第六章 土的压缩性和地基沉降计算
第一节 概述
客观地分析:地基土层承受上部建筑物的荷载,必然会产生变形,从而引起建筑物基础沉降,当场地土质坚实时,地基的沉降较小,对工程正常使用没有影响;但若地基为软弱土层且厚薄不均,或上部结构荷载轻重变化悬殊时,地基将发生严重的沉降和不均匀沉降,其结果将使建筑物发生各类事故,影响建筑物的正常使用与安全。 地基土产生压缩的原因: 1.外因: (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。 2.内因:
(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。
上述诸多因素中,建筑物荷载作用是外因的主要因素,通过土中孔隙的压缩这一内因发生实际效果。 第二节 土的压缩性
见土质学第二章第三节。 第三节 地基沉降量计算
一、无侧向变形条件下的压缩量公式
关于土体压缩量的计算方法,目前在工程中广泛采用的是计算基础沉降的分层总和法。 分层总和法都是以无侧向变形条件下的压缩量公式为基础,它们的基本假设是: 1.土的压缩完全是由于孔隙体积减少导致骨架变形的结果,而土粒本身的压缩可不计; 2.土体仅产生竖向压缩,而无侧向变形; 3.在土层高度范围内,压力是均匀分布的。
如图所示(见教材P127图4-15),在压力P1作用下压缩已经稳定时,相应的孔隙比为e1,试样高度为H,设固体土粒的体积为Vs,则孔隙体积为e1Vs,总体积V1=(1+e1)Vs;
在压力P2=P1+△P作用下压缩已经稳定时,试样高度为H’,相应的孔隙比为e2,仍设固体土粒体积为Vs,则孔隙体积为e2Vs,总体积V2=(1+e2)Vs ,压缩量S=H-H’。
压力增量P的作用所引起的单位体积土体的体积变化为: