土力學(xué)課件第二章

重點：有效應(yīng)力，孔隙水壓力，總應(yīng)力自重應(yīng)力，附加應(yīng)力，滲流時有效應(yīng)力理解：土的滲透（達西定律）了解：超孔隙水壓力2.32.2.12.1

2.2.22.42.52.7第2章土中應(yīng)力計算有效應(yīng)力：顆粒接觸點傳遞的力才能引起土體的變形，改變土體的強度?！?.3有效應(yīng)力及有效應(yīng)力原理

KarlTerzaghi(1883–1963)飽和土的有效應(yīng)力原理：外荷載總應(yīng)力AaaPsv接觸點PsA：Aw：As：土單元的斷面積顆粒接觸點的面積孔隙水的斷面積a-a斷面豎向力平衡：有效應(yīng)力σ1§2.3有效應(yīng)力及有效應(yīng)力原理

§2.2孔隙水壓力靜水條件下的孔隙水壓力：（土中水處于靜止?fàn)顟B(tài)）穩(wěn)定滲流條件下的孔隙水壓力（土中水處于流動狀態(tài)）u=wz地面地下水位u=wzz自由水面海底面u=wzz§2.1土的滲透

常水頭滲透試驗

水力坡降（水力梯度）：i=?h/L?h：水頭或水位差滲透速度v（達西定律）：v=ki，k為滲透系數(shù)。通常只研究水在黏土中的滲透，忽略水在砂土中的滲透！§2.2孔隙水壓力靜水條件下的孔隙水壓力：（土中水處于靜止?fàn)顟B(tài)）穩(wěn)定滲流條件下的孔隙水壓力（土中水處于流動狀態(tài)）u=wz?Ha砂h2h3h1粘土砂bde自重應(yīng)力（有效應(yīng)力）天然地面

土體中任意深度處的豎向自重應(yīng)力等于單位面積上土柱的有效重量：總應(yīng)力-孔隙水壓力式中：

g為土的重度，KN/m3§2.4自重應(yīng)力

地下水位h1

gh2

gsat成層土的自重應(yīng)力計算說明：地下水位以上土層采用天然重度，地下水位以下土層采用浮重度天然地面h1h2h33

2

1

水位面1h1

1h1+2h2

1h1+2h2+3h3

式中：n為從地面到深度z處的土層數(shù)；

hi

為第i層土的厚度，m。

§2.4自重應(yīng)力

側(cè)向自重應(yīng)力天然地面z靜止側(cè)壓力系數(shù)假定在自重作用下，沒有側(cè)向變形和剪切變形。根據(jù)彈性力學(xué)理論和土體側(cè)限條件，則水平自重應(yīng)力σcx，σcy有：μ為泊松比,K0也叫靜止土壓力系數(shù),（0.33~0.72）,通過實驗測定?！?.4自重應(yīng)力

例題2-1習(xí)題2-2§2.5穩(wěn)定滲流條件下的有效應(yīng)力

§2.5.1用飽和重度和孔隙水壓力計算2kPa0.2mu例題2-20.1m0.3m8kPa2kPa4kPa4kPa0kPa§2.5穩(wěn)定滲流條件下的有效應(yīng)力

§2.5.1用飽和重度和孔隙水壓力計算2kPa0.2mu例題2-30.1m0.3m8kPa2kPa6kPa2kPa0kPa§2.5穩(wěn)定滲流條件下的有效應(yīng)力

§2.5.1用飽和重度和孔隙水壓力計算2kPa0.2mu0.3m8kPa2kPa5kPa3kPa0kPa§2.5穩(wěn)定滲流條件下的有效應(yīng)力

§2.5.2用浮重度和滲流力計算滲流力j是作用在土顆粒上的拖拽力,體積力kN/m3。研究水的受力情況浮反力水的重力T水對土顆粒的拖拽力反力（滲流力）§2.5穩(wěn)定滲流條件下的有效應(yīng)力

§2.5.2用浮重度和滲流力計算作用在土骨架上的力：有效重量（自重應(yīng)力乘以A）和滲流力作用在土骨架上的應(yīng)力：當(dāng)滲流方向由下向上作用在土骨架上的應(yīng)力：例題2-2，2-3§2.5穩(wěn)定滲流條件下的有效應(yīng)力

