水土耦合固结沉降分析-课件PPT(演示稿)-文档资料
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第四章土的变形性质及地基沉降计算PPT课件
0
Pa Pk Pf
压力
P
S
Pf 破坏荷载 A
Pk极限荷载
Pl 比例极限
D
S 沉降量
13
二、试验结果处理
弹性地基沉降公式（OA段）
均布荷载P下：
S (1v2)PB
E
圆形压板 方形压板
E0
1v2
4S
pB
1v2
E0 2 S pB
E0
B为压板直径 B为压板短边宽度
14
§ 4.4 地基沉降(settlement)计算
欠固结土 OCR<1 超固结土 OCR>1
eCClgp0
p p0
p0
e C clg p 0p 0 p C clg p p 0 c C clg p 0p c p
eCClgp0p cpCSlgp p0 c
10
§4.3 试验方法测定土的变形模量 （modulus of deformation）
1. 基本原理
• 基本假设
（1）基础中心处的沉降代表基础的沉降。
（2）中心土柱完全侧限，其压缩量为沉降。
ΔS1
• 沉降计算
ΔS2
hc
n
ΔS3
S dS dS Si
ΔS4
0
0
i1
• 计算深度
z
dS
（1）桥规： qzi 5z
建规： Sz Shc /40
（2）至不可压缩的土（岩）层。
ΔS8
17
2. 计算步骤
p1
p
标准压缩系数a1-2
0.1
0.5
低压缩性 中压缩性
高压缩性
a12 /MPa1
6
说明： （1）在整个曲线上av不是常数，也就是说av与压力大 小有关。 （2）av是衡量土压缩性的一个重要指标，av大表示土 的压缩性大，av小表示土的压缩性小（即压缩曲线的 平缓程度）。 （3）根据试验所得压缩曲线，可以推求在一定压力作 用下，土样的下沉量。
第6章地基沉降计算PPT课件
第13页/共53页
• 6.3 常用沉降计算方法
•
地基沉降的原因很多，但其主要原因主要有两个方面：一是建筑物荷载在地基中产生
的附加应力；二是土的压缩特性。目前，国内外关于地基沉降量的计算方法很多，主
要分为4类，即弹性理论法、工程简化方法、经验方法和数值计算方法。
•
下面主要介绍国内常用的几种实用沉降计算方法，即弹性理论法、分层总和法和应力
第22页/共53页
二、分层总和法
• 一般情况下，实际工程所遇到的地基土层都是成层的，每 层土的压缩特性各不相同，且压缩模量随深度而变化。因 此，在计算地基最终沉降量时，应分别予以对待。
• 分层总和法是将地基土分成 若干水平土层，分别计算各 层土的压缩量，然后叠加起 来，即为地基总的沉降量， 即
第23页/共53页
影响数I1和I2值，表6-2为地面（z=0）处沉降影响数I1的值
第17页/共53页
6.3 常用沉降计算方法
对饱和软粘土地基，在不排水条件下，μ＝0.5。
则对于圆形荷载中心，沉降表达式为（查表6-2, I1=2）：
s中心
1.5 pb ＝0.75 pB
E
E
对于圆形荷载边缘处地面沉降表达式为（查表6-
2,
在荷载作用下砂土地基 的沉降很 快完成，与软粘土地基比较，其沉降值也 较小。在应用弹性理论计算式计算沉降时， 弹性参数通常根据土体的类别和它的密实 度来选用。砂土的弹性参数可参考表6-5选 用。
饱和软粘土地基 在荷载作用下的
初始沉降是处于不排水状态、土体体积不
图6-4 E50值的确定
变采用而弹产性生理论侧计向算式变计形算时引泊起松比的一沉般可降取。0.5，不排水变形模量（杨氏模量）可
式中 E——土体变形模量；
• 6.3 常用沉降计算方法
•
地基沉降的原因很多，但其主要原因主要有两个方面：一是建筑物荷载在地基中产生
的附加应力；二是土的压缩特性。目前，国内外关于地基沉降量的计算方法很多，主
要分为4类，即弹性理论法、工程简化方法、经验方法和数值计算方法。
•
下面主要介绍国内常用的几种实用沉降计算方法，即弹性理论法、分层总和法和应力
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二、分层总和法
• 一般情况下，实际工程所遇到的地基土层都是成层的，每 层土的压缩特性各不相同，且压缩模量随深度而变化。因 此，在计算地基最终沉降量时，应分别予以对待。
• 分层总和法是将地基土分成 若干水平土层，分别计算各 层土的压缩量，然后叠加起 来，即为地基总的沉降量， 即
第23页/共53页
影响数I1和I2值，表6-2为地面（z=0）处沉降影响数I1的值
第17页/共53页
6.3 常用沉降计算方法
