e-p法计算地基沉降(角点法)

单向分层总和法计算基础中点最终沉降量已知柱下单独方形基础，基础底面尺寸为2.5×2.5m，埋深2m，作用于基础上（设计地面标高处）的轴向荷载N=1250kN，有关地基勘察资料与基础剖面详见下图。

试用单向分层总和法计算基础中点最终沉降量。

解：按单向分层总和法计算（1）计算地基土的自重应力。

z自基底标高起算。

当z=0m，σsD=19.5×2=39（kPa）z=1m，σsz1=39+19.5×1=58.5（kPa）z=2m，σ=58.5+20×1=78.5（kPa）sz1z=3m，σ=78.5+20×1=98.5（kPa）sz1z=4m，σ=98.5+(20-10)×1=108.5（kPa）sz1z=5m，σ=108.5+(20-10)×1=118.5（kPa）sz1z=6m，σ=118.5+18.5×1=137（kPa）sz1z=7m，σ=137+18.5×1=155.5（kPa）sz1=20kN/m3。

（2）基底压力计算。

基础底面以上，基础与填土的混合容重取γ（3）基底附加压力计算。

（4）基础中点下地基中竖向附加应力计算。

用角点法计算，L/B=1，σzi=4K si·p0，查附加应力系数表得K si。

（5）确定沉降计算深度z n考虑第③层土压缩性比第②层土大，经计算后确定z n=7m，见下表。

例题4-1计算表格1z (m)zB/2Ksσz(kPa)σsz(kPa)σz/σsz(%)zn(m)0 1 2 3 4 5 6 70.81.62.43.24.04.85.60.250 00.199 90.112 30.064 20.040 10.027 00.019 30.014 8201160.790.2951.6232.2421.7115.5211.903958.578.598.8108.5118.5137155.529.7118.3211.337.6按7m计（6）计算基础中点最终沉降量。

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，地基的变形同室内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内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；1e--地基受荷（自重与附加应力作用下）沉降稳定后的孔隙比；2H--土层的厚度。

计算沉降量时，在地基可能受荷变形的压缩层范围内，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。

最后将各分层的沉降量总和起来即为地基的最终沉降量：i（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p03）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+σz16）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Si8）按公式（4-11）计算总沉降量S。

分层总和法的具体计算过程可参例题4-1。

例题4－1已知柱下单独方形基础，基础底面尺寸为2.5×2.5m，埋深2m，作用于基础上（设计地面标高处）的轴向荷载N=1250kN，有关地基勘察资料与基础剖面详见下图。

CENTRAL SOUTH UNIVERSITY课外研习论文学生姓名刘振林、靳颜宁、唐雯钰学号 **********、**********、********** 学院资源与安全工程学院专业城市地下空间工程1001班指导老师李江腾2012.09目录引言 (2)1.地基沉降 (2)1.1地基沉降的基本概念 (2)1.2地基沉降的原因 (2)1.3地基沉降的基本类型 (2)1.3.1按照沉降产生机理 (2)1.3.2按照沉降的表示方法 (2)1.3.3按照沉降发生的时间 (3)2.地基沉降的计算 (3)2.1地基沉降计算的目的 (3)2.2地基沉降计算的原则 (3)2.3地基沉降的计算方法 (3)2.3.1分层总和法 (3)2.3.2应力面积法 (6)2.3.3弹性力学方法 (13)2.3.4斯肯普顿—比伦法（变形发展三分法） (15)2.3.5应力历史法（e-lgp曲线法） (17)2.3.6应力路径法 (19)3.计算要点 (20)3.1分层总结法计算要点 (20)3.2应力面积法计算要点 (20)3.3弹性理论法计算要点 (20)3.4斯肯普顿—比伦法计算要点 (20)3.5应力历史法计算要点 (20)3.6应力路径法计算要点 (20)4.总结 (21)参考文献： (21)地基沉降的计算方法及计算要点城市地下空间工程专业学生刘振林，唐雯钰，靳颜宁指导教师李江腾[摘要]：本文介绍了六种地基沉降量的计算方法：分层总和法、应力面积法、弹性理论法、斯肯普顿—比伦法、应力历史法以及应力路径法，并讨论了各种方法的计算要点。

