地基变形计算

在甲量筒松砂顶面加若干钢球， 使松砂承受σ的压力，松砂顶面 下降，表明砂土已发生压缩，即 砂土的孔隙比减小。
乙量筒松砂顶面小心缓慢地注水， 在砂面以上高度h正好使砂层表面 也增加σ的压力，结果发现砂层 顶面不下降，表明砂土未发生压 缩，即砂土的孔隙比e不变。
二、土的有效应力原理
土体中存在两种不同性质应力：
1 e0 1 ei
H
ei e0 H0 1 e0
根据某级荷载作用下的稳定变形量ΔH i， 按上式计算各级荷载p作用下达到的稳定孔隙 比ei，可绘制e—p曲线，称为压缩曲线。
在室内的有侧限 压缩试验中，一般按 四级加荷p=50kPa、 l00kPa、200kPa、 400kPa，测定各级 压力下的稳定变形量 S，然后由按上式计 算相应的孔隙比e。
一、土的压缩性及影响因素
土的压缩性指土在外部压力和周围环境作用下 体积减小的特性。土体体积减少包括三方面：
①土颗粒本身被压缩； ②封闭在土中的水和气体被压缩； ③土孔隙体积减小，土颗粒发生相对位移，孔
隙中水和气体向外排出体积随之减小。 研究表明，土的压缩只是由于孔隙体积减小的
结果。
Cc值越大，土的压缩性越 高，低压缩性土的Cc一般
小于0.2，高压缩性土的
Cc值一般大于0.4。
（3）压缩模量Es
侧限压缩模量简称压缩模量，用Es来表示。其定义为 土在完全侧限的条件下竖向应力增量 p（如从 p1 增 至p2 ）与相应的应变增量 e的比值：
（2）饱和土体内任意平面上受到的总应 力由有效应力和孔隙水压力两部分组成， 即σ=σ′+u。
太沙基利用图所示装置来模拟土固结过程. 活塞板上的孔模拟土的孔隙，弹簧模拟土 颗粒骨架，而筒中水模拟孔隙中的水。
第二节 压缩试验及压缩性指标
一、压缩试验
土的室内压缩试验 亦称固结试验，是研究 土压缩性最基本方法。
3 地基沉降计算
本章主要内容
第一节 土的压缩特性及其影响因素 第二节 土的压缩性指标及测定方法 第三节 地基最终沉降量的计算：
分层总和法和《规范法》 第四节 地基沉降与时间关系
目的与要求 能根据建筑地基土层的分布、
厚度、物理力学性质和上部结构的荷载，进行 地基变形值的计算。
第一节 土的压缩性
3 地基沉降计算
F 基础
G 地基沉降
3 地基沉降计算
土层在荷载作用下将产生压缩变形，使建筑 物产生沉降。而沉降值的大小，取决于建筑 物荷载的大小与分布；也取决于地基土层的 类型、分布、各土层厚度及其压缩性。为了 计算地基变形，必须了解土的压缩性。
若地基基础的沉降超过建筑物所允许的范围， 或者是建筑物各部分之间由于荷载不同或土 层压缩性不均而引起的不均匀沉降，都会影 响建筑物的安全和正常使用。
室内压缩试验采用 的试验装置为压缩仪。
试验的过程：
用金属环刀从原状土切取试样，将试样连同环 刀置入一刚性护环内，其上、下面放置透水 石，以便于土中水的排出。试验时，通过传 压板向试样分级施加压力，常用的分级加荷
量 p 为：50 kPa , 100 kPa , 200 kPa ,
300 kPa , 400 kPa。在每级压力作用下， 测出试样的变形，直至变形稳定再施加下一 级压力。根据试样稳定的变形值，可以计算 出相应荷载作用下的孔隙比e。
压缩曲线(e—p曲线) 设土样断面积为A，初始高度为H0，土样受荷 载变形稳定后的高度为Hi，土样压缩量为ΔH， 即Hi=H0-ΔH 。若土样受压前初始孔隙比为eo， 则受压后孔隙比为ei。
由于试验过程中土粒体积Vs不变和在侧限 条件下试验使得土样的面积A不变，所以：
H 0 H 0 H
a e e1 e2 P P2 P1
压缩系数a单位为Mpa-1。a12

e P

e1 e2 0.2 0.1
压缩系数a是表明土的压缩性的重要指标 之一。压缩系数越大，表明土压缩性越大。 《规范》提出用p1=100kPa，p2=200kPa时相 对应的压缩系数a1-2来评价土的压缩性。
第一节 土的压缩性
土的压缩与时间关系 无黏性土：透水性较大，土中水易于排出，
压缩过程很快就可完成； 饱和黏性土：由于透水性小，排水缓慢，
达到压缩稳定需要较长时间。 土体在压力作用下，其压缩量随时间增
长的过程，称为土的固结。
二、土的有效应力原理
甲、乙两个完全相同的量筒的底 部放置一层松砂土。
a1-2<0.1 MPa-1 属低压缩性土；
0.1 MPa-1≤a1-2<0.5 MPa-1 属中压缩性土；
a1-2≥0Βιβλιοθήκη 5 MPa-1 属高压缩性土。（2）土的压缩指数Cc
当压力较大时，e-lgP曲线接近为直线，
其斜率为：
Cc e1 e2 e1 e2 lg P1 lg P2 lg P2 P1
二、压缩性指标
（1）压缩系数 孔隙比e随压力p增加而减 少。曲线愈陡，说明相同 压力增量作用下，土的孔 隙比减少得愈显著，土的 压缩性愈高。所以，曲线 上任一点的切线斜率就表 示了相应的压力作用下土 的压缩性：
二、压缩性指标
当压力变化范围不大 时，土的压缩曲线可 近似用图中的M1M2割 线代替。当压力由p1 增至p2时，相应的孔 隙比由e1减小到e2， 则压缩系数a可近似地 用割线斜率表示
（1）由钢球施加的应力，通过砂 土的骨架传递的部分称为有效应 力（σ′），这种有效应力能使 土层发生压缩变形。
（2）由水施加的应力通过孔隙中 的水来传递，称为孔隙水压力 （u），这种孔隙水压力不能使 土层发生压缩变形。
二、土的有效应力原理
太沙基的有效应力原理：
（1）土的变形（压缩）与强度均取决于 土骨架所受的力，即有效应力σ′，而 不是所受的总荷载（包括自重）；
仪器设备
1 固结容器：由环刀、护环、透水板、 水槽、加压上盖组成
2 加压设备：采用杠杆式加压设备。
试验目的：
由于金属环刀及刚性护环所限，土样在压力作 用下只能在铅直方向产生压缩，而不可能产 生侧向变形，故称为有侧限压缩。试验的目 的是要确定土在各级压力作用下孔隙比的变 化，绘制土体的压缩曲线e-p曲线。