《土力學課件》PPT課件

1、本課程與其它課程的關(guān)系 理論力學材料力學彈性力學結(jié)構(gòu)力學 土力學與地基基礎(chǔ) 高層結(jié)構(gòu)建筑施工路基路面橋梁工程 緒論 土力學研究內(nèi)容 土力學課程內(nèi)容 土力學發(fā)展史 生活中的土力學 古代工程中土力學的運用 經(jīng)典工程案例 在上海的工程建設(shè)中的應(yīng)用 土力學的學習方法 土力學研究內(nèi)容 研究土的物理，化學和力學性質(zhì)及土體在荷載、 水、溫度等外界因素作用下的與工程建筑有關(guān) 的土的變形和強度特性的應(yīng)用科學 土力學的具體內(nèi)容包括土的四要素（粒度、密 度、濕度、構(gòu)度），土的三性質(zhì)（滲透性、壓 縮性、抗剪性）和土體的三個穩(wěn)定性（滲透穩(wěn) 定性、變形穩(wěn)定性和強度穩(wěn)定性） 4 緒緒 言言 一、一、 土力學、地基及基礎(chǔ)的有

2、關(guān)概念土力學、地基及基礎(chǔ)的有關(guān)概念 1 1 土力學土力學-研究土的應(yīng)力、變形、強度和穩(wěn)定研究土的應(yīng)力、變形、強度和穩(wěn)定 以及土與結(jié)構(gòu)物相互作用等規(guī)律的一門力學分支稱以及土與結(jié)構(gòu)物相互作用等規(guī)律的一門力學分支稱 為土力學。為土力學。 2 2 地基地基支撐建筑物荷載、且受建筑物影響的支撐建筑物荷載、且受建筑物影響的 那一部分地層稱為地基。那一部分地層稱為地基。 3 3 基礎(chǔ)基礎(chǔ)-建筑物向地基傳遞荷載的下部結(jié)構(gòu)就建筑物向地基傳遞荷載的下部結(jié)構(gòu)就 是基礎(chǔ)是基礎(chǔ)( (參看圖參看圖o1)o1)。 4 4 地基基礎(chǔ)設(shè)計的先決條件：地基基礎(chǔ)設(shè)計的先決條件： 在設(shè)計建筑物之前，必須進行建筑場地的地基在設(shè)計建筑物

3、之前，必須進行建筑場地的地基 勘察，充分了解、研究地基土勘察，充分了解、研究地基土( (巖巖) )層的成因及構(gòu)造、層的成因及構(gòu)造、 它的物理力學性質(zhì)、地下水情況以及是否存在它的物理力學性質(zhì)、地下水情況以及是否存在( (或可或可 能發(fā)生能發(fā)生) )影響場地穩(wěn)定性的不良地質(zhì)現(xiàn)象影響場地穩(wěn)定性的不良地質(zhì)現(xiàn)象( (如滑坡、如滑坡、 巖溶、地震等巖溶、地震等) )，從而對場地件作出正確的評價。，從而對場地件作出正確的評價。 5 5 5 地基基礎(chǔ)設(shè)計的兩個基本條件：地基基礎(chǔ)設(shè)計的兩個基本條件： (1)(1)要求作用于地基的荷載不超過要求作用于地基的荷載不超過 地基的承載能力，保證地基在防止整地基的承載能力

4、，保證地基在防止整 體破壞方面有足夠的安全儲備；體破壞方面有足夠的安全儲備； (2)(2)控制基礎(chǔ)沉降使之不超過地基控制基礎(chǔ)沉降使之不超過地基 的變形允許值，保證建筑物不因地基的變形允許值，保證建筑物不因地基 變形而損壞或者影響其正常使用。變形而損壞或者影響其正常使用。 6 6 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的型式：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的型式： 7 7 地基類型地基類型 8 8 地基基礎(chǔ)設(shè)計方案的選取原則地基基礎(chǔ)設(shè)計方案的選取原則 9 9 地基及基礎(chǔ)的重要性地基及基礎(chǔ)的重要性 二、本課程的特點和學習要求二、本課程的特點和學習要求 1 1 課程的特點：課程的特點： （1 1）地基及基礎(chǔ)課程涉及工程地質(zhì)學、）地基及基礎(chǔ)課程涉及工程

5、地質(zhì)學、 土力學、結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工幾個學科領(lǐng)域，內(nèi)容土力學、結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工幾個學科領(lǐng)域，內(nèi)容 廣泛、綜合性強；廣泛、綜合性強； （2 2）課程理論性和實踐性均較強。）課程理論性和實踐性均較強。 2 2學習要求：學習要求： (1)(1)學習和掌握土的應(yīng)力、變形，強度和學習和掌握土的應(yīng)力、變形，強度和 地基計算等土力學基本原理；地基計算等土力學基本原理； (2)(2)學習和掌握淺基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)的設(shè)計方學習和掌握淺基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)的設(shè)計方 法；法； (3)(3)熟悉土的物理力學性質(zhì)的原位測試技熟悉土的物理力學性質(zhì)的原位測試技 術(shù)以及室內(nèi)土工試驗方法；術(shù)以及室內(nèi)土工試驗方法； （4 4）重視工程地質(zhì)基本知識的

6、學習，了）重視工程地質(zhì)基本知識的學習，了 解工程地質(zhì)勘察的程序和方法，注意閱讀和使解工程地質(zhì)勘察的程序和方法，注意閱讀和使 用工程地質(zhì)勘察資料能力的培養(yǎng)。用工程地質(zhì)勘察資料能力的培養(yǎng)。 7 第一章第一章 土的物理性質(zhì)及分類土的物理性質(zhì)及分類 11 11 概概 述述 1 1土的定義：土的定義： 土是連續(xù)，堅固的巖石在風化作用下形成的大小懸土是連續(xù)，堅固的巖石在風化作用下形成的大小懸 殊的顆粒，經(jīng)過不同的搬運方式，在各種自然環(huán)境中殊的顆粒，經(jīng)過不同的搬運方式，在各種自然環(huán)境中 生成的沉積物。生成的沉積物。 2 2 土的三相組成：土的三相組成： 土的物質(zhì)成分包括有作為土骨架的固態(tài)礦物顆粒、土的物質(zhì)成

7、分包括有作為土骨架的固態(tài)礦物顆粒、 孔隙中的水及其溶解物質(zhì)以及氣體。因此，土是由顆孔隙中的水及其溶解物質(zhì)以及氣體。因此，土是由顆 粒粒( (固相固相) )、水、水( (液相液相) )和氣和氣( (氣相氣相) )所組成的三相體系。所組成的三相體系。 12 12 土土 的的 生生 成成 一一 、地質(zhì)作用的概念、地質(zhì)作用的概念 1 1地球的圈層構(gòu)造：地球的圈層構(gòu)造： 8 外圈層：大氣圈、水圈、生物圈；外圈層：大氣圈、水圈、生物圈； 內(nèi)圈層：地殼、地幔、地核。內(nèi)圈層：地殼、地幔、地核。 構(gòu)成天然地基的物質(zhì)是地殼內(nèi)的巖石和土。地殼的一般構(gòu)成天然地基的物質(zhì)是地殼內(nèi)的巖石和土。地殼的一般 厚度為厚度為303