对饱和软粘土地基，在不排水条件下，μ＝0.5。
则对于圆形荷载中心，沉降表达式为（查表6-2, I1=2）：
s中心
1.5 pb ＝0.75 pB
E
E
对于圆形荷载边缘处地面沉降表达式为（查表6-
2,
在荷载作用下砂土地基 的沉降很 快完成，与软粘土地基比较，其沉降值也 较小。在应用弹性理论计算式计算沉降时， 弹性参数通常根据土体的类别和它的密实 度来选用。砂土的弹性参数可参考表6-5选 用。
饱和软粘土地基 在荷载作用下的
初始沉降是处于不排水状态、土体体积不
图6-4 E50值的确定
变采用而弹产性生理论侧计向算式变计形算时引泊起松比的一沉般可降取。0.5，不排水变形模量（杨氏模量）可
式中 E——土体变形模量；
基于水土耦合的降水沉降分析理论及应用
广东土木与建筑GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING2019年4月第26卷第4期APR 2019Vol.26No.4DOI:10.19731/j.gdtmyjz.2019.04.003作者简介：谈炎培（1983-），男，博士，主要从事岩土工程及地下水动力学研究。
E-mail ：windsun.typ@ 0引言城市地下空间开发涉及大量深基坑工程，在地下水丰富的地区进行基坑开挖时，需先进行工程降水。
地下水位的降低将引起地层固结压缩，产生地表沉降，对周边建构筑物和环境造成严重影响。
如上海地铁7号线某车站降承压水诱发了最大达85mm 的沉降[1]；南京地铁2号线某车站基坑降水导致邻近民宅发生沉降并损坏[1]；荆州某大厦由于邻近基坑降水而引起主楼和裙楼出现宽达45mm 的差异沉降裂缝[2]。
由此可见，深基坑降水诱发的地表沉降相当普遍，已成为基坑工程的主要危害因素。
分析地表沉降的关键是所采用的降水沉降分析理论。
已有理论分为非耦合理论和耦合理论两大类。
非耦合理论以Terzaghi 理论、Gambolati 两步法理论为代表。
Gambolati 等人对威尼斯沉降进行研究后提出了两步法理论[3,4]；骆祖江等人[5]采用了Gambolati 两步法理论，对上海环球金融中心群井降水进行数值模拟。
耦合理论则以Biot 理论[6]为代表，冯晓腊等人[7]利用Biot 固结方程对武汉市中山广场工程降水进行了计算；基于Biot 固结理论，陈锦剑等人[8]对上海一深水池工程的基坑外承压水降水进行了数值模拟，叶为民等人[9]以Hardening-soil 本构模型来探讨不同降水方案对地面沉降的影响，刘婧等人[10]利用有限元方法对上海世博500kV 地下变电站基坑降水施工进行了分析。
此外，对于普通降水井的实际降水效果，徐建邦等人[11]通过工程实例进行了总结；对于真空降水井的降水效果，肖瑞传等人[12]进行了数值计算分析。
土的变形特性与地基沉降ppt课件
t
Sc：主固结沉降
•初始沉降(瞬时沉降) Sd
•有限范围的外荷载作用下地基由于 S
发生侧向位移(即剪切变形)引起的 。•主固结沉降(渗流固结沉降) Sc
Ss: 次固结沉降
•由于超孔隙水压力逐渐向有效应力转化而发生的土浸透固结变形引起的。
••次固结是沉地降基变S形s 的主要部分。
•主固结沉降完成以后，在有效应力不变条件下，由于土骨架的蠕变特性引 起的变形。这种变形的速率与孔压散失的速率无关，取决于土的蠕变性质，
'(kPa )
中压缩性土 低压缩性土
0.1-0.5 <0.1
§4土的紧缩性与地基沉降计算
§4.2 一维紧缩性及其目的 一、e - σ′曲线
单向紧缩实验的各种参数的关系
指标
指标
a
a
1
mv
a/(1+e0)
Es
(1+e0)/a
mv
Es
mv(1+e0) 1
1/mvΒιβλιοθήκη (1+e0)/Es 1/Es 1
§4土的紧缩性与地基沉降计算
侧限条件下:
那 么:
x y 0;
x
y
1
z
z z E 1 E 1 2 E z 11 2 2
E
z z
1
22 1
EEs,
122 1 1
E < Es
§4土的紧缩性与地基沉降计算 §4.1变形特性测试方法
三、普遍应力－应变关系及本构模型
1.土变形的物理机制〔缘由〕
土受力以后为什么会表现出上述变形特性？
土的变形特性 与地基沉降计算
§4土的紧缩性与地基沉降计算
工程实例
《土力学固结沉降》PPT课件
由三相草图：
e e0 e
1
孔隙
固体 颗粒
S H0
H0 1 e0 H0 S 1 e
e
e0
(1
e0
)
S H0
可得到e-p关 系
20
§5.3 一维压缩性及其指标
e-p曲线
压缩系数
KPa-1，MPa-1
e
1.0
