室内压缩试验过程演示 详细了解压缩试验的试验操作步骤请进入固结试验1.mht室内固结试验（内容包括试验设备、试验方法、试验过程图片等) 根据压缩过程中土样变形与土的三相指标的关系，可以导出试验过程孔隙比e与压缩量 H 的关系，即： 公式推导（4-1） 这样，根据式（4-1）即可得到各级荷载p下对应的孔隙比e，从而可绘制出土样压缩试验的e-p曲线及e-lg p曲线等。 2. 压缩性指标 （1）压缩系数a 通常可将常规压缩试验所得的e-p数据采用普通直角坐标绘制成e-p曲线，如图4-1所示。设压力由p1增至p2，相应的孔隙比由e1减小到e2，当压力变化范围不大时，可将M1M2一小段曲线用割线来代替，用割线M1M2的斜率来表示土在这一段压力范围的压缩性，即：
地基沉降量计算 地基变形在其表面形成的垂直变形量称为建筑物的沉降量。 在外荷载作用下地基土层被压缩达到稳定时基础底面的沉降量称为地基最终沉降量。 一、分层总和法计算地基最终沉降量 计算地基的最终沉降量，目前最常用的就是分层总和法。 （一）基本原理 该方法只考虑地基的垂向变形，没有考虑侧向变形，地基的变形同室侧限压缩试验中的情况基本一致，属一维压缩问题。地基的最终沉降量可用室压缩试验确定的参数（e i、E s、a）进行计算，有： 变换后得： 或 式中：S--地基最终沉降量（mm）； e --地基受荷前（自重应力作用下）的孔隙比； 1 e --地基受荷（自重与附加应力作用下）沉降稳定后的孔隙比； 2 H--土层的厚度。 计算沉降量时，在地基可能受荷变形的压缩层围，根据土的特性、应力状态以及地下水位进行分层。然后按式（4-9）或（4-10）计算各分层的沉降量S i。最后将各分层的沉降量总和起来即为地基的最终沉降量：
（二）计算步骤 1）划分土层 如图4-7所示，各天然土层界面和地下水位必须作为分层界面；各分层厚度必须满足H i≤0.4B（B为基底宽度）。 2）计算基底附加压力p0 3）计算各分层界面的自重应力σsz和附加应力σz；并绘制应力分布曲线。 4）确定压缩层厚度 满足σz=0.2σsz的深度点可作为压缩层的下限； 对于软土则应满足σz=0.1σsz； 对一般建筑物可按下式计算z n=B(2.5-0.4ln B)。 5）计算各分层加载前后的平均垂直应力 p =σsz； p2=σsz+σz 1 6）按各分层的p1和p2在e-p曲线上查取相应的孔隙比或确定a、E s等其它压缩性指标 7）根据不同的压缩性指标，选用公式（4-9）、（4-10）计算各分层的沉降量 S i 8）按公式（4-11）计算总沉降量S。
一、前言 随着房改政策的推行和人们对工程质量的关注，在群众在关于建设工程质量的投诉中，常常举报砖混结构建筑物出现裂缝并询问建筑物的安全状态。在砖混结构中墙体裂缝是建筑工程质量中的老大难问题。分析一下引起问题的原因，有些地基不均匀沉降、温度应力、地震力、荷载和施工质量等。其中地基不均匀沉降和温度应力造成的裂缝所占比例大，是需要解决的主要问题。在砖混结构中地震力、荷载和施工质量引起的墙体裂缝有时可以影响建筑物的结构，同样是不可忽视的，本文重点谈谈由于地基不均匀沉降引起的墙体开裂。 二、地基不均匀沉降引起的裂缝分析 地基不均匀沉降和地基土层的均匀性、地基土的压缩性及荷载差异等有关。根据我国国情，《建筑地基基础设计规范》中允许砖混结构有沉降，并允许有沉降差。虽然规范要求控制沉降差，但在砖混凝土结构设计中不太被人们注意。此沉降差反映到地基上的砖混结构上，有时可引起墙体裂缝。 2.1地基不均匀沉降引起墙体裂缝的特征 1、裂缝向沉降较大的方向倾斜，沿着门窗洞口约成45 度，呈正八字形。 2、在房屋高差较大或荷载差异较大的情况下，裂缝位于层数低的，荷载轻的部分，并向上朝着层数高的荷载重的部分倾斜。 3、当房屋的沉降分布曲线呈凸形时，往往除了在纵墙两端出现倒八字形倾斜裂缝处，也常在纵墙顶部出现竖向裂缝。在多层砖混结构中，也有在窗口下坎墙上出现竖向裂缝的。 2.2地基不均匀沉降原因分析 1.房屋地基土层分布不均匀，土质差别较大是发生地基不均匀沉降的客观原因。 2.主观原因造成地基不均匀沉降多与设计有关，例如：①地基处理方案和基础设计不协调或在同一建筑物基础下采用多种地基处理方法。②由于建筑立面的错层，平面的变化引起荷载不均匀，如处理不好，可以引起地基不均匀沉降。③当房屋纵墙刚度较差时，由土壤的应力扩散作用，房屋两端应力逐渐减小，可以引起地基不均匀沉降。④还有的设计不符合规范的规定，实际中有的筏板从横墙轴线算起挑出长达 2100mm 远远超出规范的“不宜超出1500mm”的规定。结果
土的压缩性和地基沉降计算