8、0一一80km80km。 2 2地質(zhì)作用地質(zhì)作用-導致地殼成分變化和構(gòu)造變化的作用。導致地殼成分變化和構(gòu)造變化的作用。 根據(jù)地質(zhì)作用的能量來源的不同，可分為內(nèi)根據(jù)地質(zhì)作用的能量來源的不同，可分為內(nèi) 力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用 (1)(1)內(nèi)力地質(zhì)作用內(nèi)力地質(zhì)作用: : 由于地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能和放射性由于地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能和放射性 元素蛻變產(chǎn)生的熱能等，引起地殼物質(zhì)成分、內(nèi)部構(gòu)造元素蛻變產(chǎn)生的熱能等，引起地殼物質(zhì)成分、內(nèi)部構(gòu)造 以及地表形態(tài)發(fā)生變化的地質(zhì)作用。如巖漿作用、地殼以及地表形態(tài)發(fā)生變化的地質(zhì)作用。如巖漿作用、地殼 運動運動( (構(gòu)造運動構(gòu)造運動) )和變質(zhì)作用

9、。和變質(zhì)作用。 1)1)巖漿作用巖漿作用-存在于地殼以下深處高溫、高壓的復(fù)雜存在于地殼以下深處高溫、高壓的復(fù)雜 硅酸鹽熔融體硅酸鹽熔融體( (巖漿巖漿) )，沿著地殼薄弱地帶上升侵入地殼，沿著地殼薄弱地帶上升侵入地殼 或噴出地表且冷凝后生成為巖漿巖的地質(zhì)作用?；驀姵龅乇砬依淠笊蔀閹r漿巖的地質(zhì)作用。 2)2)地殼運動地殼運動-地殼的升降運動和水平運動。升降運動地殼的升降運動和水平運動。升降運動 表現(xiàn)表現(xiàn) 9 為地殼的上拱和下拗，形成大為地殼的上拱和下拗，形成大 型的構(gòu)造隆起和拗陷：水型的構(gòu)造隆起和拗陷：水 平運動表現(xiàn)為地殼巖層的水平移動，使巖層產(chǎn)生各種形平運動表現(xiàn)為地殼巖層的水平移動，使巖層

10、產(chǎn)生各種形 態(tài)的褶皺和斷裂地殼運動的結(jié)果，形成了各種類型的態(tài)的褶皺和斷裂地殼運動的結(jié)果，形成了各種類型的 地質(zhì)構(gòu)造和地球表面的基本形態(tài)。地質(zhì)構(gòu)造和地球表面的基本形態(tài)。 3)3)變質(zhì)作用變質(zhì)作用-在巖漿活動和地殼運動過程中，原巖在巖漿活動和地殼運動過程中，原巖 ( (原來生成的各種巖石原來生成的各種巖石) )在高溫、高壓下及揮發(fā)性物質(zhì)的在高溫、高壓下及揮發(fā)性物質(zhì)的 滲入下，發(fā)生成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造變化的地質(zhì)作用。滲入下，發(fā)生成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造變化的地質(zhì)作用。 (2)(2)外力地質(zhì)作用：外力地質(zhì)作用： 由于太陽輻射能和地球重力位能所引起的地質(zhì)作由于太陽輻射能和地球重力位能所引起的地質(zhì)作 用。它包括氣溫變

11、化、雨雪、山洪、河流、湖泊、海洋、用。它包括氣溫變化、雨雪、山洪、河流、湖泊、海洋、 冰川、風、生物等的作用。冰川、風、生物等的作用。 1)1)風化作用風化作用-外力外力( (包括大氣、水、生物包括大氣、水、生物) )對原巖發(fā)生機對原巖發(fā)生機 械破碎和化學變化的作用。械破碎和化學變化的作用。 2)2)沉積巖和土的生成沉積巖和土的生成-原巖風化產(chǎn)物（碎屑物質(zhì)），在原巖風化產(chǎn)物（碎屑物質(zhì)），在 雨雪水流、山洪急流、河流、湖浪、海浪、冰川或風等雨雪水流、山洪急流、河流、湖浪、海浪、冰川或風等 10 外力作用下，被剝蝕，搬運到大陸低洼處或海洋底部外力作用下，被剝蝕，搬運到大陸低洼處或海洋底部 沉積下來

12、，在漫長的地質(zhì)年代里，沉積下來，在漫長的地質(zhì)年代里， 沉積的物質(zhì)逐漸加沉積的物質(zhì)逐漸加 厚，在覆蓋壓力和含有碳酸鈣、二氧化硅、氧化鐵等厚，在覆蓋壓力和含有碳酸鈣、二氧化硅、氧化鐵等 膠結(jié)物的作用下，膠結(jié)物的作用下， 使起初沉積的松軟碎屑物質(zhì)逐漸使起初沉積的松軟碎屑物質(zhì)逐漸 壓密、脫水、膠結(jié)、硬化生成新的巖石，稱為沉積巖。壓密、脫水、膠結(jié)、硬化生成新的巖石，稱為沉積巖。 未經(jīng)成巖作用所生成的所謂沉積物，也就是通常所說未經(jīng)成巖作用所生成的所謂沉積物，也就是通常所說 的的“土土”。 3 3）風化、剝蝕、搬運及沉積）風化、剝蝕、搬運及沉積-外力地質(zhì)作用過程中的外力地質(zhì)作用過程中的 風化、剝蝕、搬運及沉

13、積，是彼此密切聯(lián)系的。風化風化、剝蝕、搬運及沉積，是彼此密切聯(lián)系的。風化 作用為剝蝕作用創(chuàng)造了條件，而風化、剝蝕、搬運又作用為剝蝕作用創(chuàng)造了條件，而風化、剝蝕、搬運又 為沉積作用提供了物質(zhì)的來源。剝蝕作用與沉積作為沉積作用提供了物質(zhì)的來源。剝蝕作用與沉積作 用用 在一定時間和空間范圍內(nèi)，以某一方面的作用為主導，在一定時間和空間范圍內(nèi)，以某一方面的作用為主導， 例如，河流上游地區(qū)以剝蝕為主，下游地區(qū)以沉積為例如，河流上游地區(qū)以剝蝕為主，下游地區(qū)以沉積為 主，山地以剝蝕占優(yōu)勢，平原以沉積占優(yōu)勢主，山地以剝蝕占優(yōu)勢，平原以沉積占優(yōu)勢 11 二、礦物與巖石的概念二、礦物與巖石的概念 巖石巖石-一種或多

14、種礦物的集合體。一種或多種礦物的集合體。 礦物礦物-地殼中天然生成的自然元素或化合物，它具地殼中天然生成的自然元素或化合物，它具 有一定的物理性質(zhì)、化學成份和形態(tài)有一定的物理性質(zhì)、化學成份和形態(tài) ( (一一) ) 造巖礦物造巖礦物 組成巖石的礦物稱為造巖礦物。組成巖石的礦物稱為造巖礦物。 礦物按生成條件可分為原生礦物和次生礦物兩大類。礦物按生成條件可分為原生礦物和次生礦物兩大類。 區(qū)分礦物可以礦物的形狀、顏色、光澤、硬度、解理、區(qū)分礦物可以礦物的形狀、顏色、光澤、硬度、解理、 比重等特征為依據(jù)。比重等特征為依據(jù)。 （二）巖石（二）巖石 巖石的主要特征包括礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造三方面。巖石的主要特

