土力学PPT课件： 地基变形计算

e1
e0
h1 h0
1
e0
其中：e0
Gs 1 0
0
w
1
h Vs 0 A
1 e
0
hi ei
❖压缩曲线是室内压缩实验的成果，它是土的孔隙比e 与所受压力P的关系曲线。
•压缩性曲线的形状与土样的成分、结构、状态及受力历 史等有关。
•压缩性不同的土，其e-p曲线的形状不同。曲线愈陡，说 明压力增加时孔隙比减小得多，土易变形，压缩性愈高。
载荷试验
载荷试验观测标准：
a. 每级加载后，按间隔10、10、10、15、15、30分钟 读数，当连续2个小时内，每1个小时的沉降量小于 0.1mm时，可加下一级荷载；
b. 当出现承压板周围土有明显的侧向挤出或发生裂纹 时、当沉降s急剧增大时、当某一级 荷载24小时不能达到稳定标准时， 即可终止加载；
（二）压缩定律
1.压缩系数
e p曲线上任一 点切线斜率 a就表示了相应于压力 p作用下的压缩性。
压缩系数
a de e1 - e2 dp p2 - p1
式中 : a称为压缩系数 单位为MPa-1；
p1 : 相当于某深度处的自重 应力[kPa]； p2 : 相当于某深度处的自重 应力与附
加应力之和[ kPa]；
六、由原始压缩曲线求土的压缩性指标
原始压缩曲线是指室内压缩试验e—logp曲线镜修正 后得出的符合现场原始土体孔隙比与有效应力的关系 曲线。 1. 正常固结土
（1）先作b点 （2）再作c点 （3）然后作bc直线
（原始压缩曲线）
2. 超固结土
（1）先作b1点 （2）过b1点作一直线 （3）再作c点 （4）然后作bc直线 (原始压缩曲线）
体积压缩系数
mv
a 1 e1
m比v变与化a的，单m位v表相示同单，位a表压示应单力位变压化应引力起变的化单引位起体的积孔变隙化。
2.压缩指数
e - logp曲线后段直线段的斜率
Cc
lg
e1 - e2 p2 - lg
p1
压缩指数Cc 越大，
土的压缩性越大。
Cc 0.2低压缩性土 Cc 0.4高压缩性土
（此前一级荷载为极限荷载）
c. s/b0.06可终止加载。
E0
1
2
p1b s1
与承压板有关的系数；
b 承压板的边长或直径；
s1 与比例界限p1相对应的沉降.
变形模量与压缩模量的关系
压缩模量指土在侧限压缩条件下竖向附加压应力与应 变增量之比。
变形模量指土在无侧限条件下附加压应力与压缩应变
之比。
根据前期 固结压力 划分三类 沉积土层
超固结比（over consolidation ratio)
OCR p sz
OCR=1 正常固结土 OCR>1 超固结土 OCR<1 欠固结土
五、前期固结压力的确定
卡萨格兰德方法
（1）从e-logp曲线上 找出曲率半径最小的 一点A，过A点作水平 线A1和A2； （2）作1A2的平分 线A3，与e-logp曲线中 直线段的延长线相交B 点； （3）B点所对应的有 效应力就是先期固结 压力σp′ 。
粘性土的Cc值一般在0.1—1.0之间
三、压缩模量与变形模量
（一）压缩模量（侧限压缩模量）
压缩模量指土在侧限压缩条件下竖向附加压应力与应变 增量之比，单位为MPa。
H
e1 e2 1 e1
H1
e 1 e1
H1
a e p
e ap
p Es H
1 e1 aБайду номын сангаас
H1
（二）变形模量
变形模量指土在无侧限条件下附加压应力与压缩应变之 比。
地基变形计算
第一节 概述
一般地基的压缩变形，主要由建筑物荷重产生的附加应力 而引起。
地基变形计算的目的，在于确定建筑物可能出现的最大沉 降量和沉降差，为建筑物设计或地基处理提供依据。
在工程计算中，首先关心的问题是建筑物的最终沉降量 （或地基最终沉降量），所谓地基最终沉降量是指在外荷 作用下地基土层被压缩达到稳定时基础底面的沉降量，常 简称地基变形量（或沉降量）。
在地基变形计算中，还需要知道地基沉降与时间的关系， 计算不同时间的沉降量。饱水粘性土的变形速率主要取决 于孔隙水的排出速度。 地基产生变形是因为土体具有可压缩的性能。
第二节 土的压缩性
一、土压缩变形的本质
❖土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性
土体的压缩变形实际上是孔隙压缩、孔隙比变小所造成 的。
E0
Es 1
2 2 1-
E s
2 2
1
1-
1 2K 0
表5-1 K0、的参考值
土的侧膨胀系数（泊松比）：无侧限条件下受压时，侧向与竖向的比值 土的侧压力系数K0 : 侧限条件下受压时，侧向与竖向的比值
四、天然土层的固结状态
固结是指土体在建筑物荷重或自重压力及其它应力作用下， 其变形随时间发展至完全稳定的全过程。因此固结是时间 的函数。 前期固结压力(σp′)是指土层在地质历史上曾经受过的最大 有效固结压力。
e1 : 相应于p1压缩稳定后的孔隙比；
压缩e2系: 相数应是于表p2征压土缩稳压定缩后性的大孔小隙的比主；要指标
压缩定律：在压力范围不大时，孔隙比的减小值与压力的增 加值成正比。
通常用压力间隔由 p1 100kPa到p2 200kPa时的 压缩系数a12来作为判断土的压缩性 的标准： 低压缩性土 a1-2 0.1MPa -1 中等压缩性土 0.1MPa -1 ≤ a1-2 0.5MPa -1 高压缩性土 a1-2 ≥ 0.5MPa -1
第三节 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。 地基各部分垂直变形量的差值称为沉降差。
一、单向分层总和法计算地基最终沉降量 （一）基本原理
计算建筑物基础中心下的地基变形量，假设这时土层只 在垂直方向发生压缩变形，而不发生侧向变形，属于一 维压缩问题。因而在求得地基中的垂直应力后，可利用 室内压缩试验曲线成果，计算地基变形量。 分层总和法就是采用土层一维压缩变形量的基本计算公 式，利用室内压缩曲线成果，分别计算基础中心点下地 基中各分土层的压缩变形量，最后将各分土层的压缩变 形量总和起来。
在土的压缩过程中，假定土颗粒是不可压缩的，水是不 可压缩的，只有孔隙可以压缩。
对饱和土而言，土的压缩主要是由孔隙中的水被挤出所 致，压缩过程同排水过程一致。
❖孔隙水排出，土的压缩随时间而增长的过程，称为土的 固结。
二、土的压缩试验与压缩定律
（一）压缩试验 侧限压缩试验
受压前后Vs，A不变
h0 h1 h0 h1 1 e0 1 e1 1 e1