第六章土的压缩性和地基沉降计算 第一节概述 客观地分析：地基土层承受上部建筑物的荷载，必然会产生变形，从而引起建筑物基础沉降，当场地土质坚实时，地基的沉降较小，对工程正常使用没有影响；但若地基为软弱土层且厚薄不均，或上部结构荷载轻重变化悬殊时，地基将发生严重的沉降和不均匀沉降，其结果将使建筑物发生各类事故，影响建筑物的正常使用与安全。地基土产生压缩的原因： 1．外因： （1）建筑物荷载作用，这是普遍存在的因素；（2）地下水位大幅度下降，相当于施加大面积荷载； （3）施工影响，基槽持力层土的结构扰动；（4）振动影响，产生震沉； （5）温度变化影响，如冬季冰冻，春季融化；（6）浸水下沉，如黄土湿陷，填土下沉。2．内因： （1）固相矿物本身压缩，极小，物理学上有意义，对建筑工程来说没有意义的； （2）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；（3）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。 上述诸多因素中，建筑物荷载作用是外因的主要因素，通过土中孔隙的压缩这一内因发生实际效果。 第二节土的压缩性 见土质学第二章第三节。 第三节，地基沉降量计算 一、无側向变形条件下的压缩量公式 关于土体压缩量的计算方法，目前在工程中广泛采用的是计算基础沉降的分层总和法。 分层总和法都是以无側向变形条件下的压缩量公式为基础，它们的基本假设是： 1．土的压缩完全是由于孔隙体积减少导致骨架变形的结果，而土粒本身的压缩可不计； 2．土体仅产生竖向压缩，而无测向变形；3．在土层高度范围内，压力是均匀分布的。 如图所示（见教材P127图4-15），在压力P1作用下压缩已经稳定时，相应的孔隙比为e1，试样高度为H，设固体土粒的体积为Vs，则孔隙体积为e1Vs，总体积V1＝（1＋e1）Vs；
6.3 常用的地基沉降计算方法 这里所讲的地基沉降量是指地基最终沉降量， 目前常用的计算方法有：弹性力学法、分层总和法、应力面积法和考虑应力历史影响的沉降计算法。所谓最终沉降量是地基在荷载作用下沉降完全稳定后的沉降量，要达到这一沉降量的时间取决于地基排水条件。对于砂土，施工结束后就可以完成；对于粘性土，少则几年，多则十几年、几十年乃至更长时间。 6.3.1 计算地基最终沉降量的弹性力学方法 地基最终沉降量的弹性力学计算方法是以Boussinesq课题的位移解为依据的。在弹性半空间表面作用着一个竖向集中力P时，见图6-5，表面位移w(x, y, o)就是地基表面的沉降量s： E r P s 2 1μ π - ? = （6-8） 式中μ—地基土的泊松比； E—地基土的弹性模量（或变形模量E ）； r—为地基表面任意点到集中力P作用点的距离，2 2y x r+ =。 对于局部荷载下的地基沉降，则可利用上式，根据叠加原理求得。如图6-6所示，设荷载面积A内N（ξ，η）点处的分布荷载为p0（ξ，η），则该点微面积上的分布荷载可为集中力P= p0（ξ，η）dξdη代替。于是，地面上与N点距离r =2 2) ( ) (η ξ- + -y x的M（x, y）点的沉降s（x, y），可由式（6-8）积分求得： ?? - + - - = A y x d d p E y x s 2 2 2 ) ( ) ( ) , ( 1 ) , ( η ξ η ξ η ξ μ （6-9） 从式（6-9）可以看出，如果知道了应力分布就可以求得沉降；反过来，若 沉降已知又可以反算出应力分布。 对均布矩形荷载p0（ξ，η）= p0=常数，其角点C的沉降按上式积分的结果为： 图6-5 集中力作用下地基表面的沉降曲线图6-6 局部荷载下的地面沉降 （a）任意荷载面；（b）矩形荷载面
地基不均匀沉降问题的分析与处理 摘要：地基土层在建筑物的荷载作用下产生变形，建筑物基础亦随之沉降，尤其是当荷载较大或地级土层软不均匀时,往往导致建筑物基础出现较大的不均匀沉降,以致建筑物某些部位开裂,倾斜,甚至倒塌.下面我们就地基沉降的问题的原因进行分析并探讨其防治和处理措施。 ， 关键字：地基，不均匀沉降，分析原因，防治处理。 对于建筑物因地基不均匀沉降引起结构裂缝等问题，早就引起了人们的注意，尤其是在软土地基上的建筑物，虽然经过了长期的使用，但其不均匀沉降有可能仍在发展。然而，这种不均匀沉降问题涉及上部结构，下部基础以及地基等问题，解决起来还是相但困难的。本文针对地基的不均匀沉降着重分析其原因并探讨防治和处理措施。 一，地基产生不均匀沉降的原因： 1地基 （1）支承地基层软弱。尽管建筑物的质量一般是体形均匀分布的，但各部分的重力却均集中在建筑物的中央处。所以均匀体形的建筑物中部比端部沉降大。 （2）粘土侧向位移。在沿河，沿湖，沿海边上的建筑物，在重力的作用下，粘土层会向岸边发生位移。类似这种粘土层的水平位移，有时也发生在已有建筑物相邻的深挖工程中，他一方面产生侧移，同时也导致发生沉降。 （3）因干燥，收缩产生的沉降。当伴有较大热源的建筑物，如锅炉房等，当热量传到地基内，就是粘土层水分蒸发，从而产生地基土收缩，于是发生较大的局部或整体沉降。 （4）软土地层厚度不均，因地层倾斜等原因造成建筑物下部地基软土层厚度不均，由于软土层厚的部分压缩量大，而薄的部分压缩量小，从而造成建筑物的不均匀沉降。 （5）建筑物跨建在不同种类的土基上。由于建筑物跨建在不同种类的土基上，有如未固结和已固结的地基上，松砂层和沙砾层地基等，因沉降状况不同，必然形成了不均匀沉降。 （6）建筑物接近倾斜地段或崖地地段。由于建筑物的自重，引起下部地基滑移，或者由于建筑物自重，引起建筑地段移动滑坡，也容易产生不均匀沉降。 2基础和上部结构 （1）采用不同基础结构。若建筑物一部分被桩基支承，另一部分被加固的地基支承，这样将造成地基结构的的受力状况和沉降规律各自不同，必将引起建筑物的不均匀沉降。这种事故也常发生在建筑物各部分质量显著不同或不同时期内进行改建，扩建的工程中。 （2）采用同类型的基础结构，但其形状，分布有显著差异。即使采用统一形式的基础结构，但是，若基础的地面积，或桩的长度，或桩的间距等均有显著不同时，也将产生不均匀沉降。 （3）建筑物的改、扩建或局部拆除时改变了原基础结构工作状态。由于改建、扩建中增加了上部结构和在，所以也局部地增加了基础结构荷载，从
对地基不均匀沉降的原因及采取的防治措施 建筑物一般总会产生一定的沉降，软弱地基上的建筑物更容易产生不均匀沉降。过大的不均匀沉降易使上部结构开裂与破坏，造成建筑物各处渗水、下水道堵塞不畅等，严重影响建筑物的使用。对于多层砌体结构，由于砌体的抗拉、抗剪强度较低，在地基沉降时，很易在墙体上产生斜裂缝或踏步式裂缝，窗洞的四角部位尤其厉害。 引起地基不均匀沉降的原因： 首先是地质勘察报告的准确性差、真实性不高。实际施工中，有些工程不进行地质勘察盲目施工；有的勘察不按规定进行，如钻探中布孔不准确或孔深不到位；有的抄袭相邻建筑物的资料等，都会给设计人员造成分析、判断或设计错误，使建筑物可能产生沉降或不均匀沉降，甚至发生结构破坏。 其次是设计方面存在问题。建筑物长度太长；建筑体型比较复杂凹凸转角多；未在适当部位设置沉降缝；基础及建筑物整体刚度不足；建筑物层高相差大所受荷载差异大；地基土的压缩性显著不同、地基处理方法不同；以及设计方面的错误等都会引起建筑物产生过大的不均匀沉降。 最后是施工方面存在问题。没有认真进行验槽；基础施工前扰动了地基土；在已建成的建筑物周围推放大量的建筑材料或土方；对于砖砌体结构，砌筑质量不满足要求，砂浆强度低、灰缝不饱满、砌砖组砌不当、通缝多、拉结筋不按规定设置等，也会引起建筑物建成后产生不均匀沉降。 针对以上问题，防止地基产生不均匀沉降的措施主要有： 一、保证勘察报告的真实性和可靠性。 1. 建筑物体型应力求简单。建筑物立面的高差不宜悬殊，所受荷载差异不宜太大；在平面上开头应力求简单，尽量避免凹凸转角，同时平面上的转折和弯曲也不宜过多，否则会使其整体性和抗变形能力降低。另外，适当控制建筑物的长高比（建筑物在平面上的长度和从基底算起的高度之比），其越小，整体刚度越好，调整不均匀沉降的能力越强，一般控制在 2.5~3 之间。对于砌体承重结构，为保证其整体刚度，应合理布置纵横墙。纵横墙应尽量贯通，横隔墙的间距不宜过大，一般不大于建筑物宽度的 1.5 倍为宜。 2. 设置沉降缝。沉降缝将建筑物分成各自独立的单元，各单元的沉降不相互影响。一般在建筑平面的转折部位，高度差异（或荷载差异）处，长高比嘉宾大的砌体承重结构或钢筋混凝土西式体承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当部位，地基土的压缩性有显著差异处，建筑结构或基础类型不同处，分期建造房
地基不均匀沉降的原因及防治 建筑物一般总会产生一定的沉降，软弱地基上的建筑物更容易产生不均匀沉降。过大的不均匀沉降易使上部结构开裂与破坏，造成建筑物各处渗水、下水道堵塞不畅等，严重影响建筑物的使用。对于多层砌体结构，由于砌体的抗拉、抗剪强度较低，在地基沉降时，很易在墙体上产生斜裂缝或踏步式裂缝，窗洞的四角部位尤其厉害。 引起地基不均匀沉降的原因： 首先是地质勘察报告的准确性差、真实性不高。实际施工中，有些工程不进行地质勘察盲目施工；有的勘察不按规定进行，如钻探中布孔不准确或孔深不到位；有的抄袭相邻建筑物的资料等，都会给设计人员造成分析、判断或设计错误，使建筑物可能产生沉降或不均匀沉降，甚至发生结构破坏。 其次是设计方面存在问题。建筑物长度太长；建筑体型比较复杂凹凸转角多；未在适当部位设置沉降缝；基础及建筑物整体刚度不足；建筑物层高相差大所受荷载差异大；地基土的压缩性显著不同、地基处理方法不同；以及设计方面的错误等都会引起建筑物产生过大的不均匀沉降。 最后是施工方面存在问题。没有认真进行验槽；基础施工前扰动了地基土；在已建成的建筑物周围推放大量的建筑材料或土方；对于砖砌体结构，砌筑质量不满足要求，砂浆强度低、灰缝不饱满、砌砖组砌不当、通缝多、拉结筋不按规定设置等，也会引起建筑物建成后产生不均匀沉降。 针对以上问题，防止地基产生不均匀沉降的措施主要有： 一、保证勘察报告的真实性和可靠性。
