固结沉降计算
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排水固结软基处理沉降计算方法排水固结软基处理沉降计算方法,听起来就很复杂呢,但咱不怕,一点点来搞清楚它。
软基处理可是个大工程,排水固结又是其中一种很重要的方式。
那这个沉降计算方法呀,就像是给软基处理这只大船的导航仪。
咱们先来说说为啥要进行沉降计算呢。
你想啊,软基就像个软乎乎的棉花糖,上面要盖房子或者修路啥的,要是不知道它会沉降多少,那房子可能就歪歪扭扭的,路也会坑坑洼洼的。
这沉降计算就是为了让我们提前知道软基在处理过程中以及处理后会下沉多少,这样就能合理地规划建筑或者道路的设计啦。
那这个沉降计算方法有好几种呢。
有一种是分层总和法。
这个方法就像是把软基分成好多层小蛋糕一样。
先算出每一层小蛋糕(软基分层)的压缩量,然后再把这些压缩量加起来,就得到了总的沉降量。
这就好比把每个小蛋糕被压下去的高度都量出来,然后加在一起,就知道整个蛋糕堆被压下去多高啦。
还有一种是理论公式法。
这个方法就比较高大上啦,它是根据很多物理和力学的原理推导出来的公式。
不过这个方法呢,要求我们对软基的各种参数,像土的压缩性指标、孔隙比之类的,要了解得很清楚才行。
就像要知道一个人的各种身体数据才能准确算出他能承受多大的压力一样。
另外,数值模拟法也很常用呢。
这个就像是用电脑来做一个软基的小模型。
在电脑里,我们可以设置软基的各种条件,然后让电脑来模拟软基的沉降过程。
这就好比在电脑里建了一个小世界,我们可以在这个小世界里看软基是怎么慢慢下沉的。
在实际进行沉降计算的时候,我们还得考虑很多因素。
比如说软基的排水条件。
如果排水快,那软基沉降可能就快一些;如果排水慢,那沉降的速度也会慢下来。
这就像我们用吸管喝水,如果吸管粗,水就吸得快,如果吸管细,水就吸得慢。
再比如说软基里土的类型也很重要。
不同类型的土,像黏土、砂土之类的,它们的压缩性是不一样的。
就像不同的材料,有的软,有的硬,软的材料更容易被压缩,硬的材料就难一些。
还有加载的大小和速度也会影响沉降计算。
下面计算沉降量的方法是《建筑地基基础设计规范》(GBJ7-89)所推荐的,简称《规范》推荐法,有时也叫应力面积法。
(一)计算原理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式中:S--地基最终沉降量(mm);n--地基压缩层(即受压层)范围内所划分的土层数;p--基础底面处的附加压力(kPa);Esi--基础底面下第i层土的压缩模量(MPa);zi、z i-1--分别为基础底面至第i层和第i-1层底面的距离(m);αi、αi-1--分别为基础底面计算点至第i层和第i-1层底面范围内平均附加应力系数,可查表4-1。
表4-1 矩形面积上均布荷载作用下,通过中心点竖线上的平均附加应力系数αz/ BL/B1.0 1.2 1.4 1.6 1.82.0 2.4 2.83.2 3.64.05.0 >100. 0 0. 1 0. 2 0. 3 0. 40. 5 0. 6 1.000.9970.9870.9670.9360.900.8581.000.9980.990.9730.9470.9150.8781.000.9980.9910.9760.9530.9240.891.000.9980.9920.9780.9560.9290.8981.000.9980.9920.9790.9580.9330.9031.000.9980.9920.9790.9650.9350.9061.000.9980.9930.980.9610.9370.911.000.9980.9930.980.9620.9390.9121.000.9980.9930.9810.9620.9390.9131.000.9980.9930.9810.9630.940.9141.000.9980.9930.9810.9630.940.9141.000.9980.9930.9810.9630.940.9151.000.9980.9930.9820.9630.940.9154. 7 4. 8 4. 95. 