土的压缩性和地基沉降.
第4章 土的压缩性与地基沉降计算
中应力P2(自重与附加应力之和)
为了便于应用和比较，通常采用压力由P1＝100kPa增加到P2 ＝ 200kPa时所得的压缩系数a1-2来评定土的压缩性：
a1-2 <0.1 MPa-1时，低压缩性土 0.1≤a1-2 <0.5MPa-1时，中压缩性土 a1-2 ≥0.5MPa-1时，高压缩性土 Cc <0.2时，低压缩性土 Cc≥0.4时，高压缩性土
依侧限压缩试验原理可知： 土样压缩前后试样截面积A不变， 土粒体积不变，即VS0＝VS1，则有
e-p 曲线确定压缩系数
H0 H0 S S ei e0 (1 e0 ) 1 e0 1 ei H0
（4-2）
常规试验中，一般按P=100kPa、200kPa 、 300kPa 、 400kPa 四级加荷，测定各级压力下的稳定变形量 S ， 然后由式（4-1）计算相应的孔隙比e 。
3.5 土的压缩性
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，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 加应力作用，这都将导致地基土体的变形。 土体变形可分为：体积变形和形状变形。 本章只讨论由正应力引起的体积变形，即由于外荷载导致地基内 正应力增加，使得土体体积缩小。 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 础的竖直方向的位移（或下沉）称为沉降。
缩量，然后累加得总沉降量。
计算步骤
1.确定沉降计算深度范围内的分层界面
沉降计算分层面可按下述原则确定： 第一，不同土层的分界面与地下水位 面; 第二，每一分层厚度不大于基础宽度 的0.4倍。
土力学 第4章 土的压缩性与地基沉降计算
变形测量 固结容器
百分表
加压上盖
透水石
环刀 压缩
容器
加
压
试样
护环
支架
设 备
《土力学》 第4章 土的压缩性与地基沉降计算
（2）利用受压前后土粒体积不变和土样截面面积不变两个
条件，可求土样压缩稳定后孔隙比ei
受压前
:VS
(1
e 0
)
H
0
A
受压后:VS (1 e1) H1A
Vs
H 0
A
《土力学》 第4章 土的压缩性与地基沉降计算
土的固结状态对土的压缩性的影响：
在压力p作用下的地基沉降值si： 正常固结土为s1； 超固结土为s2； 欠固结土为s3。
则有：s2＜s1＜s3
《土力学》 第4章 土的压缩性与地基沉降计算
pc卡萨格兰德法
① 在e–lgp坐标上绘出试样
的室内压缩曲线； ② 找出压缩曲线上曲率最
Cc
lg
e1 p2
e2 lg
p1
e1 e2 lg p2
p1
一般认为：
cc＜0.2时， 为低压缩性土； cc=0.2～0.4时，属中压缩性土； cc＞0.4时， 属高压缩性土。
图5-6 由e-lgp曲线确定压缩系数cc
《土力学》
第4章 土的压缩性与ຫໍສະໝຸດ 基沉降计算（5）土的回弹与再压缩曲线
H1
A
1e 1e
0
1
受压前后Vs，A不变
H0 H1 H0 s1 1 e0 1 e1 1 e1
e1
e0
s1 H0
1
e0
式中 e0 为土的初始孔隙比，可由土的三个基本实验指标求得，即
土的压缩性与地基沉降计算
的地基沉降量得到了有效控制
4 结论
通过该工程实例可以看出，地基沉降计算对于高层建筑的
设计和施工具有重要意义。准确的沉降计算可以帮助工程
5
师们更好地了解地基的变形情况，优化设计方案，提高建 筑物的安全性和稳定性。同时，对于类似的地质条件和建
Байду номын сангаас
筑物形式，地基沉降计算的经验和教训也可以为其他工程
提供参考和借鉴
地基沉降计算
参数确定
根据试验数据和工程经验，确定 相关参数，如土的压缩系数、弹 性模量、泊松比等。这些参数将 直接影响计算结果的精度
结果分析
对计算结果进行分析，判断其是 否满足工程要求。如果沉降量过 大或不均匀，可能需要采取措施 进行加固或优化设计
进行计算
根据选定的计算方法，利用相关 参数进行计算，得出地基沉降量。 在计算过程中，需要注意考虑各 种因素的影响，如建筑物荷载、 地下水位变化、施工过程等
建筑物的安全性和稳定性
地基沉降计算
总之，土的压缩性与地基沉降计算是土木工程 中非常重要的研究方向和实践领域
通过不断深入的研究和实践，我们可以进一步 提高地基沉降计算的精度和可靠性，为建筑物
的安全性和稳定性提供更好的保障
-
谢
谢
考虑多种因素：地基沉降是一个复 杂的过程，受到多种因素的影响。 在计算过程中，应充分考虑各种因 素的影响，如建筑物荷载、地下水 位变化、施工过程等
动态监测：在施工过程中和建筑 物使用期间，应对地基进行动态 监测，以便及时发现问题并采取 相应措施
地基沉降计算
工程实例
为了更直观地说明地基沉降计算的方法和重要性，下面将给出一个具体的工程实例 工程实例简介 某高层建筑位于城市中心地带，占地面积较大，建筑荷载较大。该建筑的地基土层分布不均， 含有软弱土层，且地下水位较高 沉降计算方法 由于该建筑的地基比较复杂，采用有限元法进行沉降计算。根据地质勘察资料，建立三维有 限元模型，将地基划分为若干个单元，并考虑土的压缩性和侧向变形 参数选取 在该工程中，根据试验数据和工程经验，选取合适的压缩系数、弹性模量和泊松比等参数值。 同时，根据地下水位变化和建筑物荷载情况，对模型进行适当的简化处理
土的压缩性与地基沉降计算
土的压缩性与地基沉降符号约定α1-2：土的压缩系数E s：土的压缩模量C c：压缩指数E0：土的变形模量μ：土的泊松比OCR：超固结比U：固结度一、土的压缩试验与压缩曲线室内侧限压缩试验（亦称固结试验）是研究土压缩性的最基本方法。
1、压缩曲线实验得到各级荷载p作用下对应的孔隙比e，从而可绘制出土的e-p曲线及e-lgp曲线：2、压缩系数在曲压缩试验所得的e-p曲线上，常以p1=100kPa、p2=200kPa及相对应的孔隙比e1和e2计算土的压缩系数：。
依α1-2可评价土的压缩性高低：为低压缩性土，为中压缩性土，为高压缩性土。
3、压缩模量土的压缩模量E s是表示土压缩性的又一指标，也采用室内侧限压缩试验获得，依E s可评价土的压缩性高低。
4、压缩指数在曲压缩试验所得的e-lgp曲线上，常出现直线段，直线段的斜率记作，称为压缩指数，在压力较大时为常数，不随压力变化而变化。
C c值越大，土的压缩性越高。
5、变形模量变形模量由现场静载试验确定。
，其中为土的泊松比。
二、基础沉降1、分层总和法计算最终沉降量分层总和法采用完全侧限条件下的压缩性指标计算沉降量，假定土层只发生竖向变形，不发生侧向变形。
求解步骤及注意事项：（1）分层：一般取0.4b或1~2m一层，地下水位线及土层界面应为分层界面；（2）求每一层顶面、底面的自重应力和附加应力，并分别求他们的平均值；（3）确定计算深度，对于一般土层，≤0.2；对于软土层，≤0.1。
（☆）（4）计算各层压缩量；（5）求和。
2、规范法计算最终沉降量略。
3、弹性理论法计算最终沉降量略。
三、地基变形与时间的关系1、地基最终沉降量的组成（1）瞬时沉降：加压之后即时发生的沉降，此时地基土只发生剪切变形，其体积还来不及变化。
（2）固结沉降：荷载作用下随着土孔隙中水分的逐渐挤出，孔隙体积相应减少而发生的沉降。
（3）次固结沉降：孔隙水压力消散后仍在继续缓慢进行的，由土骨架蠕变而引起的沉降。
土的压缩性与地基沉降计算
地基瞬时沉降Sd的计算
饱和粘性土的瞬时沉降，可近似按弹性力学公式 计算：
Sd=·(1- 2)·P·B/E
地基的最终沉降量
概述 1)定义：地基的最终沉降量是指地基土层在附
甲：被影响建筑物 乙：影响建筑物 第1步：用角点法计算P0范围（2 abed)的荷载在O点下
任意深度引起的附加应力σz
划分网格：I区： oabc II区： odec
（σz ）O= 2 (cI- CII) P0 第2步：用分层法或规范法计算σz
在甲地基中查生的沉降即为所求。
地基沉降与时间的关系
前面讲述的是地基的最终沉降量计算，有时对于饱和软粘土地 基尚需研究地基的沉降过程或在某一个时间点的沉降大小。所 以要研究地基沉降与时间的关系。
详细过程请参照黑板.
