土力学地基最终沉降量计算规范法23页PPT

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• 6.3 常用沉降计算方法
•
地基沉降的原因很多，但其主要原因主要有两个方面：一是建筑物荷载在地基中产生
的附加应力；二是土的压缩特性。目前，国内外关于地基沉降量的计算方法很多，主
要分为4类，即弹性理论法、工程简化方法、经验方法和数值计算方法。
•
下面主要介绍国内常用的几种实用沉降计算方法，即弹性理论法、分层总和法和应力
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二、分层总和法
• 一般情况下，实际工程所遇到的地基土层都是成层的，每 层土的压缩特性各不相同，且压缩模量随深度而变化。因 此，在计算地基最终沉降量时，应分别予以对待。
• 分层总和法是将地基土分成 若干水平土层，分别计算各 层土的压缩量，然后叠加起 来，即为地基总的沉降量， 即
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影响数I1和I2值，表6-2为地面（z=0）处沉降影响数I1的值
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6.3 常用沉降计算方法
对饱和软粘土地基，在不排水条件下，μ＝0.5。
则对于圆形荷载中心，沉降表达式为（查表6-2, I1=2）：
s中心
1.5 pb ＝0.75 pB
E
E
对于圆形荷载边缘处地面沉降表达式为（查表6-
2,
在荷载作用下砂土地基 的沉降很 快完成，与软粘土地基比较，其沉降值也 较小。在应用弹性理论计算式计算沉降时， 弹性参数通常根据土体的类别和它的密实 度来选用。砂土的弹性参数可参考表6-5选 用。
饱和软粘土地基 在荷载作用下的
初始沉降是处于不排水状态、土体体积不
图6-4 E50值的确定
变采用而弹产性生理论侧计向算式变计形算时引泊起松比的一沉般可降取。0.5，不排水变形模量（杨氏模量）可
式中 E——土体变形模量；

。
02
适用范围
适用于各种复杂地质条件和多 层次地基的沉降计算。
03
优点
能够模拟各种复杂的地质条件 和施工过程，计算精度较高。
04
缺点
计算过程较为复杂，需要专业 的数值分析软件和较高的计算
机技术。
数值分析法
定义
适用范围
数值分析法是一种基于数学模型的计算方 法，通过建立土体的数学模型，利用计算 机技术进行数值计算来得到沉降量。
地基最终沉降量计算法课件
目录
• 地基沉降概述 • 最终沉降量的计算方法 • 实例分析 • 地基沉降的预防与控制 • 未来研究方向与展望
01地基沉降Leabharlann 述地基沉降的定义总结词
地基沉降是指由于外力作用，如建筑物荷载、地下水位变化等，导致土体发生压 缩、剪切和侧向位移的现象。
详细描述
地基沉降是建筑物设计和施工中必须考虑的重要因素。由于土体是一种多孔介质 ，在外力作用下会发生压缩变形，进而导致建筑物下沉或倾斜。因此，了解地基 沉降的规律和预测方法对于确保建筑物的安全和稳定性至关重要。
泥土桩，提高地基的承载力和稳定性。
排水固结法
通过在土层中设置排水通道，在加载预压 作用下，排出土层中的水分，使土层固结 ，提高承载力。
桩基法
通过在地基中设置桩基，将建筑物荷载传 递到深层土层中，减少建筑物对浅层软土 的压力，降低沉降量。
施工过程中的沉降控制
01
02
03
04
合理安排施工顺序
遵循先深后浅、先重后轻、先 高后低的施工顺序，以减少施
某工业厂房的地基沉降分析
总结词
该工业厂房采用天然地基，沉降量较大，计算结果与实测值存在一定差异。
详细描述

z
2 E (1 )Es 1
2
E s 压缩模量
p
s1

E
变形模量
2
s
p
1 x [ x ( y z ) ] E 1 y [ y ( x z ) ] E 1 z [ z ( x y ) ] E
3. 压缩试验及压缩曲线
ee
e2
0
C
s
e1
(p p ) 1 p 0
C
c
p 2 pc
p p c 2 e C l g C l g 2 s c p p 0 c
lg p
p
(p p ) 2 p 0
e s h0 1 e0
0
p
1
p
c
p
2
欠固结
e1
e
e
0
p0 e1 Cc lg pc
y
x y 0
2 2 z z ( 1 ) E 1 E s
K x y z 0 z 1
z
静止侧压力 系数
K0 1
22 )Es 土的压缩模 E (1 1
压缩模量Es 完全侧限时，土的应力与应变之比。
2 2 z z ( 1 ) E 1 E s
压缩仪 oedometer 构造 加压活塞
刚性护环
荷 载 透水石 环刀
土样
透水石
底 座
p
e
h
0
0
s
0
p
1
1 e0
e1
h1
h
s
1
h
s
1
1 e1
h0 s h0 h1 hs 1 e0 1 e1 1 e1 s e1 e0 (1 e0 ) h0 或

