地基沉降計(jì)算第1頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月第2頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月蘇州市虎丘塔

80年代，塔身已向東北方向嚴(yán)重傾斜，不僅塔頂離中心線已達(dá)2.31m，而且底層塔身發(fā)生不少裂縫，東北方向?yàn)樨Q直裂縫，西南方向?yàn)樗搅芽p，成為危險(xiǎn)建筑而封閉。采取在塔四周建造一圈樁排式地下連續(xù)墻并對(duì)塔周圍與塔基進(jìn)行鉆孔注漿和樹根樁加固塔身。獲得成功。

此塔位于蘇州市虎丘公園山頂，落成于宋太祖建隆二年，（公元961年），距今已有1036年悠久歷史。全塔7層，高47.5m。塔的平面呈八角形，由外壁、回廊與塔心三部分組成。塔身全部青磚砌筑，外形仿樓閣式木塔，每層都有8個(gè)壺門，拐角處的磚特制成圓弧形，建筑精美。國務(wù)院將此塔列為全國重點(diǎn)保護(hù)文物。第3頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月上海展覽中心館

地基為高壓縮性淤泥質(zhì)軟土。展覽館于1954年5月開工，當(dāng)年底實(shí)測地基平均沉降量為60cm。1957年6月，中央大廳四周的沉降量最大達(dá)146.55cm，最小為122.8cm。到1979年，累計(jì)平均沉降量為160cm，從1957年至1979年共22年的沉降量僅20cm左右，不及1954年下半年沉降量的一半，說明沉降已趨向穩(wěn)定。但由于地基嚴(yán)重下沉，不僅使散水倒坡，而且建筑物內(nèi)外連接的水、暖、電管道斷裂，都付出了相當(dāng)?shù)拇鷥r(jià)。

上海展覽中心館原稱上海工業(yè)展覽館。中央大廳為框架結(jié)構(gòu)，箱形基礎(chǔ)，展覽館兩翼采用條形基礎(chǔ)。箱形基礎(chǔ)為兩層，埋深7.27m。箱基頂面至中央大廳頂部塔尖，總高96.63m。第4頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2地基沉降原理飽和土軟粘土砂土第5頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月飽和土軟粘土地基的沉降原理初始沉降(瞬時(shí)沉降)固結(jié)沉降次固結(jié)沉降

由于土體在附加應(yīng)力作用下固結(jié)變形引起的沉降。采用固結(jié)理論計(jì)算。

在附加應(yīng)力作用下，土體在恒體積狀況下，由剪應(yīng)變引起的側(cè)向變形，從而造成瞬時(shí)沉降。采用不排水指標(biāo)，利用彈性理論求解。

土體在附加應(yīng)力作用下，土體蠕變變形引起的沉降。采用次固結(jié)理論計(jì)算。在大多工程中，蠕變沉降所占的比重很小，只有當(dāng)土中含有大量有機(jī)物的厚層粘土?xí)r，其蠕變結(jié)果才是不可忽視的。

特別指出：將地基沉降分為三部分是從機(jī)理出發(fā)的而非時(shí)間的先后。第6頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月砂土地基的沉降原理

對(duì)于砂土地基，土的透水性較大，土的剪切變形和排水變形在荷載作用下很快完成。蠕變變形也較小，一般不需要分為三部分計(jì)算?？芍苯硬捎脧椥岳碚撚?jì)算。第7頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月6.3常用沉降計(jì)算方法彈性理論計(jì)算方法分層總和法次固結(jié)沉降計(jì)算方法第8頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月彈性理論計(jì)算方法在集中力P的作用下，地表任意點(diǎn)的沉降是：第9頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月彈性理論計(jì)算方法在柔性荷載作用下地表的任意點(diǎn)的沉降：第10頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月彈性理論計(jì)算方法均布矩形荷載常數(shù)，其角點(diǎn)C的沉降：令m=l/b其中心點(diǎn)o的沉降：其平均沉降：第11頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月彈性理論計(jì)算方法瞬時(shí)沉降的計(jì)算：對(duì)于飽和土軟粘土??；采用三軸固結(jié)不排水壓縮試驗(yàn)測定。排水條件下，飽和土軟粘土地基的總沉降的計(jì)算：和值采用三軸固結(jié)排水壓縮試驗(yàn)測定。對(duì)砂土地基，利用彈性理論計(jì)算其沉降時(shí)：其彈性參數(shù)通常根據(jù)其土的類別和它的密度來選用。第12頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月分層總和法在地基沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)將地基土劃分為若干分層來計(jì)算各分層的壓縮量，然后求其總和。這類方法統(tǒng)稱分層總和法。分層總和法是基于下面的假設(shè)：

