《压缩性和沉降计算》PPT课件.ppt
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1、第四章土的变形特性与地基沉降计算1本章特点本章特点有一些较严格的理论有一些较严格的理论有较多经验性假设和公式有较多经验性假设和公式强调物理意义及实际应用强调物理意义及实际应用主线:一维压缩问题主线:一维压缩问题工程中的假定工程中的假定 应力历史及先期固结压力应力历史及先期固结压力不同条件下的总沉降量计算不同条件下的总沉降量计算渗流固结理论及参数渗流固结理论及参数4土的压缩性与地基沉降计算主要难点主要难点学习要点学习要点2工程实例工程实例4土的压缩性与地基沉降计算问题:问题:沉降米,且左沉降米,且左右两部分存在右两部分存在明显的沉降差。明显的沉降差。墨西哥某宫殿墨西哥某宫殿地基:地基:2020多
2、米厚的粘土多米厚的粘土3Kiss由于沉降相互影响,两栋相邻的建筑物上部接触由于沉降相互影响,两栋相邻的建筑物上部接触4修建新建筑物:引起原有建筑物开裂修建新建筑物:引起原有建筑物开裂5建筑物过长:长高比建筑物过长:长高比7.6:17.6:147m3915019419917587沉降曲线沉降曲线(mm)6土具有变形特性荷载作用地基发生沉降荷载大小土的压缩特性地基厚度一致沉降(沉降量)差异沉降(沉降差)概述概述4土的压缩性与地基沉降计算沉降具有时间效应沉降速率7变形特性及测试方法最终沉降量一维压缩一维压缩一维固结一维固结沉降速率多维固结多维固结修正修正复杂条件下的计算公式复杂条件下的计算公式简化条
3、件简化条件主线、重点:主线、重点:一维问题!一维问题!4土的压缩性与地基沉降计算4.1 4.1 变形特性测试方法变形特性测试方法4.3 4.3 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算4.4 4.4 饱和土体的渗流固结理论饱和土体的渗流固结理论室内试验室内试验室外试验室外试验侧限压缩、三轴压缩等侧限压缩、三轴压缩等荷载试验、旁压试验等荷载试验、旁压试验等概述概述4.2 4.2 一维压缩性及其指标一维压缩性及其指标较复杂应较复杂应力状态?力状态?8特殊应力状态一维问题一维问题侧限压缩试验侧限压缩试验轴对称问题轴对称问题常规三轴试验常规三轴试验4.1 4.1 变形特性测试方法变形特性测试方法4土的
4、压缩性与地基沉降计算一般应力状态理论拓展、经验积累理论拓展、经验积累室内试验室内试验旁压试验旁压试验原状土原状土荷载试验荷载试验室外试验室外试验试验目的:试验目的:变形、强度特性变形、强度特性静力触探试验静力触探试验标准贯入试验标准贯入试验94土的压缩性与地基沉降计算变形特性测试方法变形特性测试方法一、侧限压缩试验一、侧限压缩试验二、常规三轴试验二、常规三轴试验三、三、普遍应力应变关系及本构模型普遍应力应变关系及本构模型四、现场原位试验四、现场原位试验10一、侧限压缩试验一、侧限压缩试验4土的压缩性与地基沉降计算变形特性测试方法变形特性测试方法F 固结容器:固结容器:环刀环刀、护环护环、导环导
5、环、透水透水石石、加压上盖加压上盖和量表架等和量表架等F 加压设备:加压设备:杠杆比例杠杆比例1:101:10F 变形测量设备变形测量设备1、侧限压缩仪(固结仪)支架支架加加压压设设备备固结容器固结容器变形测量变形测量11水槽水槽内环内环环刀环刀透水石透水石试样试样传压板传压板百分表百分表施加荷载,静置至变形稳定施加荷载,静置至变形稳定逐级加大荷载逐级加大荷载测定:测定:轴向应力轴向应力轴向变形轴向变形试验结果:试验结果:4土的压缩性与地基沉降计算变形特性测试方法变形特性测试方法一、侧限压缩试验 2、试验方法P1s1e1e0Pte stP2s2e2P3s3e312应力应变关系以正常固结粘土为例
