土力学课件土的压缩性与地基沉降计算.pptx

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1、会计学1土力学课件土的压缩性与地基沉降计算土力学课件土的压缩性与地基沉降计算一、概述一、概述一、概述一、概述 如果在地基上修建建筑物，地基土内各点不仅要承受土体本身的如果在地基上修建建筑物，地基土内各点不仅要承受土体本身的如果在地基上修建建筑物，地基土内各点不仅要承受土体本身的如果在地基上修建建筑物，地基土内各点不仅要承受土体本身的自重应力，自重应力，自重应力，自重应力，而且要承担由建筑物通过基础传递给地基的荷载产生的而且要承担由建筑物通过基础传递给地基的荷载产生的而且要承担由建筑物通过基础传递给地基的荷载产生的而且要承担由建筑物通过基础传递给地基的荷载产生的附加应力附加应力附加应力附加应力作

2、用，这都将导致地基土体的变形。作用，这都将导致地基土体的变形。作用，这都将导致地基土体的变形。作用，这都将导致地基土体的变形。土体变形可分为：土体变形可分为：土体变形可分为：土体变形可分为：体积变形体积变形体积变形体积变形和和和和形状变形。形状变形。形状变形。形状变形。本章只讨论由本章只讨论由本章只讨论由本章只讨论由正应力引起的体积变形，正应力引起的体积变形，正应力引起的体积变形，正应力引起的体积变形，即由于外荷载导致地基内即由于外荷载导致地基内即由于外荷载导致地基内即由于外荷载导致地基内正应力增加，使得土体体积缩小。正应力增加，使得土体体积缩小。正应力增加，使得土体体积缩小。正应力增加，使得

3、土体体积缩小。在附加应力作用下，地基土将产生体积缩小，从而引起建筑物基在附加应力作用下，地基土将产生体积缩小，从而引起建筑物基在附加应力作用下，地基土将产生体积缩小，从而引起建筑物基在附加应力作用下，地基土将产生体积缩小，从而引起建筑物基础的竖直方向的位移（或下沉）称为础的竖直方向的位移（或下沉）称为础的竖直方向的位移（或下沉）称为础的竖直方向的位移（或下沉）称为沉降。沉降。沉降。沉降。为什么研究沉降？为什么研究沉降？为什么研究沉降？为什么研究沉降？基础的沉降量或者各部位的沉降差过大，那么将影响上部建筑物基础的沉降量或者各部位的沉降差过大，那么将影响上部建筑物基础的沉降量或者各部位的沉降差过大

4、，那么将影响上部建筑物基础的沉降量或者各部位的沉降差过大，那么将影响上部建筑物的正常使用，甚至会危及建筑物的安全。的正常使用，甚至会危及建筑物的安全。的正常使用，甚至会危及建筑物的安全。的正常使用，甚至会危及建筑物的安全。第1页/共78页地基土层发生变形的主要因素地基土层发生变形的主要因素地基土层发生变形的主要因素地基土层发生变形的主要因素 内因：土具有压缩性内因：土具有压缩性内因：土具有压缩性内因：土具有压缩性 外因：主要是建筑物荷载的作用外因：主要是建筑物荷载的作用外因：主要是建筑物荷载的作用外因：主要是建筑物荷载的作用 建筑物荷载作用，这是普遍存在的因素建筑物荷载作用，这是普遍存在的因素

5、建筑物荷载作用，这是普遍存在的因素建筑物荷载作用，这是普遍存在的因素 地下水位大幅度下地下水位大幅度下地下水位大幅度下地下水位大幅度下降降降降 施工影响，基槽持力层土的结构扰动施工影响，基槽持力层土的结构扰动施工影响，基槽持力层土的结构扰动施工影响，基槽持力层土的结构扰动 振动影响，产生震振动影响，产生震振动影响，产生震振动影响，产生震沉沉沉沉 浸水下沉，如黄土湿陷，填土下沉浸水下沉，如黄土湿陷，填土下沉浸水下沉，如黄土湿陷，填土下沉浸水下沉，如黄土湿陷，填土下沉 土体压缩性土体压缩性土体压缩性土体压缩性土在压力（附土在压力（附土在压力（附土在压力（附加应力或自重应力）作用下体加应力或自重应力

6、）作用下体加应力或自重应力）作用下体加应力或自重应力）作用下体积缩小的特性。积缩小的特性。积缩小的特性。积缩小的特性。通常，均认为通常，均认为土体土体压缩完全是由于土中孔隙压缩完全是由于土中孔隙压缩完全是由于土中孔隙压缩完全是由于土中孔隙体积减小的结果。体积减小的结果。体积减小的结果。体积减小的结果。土的固结土的固结土的固结土的固结土体在压力作用土体在压力作用土体在压力作用土体在压力作用下其下其下其下其压缩量随时间增长压缩量随时间增长压缩量随时间增长压缩量随时间增长的过程。的过程。的过程。的过程。第2页/共78页沉降值的大小取决于沉降值的大小取决于沉降值的大小取决于沉降值的大小取决于地基土的压

7、缩实质地基土的压缩实质地基土的压缩实质地基土的压缩实质 第3页/共78页土的压缩性主要有两个土的压缩性主要有两个土的压缩性主要有两个土的压缩性主要有两个特点：特点：特点：特点：土的压缩性主要是由于土的压缩性主要是由于土的压缩性主要是由于土的压缩性主要是由于孔隙体积减少孔隙体积减少孔隙体积减少孔隙体积减少而引起的；而引起的；而引起的；而引起的；由于孔隙水的排出而引起的压缩对于饱和粘土来说需要时间，将土的压缩随时间增长的过程称为由于孔隙水的排出而引起的压缩对于饱和粘土来说需要时间，将土的压缩随时间增长的过程称为由于孔隙水的排出而引起的压缩对于饱和粘土来说需要时间，将土的压缩随时间增长的过程称为由于

8、孔隙水的排出而引起的压缩对于饱和粘土来说需要时间，将土的压缩随时间增长的过程称为土的固结。土的固结。土的固结。土的固结。在建筑物荷载作用下，地基土主要由于压缩而引起的竖直方向的位移称为在建筑物荷载作用下，地基土主要由于压缩而引起的竖直方向的位移称为在建筑物荷载作用下，地基土主要由于压缩而引起的竖直方向的位移称为在建筑物荷载作用下，地基土主要由于压缩而引起的竖直方向的位移称为沉降。沉降。沉降。沉降。研究建筑物沉降包含两方面的内容：研究建筑物沉降包含两方面的内容：研究建筑物沉降包含两方面的内容：研究建筑物沉降包含两方面的内容：绝对沉降量的大小，亦即绝对沉降量的大小，亦即绝对沉降量的大小，亦即绝对沉

9、降量的大小，亦即最终沉降；最终沉降；最终沉降；最终沉降；沉降与时间的关系，主要介绍太沙基的沉降与时间的关系，主要介绍太沙基的沉降与时间的关系，主要介绍太沙基的沉降与时间的关系，主要介绍太沙基的一维固结理论。一维固结理论。一维固结理论。一维固结理论。第4页/共78页二、土的压缩性二、土的压缩性二、土的压缩性二、土的压缩性土的压缩试验与压缩性指标土的压缩试验与压缩性指标土的压缩试验与压缩性指标土的压缩试验与压缩性指标 土体的变形计算，需要取得土的压缩性指标，可以通过室内侧限压缩土体的变形计算，需要取得土的压缩性指标，可以通过室内侧限压缩土体的变形计算，需要取得土的压缩性指标，可以通过室内侧限压缩土

10、体的变形计算，需要取得土的压缩性指标，可以通过室内侧限压缩试验和现场原位试验得到。试验和现场原位试验得到。试验和现场原位试验得到。试验和现场原位试验得到。室内压缩试验亦称室内压缩试验亦称室内压缩试验亦称室内压缩试验亦称固结试验，固结试验，固结试验，固结试验，是研究土压缩性最基本的方法。是研究土压缩性最基本的方法。是研究土压缩性最基本的方法。是研究土压缩性最基本的方法。现场载荷试验现场载荷试验现场载荷试验现场载荷试验是在工程现场通过千斤顶逐级对置于地基土上的载荷是在工程现场通过千斤顶逐级对置于地基土上的载荷是在工程现场通过千斤顶逐级对置于地基土上的载荷是在工程现场通过千斤顶逐级对置于地基土上的载

11、荷板施加荷载，观测记录沉降随时间的发展以及稳定时的沉降量板施加荷载，观测记录沉降随时间的发展以及稳定时的沉降量板施加荷载，观测记录沉降随时间的发展以及稳定时的沉降量板施加荷载，观测记录沉降随时间的发展以及稳定时的沉降量s s s s，并绘制成，并绘制成，并绘制成，并绘制成P-SP-SP-SP-S曲线，即获得地基土载荷试验的结果。曲线，即获得地基土载荷试验的结果。曲线，即获得地基土载荷试验的结果。曲线，即获得地基土载荷试验的结果。反映土的压缩性的指标主要有反映土的压缩性的指标主要有反映土的压缩性的指标主要有反映土的压缩性的指标主要有压缩系数压缩系数压缩系数压缩系数、压缩模量压缩模量压缩模量压缩模

12、量、压缩指数压缩指数压缩指数压缩指数和和和和变形变形变形变形模量模量模量模量、体积压缩系数。土的压缩性的高低，常用压缩性指标定量表示，压、体积压缩系数。土的压缩性的高低，常用压缩性指标定量表示，压、体积压缩系数。土的压缩性的高低，常用压缩性指标定量表示，压、体积压缩系数。土的压缩性的高低，常用压缩性指标定量表示，压 缩性指标，通常由工程地质勘察缩性指标，通常由工程地质勘察缩性指标，通常由工程地质勘察缩性指标，通常由工程地质勘察取天然结构的原状土样取天然结构的原状土样取天然结构的原状土样取天然结构的原状土样进行。进行。进行。进行。第5页/共78页侧限压缩试验侧限压缩试验侧限压缩试验侧限压缩试验

13、侧侧限限压压缩缩试试验验亦亦称称固固结结试试验验。所所谓谓侧侧限限压压缩缩试试验验亦亦称称固固结结试试验验。所所谓谓侧侧限限侧侧限限，就就是是使使土土样样在在竖竖向向压压力力作作用用，就就是是使使土土样样在在竖竖向向压压力力作作用用下只能发生竖向变形，而无侧向变形。下只能发生竖向变形，而无侧向变形。下只能发生竖向变形，而无侧向变形。下只能发生竖向变形，而无侧向变形。室室内内压压缩缩试试验验采采用用的的试试验验装装置置为为室室内内压压缩缩试试验验采采用用的的试试验验装装置置为为压压缩缩仪仪压压缩缩仪仪(下下图图下下图图)。试试验验时时将将切切有有土土样样的的。试试验验时时将将切切有有土土样样的的

14、环环刀刀置置于于刚刚性性护护环环中中，由由于于金金属属环环刀刀及及刚刚性性护护环环的的限限制制，使使得得土土样样在在竖竖向向环环刀刀置置于于刚刚性性护护环环中中，由由于于金金属属环环刀刀及及刚刚性性护护环环的的限限制制，使使得得土土样样在在竖竖向向压压力力作作用用下下只只能能发发生生竖竖向向变变形形，而而无无侧侧向向变变形形。在在土土样样上上下下放放置置的的压压力力作作用用下下只只能能发发生生竖竖向向变变形形，而而无无侧侧向向变变形形。在在土土样样上上下下放放置置的的透透水水石石透透水水石石是是土土样样受受压压后后排排出出孔孔隙隙水水的的两两个个界界面面。压压缩缩过过程程中中竖竖向向压压力力通

15、通过过刚刚性性板板施施是是土土样样受受压压后后排排出出孔孔隙隙水水的的两两个个界界面面。压压缩缩过过程程中中竖竖向向压压力力通通过过刚刚性性板板施施加加给给土土样样，土土样样产产生生的的压压缩缩量量可可通通过过加加给给土土样样，土土样样产产生生的的压压缩缩量量可可通通过过百百分分表表量量测测。百百分分表表量量测测。常常规规压压缩缩试试验验通通过过逐逐级级常常规规压压缩缩试试验验通通过过逐逐级级加荷进行试验，常用的分级加荷量加荷进行试验，常用的分级加荷量加荷进行试验，常用的分级加荷量加荷进行试验，常用的分级加荷量p p p p为：为：为：为：100100100100，200200200200，3

16、00300300300，400kPa400kPa400kPa400kPa。土的压缩是由于孔隙体积减小，所以土的变形常用孔隙比土的压缩是由于孔隙体积减小，所以土的变形常用孔隙比土的压缩是由于孔隙体积减小，所以土的变形常用孔隙比土的压缩是由于孔隙体积减小，所以土的变形常用孔隙比e e e e表示。表示。表示。表示。第6页/共78页单向固结试验或侧限固结试验单向固结试验或侧限固结试验单向固结试验或侧限固结试验单向固结试验或侧限固结试验第7页/共78页单向固结试验或侧限固结试验单向固结试验或侧限固结试验单向固结试验或侧限固结试验单向固结试验或侧限固结试验第8页/共78页 土的压缩变形常用孔隙比土的压缩

17、变形常用孔隙比土的压缩变形常用孔隙比土的压缩变形常用孔隙比土的压缩变形常用孔隙比土的压缩变形常用孔隙比e e e ee e的变化来表示。的变化来表示。的变化来表示。的变化来表示。的变化来表示。的变化来表示。根据固结试验的结果可建立压力根据固结试验的结果可建立压力根据固结试验的结果可建立压力根据固结试验的结果可建立压力根据固结试验的结果可建立压力根据固结试验的结果可建立压力p p p pp p与相应的与相应的与相应的与相应的与相应的与相应的稳定孔隙比的关系曲线，称为稳定孔隙比的关系曲线，称为稳定孔隙比的关系曲线，称为稳定孔隙比的关系曲线，称为稳定孔隙比的关系曲线，称为稳定孔隙比的关系曲线，称为土

18、的压缩曲线。土的压缩曲线。土的压缩曲线。土的压缩曲线。土的压缩曲线。土的压缩曲线。压缩曲线可以按两种方式绘制，一种是压缩曲线可以按两种方式绘制，一种是压缩曲线可以按两种方式绘制，一种是压缩曲线可以按两种方式绘制，一种是压缩曲线可以按两种方式绘制，一种是压缩曲线可以按两种方式绘制，一种是按普通直角坐标绘制的按普通直角坐标绘制的按普通直角坐标绘制的按普通直角坐标绘制的按普通直角坐标绘制的按普通直角坐标绘制的e-pe-pe-pe-pe-pe-p曲线（常用）；曲线（常用）；曲线（常用）；曲线（常用）；曲线（常用）；曲线（常用）；另一种是用半对数直角坐标绘制的另一种是用半对数直角坐标绘制的另一种是用半对