czi
cz
（7）求出每层的压缩量。p→e（注意：不 同土层要用不同曲线），代公式：
Si
e1i e2i 1 e1i
Hi
Si
ai ( p2i p1i ) 1 e1i
Hi
pi Esi
Hi
mvipi Hi
（8）最后将每一分层的压缩量累加，即得 地基的总沉降量为：
30
三、规范法 1.基本公式 地基最终沉降量修正公式为：
s s s s
n i 1
p0 Esi
(zi
i
zi1 ) i1
附a加i、应a力i-1系—数—sn 基0.025础n 底si 面至第i层土、第i-1层土底sn 面 0.0范25n围si内平均
s c由zi 初 始z应）i 力查平出均最值终（孔隙c比z）i 查i出，初求始出孔各隙土比层e1的i ，沉降由量最e终2i应，力然平后均求值和（得到基
础中心点的沉降量S。见表9-4。
29
〔例题1〕附图
按上述同样方法可以计算出点1和点3的沉降量分别为4.3cm和7.2cm。 基础中心点的沉降量计算 表9-4
Es
1 e1 a
p
说明：土的压缩模量Es与土的的压缩系数a成反比， Es 愈大， a愈小，土的压缩性愈低
基本原则——Es越小，土的压缩性越高。判别标准：
Es< 4MPa时，称为高压缩性土； 4MPa Es 20MPa时，称为中等压缩性土； Es 20 MPa时，称为低压缩性土。
16
第二节 地基沉降量计算
0 min
min
水平基底压力为
ph
PH b
150 20
7.5KPa
基底压力及基底附加压力分布如图 9-16（b）所示。

当z=0m，σsD=19.5×2=39（kPa） z=1m，σsz1=39+19.5×1=58.5（kPa） z=2m，σsz1=58.5+20×1=78.5（kPa） z=3m，σsz1=78.5+20×1=98.5（kPa） z=4m，σsz1=98.5+20×1=118.5（kPa） z=5m，σsz1=118.5+20×1=138.5（kPa） z=6m，σsz1=138.5+18.5×1=157（kPa） z=7m，σsz1=157+18.5×1=175.5（kPa）
（一）计算原理
规范推荐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zi-1-zi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。基础的平均沉降量可表示为:
0.524 0
0.0506
6848
5.0
4.0
0.111 4
0.557 0
0.033
4393
6.0
4.8
0.096 7
0.580 2
0.0232
3147
7.0
5.6
0.085 2
0.596 4
0.0162
2304
7.6
6.08
0.080 4
0.611 0
pp0t.精01选 46 版 35000
(cm)
次固结沉降是指主固结过程（超静孔隙水压力消散过 程）结束后，在有效应力不变的情况下，土的骨架仍随 时间继续发生变形。这种变形的速率取决于土骨架本身 的蠕变性质。

其中， F 是函数形式已知的 m 元函数，a1, a2 , , ap 是常数，是函数 F 中的
未知参数， 是表示误差的随机变量，一般可认为 ～ N(0, 2 ) ， 0 。
n 对 x1, x2 ,, xm ， y 进行 次观测，得到观测值：
(xi 1, xi 2 , , xi m , yi ) ， i 1, 2,, n 。
之间究竟着存在这怎样的关系，这种关系如何体现在变化规律上面 的。
例如：下面是经回归分析确定的某水坝坝顶一点温度影响沉降的 数学模型
E(t)0.287s5in 3t()8.470c9o4 st)(1.101s8in 2 (t)0.004c2o2 2 s(t)
该式子反映了时间 t 与水坝坝顶沉降 E(t) 的关系
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;
三.回归分析和曲线拟合的方法 原理简介
为找到变形量的变化 规律，我们将观测到的 变形结果拟合成成一些 曲线，并进行回归分析， 以帮助我们确定变形的 趋势，也可以利用拟合 的曲线对所得结果进行 外推等趋势分析。
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;
一般地，称由 y 0 1x 确定的模型为一元线性回归模型，
b,bint,stats a=polyfit(x,Y,2)
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;
a=
0.0000 -0.0151 -0.2496
所以我y们 知道0 该.0 曲线1方x程5 为1 0：.2496
z=polyval(a,x);
plot(x,Y,'k+',x,z,'r')
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;
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;
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;
以此类推我们进行了以后的5阶，6阶，7阶 的拟合将只将拟结果给出，其过程与前面相 同。