在同一分層內(nèi)，地基土的豎向附加應(yīng)力不變；地基土的變形參數(shù)保持不變；土層壓縮時(shí)不發(fā)生側(cè)向變形(側(cè)限條件？)。普通分層總和法規(guī)范分層總和法考慮先期固結(jié)壓力分層總和法第13頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月普通分層總和法利用地基土的自重應(yīng)力；采用彈性理論計(jì)算地基的附加應(yīng)力；采用壓縮試驗(yàn)所得的試驗(yàn)成果；確定“計(jì)算深度”，并分層；計(jì)算第i層的應(yīng)變和變形；求和。dσc線σz線p1ip2ie1ie2iM1M2e0epe-p曲線△pi△ei地基沉降計(jì)算深度第14頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月《規(guī)范》法——另一種形式分層總和法由《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007－2002）提出沿用分層總和法的假設(shè)，并引入平均附加應(yīng)力系數(shù)和地基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)

均質(zhì)地基土，在側(cè)限條件下，壓縮模量Es不隨深度而變，從基底至深度z的壓縮量為附加應(yīng)力面積深度z范圍內(nèi)的附加應(yīng)力面積附加應(yīng)力通式σz=K

p0代入引入平均附加應(yīng)力系數(shù)因此附加應(yīng)力面積表示為因此第15頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月利用附加應(yīng)力面積A的等代值計(jì)算地基任意深度范圍內(nèi)的沉降量，因此第i層沉降量為根據(jù)分層總和法基本原理可得成層地基最終沉降量的基本公式zi-1地基沉降計(jì)算深度znzi△zzi-1534612b12345612aip0ai-1p0p0p0第n層第i層ziAiAi-1第16頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月地基沉降計(jì)算深度zn應(yīng)該滿足的條件(變形比法)zi、zi-1——基礎(chǔ)底面至第i層土、第i-1層土底面的距離(m)ai、ai-1——基礎(chǔ)底面至第i層土、第i-1層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)

當(dāng)確定沉降計(jì)算深度下有軟弱土層時(shí)，尚應(yīng)向下繼續(xù)計(jì)算，直至軟弱土層中所取規(guī)定厚度的計(jì)算沉降量也滿足上式，若計(jì)算深度范圍內(nèi)存在基巖，zn可取至基巖表面為止

當(dāng)無相鄰荷載影響，基礎(chǔ)寬度在1～30m范圍內(nèi)，基礎(chǔ)中點(diǎn)的地基沉降計(jì)算深度可以按簡化公式計(jì)算

為了提高計(jì)算精度，地基沉降量乘以一個(gè)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)ys，可以查有關(guān)系數(shù)表得到地基最終沉降量修正公式第17頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響第18頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月考慮應(yīng)力歷史的地基沉降計(jì)算正常固結(jié)土欠固結(jié)土第19頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月正常固結(jié)土斜率Cc第20頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月欠固結(jié)土斜率Cc第21頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月超固結(jié)土的沉降計(jì)算第22頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月超固結(jié)土的沉降計(jì)算第23頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月