15、征包括礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造三方面。 巖石的結(jié)構(gòu)巖石的結(jié)構(gòu)巖石中礦物顆粒的結(jié)晶程度、大小和巖石中礦物顆粒的結(jié)晶程度、大小和 形狀、及其彼此之間的組合方式。形狀、及其彼此之間的組合方式。 巖石的構(gòu)造巖石的構(gòu)造-巖石中礦物的排列方式及填充方式。巖石中礦物的排列方式及填充方式。 12 巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖是按成因劃分的三大巖類，巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖是按成因劃分的三大巖類， 其亞類劃分列于表其亞類劃分列于表1-31-3、表、表1-41-4、表、表1-51-5。 三三 地質(zhì)年代的概念地質(zhì)年代的概念 地質(zhì)年代地質(zhì)年代-地殼發(fā)展歷史與地殼運動，沉積環(huán)境地殼發(fā)展歷史與地殼運動，沉積環(huán)境 及生物演化相對應(yīng)的時

16、代段落。及生物演化相對應(yīng)的時代段落。 相對地質(zhì)年代相對地質(zhì)年代-根據(jù)古生物的演化和巖層形成的根據(jù)古生物的演化和巖層形成的 順序，所劃分的地質(zhì)年代。順序，所劃分的地質(zhì)年代。 在地質(zhì)學中，根據(jù)地層對比和古生物學方法把地在地質(zhì)學中，根據(jù)地層對比和古生物學方法把地 質(zhì)相對年代劃分為五大代質(zhì)相對年代劃分為五大代( (太古代、元古代、古生代、太古代、元古代、古生代、 中生代和新生代中生代和新生代) )，每代又分為若干紀，每紀又細分為，每代又分為若干紀，每紀又細分為 若干世及期。在每一個地質(zhì)年代中，都劃分有相應(yīng)的地若干世及期。在每一個地質(zhì)年代中，都劃分有相應(yīng)的地 層（參見表層（參見表1-61-6） 在新生代

17、中最新近的一個紀稱為第四紀，由原巖在新生代中最新近的一個紀稱為第四紀，由原巖 風化產(chǎn)物（碎屑物質(zhì)），經(jīng)各種外力地質(zhì)作用風化產(chǎn)物（碎屑物質(zhì)），經(jīng)各種外力地質(zhì)作用( (剝蝕、剝蝕、 搬運、沉積搬運、沉積) )形成尚未膠結(jié)硬化的沉積物形成尚未膠結(jié)硬化的沉積物( (層層) )，通稱，通稱 13 “第四紀沉積物(層)”或“土”。 四 第四紀沉積物(層) 不同成因類型的第四紀沉積物，各具有一定的分布 規(guī)律和工程地質(zhì)特征，以下分別介紹其中主要的幾種成 因類型。 (一)殘積物、坡積物和洪積物 1殘積物 殘積物是殘留在原地未被搬運的那 一部分原巖風化剝蝕后的產(chǎn)物，而 另一部分則被風和降水所帶走。 2坡積物 坡積

18、物是雨雪水流的地質(zhì)作用將高處巖石風化產(chǎn)物 緩慢地洗刷剝蝕、順著斜坡向下逐漸移動、沉積在較平 緩的山坡上而形成的沉積物。 14 3 3洪積物洪積物(Q”) (Q”) 由暴雨或大量融雪驟然集聚而成的暫時性山洪急流，由暴雨或大量融雪驟然集聚而成的暫時性山洪急流， 具有很大的剝蝕和搬運能力。具有很大的剝蝕和搬運能力。 它沖刷地表，挾帶著大量碎屑物質(zhì)堆積于山谷沖溝出口或它沖刷地表，挾帶著大量碎屑物質(zhì)堆積于山谷沖溝出口或 山前傾斜平原而形成洪積物山前傾斜平原而形成洪積物( (圖圖14)14)。 由相鄰溝谷口的洪積扇組成洪積扇群由相鄰溝谷口的洪積扇組成洪積扇群 圖圖l5)l5)。如果逐漸。如果逐漸 擴大以至

19、連接起來，擴大以至連接起來， 則形成洪積沖積平原的地貌單元。則形成洪積沖積平原的地貌單元。 洪積物常呈現(xiàn)不規(guī)則交錯的層理構(gòu)造，如具有夾層、尖滅洪積物常呈現(xiàn)不規(guī)則交錯的層理構(gòu)造，如具有夾層、尖滅 或透鏡體等產(chǎn)狀或透鏡體等產(chǎn)狀( (圖圖16)16)。 15 ( (二二) )沖積物沖積物(Q) (Q) 沖積物是河流流水的地質(zhì)作用將兩岸基巖及其上部覆蓋沖積物是河流流水的地質(zhì)作用將兩岸基巖及其上部覆蓋 的坡積、洪積物質(zhì)剝蝕后搬運、沉積在河流坡降平緩地的坡積、洪積物質(zhì)剝蝕后搬運、沉積在河流坡降平緩地 帶形成的沉積物。帶形成的沉積物。 16 1 1平原河谷沖積物平原河谷沖積物 平原河谷除河床外，大多數(shù)都有河

20、漫灘及階地等地貌單元平原河谷除河床外，大多數(shù)都有河漫灘及階地等地貌單元 ( (圖圖17)17)。 2 2山區(qū)河谷沖積層山區(qū)河谷沖積層 在山區(qū)，河谷兩岸陡削，大多僅有河谷階地在山區(qū)，河谷兩岸陡削，大多僅有河谷階地( (圖圖1-8)1-8)。 17 ( (三三) )其它沉積物其它沉積物 除了上述四種成囚類型的沉積物外，還有海洋沉積物除了上述四種成囚類型的沉積物外，還有海洋沉積物 (Q”)(Q”)、 湖泊沉積物湖泊沉積物(Q)(Q)、 冰川沉積物冰川沉積物(Q”)(Q”)及風積物及風積物(Q”)(Q”)等，它們是分別由海洋，等，它們是分別由海洋， 湖泊、冰川及風等的地質(zhì)作用形成的湖泊、冰川及風等的地

21、質(zhì)作用形成的 1-3 1-3 土土 的的 組組 成成 一一 土的固體顆粒土的固體顆粒 土中的固體顆粒土中的固體顆粒( (簡稱土粒簡稱土粒) )的大小和形狀、礦的大小和形狀、礦 物成分及其組成情況是決定土的物理力學性質(zhì)的物成分及其組成情況是決定土的物理力學性質(zhì)的 重要因素。重要因素。 ( (一一) ) 土的顆粒級配土的顆粒級配 在自然界中存在的土，都是由大小不同的土粒在自然界中存在的土，都是由大小不同的土粒 組成的。組成的。 土粒的粒徑由粗到細逐漸變化時，土的性質(zhì)相應(yīng)土粒的粒徑由粗到細逐漸變化時，土的性質(zhì)相應(yīng) 地發(fā)生變化，例如土的性質(zhì)隨著粒徑的變細可由地發(fā)生變化，例如土的性質(zhì)隨著粒徑的變細可由