19、数直角坐标绘制的另一种是用半对数直角坐标绘制的另一种是用半对数直角坐标绘制的另一种是用半对数直角坐标绘制的e-lgpe-lgpe-lgpe-lgpe-lgpe-lgp曲曲曲曲曲曲线。线。线。线。线。线。第9页/共78页n n要绘制要绘制要绘制要绘制e ep p曲线，就必须求出各级压力作用下的孔隙比曲线，就必须求出各级压力作用下的孔隙比曲线，就必须求出各级压力作用下的孔隙比曲线，就必须求出各级压力作用下的孔隙比n ne e。n n如何求如何求如何求如何求e e？看示意图：？看示意图：？看示意图：？看示意图：n n 设设设设试试试试样样样样的的的的初初初初始始始始高高高高度度度度为为为为HH0 0

20、，S S为为为为某某某某级级级级压压压压力力力力下下下下土土土土样样样样高高高高度度度度变变变变化化化化（用用用用百百百百分分分分表表表表量量量量测测测测），cmcm。设设设设土土土土粒粒粒粒体体体体积积积积为为为为V VS S=1=1=1=1 (不不不不变变变变)，压压压压缩缩缩缩稳稳稳稳定定定定后后后后的的的的孔孔孔孔隙隙隙隙体体体体积积积积为为为为V Vv1v1，根根根根据据据据土土土土的的的的孔孔孔孔隙隙隙隙比比比比的的的的定定定定义义义义,则则则则受受受受压前后土的孔隙压前后土的孔隙压前后土的孔隙压前后土的孔隙体积分别为体积分别为体积分别为体积分别为 e e0 0和和和和e e i

21、i。Vv=e0Vv=eiVs=1Vs=1第10页/共78页e-pe-pe-pe-p 曲线确定压缩系数曲线确定压缩系数曲线确定压缩系数曲线确定压缩系数依依侧限压缩试验原理可知：侧限压缩试验原理可知：土样压缩前后试样截面积土样压缩前后试样截面积A不变，不变，土粒体积不变，即土粒体积不变，即VS0VS1，则有，则有（4-24-2）第11页/共78页n n常常常常规规规规试试试试验验验验中中中中，一一一一般般般般按按按按P=P=P=P=100kPa100kPa100kPa100kPa、200kPa 200kPa 200kPa 200kPa、300kPa 300kPa 300kPa 300kPa、400

22、kPa400kPa400kPa400kPa四四四四级级级级加加加加荷荷荷荷，测测测测定各级压力下的稳定变形量定各级压力下的稳定变形量定各级压力下的稳定变形量定各级压力下的稳定变形量S S S S，然后由式（，然后由式（，然后由式（，然后由式（4-14-14-14-1）计算相应的孔隙比）计算相应的孔隙比）计算相应的孔隙比）计算相应的孔隙比e e e e 。第12页/共78页压缩指标压缩指标压缩指标压缩指标 反映土的压缩性的指标主要有反映土的压缩性的指标主要有反映土的压缩性的指标主要有反映土的压缩性的指标主要有压缩系数压缩系数压缩系数压缩系数、压缩指数压缩指数压缩指数压缩指数、压缩模量压缩模量压缩

23、模量压缩模量和和和和变形变形变形变形模量模量模量模量、体积压缩系数。、体积压缩系数。、体积压缩系数。、体积压缩系数。压缩系数：压缩系数：压缩系数：压缩系数：曲线上任意两点割线的斜率。可表示为：曲线上任意两点割线的斜率。可表示为：曲线上任意两点割线的斜率。可表示为：曲线上任意两点割线的斜率。可表示为：式中，式中，式中，式中，负号负号负号负号表示随着压力表示随着压力表示随着压力表示随着压力P P P P的增加，的增加，的增加，的增加，e e e e逐渐减逐渐减逐渐减逐渐减少。压缩性不同的土，其压缩曲线的形状是少。压缩性不同的土，其压缩曲线的形状是少。压缩性不同的土，其压缩曲线的形状是少。压缩性不同

24、的土，其压缩曲线的形状是不一样的。不一样的。不一样的。不一样的。曲线愈陡，说明随着压力的增加曲线愈陡，说明随着压力的增加曲线愈陡，说明随着压力的增加曲线愈陡，说明随着压力的增加，土孔隙比的减小愈显著，因而土的压缩性，土孔隙比的减小愈显著，因而土的压缩性，土孔隙比的减小愈显著，因而土的压缩性，土孔隙比的减小愈显著，因而土的压缩性愈高。愈高。愈高。愈高。工程上，工程上，工程上，工程上，自重应力自重应力自重应力自重应力P P P P1 1 1 1增加到外荷作用土增加到外荷作用土增加到外荷作用土增加到外荷作用土中应力中应力中应力中应力P P P P2 2 2 2(自重与附加应力之和自重与附加应力之和自