分層總和法討論

①地基沉降的分層總和法地基的成層性和非均質(zhì)性所帶來的計(jì)算上的困難。②分層總和法以均質(zhì)彈性半空間的應(yīng)力來計(jì)算非均質(zhì)地基的變形的做法、在理論上顯然不協(xié)調(diào)，其所引起的計(jì)算誤差也還沒有得到理論和實(shí)驗(yàn)的充分驗(yàn)證。③分層總和法最為適用于土體的單向壓縮變形計(jì)算，因?yàn)镵0條件下的土體只有體積變形，所以計(jì)算所得的是地基最終固結(jié)沉降，也就是地基最終沉降。然而，對(duì)于一般基礎(chǔ)，其地基壓縮層厚度與基底尺寸比較，不能作為單向壓縮看待時(shí)，以單向壓縮分層總和法計(jì)算就沒有考慮地基的三維應(yīng)力狀態(tài)的影響．忽略了地基土因剪切變形所產(chǎn)生的瞬時(shí)沉降。按理說，這樣計(jì)算所得的只是地基最終固結(jié)沉降?？紤]三維應(yīng)力狀態(tài)下的固結(jié)沉降計(jì)算，則可發(fā)現(xiàn)以單向壓縮分層總和法計(jì)算所得的固結(jié)沉降、對(duì)一般的正常固結(jié)和超固結(jié)土，都是偏大的。所以，通常粗略地把單向壓縮分層總和法的計(jì)算結(jié)果看成是地基最終沉降，而不另行考慮地基的瞬時(shí)沉降。④傳統(tǒng)的和規(guī)范推薦的兩種單向壓縮分層總和法，就計(jì)算方法而言并無太大差別，規(guī)范法的重要特點(diǎn)在于引入了沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)．以校正計(jì)算值與實(shí)測值的偏差。⑤砂土地基在荷載作用下由土的體積變形和剪切變形引起的沉降在短時(shí)間內(nèi)幾乎同時(shí)完成。⑥地基沉降計(jì)算深度用于確定地基沉降有影響的土層范圍．保證滿足沉降計(jì)算的精度要求。地基沉降計(jì)算深度的確定標(biāo)準(zhǔn)有二種：應(yīng)力比法和與變形比法。第24頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月地基沉降計(jì)算中的有關(guān)問題1.分層總和法在計(jì)算中假定不符合實(shí)際情況假定地基無側(cè)向變形計(jì)算結(jié)果偏小計(jì)算采用基礎(chǔ)中心點(diǎn)下土的附加應(yīng)力和沉降

計(jì)算結(jié)果偏大兩者在一定程度上相互抵消誤差，但精確誤差難以估計(jì)2.分層總和法中附加應(yīng)力計(jì)算應(yīng)考慮土體在自重作用下的固結(jié)程度，未完全固結(jié)的土應(yīng)考慮由于固結(jié)引起的沉降量相鄰荷載對(duì)沉降量有較大的影響，在附加應(yīng)力計(jì)算中應(yīng)考慮相鄰荷載的作用

3.當(dāng)建筑物基礎(chǔ)埋置較深時(shí)，應(yīng)考慮開挖基坑時(shí)地基土的回彈，建筑物施工時(shí)又產(chǎn)生地基土再壓縮的情況第25頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月回彈在壓縮影響的變形量計(jì)算深度取至基坑底面以下5m，當(dāng)基坑底面在地下水位以下時(shí)取10msc——考慮回彈再壓縮影響的地基變形Eci——土的回彈再壓縮模量，按相關(guān)試驗(yàn)確定yc——考慮回彈影響的沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取1.0Pc——基坑底面以上土的自重應(yīng)力，kPa式中：第26頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月四、例題分析【例】某廠房柱下單獨(dú)方形基礎(chǔ)，已知基礎(chǔ)底面積尺寸為4m×4m，埋深d＝1.0m，地基為粉質(zhì)粘土，地下水位距天然地面3.4m。上部荷重傳至基礎(chǔ)頂面F＝1440kN,土的天然重度＝16.0kN/m3,飽和重度

sat＝17.2kN/m3，有關(guān)計(jì)算資料如下圖。試分別用分層總和法和規(guī)范法計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降（已知fk=94kPa）3.4md=1mb=4mF=1440kN501002003000.900.920.940.96eσ第27頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月【解答】A.分層總和法計(jì)算1.計(jì)算分層厚度每層厚度hi＜0.