6、1 1Es1 1Ee非线性非线性弹塑性弹塑性记忆性记忆性侧限变形模量:侧限变形模量:4土的压缩性与地基沉降计算变形特性测试方法变形特性测试方法一、侧限压缩试验 134土的压缩性与地基沉降计算一维压缩性及其指标一维压缩性及其指标一、一、e-e-曲线曲线二、二、e-lge-lg曲线曲线三、先期固结压力三、先期固结压力四、原位压缩曲线及原位再压缩曲线四、原位压缩曲线及原位再压缩曲线低灵敏度粘性土低灵敏度粘性土14应力历史与应力应变关系应力历史与应力应变关系粘土地基一次沉积侧限条件4土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 一维压缩性及其指标一维压缩性及其指标上覆土上覆土取样或取样或剥蚀剥蚀加载或加载或
7、再覆土再覆土应力历史非常重要应力历史非常重要154土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 一维压缩性及其指标一维压缩性及其指标一、一、e-e-曲线曲线0100200 3004000.60.70.80.91.0e eP1s1e1e0Pte stP2s2e2P3s3e3164土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 一维压缩性及其指标一维压缩性及其指标一、一、e-e-曲线曲线0100200 3004000.60.70.80.91.0e e压缩系数,压缩系数,KPKPa a-1-1,MPMPa a-1-11e0侧限压缩模量侧限压缩模量,KPKPa a,MP,MPa a侧限变形模量侧限变形模量固体颗粒固
8、体颗粒孔隙孔隙体积压缩系数,体积压缩系数,KPKPa a-1-1,MPMPa a-1-1174土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 一维压缩性及其指标一维压缩性及其指标一、一、e-e-曲线曲线0100200 3004000.60.70.80.91.0e e压缩系数压缩系数a a1-21-2常用作比常用作比较土的压缩较土的压缩性大小性大小土的类别土的类别a1-2(MPa-1)高压缩性土高压缩性土0.5中压缩性土中压缩性土0.1-0.5低压缩性土低压缩性土0.1184土的压缩性与地基沉降计算4.2 4.2 一维压缩性及其指标一维压缩性及其指标二、二、e-lge-lg曲线曲线10010000.60
9、.70.80.9e eC Cc c1 11 1C Ce e压缩指数压缩指数Ce回弹指数(再压缩指数)回弹指数(再压缩指数)Ce s:超固结土超固结土 p1OCR1:超固结超固结OCR1OCR1 硬粘土硬粘土 S偏大偏大,s1沉降经验修正系数沉降经验修正系数4土的压缩性与地基沉降计算4.3 4.3 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算二、地基最终沉降量分层总和法二、地基最终沉降量分层总和法4、结果修正、结果修正n基底压力线性分布基底压力线性分布n弹性附加应力计算弹性附加应力计算n单向压缩单向压缩n只计主固结沉降只计主固结沉降n原状土现场取样的扰动原状土现场取样的扰动n参数为常数参数为常数n按
10、中点下附加应力计算按中点下附加应力计算50基底附加应力基底附加应力2.54.07.015.020.0 p0 fk1.41.31.00.40.2 p0 0.75 fk1.11.00.70.40.2表表4-6 4-6 沉降计算经验系数沉降计算经验系数 s s4土的压缩性与地基沉降计算4.3 4.3 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算 二、地基最终沉降量分层总和法二、地基最终沉降量分层总和法4、结果修正、结果修正0zi0z(i-1)Ai附加应力附加应力p0 s s=1.4-0.2,=1.4-0.2,(1)(1)与土质软硬有关与土质软硬有关,(2)(2)与基底附加应力与基底附加应力p p0 0/
11、f/fk k的大小有关的大小有关f fk k:地基承载力标准值:地基承载力标准值51要点小结:准备资料准备资料 应力分布应力分布 沉降计算沉降计算建筑基础(形状、大小、重量、埋深)建筑基础(形状、大小、重量、埋深)地基各土层的压缩曲线地基各土层的压缩曲线 原状土压缩曲线原状土压缩曲线计算断面和计算点计算断面和计算点确定计算深度确定计算深度确定分层界面确定分层界面计算各土层的计算各土层的 sziszi,zizi计算各层沉降量计算各层沉降量地基总沉降量地基总沉降量自重应力自重应力基底压力基底压力基底附加应力基底附加应力附加应力附加应力 结果修正结果修正4土的压缩性与地基沉降计算4.3 4.3 地基