25、重与附加应力之和自重与附加应力之和)第13页/共78页 为了便于应用和比较，通常采用压力由为了便于应用和比较，通常采用压力由为了便于应用和比较，通常采用压力由为了便于应用和比较，通常采用压力由P P P P1 1 1 1100kPa100kPa100kPa100kPa增加到增加到增加到增加到P P P P2 2 2 2 200kPa200kPa200kPa200kPa时所得的压缩系数时所得的压缩系数时所得的压缩系数时所得的压缩系数a a a a1-21-21-21-2来评定土的压缩性：来评定土的压缩性：来评定土的压缩性：来评定土的压缩性：工程中，为减少土的孔隙比，从而达到加固土体的目的工程中，

26、为减少土的孔隙比，从而达到加固土体的目的工程中，为减少土的孔隙比，从而达到加固土体的目的工程中，为减少土的孔隙比，从而达到加固土体的目的,常采用常采用常采用常采用砂桩挤砂桩挤砂桩挤砂桩挤密、重锤夯实、灌浆加固密、重锤夯实、灌浆加固密、重锤夯实、灌浆加固密、重锤夯实、灌浆加固等方法等方法等方法等方法 a a a a1-21-21-21-2 0.1 MPa0.1 MPa0.1 MPa0.1 MPa-1-1-1-1时，低压缩性土时，低压缩性土时，低压缩性土时，低压缩性土 0.10.10.10.1a a a a1-21-21-21-2 0.5MPa0.5MPa0.5MPa0.5MPa-1-1-1-1时

27、，中压缩性土时，中压缩性土时，中压缩性土时，中压缩性土 a a a a1-21-21-21-2 0.5MPa 0.5MPa 0.5MPa 0.5MPa-1-1-1-1时，高压缩性时，高压缩性时，高压缩性时，高压缩性土土土土 C C C Cc c c c 0.20.20.20.2时，低压缩性土时，低压缩性土时，低压缩性土时，低压缩性土 C C C Cc c c c0.40.40.40.4时，高压缩性时，高压缩性时，高压缩性时，高压缩性土土土土第14页/共78页 压缩模量：压缩模量：压缩模量：压缩模量：土体在完全侧限的条件下，竖向应力增量与竖向应变增量土体在完全侧限的条件下，竖向应力增量与竖向应变

28、增量土体在完全侧限的条件下，竖向应力增量与竖向应变增量土体在完全侧限的条件下，竖向应力增量与竖向应变增量的比值。的比值。的比值。的比值。现现场场载载荷荷试试验验现现场场载载荷荷试试验验是是在在工工程程现现场场通通过过千千斤斤顶顶逐逐级级对对置置于于地地基基土土上上的的载载荷荷板板是是在在工工程程现现场场通通过过千千斤斤顶顶逐逐级级对对置置于于地地基基土土上上的的载载荷荷板板施施加加荷荷载载，观观测测记记录录沉沉降降随随时时间间的的发发展展以以及及稳稳定定时时的的沉沉降降量量施施加加荷荷载载，观观测测记记录录沉沉降降随随时时间间的的发发展展以以及及稳稳定定时时的的沉沉降降量量s s s s，将将

29、上上述述试试验验，将将上上述述试试验验得得到到的的各各级级荷荷载载与与相相应应的的稳稳定定沉沉降降量量绘绘制制成成得得到到的的各各级级荷荷载载与与相相应应的的稳稳定定沉沉降降量量绘绘制制成成p p-s sp p-s s曲曲线线，即即获获得得了了地地基基土土载载荷荷曲曲线线，即即获获得得了了地地基基土土载载荷荷试验的结果。试验的结果。试验的结果。试验的结果。1 1 1 1承压板承压板承压板承压板 2 2 2 2千斤顶千斤顶千斤顶千斤顶 3 3 3 3百分表百分表百分表百分表 4 4 4 4平台平台平台平台 5 5 5 5支墩支墩支墩支墩 6 6 6 6堆载堆载堆载堆载地基土现场载荷试验图地基土现

30、场载荷试验图地基土现场载荷试验图地基土现场载荷试验图第16页/共78页三、基础最终沉降量计算三、基础最终沉降量计算三、基础最终沉降量计算三、基础最终沉降量计算 定义定义定义定义 地地基基土土层层在在建建筑筑物物荷荷载载作作用用下下，不不断断产产生生压压缩缩，直直至至地地基基土土层层在在建建筑筑物物荷荷载载作作用用下下，不不断断产产生生压压缩缩，直直至至压压缩缩稳稳定定压压缩缩稳稳定定后后地地基基后后地地基基表面的沉降量称为地基的最终沉降量。表面的沉降量称为地基的最终沉降量。表面的沉降量称为地基的最终沉降量。表面的沉降量称为地基的最终沉降量。原因原因原因原因 其其外外因因主主要要是是建建筑筑物物

