土壤沉降类型，计算和分析-沉降限制

一般:

土体剪切破坏可导致建筑物过度变形甚至倒塌。过度的沉降会导致建筑框架的结构破坏，如门窗粘住、瓷砖和石膏裂缝，以及地基沉降导致的错位导致的过度磨损或设备故障。

对于任何结构，都有必要研究基底的抗剪性(极限承载力)和沉降。在许多情况下，沉降准则将控制允许的承载力。

除了偶然的巧合，土壤沉降计算只是在施加荷载时预期变形的最佳估计。

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一个小的计算AH为10mm，其中测量值为5或20 mm，有很大的误差，但大多数实际结构可以容忍预测或测量值。我们不想要的是25毫米的估计和随后的100毫米的沉降。

土壤沉降分析的两个主要问题是:

• 获得“弹性“参数
• 获得可靠应力配置文件从应用的负载。

解决组件:

基础沉降的组成部分为:

1. 立即解决
2. 固结沉降,
3. 二级压缩(蠕变)

ΔH = ΔHi + U ΔHc + ΔHs

ΔH =总沉降，ΔHc =固结沉降，ΔH =次压，U =平均固结度。一般来说，一个基础的最终沉降值是感兴趣的，U等于1(即100%固结)

1.立即解决

• 在施加荷载时或在7天左右的时间内立即发生沉降。
• 在无黏聚力土和非饱和土中占优势
• 立即沉降分析用于所有细粒土，包括饱和度< 90%的粉砂和粘土，以及所有渗透系数大的粗粒土(如高于10.2 m/s)。

2.固结沉降(ΔHc)

• 合并定居点是依赖时间的，需要几个月到几年的时间来发展。700多年来，意大利的比萨斜塔一直在进行巩固。倾斜是由于一侧固结沉降较大造成的。然而，这是一个极端的例子。大多数项目的主要结算时间为3至10年。
• 在固结理论适用的饱和/近饱和细粒土中占优势。
  在这里，我们感兴趣的是估计两个固结沉降和多长时间它将采取或大部分沉降发生。

3.二次结算/蠕变(ΔHc)

• 发生在恒定的有效应力下，由于粘土颗粒不断重新排列成更稳定的配置。
• 主要存在于高塑性粘土和有机粘土中。

立即解决的计算

立即解决计算

式中q0 =接触压力强度，Es为未排水弹性模量

b'=以Δhi为单位贡献基面积的最小横向尺寸

Es， μ =弹性土参数。当然，一个主要问题是获得正确的应力-应变模量Es。Es可以从实验室测试中找到，如无侧限压缩测试，

三轴压缩测试，以及原位测试，如SPT，CPT，板载测试，压力表等

m =有助于解决问题的角落数ΔHi。基脚中心m= 4;在角m = 1处，边m = 2处。

IF =埋深折减系数，表示埋深在一定深度时沉降减小。对于地面基础IF = I

Is =影响因素

以上Is的方程严格适用于半空间上的柔性基底。在实践中，大多数基础是柔性的，因为即使每一个厚的基础在上部结构荷载作用下都会发生偏转。如果基础是刚性的，减少is因子约7%。半空间可以由无黏聚力的材料或任何含水量或非饱和粘性土组成。

固结沉降计算

二级压缩/蠕变

在初次固结后，土体结构继续调整以适应附加的荷载一段时间。这种沉降称为二次固结/二次压缩。在次固结结束时，土体已达到一种新的静止状态。

在某些土壤中，特别是有机组分较大的土壤中，次固结可能是较大的沉降分量。次级固结与即时沉降和固结型沉降都有联系，尽管它通常与即时沉降没有太大的意义。在给定时间内，NCC的二次压缩幅度通常大于OCC。

固结(oedometer)试验的二次压缩速率可以用压缩最终部分的斜率Cα /对数时间曲线来定义。式中Hsl= t1时刻实验室试样厚度，ΔHsl = t1 ~ t2时土样厚度变化。

求现场二次固结沉降(ΔHs)，

H =初始固结端场固结层厚度。一般采用初始厚度，除非初始固结非常大。超过初始厚度的10%。

t_{100 (f)}=现场完成初次固结所需的时间

Δt =时间间隔超过t100(f)

t2 =t_{100 (f)}+ Δt =计算二次结算的时间。

找到t_{100 (f)}使用下列关系

在哪里t_{100(实验室)}和t_{100 (f)}=室内初次固结完成所需时间df、dlab =分别为野外和室内最大排水路径。单向排水d=感兴趣层厚度或实验室样品厚度，双向排水d=感兴趣层厚度/样品厚度的一半。

协议的限制

总沉降量是向下移动的幅度。差异沉降是不均匀沉降。它是“结构不同位置之间的沉降差异”。结构下两点之间的角变形等于两点之间的沉降差除以两点之间的距离。
从理论上讲，如果一个结构作为一个整体均匀沉降，无论沉降有多大，都不会造成破坏。唯一的损害将是地下公用线路的连接。然而，当沉降不均匀(有差异)时，就像通常的情况一样，可能会对结构造成破坏。

不同结构的可容忍的聚落差别很大。简单跨度框架可以承受比刚性框架大得多的变形。固定端拱如果桥台沉降或旋转，就会受到很大的影响。对于道路路堤，储仓和储罐，沉降300mm - 600mm可能是可以接受的，但对于机械基础，沉降可能限制在30mm。不同类型的建筑材料能承受不同程度的变形。例如，金属板墙板不像砖砌体那样容易显示损坏。

为减少不均匀沉降，设计单位可限制总沉降量，采用下式计算不均匀沉降量:

(ΔHdiff) max =½ΔHtotal

限值的指导方针由许多来源提出，但遵循常规限值似乎是传统上可接受的(Skempton和Mac Donald, 1956)。

金沙

最大总沉降= 40毫米孤立的基础= 40至65毫米筏

相邻柱间最大沉降差= 25mm

粘土

最大总沉降= 65毫米孤立的基础= 65至100毫米筏

相邻柱间最大沉降差= 40mm。

不均匀沉降也可以用角变形来计算:(ΔHdiff) = Δ/L

式中Δ =两点间相对沉降量，L =两点间水平距离。根据大量的沉降观测和结构的性能，建议的可容忍差异沉降限值如下表所示。