地基沉降

即地基土层在附加应力作用下压密而引起的地基表面下沉，也叫地基沉陷。过大的地基沉降特别是不均匀沉降，会使建筑物发生倾斜、开裂以至不能使用。因此，在施工前应通过勘探试验工作了解地基土的压缩性，进行沉降计算。对高压缩性的地基，应采取适当措施以保证建筑物安全。建筑地基在长期荷载作用下产生的沉降，其最终沉降量可划分为三个部分：初始沉降（或称瞬时沉降）、主固结沉降（简称固结沉降）及次固结沉降。

初始沉降

初始沉降又称瞬时沉降，是指外荷加上的瞬间，饱和软土中孔隙水尚来不及排出时所发生的沉降，此时土体只发生形变而没有体变，一般情况下把这种变形称之为剪切变形，按弹性变形计算。在饱和软粘土地基上施加荷载，尤其如临时或活荷载占很大比重的仓库、油罐和受风荷载的高耸建筑物等，由此而引起的初始沉降量将占总沉降量的相当部分，应给以估算。

主固结沉降

主固结沉降是指荷载作用在地基上后，随着时间的延续，外荷不变而地基土中的孔隙水不断排除过程中所发生的沉降，它起于荷载施加之时，止于荷载引起的孔隙水压力完全消散之后，是地基沉降的主要部分。次固结沉降在固结沉降稳定之前就可以开始，一般计算时可认为在主固结完成（固结度达到100%）时才出现。

次固结沉降

次固结沉降量常比主固结沉降量小得多，大都可以忽略。但对极软的粘性土，如淤泥、淤泥质土，尤其是含有腐殖质等有机质时，或当深厚的高压缩性土层受到较小的压力增量比作用时，次固结沉降会成为总沉降量的一个主要组成部分，应给以重视。2100433B

地基沉降计算是土力学中一个经典而重要的内容，自太沙基1925年出版第一部《土力学》至今近百年，地基沉降算不准的难题仍未得到有效解决，以致严重影响到地基处理设计的水平和科学性，或使设计过于保守而浪费，或过于冒进而造成事故。目前，工程上应用最多的地基沉降计算方法是地基设计规范中的分层总和法，该法要在理论计算结果上乘以一个02～14的经验系数进行修正，相差达7倍，说明目前地基沉降计算的问题还没有很好的解决。而造成这一状况的原因，主要是因为用于计算的土体参数不能很好地反映原状土体的变形特性和受力状态的影响。由室内试验确定的土样参数与实际原位土体的参数差异较大，所以只能通过工程实测与理论计算的对比总结出一套经验系数来修正理论计算值。由于室内试验不能很好地反映原位土的实际特性，即使采用现代的数值计算和复杂的本构模型也难以使计算更准确，而根本办法是改进土的参数的获取方法，使其能更真实地反映工程中土的变形特性，提高土的计算参数的准确性。为此，作者在前人工作的基础上，提出一个从原位土的压板荷载试验曲线来获取原位土在不同应力状态下的非线性变模量参数的方法，然后将其用于分层总和法或有限元数值方法来计算地基的沉降。由于这样获取的参数可以较好地反映工程原位土的原状性和应力状态的非线性，因此可以克服以往由室内试验来确定参数的不足，使计算准确性大为提高，解决了长期困扰土力学中地基沉降计算不准的这一科学难题，并进一步发展了利用其他原位测试方法确定原位土参数方法的研究，如旁压试验、静力触探试验等。在研究中，根据土的压板试验的ps曲线的特点，分别建立了双曲线切线模量法、割线模量法和一般曲线下的切线模量法，将新方法应用于桩基和各种基础的沉降计算，并应用于刚性桩复合地基的计算，进行了刚性桩复合地基的优化研究，实现了“缺多少补多少”的地基处理优化设计。这样，就可以充分利用天然地基的承载力，大大提高地基处理设计的水平，节省地基处理的费用，为地基处理设计实现由目前的承载力控制向变形控制发展提供科学的方法和坚实的理论基础，并可进一步推动土力学的研究。新方法促使土力学研究从以往的注重室内土样试验的研究向以原位土的力学特性为主开展研究的原位土力学的方向发展，使土力学理论能更好地符合工程实际并能更好地解决实际工程问题。