3、弹性模量E：由三轴仪测定，常用于弹性理论公式 估算建筑物的初始瞬时沉降。
4、Es 和E0的应变为总的应变（包括弹性应变和塑性 应变）；而E的应变只有弹性应变。
PPT课件
31
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。
z0
A
施工前z0
p A
e ap
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四、关于三种模量的讨论
1、压缩模量Es：是根据室内侧限压缩试验得到的，是 土在完全侧限的条件下，竖向正应力与相应的变形稳定情 况下的正应变的比值。用于地基最终沉降计算。
2、变形模量E0 ：由现场变形荷载试验测定，是土在 侧向自由膨胀条件下的正应力与正应变的比值。用于弹性 理论法最终沉降估算。
PPT课件
47
PPT课件
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4.2.2 《规范》法
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
n
s si i1
（3）计算△si ，假设地基土只在竖向发生压缩变形，无 侧向变形，故可利用室内侧限压缩试验成果进行计算。
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2.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
n
ss1s2s3.. .sn si i1

H sz 2
σ sz
e
e1 e2
p1
p p2
p
γ,e1 σz=p H
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.3 地基的最终沉降量计算 二、地基最终沉降量分层总和法
1、基本假定和基本原理 （a）假设基底压力为线性分布 （b）附加应力用弹性理论计算 （c）只发生单向沉降：侧限应力状态 （d）将地基分成若干层，认为整个地基的最终沉降量为 各层沉降量之和：
§4土的压缩性与地基沉降计算 地基的最终沉降量计算
p
t
可压缩层
不可压缩层
SSຫໍສະໝຸດ 最终沉降量S∞：t∞时地基最终沉降稳定以后的 最大沉降量，不考虑沉降过程。
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.3 地基的最终沉降量计算
一、单一土层一维压缩问题 二、地基最终沉降量分层总和法
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.3 地基的最终沉降量计算 一、单一土层一维压缩问题
'szi
B
C
lg '
s z i 'szi zi
地面
pd
基底
自重应力
’szi zi
附加应力
§4土的压缩性与地基沉降计算
§4.3 地基的最终沉降量计算 二、地基最终沉降量分层总和法
4、结果修正
基底压力线性分布假设 弹性附加应力计算 单向压缩的假设 原状土现场取样的扰动 参数线性的假设 按中点下附加应力计算
优点: •可使用推定的原状土压缩曲线； •可以区分正常固结土和超固结土 并分别进行计算。
正常固结土： S1ee1HCC1 He1lg(p p1 2)
超固结土(并假定p2>p)：
SCe1 H e1lg p1 pCC1 H e1lg pp 2

地基沉降的分类
要点一
总结词
地基沉降可分为瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三类。
要点二
详细描述
瞬时沉降是指在地基土体受到瞬时外力作用后立即发生的 沉降，通常与土体的剪切变形有关；固结沉降是指在地基 土体受到长期外力作用后逐渐发生的沉降，主要是由于土 体中的孔隙水被压缩排出而引起的；次固结沉降则是在固 结沉降之后发生的缓慢沉降，主要由土体中微粒和颗粒之 间的相对位移和重新排列造成。
地基沉降的影响因素
总结词
影响地基沉降的因素包括地质条件、土的物理性质、 地下水位、外力大小和作用时间等。
详细描述
地质条件包括地基土层的分布、厚度、均匀性以及地 质构造等，这些因素直接影响地基土体的承载能力和 稳定性；土的物理性质如密度、含水量、孔隙比等也 会影响土体的压缩性和沉降量；地下水位的变化会影 响土体的含水量和孔隙水压力，进而影响土体的压缩 性和沉降量；外力大小和作用时间则是引起地基沉降 的直接原因，外力越大、作用时间越长，地基沉降量 也越大。
VS
详细描述
某高速公路在通车后不久，出现路基沉降 现象，导致路面开裂和下沉。经过勘察和 分析，发现是由于地基土层软弱和排水不 良所致。为了解决这一问题，采取了地基 加固和排水处理等措施。
某桥梁地基沉降实例
总结词
桥梁对地基的要求极高，一旦发生沉降，可能对桥墩和上部结构造成严重损害。
详细描述
某大型桥梁在建设过程中，部分桥墩所在的地基发生沉降，导致桥墩倾斜和下沉。经过紧急抢险和加固，最终避 免了重大事故的发生。同时，该案例也提醒了工程界对桥梁地基沉降问题的重视和预防措施的加强。
PART 02
地基沉降计算方法
REPORTING
弹性力学法

