第三章地基中的應力（優(yōu)選課資）

1、 研究土體中的應力是研究地基變形與地基失穩(wěn)研究土體中的應力是研究地基變形與地基失穩(wěn)的基礎。的基礎。 支承建筑物荷載的土層稱為支承建筑物荷載的土層稱為地基地基與建筑物基礎底面直接接觸的土層稱為與建筑物基礎底面直接接觸的土層稱為持力層持力層將持力層下面的土層稱為將持力層下面的土層稱為下臥層下臥層1聽雨書屋Bx y xy yz zx z 概概 述述2聽雨書屋B土力學中應力符號的規(guī)定土力學中應力符號的規(guī)定 x xz zx x z xz zx 材料力學材料力學+-+-土力學土力學正應力正應力剪應力剪應力拉為正拉為正壓為負壓為負順時針為正順時針為正逆時針為負逆時針為負壓為正壓為正拉為負拉為負逆時針為正逆時

2、針為正順時針為負順時針為負z 概概 述述3聽雨書屋B自重應力自重應力由土體自身重量所產(chǎn)生的應力。由土體自身重量所產(chǎn)生的應力。附加應力附加應力由外荷（靜的或動的）引起的土中應力。由外荷（靜的或動的）引起的土中應力?；讐毫讐毫Ω郊討Ω郊討Φ鼗两底冃蔚鼗两底冃位追戳追戳A結(jié)構(gòu)的外荷載基礎結(jié)構(gòu)的外荷載下臥層持力層地地基基基礎FG主要受力層概概 述述土中的應力分為兩種：土中的應力分為兩種：建筑物修建之前已經(jīng)存在，也稱建筑物修建之前已經(jīng)存在，也稱為初始應力為初始應力建筑物修建之后的在建筑物修建之后的在自重應力基礎上增加自重應力基礎上增加的應力的應力4聽雨書屋B 3.2 3.2 土的自

3、重應力土的自重應力zcz地面地面Zczz5聽雨書屋Bczz地面地面zczz土的自重應力土的自重應力地下水位以下的土：地下水位以下的土：6聽雨書屋B地下水位以下，用有效重度；不同土層的重量可以疊加地下水位以下，用有效重度；不同土層的重量可以疊加332211hhhcz土的自重應力土的自重應力h1地面地面h221311223hhh1 1h1 122hhh37聽雨書屋B自重應力在等容重地基中隨深度呈直線分布；自重應力在等容重地基中隨深度呈直線分布；自重應力在成層地基中呈折線分布；自重應力在成層地基中呈折線分布；在土層分界面處和地下水位處發(fā)生轉(zhuǎn)折。在土層分界面處和地下水位處發(fā)生轉(zhuǎn)折。 均質(zhì)地基均質(zhì)地基1

4、 2 2 )(21 成層地基成層地基土的自重應力土的自重應力8聽雨書屋BK0土的側(cè)壓力系數(shù)土的側(cè)壓力系數(shù)，它是土體在側(cè)限條件下水平有效應力與豎向，它是土體在側(cè)限條件下水平有效應力與豎向有效應力之比，有效應力之比， K0與土層的應力歷史及土的類型有關(guān)。見表與土層的應力歷史及土的類型有關(guān)。見表3.2.1，對一般地基對一般地基K0 0.5左右。左右。czcycxchK0無側(cè)向變形（有側(cè)限）條件下：無側(cè)向變形（有側(cè)限）條件下：10K土的自重應力土的自重應力0yxyx 根據(jù)彈性力學中廣義虎克定律：根據(jù)彈性力學中廣義虎克定律：zyxxE1czcycx9聽雨書屋B3 3、土壩的自重應力、土壩的自重應力對于中

5、小型壩，可以采用簡化計算，即：忽略土對于中小型壩，可以采用簡化計算，即：忽略土體中剪應力的作用，認為土柱間相互獨立，也就體中剪應力的作用，認為土柱間相互獨立，也就是任一點的自重應力等于其上部土柱的重量是任一點的自重應力等于其上部土柱的重量c = H 。對于重要的土壩要進行有限元分析。對于重要的土壩要進行有限元分析。土的自重應力土的自重應力10聽雨書屋B例：例：某地基土由四層土組成厚度與容重如圖，試計算某地基土由四層土組成厚度與容重如圖，試計算每土層接觸面處的豎向自重應力并畫出應力曲線。每土層接觸面處的豎向自重應力并畫出應力曲線。土的自重應力土的自重應力44332211ZOh4=2.0mh3=1