31、荷荷载载在在地地基基中中产产生生附附加加应应力力；内内因因是是土土的的碎碎散散性性其其外外因因主主要要是是建建筑筑物物荷荷载载在在地地基基中中产产生生附附加加应应力力；内内因因是是土土的的碎碎散散性性，孔隙发生压缩变形，引起地基沉降。，孔隙发生压缩变形，引起地基沉降。，孔隙发生压缩变形，引起地基沉降。，孔隙发生压缩变形，引起地基沉降。目的目的目的目的 判判断断地地基基变变形形值值是是否否超超出出允允许许的的范范围围，以以便便在在建建筑筑物物设设计计时时，采采取取相相判判断断地地基基变变形形值值是是否否超超出出允允许许的的范范围围，以以便便在在建建筑筑物物设设计计时时，采采取取相相应的工程措施，

32、保证建筑物的正常使用。应的工程措施，保证建筑物的正常使用。应的工程措施，保证建筑物的正常使用。应的工程措施，保证建筑物的正常使用。方法方法方法方法 有有关关地地基基沉沉降降量量的的方方法法很很多多，工工业业与与民民用用建建筑筑中中常常见见的的有有有有关关地地基基沉沉降降量量的的方方法法很很多多，工工业业与与民民用用建建筑筑中中常常见见的的有有分分层层总总和和法法分分层层总总和和法法和和和和规范规范规范规范法，法，法，法，还有弹性理论法和数值计算法。还有弹性理论法和数值计算法。还有弹性理论法和数值计算法。还有弹性理论法和数值计算法。第17页/共78页 （一）分层总和法（一）分层总和法（一）分层总

33、和法（一）分层总和法 工程上计算地基的沉降时，在地基可能产生压工程上计算地基的沉降时，在地基可能产生压工程上计算地基的沉降时，在地基可能产生压工程上计算地基的沉降时，在地基可能产生压缩的土层深度内，按土的特性和应力状态的变缩的土层深度内，按土的特性和应力状态的变缩的土层深度内，按土的特性和应力状态的变缩的土层深度内，按土的特性和应力状态的变化将地基分为若干化将地基分为若干化将地基分为若干化将地基分为若干(n)(n)(n)(n)层，假定每一分层土质层，假定每一分层土质层，假定每一分层土质层，假定每一分层土质均匀且应力沿厚度均匀分布，然后对每一分层均匀且应力沿厚度均匀分布，然后对每一分层均匀且应力

34、沿厚度均匀分布，然后对每一分层均匀且应力沿厚度均匀分布，然后对每一分层分别计算其压缩量分别计算其压缩量分别计算其压缩量分别计算其压缩量s s s si i i i，最后将各分层的压缩量，最后将各分层的压缩量，最后将各分层的压缩量，最后将各分层的压缩量总和起来，即得地基表面的最终沉降量总和起来，即得地基表面的最终沉降量总和起来，即得地基表面的最终沉降量总和起来，即得地基表面的最终沉降量s s s s，这，这，这，这种方法称为种方法称为种方法称为种方法称为分层总和法。分层总和法。分层总和法。分层总和法。基本假设基本假设 地基是均质、弹性地基是均质、弹性地基土不产生侧向变形，地基土不产生侧向变形，以

35、基础中点沉降量代替基础沉以基础中点沉降量代替基础沉降量降量l l分层总和法的基本思路是：分层总和法的基本思路是：分层总和法的基本思路是：分层总和法的基本思路是：将压缩层范围内地基分层，计算每一分层的压将压缩层范围内地基分层，计算每一分层的压将压缩层范围内地基分层，计算每一分层的压将压缩层范围内地基分层，计算每一分层的压缩量，然后累加得总沉降量。缩量，然后累加得总沉降量。缩量，然后累加得总沉降量。缩量，然后累加得总沉降量。第18页/共78页计算步骤计算步骤计算步骤计算步骤1.1.1.1.确定沉降计算深度范围内的确定沉降计算深度范围内的分层界面分层界面n沉降计算分层面可按下述原则确定：沉降计算分层

36、面可按下述原则确定：n第一，不同土层的分界面与第一，不同土层的分界面与地下水位地下水位n面面;n第二，每一分层厚度不大于基础宽度的第二，每一分层厚度不大于基础宽度的0.40.4倍。倍。2.2.2.2.计算各分层界面处土的计算各分层界面处土的自重应力自重应力，计算各分层界面处，计算各分层界面处基底中心基底中心下竖向下竖向附加应力。附加应力。第19页/共78页n n3.3.3.3.确定地基沉降计算深度确定地基沉降计算深度确定地基沉降计算深度确定地基沉降计算深度n n(1)(1)(1)(1)一一一一般般般般取取取取附附附附加加加加应应应应力力力力与与与与自自自自重重重重应应应应力力力力的的的的比比比

37、比值值值值为为为为20202020处处处处，即即即即处处处处的的的的深度作为沉降计算深度的下限深度作为沉降计算深度的下限深度作为沉降计算深度的下限深度作为沉降计算深度的下限;n n(2)(2)(2)(2)若若若若在在在在该该该该深深深深度度度度以以以以下下下下为为为为高高高高压压压压缩缩缩缩性性性性土土土土（软软软软土土土土），则则则则应应应应取取取取附附附附加加加加应力与自重应力的比值为应力与自重应力的比值为应力与自重应力的比值为应力与自重应力的比值为10101010处处处处;n n(3)(3)(3)(3)在在在在沉沉沉沉降降降降计计计计算算算算深深深深度度度度范范范范围围围围内内内内存存存

