吉林大学：《土质学与土力学》课程电子教案（PPT课件）第6章 地基变形计算

第6章地基变形计算 第1节概述 建筑物通过基础将荷荷载传给地基，在地基内部将产生应力和 变形，从而引起建筑物基础的沉降。 土体受力后引起的变形可分为体积变形和剪切变形。 体积变形一主要由正应力引起，它只会使土体压密、体积缩小， 但不会导致土体破坏。 剪切变形一主要由剪应力引起，当剪应力超过一定限度时，土体 将产生剪切破坏。此时的变形将不断发展。通常在地基中是不允许 发生大范围剪切破坏。 土质学与土力学 101-1 吉林大学建设工程学院

土 质 学 与 土 力 学 101—1 吉林大学建设工程学院 建筑物通过基础将荷荷载传给地基，在地基内部将产生应力和 变形，从而引起建筑物基础的沉降。 土体受力后引起的变形可分为体积变形和剪切变形。 体积变形 — 主要由正应力引起，它只会使土体压密、体积缩小， 但不会导致土体破坏。 剪切变形 — 主要由剪应力引起，当剪应力超过一定限度时，土体 将产生剪切破坏。此时的变形将不断发展。通常在地基中是不允许 发生大范围剪切破坏。 第1节 概述

第6章地基变形计算 土具有压缩性 荷载作用 荷载大小 地基发生沉降 土的压缩特性 一致沉降 差异沉降 地基厚度 (沉降量) (沉降差) 定义 建筑物上部结构产生附加应力 基础将荷载传递给地基， 工 在地基中产生附加应力和变形， 从而引起的基础的下沉称为基 影响结构物的安全和正常使用 础的沉降。 土质学与土力学 101-2 吉林大学建设工程学院

土 质 学 与 土 力 学 101—2 吉林大学建设工程学院 土具有压缩性 荷载作用 地基发生沉降 荷载大小 土的压缩特性 一致沉降 地基厚度 （沉降量） 差异沉降 （沉降差） 建筑物上部结构产生附加应力 影响结构物的安全和正常使用 定义 基础将荷载传递给地基， 在地基中产生附加应力和变形， 从而引起的基础的下沉称为基 础的沉降

第6章地基变形计算 1. 建筑物荷载作用，这是普遍存在的因素； 2.地下水位大幅度下降，相当于施加大面积荷载； 地基土产生压缩的原 3.施工影响，基槽持力层土的结构扰动； 因 4.振动影响，产生震沉 5.温度变化影响，如冬季冰冻，春季融化； 6.浸水下沉，如黄土湿陷，填土下沉。 1. 固相矿物本身压缩，极小，物理学上有意义，对建 内 筑工程来说没有意义的； 2.土中液相水的压缩，在一般建筑工程中，荷载 (100-600)kPa作用下，很小，可不计； 3.土中孔隙的压缩，土中水与气体受压后从孔隙中 挤出，使土的孔隙减小。 基础沉降是地基土压缩的结果和表现 土质学与土力学 101-3 吉林大学建设工程学院

土 质 学 与 土 力 学 101—3 吉林大学建设工程学院 地 基 土 产 生 压 缩 的 原 因 1.建筑物荷载作用，这是普遍存在的因素； 2.地下水位大幅度下降，相当于施加大面积荷载； 3.施工影响，基槽持力层土的结构扰动； 4.振动影响，产生震沉； 5.温度变化影响，如冬季冰冻，春季融化； 6.浸水下沉，如黄土湿陷，填土下沉。 1.固相矿物本身压缩，极小，物理学上有意义，对建 筑工程来说没有意义的； 2.土中液相水的压缩，在一般建筑工程中，荷载 （100-600）kPa作用下，很小，可不计； 3.土中孔隙的压缩，土中水与气体受压后从孔隙中 挤出，使土的孔隙减小。 内 因 外 因 基础沉降是地基土压缩的结果和表现

第6章地基变形计算 第2节室内压缩试验及压缩性指标 土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性 压缩量的组成 固体颗粒的压缩 占总压缩量的1400不到， 土中水的压缩 忽略不计 空气和水的排出 压缩量主要组成部分 说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果 透水性好，水易于排出 无粘性土 压缩稳定很快完成 粘性土 透水性差，水不易排出 压缩稳定需要很长一段时间 土质学与土力学 101-4 吉林大学建设工程学院

土 质 学 与 土 力 学 101—4 吉林大学建设工程学院 土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性 压缩量的组成 n 固体颗粒的压缩 n 土中水的压缩 n 空气和水的排出 占总压缩量的1/400不到， 忽略不计 压缩量主要组成部分 说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果 无粘性土 粘性土 透水性好，水易于排出 压缩稳定很快完成 透水性差，水不易排出 压缩稳定需要很长一段时间 第2节 室内压缩试验及压缩性指标