12、的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算二、地基最终沉降量分层总和法二、地基最终沉降量分层总和法52三三.地基沉降计算的若干问题地基沉降计算的若干问题4土的压缩性与地基沉降计算4.3 4.3 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算3 3、单向分层总和法的评价、单向分层总和法的评价2 2、砂性土地基的沉降计算、砂性土地基的沉降计算1 1、粘土地基的沉降量计算、粘土地基的沉降量计算531 1、粘土地基的沉降量计算、粘土地基的沉降量计算三三.地基沉降计算的若干问题地基沉降计算的若干问题4土的压缩性与地基沉降计算4.3 4.3 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算自学2 2、砂性土地基的沉降计算、砂
13、性土地基的沉降计算砂性土地基的沉降速率比较快,大砂性土地基的沉降速率比较快,大部分沉降在施工期间便完成,运用部分沉降在施工期间便完成,运用期沉降量一般不会很大。期沉降量一般不会很大。543 3、单向分层总和法的评价、单向分层总和法的评价可计算多层地基;可计算多层地基;可计算不同形状基础、不同分布的基底压力;可计算不同形状基础、不同分布的基底压力;参数的试验测定方法简单;参数的试验测定方法简单;已经积累了几十年应用的经验,适当修正。已经积累了几十年应用的经验,适当修正。(1 1)基本假定:)基本假定:(2 2)优)优 点:点:三三.地基沉降计算的若干问题地基沉降计算的若干问题4土的压缩性与地基沉
14、降计算4.3 4.3 地基的最终沉降量计算地基的最终沉降量计算较多较多相差比较大相差比较大(3 3)精度:)精度:欧美欧美 可判定原状土压缩曲线可判定原状土压缩曲线 区分不同固结状态区分不同固结状态 计算结果偏大计算结果偏大(4 4)e-曲线与曲线与e-lg 曲线的对比:曲线的对比:原苏联原苏联 无法确定现场土压缩曲线无法确定现场土压缩曲线 不区分不同固结状态不区分不同固结状态 计算结果偏小计算结果偏小e-e-lg55重点:重点:一维渗流固结一维渗流固结沉降与时间之间的关系:沉降与时间之间的关系:饱和土层的渗流固结饱和土层的渗流固结固结沉降的速度固结沉降的速度?固结沉降的程度固结沉降的程度?问
15、题:问题:4土的压缩性与地基沉降计算4.4 4.4 饱和土体的渗流固结理论饱和土体的渗流固结理论不可压缩层可压缩层p564土的压缩性与地基沉降计算4.4 4.4 饱和土体的渗流固结理论饱和土体的渗流固结理论一、一、一维渗流固结理论(一维渗流固结理论(TerzaghiTerzaghi渗流固结理论)渗流固结理论)二、固结度的计算二、固结度的计算四、固结系数的测定四、固结系数的测定五、多维渗流固结理论简介五、多维渗流固结理论简介三、有关沉降时间的工程问题三、有关沉降时间的工程问题57 实践背景:大面积均布荷载实践背景:大面积均布荷载p不透水岩层不透水岩层饱和压缩层饱和压缩层z=pp侧限应力状态侧限应
16、力状态一、一、一维渗流固结理论(一维渗流固结理论(TerzaghiTerzaghi渗流固结理论)渗流固结理论)4.4 4.4 饱和土体的渗流固结理论饱和土体的渗流固结理论4土的压缩性与地基沉降计算 1 1、物理模型、物理模型2 2、数学模型、数学模型(1 1)基本假定)基本假定(2 2)基本变量)基本变量(3 3)建立方程)建立方程3 3、问题求解、问题求解固结系数固结系数时间因数时间因数(1 1)求解思路)求解思路(2 2)初始、边界条件)初始、边界条件(3 3)微分方程的解)微分方程的解58 1、物理模型物理模型4.4 4.4 饱和土体的渗流固结理论饱和土体的渗流固结理论4土的压缩性与地基
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