6、.5mh2=2.0mh1=2.5m33/8 . 9mKN34/4 . 9mKN31/23.18mKN32/62.18mKN11聽雨書屋Bkpacz58.455 . 223.18111h44cz3cz4h22cz1cz2h44332211ZOr1=9.40KN/m3r1=9.80KN/m3r2=18.62KN/m33r1=18.23KN/mh4=2.0mh3=1.5mh2=2.0mh1=2.5m1-1面面33cz2cz3h2-2面面3-3面面4-4面面82.82kpa218.6245.5897.52kpa1.59.882.82116.32kpa29.497.52土的自重應力土的自重應力12聽雨書

7、屋B116.32kpa97.52kpa82.82kpa45.58kpa44332211ZOh4=2.0mh3=1.5mh2=2.0mh1=2.5m土的自重應力土的自重應力13聽雨書屋B14聽雨書屋B15聽雨書屋B上部結(jié)構(gòu)的自重及各種上部結(jié)構(gòu)的自重及各種荷載都是通過基礎傳到荷載都是通過基礎傳到地基中的。地基中的。上部結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)基礎基礎地基地基建筑物設計建筑物設計基底接觸應力基底接觸應力指指上部結(jié)構(gòu)荷載和基礎自重上部結(jié)構(gòu)荷載和基礎自重通過基礎傳遞，在基通過基礎傳遞，在基礎底面處施加于地基上的單位面積壓力礎底面處施加于地基上的單位面積壓力 3.4 3.4 基底接觸應力及簡化計算基底接觸應力及簡化計

8、算16聽雨書屋B一、基底接觸應力實際分布一、基底接觸應力實際分布柔性基礎柔性基礎：剛度較小，基底接觸應力與其上的荷載大小：剛度較小，基底接觸應力與其上的荷載大小及分布相同及分布相同；基底接觸應力及簡化計算基底接觸應力及簡化計算特別地，當中心受壓時，基底接觸應力分布為均勻分布。特別地，當中心受壓時，基底接觸應力分布為均勻分布。17聽雨書屋B剛性基礎剛性基礎：剛度較大，基底接觸應力分布隨上部荷載的大：剛度較大，基底接觸應力分布隨上部荷載的大小、基礎的埋深及土的性質(zhì)而異。小、基礎的埋深及土的性質(zhì)而異。當基礎尺寸不太大，荷載也較小時，可假定基底壓力為當基礎尺寸不太大，荷載也較小時，可假定基底壓力為直線

9、分布。直線分布。基底接觸應力及簡化計算基底接觸應力及簡化計算砂性土地基砂性土地基粘性土地基粘性土地基小荷載小荷載極限荷載極限荷載極限荷載極限荷載小荷載小荷載18聽雨書屋B三、基礎底面附加應力三、基礎底面附加應力1、基礎在地面上、基礎在地面上基礎底面附加壓力即為基礎底面接觸應力。基礎底面附加壓力即為基礎底面接觸應力。2、基礎在地面以下埋深為、基礎在地面以下埋深為d基底壓力中扣除基底標高處原有土的自重應力，才是基礎基底壓力中扣除基底標高處原有土的自重應力，才是基礎 底面下真正施加于地基的應力底面下真正施加于地基的應力 式中：p0為基礎底面的平均附加應力，kpa；p 為基礎底面的平均接觸應力，kpa

10、； 為基地處的自重應力，kpa；d為基礎埋深，m； 為基礎底面以上土的加權(quán)平均重度，kpa， ?；捉佑|應力及簡化計算基底接觸應力及簡化計算dpppc00c0dhii019聽雨書屋B判斷題：判斷題：附加應力大小只與計算點深度有關(guān)，而與基礎尺寸無關(guān)（）附加應力大小只與計算點深度有關(guān)，而與基礎尺寸無關(guān)（）基底附加壓力是基底壓力的一部分（）基底附加壓力是基底壓力的一部分（）完全飽和土體，含水量完全飽和土體，含水量w=100%（）（）根據(jù)達西定律，滲透系數(shù)越高的土，需要越大的水頭梯度才能獲得相同根據(jù)達西定律，滲透系數(shù)越高的土，需要越大的水頭梯度才能獲得相同的滲流速度（）的滲流速度（）20聽雨書屋B（一）雙層地基的影響（一）雙層地基的影響 土層的松密、軟硬差別常常是很大的。如在軟土土層的松密、軟硬差別常常是很大的。如在軟土地區(qū)常可遇到一層硬粘土或密實的砂覆蓋在較軟地區(qū)?？捎龅揭粚佑舱惩粱蛎軐嵉纳案采w在較軟的土層上；在山區(qū)，常可見厚度不大的可壓縮土的土層上；在山區(qū)，?？梢姾穸炔淮蟮目蓧嚎s土層覆蓋于絕對剛性的巖層上。這種情況下地基中層覆蓋于絕對剛性的巖層上。這種情況下地基中的應力分布顯然不會同前面分析的均質(zhì)土層一樣。的應力分布顯然不會同前面分析的均質(zhì)土層一樣。非均質(zhì)和各向異性地基中的附加應力非均