22、無粘性變化到有粘性。無粘性變化到有粘性。 將土中各種不同粒徑的土粒，按適當?shù)牧椒秶?，將土中各種不同粒徑的土粒，按適當?shù)牧椒秶?分為若干粒組，各個粒組隨著分界尺寸的不同而分為若干粒組，各個粒組隨著分界尺寸的不同而 呈現(xiàn)出一定質(zhì)的變化。劃分粒組的分界尺寸呈現(xiàn)出一定質(zhì)的變化。劃分粒組的分界尺寸 19 稱為界限粒徑。稱為界限粒徑。 表表l-8l-8提供的是一種常用的土粒粒組的劃分方法。提供的是一種常用的土粒粒組的劃分方法。 表中根據(jù)界限粒徑表中根據(jù)界限粒徑200200、2020、2 2、0 00505和和0 0005mm005mm把土把土 粒分為六大粒組：漂石粒分為六大粒組：漂石 塊石塊石) )

23、顆粒、卵石顆粒、卵石( (碎石碎石) )顆粒、顆粒、 圓礫圓礫( (角礫角礫) )顆粒、砂粒、粉粒及粘粒。顆粒、砂粒、粉粒及粘粒。 土粒的大小及其組成情況，通常以土中各個粒組土粒的大小及其組成情況，通常以土中各個粒組 的相對含量的相對含量( (各粒組占土?？偭康陌俑髁＝M占土粒總量的百 分數(shù)分數(shù)) )來表示，來表示， 稱為土的顆粒級配。稱為土的顆粒級配。 顆粒分析試驗：篩分法；比重計法顆粒分析試驗：篩分法；比重計法 根據(jù)顆粒大小分析試驗成果，可以繪制如圖根據(jù)顆粒大小分析試驗成果，可以繪制如圖110110 所示的顆粒級配累積曲線所示的顆粒級配累積曲線 由曲線的坡度可判斷土的均勻程度由曲線的坡度可判

24、斷土的均勻程度 有效粒徑；限定有效粒徑；限定粒徑。粒徑。 20 21 利用顆粒級配累積曲線可以確定土粒的級配指標，如利用顆粒級配累積曲線可以確定土粒的級配指標，如 與的比值稱為不均勻系數(shù)：與的比值稱為不均勻系數(shù)： 又如曲率系數(shù)用下式表示：又如曲率系數(shù)用下式表示： 不均勻系數(shù)不均勻系數(shù) 反映大小不同粒組的分布情況，越大表反映大小不同粒組的分布情況，越大表 示土粒大小的分布范圍越大，其級配越良好，作為填方工示土粒大小的分布范圍越大，其級配越良好，作為填方工 程的土料時，則比較容易獲得較大的密實度曲率系數(shù)描程的土料時，則比較容易獲得較大的密實度曲率系數(shù)描 寫的是累積曲線的分布范圍，反映曲線的整體形狀

25、。寫的是累積曲線的分布范圍，反映曲線的整體形狀。 顆粒級配可在一定程度上反映土的某些性質(zhì)。顆粒級配可在一定程度上反映土的某些性質(zhì)。 10 60 d d Cu 6010 2 30 dd d Cc 22 ( (二二) )土粒的礦物成分土粒的礦物成分 土粒的礦物成分主要決定于母巖的成分及其所經(jīng)受的土粒的礦物成分主要決定于母巖的成分及其所經(jīng)受的 風化作用。不同的礦物成分對土的性質(zhì)有著不同的影響，風化作用。不同的礦物成分對土的性質(zhì)有著不同的影響， 其中以細粒組的礦物成分尤為重要其中以細粒組的礦物成分尤為重要 。 1 1、六大粒組的礦物成分、六大粒組的礦物成分 漂石、卵石、圓礫等粗大顆粒；砂粒；粉粒；粘粒

26、。漂石、卵石、圓礫等粗大顆粒；砂粒；粉粒；粘粒。 2 2、粘土礦物的比表面粘土礦物的比表面 由于粘土礦物是很細小的扁平顆粒，顆粒表面具有很由于粘土礦物是很細小的扁平顆粒，顆粒表面具有很 強的與水相互作用的能力，表面積愈大，這種能力就愈強。強的與水相互作用的能力，表面積愈大，這種能力就愈強。 粘土礦物表面積的相對大小可以用單位體積粘土礦物表面積的相對大小可以用單位體積( (或質(zhì)量或質(zhì)量) )的顆的顆 ?？偙砻娣e?？偙砻娣e( (稱為比表面稱為比表面) )來表示。來表示。 由于土粒大小不同而造成比表面數(shù)值上的巨大變化，由于土粒大小不同而造成比表面數(shù)值上的巨大變化， 必然導致土的性質(zhì)的突變，所以，土粒

27、大小對土的性質(zhì)起必然導致土的性質(zhì)的突變，所以，土粒大小對土的性質(zhì)起 著重要的作用。著重要的作用。 23 二、土中的水和氣二、土中的水和氣 (一一)土中水土中水 在自然條件下，土中總是含水的。土中水可以處于液在自然條件下，土中總是含水的。土中水可以處于液 態(tài)、固態(tài)或氣態(tài)。態(tài)、固態(tài)或氣態(tài)。 存在于土中的液態(tài)水可分為結(jié)合水和自由水兩大類：存在于土中的液態(tài)水可分為結(jié)合水和自由水兩大類： 1結(jié)合水結(jié)合水 結(jié)合水是指受電分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。結(jié)合水是指受電分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。 這種電分子吸引力高達幾千到這種電分子吸引力高達幾千到 幾萬個大氣壓，使水分子幾萬個大氣壓，使水分子 和土

28、粒表面牢固地粘結(jié)在一起。和土粒表面牢固地粘結(jié)在一起。 由于土粒由于土粒(礦物顆粒礦物顆粒)表面一般帶有負電荷，圍繞土粒表面一般帶有負電荷，圍繞土粒 形成電場，在土粒電場范圍內(nèi)的水分子和水溶液中的陽離形成電場，在土粒電場范圍內(nèi)的水分子和水溶液中的陽離 子子(如如Na、Ca”、A1”等等)一起吸附在土粒表面。因為水分一起吸附在土粒表面。因為水分 子是極性分子子是極性分子(氫原子端顯正電荷，氧原子端顯負電荷氫原子端顯正電荷，氧原子端顯負電荷)， 它被土粒表面電荷或水溶液中離子電荷的吸引而定向排列它被土粒表面電荷或水溶液中離子電荷的吸引而定向排列 (圖圖113)。 雙電子層雙電子層 24 25 (1)

29、強結(jié)合水強結(jié)合水 強結(jié)合水是指緊靠土粒表面的結(jié)合水強結(jié)合水是指緊靠土粒表面的結(jié)合水 (2)弱結(jié)合水弱結(jié)合水 弱結(jié)合水緊靠于強結(jié)合水的外圍形成一層結(jié)合水膜。弱結(jié)合水緊靠于強結(jié)合水的外圍形成一層結(jié)合水膜。 2自由水自由水 自由水是存在于土粒表面電場影響范圍以外的水。它自由水是存在于土粒表面電場影響范圍以外的水。它 的性質(zhì)和普通水一樣，能傳遞靜水壓力，冰點為的性質(zhì)和普通水一樣，能傳遞靜水壓力，冰點為0，有，有 溶解能力。溶解能力。 自由水按其移動所受作用力的不同，可以分為重力水自由水按其移動所受作用力的不同，可以分為重力水 和毛細水。和毛細水。 (1)重力水重力水 重力水是存在于地下水位以下的透水層

