地基沉降計算的新方法及其套用

本書對地基沉降計算提出了一個非線性變形模量的新方法，其依據原位土的壓板荷載試驗曲線求取不同荷載水平下土體的非線性切線模量，將其套用於分層總和法進行地基沉降計算。新方法可以較好地反映土體的原狀性和非線性變形特性，較準確地計算地基的非線性沉降。書中分別建立了雙曲線切線模量法、雙曲線割線模量法及任意曲線的切線模量法，並發展了依據旁壓試驗和靜力觸探試驗確定土性參數的方法，使該方法更方便套用。同時，該方法用於樁基的非線性沉降計算，以及剛性樁複合地基的沉降計算和最佳化設計，建立了依據切線模量法的複合地基沉降計算方法及最佳化設計方法。書中還系統地總結了現有的各種地基沉降計算方法，並套用新的計算方法研究了地基承載力更科學、合理的確定方法。書中附有多個實際工程的原始資料，包括工程概況、工程地質資料、壓板試驗結果及沉降觀測結果的完整資料，以供進一步的研究參考。本書可供土木工程，尤其是從事地基基礎設計、處理和研究的同行參考，也可作為高等院校相關專業的高年級本科生及研究生的教學參考書。

基本介紹

• 書名：地基沉降計算的新方法及其套用
• 出版社：科學出版社
• 頁數：362頁
• 開本：5
• 作者：楊光華
• 出版日期：2013年4月1日
• 語種：簡體中文
• ISBN：9787030370556

內容簡介

《地基沉降計算的新方法及其套用》可供土木工程，尤其是從事地基基礎設計、處理和研究的同行參考，也可作為高等院校相關專業的高年級本科生及研究生的教學參考書。

圖書目錄

第1章地基沉降計算的現狀及其存在的問題
11沉降計算研究的現狀
12地基沉降變形的機理
13現行沉降計算方法的主要特點及存在問題
14地基應力計算
15現行地基沉降計算方法介紹
151壓縮模量法
152彈性力學方法
153砂土地基的沉降計算
154利用壓板荷載試驗計算基礎的沉降
16小結
17展望
第2章地基沉降計算新方法研究
21非線性雙曲線模型法
211概述
212雙曲線模型法
213套用步驟
214試驗檢驗及套用
215在殘積土地基上的套用
216結論
22非線性沉降計算的原狀土雙曲線切線模量法
221概述
222原狀土的切線模量法
223依據荷載試驗確定計算參數
224切線模量與應力水平的關係
225工程套用和驗證
226結論
23非線性沉降計算的原狀土割線模量法
231概述
232原狀土割線模量法
233原狀土割線模量方程的建立
234割線模量中參數的分析和確定
235套用和驗證
236結論
24任意曲線的切線模量法
241概述
242任意曲線的切線模量法
243用試驗數據直接求切線模量的套用和驗證
244工程套用
25用旁壓和靜力觸探試驗確定切線模量法的參數
251概述
252旁壓試驗的基本原理
253旁壓試驗的特徵參數確定
254由旁壓試驗的特徵參數確定岩土體參數
255旁壓試驗曲線推導荷載試驗曲線的方法
256旁壓試驗確定地層初始切線模量
257靜力觸探試驗確定地基強度參數
258基於旁壓試驗和靜力觸探試驗參數計算地基沉降
259結論
26考慮地基壓縮層深度的地基沉降簡易計算方法
261概述
262地基壓縮層深度的概念及確定方法
263利用地基沉降計算新方法驗證地基壓縮層深度
264利用地基沉降計算新方法確定的地基壓縮層深度
265修正的地基沉降彈性理論計算方法
266結論
第3章地基沉降計算新方法的套用
31採用割線模量修正的有限壓縮層地基模型
311概述
312地基柔度（剛度）矩陣的建立
313有限壓縮層地基模型
314割線模量修正的有限壓縮層地基模型
315相關參數的確定
316工程實例
317在筏板基礎中的套用
318小結
32切線模量法在複雜荷載下地基沉降計算中的套用
321概述
322工程實例
323小結
33切線模量法在樁基沉降計算中的套用
331單樁沉降機理
332單樁非線性沉降計算的原狀土切線模量法
333算例計算
334小結
34基於切線模量法的剛性樁複合地基沉降計算方法研究
341概述
342基於原狀土切線模量法的剛性樁複合地基沉降計算方法
343切線模量法在工程中的套用
344小結
35基於切線模量法的剛性樁複合地基最佳化設計研究
351概述
352地基最佳化設計的方法
353複合地基最佳化設計及其套用
354小結
36切線模量法在合理確定地基承載力中的套用
361地基的破壞形式及曲線特點
362地基的極限承載力和臨塑承載力
363目前地基承載力取用及規範等確定地基承載力中存在的問題
364地基承載力確定的新方法
365地基承載力確定的案例分析
366比薩斜塔地基承載力的研究
367珊瑚礁岩地基承載力的研究
37切線模量法在CM複合地基設計中的套用
371CM三維高強複合地基的介紹
372CM樁複合地基沉降計算的切線模量法
373墊層作用的考慮
374方法的計算參數
375方法的程式設計
376工程案例分析
377CM樁複合地基沉降計算的切線模量法與規範法的比較
38基於原位試驗確定高層建築岩石地基承載力的套用
381概述
382原位壓板試驗確定岩基承載力
383沉降分析
384結果分析
385結論
39基於原位試驗設計岩溶地區高層建築筏板基礎的套用
391概述
392工程概況
393壓板荷載試驗結果
394地基承載力的分析
395基礎沉降及受力計算
396基礎板厚抗沖切驗算和配筋
397實測結果
398結論
第4章工程案例
41荔灣商業大廈地基設計
411工程概況
412地質情況
413最佳化基礎方案的可能性及存在的問題
414不同土層厚度基礎的沉降分析
415荷載不均勻引起基礎沉降差的處理
416整體基礎的沉降及傾斜分析
417現場壓板試驗結果
418小結
42楊箕綜合樓地基設計
421工程概況
422場地工程地質條件
423最佳化目的及內容
424樁基礎及筏基基礎計算
425現場荷載試驗結果
426小結
43德華大廈地基處理設計
431工程概況
432工程地質情況
433地基土荷載板試驗結果
434標準貫入試驗結果
435地基處理方案
436現場荷載試驗結果
437最佳化計算分析
438沉降計算結果分析
439小結
44淘金家園地基處理設計
441工程概況
442場地工程地質條件
443基礎持力層荷載試驗及分析
444複合地基靜荷載試驗及分析
445現場監測結果
446小結
45麗源居地基處理設計
451工程概況
452場地工程地質條件
453計算分析內容
454地基最佳化及承載力、沉降覆核
455結論和建議
46現場壓板靜載試驗工程案例
461東莞某工程地基壓板荷載試驗
462廣州某工程地基壓板荷載試驗
第5章結論和展望