1.建筑物体型应力求简单。建筑物立面的高差不宜悬殊，所受荷载差异不宜太大；在平面上开头应力求简单，尽量避免凹凸转角，同时平面上的转折和弯曲也不宜过多，否则会使其整体性和抗变形能力降低。另外，适当控制建筑物的长高比（建筑物在平面上的长度和从基底算起的高度之比），其越小，整体刚度越好，调整不均匀沉降的能力越强，一般控制在 2.5~3之间。对于砌体承重结构，为保证其整体刚度，应合理布置纵横墙。纵横墙应尽量贯通，横隔墙的间距不宜过大，一般不大于建筑物宽度的1.5倍为宜。 2.设置沉降缝。沉降缝将建筑物分成各自独立的单元，各单元的沉降不相互影响。一般在建筑平面的转折部位，高度差异（或荷载差异）处，长高比嘉宾大的砌体承重结构或钢筋混凝土西式体承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当部位，地基土的压缩性有显著差异处，建筑结构或基础类型不同处，分期建造房屋的交界处等设置沉降缝。沉降缝应有足够的宽度，建筑物越高（层数越多），缝就越宽。具体缝宽和构造见规范及有关资料。 3.相邻建筑物之间应保持一定的距离。地基土中的附加应力会扩散到基础外的一定宽度和深度，如果两相邻建筑物距离过近，就会产生应力叠加，而引起过大的不均匀沉降；特别是在原有建筑物旁新建重高建筑物时更应注意。 4.适当调整建筑物标高。各建筑单元、地下管线、工业设备等原有标高，会随着地基的不断沉降而改变。国契约，预先可采取一定措施给以提高。如（1）室内地坪和地下设施的标高高，可根据预做沉降量予以提高。建筑物各部分（或设备之间）有联系时，可将沉降较大者标高提高。
不均匀沉降的原因及防治 在现代及古代建筑物中有很多由于地基沉降造成坍塌，著名的比萨斜塔就是由于地基沉降而引起的。是什么原因造成了地基沉降，我们又能采取什么措施来防治地基沉降？地基产生不均匀沉降的原因是多方面的，带给建筑物的影响很大的，对建筑物的破坏也是难以修复的。 引起地基不均匀沉降的原因： 首先是地质勘察报告的准确性差、真实性不高。实际施工中，有些工程不进行地质勘察盲目施工；有的勘察不按规定进行，如钻探中布孔不准确或孔深不到位；有的抄袭相邻建筑物的资料等，都会给设计人员造成分析、判断或设计错误，使建筑物可能产生沉降或不均匀沉降，甚至发生结构破坏。 其次是设计方面存在问题。建筑物长度太长；建筑体型比较复杂凹凸转角多；未在适当部位设置沉降缝；基础及建筑物整体刚度不足；建筑物层高相差大所受荷载差异大；地基土的压缩性显著不同、地基处理方法不同；以及设计方面的错误等都会引起建筑物产生过大的不均匀沉降。 最后是施工方面存在问题。没有认真进行验槽；基础施工前扰动了地基土；在已建成的建筑物周围推放大量的建筑材料或土方；对于砖砌体结构，砌筑质量不满足要求，砂浆强度低、灰缝不饱满、砌砖组砌不当、通缝多、拉结筋不按规定设置等，也会引起建筑物建成后产生不均匀沉降。 地基不均匀沉降会产生什么危害？ 在实际工程中，天然地基土具有一定的压缩性，因此，在自重应力和附加应力的作用下，地基将产生一定的沉降。一般来说，地基产生均匀沉降，对建筑物本身影响不大，可以预留沉降标高加以解决。但是由于地基软弱，土层厚度变化大，土层在水平方向软硬不一建筑物荷载相差较大或基础类型、尺寸的差异等原因，容易使地基产生过量的不均匀沉降，造成建筑物倾斜，引起上部结构产生附加应力或上部结构附加应力增加，当不均匀沉降超过建筑物承受的限度时，即造成墙体或楼面开裂等事故，甚至使整个结构严重倾斜，影响建筑使用，危及安全。总体来说，不均匀沉降对工程的危害主要表现在两个方面：一是使上部结构产生
浅谈不均匀沉降的处理方法及控制 摘要：建筑结构基础不均匀沉降往往引起建筑上部结构的过大变形、开裂、倾斜甚至破坏。现实中这样的例子比比皆是。本文对建筑不均匀沉降的原因、处理方法以及怎样控制建筑不均匀沉降发生进行了探讨。 关键词：不均匀沉降处理方法控制 建筑物在施工和使用的过程中总会产生一些沉降。当沉降均匀时，对建筑物不致带来危害，而当沉降不均匀时，往往会给建筑物带来有害影响。特别是软土地基，由于沉降量大，不均匀，稳定期长，处理不好，极易造成工程事故。所以通过一定的途径采取适当措施，以减少建筑的不均匀沉降是十分必要的。 1 建筑物不均匀沉降产生的原因 引起建筑物不均匀沉降的原因主要有以下四个方面： 1)地基土本身的不均匀性，地基土并不是单一的匀质材料，但在设计中对其作了简化假定，使其单一化理想化。表达为土的容重r、压缩模量ES、密实度等这样就使计算与实际有一定的误差。因此尽管设计时计算得很认真，也并不能保证建筑物能够完全均匀沉降。 2)施工中出现的问题。由于施工时地基处理的不好，或因地质勘探不细，没有发现地下的某些不良地质现象，如暗洪、坑洞等，因而未作处理，从而引起地基的不均匀沉降。 3)建成后使用过程中的意外影响。由于地下水管的大量漏水引起地基局部下沉，或因为临时的大量的地面堆载而引起局部下沉。 4)建筑物的立面存在高差，另外还有相邻新建筑产生的影响等。一般在建筑物下部，由下往上发展，呈“八”字、倒“八”字、水平及竖缝。当长条形的建筑物中部沉降过大，则在房屋两端由下往上形成正“八”字缝，且首先在窗对角突破，反之，当两端沉降过大，则形成的两端由下往上的倒“八” 字缝，也首先在窗对角突破，还可在底层中部窗台处突破形成由上至下竖缝，由于一侧的不均匀沉降，还可导致在此处产生水平推力而组成力偶，从而导致此交接处的竖缝。 2建筑物不均匀沉降处理方法 不均匀沉降一般发生在建筑物的中央处并呈弯曲形状。裂缝成八字型，产生在建筑物的两端处。而开裂发生的部位不论是上层或下层均有可能发生。以某栋