作者自1997年在《地基处理》杂志第1期上发表《基础非线性沉降变形计算的双曲线模型法》以来，历经了十多年的深入、系统研究，形成了一套系统的地基非线性沉降计算新方法，并付诸工程应用，包括最近用于港珠澳大桥海底隧道岛头过渡段的地基评价。本书内容是作者过去十多年来带领学生和同事们在这一方向上开展研究的一些成果及工程实践的总结，书中还附有一些实际工程案例和试验的完整资料，可供读者进一步研究参考。作者认为这是一个既具有重要理论意义又具有重要实用价值的课题。进一步深入的研究和发展也在进行，希望有兴趣的同行一起为土力学这门古老的学科取得新的发展和应用而共同努力！

本书的整理得到博士和硕士研究生们的大力帮助，他们是张玉成、温勇、姚丽娜、王恩麒、刘惠康、范泽、张明飞、陈富强、官大庶、朱思军、乔有梁、姜燕、王鹏华、刘鹏、骆以道、王俊辉、苏卜坤、陈伟超、刘琼和彭长学等。书中的工程案例是在广东省水利水电科学研究院的同事们的参与下完成的，他们是李思平、杜秀忠、张君禄、蔡小英、曾进群、李川、方大勇、周辉、李德吉、李艳华、梁华和陈夫等。在此，对他们的帮助以及其他给予帮助的同志一并表示感谢！

对孙钧院士热情为本书作序表示衷心感谢！

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杨光华

2013年1月6日2100433B

总结众多建筑工程施工或使用期间出现的质量事故，总能找到建筑地基沉降“失控”这一根源，由此警示工程师应关注建筑地基沉降而不仅仅是地基承载力；但建筑地基沉降呈双曲面特征并随时间、水环境而变化，难以用某个确定的沉降数值来表征，这给工程师带来极大困惑。

多年以来，地基以“沉降控制”为主还是“承载力和沉降计算”为主，一直是广大工程技术人员的两难选择。选择“承载力和沉降计算”，有规范作为依据，但工程实际困难远远多过规范所提供的解决手段。比如：某些场地的地基承载力满足设计要求但沉降过大导致建筑物开裂甚至倾斜，某些建筑沉降计算满足设计要求但差异沉降过大导致建筑物开裂，某些场地按地基承载力设计又过于浪费等；此外，体型复杂建筑需要进行沉降计算，但计算结果常常与实测差距甚大；再者，规范尚未提供计算差异沉降的具体方法。因此，地基设计是以“承载力和沉降计算”为主还是以“沉降控制”为主一直是广大工程技术人员的一块心病。

在对地基沉降预估达到某种精度之前，结构工程师或者岩土工程师应在“地基承载力验算”和“地基沉降计算”的基础上，把握“沉降控制”这一核心。此外在建筑工程质量控制的全过程，如设计、审图、施工、检测、监理等，都应贯穿“沉降控制”这一要点才能较好的解决岩土工程中的疑难问题，为工程质量保驾护航。

本书以“按地基沉降控制”为核心，详细论述了天然地基承载力与沉降的关系、桩基承载力与沉降的关系、沉降预估、沉降控制、结构—地基基础共同作用、桩基变刚度调平、独立基础与承台比较等相关内容；同时，针对不同场地上的不同建筑类型提出相应“控制措施”，通过近20个案例，探索一条以“沉降控制”思想为指导的优化设计之路。这些案例在确定地基方案和设计全过程均以“沉降控制”为准绳，并验算了“地基承载力”和“地基沉降”，得到既安全又经济的优化结果，取得了较好的社会效益和经济效益，具有很好的指导和示范作用。

本书作者多年从事建筑结构、岩土工程、桥梁结构的设计和咨询工作，是国家注册土木工程师（岩土）、国家一级注册结构工程师。参编《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008、《建筑桩基技术规范应用手册》（2010年），编著《建筑结构震害机理与概念设计》（2011年）。