0.9
e
0.8
p
0.7
a e p
不同土的压缩系数不同，
a越大，土的压缩性越 大
同种土的压缩系数a不
体应变主要由孔隙体积变化引起 剪应变主要由土颗粒的大小和排列形态变化引起
13
§5.2 土的压缩性测试方法
固结容器：
环刀、护环、导环、透水 石、加压上盖和量表架等
加压设备：杠杆比例1:10 变形测量设备
侧限压缩（固结）仪
变形测量 固结容器
加
压
设
支架
备
14
§5.2 土的压缩性测试方法
侧限压缩试验
§5.1 概述
§5.3 一维压缩性及其指标 §5.4 地基的最终沉降量计算 §5.5 饱和土体的渗流固结理论
12
§5.2 土的压缩性测试方法
土体变形的机理
土体的变形特性
土体的特点：散粒体
▪ 弹性变形
• 接触点处弹性变形 • 弹性挠曲变形 • 颗粒翻转的可逆性 • 封闭气泡受压
▪ 塑性变形
• 大孔隙消失 • 接触点颗粒破碎 • 颗粒相对滑移 • 扁平颗粒断裂
是常数，与应力p有关
通常用a1-2即应力范围为
100-200 kPa的a值对不
0.6
0 100 200 300 p(kPa)
e e0 e
1
孔隙
固体 颗粒
S H0
H0 1 e0 H0 S 1 e
e
e0
(1
e0
)
S H0
可得到e-p关 系
20
§5.3 一维压缩性及其指标
e-p曲线
压缩系数
KPa-1，MPa-1
e
1.0
0.9
e
0.8
p
0.7
a e p
不同土的压缩系数不同，
a越大，土的压缩性越 大
同种土的压缩系数a不
体应变主要由孔隙体积变化引起 剪应变主要由土颗粒的大小和排列形态变化引起
13
§5.2 土的压缩性测试方法
固结容器：
环刀、护环、导环、透水 石、加压上盖和量表架等
加压设备：杠杆比例1:10 变形测量设备
侧限压缩（固结）仪
变形测量 固结容器
加
压
设
支架
备
14
§5.2 土的压缩性测试方法
侧限压缩试验
§5.1 概述
§5.3 一维压缩性及其指标 §5.4 地基的最终沉降量计算 §5.5 饱和土体的渗流固结理论
12
§5.2 土的压缩性测试方法
土体变形的机理
土体的变形特性
土体的特点：散粒体
▪ 弹性变形
• 接触点处弹性变形 • 弹性挠曲变形 • 颗粒翻转的可逆性 • 封闭气泡受压
▪ 塑性变形
• 大孔隙消失 • 接触点颗粒破碎 • 颗粒相对滑移 • 扁平颗粒断裂
是常数，与应力p有关
通常用a1-2即应力范围为
100-200 kPa的a值对不
0.6
0 100 200 300 p(kPa)
土力学 地基沉降量计算ppt课件
当z=0m，σsD=19.5×2=39（kPa） z=1m，σsz1=39+19.5×1=58.5（kPa） z=2m，σsz1=58.5+20×1=78.5（kPa） z=3m，σsz1=78.5+20×1=98.5（kPa） z=4m，σsz1=98.5+20×1=118.5（kPa） z=5m，σsz1=118.5+20×1=138.5（kPa） z=6m，σsz1=138.5+18.5×1=157（kPa） z=7m，σsz1=157+18.5×1=175.5（kPa）
（一）计算原理
规范推荐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zi-1-zi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。基础的平均沉降量可表示为:
0.524 0
0.0506
6848
5.0
4.0
0.111 4
0.557 0
0.033
4393
6.0
4.8
0.096 7
0.580 2
0.0232
3147
7.0
5.6
0.085 2
0.596 4
0.0162
2304
7.6
6.08
0.080 4
0.611 0
pp0t.精01选 46 版 35000
(cm)
次固结沉降是指主固结过程（超静孔隙水压力消散过 程）结束后，在有效应力不变的情况下，土的骨架仍随 时间继续发生变形。这种变形的速率取决于土骨架本身 的蠕变性质。
土力学--土的变形性质及地基沉降计算 ppt课件
3、弹性模量E：由三轴仪测定，常用于弹性理论公式 估算建筑物的初始瞬时沉降。
4、Es 和E0的应变为总的应变（包括弹性应变和塑性 应变）；而E的应变只有弹性应变。
PPT课件
31
A)地基沉降的外因:通常认为地基土层在自重作 用下压缩已稳定，主要是建筑物荷载在地基中 产生的附加应力。
z0
A
施工前z0
p A
e ap
PPT课件
30
四、关于三种模量的讨论