第6章地基变形计算 压缩试验 研究土 的压缩 性大小 及其特 征的室 内试验 方法， 亦称固 结试验 三联固结仪 土质学与土力学 101-5 吉林大学建设工程学院

土 质 学 与 土 力 学 101—5 吉林大学建设工程学院 压缩试验 研究土 的压缩 性大小 及其特 征的室 内试验 方法， 亦称固 结试验 三联固结仪

第6章地基变形计算 荷载 加压活塞 透水石 注意：土样在竖直 刚性护环 压力作用下，由于 环刀 环刀和刚性护环的 限制，只产生竖向 压缩，不产生侧向 土样 变形。故又称为侧 限压缩试验。 透水石 底座 压缩仪示意图 土质学与土力学 1016 吉林大学建设工程学院

土 质 学 与 土 力 学 101—6 吉林大学建设工程学院 刚性护环 加压活塞 透水石 环刀 土样 透水石 底座 荷载 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。故又称为侧 限压缩试验。 压缩仪示意图

第6章地基变形计算 研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律 D V,=eo 土样在压缩前后变 Vy=ei 形量为S,整个过 程中土粒体积和底 (a+1)/y 面积不变。 ,=1 土样原始孔隙比e和土 eo Aho 颗粒体积有如下关系 V 1+eo 压力到某级荷载P时，若土样稳 A(ho-s;) 定变形量为s1,则土颗粒体积为 1+e, 土质学与土力学 101-7 吉林大学建设工程学院

土 质 学 与 土 力 学 101—7 吉林大学建设工程学院 研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律 Vv ＝e0 Vs ＝1 h 0 / ( 1 + e 0 )h 0 Vv ＝ei Vs ＝1 h / ( 1 + e )i p hi si 土样在压缩前后变 形量为s，整个过 程中土粒体积和底 面积不变。 s s s v V Ah V V V e    0 0 土样原始孔隙比e0和土 颗粒体积Vs有如下关系 压力到某级荷载pi时，若土样稳 定变形量为si，则土颗粒体积为 p 0 0 1 e Ah Vs   i i si e A h s V    1 ( ) 0

第6章地基变形计算 土样在压缩过程中受侧限，横截面积不变，且土颗粒是不可压缩的，故 V=V,即 Ah-A(h-S:） 1+eo 1+e eo-eh 1+eo 由前式得到 e0- si(I+eo) eo= d,(1+w)ye- 根据不同压力p作用下，达到稳定的孔隙比e,可绘 制e-p曲线，即压缩曲线。 土质学与土力学 101-8 吉林大学建设工程学院

土 质 学 与 土 力 学 101—8 吉林大学建设工程学院 (1 ) 0 0 0 e h s e e i i    1 (1 ) 0     d s w w e ＝ 根据不同压力pi作用下，达到稳定的孔隙比ei，可绘 制e-p曲线，即压缩曲线。 由前式得到 土样在压缩过程中受侧限，横截面积不变，且土颗粒是不可压缩的，故 i i i si e A h s e Ah V V      1 ( ) 1 , 0 0 即 0 0 0 0 1 ) h e e e s i i   

第6章地基变形计算 压缩试验成果与压缩试验指标 曲线A 1:各级压力与其相应的 曲线B 稳定孔隙比的关系曲线， 曲线A压缩性>曲线B压缩性 简称ep曲线。 2:e1ogp曲线。 压缩曲线(e-p)曲线 压缩性不同的土，曲线形状不同，曲线愈陡，说明在相同压力增量作 用下，土的孔隙比减少得愈显著，土的压缩性愈高。 通常情况下，砂土的ep曲钱较平缓，而软粘土ep的曲线较陡 土质学与土力学 101-9 吉林大学建设工程学院

土 质 学 与 土 力 学 101—9 吉林大学建设工程学院 压缩曲线（e-p）曲线 压缩性不同的土，曲线形状不同，曲线愈陡，说明在相同压力增量作 用下，土的孔隙比减少得愈显著，土的压缩性愈高。 通常情况下,砂土的e-p曲钱较平缓，而软粘土e-p的曲线较陡 e0 e p p e 曲线A 曲线B 曲线A压缩性＞曲线B压缩性 1: 各级压力与其相应的 稳定孔隙比的关系曲线， 简称ep曲线。 2: elogp曲线

第6章地基变形计算 压缩性指标 e 根据压缩曲线可以得到 三个压缩性指标 ■1.压缩系数a 2.压缩指数C。 ■3.压缩模量E p1 p2 logp 压缩曲线(e-logp)曲线 土质学与土力学 101-10 吉林大学建设工程学院

土 质 学 与 土 力 学 101—10 吉林大学建设工程学院 压缩曲线（e-logp）曲线 压缩性指标 根据压缩曲线可以得到 三个压缩性指标 n 1.压缩系数a n 2.压缩指数Cc n 3.压缩模量Es