地基不均匀沉降案例分析 一，案例（1）; 地基不均匀沉降造成的严重倾斜——苏州市 虎丘塔 l．工程事故概况: 虎丘塔位于苏州市西北虎丘公园山顶，原名云岩寺塔，落成于宋太祖建隆二年（公元961年），距今已有1000多年悠久历史。全塔七层，高47.5m。塔的平面呈八角形，由外壁、回廊与塔心三部分组成。虎丘塔全部砖砌，外型完全模仿楼阁式木塔，每层都有八个壶门，拐角处的砖特制成圆弧形，十分美观，在建筑艺术上是一个创造。中外游人不绝。1961年3月4日国务院将此塔列为全国重点文物保护单位。 1980年6月虎丘塔现场调查，当时由于全塔向东北方向严重倾斜，不仅塔顶离中心线已达2．31m，而且底层塔身发生不少裂缝，成为危险建筑而封闭、停止开放。仔细观察塔身的裂缝，发现一个规律，塔身的东北方向为垂直裂缝，塔身的西南面却是水平裂缝。 虎丘塔倾斜全景（1980年6月）
虎丘塔Ⅰ-Ⅰ地质剖面图2．事故原因分析 经勘察，虎丘山是由火山喷发和造山运动形成，为坚硬的凝灰岩和晶屑流纹岩。山顶岩面倾斜，西南高，东北低。虎丘塔地基为人工地基，由大块石组成，块石最大粒径达1000mm。人工块石填土层厚1－2m，西南薄，东北厚。下为粉质粘土，呈可塑至软塑状态，也是西南薄，东北厚。底部即为风化岩石和基岩。塔底层直径13．66m范围内，覆盖层厚度西南为2．8m，东北为5．8m，厚度相差3．0m，这是虎丘塔发生倾斜的根本原因。此外，南方多暴雨，源源雨水渗入地基块石填土层，冲走块石之间的细粒土，形成很多空洞，这是虎丘塔发生倾斜的重要原因。在十年“文革”期间，无人管理，树叶堵塞虎丘塔周围排水沟，大量雨水下渗，加剧了地基不均匀沉降，危及塔身安全。 从虎丘塔结构设计上看有很大缺点，没有做扩大的基础，砖砌塔身垂直向下砌八皮砖，即埋深0．5m，直接置于上述块石填土人工地基上。估算塔重63000kN，则地基单位面积压力高达435kPa，超过了地基承载力。塔倾斜后，使东北部位应力集中，超过砖体抗压强度而压裂。 3．事故处理方法： 首先采取加固地基的办法。 第一期加固工程是在塔四周建造一圈桩排式地下连续墙，其目的为减少塔基土流失和地基土的侧向变形。在离塔外墙约3m处，用人工挖直径1.4m的桩孔，深入基岩50cm，浇筑钢筋混凝土。人工挖孔灌注桩可以避免机械钻孔的振动。
第三章土的压缩性与地基沉降计算 地基在荷载作用下会产生附加应力,从而引起地基(主要是竖向变形)，建筑物基础亦随之沉降。如果沉降超过容许范围，就会导致建筑物发裂或影响其正常使用，严重者还会威胁建筑物的安全。因此，在地基基础设计与施工时，必须重视地基变形问题；如果地基不均匀或上部结构荷载差异较大，还应考虑不均匀沉降对建筑物的影响。 为了计算地基的变形量，必须了解土的压缩性。通过室内或现场试验，求出土的压缩性指标，可计算基础的最终沉降量（地基稳定后的沉降量）；并可研究地基变形与时间的关系，以便了解建筑物使用期间某一时刻的的变形量。因此，研究地基的变形，对于保证建筑物的经济性和安全具有重要意义。 导致地基变形的因素很多．但大多数情况下主要是建筑物荷载引起的。本章主要介绍土的压缩性、压缩性指标及由建筑物荷载引起的地基最终沉降量的计算。 第一节土的压缩性 一、基本概念 (一)压缩性 土在压力作用下体积缩小的特性称为土的压缩性。土体积缩小的原因，从土的三相组成来看不外乎有以下三个方面：①土颗粒本身的压缩；②土孔隙中不同形态的水和气体的压缩；③孔隙中部分水和气体被挤出，土颗粒相互移动靠拢使孔隙体积减小。试验研究表明，在一般建筑物压力100～600KPa作用下，土颗粒及水的压缩变形量不到全部土体压缩变形量的1/400，可以忽略不计。气体的压缩性较大，密闭系统中，土的压缩是气体压缩的结果，但在压力消失后，土的体积基本恢复，即土呈弹性。而自然界中土是一个开放系统，孔隙中的水和气体在压力作用下不可能被压缩而是被挤出，由此，土的压缩变形主要是由于孔隙中水和气体被挤出，致使土孔隙体积减小而引起的。 土体压缩变形的快慢与土中水渗透速度有关。对透水性大的砂土，建筑物施工完毕时，可认为压缩变形已基本结束；对于高压缩性的饱和粘性土，由于渗透速度慢，施工完毕时一般只达到总变形量的5%～20%。在相同压力条件下，不同土的压缩变形量差别很大，可通过室内压缩试验或现场载荷试验测定。 粘性与无粘性土变形与渗透性关系 (二)固结与固结度 土的压缩需要一定的时间才能完成，对于无黏性土，压缩过程所需的时间较短。对于饱和黏性土，由于水被挤出的速度较慢，压缩过程所需的时间就相当长，需几年甚至几十年才能压缩稳定。
