《土力学》教案2004（4章）.doc

《土力学》教案
Soil Mechanics
主讲人: 刘元雪,博士,副教授。
4土的变形性质及地基沉降计算
基底附加应力作用下,地基会产生变形(沉降). 沉降量取决于地基土的变形性质——压缩性。
土的压缩性
土的压缩性:土在压力作用下体积缩小的特性。
土的压缩性主要是孔隙中水与气体的排出。而可忽略固体土颗粒与水的压缩性。
土的压缩变形速度决定于土的渗透性。渗透性大的无粘性土,压缩过程很短,施工完毕,就可以认为地基变形已经完成。但对于透水性小的粘土,压缩过程可能很长,到几年,几十年。比萨斜塔,始建于1173年,到现在还沉降不止。
土的固结:土的压缩随时间增长的过程。粘性土的固结问题。
压缩实验
。侧限压缩实验。
。
因为主要是孔隙的压缩,故应计算孔隙比与压力的关系。
压缩前后固相体积与土样横截面面积不变:
压缩变形规律:
一般采用半对数曲线表述。
压缩性指标
压缩性指标: 评价土体的压缩性。
压缩系数
是侧限压缩曲线的切线斜率,值越大,土的压缩性越大。
工程应采用从原位应力状态变到附加应力状态之后的土体割线斜率。。
式中
——土的压缩系数
——土的竖向自重应力
——土的竖向自重应力与附加应力之和
——土的自然孔隙比
——土的附加应力作用后的孔隙比
工程中用侧限压缩实验压力从100kPa增大到200kPa的压缩系数来评定土的压缩性:
, 低压缩性
, 中压缩性
, 高压缩性
2) 压缩指数
侧限压缩曲线的后段接近直线,其斜率称为压缩指数:
, 低压缩性
, 中压缩性
, 高压缩性
3) 压缩模量
土体在完全侧限情况下,竖向附加应力
与竖向应变增量之比为压缩模量:
, 低压缩性
, 中压缩性
, 高压缩性
4) 变形模量
: 通过承压板,对地基土分级施加压力p和测试承压板的沉降s. 。。
实验过程与要求见P72-P73。
B. 变形模量
土的变形模量是指土体在无侧限情况下的应力与应变之比,根据弹性力学公式计算:
——沉降影响系数,,
——土的泊松比,
——承压板的边长或直径(mm)
——与所取定的比例界限相对应的沉降。
当p-s曲线并不出现直线段,对于中、高压缩性土取;对于低压缩性粉土、粘性土、碎石土及砂土,可取。
变形模量可较好地反映工程实际情况。缺点是载荷实验工作量大,时间长,影响深度只能达。
变形模量与压缩模量的比较。
地基的最终沉降量
地基的最终沉降量
,
基础底面面积
计算基础的最终沉降量。
解:
1 分层总和法
1)假设:
、各向同性的
(计算时可采用侧限条件的压缩性指标)。
。
2)计算步骤
:厚度;天然土层面及地下水位处都应作为分层面,故基底与两层土的三层界面为自然的分层面。