2、推荐公式
3、参数释义
σi :基底中心O点以下深度Z i 范围的平均附加应力，kpa σi-1:基底中心O点以下深度Z i-1 范围的平均附加应力，kpa i :基底中心O点以下深度Z i 范围的平均附加应力系数 i-1 :基底中心O点以下深度Z i-1 范围的平均附加应力系数 Z i :自基础底面至第i层土底面的垂直距离,m,cm. Zi-1 :自基础底面至第i-1层土底面的垂直距离,m,cm. Esi:第i层土的侧限压缩模量,Mpa S’:未作修正时按理论计算的地基沉降量大小.m,cm. n:地基压缩层范围内按天然土层界面划分的土层数 S:修正后地基的最终沉降量. s:沉降计算经验系数,由Es 、 P0查表5.3,可以内插.
瞬时沉降； 主固结沉降
土的压缩性和地基沉降总结
建筑物过长：长高比7.6:1
5 土的压缩性和地基沉降
工程实例
路面沉降
5 土的压缩性和地基沉降
§5土的压缩性与地基沉降
§5.1 土的压缩性
§5.2 应力历史与土的压缩性的关系
§5.3 地基沉降的计算方法
§5.4 地基沉降与时间的关系
5 土的压缩性和地基沉降
一、概述 土具有压缩特性
粘土地基 一次沉积 侧限条件
5 土的压缩性和地基沉降
应力历史非常重要
一、土的回弹与再压缩曲线
e
压缩曲线
再压缩曲线
残余变形 弹性变形
回弹曲线的割线斜率： 回弹压缩系数 ＜ a
回弹曲线
p(kPa)
5 土的压缩性和地基沉降
二、e – lgp 曲线
e
0.9
指标：
0.8
0.7 0.6
1 Ce
Ce
回弹指数（再压缩指数）
根据：
e
p1 cz
p2 cz z
e1
e2 p1 p p2 p
在e－p曲线上可查得
e1 和 e2
据e－p曲线可求得土层压缩系数a， 则还可根据：
1 e1 ES a
求得压缩模量Es。
5 土的压缩性和地基沉降
§5土的压缩性与地基沉降
一、单一土层一维压缩问题 二、地基最终沉降量分层总和法 1、普通分层总和法
压缩特 性及测 试方法 最终 沉降量 沉降 速率
压缩特性测试方法
较复杂应 力状态？
一维压缩性及其指标
修正
复杂条件下的计算公式
一维压缩 简化条件
地基的最终沉降量计算
一维固结 多维固结
饱和土体的渗流固结理论
土的压缩性与地基沉降
固结的力学机理
(1)整个渗流固结过程中u和 σ´都是 在随时间t而不断变化．渗流固结 过程的实质就是土中两种不同应 力形态的转化过程。 (2)超静孔隙水压力，是由外荷载 引起，超出静水位以上的那部分 孔隙水压力。它在固结过程中随 时间不断变化，固结完成应等于 零， 饱和水土层中任意时刻的总 孔隙水压力应是静孔隙水压力与 超静孔隙水压力之和。 (3)侧限条件下t＝0时，饱和土体的 初始超静孔隙水压力u0数值上就等 于施加的外荷载强度σ(总应力).
压缩仪示意图
荷载 加压活塞 透水石 环刀
刚性护环
土样
注意：土样在竖直 压力作用下，由于 环刀和刚性护环的 限制，只产生竖向 压缩，不产生侧向 变形
透水石
底座
e-p曲线 研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律
p
s
Vv＝e0
H0 H0/(1+e0)
Vv＝e
H1 H1/(1+e)
Vs＝1
Vs＝1 整理
载荷试验示意图
反压重物
反力梁
千斤顶
百分表
荷载板 基准梁
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；（此前一级荷载为极限荷载） c. s/b0.06可终止加载。
2 2 ＝ 1 － 1 －
其中
土的泊松比， 一般0～0.5 之间
土的载荷试验及变形模量 原位测试
原位测试（In-Situ Testing ）：在岩土体原 有的位置上，在保持岩土的天然结构、天然 含水量以及天然应力状态条件下测定岩土性 质称为原位测试。 土体原位测试：一般指的是在工程地质勘察 现场，在不扰动或基本不扰动土层的情况下 对土层进行测试，以获得所测土层的物理力 学性质指标及划分土层一种土工勘察技术。
土的压缩性和地基沉降计算
土的压缩性和地基沉降计算土壤的压缩性和地基沉降计算是土木工程中一个重要的问题，与地基设计和结构安全密切相关。
本文将从土壤的压缩性和地基沉降计算的基本原理、方法以及在实际工程中的应用等方面进行探讨。
一、土壤的压缩性土壤的压缩性指的是土壤在受一定应力作用下发生体积变化的能力。
当土体受到应力作用时，其中的孔隙水和气体会逐渐排出，土体颗粒之间的接触点受到应力的作用，导致土体发生变形。
根据土壤的压缩性质，可以将土壤分为压缩性土和不压缩性土。
压缩性土的体积变化主要是由于土体颗粒重新排列和孔隙压缩导致的，而不压缩性土的体积变化主要是由于土体颗粒的破碎和溶解引起的。
压缩性土的压缩度是评价土壤压缩性的重要参数。
压缩度可以分为初始压缩度和终极压缩度。
初始压缩度是指土壤在施加一定压力之前的初始压缩变形，主要包括初始固结和微观结构的调整。
终极压缩度是指土壤在持续施加一定压力后，接触点进一步调整和颗粒重新排列导致的终极压缩变形。
二、地基沉降计算方法地基沉降计算是指在地基承受荷载的作用下，土壤发生压缩而导致的地基下沉。
地基沉降计算的目的是为了保证结构的安全和稳定，避免地基沉降过大导致结构沉降、损坏甚至倾斜。
地基沉降的计算方法主要分为经验公式法、理论计算法和实测法。
经验公式法是通过以往工程经验总结出的关于地基沉降与荷载、土壤性质等因素之间的经验关系进行计算。
理论计算法是基于土壤力学理论和压缩性原理，通过推导土壤压缩系数、土压力分布等参数，采用有限元分析或解析方法计算地基沉降。
实测法是通过在工程中实测地基沉降数据，将实测数据进行处理分析得到地基沉降。
在实际工程中，地基沉降的计算方法通常是综合应用经验公式法、理论计算法和实测法。
先根据经验公式估算地基沉降量的大致范围，然后根据工程实际情况选择合适的理论计算方法进行计算，最后在工程实施过程中结合实测数据进行验证和修正。
三、地基沉降计算的应用地基沉降计算在土木工程中有着广泛的应用。
首先，在地基设计中，地基沉降计算可以用于确定结构地基的稳定性和安全性，从而选择合适的地基改良方法。