序言

地基沉降計算是土力學中一個經典而重要的內容，自太沙基1925年出版第一部《土力學》至今近百年，地基沉降算不準的難題仍未得到有效解決，以致嚴重影響到地基處理設計的水平和科學性，或使設計過於保守而浪費，或過於冒進而造成事故。目前，工程上套用最多的地基沉降計算方法是地基設計規範中的分層總和法，該法要在理論計算結果上乘以一個02～14的經驗係數進行修正，相差達7倍，說明目前地基沉降計算的問題還沒有很好的解決。而造成這一狀況的原因，主要是因為用於計算的土體參數不能很好地反映原狀土體的變形特性和受力狀態的影響。由室內試驗確定的土樣參數與實際原位土體的參數差異較大，所以只能通過工程實測與理論計算的對比總結出一套經驗係數來修正理論計算值。由於室內試驗不能很好地反映原位土的實際特性，即使採用現代的數值計算和複雜的本構模型也難以使計算更準確，而根本辦法是改進土的參數的獲取方法，使其能更真實地反映工程中土的變形特性，提高土的計算參數的準確性。為此，作者在前人工作的基礎上，提出一個從原位土的壓板荷載試驗曲線來獲取原位土在不同應力狀態下的非線性變模量參數的方法，然後將其用於分層總和法或有限元數值方法來計算地基的沉降。由於這樣獲取的參數可以較好地反映工程原位土的原狀性和應力狀態的非線性，因此可以克服以往由室內試驗來確定參數的不足，使計算準確性大為提高，解決了長期困擾土力學中地基沉降計算不準的這一科學難題，並進一步發展了利用其他原位測試方法確定原位土參數方法的研究，如旁壓試驗、靜力觸探試驗等。在研究中，根據土的壓板試驗的ps曲線的特點，分別建立了雙曲線切線模量法、割線模量法和一般曲線下的切線模量法，將新方法套用於樁基和各種基礎的沉降計算，並套用於剛性樁複合地基的計算，進行了剛性樁複合地基的最佳化研究，實現了“缺多少補多少”的地基處理最佳化設計。這樣，就可以充分利用天然地基的承載力，大大提高地基處理設計的水平，節省地基處理的費用，為地基處理設計實現由目前的承載力控制向變形控制發展提供科學的方法和堅實的理論基礎，並可進一步推動土力學的研究。新方法促使土力學研究從以往的注重室內土樣試驗的研究向以原位土的力學特性為主開展研究的原位土力學的方向發展，使土力學理論能更好地符合工程實際並能更好地解決實際工程問題。
作者自1997年在《地基處理》雜誌第1期上發表《基礎非線性沉降變形計算的雙曲線模型法》以來，歷經了十多年的深入、系統研究，形成了一套系統的地基非線性沉降計算新方法，並付諸工程套用，包括最近用於港珠澳大橋海底隧道島頭過渡段的地基評價。本書內容是作者過去十多年來帶領學生和同事們在這一方向上開展研究的一些成果及工程實踐的總結，書中還附有一些實際工程案例和試驗的完整資料，可供讀者進一步研究參考。作者認為這是一個既具有重要理論意義又具有重要實用價值的課題。進一步深入的研究和發展也在進行，希望有興趣的同行一起為土力學這門古老的學科取得新的發展和套用而共同努力！
本書的整理得到博士和碩士研究生們的大力幫助，他們是張玉成、溫勇、姚麗娜、王恩麒、劉惠康、范澤、張明飛、陳富強、官大庶、朱思軍、喬有梁、姜燕、王鵬華、劉鵬、駱以道、王俊輝、蘇卜坤、陳偉超、劉瓊和彭長學等。書中的工程案例是在廣東省水利水電科學研究院的同事們的參與下完成的，他們是李思平、杜秀忠、張君祿、蔡小英、曾進群、李川、方大勇、周輝、李德吉、李艷華、梁華和陳夫等。在此，對他們的幫助以及其他給予幫助的同志一併表示感謝！
對孫鈞院士熱情為本書作序表示衷心感謝！
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楊光華
2013年1月6日