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地基变形验算 PPT

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《地基土的变形》课件

《地基土的变形》课件
考虑地基土的不均匀性
在基础设计时，应充分考虑地基土的不均匀性，采取相应措施，如 调整基础底面形状、设置沉降缝等，以减小不均匀沉降。
地基处理技术
土壤加固
通过注浆、搅拌桩、旋喷桩等土 壤加固技术，提高地基土的承载 能力和稳定性，减小地基土变形
。
换填垫层
将软弱土层挖除，换填为承载能力 较高的材料，如砂石、碎石等，以 提高地基土的承载能力和减小变形 。
生影响。
地基土变形的危害
建筑物破坏
地基土变形过大可能导 致建筑物开裂、倾斜甚
至倒塌。
管道破裂
地基土变形可能对地下 管道造成挤压或错位，
导致管道破裂。
地面塌陷
地基土变形严重时可能 引发地面塌陷，对人员
和财产造成威胁。
影响生产和生活
地基土变形可能导致设 备损坏、生产中断，影 响人们的正常生活和工
作。
02
04
地基土变形的工程实例
某高层建筑的地基土变形案例
总结词
高层建筑由于自重和附加荷载，可能导致地基土的变形和沉降。
详细描述
某高层建筑在建设过程中，由于施工方法不当，导致地基土承载能力不足，出 现较大沉降和变形。为解决这一问题，采取了桩基加固、注浆等措施，确保建 筑安全。
某高速公路的地基土变形案例
弹塑性模型
考虑土的弹塑性特性，通 过本构方程描述应力应变 关系。
粘弹塑性模型
同时考虑土的粘性和弹塑 性，更准确地模拟复杂应 力状态下的变形。
地基土变形的数值模拟方法
有限元法
将连续的土体离散为有限个单元，通过求解每个单元 的平衡方程来模拟整体变形。
有限差分法
将土体划分为网格，通过求解差分方程来模拟变形。
详细描述

土力学PPT课件： 地基变形计算

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

地基变形的类型课件

地基变形的类型课件

地震影响
地震产生的震动可能导致 地基变形，特别是对于软 土地基和不良地质条件下 的建筑物。
预防措施
合理选择施工方法
根据工程实际情况，选择合适的 施工方法，确保施工安全和质量
。
优化施工顺序
合理安排多层建筑物的施工顺序 ，确保各层之间的作用力平衡。
加强监测与检测
对施工过程和建筑物使用过程中 进行监测和检测，及时发现和处
总结词
车辆荷载影响
详细描述
高速公路通车后，大量车辆荷载反 复作用，对地基产生持续压力，可 能导致地基沉降。
案例三：某矿区的地面塌陷问题
总结词：采空区未及时处理 详细描述：矿区开采过程中，采空区 如未及时进行处理或处理不当，易导
致地面塌陷。
总结词：地下水过度开采
详细描述：矿区地下水过度开采，导 致地下水位下降，土层失去水分支撑 ，引发地面塌陷。
水平变形
水平变形是指地基在水平方向上发生的变形，通常表现为地基的横向扩张或收缩 。这种变形通常由土层的不均匀沉降、地下水位变化或相邻建筑物的影响等因素 引起。
水平变形可能会导致建筑物出现裂缝、倾斜或扭曲，影响建筑物的安全性和正常 使用。因此，在设计和施工过程中，应充分考虑地基的水平变形，采取相应的措 施进行预防和控制。
地基变形的影响因素
地质条件
地基土的物理性质、力 学性质、地下水位等因 素对地基变形有重要影
响。
荷载作用
建筑物自重、地面堆载 、车辆振动等外部荷载 作用会导致地基变形。
施工因素
施工方法、土方开挖、 桩基施工等施工因素可 能影响地基稳定性，进
而导致变形。
环境因素
地下水变化、气候条件 、相邻建筑物的影响等 环境因素也可能导致地

土力学-第六章地基变形

土力学-第六章地基变形

天津城建大学土木工程学院
6.1
概述
土力学
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。
弹性理论法 地基变形 计算方法
分层总和法
应力历史法 斯肯普顿－比伦法 应力路径法
天津城建大学土木工程学院
σc线 σz线
一般取附加应力与自重应力的比值 为20％处，即σz=0.2σc处的深度作为 沉降计算深度的下限 对于软土，应该取σz=0.1σc处，若 沉降深度范围内存在基岩时，计算至 基岩表面为止