关键词：分层总和法；规范法；弹性理论；斯肯普顿—比伦；应力历史；应力路径ABSTRACT：This thesis introduces six kinds of foundation settlement calculation methods：layerwise summation method,Stress area method,elasticity-thoery method,Si Ken Compton ancient method,Stress history method,stress path method,and discusses the main points of the six methods.KEY WORD：layerwise summation method;Specification Approach;elastic theory;stress history;A.W.Skempton—L.Bjerrum;stress path引言基础沉降计算从来就是地基基础工程中三大难题之一，在进行基础设计时，不仅要满足强度要求，还要把基础的沉降和沉降差控制在一定范围内。

土力学测试1. 下列试验方法中哪些可以测定土的有效应力强度指标？ *A 三轴排水剪试验(正确答案)B 三轴不排水剪试验C 三轴固结不排水剪试验(正确答案)D 原位十字板剪切试验2.关于挡土墙上的土压力，下列描述正确的是： *A.当挡土墙土静止不动时，墙后土体对墙背产生是静止土压力(正确答案)B.当挡土墙土背离墙后土体产生位移时，墙后土体对墙背产生是主动土压力C.当挡土墙土向着墙后土体产生位移时，墙后土体对墙背产生是被动土压力D.相同挡墙和墙后土体条件下，三种土压力的大小关系为：被动土压力>静止土压力>主动土压力(正确答案)3.对挡土墙上土压力性质和大小具有影响的因素是： *A.墙后填土表面作用的荷载(正确答案)B.墙体刚度(正确答案)C.墙体的位移方向及大小(正确答案)D.墙背的粗糙程度(正确答案)4.关于库伦土压力理论，下列描述正确的是： *A.库伦土压力理论是一种基于极限平衡理论提出的土压力理论(正确答案)B.库伦土压力理论是一种考虑墙体后滑动楔形体的静力平衡条件基础上提出的土压力理论(正确答案)C.在库伦土压力理论中考虑了墙背与墙后填土的摩擦作用(正确答案)D.库伦土压力理论计算主动土压力时精度较高，而计算被动土压力时则误差较大(正确答案)5.库伦土压力中的主动土压力系数，与下列哪些因素有关： *A.墙背的俯斜程度(正确答案)B.填土表面倾斜程度(正确答案)C.填土的内摩擦角(正确答案)D.填土与墙背之间的摩擦性质(正确答案)6.关于朗肯与库伦土压力理论，下列描述正确的是： *A.朗肯理论研究土中一点极限平衡应力状态出发，概念比较明确(正确答案)B.库伦理论在计算挡墙上主动土压力时可获得比被动土压力较高的精度(正确答案)C.朗肯理论可以计算墙背粗糙、填土表面有任意分布形式荷载条件下的土压力D.朗肯主动土压力可以看作是库伦主动土压力的一个特例。