0 0.2180.2140.210.2060.2350.2310.2270.2230.250.2450.2410.2370.2630.2580.2530.2490.2740.2690.2650.260.2840.2790.2740.2690.2990.2940.2890.2840.3120.3060.3010.2960.3210.3160.3110.3060.3290.3240.3190.3130.3360.330.3250.320.3470.3420.3370.3320.3670.3620.3570.352(二)《规范》推荐公式由(4-12)式乘以沉降计算经验系数ψs,即为《规范》推荐的沉降计算公式:式中:ψs--沉降计算经验系数,应根据同类地区已有房屋和构筑物实测最终沉降量与计算沉降量对比确定,一般采用表4-2的数值;表4-2 沉降计算经验系数ψs基底附加压力p0(kPa)压缩模量E s(MPa)2.5 4.0 7.0 15.0 20.0p0=f k 1.4 1.3 1.0 0.4 0.2p0<0.75f k 1.1 1.0 0.7 0.4 0.2 注:①表列数值可内插;②当变形计算深度范围内有多层土时,Es可按附加应力面积A的加权平均值采用,即(三)地基受压层计算深度的确定计算深度z n可按下述方法确定:1)存在相邻荷载影响的情况下,应满足下式要求:式中:△S n′--在深度z n处,向上取计算厚度为△z的计算变形值;△z查表4-3;△S i′--在深度z n范围内,第i层土的计算变形量。
中欧规范关于扩大基础地基沉降计算的比较摘要: 介绍中欧规范对扩大基础地基沉降的组成,瞬时沉降、主固结沉降的计算方法。
以某厂房扩大基础为例,对比分析中欧岩土工程设计规范扩大基础地基沉降计算的异同点。
实例表明欧洲规范确定扩大基础地基沉降与国内规范确定沉降相差约30% ,国内规范更为保守。
关键词: 中欧规范;岩土工程;扩大基础;沉降计算;对比分析0引言EN1997为欧洲规范第7卷,由EN1997-1:岩土工程设计与EN1997-2:场地勘察与岩土试验两部分组成[1-2],扩大基础沉降计算是岩土设计的主要内容,对其设计原理、计算公式以及计算精度进行深入研究,并与国内规范设计方法对比分析,其结果可供涉外工程技术人员及国内规范修订参考。
1 地基沉降扩大基础的最终沉降包含三个部分:瞬时沉降、(主)固结沉降、徐变沉降(次固结沉降)。
瞬时沉降,主要由土层的恒定体积变形引起的。
(主)固结沉降,是由土壤排水引起的体积变化所产生的沉降。
徐变沉降是土中超孔隙水压力已全部消散,有效应力不变的情况下,由土的固体骨架长时间缓慢蠕变所产生的沉降。
沉降的组成,各部分的定义和说明,欧洲规范、国内规范是一致的。
2 瞬时沉降计算国内土力学地基基础[3]中,根据模型试验和原型观测资料表明,饱和黏性土的瞬时沉降,可近似地按弹性力学公式计算:式中:w 为沉降系数,刚性方形取0.88,刚性圆形取0.79; u 为泊松比;E 为地基土的变形模量,MPa ; p 为均匀荷载,kPa ;B 为矩形荷载的短边或圆形荷载的直径。
欧洲规范[4],对于独立基础,该基础设置于厚度不限的均质水平土层之上,承受集中垂直荷载,其瞬时沉降量s i 由下列公式计算:式中:是一个取决于基础的形状和刚度的系数,如下表:u为泊松比;E为地基土的杨氏模量,对于细粒土,宜采用不排水值Eu,MPa;p为均匀荷载,kPa;B为基础宽度。
为基础对土层施加的平均应力;对比可以发现,中欧规范对于瞬时沉降的计算,主要差别在于沉降系数,欧洲规范取值更复杂。
主固结沉降计算一、主固结沉降计算是啥主固结沉降计算呢,就是在土力学里超级重要的一个东西。
你想啊,土在受到荷载的时候,它可不是一成不变的,就像我们人在压力下也会有变化一样。
土里面的孔隙水会慢慢被排出去,土颗粒就会重新排列,这个过程中土就会沉降,主固结沉降计算就是要算出这个沉降量大概是多少。
这对于很多工程来说可太关键了,比如说盖房子,要是没算好这个沉降,房子可能就会歪歪扭扭的,那可就糟糕啦。
二、计算需要啥数据1. 土的压缩系数这个压缩系数就像是土的一个特性参数。
不同的土,它的压缩系数不一样。
就好比不同性格的人,面对压力的反应也不同。
我们得先知道这个土的压缩系数,才能进行后面的计算。
一般可以通过室内的压缩试验来得到这个数据呢。
2. 土层的厚度土层有多厚那肯定要知道呀。
要是不知道土层的厚度,就像你不知道一个蛋糕有多少层一样,怎么能算出这个蛋糕总的高度变化呢?所以土层的厚度是计算主固结沉降必不可少的数据。
3. 初始孔隙比这个初始孔隙比就是土在最开始的时候孔隙的情况。
想象一下土就像一个小海绵,它的孔隙就像海绵里的小空洞。
初始孔隙比就是这个海绵最开始空洞的大小比例。
这也对主固结沉降的计算有着重要的影响。
三、计算的方法1. 分层总和法这是一种很常用的方法呢。
就是把土层分成好多层,然后每层都按照一定的公式去计算它的固结沉降量,最后再把每层的结果加起来。
就好像把一个大问题分成好多小问题,一个个解决后再汇总。
这个公式呢,和土的压缩系数、土层厚度还有初始孔隙比都有关系。
