沉降估算
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-11-04
沉降估算的實(shí)例教程
1 引言
淺基礎(chǔ)的沉降估算是巖土工程設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的一個(gè)因素。所有的土在載荷作用下會(huì)產(chǎn)生彈性沉降, 對(duì)于一個(gè)在應(yīng)力分布影響區(qū)內(nèi)，由砂土支撐的地基，通常只需考慮彈性沉降。砂土的彈性沉降比粘土大，而且砂土的沉降基本上瞬時(shí)完成(Immediate Settlement)。在過(guò)去70多年里，已經(jīng)發(fā)展了多種預(yù)測(cè)砂土(cohesionless soil)彈性沉降的經(jīng)驗(yàn)方法。這些方法都是基于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù),例如標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)SPT、圓錐貫入試驗(yàn)或稱(chēng)靜力觸探試驗(yàn)CPT等得出的，不過(guò)只能針對(duì)規(guī)則形狀的載荷，如矩形和圓形進(jìn)行估算，對(duì)于不規(guī)則形狀的荷載或路堤，沒(méi)有解決方案。同時(shí)假設(shè)荷載是剛性的，所以沉降在荷載區(qū)域的每個(gè)地方都一樣。
2 彈性沉降估算方法
文獻(xiàn)中有許多估算砂土彈性沉降的方法，總的來(lái)說(shuō)可分為如下三類(lèi)：
(1) 實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)沉降方法。這些方法通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)(SPT)或靜力觸探試驗(yàn)(CPT)的結(jié)果與實(shí)測(cè)沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸，從而得出預(yù)測(cè)沉降，例如Terzaghi and Peck(1948,1967)、Meyerhof(1956,1965)、DeBeer and Meyerhof(1956,1965)、Martens(1957)、Hough(1969)、Peck and Bazaraa(1969)以及Burland and Burbidge(1985)。
(2) 半經(jīng)驗(yàn)方法。這些方法結(jié)合了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)沉降數(shù)據(jù)和理論分析。這些研究包括Schmertmann(1970)、Schmertmann等人(1978)、Briaud(2007)以及Akbas and Kulhawy(2009)所作的工作。
(3) 彈性理論方法。使用彈性模量和泊松比進(jìn)行估算。
展開(kāi) Bray教授【2022 Bolton Seed Lecture---Jonathan Bray[液化引起建筑物的沉降估算]】21日作了題為《Evaluating the Effects of Liquefaction》的Seed講座，這個(gè)演講1個(gè)小時(shí)多一點(diǎn)兒，下面簡(jiǎn)要總結(jié)了這個(gè)講座的關(guān)鍵點(diǎn)。
4 液化(Liquefaction)
液化導(dǎo)致建筑物的地基失去承載力，盡管上部結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生大的破壞，但整個(gè)建筑物會(huì)發(fā)生差異沉降，導(dǎo)致傾斜甚至倒塌。因此液化評(píng)價(jià)是巖土地震工程最為關(guān)心的問(wèn)題。
液化分析和評(píng)價(jià)(Liquefaction Analysis and Evaluation)文獻(xiàn)聚合
基于標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)(SPT)的液化分析軟件 NovoLIQ 4.0.2020.622
2022 Bolton Seed Lecture---Jonathan Bray[液化引起建筑物的沉降估算]
5 海嘯(Tsunami)
在靠近海洋的地區(qū)發(fā)生地震，會(huì)誘發(fā)海嘯(Tsunami), 歷史上1868年秘魯發(fā)生的9級(jí)地震導(dǎo)致沿海地區(qū)數(shù)千人死亡，近期有1995年的神戶(hù)地震(Kobe)也誘發(fā)了海嘯。特別是沿太平洋的火環(huán)地區(qū)，地震誘發(fā)海嘯的可能性更大。下面這些連接部分地討論了地震誘發(fā)海嘯。
阿拉斯加發(fā)生M8.2級(jí)地震(Perryville, Alaska)
秘魯馬拉(Mala)發(fā)生M5.8級(jí)地震(Mala, Peru)
墨西哥阿卡普爾科發(fā)生M7.0級(jí)地震(Acapulco, Mexico)
加勒比海島國(guó)海地發(fā)生M7.2級(jí)地震(Nippes, Haiti),損失慘重
6 火災(zāi)(Fire)
地震會(huì)誘發(fā)火災(zāi)，特別是在人口密集的地區(qū)，有各種各樣導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生的火源。典型的例子是1995年發(fā)生的神戶(hù)地震，如下圖所示。
展開(kāi) Bolton Seed獎(jiǎng)【2022 Bolton Seed Lecture---Jonathan Bray[液化引起建筑物的沉降估算]】，他的演講題目是"Evaluating the Effects of Liquefaction(評(píng)估液化的影響)"; 德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校(University of Texas at Austin)的Ellen Rathje(Ph.D., P.E., F.ASCE)獲得Ralph B. Peck獎(jiǎng)，她的演講題目是"Site Response Analysis: Does it Work?(場(chǎng)地反應(yīng)分析: 它是否有效?)"[Ellen Rathje papers.md]; Arthur Casagrande專(zhuān)業(yè)發(fā)展獎(jiǎng)授予華盛頓大學(xué)(University of Washington)的Dr. Brett W. Maurer, 以表彰他在巖土地震工程教學(xué)和研究方面取得的成就，特別是對(duì)土液化危險(xiǎn)的評(píng)估。無(wú)獨(dú)有偶，這三個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)都屬于巖土地震工程兩個(gè)彼此相關(guān)的研究領(lǐng)域---場(chǎng)地反應(yīng)分析(Site Response Analysis)和液化分析(Liquefaction Analysis)。這個(gè)筆記簡(jiǎn)要回顧了前者。
2 場(chǎng)地反應(yīng)分析
地震場(chǎng)地反應(yīng)分析(Site Response Analysis)研究的是地震波從輸入基巖通過(guò)場(chǎng)地土向地表的傳播過(guò)程，估計(jì)場(chǎng)地因地震而產(chǎn)生的地面響應(yīng)。自從SHAKE首創(chuàng)提出一維等效線(xiàn)性模型(Equivalent-Linear Model) 以來(lái)《Schnabel P, Seed HB, Lysmer J. (1972) Modification of Seismograph Records for Effects of Local Soil Conditions.