确定地基分层
1.不同土层的分界面与地下水位面 为天然层面 2.每层厚度hi ≤0.4b
si

e1i e2i pi hi H i mvi pi H i 1 e1i Esi

土力学
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
均质地基土，在侧限条件下，压缩模量Es不随深度而变，从基底至深 度z的压缩量为 z 1 z A 深度z范围内的 z s dz dz 0 E Es 0 z Es 附加应力面积 s 附加应力面积
6.3.4
讨论
天津城建大学土木工程学院
6.3.1 分层总和法计算最终沉降量
土力学
地基最终沉降量地基变形稳定后基础底面的沉降量。 按分层总和法计算基础（地基表面）最终沉降量， 应在地基压缩层深度范围内划分为若干分层，计算 各分层的压缩量，然后求其总和 地基压缩层深度：指自基础底面向下需要计算变 形所达到的深度，该深度以下土层的变形值小到可 以忽略不计，亦称地基变形计算深度。 土的压缩性指标从固结试验的压缩曲线中确定， 即按e-p曲线确定。

第六章地基变形计算

第六章地基变形计算

cbp0
式中，c角点沉降系数。
c

1
[m ln
1
m2 1 ln( m m
m2 1)]
均布矩形荷载p0作用下，其平均沉
降为：
积分得： S ( s(x, y)dxdy) / A
S

A
1


2
E0
mbp0
式中，m平均沉降影响系数。
其中 m=l/b
06:38
16
局部荷载作用下得地面沉降 (a)柔性荷载 (b)刚性荷载
次固结变形定义 ？
次固结变形为主固结变形完成后土体的变形。在时间上把主 固结变形和次固结变形截然分开的意见在学术界看法是不一致的 。
地基沉降分成三部分是从变形机理角度考虑，并不是从时间 角度划分。地基固结沉降和次固结沉降难以在时间上分开。
06:38
14
初始沉降(瞬时沉降）计算
地基沉降的弹性力学公式
地基最终沉降量的计算常用方法有(传统的)分层总和法和规范推荐的分层总 和法。 分层总和法
在地基沉降计算深度范围内将地基土划分为若干分层来计算各分层的压缩量 ，然后求其总和。每个分层压缩量的计算方法与无侧向变形条件下的压缩量计算 方法相同。
最终沉降量与时间无关
06:38
18
单向压缩分层总和法假设：
1.基底附加压力(p0)认为是作用于地表的局部柔性荷载，在非均 质地基中引起的附加应力分布可按均质地基计算；
Hຫໍສະໝຸດ ap 1 e1Hp Es
H

mv
pH
土层只能发生竖向 压缩变形，不能发 生侧向变形，没有 瞬时沉降。
土的一维压缩
06:38
20
分层总和法

浅基础地基回弹变形计算培训PPT(77页)

浅基础地基回弹变形计算培训PPT(77页)
解：根据《建筑地基基础设计规范》7.5和附录N： （1）计算等效均布地面荷载 所以地面荷载换算系数βi按下表取值：
（2）柱基内侧边缘中心点地基附加沉降计算 堆载长度为48/2=24m；堆载宽度（跨度）为24m，小于5b=5×4.0=20.0m，
取20.0m。
（3）验算： 查规范7.5.5，a=48m,b=4.0m,地基附加沉降允许值[s·g]=79mm, 满足要求。
（A）先键荷载小、层数低的部分，再建荷载大、层数高的部分
（B）采用筏基、桩基增大基础的整体刚度
（C）在高度或荷载变化处设置沉降缝
（D）针对不用荷载与高度，选用不同的基础方案
例5某车间备料场，跨度l=24m，柱基础底面宽度b=4.0m，基础埋深d=2.0m，地基
压缩模量Es=6.2MPa，堆载纵向长度a=48m，地面荷载大小和范围如图所示。计 算深度取30m，试由于地面荷载作用下柱基内测边缘中点的地基附加沉降量， 并验算其是否满足规范要求。
内再压缩变形线性分布假定按下式进行计算：
式中：
—地基回弹再压缩变形量（mm）；
sc—地基回弹变形量（mm）；
—临界再压缩比率，相应于再压缩比率与再加荷比关系曲线上两段线性
【注交】点本对公应式的再计压算缩的比回率弹，再由压土缩的固变结形回量弹适再用压范缩围试为验确p<定=p；c ,即再加荷压力p最大不超 过量即卸）为荷有压对压所缩应力不变的同 形p再c，，量加与最。荷本终比—节沉，临前由降界面土再量的加计计固荷算算结比最的回，终附弹相沉加再应降压压在量缩力再公试压p可验式缩以确比（定大率最。与于终再p沉c加，降荷p量>比p=c关压,压系缩力曲变段线形上，量两发段+生回线的弹性沉变交降形点
（A）设置基础梁以增大基础刚度