研究土压缩性的意义 从工程意义上来说，地基沉降有均匀沉降和不均匀沉降之分。当建筑物基础均匀下沉时，从结构安全的角度来看，不致有什么影响，但过大的沉降将会严重影响建筑物的使用与美观，如造成设备管道排水倒流，甚至断裂等；当建筑物基础发生不均匀沉降时，建筑物可能发生裂缝、扭曲和倾斜，影响使用和安全，严重时甚至使建筑物倒塌。因此，在不均匀或软弱地基上修建建筑物时，必须考虑土的压缩性和地基变形等方面的问题。 对于道路和桥梁工程，一般来说，均匀沉降对路桥工程的上部结构危害也较小，但过量的均匀沉降也会导致路面标高降低、桥下净空的减少而影响正常使用；不均匀沉降则会造成路堤开裂、路面不平，对超静定结构桥梁产生较大附加应力等工程问题，甚至影响其正常和安全使用。因此，为了确保路桥工程的安全和正常使用，既需要确定地基土的最终沉降量，也需要了解和估计沉降量随时间的发展及其趋于稳定的可能性。 在工程设计和施工中，如能事先预估并妥善考虑地基的变形而加以控制或利用，是可以防止地基变形所带来的不利影响的。如某高炉，地基上层是可压缩土层，下层为倾斜岩层，在基础底面积范围内，土层厚薄不均，在修建时有意使高炉向土层薄的一侧倾斜，建成后由于土层较厚的一侧产生较大的变形，结果使高炉恰好恢复其竖向位置，保证了安全生产，节约了投资。 回弹曲线和再压缩曲线 上面在室内侧限压缩试验中连续递增加压，得到了常规的压缩曲线。现在如果加压到某一值（相应于下图曲线上的P点）后不再加压，而是逐级进行卸载直至为零，并且测得各卸载等级下土样回弹稳定后土样高度，进而换算得到相应的孔隙比，即可绘制出卸载阶段的关系曲线，如图中bc曲线所示，称为回弹曲线（或膨胀曲线）。可以看到不同于一般的弹性材料的是，回弹曲线不和初始加载的曲线ab重合，卸载至零时，土样的孔隙比没有恢复到初始压力为零时的孔隙比e0。这就表明土在荷载作用下残留了一部分压缩变形，称之为残余变形（或塑性变形），但也恢复了一部分压缩变形，称之为弹性变形
4-1 设土样样厚 3 cm ，在 100 ～ 200kPa 压力段内的压缩系数＝ 2 × 10 － 4 ，当压力为 100 kPa 时 , e ＝ 0.7 。求：（ a ）土样的无侧向膨胀变形模量；（ b ）土样压力由 100kPa 加到 200kPa 时，土样的压缩量S 。 4-1 解：（ a ）已知，所以： （ b ） 4-2 有一饱和黏土层，厚 4m ，饱和重度＝ 19 kN/ m 3 ，土粒重度＝ 27 kN/ m 3 ，其下为不透水岩层，其上覆盖 5m 的砂土，其天然重度γ ＝ 16 kN/ m 3 ，如图 4 － 32 。现于黏土层中部取土样进行压缩试验并绘出e － lg p 曲线，由图中测得压缩指数C c 为 0.17 ，若又进行卸载和重新加载试验，测得膨胀系数C s ＝ 0.02 ，并测得先期固结压力为 140 kPa 。问：（ a ）此黏土是否为超固结土？（ b ）若地表施加满布荷载 80 kPa ，黏土层下沉多少？ 图 4 － 32 习题 4 － 2 图 4-3 有一均匀土层，其泊松比＝ 0.25 ，在表层上作荷载试验，采用面积为1000cm 2 的刚性圆形压板，从试验绘出的曲线的起始直线段上量取p ＝ 150 kPa ，对应的压板下沉量S ＝ 0.5cm 。试求： （ a ）该土层的压缩模量E s 。 （ b ）假如换另一面积为 5000cm 2 的刚性方形压板，取相同的压力p ，求对应的压板下沉量。 （ c ）假如在原土层 1.5m 下存在软弱土层，这对上述试验结果有何影响？
4-4 在原认为厚而均匀的砂土表面用 0.5m 2 方形压板作荷载试验，得基床系数（单位面积压力 / 沉降量）为 20MPa/m ，假定砂层泊松比＝ 0.2 ，求该土层变形模量E 0 。后改用2m × 2m 大压板进行荷载试验，当压力在直线断内加到 140 kPa ，沉降量达 0.05m ，试猜测土层的变化情况。 4-5 设有一基础，底面积为5m × 10m ，埋深为 2m ，中心垂直荷载为 12500kN （包括基础自重），地基的土层分布及有关指标示于图 4 － 33 。试利用分层 总和法（或工民建规范法，并假定基底附加压力等于承载力标准值），计算地基总沉降。 图 4 － 33 习题 4 － 5 图 4-6 有一矩形基础，埋深为 2m ，受 4000kN 中心荷载（包括基础自重） 的作用。地基为细砂层 , 其，压缩资料示于表 4 － 14 。试用分层总和法计算基础的总沉降。 4-6 解： 1 ）分层：，地基为单一土层，所以地基分层和编号如图。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/0e10319153.html, 地基基础不均匀沉降的原因及处理措施 作者：万涛 来源：《城市建设理论研究》2013年第13期 【摘要】文章围绕着地基基础不均匀沉降的相关问题，首先分析了引起地基不均匀沉降的原因及其可能会造成的危害，其次就地基不均匀沉降的处理措施从设计、勘探以及施工等三个方面提出了一些看法和建议。 【关键词】地基基础；不均匀沉降；原因；处理措施 中图分类号： TU47 文献标识码： A 文章编号： 引言 在现代建筑中，由于地基软弱、荷载分布不均匀等原因，会引起建筑物下沉或者不均匀下沉，例如:墙体、屋面渗水、管道漏水、下水道堵塞不畅；底层门窗或局部墙面出现斜裂缝、水平裂缝、垂直裂缝等。对建筑工程产生了极大的危害。