1、压缩模量Es：是根据室内侧限压缩试验得到的，是 土在完全侧限的条件下，竖向正应力与相应的变形稳定情 况下的正应变的比值。用于地基最终沉降计算。
2、变形模量E0 ：由现场变形荷载试验测定，是土在 侧向自由膨胀条件下的正应力与正应变的比值。用于弹性 理论法最终沉降估算。
PPT课件
47
PPT课件
48
4.2.2 《规范》法
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
szzd z 1 zd z A
0Es
Es 0 z
Es
深度z范围内的 附加应力面积
附加应力面积
n
s si i1
（3）计算△si ，假设地基土只在竖向发生压缩变形，无 侧向变形，故可利用室内侧限压缩试验成果进行计算。
PPT课件
35
2.计算原理
•
e
e1
e2
e3
e4 p1p2 p3
p4 p
P1=自重应力 P2=自重应力+附加应力
si
e1i e2i 1e1i
hi
n
ss1s2s3.. .sn si i1
4、Es 和E0的应变为总的应变（包括弹性应变和塑性 应变）；而E的应变只有弹性应变。
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A)地基沉降的外因:通常认为地基土层在自重作 用下压缩已稳定，主要是建筑物荷载在地基中 产生的附加应力。
z0
A
施工前z0
p A
e ap
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四、关于三种模量的讨论
1、压缩模量Es：是根据室内侧限压缩试验得到的，是 土在完全侧限的条件下，竖向正应力与相应的变形稳定情 况下的正应变的比值。用于地基最终沉降计算。
2、变形模量E0 ：由现场变形荷载试验测定，是土在 侧向自由膨胀条件下的正应力与正应变的比值。用于弹性 理论法最终沉降估算。
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4.2.2 《规范》法
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
szzd z 1 zd z A
0Es
Es 0 z
Es
深度z范围内的 附加应力面积
附加应力面积
n
s si i1
（3）计算△si ，假设地基土只在竖向发生压缩变形，无 侧向变形，故可利用室内侧限压缩试验成果进行计算。
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2.计算原理
•
e
e1
e2
e3
e4 p1p2 p3
p4 p
P1=自重应力 P2=自重应力+附加应力
si
e1i e2i 1e1i
hi
n
ss1s2s3.. .sn si i1
《地基沉降计算》课件
地基沉降的分类
要点一
总结词
地基沉降可分为瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三类。
要点二
详细描述
瞬时沉降是指在地基土体受到瞬时外力作用后立即发生的 沉降，通常与土体的剪切变形有关；固结沉降是指在地基 土体受到长期外力作用后逐渐发生的沉降，主要是由于土 体中的孔隙水被压缩排出而引起的；次固结沉降则是在固 结沉降之后发生的缓慢沉降，主要由土体中微粒和颗粒之 间的相对位移和重新排列造成。
地基沉降的影响因素
总结词
影响地基沉降的因素包括地质条件、土的物理性质、 地下水位、外力大小和作用时间等。
详细描述
地质条件包括地基土层的分布、厚度、均匀性以及地 质构造等，这些因素直接影响地基土体的承载能力和 稳定性；土的物理性质如密度、含水量、孔隙比等也 会影响土体的压缩性和沉降量；地下水位的变化会影 响土体的含水量和孔隙水压力，进而影响土体的压缩 性和沉降量；外力大小和作用时间则是引起地基沉降 的直接原因，外力越大、作用时间越长，地基沉降量 也越大。
VS
详细描述
某高速公路在通车后不久，出现路基沉降 现象，导致路面开裂和下沉。经过勘察和 分析，发现是由于地基土层软弱和排水不 良所致。为了解决这一问题，采取了地基 加固和排水处理等措施。
某桥梁地基沉降实例
总结词
桥梁对地基的要求极高，一旦发生沉降，可能对桥墩和上部结构造成严重损害。
详细描述
某大型桥梁在建设过程中，部分桥墩所在的地基发生沉降，导致桥墩倾斜和下沉。经过紧急抢险和加固，最终避 免了重大事故的发生。同时，该案例也提醒了工程界对桥梁地基沉降问题的重视和预防措施的加强。
PART 02
地基沉降计算方法
REPORTING
弹性力学法