(正确答案)7. 关于饱和土的有效应力原理，哪些表述是正确的？ *A. 有效应力原理是描述的是饱和土中有效应力和孔隙水压力之间的关系B. 有效应力原理为土体变形和稳定性分析提供了基础(正确答案)C. 土中有效应力和孔隙水压力之和等于由外部荷载在土中产生的总应力(正确答案)D. 当总应力不变时，孔隙水压力的增减，势必导致有效应力的减增(正确答案)8. 一刚性条形基础在偏心荷载(偏心距e=0.1B, B为基础宽度)作用下，基底压力的分布是哪一种？ [单选题] *A. 梯形(正确答案)B. 三角形C. 三角形，其中一端基底应力小于零D. 矩形9. 关于地基附加应力，下列哪些表述是正确的？ *A. 地基附加应力是指在基底以上荷载在地基中产生的应力(正确答案)B. 采用弹性理论计算地基附加应力时不考虑地基土的不均质性和各向异性(正确答案)C. 采用弹性理论计算条形基础均布荷载作用下的地基附加应力时，计算结果与实际分布规律一样D. 局部荷载在作用下，在基础中心线上，地基附加应力一般随深度的增加而减小(正确答案)10. 在经典土力学中采用弹性理论计算地基中存在地下水的附加应力时，下列说法哪几种是正确的？ *A. 地基附加应力与没有地下水的情况一致(正确答案)B. 地基附加应力将比没有地下水的情况减小C. 地基附加应力将比没有地下水的情况增大D. 无法考虑地下水对地基附加应力的影响(正确答案)11. 固结系数是黏性土地基固结计算的重要参数，下列描述正确的是？ *A.固结系数与土的渗透系数有关(正确答案)B.固结系数越大，固结速率越快(正确答案)C.固结系数越小，固结速率越快D.固结系数与压缩系数无关12. 关于地基竖向附加应力分布，哪种表述是正确的？ *A. 矩形基底均布荷载作用下，基础中心下的附加应力随深度逐渐减小(正确答案)B. 同样宽度的矩形基础和条形基础，在相同基底附加应力作用下，基础中心下的竖向附加应力分布相同C. 同样宽度的矩形基础和条形基础，基底附加应力相同时，在相同深度处，前者基础中心下的竖向附加应力比后者大。

重难点：室内压缩试验、判断土的压缩性指标（应力应变曲线、e-p曲线、e-lgp 曲线）、单一土层的沉降量计算、分层总和法计算地基最终沉降量、黏性土地基沉降发展的三个阶段、饱和土的渗流固结理论的物理模型、基本假设及推导、地基沉降与时间的关系（掌握固结系数、时间因素及固结度近似解的公式）名词解释：压缩性、固结、压缩系数、压缩指数、压缩模量、变形模量、最终沉降量、瞬时沉降、固结沉降、次固结沉降、平均固结度一、填空题1. 在相同的压力作用下，饱和粘性土压缩稳定所需时间t1与饱和砂土压缩稳定所需时间t2的关系是t1>t2。

2. 侧限压缩试验时，先用环刀切取保持天然结构的原状土样，然后置于刚性护环内进行实验。

3. 压缩曲线可按两种方式绘制，一种是采用普通直角坐标绘制的e-p曲线，另一种是采用半对数直角坐标绘制的e-lgp曲线。

4. 实际工程中，土的压缩系数根据土原有的平均自重应力增加到平均自重应力与平均附加应力之和这一压力变化区间来确定。

5. 工程评判土的压缩性类别时，采用的指标是压缩系数a1-2。

6. 若土的初始孔隙比为0.8，某应力增量下的压缩系数为0.3Mpa-1，则土在该应力增量下的压缩模量等于6Mpa 。

7. 某薄压缩层天然地基，其压缩层土厚度2m，土的天然孔隙比为0.9，在建筑物荷载作用下压缩稳定后的孔隙比为0.8，则该建筑物最终沉降量等于10.5cm 。

8. 在其他条件相同的情况下，固结系数增大，则土体完成固结所需时间的变化是变短。

9. 饱和土地基在局部荷载作用下的总沉降包括瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三个分量。

10. 从应力转化的观点出发，可以认为饱和土的渗透固结无非是：在有效应力原理控制下，土中超静孔隙压力的消散和有效应力相应增长的过程。

11. 太沙基一维固结理论采用的土的应力~应变关系是侧限条件下的应力~应变关系。

12. 研究指出，土的压缩性愈小时，变形模量愈_ 大___，压缩曲线愈_ 缓_。

第四章 土的压缩性和地基沉降计算一、名 词 释 义1.角点沉降系数：单位均布矩形荷载在其角点处引起的沉降。

2.地基沉降计算深度：计算地基沉降时，超过基底下一定深度，土的变形可略去不计，该深度称为地基沉降计算深度。

3.压缩性：土在压力作用下体积缩小的特性。

4.固结：土的压缩随时间而增长的过程。

5.压缩曲线：室内土的侧限压缩试验结果，是土的孔隙比与所受压力的关系曲线。

6.压缩系数：反映土在一定压力作用下或在一定压力变化区间其压缩性大小的参数，其值等于e-p曲线上对应一定压力的切线斜率或对应一定压力变化区间的割线斜率。

7.压缩指数：采用半对数直角坐标绘制的p e log −压缩曲线，其后段接近直线，直线的斜率称为土的压缩指数。

8.压缩模量：土在完全侧限条件下的竖向附加压应力与相应的应变增量之比值。

9.变形模量：根据土体在无侧限条件下的应力应变关系得到的参数，定义同弹性模量，但由于变形模量随应力水平而异，加载和卸载时的值不同，故未称作弹性模量，而称为变形模量。