《土力学与地基基础》第5章 地基变形计算

《土力学与地基基础》第5章 地基变形计算

2、密实砂土的压缩性小，当 发生相同压力变化△p时，而 相应的孔隙比变化△e就小， 因此曲线比较平缓。
压应力
因此，可以采用曲线的缓、陡程度来表示不同土样的压缩 性。
利用环刀中土样横截面积不变和土样受压前后土粒体 积不变的两个条件，求出土样压缩稳定后的孔隙比 （压缩后孔隙比变小）：
设Vs=1，环刀横截面面积为A，则土样加荷 前体积V=H1×A=(1+e1)×Vs 即：A=(1+e1)×Vs/H1 加荷后 V′=H2×A=(1+e2)×Vs 即：A=(1+e2)×Vs/H2
加荷方式：
百分表
按 p=50、100、200、400kPa逐级
加荷。
试验结果：
P
P2
P3 荷载
e 孔隙比
1.0
P1
0.9
t
es
e0
e1 e2 s2
s1
0.8
s3 变形量
e3 土体厚度0.7
压应力
t
0.6
0 100 200 300 400 p(kPa)
压缩曲线（e-p曲线）：
孔隙比
1、由于软黏土的压缩性大， 当压力发生变化△p时，则相 应的孔隙比变化△e也大，因 此曲线比较陡；
偏心荷载： pmax F G 1 6e
pm in
bl l
自重应力
d 填土
基底 黏土
i层 n层 岩石
（课本第78页）
3、计算步骤
F
地面
（4）计算基底附加压力；
h1 γ1、Es1
轴心荷载：
b
p0 p r0d
h2
γ2、Es2
偏心荷载：
hi γi、Esi
p p 0max

地基变形计算

地基变形计算

•物理意义 把第一应力状态到第二应力状态旳变 形实途际径上从把曲弹线塑简性化变为形了简直化线为，了弹a 1性-2为变该形直了线。旳斜率。
•地基土按a 1-2分类 当取第一应力状态为100kPa，第二应力状态为
200kPa时，根据（GB50007）规范按下列原则分类：
压缩性分类 低压缩性土 中档压缩性土 高压缩性土
αi-1 p0
d
b
Zi
Zi-1
附加应力 曲线αp0
p b
△Z
p0
Zn 平均附加应 力曲线αp0
令：面积（红色＋绿色）＝A
z
z
则：A＝
∫0σzdz=p0
∫αdz
0
• 引入一系数 α 则：
z
α ＝ ∫αdz/Z
0
上式指明 α 是深度Z范围内附加应力系数α旳平均 值，所以称其为平均附加应力系数。
• 第i层旳沉降量：
（2）相对沉降法 按s/d取值。
0
p0.01 p01
pu1 p/kPa
S/b=
直线段
•fak =p0
0.01
•当pu<2 p0时，
取：fak = pu /2
缓变形曲线
陡降段
S/mm
•缓变形曲线fak不能按以上二种措施拟定时，当承 压板旳面积为0.25~0.50m2，可取s/b=0.01~0.015所 相应旳荷载，但其值不能不小于最大加载旳二倍。
e
Cc=(e1-e2)/(lg p1-lgp2)= (e1-e2)/lg( p1/p2)
e0
土旳回弹曲线
e1 e2
斜率
和再压缩曲线
Cc e0~e0` ：残余变形，塑性变形
0
p1 p2