土力学沉降的分类
自然沉降
介绍土壤自身重量引起的自然沉降的过程和特点
压缩性沉降
解释土壤孔隙被压缩所引起的沉降的机制和影响因素
扩张性沉降
阐述土壤因水分减少而引起的扩张性沉降的原因和影响
计算土力学沉降量的方法
1
经验公式法
介绍使用经验公式估算土力学沉降量
解析法
2
的方法和适用范围
说明使用解析法进行土力学沉降计算
的步骤和假设条件
3
数值模拟法
描述使用数值模拟方法计算土力学沉 降的原理和应用
土力学沉降量计算实例
取样和实验
详细介绍如何采集土壤样本， 并进行实验以土力学沉降量
计算方法
解释使用数值模拟方法计算土 力学沉降的过程和计算结果
计算结果和分析
计算结果
展示土力学沉降计算得到的具体数值和单位
分析
分析计算结果的可行性和与实际情况的符合程度
结论和总结
1 结论
2 总结
总结土力学沉降量计算的重点和关键信息
对整个演讲内容进行总结，强调土力学沉 降的重要性和应用前景
《土力学沉降量计算》PPT课件
问题和目的 土力学沉降的定义 土力学沉降的分类 计算土力学沉降量的方法 土力学沉降量计算实例 计算结果和分析 结论和总结
问题和目的
1 问题
介绍土力学沉降的相关问题，引起观众的思考
2 目的
解释为什么计算土力学沉降量是重要的，展示重要性和应用领域
土力学沉降的定义
沉降
解释土力学沉降的基本定义和原理

n
sn'0.025s'i i1
（32） 3
式中s： 'i—在计算深度 第i范 层围 土内 的， 计算m 沉m ; 降量，
sn'—在计算 zn处 深向 度上取厚 z(z度 按为 表 3-6确定 )土层的计算m 沉m 。 降
如果确定的计 部算 仍深 有度 较下 软应 土继 层续 时计 ，算， 符直 合到 式 3再 2（）3次 为止。
13
PART 04
规范法与分层总和法比较
14
规范法与分层总和法比较
规范法与分层总和法在计算原理、计算公式、计算结果及计算深度的确
定等方面与实测值比较见表3-7.
表3-7
项目 计算步骤 计算公式 计算结果与实测值关系
分层总和法
n
分层计算沉降，叠加 s
物理概念明确
i 1
si
，
—
si n1Esziihi； si n11ae1—zihi
中等地基
s计 s实
软弱地基
s计＜ s实
坚实地基
s计＞ s实
规范法 采用附加应力系数法
s
n
s i1
E ps0i—i zi —i1zi1
引入沉降计算经验系数ψs, 使
s计 s实
地基沉降计算深度 z n
计算工作量
一般土取 z 0.2cz ，软土取 z 0.1cz 对应的深度
① 绘制土的自重应力曲线 ② 绘制地基中的附加应力曲线 ③ 沉降计算每层厚度 hi 0.4b，
—
式中： p0i zi— 深0度 至 z范围内应力 积 A 分 的布 等图 待的 值面 ；
— — 深z度 范围内平均 数 附 — ， p0加 A z,应 —p力 A 0zp 系 1 0z60zzd。 z

