发布时间:2010-01-14 共1页
为了保证建筑物的安全和正常使用,对建在可压缩地基上的建筑物,尤其是比较重要的建筑物在地基设计时必须计算其可能产生的最大沉降量和沉降差,确保在规范所规定的允许范围内,否则就必须采取加固改善地基的工程措施或改变上部结构物和基础的设计。
1 理论根据
土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的性能,有关研究结果表明,作为三相系的土,在工程实践中常达到的压力(约<600KPa=作用下,土粒本身和孔隙中的水、气压缩量极小,可忽略不计,但在外荷作用下,土体中土粒间原有的联结可能受到削弱或破坏,从而产生相对的移动,土粒重新排列,相互挤紧从而导致土体孔隙中的部分水、气将被排出,土的孔隙体积便因此缩小,导致土体体积变小,其压缩量随时间增长的过程,称为土的固结。固结问题和固结特性是作为多相介质的土体所特有的区别其它工程材料的一个独特性质。
对一般粘性土而言,通常所说的基础沉降一般都是指固结沉降,目前在工程中广泛采用的计算方法是以无侧向变形条件下的单向压缩分层总和法,首先确立应力--应变关系,广泛采用材料力学中的广义虎克定律,即土体的应力与应变假定为线性关系,这里的压缩模量Es或变形模量E0的地位(三维条件下还有土的侧膨胀系数即泊松比u)均相当于虎克定律中的杨氏模量的地位和作用。但是土体毕竟不是理想弹性体,从土的室内压缩试验中的土的回弹、再压曲线可知,土体的变形是由弹性变形和塑性变形两部份组成,所以回弹曲线与再压曲线能构成一个迥滞环,同时应力的状态、大小以及排水条件等的不同,均会使土的变形(沉降)发生变化,从而导致计算的变形参数产生相应的改变,且使理论计算结果与现场实测发生差异,这样,即使是最接近实际的三维变形状态并考虑土体固结过程中的侧向变形时,理论计算的沉降值也必须用沉降计算经验系数ms进行修正,这些变形计算参数可通过室内或现场试验的方法确定。
2 有关计算参数的确定
在进行地基设计之前,先通过勘探和原位试验(如荷载试验,旁压试验)或室内压缩试验,测定有关计算沉降的土工参数。试样无侧向变形的压缩试验结果,可用压缩曲线或称e-p(e~logp)曲线表示,并得出反映土压缩性高低的两个指标(压缩系数av、压缩指数C),同时为了研究土的回胀特性,亦可进行减压试验,得出土的回弹、再压曲线。
av=(e1-e2)/(p2-p1)=-Δe/ΔpCc=(e1-e2)/(logp2-logp1)=-Δe/log(p2/p1)
压缩系数不是常量,它随压力增量的增大而减小。在我国《工业民用建筑地基基础设计规范》按a1-2值的大小(即P1=100KPa,P2=200KPa),划分土的压缩性。而压缩指数在较高的压力范围内基本为常量。通过两种图示曲线可以算出:
av=0.435/p・Cc为所研究压力范围内的平均压力
3 不同固结条件下的沉降计算
如前所述目前工程中广泛采用的分层总和法,该法按照压缩曲线所取坐标的不同,又可分为e-p曲线法和e-logp曲线法。
在进行地基沉降计算时,先要确定地基的沉降深度(即压缩层的界定),对于天然沉积的土层,土体本身已在自重作用下压缩稳定,所以地基中的初始应力δZ随深度的分布即为土的自重应力分布。而地基土的压缩变形是由外界压力(沉降计算压力)在地基中引起的附加应力δS产生的,在理论上附加应力可深达无穷远。但目前在水利工程中通常按竖向附加应力δZ与自重应力δS之比确定地基沉降计算深度,对一般性粘土取δZ=0.2δS,对软粘土取δZ=0.1δS。