展開(kāi) 具體試驗(yàn)方法是將一個(gè)圓柱形的旁壓器放到鉆孔內(nèi)設(shè)計(jì)標(biāo)高，加壓使得旁壓器橫向膨脹，根據(jù)試驗(yàn)的讀數(shù)可以得到鉆孔橫向擴(kuò)張的體積-壓力或應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線(xiàn)，據(jù)此可用來(lái)估計(jì)地基承載力，測(cè)定土的強(qiáng)度參數(shù)、變形參數(shù)、基床系數(shù)，估算基礎(chǔ)沉降、單樁承載力與沉降。
預(yù)鉆式旁壓儀
利用預(yù)先成孔，將旁壓器放入孔內(nèi)，通過(guò)對(duì)測(cè)試段孔壁施加徑向壓力使地基土體產(chǎn)生相應(yīng)變形，測(cè)得土體各級(jí)壓力與變形對(duì)應(yīng)關(guān)系的原位測(cè)試方法。
自鉆式旁壓儀
將旁壓器安裝在鉆桿上，旁壓器底端安裝旋轉(zhuǎn)刀具，鉆進(jìn)時(shí)隨之進(jìn)入土層預(yù)定深度，停鉆后進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)測(cè)試段孔壁施加徑向壓力使地基土體產(chǎn)生相應(yīng)變性，測(cè)得土體各級(jí)壓力與變形對(duì)應(yīng)關(guān)系的原位測(cè)試方法；
梅納旁壓儀
自動(dòng)控制梅納旁壓儀
高壓自動(dòng)控制旁壓儀
梅納旁壓儀是最經(jīng)典的預(yù)鉆式旁壓儀，由控制單元、管路和三腔探頭構(gòu)成，試驗(yàn)符合EN ISO 22476-4和ASTM D-4719-00 標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)可以通過(guò)人工或GeoBox數(shù)據(jù)采集儀自動(dòng)采集。
劍橋自鉆式旁壓儀
自鉆式旁壓儀的探頭是一個(gè)微型掘進(jìn)機(jī)，有鉆機(jī)提供動(dòng)力，帶動(dòng)探頭上的鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，到達(dá)測(cè)試深度以后，對(duì)探頭施加壓力膨脹，對(duì)周?chē)耐馏w進(jìn)行測(cè)試。自鉆式旁壓儀采用傳感器測(cè)量施加到土體上的壓力以及土體發(fā)生的變形，精度非常高。而且探頭上還帶有孔隙水壓力傳感器，可以測(cè)量孔隙水壓力，進(jìn)而可以得到更多的參數(shù)。
08
十字板剪切試驗(yàn)
適用于測(cè)定飽和軟粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度及靈敏度等參數(shù)。
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Bolton Seed獎(jiǎng)【2022 Bolton Seed Lecture---Jonathan Bray[液化引起建筑物的沉降估算]】，他的演講題目是"Evaluating the Effects of Liquefaction(評(píng)估液化的影響)"; 德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校(University of Texas at Austin)的Ellen Rathje(Ph.D., P.E., F.ASCE
液化分析和評(píng)價(jià)(Liquefaction Analysis and Evaluation)文獻(xiàn)聚合
基于標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)(SPT)的液化分析軟件 NovoLIQ 4.0.2020.622
2022 Bolton Seed Lecture---Jonathan Bray[液化引起建筑物的沉降估算]
5 海嘯(Tsunami)
在靠近海洋的地區(qū)發(fā)生地震，會(huì)誘發(fā)海嘯(Tsunami
2 彈性沉降估算方法
文獻(xiàn)中有許多估算砂土彈性沉降的方法，總的來(lái)說(shuō)可分為如下三類(lèi)：
(1) 實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)沉降方法。
具體試驗(yàn)方法是將一個(gè)圓柱形的旁壓器放到鉆孔內(nèi)設(shè)計(jì)標(biāo)高，加壓使得旁壓器橫向膨脹，根據(jù)試驗(yàn)的讀數(shù)可以得到鉆孔橫向擴(kuò)張的體積-壓力或應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線(xiàn)，據(jù)此可用來(lái)估計(jì)地基承載力，測(cè)定土的強(qiáng)度參數(shù)、變形參數(shù)、基床系數(shù)，估算基礎(chǔ)沉降、單樁承載力與沉降。
