2010年一級結構基礎輔導:不同固結條件下的沉降計算之e-p曲線法

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不同固結條件下的沉降計算
    如前所述目前工程中廣泛采用的分層總和法,該法按照壓縮曲線所取坐標的不同,又可分為e-p曲線法和e-logp曲線法。
    在進行地基沉降計算時,先要確定地基的沉降深度(即壓縮層的界定),對于天然沉積的土層,土體本身已在自重作用下壓縮穩(wěn)定,所以地基中的初始應力δZ隨深度的分布即為土的自重應力分布。而地基土的壓縮變形是由外界壓力(沉降計算壓力)在地基中引起的附加應力δS產生的,在理論上附加應力可深達無窮遠。但目前在水利工程中通常按豎向附加應力δZ與自重應力δS之比確定地基沉降計算深度,對一般性粘土取δZ=0.2δS,對軟粘土取δZ=0.1δS。
    1 e-p曲線法
    計算公式為第i分層的壓縮量
    Si=(e1i-e2i)/(1+e1i)·Hi (1-1)
    Hi--第i分層的厚度
    地基的最終沉降量 (1-2)
    有時勘測單位提供的不是壓縮曲線,而是其他壓縮性指標,可換算為:
    Si=av/(1+e1)·ΔP·Hi=mv·ΔP·Hi=1/Es·ΔP·Hi
    ΔP--壓力增量
    mv--土的體積壓縮系數(shù)
    av--土的壓縮系數(shù)
    Es--土的壓縮模量
    在計算過程中應注意首先要根據(jù)建筑物基礎的尺寸,判別在計算基底壓力和地基中附加應力時是屬于空間問題還是平面問題,再按荷載性質求出基底壓力P的大小和分布。應當注意,當基礎有埋置深度Df時,應當采用基底凈壓力Pn=P-r·Df,然后求出計算點垂線上各分層的豎向附加應力δZ,并繪出它的分布曲線,按算術平均計算出各分層的平均自重應力δsi和平均附加應力δzi進行累加,在e-p曲線中查出相應的初始孔隙比e1i和壓縮穩(wěn)定后孔隙比e2i,從而計算出各分層壓縮量(式1-1),并進行累加后得出地基的最終沉降量(式1-2),必須注意自重應力δS應從原地面高程算起,附加應力δZ應從基底高程算起,同時在三維變形狀態(tài)下,斯肯普登--貝倫建議將沉降值S乘以一個系數(shù)Cp,即修正固結沉降S=Cp·S,根據(jù)我國《工業(yè)民用建筑地基基礎設計規(guī)范》規(guī)定,計算所得的沉降值S應乘以一個沉降計算經(jīng)驗系數(shù)Ms,這樣才能較準確估算地基沉降量(MS=1.3~0.2,其具體數(shù)值視土的壓縮模具Es的不同范圍參見規(guī)范說明),一般來講軟粘土地基的S計算值偏小,而硬粘土的S計算值又偏大較多。