5土中應(yīng)力與地基變形計(jì)算工程地質(zhì)與土力學(xué)90課件

工程地質(zhì)與土力學(xué)主講人：熊熙5-土中應(yīng)力與地基變形計(jì)算任務(wù)地基沉降與時(shí)間的關(guān)系2021年5月，廣西一居民樓突發(fā)地基下沉事故，導(dǎo)致房屋主體開(kāi)裂傾斜，現(xiàn)場(chǎng)人員緊急疏散。據(jù)調(diào)查，該居民樓地基沉降事故原因?yàn)槌Ｄ觊_(kāi)采地下水導(dǎo)致地基承載力下降。這次事故提醒我們要重視保護(hù)建筑物的地基，防止由外部因素引起的地基承載力降低的問(wèn)題。地基沉降案例2014年12月,廣州海珠區(qū)華洲街土華村一座三層民房在加蓋時(shí)地基沉降，導(dǎo)致主體傾斜，事故影響了周邊10棟房屋，共計(jì)227人被疏散，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患。本次事故的發(fā)生給我們敲響了警鐘，地基的承載力是有限的，私自加蓋會(huì)增加建筑物荷載，帶來(lái)地基沉降的隱患，害人害己，切不可取。地基沉降案例地基沉降與時(shí)間關(guān)系計(jì)算目的在工程設(shè)計(jì)中，需計(jì)算建筑物在施工期間和使用期間地基沉降量，掌握地基沉降與時(shí)間的關(guān)系。對(duì)發(fā)生裂縫、傾斜等事故建筑物，需要了解當(dāng)時(shí)的沉降與今后沉降的發(fā)展，即沉降與時(shí)間的關(guān)系，作為確定事故處理方案的重要依據(jù)。采用堆載預(yù)壓方法處理地基時(shí)，也需要考慮地基變形與時(shí)間的關(guān)系。對(duì)于飽和土體沉降的過(guò)程，因土的孔隙中充滿(mǎn)水，在荷載作用下，必須使孔隙中的水部分排出，土固體顆粒才能壓密，即發(fā)生土體壓縮變形。由于土粒很細(xì)，孔隙更細(xì)要使孔隙中水排出，需要經(jīng)歷相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間t。時(shí)間t的長(zhǎng)短，取決于土層排水距離H、土粒粒徑d

與孔隙e的

大小，土層滲透系數(shù)、荷載大小和壓縮系數(shù)高低等因素。地基沉降與時(shí)間的關(guān)系①對(duì)于砂土和碎石土地基，因壓縮性較小，透水性較大，一般在施工完成時(shí)，地基的沉降已全部或基本完成。②低壓縮性粘性土，施工期間一般可完成最終沉降量的50%～80%；中壓縮性粘性土，施工期間一般可完成最終沉降量的20%～50%；高壓縮性粘性土，施工期間一般可完成最終沉降量的5%～20%。③淤泥質(zhì)粘性土滲透性低，壓縮性大，對(duì)于層厚較大的飽和淤泥質(zhì)粘性土地基，沉降有時(shí)需要幾十年施加才能達(dá)到穩(wěn)定。為清楚地掌握飽和土體的壓縮過(guò)程，首先要研究其滲流固結(jié)過(guò)程，即土土的骨架和孔隙水分擔(dān)和轉(zhuǎn)移外力的情況和過(guò)程。地基沉降與時(shí)間的關(guān)系

飽和土的滲透固結(jié)1）飽和土的滲透固結(jié)過(guò)程

飽和土體在壓力作用下，隨時(shí)間增長(zhǎng)，孔隙水被逐漸排出，孔隙體積隨之縮小的過(guò)程，稱(chēng)為飽和土的滲透固結(jié)。

①土體孔隙中自由水逐漸排出。

②土體孔隙體積逐漸減小。

③孔隙水壓力逐漸轉(zhuǎn)移到土骨架來(lái)承受，成為有效應(yīng)力。上述三個(gè)方面為飽和土體固結(jié)作用：排水、壓縮和壓力轉(zhuǎn)移，三者同時(shí)進(jìn)行的一個(gè)過(guò)程。滲透固結(jié)所需時(shí)間的長(zhǎng)短主要與土的滲透性和土層厚度有關(guān)，土的滲透性愈小、土層愈厚，孔隙水被排出所需的時(shí)間愈長(zhǎng)。地基沉降與時(shí)間的關(guān)系滲透固結(jié)力學(xué)模形用一個(gè)彈簧活塞力學(xué)模型來(lái)模擬飽和土體中某點(diǎn)的滲透固結(jié)過(guò)程。地基沉降與時(shí)間的關(guān)系兩種應(yīng)力在深度上隨時(shí)間的分布地基沉降與時(shí)間的關(guān)系1.當(dāng)時(shí)間t=0，即外力施加后的一瞬間，孔隙水壓力u=σ，有效應(yīng)力σ'=0。2.經(jīng)歷一段時(shí)間后，t=t1時(shí)，μ和σ'兩種應(yīng)力都存在，σ=σ'+μ。3.當(dāng)經(jīng)歷很長(zhǎng)時(shí)間以后，時(shí)間t→∞，此時(shí)孔隙水壓力μ=0，有效應(yīng)力σ'=σ。平均固結(jié)度Ut與沉降量St之間的關(guān)系t時(shí)刻：在時(shí)間t的沉降與最終沉降量之比地基沉降與時(shí)間的關(guān)系St=Ut·S∞確定St的關(guān)鍵是確定Ut確定Ut的核心問(wèn)題是確定uz.t地基瞬時(shí)沉降與次固結(jié)沉降1.固結(jié)沉降（主固結(jié)沉降）在荷載作用下飽和土體中隨著孔隙水的逐漸排出，孔隙體積相應(yīng)減小，土體逐漸壓密而產(chǎn)生的沉降，稱(chēng)為主固結(jié)沉降。在此期間，孔隙水應(yīng)力逐漸消散，有效應(yīng)力逐