土力学与地基基础第四节 地基变形及稳定性验算

土力学与地基基础第四节 地基变形及稳定性验算

1.2
MR — 抗滑力矩（kN m)
MS — 滑动力矩（kN m)
3.位于稳定土坡坡顶上的建筑物，当垂直于坡顶边缘 线的基础底面边长b≤3m时，其基础底面外边缘线至 坡顶的水平距离a应符合下列要求，但不得小于2.5m。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
条形基础
矩形基础
a≥
3.5b d tanβ
a≥
2.5b d tanβ
当基础底面外边缘线至坡顶的水平距离a不满足 以上 要求时，需进行稳定安全系数的验算或设置挡土结构。 当
边坡坡角大于45度、坡高大于8m时，即使距离符合a要求， 也需进行边坡稳定性验算。
一、地基变形验算 地基变形验算的要求是:建筑物的地基变
形计算值不大于地基变形允许值即: S ≤ S
验算时,首先应根据建筑物的结构特点、安全使用 要求及地基的工程特性确定某一变形特征作为变形验
算的控制条件。
二、地基稳定性验算
在进行地基基础设计时，对经常受水平荷载作 用的高层建筑和高耸结构，承受水压力的挡土墙、 水、坝、桥台，以及建造在斜坡上的建（构）筑 物，尚验算其稳定性。
1.建筑地基丧失稳定的方式有： （1）倾覆； （2）沿基础底面滑动； （3）连同土体（包括可能存在的斜坡坡体）整体滑动。
2、在竖向和水平荷载作用下，地基内仅存在软土及其夹 层时，可能发生地基整体滑动失稳。其稳定性取决于最
危险的滑动面上诸力对滑动中心产生的抗滑力矩MR与滑 动力矩MS的相互关系：
MR ≥ MS

第4章 地基变形计算

第4章 地基变形计算
ES H
1
H1
a
下简单拉伸或压缩时的弹性模量相区别。
E s 亦称侧限压缩模量，以便与一般材料在无侧限条件
课后习题4-1
三、土的变形模量 土的压缩性指标，除从室内压缩试验测定外，还可以 通过现场原位测试取得。例如可以通过载荷试验或旁压试 验所测得的地基沉降(或土的变形)与压力之间近似的比例 关系，从而利用地基沉降的弹性力学公式来反算土的变形 模量。 (一)以载荷试验测定土的变形模量 地基土载荷试验是工程地质勘察工作中的一项原位 测试。试验前先在现场试坑中竖立 载荷架，使施加的荷 载通过承压板(或称压板)传到地层中去，以便测试岩、土 的力学性质， 包括测定地基变形横量，地基承载力以及 研究土的湿陷性质等。 图2-31所示两种千斤顶型式的载荷架，其构造一般 由加荷稳压装置，反力装置及观测装置三部分组成。
计算地基沉降量时，必须取得土的压缩性指标，在 一般工程中，常用不允许土样产生侧向变形(侧限条件)的 室内压缩试验来测定土的压缩性指标 。 二、压缩曲线和压缩性指标 (一)压缩试验和压缩曲线
为求土样压缩稳定后的孔隙比，利用受压前后土粒体 积不变和土样横截面积不变的两个条件，得出受压前后土 粒体积(见图2—25)：
e1 e2 s H 1 e1
式中 H ——薄可压缩土层的厚度，m， e1 ——根据薄土层顶面处和底面处自重应力 c (即初始压力 p1 ）的平均值从土的压缩曲线上查得的相 应的孔隙比； e2 ——根据薄土层的顶面处和底面处自重应力 c 平 均值与附加应力平均值 z (即压力增量 p ，此处近似等 于基底平均附加压力 p0 )之和(即总压应力p2 c z )， 从土的压缩曲线上得到的相应的孔隙比。 实际上，大多数地基的可压缩土层较厚而且是成层 的。下面讨论较厚且成层可压缩土层的沉降计算。
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1 2
0
3、e=0.3m，e>l/6则
333.3
250
0.9
pmax
2( F G) 333.3kN / m2 l l 3( e)b ' b 3( e) 0.9m 2 2
3
2.4基础受斜向偏心荷载作用 将倾斜偏心荷载的合力分解 成竖向分量和水平分量。 竖向分量引起的基底压力按 竖直偏心荷载的计算公式计 算 水平分量引起的基底压力按 下式计算 矩形基础 条形基础
2.3单向偏心荷载作用下的基底压力 按材料力学短柱偏心受压公式：
பைடு நூலகம்
F+G
e e b l
作用于基础底面形心上的 力矩 M=(F+G)∙e
pmax pmin
F G M A W
基础底面的抵抗 矩；矩形截面 W=bl2/6
pmax
pmin
pmax pmin
F G 6e 1 bl l
在硬粘土上 在硬粘土上 在砂土上 在砂土上 （无超载） （有超载） （有超载） （无超载）
2.2竖直中心荷载作用下的基底压力 取室内外平 均埋深计算
基础及回填土的平 均重度，一般 20kN/m3,水位以下 为10kN/m3
G= GAd
F G p A
若是条形基础， F,G取单位长度 基底面积计算 基底面积，对于 矩形基础A=bl
任务1
土中应力计算
1.1 均质土层中的自重应力
１ 土中自重应力计算
土体中任意深度处的竖向自重应力等于单位面积上土柱的有效重量。 天然地面
cz
cz
cz z
1 1
σcz= z
z
cx
cy
z
竖向有效自重应力σcz简称为自重应力或自重压力
在同一水平面上， 各处自重应力相等。
地基土在自重作用 下只产生竖向变形， 而无侧向位移及剪 切变形。
pmax
pmin<0 e=l/6
pmin=0
pmax
基底压力重分布 pmax e>l/6
pmin=0
基底压力重分布
偏心荷载作用在基 底压力分布图形的 形心上
1 l F G pmax 3 e b 2 2
2( F G) 2( F G) pmax l 3kb 3( e)b 2
均质土中自重应力沿水平面上分布
侧向自重应力
天然地面
c z z
cx cy K0 cz
cz
Z
cx
cy
静止侧压 力系数
1.2
成层土的自重应力
天然地面
cz 1h1 2 h2 n hn i hi
i 1
n
h1
1 2 3 4
1.3
相对不透水层的影响
在地下水位以下，如埋藏有不透水层，不透水层顶面的自重应力值及层面以 下的自重应力应按上覆土层的水土总重计算，不透水底板内用饱和重度γsat， 在不透水层界面上的自重应力发生突变，具有两个自重应力值。
【例】一地基由多层土组成，地质剖面如下图所示，试计算并绘制自重 应力σcz沿深度的分布图。
57.0kPa 80.5kPa
104kPa 150.1kPa
194.1kPa
cz 1h1 2 h2 n hn i hi
i 1
n
1.4
地下水变化对土中自重应力的影响 天然地面 天然地面
变动后 地下水位
原地下水位
变动后 地下水位
原地下水位
变前
变后
变后
变前
软土地区，因大量抽取地下水，地 下水位长期下降，使地基中有效自 重应力增加，引起地面大面积沉降。
水位上升会引起地基承载力的减少、 湿陷性土的塌陷现象。
2 基底压力计算
2.1 基底压力的分布规律
影响基底压力的因素:基础的形状、大小、刚度，埋置深度，基础上作用 荷载的性质（中心、偏心、倾斜等）及大小、地基土性质 基础按刚度可分为三种类型：柔性基础、刚性基础、弹性基础。
偏心荷载作用下的基底压力
pmax pmin