尤其是高层建筑和重要建筑的建设，不均匀沉降问题一旦处理不好，将给投资方和施工方造成巨大的经济损失及恶劣的影响。因此解决地基沉降在工程施工中占有极其重要的意义。 1 引起地基不均匀沉降的原因 1.1地质勘探报告的原因 工程地质勘察报告反映土层性质、地下水和土工试验情况，并结合设计要求，对地基出具评价，对设计和施工提出某些建议。实际施工中，有些工程不进行地质勘察盲目施工；有的勘察不按规定进行都会给设计人员造成分析、判断或设计错误，使建筑物可能产生不均匀沉降，甚至发生结构破坏。 1.2设计方面的原因 建筑结构设计不合理，平面体形复杂、层高高差和房屋长度太大导致整体刚度差；结构荷载明显不同；基础选型不合理，同一建筑采用不同的基础结构；对不同的地基土质未作相应的处理；不按规范规定设置沉降缝；基础刚度或住宅整体刚度不强；设计计算粗糙；相邻建筑物之间的距离不够，以致地基中附加应力扩散后重叠，导致不均匀沉降。 1.3 外部因素的原因 在已有建筑附近开挖基坑，影响了地基的稳定；邻近建筑物施工时的机械振动；大面积堆载；地下水大量浸泡等等，造成地基滑移或沉陷。
地基不均匀沉降造成的严重倾斜——苏州市虎丘塔 l．工程事故概况 虎丘塔位于苏州市西北虎丘公园山顶，原名云岩寺塔，落成于宋太祖建隆二年（公元961年），距今已有1000多年悠久历史。全塔七层，高47.5m。塔的平面呈八角形，由外壁、回廊与塔心三部分组成。虎丘塔全部砖砌，外型完全模仿楼阁式木塔，每层都有八个壶门，拐角处的砖特制成圆弧形，十分美观，在建筑艺术上是一个创造。中外游人不绝。1961年3月4日国务院将此塔列为全国重点文物保护单位。 虎丘塔倾斜全景（1980年6月）虎丘塔Ⅰ-Ⅰ地质剖面图 1980年6月虎丘塔现场调查，当时由于全塔向东北方向严重倾斜，不仅塔顶离中心线已达2．31m，而且底层塔身发生不少裂缝，成为危险建筑而封闭、停止开放。仔细观察塔身的裂缝，发现一个规律，塔身的东北方向为垂直裂缝，塔身的西南面却是水平裂缝。 2．事故原因分析 经勘察，虎丘山是由火山喷发和造山运动形成，为坚硬的凝灰岩和晶屑流纹岩。山顶岩面倾斜，西南高，东北低。虎丘塔地基为人工地基，由大块石组成，块石最大粒径达1000mm。人工块石填土层厚1－2m，西南薄，东北厚。下为粉质粘土，呈可塑至软塑状态，也是西南薄，东北厚。底部即为风化岩石和基岩。塔底层直径13．66m范围内，覆盖层厚度西南为2．8m，东北为5．8m，厚度相差3．0m，这是虎丘塔发生倾斜的根本原因。此外，南方多暴雨，源源雨水渗入地基块石填土层，冲走块石之间的细粒土，形成很多空洞，这是虎丘塔发生倾斜的重要原因。在十年“文革”期间，无人管理，树叶堵塞虎丘塔周围排水沟，大量
雨水下渗，加剧了地基不均匀沉降，危及塔身安全。 从虎丘塔结构设计上看有很大缺点，没有做扩大的基础，砖砌塔身垂直向下砌八皮砖，即埋深0．5m，直接置于上述块石填土人工地基上。估算塔重63000kN，则地基单位面积压力高达435kPa，超过了地基承载力。塔倾斜后，使东北部位应力集中，超过砖体抗压强度而压裂。 3．事故处理方法： 首先采取加固地基的办法。 第一期加固工程是在塔四周建造一圈桩排式地下连续墙，其目的为减少塔基土流失和地基土的侧向变形。在离塔外墙约3m处，用人工挖直径1.4m的桩孔，深入基岩50cm，浇筑钢筋混凝土。人工挖孔灌注桩可以避免机械钻孔的振动。地基加固先从不利的塔东北方向开始，逆时针排列，一共44根灌注桩。施工中，每挖深80cm即浇15cm厚井圈护壁。当完成6－7根桩后，在桩顶浇筑高450mm 圈梁，连成整体。 第二期加固工程进行钻孔注浆和树根桩加固塔基。钻孔注水泥浆位于第一期工程桩排式圆环形地下连续墙与塔基之间，孔径90mm，由外及里分三排圆环形 注浆共113孔，注入浆液达26637rn3。树根桩位 于塔身内顺回廊中心和八个壶门内，共做32根垂 直向树根桩。此外，在壶门之间8个塔身，各做 2根斜向树根桩。总计48根树根桩，桩直径90mm， 安设3Ф16受力筋，采用压力注浆成桩。 这项虎丘塔地基加固工程，由上海市特种基础工程 研究所改装了XJ．100－1型钻机，用干钻法完成，效果 良好。 虎丘塔地基加固布置图
地基土压缩性的判定，土的变形模量与压缩模量的关系默认分类2009-12-06 20:55:31 阅读484 评论1 字号：大中小订阅 1.压缩系数a 值与土所受的荷载大小有关。工程中一般采用100 ～200 kPa 压力区 间内对应的压缩系数 a 1-2 来评价土的压缩性。即 a 1-2 <0.1/ MPa 属低压缩性土； 0.1 /MPa ≤ a 1-2 <0.5/ MPa 属中压缩性土； a 1-2 ≥ 0.5/ MPa 属高压缩性土。 压缩模量是另一种表示土的压缩模量的指标，Es越小，土的压缩性越高。 Es<4MPa 高压缩性土 4MPa 当μ＝0～0.5时，β＝1～0，即Eo/Es的比值在0～1之间变化，即一般Eo小于Es。但很多情况下Eo/Es 都大于1。