工程巖土 課件 模塊四 判定巖土力學(xué)性質(zhì)

認(rèn)識土體應(yīng)力原理

任務(wù)驅(qū)動

本節(jié)提綱一、

土體應(yīng)力概述二、

應(yīng)力表示方法三、

土體應(yīng)力分類一、土體應(yīng)力概述為什么要計算土體中的應(yīng)力？自重荷載引起的應(yīng)力較大

外部荷載引起的應(yīng)力狀態(tài)變化，可能導(dǎo)致土體的變形和破壞。

是指在自身重力、構(gòu)筑物荷載以及其它因素(如土中水滲流、地震等)作用下，土體內(nèi)部所產(chǎn)生的應(yīng)力。什么是土體中的應(yīng)力？二、應(yīng)力表示方法

地基：半無限空間體yzx∞∞∞∞∞o二、應(yīng)力表示方法

地基：半無限空間體剪應(yīng)力

作用面和x方向垂直，作用的方向為z方向。剪應(yīng)力構(gòu)成了相互平衡的力偶二、應(yīng)力表示方法

6個獨立的應(yīng)力分量描述空間一點的應(yīng)力狀態(tài)=二、應(yīng)力表示方法

=作用在x面上的分量作用在y面上的分量作用在z面上的分量x方向上的分量y方向上的分量z方向上的分量3×3對稱矩陣中的6個量，代表空間微單元體上的6個應(yīng)力分量。二、應(yīng)力表示方法

=與土體沉降密切相關(guān)二、應(yīng)力表示方法

材料力學(xué)+-+-正應(yīng)力剪應(yīng)力拉為正壓為負(fù)順時針為正逆時針為負(fù)壓為正拉為負(fù)逆時針為正順時針為負(fù)土力學(xué)二、應(yīng)力表示方法

=三、土體應(yīng)力分類

1.應(yīng)力引起的原因由土體自身重量產(chǎn)生的應(yīng)力。自重應(yīng)力

附加應(yīng)力

由外荷載引起的土中的應(yīng)力。三、土體應(yīng)力分類

1.應(yīng)力引起的原因自重應(yīng)力

附加應(yīng)力

天然地基土變形穩(wěn)定引起土體新的變形和破壞三、土體應(yīng)力分類

2.應(yīng)力承擔(dān)或傳遞的方式土骨架承擔(dān)或傳遞的應(yīng)力。有效應(yīng)力

孔隙應(yīng)力

土體中孔隙水和氣承擔(dān)或傳遞的應(yīng)力?？偨Y(jié)歸納鞏固提升

任務(wù)一（鞏固）：完成平臺相關(guān)測試

任務(wù)二（拓展）：參與論壇話題討論

什么樣的情況下空間問題可簡化成平面問題？

任務(wù)三（預(yù)習(xí)）：預(yù)習(xí)自重應(yīng)力相關(guān)資料

判定土層自重應(yīng)力

任務(wù)驅(qū)動

本節(jié)提綱

一、

均質(zhì)土自重應(yīng)力判定

二、

成層土自重應(yīng)力判定

三

、地下水下土的自重應(yīng)力判定

四

、隔水層下土的自重應(yīng)力判定

五、土中水平自重應(yīng)力判定

土層自重應(yīng)力

定義：在修建建筑物以前，地基中由土體本身的有效重量而產(chǎn)生的應(yīng)力。目的：確定土體的初始應(yīng)力狀態(tài)假定：水平地基

半無限空間體

半無限彈性體有側(cè)限應(yīng)變條件

一維問題在深度z處土的自重應(yīng)力為：等于單位面積上土柱的有效重量天然地面11zzσcz

σcz=

z

一、均質(zhì)土自重應(yīng)力判定

從上式可知，自重應(yīng)力隨深度z線性增加，呈三角形分布圖形。自重應(yīng)力分布線的斜率是重度

一、均質(zhì)土自重應(yīng)力判定

zσcz=

z

gσcz在深度z處土的自重應(yīng)力判定公式為:

γ2γ3γ1

二、成層土自重應(yīng)力判定γ1<γ2γ1與γ2大小關(guān)系？

成層土的自重應(yīng)力沿深度呈折線分布，轉(zhuǎn)折點位于γ值發(fā)生變化的土層界面上。

二、成層土自重應(yīng)力判定地下水位以下的土應(yīng)力判定是否仍用天然容重？

三、地下水下土的自重應(yīng)力判定

判定公式同成層土的情況，將地下水位處作為新的土層分層處，地下水位以下土的重度取有效重度天然地面z1z2z3

3

2

1

水位面

1z1

1z1+2z2

1z1+2z2+3z3

三、地下水下土的自重應(yīng)力判定思考：水位驟降后，地基自重應(yīng)力會有怎樣的變化？砂性土大量抽取地下水，使地基自重應(yīng)力增加，引起地面大面積沉降