30、中的地下水，重力水是存在于地下水位以下的透水層中的地下水， 它是在重力或壓力差作用下運動的自由水，對土粒有浮它是在重力或壓力差作用下運動的自由水，對土粒有浮 力作用。力作用。 26 (2)毛細水毛細水 毛細水是受到水與空氣交界面處表面張力作用的自毛細水是受到水與空氣交界面處表面張力作用的自 由水毛細水存在于地下水位以上的透水土層中。毛細由水毛細水存在于地下水位以上的透水土層中。毛細 水按其與地下水面是否聯(lián)系可分為毛細懸掛水水按其與地下水面是否聯(lián)系可分為毛細懸掛水(與地下水與地下水 無直接聯(lián)系無直接聯(lián)系)和毛細上升水和毛細上升水(與地下水相連與地下水相連)兩種。兩種。 當土孔隙中局部存在毛細水時

31、，毛細水的彎液面和當土孔隙中局部存在毛細水時，毛細水的彎液面和 土粒接觸處的表面引力反作用于土粒上，使土粒之間由土粒接觸處的表面引力反作用于土粒上，使土粒之間由 于這種毛細壓力而擠緊于這種毛細壓力而擠緊(圖圖114)，土因而具有微弱的粘，土因而具有微弱的粘 聚力，稱為毛細粘聚力。聚力，稱為毛細粘聚力。 (二二)土中氣土中氣 。 I 土中的氣體存在于土孔隙中未被水所占據(jù)的部位。土中的氣體存在于土孔隙中未被水所占據(jù)的部位。 三三 、土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造 土的結(jié)構(gòu)是指由土粒單元的大小、形狀、相互排列土的結(jié)構(gòu)是指由土粒單元的大小、形狀、相互排列 及其聯(lián)結(jié)關(guān)系等因素形成的綜合特征。一般分為單粒

32、結(jié)及其聯(lián)結(jié)關(guān)系等因素形成的綜合特征。一般分為單粒結(jié) 構(gòu)、蜂窩結(jié)構(gòu)和絮狀結(jié)構(gòu)三種基本類型構(gòu)、蜂窩結(jié)構(gòu)和絮狀結(jié)構(gòu)三種基本類型。 27 28 在同一土層中的物質(zhì)成分和顆粒大小等都相近的各在同一土層中的物質(zhì)成分和顆粒大小等都相近的各 部分之間的相互關(guān)系的特征稱為土的構(gòu)造，土的構(gòu)造最部分之間的相互關(guān)系的特征稱為土的構(gòu)造，土的構(gòu)造最 主要特征就是成層性即層理構(gòu)造。土的構(gòu)造的另一特征主要特征就是成層性即層理構(gòu)造。土的構(gòu)造的另一特征 是土的裂隙性。是土的裂隙性。 29 14 14 土的三相比例指標土的三相比例指標 上節(jié)介紹了土上節(jié)介紹了土 的組成，特別是土顆的組成，特別是土顆 粒的粒組和礦物成分，粒的粒組和礦

33、物成分， 是從本質(zhì)方面了解土是從本質(zhì)方面了解土 的性質(zhì)的根據(jù)。但是的性質(zhì)的根據(jù)。但是 為了對土的基本物理為了對土的基本物理 性質(zhì)有所了解，還需性質(zhì)有所了解，還需 要對土的三相要對土的三相土土 粒粒( (固相固相) )、土中水、土中水 ( (液相液相) )和土中氣和土中氣( (氣氣 相相) )的組成情況進行的組成情況進行 數(shù)量上的研究。數(shù)量上的研究。 土的三相比例指標：土粒比重、含水量、密度、干密度、土的三相比例指標：土粒比重、含水量、密度、干密度、 飽和密度、有效密度、孔隙率、孔隙比、飽和度。飽和密度、有效密度、孔隙率、孔隙比、飽和度。 30 31 32 33 34 15 15 無粘性土的密實

34、度無粘性土的密實度 無粘性土的密實度與其工程性質(zhì)有著密切的關(guān)無粘性土的密實度與其工程性質(zhì)有著密切的關(guān) 系，呈密實狀態(tài)時，強度較大，可作為良好的天系，呈密實狀態(tài)時，強度較大，可作為良好的天 然地基，呈松散狀態(tài)時，則是不良地基。對于同然地基，呈松散狀態(tài)時，則是不良地基。對于同 一種無粘性土，當其孔隙比小于某一限度時，處一種無粘性土，當其孔隙比小于某一限度時，處 于密實狀態(tài)，隨著孔隙比的增大，則處于中密、于密實狀態(tài)，隨著孔隙比的增大，則處于中密、 稍密直到松散狀態(tài)。稍密直到松散狀態(tài)。 以下介紹與無粘性土的最大和最小孔隙比、以下介紹與無粘性土的最大和最小孔隙比、 相對密實度等有關(guān)密實度的指標。相對密實

35、度等有關(guān)密實度的指標。 無粘性土的相對密實度為無粘性土的相對密實度為 35 max maxmin r ee D ee 根據(jù)根據(jù) 值可把砂土的密實度狀態(tài)劃分為下列三種：值可把砂土的密實度狀態(tài)劃分為下列三種： 密實的密實的 中密的中密的 松散的松散的 10.67 r D 0.670.33 r D 0.330 r D r D 砂土的密實度砂土的密實度 碎石土的密實度碎石土的密實度 36 16 16 粘性土的物理特征粘性土的物理特征 一一 粘性土的界限含水量粘性土的界限含水量 粘性土由于其含水量的不同，而分別處于固態(tài)、粘性土由于其含水量的不同，而分別處于固態(tài)、 半固態(tài)、可塑狀態(tài)及流動狀態(tài)半固態(tài)、可塑狀

36、態(tài)及流動狀態(tài) 粘性土由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)的分界含水粘性土由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)的分界含水 量，叫做界限含水量。量，叫做界限含水量。 37 我國目前以聯(lián)合法測定液限和塑限我國目前以聯(lián)合法測定液限和塑限 38 二、粘性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)二、粘性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù) 1 1、塑性指數(shù)是指液限和塑限的差值、塑性指數(shù)是指液限和塑限的差值( (省去符號省去符號) )， 即土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍。即土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍。 plp Iww 塑性指數(shù)的大小與土中結(jié)合水的含量有關(guān)塑性指數(shù)的大小與土中結(jié)合水的含量有關(guān) 2、液性指數(shù)是指粘性土的天然含水量和塑限的差液性指數(shù)是指粘性土的天然

37、含水量和塑限的差 值與塑性指數(shù)之比。值與塑性指數(shù)之比。 pp l lpp wwww I wwI 用液性指數(shù)可表示粘性土的軟硬狀態(tài)，見表用液性指數(shù)可表示粘性土的軟硬狀態(tài)，見表4-14 39 三、粘性土的靈敏度和觸變性三、粘性土的靈敏度和觸變性 天然狀態(tài)下的粘性土、通常都具有一定的結(jié)構(gòu)性，當天然狀態(tài)下的粘性土、通常都具有一定的結(jié)構(gòu)性，當 受到外來因素的擾動時，土粒間的膠結(jié)物質(zhì)以及土粒，離受到外來因素的擾動時，土粒間的膠結(jié)物質(zhì)以及土粒，離 子、水分子所組成的平衡體系受到破壞，土的強度降低和子、水分子所組成的平衡體系受到破壞，土的強度降低和 壓縮性增大土的結(jié)構(gòu)性對強度的這種影響，一般用靈敏壓縮性增大土

38、的結(jié)構(gòu)性對強度的這種影響，一般用靈敏 度來衡量。土的靈敏度是以原狀土的強度與同一土經(jīng)重塑度來衡量。土的靈敏度是以原狀土的強度與同一土經(jīng)重塑 ( (指在含水量不變條件下使土的結(jié)構(gòu)徹底破壞指在含水量不變條件下使土的結(jié)構(gòu)徹底破壞) )后的強度之后的強度之 比來表示的。比來表示的。 u t r q S q 土的觸變性土的觸變性 飽和粘性土的結(jié)構(gòu)受到擾動，導致強度降低，但當擾飽和粘性土的結(jié)構(gòu)受到擾動，導致強度降低，但當擾 動停止后，土的強度又隨時間而逐漸增長。粘性土的這種動停止后，土的強度又隨時間而逐漸增長。粘性土的這種 抗剪強度隨時間恢復(fù)的膠體化學性質(zhì)稱為土的觸變性。抗剪強度隨時間恢復(fù)的膠體化學性質(zhì)稱

39、為土的觸變性。 17 17 土的滲透性土的滲透性 土的滲透性一般是指水流通過土中孔隙難易程度土的滲透性一般是指水流通過土中孔隙難易程度 的性質(zhì)，或稱透水性。的性質(zhì)，或稱透水性。 地下水在土中的滲透速度一般可按達西地下水在土中的滲透速度一般可按達西Darcy)Darcy) 根據(jù)實驗得到的直線滲透定律計算，其公式如下根據(jù)實驗得到的直線滲透定律計算，其公式如下( (圖圖 125)125)： vki ()vk ii 粘性土的達西定律粘性土的達西定律 41 18 18 地基土地基土( (巖巖) )的分類的分類 地基土地基土( (巖巖) )分類的任務(wù)是根據(jù)分類用途和土分類的任務(wù)是根據(jù)分類用途和土 ( (巖

40、巖) )的各種性質(zhì)的差異將其劃分為一定的類別。的各種性質(zhì)的差異將其劃分為一定的類別。 土土( (巖巖) )的合理分類具有很大的實際意義，例的合理分類具有很大的實際意義，例 如根據(jù)分類名稱可以大致判斷土如根據(jù)分類名稱可以大致判斷土( (巖巖) )的工程特性、的工程特性、 評價土評價土( (巖巖) )作為建筑材料的適宜性以及結(jié)合其他作為建筑材料的適宜性以及結(jié)合其他 指標來確定地基的承載力等等。閱讀指標來確定地基的承載力等等。閱讀33-3933-39頁內(nèi)容。頁內(nèi)容。 43 第二章第二章 地基的應(yīng)力和變形地基的應(yīng)力和變形 研究地基的應(yīng)研究地基的應(yīng) 力和變形，必須從土的力和變形，必須從土的 應(yīng)力與應(yīng)變的

41、基本關(guān)系應(yīng)力與應(yīng)變的基本關(guān)系 出發(fā)來研究。當應(yīng)力很出發(fā)來研究。當應(yīng)力很 小時，土的應(yīng)力小時，土的應(yīng)力應(yīng)變應(yīng)變 關(guān)系曲線就不是一根直關(guān)系曲線就不是一根直 線線( (圖圖21)21)，亦即土的，亦即土的 變形具有明顯的非線性變形具有明顯的非線性 特征。特征。 21 21 概概 述述 22 22 土中自重應(yīng)力土中自重應(yīng)力 在計算土中自重應(yīng)力時，假設(shè)天然地面是一個在計算土中自重應(yīng)力時，假設(shè)天然地面是一個 無限大的水平面，因而在任意豎直面和無限大的水平面，因而在任意豎直面和 水平面上水平面上 均無剪應(yīng)力存在。可取作用于該水平面上任一單位均無剪應(yīng)力存在?？扇∽饔糜谠撍矫嫔先我粏挝?面積的土柱體自重計算面

42、積的土柱體自重計算( (圖圖22)22)，即：，即： 地基中除有作用于水平面上的豎向自重應(yīng)力外，地基中除有作用于水平面上的豎向自重應(yīng)力外， 在豎直面上還作用有水平向的側(cè)向自在豎直面上還作用有水平向的側(cè)向自 重應(yīng)力。由重應(yīng)力。由 于沿任一水平面上均勻地無限分布，所以地基土在于沿任一水平面上均勻地無限分布，所以地基土在 自重作用下只能產(chǎn)生豎自重作用下只能產(chǎn)生豎 向變形，而不能有側(cè)向變向變形，而不能有側(cè)向變 形和剪切形。形和剪切形。 cz z 45 0cxcycz K 0 xyyxzx 必須指出，只有通過土粒接觸點傳遞的粒間應(yīng)力，才必須指出，只有通過土粒接觸點傳遞的粒間應(yīng)力，才 能使土粒彼此擠緊，從

43、而引起土體的變形，而且粒間應(yīng)力能使土粒彼此擠緊，從而引起土體的變形，而且粒間應(yīng)力 又是影響土體強度的又是影響土體強度的個重要因素，所以粒間應(yīng)力又稱為個重要因素，所以粒間應(yīng)力又稱為 有效應(yīng)力。因此，土中自重應(yīng)力可定義為土自身有效重力有效應(yīng)力。因此，土中自重應(yīng)力可定義為土自身有效重力 在土體中引起的應(yīng)力。土中豎向和側(cè)向的自重應(yīng)力一般均在土體中引起的應(yīng)力。土中豎向和側(cè)向的自重應(yīng)力一般均 指有效自重應(yīng)力。指有效自重應(yīng)力。 以后各章節(jié)中把常用的豎向有效自重應(yīng)力以后各章節(jié)中把常用的豎向有效自重應(yīng)力 ， 簡稱為自重應(yīng)力，并改用符號簡稱為自重應(yīng)力，并改用符號 表示表示 。 cz z 46 47 48 地基土往

44、往是成層的，成層土自重應(yīng)力的計算公式：地基土往往是成層的，成層土自重應(yīng)力的計算公式： 1 n cii i h 自然界中的天然土層，一般形成至今已有很長的地自然界中的天然土層，一般形成至今已有很長的地 質(zhì)年代，它在自重作用下的變形早巳穩(wěn)定。但對于近期質(zhì)年代，它在自重作用下的變形早巳穩(wěn)定。但對于近期 沉積或堆積的土層，應(yīng)考慮它在自應(yīng)力作用下的變形。沉積或堆積的土層，應(yīng)考慮它在自應(yīng)力作用下的變形。 此外，地下水位的升降會引起土中自重應(yīng)力的變化此外，地下水位的升降會引起土中自重應(yīng)力的變化( (圖圖 24)24)。 49 50 例題例題27 27 某建筑場地的地質(zhì)柱狀圖和土的有關(guān)指標某建筑場地的地質(zhì)柱狀