10.地基最终沉降量：地基土层在荷载作用下，达到压缩稳定时地基表面的沉降量。

11.应力比法：地基沉降计算深度取地基附加应力等于自重应力的20%处，在该深度以下如有高压缩性土，则继续向下取至10%处，这种确定沉降计算深度的方法称为应力比法。

12.平均附加应力系数：基底下一定深度范围内附加应力系数的平均值。

13.变形比法：由基底下一定深度处向上取规范规定的计算厚度，若计算厚度土层的压缩量不大于该深度土层总压缩沉降量的2.5%，即可确定该深度为地基沉降计算深度，这种确定地基沉降计算深度的规范方法称为变形比法。

14.前期固结压力：天然土层在历史上所经受过的最大固结压力。

15.正常固结土：历史上所经受过的最大固结压力等于现有覆盖土自重应力的土体。

16.超固结土：土体历史上曾经受过大于现有覆盖土自重应力的前期固结压力的土体。

17.欠固结土：指在目前自重应力下还未达到完全固结的土体，土体实际固结压力小于现有覆盖土自重应力。

第3章地基沉降计算本章主要介绍土的压缩特性及其影响因素、土的压缩性指标及测定方法；地基最终沉降量计算，地基沉降与时间关系的计算等。

学习本章的目的：能根据建筑地基土层的分布、厚度、物理力学性质和上部结构的荷载，进行地基变形值的计算。

土层在荷载作用下将产生压缩变形，使建筑物产生沉降。

而沉降值的大小，取决于建筑物荷载的大小与分布；也取决于地基土层的类型、分布、各土层厚度及其压缩性。

为了计算地基变形，必须了解土的压缩性。

若地基基础的沉降超过建筑物所允许的范围，或者是建筑物各部分之间由于荷载不同或土层压缩性不均而引起的不均匀沉降，都会影响建筑物的安全和正常使用。

第一节土的压缩性一、土的压缩性及影响因素土的压缩性是指土在外部压力和周围环境作用下体积减小的特性。

土体体积减少包括三个方面：①土颗粒本身被压缩；②封闭在土中的水和气体被压缩；③土孔隙体积减小，土颗粒发生相对位移，孔隙中水和气体向外排出体积随之减少。

研究表明，工程实践中如遇到的压力<600kPa, 则土颗粒与土中水和气体本身的压缩极小，可以忽略不计。

故土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果。

对于透水性较大的无黏性土，土中水易于排出，压缩过程很快就可完成；对于饱和黏性土，由于透水性小，排水缓慢，达到压缩稳定需要较长时间。

土体在压力作用下，其压缩量随时间增长的过程，称为土的固结。

二、土的有效应力原理甲、乙两个完全相同的量筒的底部放置一层松砂土。

在甲量筒松砂顶面加若干钢球，使松砂承受σ的压力，松砂顶面下降，表明砂土已发生压缩，即砂土的孔隙比减小。

乙量筒松砂顶面小心缓慢地注水，在砂面以上高度h正好使砂层表面也增加σ的压力，结果发现砂层顶面不下降，表明砂土未发生压缩，即砂土的孔隙比e不变。

土体中存在两种不同性质应力：（1）由钢球施加的应力，通过砂土的骨架传递的部分称为有效应力（σ′），这种有效应力能使土层发生压缩变形。

（2）由水施加的应力通过孔隙中的水来传递，称为孔隙水压力（u），这种孔隙水压力不能使土层发生压缩变形。