38、存在在在在基基基基岩岩岩岩时时时时，z z z zn n n n可可可可取取取取至至至至基基基基岩岩岩岩表表表表面为止。面为止。面为止。面为止。一般一般一般一般土土土土软软软软 土土土土第20页/共78页4.4.4.4.计算各分层沉降量计算各分层沉降量计算各分层沉降量计算各分层沉降量S S S Si ii i5.5.5.5.最终变形量最终变形量最终变形量最终变形量查查查查e e e ep p p p曲线曲线曲线曲线l【讨论讨论】分层越细越准确吗？分层越细越准确吗？第21页/共78页n n【例例例例4-4-1 1 1 1】某某某某厂厂厂厂房房房房柱柱柱柱下下下下单单单单独独独独方方方方形形形形基

39、基基基础础础础，已已已已知知知知基基基基础础础础底底底底面面面面积积积积尺尺尺尺寸寸寸寸为为为为4m4m4m4m4m4m4m4m，埋埋埋埋深深深深d d d d1.0m1.0m1.0m1.0m，地地地地基基基基为为为为粉粉粉粉质质质质粘粘粘粘土土土土，地地地地下下下下水水水水位位位位距距距距天天天天然然然然地地地地面面面面3.4m3.4m3.4m3.4m。上上上上部部部部荷荷荷荷重重重重传传传传至至至至基基基基础础础础顶顶顶顶面面面面F F F F1440kN,1440kN,1440kN,1440kN,土土土土的的的的天天天天然然然然重重重重度度度度 16.0kN/m,16.0kN/m,16.

40、0kN/m,16.0kN/m,饱饱饱饱和和和和重重重重度度度度 satsatsatsat18.2kN/m18.2kN/m18.2kN/m18.2kN/m，试试试试分分分分别别别别用用用用分分分分层层层层总总总总和和和和法法法法计计计计算算算算基基基基础础础础最最最最终终终终沉降（已知沉降（已知沉降（已知沉降（已知f f f fa a a ak k k k=94kPa=94kPa=94kPa=94kPa）。）。）。）。第22页/共78页n n实实实实用用用用计计计计算算算算步步步步骤骤骤骤：分分分分层层层层计计计计算算算算每每每每一一一一层层层层的的的的自自自自重重重重应应应应力力力力和和和和附

41、附附附加加加加应应应应力力力力确确确确定定定定计计计计算算算算深深深深度度度度计计计计算算算算每每每每一一一一层层层层的的的的平平平平均自重应力（均自重应力（均自重应力（均自重应力（）n n和平均附加应力和平均附加应力和平均附加应力和平均附加应力()令e2i第23页/共78页【例题例题例题例题例题例题2 2 2 22 2】有一矩形基础放置在均质粘土层上，如图所示。基础长度有一矩形基础放置在均质粘土层上，如图所示。基础长度有一矩形基础放置在均质粘土层上，如图所示。基础长度有一矩形基础放置在均质粘土层上，如图所示。基础长度有一矩形基础放置在均质粘土层上，如图所示。基础长度有一矩形基础放置在均质粘土

42、层上，如图所示。基础长度L=10mL=10mL=10mL=10mL=10mL=10m，宽度，宽度，宽度，宽度，宽度，宽度B=5mB=5mB=5mB=5mB=5mB=5m，埋置深度，埋置深度，埋置深度，埋置深度，埋置深度，埋置深度d=1.5md=1.5md=1.5md=1.5md=1.5md=1.5m，其上作用着中心荷载，其上作用着中心荷载，其上作用着中心荷载，其上作用着中心荷载，其上作用着中心荷载，其上作用着中心荷载F=10000kNF=10000kNF=10000kNF=10000kNF=10000kNF=10000kN。地基土。地基土。地基土。地基土。地基土。地基土的重度为的重度为的重度为

43、的重度为的重度为的重度为20kN/m20kN/m20kN/m20kN/m20kN/m20kN/m3 3 3 33 3，饱和重度，饱和重度，饱和重度，饱和重度，饱和重度，饱和重度21kN/m21kN/m21kN/m21kN/m21kN/m21kN/m3 3 3 33 3，土的压缩曲线如图（，土的压缩曲线如图（，土的压缩曲线如图（，土的压缩曲线如图（，土的压缩曲线如图（，土的压缩曲线如图（b b b bb b）所示。若地）所示。若地）所示。若地）所示。若地）所示。若地）所示。若地下水位距基底下水位距基底下水位距基底下水位距基底下水位距基底下水位距基底2.5m2.5m2.5m2.5m2.5m2.5m