45、圖和土的有關(guān)指標 列于例圖列于例圖2121中。試計算地面中。試計算地面 下深度為下深度為2.5m2.5m、5m5m和和9m9m處的自重應(yīng)力，并繪出分布圖。處的自重應(yīng)力，并繪出分布圖。 解解 本例天然地面下第一層粉土厚本例天然地面下第一層粉土厚6m6m，其中地下，其中地下 水位以上和以下的厚度分別為水位以上和以下的厚度分別為3.6 m3.6 m和和2.4m2.4m，第二層為，第二層為 粉質(zhì)粘土層。依次計算粉質(zhì)粘土層。依次計算2.5m2.5m、3.6m3.6m、5m5m、6m6m、9m9m各深度各深度 處的土中豎向自重應(yīng)力，計算過程及自重應(yīng)力分布圖一處的土中豎向自重應(yīng)力，計算過程及自重應(yīng)力分布圖一

46、 并列于例圖并列于例圖2121中。中。 51 2-32-3基底壓力基底壓力( (接觸應(yīng)力接觸應(yīng)力) ) 建筑物荷載通過基礎(chǔ)傳遞給地基，在基礎(chǔ)底面與建筑物荷載通過基礎(chǔ)傳遞給地基，在基礎(chǔ)底面與 地基之間便產(chǎn)生了接觸應(yīng)力。它既是基礎(chǔ)作用于地地基之間便產(chǎn)生了接觸應(yīng)力。它既是基礎(chǔ)作用于地 基的基底壓力，同時又是地基反用于基礎(chǔ)的基底反基的基底壓力，同時又是地基反用于基礎(chǔ)的基底反 力。力。 對于具有一定剛度以及尺寸較小的柱下單獨基對于具有一定剛度以及尺寸較小的柱下單獨基 礎(chǔ)和墻下條形基礎(chǔ)等，其基底壓力可近似地按直線礎(chǔ)和墻下條形基礎(chǔ)等，其基底壓力可近似地按直線 分布的圖形計算，即按下述材料力學公式進行簡化分布

47、的圖形計算，即按下述材料力學公式進行簡化 計算。計算。 53 一、基底壓力的簡化計算一、基底壓力的簡化計算 ( (一一) )中心荷載下的基底壓力中心荷載下的基底壓力 中心荷載下的基礎(chǔ)，其所受荷載的合力通過基底形中心荷載下的基礎(chǔ)，其所受荷載的合力通過基底形 心?；讐毫俣榫鶆蚍植夹??；讐毫俣榫鶆蚍植? (圖圖25)25)，此時基底平均，此時基底平均 壓力設(shè)計值按下式計算：壓力設(shè)計值按下式計算：FG p A 54 ( (二二) )偏心荷載下的基底壓力偏心荷載下的基底壓力 對于單向偏心荷載下的矩形基礎(chǔ)如圖對于單向偏心荷載下的矩形基礎(chǔ)如圖2626所示。設(shè)計所示。設(shè)計 時，通?；组L邊方向取與

48、偏心方向一致，此時兩短邊邊時，通?；组L邊方向取與偏心方向一致，此時兩短邊邊 緣最大壓力設(shè)計值與最小壓力設(shè)計值按材料力學短柱偏心緣最大壓力設(shè)計值與最小壓力設(shè)計值按材料力學短柱偏心 受壓公式計算：受壓公式計算： min max p p W M lb GF max min p p 6 1 FGe lbl = AdG G 55 56 max 2() 3 FG p bk max min p p y x xy M MFG lbWW 1 2 p p y x xy M MFG lbWW 矩形基礎(chǔ)在雙向偏心荷載作用下，如基底最小壓矩形基礎(chǔ)在雙向偏心荷載作用下，如基底最小壓 力力 ，則矩形基底邊緣四個角點處的壓

49、力，則矩形基底邊緣四個角點處的壓力 0 min p 57 二、基底附加壓力二、基底附加壓力 建筑物建造前，土中早巳存在著自重應(yīng)力。如建筑物建造前，土中早巳存在著自重應(yīng)力。如 果基礎(chǔ)砌置在天然地面上，那末全部基底壓力就是新增果基礎(chǔ)砌置在天然地面上，那末全部基底壓力就是新增 加于地基表面的基底附加壓力。一般天然土層在自重作加于地基表面的基底附加壓力。一般天然土層在自重作 用下的變形早巳結(jié)束，因此只有基底附加壓力才能引起用下的變形早巳結(jié)束，因此只有基底附加壓力才能引起 地基的附加應(yīng)力和變形。地基的附加應(yīng)力和變形。 實際上，一般淺基礎(chǔ)總是埋置在天然地面下一實際上，一般淺基礎(chǔ)總是埋置在天然地面下一 定深

50、度處，該處原有的自重應(yīng)力由于開挖基坑而卸除。定深度處，該處原有的自重應(yīng)力由于開挖基坑而卸除。 因此，由建筑物建造后的基底壓力中扣除基底標高處原因此，由建筑物建造后的基底壓力中扣除基底標高處原 有的土中自重應(yīng)力后，才是基底平面處新增加于地基的有的土中自重應(yīng)力后，才是基底平面處新增加于地基的 基底附加壓力，基底平均附加壓力值按下式計算基底附加壓力，基底平均附加壓力值按下式計算( (圖圖22 8)8)： 000 pppd 58 有了基底附加壓力，即可把它作為作用在彈性半有了基底附加壓力，即可把它作為作用在彈性半 空間表面上的局部荷載，由此根據(jù)彈空間表面上的局部荷載，由此根據(jù)彈 性力學求算地性力學求算

51、地 基中的附加應(yīng)力?；械母郊討?yīng)力。 24 24 地基附加應(yīng)力地基附加應(yīng)力 地基附加應(yīng)力是指建筑物荷重在土體中引起的附地基附加應(yīng)力是指建筑物荷重在土體中引起的附 加于原有應(yīng)力之上的應(yīng)力。其計算方法一般假定地加于原有應(yīng)力之上的應(yīng)力。其計算方法一般假定地 基土是各向同性的、均質(zhì)的線性變形體，而且在深基土是各向同性的、均質(zhì)的線性變形體，而且在深 度和水平方向上都是無限延伸的，即把地基看成是度和水平方向上都是無限延伸的，即把地基看成是 均質(zhì)的線性變形半空間，這樣就可以直接采用彈性均質(zhì)的線性變形半空間，這樣就可以直接采用彈性 力學中關(guān)于彈性半空間的理論解答。力學中關(guān)于彈性半空間的理論解答。 計算地基附加

52、應(yīng)力時，都把基底壓力看成是柔計算地基附加應(yīng)力時，都把基底壓力看成是柔 性荷載，而不考慮基礎(chǔ)剛度的影響。性荷載，而不考慮基礎(chǔ)剛度的影響。 60 61 62 建筑物作用于地基上的荷載，總是分布在一定面積上建筑物作用于地基上的荷載，總是分布在一定面積上 的局部荷載，因此理論上的集中力實際是沒有的。但是，的局部荷載，因此理論上的集中力實際是沒有的。但是， 根據(jù)彈性力學的疊加原理利用布辛奈斯克解答，可以通過根據(jù)彈性力學的疊加原理利用布辛奈斯克解答，可以通過 積分或等代荷載法求得各種局部荷載下地基中的附加應(yīng)力。積分或等代荷載法求得各種局部荷載下地基中的附加應(yīng)力。 ( (二二) )等代荷載法等代荷載法 如果