土力学与地基基础
-地基最终沉降量计算（规范法）
小组成员及分工：
例题讲解：张聪
PPT 汇报：王云猛
PPT
精选材编辑料ppt收集：于家麒
1
目录
01 计算原理
02 规范公式
03 沉降计算深度的确定
04 规范法与分层总和法的比较
05 例题讲解
精选编辑ppt
2
规范法
《建筑地基基础设计规范》沉降计算法（简称规范法）是 一种简化了的分层总和法，它引入了平均附加应力系数的概 念，并在总结大量实践经验的前提下，重新规定了地基沉降 计算深度的标准及地基沉降计算经验系数。
Esi —第i层土的压缩模kP量a;， hi —第i层土的厚度 m;， 精s选'— 编辑p用 pt 分层总和法地 计基 算最 的终沉降量5 。
计算原理
—
A1342i p0zi
—
即：i
A1342
p0zi
—
A1562 i1 p0zi1
—
即：i1
A1562
p0zi1
于是：
s ' i n 1A 13 E s4 A i1 25 6 i n 1 2E p s 0 i— iz i — i-1z i 1 （ 3 2 ） 1
精选编辑ppt
21
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精选编辑ppt
22
493.601722.3252.08
493.601722.32 52.08
4.5
5.1
5.0
5MPa
②Ψs值的确定
假p0 定 fk,按3 表 4 插值s 求 1 .2 得
③基础最终沉降量
s s s i 1 .2 6 .7 7 8 5 精.选3 编1 m 辑p0 pt m

压缩性指标； 采用基底中心点下的附加应力计算地基的变形量。
注意：采用侧限指标使得结果偏小，而基底中心点下的 附加应力一般较大，这样取值可使误差减小。
2.单一压缩土层的沉降计算
在一定均匀厚度土层上施加无限大均布荷载，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。
p0 ∞
∞
土层竖向应力由自重应力p1增
4. 分层总和法计算步骤
分层； 绘制基础中心点下地基中自重应力和附加应力分布曲线； 确定地基沉降计算深度； 确定沉降计算深度范围内的分层界面； 计算各分层压缩量； 计算基础最终沉降量。
地基分层
地基沉降计算深度
（1） 土层分界面与地下水位面为 d
天然层面；
σc线
（2）每层厚度hi ≤0.4b
淤泥
2.2m 1.2m
5.8m 0.8m
【解】
F=851.2kN
粉质粘土
γ=18.3kN/m3γsat=18.5kN/m3
淤泥质土 γ=17.9kN/m3
淤泥
（1）地基分层
0.4m 1.0m
1.0m 0.8m 0.8m 0.8m 0.8m 0.8m 0.8m
每层厚度按≤0.4b = 0.8 m, 但地下水位、土层界面出 单独分层。 为计算方便，第2，3层厚 分别取了1.0m。
（6）每层土变形量和总的变形量
si
p0 Esi
(zi i
zi1 i1 )
可得粘土层、粉质粘土层变形量为16.29， 51.46mm，所以总的变形量为
s’=67.75mm。
点号
zi
l/b
z/b
αi
Δs’i
ΣΔs’i
0
0
2/1=

精品课件
2
5-1 分层总和法计算地基沉降量
一、分层总和法 分层总和法是以无侧向变形条件下的压缩量公式为基础。 无侧向变形条件下单向压缩量计算假设： （1）土的压缩完全是由于孔隙体积减小导致骨架变形的结 果，土粒本身的压缩可忽略不计； （2）土体仅产生竖向压缩，而无侧向变形； （3）土层均质且在土层厚度范围内，压力是均匀分布的。
⑧计算各层土的压缩量
精品课件
12
5-1 分层总和法计算地基沉降量
分层总和法计算地基沉降量
自基底 深度z
(m)
土层 厚度
Hi (m)
自重 应力
(kPa)
附加应力（kPa）
l/b
z/b
α
c
σ
z
0
16.5 1.0 0 0.2500 97.25
1.2
1.2 36.3 1.0 0.6 0.2229 86.60
沉降计算深度zn是指自基础
底面向下需要计算压缩变形
所达到的深度。
精品课件
6
5-1 分层总和法计算地基沉降量
沉降计算深度zn的确定：
① 一般土层：σz=0.2 σcz； ② 软粘土层：σz=0.1 σcz； ③ 至基岩或不可压缩土层。
σz-地基某深度的附加应力; σcz-自重应力。
分层总和法
精品课件
（2）按式
cz
ihi
计算地基土
的自重应力（提示：自土面开始，地
下水位以下用浮重度计算）。
（3）计算基底压力 。
（4）计算地基中竖向附加应力分布;
（5）确定压缩层厚度；
① 一般土层：σz=0.2σcz ； ② 软粘土层：σz=0.1σcz； （6）地基沉降计算分层