其原因为：一方面是土不是真正的弹性体，并具有结构 性；另一方面就是土的结构影响；三是两种试验的要求不同； μ、β的理论换算值 土的种类μβ 碎石土0.15～0.20 0.95～0.90 砂土0.20～0.25 0.90～0.83 粉土0.23～0.31 0.86～0.72 粉质粘土0.25～0.35 0.83～0.62 粘土0.25～0.40 0.83～0.47 注：E0与Es之间的关系是理论关系，实际上，由于各种因素的影响，E0值可能是βEs值的几倍，一般来说，土愈坚硬则倍数愈大，而软土的E0值与βEs值比较 地基基础不均匀沉降的原因分析及应对措施 摘要：地基不均匀沉降对于建筑物的正常使用有着很大的影响，本文主要对建筑地基不均匀沉降的原因进行了分析，并提出了具体的防治措施。 关键词：地基基础；沉降；原因；措施 引言 由于建筑基础不均匀沉降产生的工程质量事故，轻则影响建筑物的使用功能，造成使用者心理上的不安；重则造成渗水和灌风，更严重的会引起倒塌等安全事故，造成人身财产损失。建筑物的地基基础的不均匀沉降问题，从项目选址开始，到地质勘察、设计、工程施工等阶段都应建立在摸清地质情况的前提下，按照客观规律因势利导地去开展工作，直至使用阶段，使用者都应该遵循该建筑物的设计条件进行使用或改造。 一、地基基础不均匀沉降对工程建筑物的主要危害 1、造成建筑物发生倾斜。如意大利比塞塔，该建筑建造于不均匀的高压缩性地基之上，造成塔基发生不均匀沉降现象，其北侧下沉高度为1米多，南侧下沉高度为3米，至今塔身已侧移5.8米有余。 2、造成建筑物下沉严重。如上海锦江饭店，其建筑于软土地基之上，造成建筑物沉降2.6m之多，原来的底层已陷入地下成为半地下室状态，给实际使用带来严重影响。 3、造成建筑物墙体开裂。如清华大学供应科的库房楼，在竣工一年后出现墙体开裂状况，三年以后整个楼体已有33条较大裂缝存在，列为危房。 4、造成建筑物基础断裂。以东南大学的教工住宅为例，筏板基础刚浇筑完准备砌墙时，发现筏板基础横向发生断裂，其缝长达6米多，宽1~5毫米。 二、地基基础不均匀沉降的产生原因 1、在设计方面。地基土的压缩性有明显不一样处或在地基处理措施不一样处，没有在恰当地方设置沉降缝。基础刚度或整体刚度不能满足要求，不均匀沉降就会严重，引起下层开裂。设计不仔细，计算不仔细，相关地方不做计算，参考别的建筑物。 2、选址不当，地面高差悬殊很大，地形较为复杂。很多平整场地工作常常使同一建筑物的部分基础置于挖方区，而另一部分基础在于填方区，或一部分基础在于河道上，而另一部分基础在于硬土层上，若处理不合适，很容易导致地基基础出现不均匀沉降。 精选文档 减少建筑物地基不均匀沉降的一般措施 建筑物地基是直接承受构造物荷载影响的地层。地基应具有良好的稳定性，在荷载作用下沉降均匀，保证房屋的沉降均匀。如果地基土质分布不均匀，处理不好就会产生不均匀沉降，将影响到建筑物的正常使用与安全，轻则上部墙身开裂、房屋倾斜，重则建筑物倒塌，危及生命与财产安全。 引起地基产生不均匀沉降的原因主要有：一是地质勘察报告的准确性差、真实性不高。有的勘察不按规定进行，如钎探中布孔不准确或孔深不到位；有的抄袭相邻建筑物的资料等，这些问题都容易造成设计人员分析、判断、设计出现错误，使建筑物可能产生不均匀沉降，甚至发生结构破坏。二是设计方面存在问题。建筑物长度太长、建筑体型比较复杂凹凸转角多、未在适当部位设置沉降缝、基础及建筑物整体刚度不足等都会引起建筑物产生过大的不均匀沉降。三是施工方面存在问题。没有认真进行验槽、基础施工前扰动了地基土、在已建成的建筑物周围堆放大量的建筑材料或土方、砌筑质量不满足要求等均会引起建筑物建成后产生不均匀沉降。笔者结合工作经验对减少建筑物地基不均匀沉降的措施提出如下针对性的建议。 建筑措施 保证勘察报告的真实性和可靠性。地质勘察报告是设计人员的主要设计依据，是一门专门的科学，来不得半点虚假，因此必须提高地质勘测人员的业务 ------- 精选文档-------------- 水平、政治素质和职业道德素质，加 强其责任感，使其结合实际情况，按规定进行勘察，这样才能使勘察报告具有真实性和可靠性。 房屋体型力求简单。在软弱地基上建造的房屋，其平面应力求简单，避免凹凸转角，因为其主要部位基础交叉、应力集中，若结构复杂则易产生较大沉降。 设置沉降缝。在平面的转折部位、高度或荷载差异较大处、地基土的压缩性有显著差异处、房屋长高比过大时在房屋的适当部位均设置沉降缝。沉降缝应从基础至屋面将房屋垂直断开，并有一定的缝宽，以防止不均匀沉降时引起房屋碰撞。 保持相邻建筑物基础间的净距。在已有建筑物旁新建房屋时，或相邻建筑物的高度差异、荷载差异较大时，需要留有一定的间隔距离，以避免相互基底压力叠加而产生附加沉降。 控制建筑物的标高。各建筑单元、地下管线、工业设备等原有标高，会随着地基的不断沉降而改变。因此，预先可采取一定措施给以提高，即根据预估的沉降量，提高室内地面和地下设施的标高。 结构措施 加强上部结构的刚度。当上部结构的整体刚度很大时，可改善基础的不均匀沉降。基础即使有些沉降，也不致产生过大的裂缝。反之，上部结构的整体地基基础不均匀沉降的原因分析及应对措施
减少建筑物地基不均匀沉降的一般措施
相关主题
文本预览