44、，试求基础中心点的沉降量。，试求基础中心点的沉降量。，试求基础中心点的沉降量。，试求基础中心点的沉降量。，试求基础中心点的沉降量。，试求基础中心点的沉降量。第24页/共78页【解解解解解解】（1 1 1 11 1）由）由）由）由）由）由L/B=10/5=210L/B=10/5=210L/B=10/5=210L/B=10/5=210L/B=10/5=210L/B=10/5=210可知，属于空间问题，且为中心荷载，所可知，属于空间问题，且为中心荷载，所可知，属于空间问题，且为中心荷载，所可知，属于空间问题，且为中心荷载，所可知，属于空间问题，且为中心荷载，所可知，属于空间问题，且为中心荷载，所以基

45、底压力为以基底压力为以基底压力为以基底压力为以基底压力为以基底压力为 基底净压力为基底净压力为基底净压力为基底净压力为基底净压力为基底净压力为 （2 2 2 22 2）因为是均质土，且地下水位在基底以下）因为是均质土，且地下水位在基底以下）因为是均质土，且地下水位在基底以下）因为是均质土，且地下水位在基底以下）因为是均质土，且地下水位在基底以下）因为是均质土，且地下水位在基底以下2.5m2.5m2.5m2.5m2.5m2.5m处，取分层厚度处，取分层厚度处，取分层厚度处，取分层厚度处，取分层厚度处，取分层厚度2.5m2.5m2.5m2.5m2.5m2.5m（3 3 3 33 3）求各分层面的自

46、重应力（注意：从地面算起）并绘分布曲线见图）求各分层面的自重应力（注意：从地面算起）并绘分布曲线见图）求各分层面的自重应力（注意：从地面算起）并绘分布曲线见图）求各分层面的自重应力（注意：从地面算起）并绘分布曲线见图）求各分层面的自重应力（注意：从地面算起）并绘分布曲线见图）求各分层面的自重应力（注意：从地面算起）并绘分布曲线见图（a a a aa a）第25页/共78页（4 4 4 44 4）求各分层面的竖向附加应力并绘分布曲线见图）求各分层面的竖向附加应力并绘分布曲线见图）求各分层面的竖向附加应力并绘分布曲线见图）求各分层面的竖向附加应力并绘分布曲线见图）求各分层面的竖向附加应力并绘分布曲

47、线见图）求各分层面的竖向附加应力并绘分布曲线见图(a)(a)(a)(a)(a)(a)。该基础为矩。该基础为矩。该基础为矩。该基础为矩。该基础为矩。该基础为矩形，属空间问题，故应用形，属空间问题，故应用形，属空间问题，故应用形，属空间问题，故应用形，属空间问题，故应用形，属空间问题，故应用“角点法角点法角点法角点法角点法角点法”求解。为此，通过中心点将基底求解。为此，通过中心点将基底求解。为此，通过中心点将基底求解。为此，通过中心点将基底求解。为此，通过中心点将基底求解。为此，通过中心点将基底划分为四块相等的计算面积，每块的长度划分为四块相等的计算面积，每块的长度划分为四块相等的计算面积，每块的

48、长度划分为四块相等的计算面积，每块的长度划分为四块相等的计算面积，每块的长度划分为四块相等的计算面积，每块的长度L L L LL L1 1 1 11 1=5m=5m=5m=5m=5m=5m，宽度，宽度，宽度，宽度，宽度，宽度B B B BB B1 1 1 11 1=2.5m=2.5m=2.5m=2.5m=2.5m=2.5m。中心。中心。中心。中心。中心。中心点正好在四块计算面积的公共角点上，该点下任意深度点正好在四块计算面积的公共角点上，该点下任意深度点正好在四块计算面积的公共角点上，该点下任意深度点正好在四块计算面积的公共角点上，该点下任意深度点正好在四块计算面积的公共角点上，该点下任意深度

49、点正好在四块计算面积的公共角点上，该点下任意深度z z z zz zi i i ii i处的附加应处的附加应处的附加应处的附加应处的附加应处的附加应力为任一分块在该点引起的附加应力的力为任一分块在该点引起的附加应力的力为任一分块在该点引起的附加应力的力为任一分块在该点引起的附加应力的力为任一分块在该点引起的附加应力的力为任一分块在该点引起的附加应力的4 4 4 44 4倍，计算结果如下表所示。倍，计算结果如下表所示。倍，计算结果如下表所示。倍，计算结果如下表所示。倍，计算结果如下表所示。倍，计算结果如下表所示。第26页/共78页（5 5 5 55 5）确定压缩层厚度。从计算结果可知，在第）确定

50、压缩层厚度。从计算结果可知，在第）确定压缩层厚度。从计算结果可知，在第）确定压缩层厚度。从计算结果可知，在第）确定压缩层厚度。从计算结果可知，在第）确定压缩层厚度。从计算结果可知，在第4 4 4 44 4点处有点处有点处有点处有点处有点处有z4z4z4z4z4z4/c4c4c4c4c4c40.1950.20.1950.20.1950.20.1950.20.1950.20.195Po)(PcPo)。说明土在历史上曾受过比现有自重压力大的固结压力。说明土在历史上曾受过比现有自重压力大的固结压力。(b(b图）图）欠固结土欠固结土是在现有自重压力作用下尚未完全固结的土。是在现有自重压力作用下尚未完全固