0.2m例題2-20.1m0.3m§2.5.2用浮重度和滲流力計算abcb:c:§2.5穩(wěn)定滲流條件下的有效應(yīng)力

習(xí)題2-3§2.5穩(wěn)定滲流條件下的有效應(yīng)力

習(xí)題2-3§2.5穩(wěn)定滲流條件下的有效應(yīng)力

習(xí)題2-3§2.5穩(wěn)定滲流條件下的有效應(yīng)力

習(xí)題2-3A:B:C:D:E:水頭：孔隙水壓為零處的豎直距離§2.5穩(wěn)定滲流條件下的有效應(yīng)力

§2.5.3滲透變形（滲透破壞）：土顆粒在滲流作用下發(fā)生變形或破壞。

流土：在滲流逸出處土體某一范圍內(nèi)的顆粒同時發(fā)生移動的現(xiàn)象?！?.5穩(wěn)定滲流條件下的有效應(yīng)力

§2.5.3滲透變形（滲透破壞）：土顆粒在滲流作用下發(fā)生變形或破壞。

流土：在滲流逸出處土體某一范圍內(nèi)的顆粒同時發(fā)生移動的現(xiàn)象。§2.5穩(wěn)定滲流條件下的有效應(yīng)力

§2.5.3滲透變形

管涌：土中細(xì)小顆粒通過大顆粒之間的孔隙發(fā)生移動或被帶走。§2.5穩(wěn)定滲流條件下的有效應(yīng)力

§2.5.3滲透變形h1h2hh3土層與蓋重的有效重量：總滲流力：抵抗流土的安全系數(shù)：無蓋重時臨界水力坡降：習(xí)題2-7§2.6附加應(yīng)力與超孔隙水壓力

§2.6.1附加應(yīng)力1.地面上作用大面積均布荷載P=rh2§2.6附加應(yīng)力與超孔隙水壓力

§2.6.1附加應(yīng)力2.地下水位下降習(xí)題2-9§2.7基底壓力與基底附加壓力

上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)地基基底壓力：基礎(chǔ)底面?zhèn)鬟f給地基表面的壓力，也稱基底接觸壓力。馬鞍型簡化計算方法：基礎(chǔ)寬度大于1m，荷載小于300~500kPa基底壓力按材料力學(xué)方法確定基底壓力的分布形式十分復(fù)雜圣維南原理：

基底壓力分布的影響僅限于一定深度范圍，之外的地基附加應(yīng)力只取決于荷載合力的大小、方向和位置§2.7基底壓力與基底附加壓力

§2.7基底壓力與基底附加壓力

上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)地基D基底附加壓力一.豎直集中力作用下的附加應(yīng)力計算－布辛內(nèi)斯克公式y(tǒng)zxoPMxyzrRβM’（P；x,y,z；R,α,β)αValentin

JosephBoussinesq

(1842-1929)一.豎直集中力作用下的附加應(yīng)力計算－布辛內(nèi)斯克公式集中力作用下的應(yīng)力分布系數(shù)1.達西定律的內(nèi)容和適用條件？k、i的含義是什么？k測量方法有哪些？分別適合什么樣的土？2.有效應(yīng)力原理的含義？5.地下水位上升使土中有效應(yīng)力發(fā)生什么樣的變化？3.解釋滲透變形（滲透破壞），分為哪兩類，各自定義？4.大面積堆載使土中有效應(yīng)力發(fā)生什么樣的變化？0.51.01.52.02.53.0r/z0.50.40.30.20.10yzxoPMxyzrRβM’α一、豎直集中力作用下的附加應(yīng)力計算二、矩形基底受豎直均布荷載作用時角點下的豎向附加應(yīng)力

矩形豎直向均布荷載角點下的應(yīng)力分布系數(shù)Kc

pMm=L/B,n=z/B二、矩形基底受豎直均布荷載作用時角點下的豎向附加應(yīng)力

a.矩形面積內(nèi)b.矩形面積外疊加原理角點下垂直附加應(yīng)力的計算公式地基中任意點的附加應(yīng)力例題2-8，2-9§2.3有效應(yīng)力及有效應(yīng)力原理

孔隙水壓力靜水條件下的孔隙水壓力穩(wěn)定滲流條件下的孔隙水壓力穩(wěn)定滲流條件下自重應(yīng)力（地下水位以下用有效重度）（作圖法）（地下水位以下用飽和重度）附加應(yīng)力地面上作用大面積均布荷載地面下水位變化上部結(jié)構(gòu)