F G 6e 1 bl l
当e<l/6时，pmax，pmin>0，基底压力呈梯形分布 当e=l/6时，pmax>0，pmin=0，基底压力呈三角形分布 当e>l/6时，pmax>0，pmin<0，基底出现拉应力，基底压力重分布 pmax e<l/6 pmin
项目5 地基变形验算
1
土中应力计算
工 作 任 务
1
2
确定土的压缩性
3
验算地基的变形
学习步骤
咨 询
决 策
计 划
实 施
检 查
评 价
咨询：工作任务
工作任务：压缩试验
试验目的
测定试样在侧限条件下变形和压力的关系曲线，从而 求出土的压缩性指标，判断土的压缩性和计算建筑物 地基的沉降量。
仪器设备
（1）固结容器：由环刀、护环、透水板、水槽、加压上盖组成。 （2）加压设备 （3）测微表 （4）其他：修土刀、钢丝锯、滤纸、天平、秒表等。
1 h 1
注：1.地下水位以上土层采 用天然重度，地下水位以下 土层采用浮重度γ′=
γsat-γw 1 h 1 + 2 h 2
2.非均质土中自重应力沿深 度呈折线分布
h2
水位面
h3 h4
1 h1 + 2h2 + 3h3 1 h1 + 2h2 + 3h3 + 4h4 1 h1 + 2h2 + 3h3 + 4h4 + w(h3+h4)
pmax F G 6e (1 ) 187 .5kN / m 2 lb l F G 6e (1 ) 62.5kN / m 2 lb l
187.5
e F+G
pmin
1.2m
62.5
2、e=0.2m，e=l/6则
pmax pmin F G 6e (1 ) 250 kN / m 2 lb l F G 6e (1 ) 0kN / m 2 lb l
P
Pv
Ph
PH ph A PH ph B
3 基底附加压力
基底附加压力：指基底压力与基底处建造前土中自重应力之差，是引起地 基附加应力和变形的主要原因。
单向偏心作用点至具有最大 压力的基底边缘的距离
【例】柱基础底面尺寸为1.2×1.0m2，作用在基础 底面的偏心荷载F + G =150kN，如下图所示。如果 偏心距分别为0.1m、0.2m、0.3m。试确定基础底面 应力数值，并绘出应力分布图。
e
F+G
1.2m
1、e=0.1m，l/6=1.2/6=0.2m，e<l/6则