《工程巖土》

模塊三

地基變形與承載力分析

單元二

地基變形與沉降分析任務2地基最終沉降量計算問題導學情境描述知識講解小組學習知識小測

假設該按照設計高程填方高度20m的路段形成高路堤，假設上述軟弱地基后期可能發(fā)生地基沉降，請結(jié)合以下問題完成該知識點的學習。1.在該情境中計算地基沉降量需要哪些參數(shù)？

2.該路段地基沉降與時間的關(guān)系如何？3.結(jié)合情境描述說明地基沉降量計算的思路？4.公路工程中通常對地基沉降量有哪些控制標準？問題導學情境描述知識講解小組學習知識小測一、地基最終沉降量的概念附加應力會引起地基的沉降，地基土層在建筑物荷載作用下，不斷地產(chǎn)生壓縮，直至壓縮穩(wěn)定后地基表面的沉降量稱為地基的最終沉降量。最終沉降量S∞：即t→∞時地基最終沉降穩(wěn)定以后的最大沉降量，不考慮沉降過程。問題導學情境描述知識講解小組學習知識小測二、單一土層一維壓縮沉降量計算設A為土體的受壓面積，根據(jù)受壓前后土體顆粒固體體積不變，可得：問題導學情境描述知識講解小組學習知識小測二、單一土層一維壓縮沉降量計算若引入壓縮系數(shù)ɑ和壓縮模量Es上式可變?yōu)椋簽樵搲嚎s層的平均應力，為建筑后該土層頂部的附加應力，為建筑后該土層底部的附加應力。問題導學情境描述知識講解小組學習知識小測三、分層總和法計算地基最終沉降量可計算成層地基可計算不同形狀基礎(chǔ)-條性、矩形和園形等可計算不同基底壓力分布-均勻、三角和梯形分布參數(shù)的試驗測定方法簡單已經(jīng)積累了幾十年應用的經(jīng)驗，適當修正。基本假定：

優(yōu)點：（a）基底壓力為線性分布（b）附加應力用彈性理論計算（c）只發(fā)生單向沉降：側(cè)限應力狀態(tài)（d）只計算固結(jié)沉降，不計瞬時沉降和次固結(jié)沉降問題導學情境描述知識講解小組學習知識小測基坑開挖：基礎(chǔ)土層卸載，基礎(chǔ)底面回彈基礎(chǔ)施工：基礎(chǔ)土層重加載，基礎(chǔ)底面再壓縮基坑回填：基礎(chǔ)土層重加載，基礎(chǔ)地面再壓縮建筑物施工：基礎(chǔ)土層壓縮沉降施工步驟問題導學情境描述知識講解小組學習知識小測

三、分層總和法計算地基最終沉降量（一）分層要求Hid地面基底計算深度

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zi問題導學情境描述知識講解小組學習知識小測

（二）計算步驟Hid地面基底計算深度

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zi問題導學情境描述知識講解小組學習知識小測4.確定計算深度znZn確定：一般土層：σz=0.2σcz軟土層：σz=0.1σcz應符合：

是在計算深度Zn處，向上取1m厚的薄層壓縮量（cm）計算到壓縮性較大土層底面d地面基底計算深度

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czz問題導學情境描述知識講解小組學習知識小測5.計算每層沉降量Si（二）計算步驟Hid地面基底計算深度

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zi7.修正沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，按地區(qū)建筑經(jīng)驗確定，如缺乏資料可參考表3-2-3。問題導學情境描述知識講解小組學習知識小測①準備資料②應力分布③沉降計算建筑基礎(chǔ)（形狀、大小、重量、埋深）地基各土層的壓縮曲線

原狀土壓縮曲線計算斷面和計算點確定計算深度確定分層界面計算各土層的czi，zi計算各層沉降量地基總沉降量自重應力基底壓力

基底附加應力附加應力④結(jié)果修正（三）計算要點小結(jié)問題導學情境描述知識講解小組學習知識小測四、規(guī)范法計算最終沉降量《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設計規(guī)范》（JTG3363-2019）所推薦的地基最終沉降量計算方法，也叫應力面積法。該方法在分層總和法基礎(chǔ)上進行簡化，采用“應力面積”的概念及側(cè)限條件的壓縮性指標，引入土層平均附加應力的概念，運用地基平均附加應力系數(shù)進行計算，還規(guī)定了地基沉降計算深度的新標準以及地基沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，使得計算成果接近于實測值，更符合我們實際工程的需要。問題導學情境描述知識講解小組學習知識小測四、規(guī)范法計算最終沉降量△si分別為基礎(chǔ)底面到第i層和i-1層底面范圍內(nèi)平均附加系數(shù)，可查表（一）計算公式問題導學情境描述知識講解小組學習知識小測四、規(guī)范法計算最終沉降量（二）計算深度新標準式中：

——計算深度處向上取厚度分層的沉降計算值，mm，取值見下表，與基礎(chǔ)寬度b有關(guān)；——計算深度范圍內(nèi)第i層土的沉降計算值，mm。b（m）≤22﹤b≤44﹤b≤88﹤b（m）0.30.60.81.0注意：如果確定的沉降計算深度下有較軟弱土層時，尚應向下繼續(xù)計算，直至軟弱土層中所取規(guī)定厚度△z的計算沉降量滿足上式為止。問題導學情境描述知識講解小組學習知識小測四、規(guī)范法計算最終沉降量（二）計算深度新標準當無相鄰荷載影響，基礎(chǔ)寬度B在1~30m范圍內(nèi)時，基礎(chǔ)中心點的地基沉降計算深度，也可按下式簡化計算，即：在計算深度范圍內(nèi)存在基巖時，Zn可取至基巖表面；當存在較厚的堅硬黏土層，其孔隙比小于0.5、壓縮模量大于50MPa，或存在較厚的密實砂卵石層，其壓縮模量大于80MPa時，可取至該土層表面。問題導學情境描述知識講解小組學習知識小測四、規(guī)范法計算最終沉降量（三）沉降計算經(jīng)驗系數(shù)沉降計算經(jīng)驗系數(shù)注：表中[]為地基承載力基本容許值