53、地基中某點如果地基中某點M M與局部荷載的距離比荷載面尺寸大與局部荷載的距離比荷載面尺寸大 很多時，就可以用一個集中力代替局部荷載，然后直接應(yīng)很多時，就可以用一個集中力代替局部荷載，然后直接應(yīng) 用式用式(212c)(212c)計算該點的計算該點的 。 z 3 5/25/22 222 331 22 /1 z pzp z rz r z 63 令令 則上式改寫為則上式改寫為: : 5/2 2 31 2 /1 K r z 2 z p K z K-K-集中力作用下得地基豎向附加應(yīng)力系數(shù)集中力作用下得地基豎向附加應(yīng)力系數(shù), ,簡稱集中簡稱集中 應(yīng)力系數(shù)應(yīng)力系數(shù), ,按按r/zr/z值由表值由表2-12-1

54、查用。查用。 若干個豎向集中力若干個豎向集中力 作用在地基作用在地基 表面上，按疊加原理則地面下深度處某點的附加應(yīng)力應(yīng)為表面上，按疊加原理則地面下深度處某點的附加應(yīng)力應(yīng)為 各集中力單獨作用時在點所引起的附加應(yīng)力之和各集中力單獨作用時在點所引起的附加應(yīng)力之和 ), 2 , 1 (nP i 22 11 1 nn i ziii ii p KK P zz 64 65 66 為均布矩形荷載角點下的豎向附加應(yīng)力系數(shù)，簡稱為均布矩形荷載角點下的豎向附加應(yīng)力系數(shù)，簡稱 角點應(yīng)力系數(shù)，可按角點應(yīng)力系數(shù)，可按m及及n值由表值由表22查得。查得。 C K 67 對于均布矩形荷載附加應(yīng)力計算點不位于角點下的對于均布矩

55、形荷載附加應(yīng)力計算點不位于角點下的 情況，就可利用式情況，就可利用式(220)(220)以角點以角點 法求得。圖法求得。圖212212中列中列 出計算點不位于矩形荷載面角點下的四種情況出計算點不位于矩形荷載面角點下的四種情況( (在圖中在圖中0 0點點 以下任意以下任意 深度深度z z處處) )。計算時，通過。計算時，通過0 0點把荷載面分成若點把荷載面分成若 干個矩形面積，這樣干個矩形面積，這樣,0,0點就必然是劃分出的各個矩形的公點就必然是劃分出的各個矩形的公 共角點，然后再按式共角點，然后再按式(2-20)(2-20)計算每個矩形角點下同一深度計算每個矩形角點下同一深度 z z處的附加應(yīng)

56、力，并求其代數(shù)和。四種情況的算式分別如處的附加應(yīng)力，并求其代數(shù)和。四種情況的算式分別如 下下 68 (a)o(a)o點在荷載面邊緣點在荷載面邊緣 式中式中 ，分別表示相應(yīng)于面積，分別表示相應(yīng)于面積I I和和的角點應(yīng)的角點應(yīng) 力系數(shù)。必須指出，查表力系數(shù)。必須指出，查表2-22-2時所取用邊長時所取用邊長 應(yīng)為任一矩形應(yīng)為任一矩形 荷載面的長度，而荷載面的長度，而 為寬度，以下各種情況相同不再贅述。為寬度，以下各種情況相同不再贅述。 (b)o(b)o點在荷載面內(nèi)點在荷載面內(nèi) 120 () zcc KKp 21cc KK 和 12340 () zcccc KKKKp (c)o點在荷載面邊緣外側(cè)點在

57、荷載面邊緣外側(cè) 此時荷載面此時荷載面abcd可看成是由可看成是由I(ofbg)與與(ofah)之差和之差和 (oecg)與與(oedh)之差合成的，所以之差合成的，所以 12340 () zcccc KKKKp l b 69 (d)o(d)o點在荷載面角點外側(cè)點在荷載面角點外側(cè) 把荷載面看成由把荷載面看成由I(ohce)I(ohce)、(ogaf)(ogaf)兩個面積中扣除兩個面積中扣除 (ohbf)(ohbf)和和(ogde)(ogde)而成的，所以而成的，所以 12340 () zcccc KKKKp 例題例題2-3 2-3 以角點法計算例圖以角點法計算例圖2-32-3所示矩形基礎(chǔ)甲的基底

58、所示矩形基礎(chǔ)甲的基底 中心點垂線下不同深度處中心點垂線下不同深度處 的地基附加應(yīng)力的分布，并考的地基附加應(yīng)力的分布，并考 慮兩相鄰基礎(chǔ)乙的影響慮兩相鄰基礎(chǔ)乙的影響( (兩相鄰柱距為兩相鄰柱距為6m6m，荷載同基礎(chǔ)，荷載同基礎(chǔ) 甲甲) )。 解解 (1) (1)計算基礎(chǔ)甲的基底平均附加壓力標準值如下：計算基礎(chǔ)甲的基底平均附加壓力標準值如下： 基礎(chǔ)及其上回填土得總重基礎(chǔ)及其上回填土得總重 基底平均附加壓力設(shè)計值基底平均附加壓力設(shè)計值 基底處的土中自重壓力標準值基底處的土中自重壓力標準值 基底平均壓力設(shè)計值基底平均壓力設(shè)計值 20 5 4 1.5600 G GAdkN 1940600 127 5 4

59、 FG pkPa A 0 18 1.527 c dkPa 0 12727100 c ppkPa 70 (2)(2)計算基礎(chǔ)甲中心點計算基礎(chǔ)甲中心點o o下由本基礎(chǔ)荷載引起的下由本基礎(chǔ)荷載引起的, ,基底中心基底中心 點點o o可看成是四個相等小矩形荷載可看成是四個相等小矩形荷載（oabcoabc）的公共角）的公共角 點其長寬比點其長寬比l/bl/b2.5/2=1.252.5/2=1.25，取深度，取深度z=0z=0、1 1、2 2、3 3、4 4、 5 5、6 6、7 7、8 8、10m10m各計算點，相應(yīng)的各計算點，相應(yīng)的z/b=0z/b=0、0.50.5、1 1、1.51.5、 2 2、2

60、.52.5、3 3、3.53.5、4 4、5,5,利用表利用表2 22 2即可查得地基附加應(yīng)即可查得地基附加應(yīng) 力系數(shù)力系數(shù)Kc1Kc1。z z的計算列于例表的計算列于例表2 23 31 1根據(jù)計算資料繪根據(jù)計算資料繪 出出z z分布圖，見例圖分布圖，見例圖2 23 3 71 72 ( (二二) )三角形分布的矩形荷載三角形分布的矩形荷載 設(shè)豎向荷載沿矩形面積一邊設(shè)豎向荷載沿矩形面積一邊b b方向上呈三角形分布方向上呈三角形分布( (沿沿 另一邊的荷載分布不變另一邊的荷載分布不變),),荷載的最大值為荷載的最大值為 取荷載零值取荷載零值 邊的角點邊的角點1 1為座標原點為座標原點( (圖圖2-