长安大学土力学知识点讲解

2026/1/19 15:47:51

2.传统的分层总和法的不足之处主要表现在以下方面:

( 1 )计算中采用的是土的侧限压缩指标,即认为土体无侧向变形,与实际情况有出入,计算结果偏小;

( 2 )采用基础中心点下的附加应力来进行变形计算,实际上土层各点的附加应力大小是不一样的,一般是中心最大,往两侧逐渐减小,计算结果与实际情况有误差;

( 3 )按 0.4b 分层,往往使同一土层分成若干层,并采用不同的压缩模量参数,要分别计算各分层处的自重应力和附加应力平均值,计算工作量较大。 3 按规范推荐的分层总和法计算

规范法实质上是一种简化、修正了的分层总和法。其简化和修正主要表现在以下方面: ( 1 )不按 0.4b 分层,基本按天然土层分层,计算工作量减小;

( 2 )它也采用了侧限条件下的压缩性指标,但运用了地基平均附加应力系数 算简单化;

( 3 )规定了地基沉降计算深度 结果接近于实测值。

地基平均附加应力系数的定义:从基底至地基任意深度 z 范围内的附加应力分布图面积 A 对基底附加压力

与地基深度乘积之比值,即

的新标准,并提出了地基沉降计算的经验修正系数

,使得计算

来计算,使繁琐的计

也就是说, 是深度 z 处的附加应力系数 K 沿深度的平均值,可采用积分的方法求出,并制成表格

供使用中直接查取。

如图所示,我们可以按下式计算第 i 层土的压缩量:

式中:

——第 i 层土的平均附加应力; ——第 i 层土的平均附加应力系数;

——第 i - 1 层土的平均附加应力系数。可通过查表确定。

整个地基的沉降量由下式给出:

其中:

――沉降修正系数, ——沉降量的长期观测值; ——分层总和法求得的总沉降量。

地基沉降计算深度的新标准应满足下列条件:由该深度处向上取按表规定的计算厚度 量

满足下列要求(考虑相邻荷载的影响):

表 7.7计算厚度 b (m) (m) b≤2 0.3 2<b≤4 0.6 值 4<b≤8 0.8 b>8 1.0 所得的沉降

,其值可按表取值。

当无相邻荷载影响,基础宽度在 1 ~ 30m 范围时,地基压缩层的计算深度可用如下公式确定:

式中:

――基础宽度。

与分层总和法相比,这种方法的计算结果更接近实测值。

【知识点4】考虑应力历史影响的地基最终沉降计算

1、沉积土层的应力历史

天然土层在历史上所经受过最大的固结压力 ( 指土体在固结过程中所受的最大有效压力 ) ,称为 先期固结压力

。按照它与现有压力相对比的状况,可将土 (主要为粘性土和粉土) 分为 正常固结土、超

固结土和欠固结土 三类。

正常固结土层在历史上所经受的先期固结压力等于现有覆盖土重 ( 竖向有效自重应力 ) ;超固结土层历史上曾经受过大于现有覆盖土重的先期固结压力;而欠固结土层的先期固结压力则小于现有覆盖土重。

与 之比称为“超固结比” (OCR) ,其值越大就表示超固结作用越大。

在计算地基的固结沉降时,必须首先弄清楚土层所经受的应力历史,从而对不同固结状况由 原始压缩曲线 确定不同的压缩性指标值。

2、考虑应力历史的地基最终沉降计算

只要在地基沉降计算通常采用的 ( 单向压缩 ) 分层总和法中,将土的压缩系数 线

确定压缩指数

正常固结土的沉降计算:

首先整理实验资料确定原始压缩曲线,并从原始压缩曲线上得到压缩指数 降量:

后,按下式计算最终沉

,就可考虑应力历史对沉降的影响了。

改从原始压缩曲

式中:

――第 i 层土附加应力平均值(有效应力增量); ――第 i 层土自重应力平均值; ――第 i 层土的初始孔隙比;

――从原始压缩曲线上确定的第 i 层土压缩指数。 超固结土的沉降计算:

首先由原始压缩曲线和再压缩曲线分别确定土的压缩指数 量:

对于那些

,即

的分层土,其总沉降量

为:

和回弹指数

,然后按下式计算沉降

对于那些 ,即 < 的分层土,其总沉降量

为:

整个土层的总沉降量 s 为上述两部分之和,即:

欠固结土的沉降计算:

可近似的按与正常固结土一样的方法求得原始压缩曲线,沉降计算公式如下:

3 地基沉降与时间的关系

( 1 )、 地基固结过程中任意时刻的沉降量

土的固结度是指地基土在某一压力作用下,经历时间t所产生的固结变形 (沉降) 量与最终固结变形 (沉降)量之比,亦称固结 (压密) 百分数,或土层中超孔隙水压力的消散程度,即:

或 式中

—— 地基在某一时刻 的固结沉降;

——地基最终的固结沉降,取分层总和法单向压缩基本公式计算的最终沉降量; ——初始孔隙水压力 ( 应力 ) ; —— 时刻的孔隙水压力 ( 应力 ) 。 ( 2 )、地基固结过程中任意时刻的沉降量

根据土的固结度的定义,可得地基固结过程中任意时刻的沉降量的计算表达式为:

其计算步骤如下:

1) 计算地基附加应力沿深度的分布; 2) 计算地基固结沉降量;

3) 计算土层的竖向固结系数 c v 和时间因数 T v ; 4) 求解地基固结过程中某一时刻 t 的沉降量。 4、利用沉降观测资料推算后期沉降量

对于大多数工程问题,次固结沉降与主固结沉降相比是不重要的。因此,地基的最终沉降量通常仅取瞬时沉降量与固结沉降量之和,利用沉降观测资料推算后期沉降 ( 包括最终沉降量 ) ,有其重要的现实意义。常用的两种经验方法是对数曲线法 (三点法) 和双曲线法 (二点法) 。


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