比如说对于某一层土,它的固结沉降量等于压缩系数乘以土层厚度再乘以初始孔隙比的某个函数关系(这里就不详细写公式啦,不然就太复杂啦)。
2. 应力面积法这种方法也很有趣。
它是根据土层中的应力分布情况来计算的。
它考虑了土层中应力的传递和变化,通过计算应力的面积来得到主固结沉降量。
这就好比是根据压力的分布来计算某个东西的变形一样。
四、计算中的小技巧和易错点1. 数据的准确性在计算主固结沉降的时候,数据一定要准确。
第三节 地基沉降实用计算方法一、弹性理论法计算沉降(一) 基本假设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,因此该法假定地基是均质的、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。
布辛奈斯克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,则应采用明德林课题的位移解进行弹性理论法沉降计算。
(二) 计算公式建筑物的沉降量,是指地基土压缩变形达固结稳定的最大沉降量,或称地基沉降量。
地基最终沉降量:是指地基土在建筑物荷载作用下,变形完全稳定时基底处的最大竖向位移。
基础沉降按其原因和次序分为:瞬时沉降d S ;主固结沉降c S 和次固结沉降s S 三部分组成。
瞬时沉降:是指加荷后立即发生的沉降,对饱和土地基,土中水尚未排出的条件下,沉降主要由土体测向变形引起;这时土体不发生体积变化。
(初始沉降,不排水沉降)固结沉降:是指超静孔隙水压力逐渐消散,使土体积压缩而引起的渗透固结沉降,也称主固结沉降,它随时间而逐渐增长。
(主固结沉降)次固结沉降:是指超静孔隙水压力基本消散后,主要由土粒表面结合水膜发生蠕变等引起的,它将随时间极其缓慢地沉降。
(徐变沉降)因此:建筑物基础的总沉降量应为上述三部分之和,即s c s s s s s ++=计算地基最终沉降量的目的:(1)在于确定建筑物最大沉降量;(2)沉降差;(3)倾斜以及局部倾斜;(4)判断是否超过容许值,以便为建筑物设计值采取相应的措施提供依据,保证建筑物的安全。
1、 点荷载作用下地表沉降ErQ y x E Q s πνπν)1()1(2222-+-==2、 绝对柔性基础沉降⎰⎰----=Ay x d d p Ey x s 2202)()(),(1),(ηξηξηξπν0)1(2bp s c Ec ων-=3、 绝对刚性基础沉降(1) 中心荷载作用下,地基各点的沉降相等。
地基的沉降计算为了保证建筑物的安全和正常使用,对建在可压缩地基上的建筑物,尤其是比较重要的建筑物在地基设计时必须计算其可能产生的最大沉降量和沉降差,确保在规范所规定的允许范围内,否则就必须采取加固改善地基的工程措施或改变上部结构物和基础的设计。
1理论根据土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的性能,有关研究结果表明,作为三相系的土,在工程实践中常达到的压力(约<600KPa=作用下,土粒本身和孔隙中的水、气压缩量极小,可忽略不计,但在外荷作用下,土体中土粒间原有的联结可能受到削弱或破坏,从而产生相对的移动,土粒重新排列,相互挤紧从而导致土体孔隙中的部分水、气将被排出,土的孔隙体积便因此缩小,导致土体体积变小,其压缩量随时间增长的过程,称为土的固结。
固结问题和固结特性是作为多相介质的土体所特有的区别其它工程材料的一个独特性质。
对一般粘性土而言,通常所说的基础沉降一般都是指固结沉降,目前在工程中广泛采用的计算方法是以无侧向变形条件下的单向压缩分层总和法,首先确立应力--应变关系,广泛采用材料力学中的广义虎克定律,即土体的应力与应变假定为线性关系,这里的压缩模量Es或变形模量E0的地位(三维条件下还有土的侧膨胀系数即泊松比u)均相当于虎克定律中的杨氏模量的地位和作用。
但是土体毕竟不是理想弹性体,从土的室内压缩试验中的土的回弹、再压曲线可知,土体的变形是由弹性变形和塑性变形两部份组成,所以回弹曲线与再压曲线能构成一个迥滞环,同时应力的状态、大小以及排水条件等的不同,均会使土的变形(沉降)发生变化,从而导致计算的变形参数产生相应的改变,且使理论计算结果与现场实测发生差异,这样,即使是最接近实际的三维变形状态并考虑土体固结过程中的侧向变形时,理论计算的沉降值也必须用沉降计算经验系数ms进行修正,这些变形计算参数可通过室内或现场试验的方法确定。
2有关计算参数的确定在进行地基设计之前,先通过勘探和原位试验(如荷载试验,旁压试验)或室内压缩试验,测定有关计算沉降的土工参数。