一般来说,基坑中的土体都不是均匀分布的,可能有好多层,每一层土的力学性能都不同,有的地方还存在地下水。
土层分布图
现在我们在一块场地挖一个大坑,如何计算坑底的变形量?
首先,我们知道在没开挖之前,坑底位置处的一点受到了土的压力作用,在漫长的年代中,这一点是处于平衡状态,一旦我们开挖后,相当于对该点进行了卸载,卸载的力就是原来上方的土压力,这个土压力就是土的重量。
竖向土压力的计算公式是——γh,土的重度和深度之积。
土压力和水压力
高中物理知识,变形量的计算通用公式为——力除以刚度,土的刚度是回弹模量或者压缩模量。
由于土压力从上到下,是呈现三角形分布,每一点的土压力都不同,而且每一层的土力学性能也不同,每一层土的回弹模量也不相同,所以我们不能直接用一个竖向土压力去除以一个平均回弹模量,这样计算是不精准了。
这里就需要用到微积分,将土体进行分层,分别计算每一层的变形量,最后进行加和,才是最终土体的回弹变形模量。
接下来,我们就能得到,地基土的回弹变形量可按下式进行计算:
回弹变形计算公式
公式中的字符含义:
sc——地基土的回弹总变形量(mm);
n——地基土的分层数量;
ψc—— 回弹量计算的经验系数,无地区经验时可取1.0;
pc——基坑底面以上土的自重压力(kPa),地下水位以下应扣除浮力;
Eci——土的回弹模量(kPa),按现行国家标准《土工试验方法标准》GB/T 50123 中土的固结试验回弹曲线的不同应力段计算。
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