三、地下水下土的自重應(yīng)力判定思考：水位驟升后，地基自重應(yīng)力會有怎樣的變化？

人工抬高地下水位，使地基自重應(yīng)力減少，同時會引起地基承載力降低，濕陷性黃土濕陷，擋土墻側(cè)壓力增大

三、地下水下土的自重應(yīng)力判定不透水層指基巖層、只含強結(jié)合水的堅硬粘土層。作用在不透水層層面及層面以下的土自重應(yīng)力應(yīng)等于上覆土和水的總重。

四、隔水層下土的自重應(yīng)力判定折線圖遇地下水時折線往回收；

遇不透水層時有一突躍值。γi----第i層土的天然重度，對地下水位以下的土取有效重度，取γ’i

；

hw----地下水到隔水層的距離(m)。

四、隔水層下土的自重應(yīng)力判定μ為泊松比，K0—也叫側(cè)壓系數(shù)，（0.33~0.72），通過實驗測定。水平自重應(yīng)力：豎向自重應(yīng)力：靜止土壓力系數(shù)：

五、土中水平自重應(yīng)力判定青島地鐵8號線某地基土層剖面如圖所示，試判定各土層自重應(yīng)力分布圖。

五、土中水平自重應(yīng)力判定淤泥層底

五、土中水平自重應(yīng)力判定總結(jié)歸納鞏固提升

任務(wù)一（鞏固）：完成平臺相關(guān)測試

任務(wù)二（拓展）：參與論壇話題討論

地下水位的升降對土中的自重應(yīng)力有什么影響？

任務(wù)三（預(yù)習(xí)）：預(yù)習(xí)基底壓力相關(guān)資料判定基底壓力

任務(wù)驅(qū)動

本節(jié)提綱一、

基底壓力概述二、

中心荷載下的基底壓力三、

偏心荷載下的基底壓力一、基底壓力概述

即接觸壓力，指上部結(jié)構(gòu)荷載和基礎(chǔ)自重施加于基礎(chǔ)底面處地基上的單位面積壓力。

單位為kPa1.什么是基底壓力F上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)地基G一、基底壓力概述1.什么是基底壓力基底壓力附加應(yīng)力地基沉降變形基底反力基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的外荷載影響因素分布規(guī)律計算方法F上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)地基G一、基底壓力概述2.基底壓力的影響因素基礎(chǔ)條件剛度形狀大小埋深大小方向分布土類密度土層結(jié)構(gòu)等荷載條件地基條件GF基礎(chǔ)地基一、基底壓力概述3.基底壓力分布規(guī)律沒有任何剛度EI=0M=0柔性基礎(chǔ)

剛性基礎(chǔ)

抗彎剛度EI=∞M≠0一、基底壓力概述?基礎(chǔ)變形能完全適應(yīng)地基表面的變形?基礎(chǔ)上下壓力分布完全相同

柔性基礎(chǔ)-土壩、油罐、路基

3.基底壓力分布規(guī)律一、基底壓力概述?受力后基底只能保持平面下沉不能彎曲，即各點沉降相同。

剛性基礎(chǔ)-箱基、橋梁墩臺等混凝土基礎(chǔ)

3.基底壓力分布規(guī)律砂性土地基（拋物線）沒有黏結(jié)力，土顆粒被向外擠出基底邊緣側(cè)壓力轉(zhuǎn)移給基礎(chǔ)中間黏性土地基（馬鞍型-拋物線）土顆粒之間存在黏結(jié)力基礎(chǔ)邊緣側(cè)能夠承受壓力一、基底壓力概述實際工程

基礎(chǔ)剛度為彈性基礎(chǔ)4.基底壓力計算方法

根據(jù)圣維南原理，基礎(chǔ)底面下地基土中一定深度處的附加應(yīng)力與基底荷載分布的形態(tài)無關(guān),只與荷載合力的大小和作用點位置相關(guān)。基底壓力的分布形式復(fù)雜簡化計算方法：假定基底壓力按直線分布的材料力學(xué)方法基礎(chǔ)尺寸較小荷載不是很大二、中心荷載下的基底壓力式中：

F—作用任一基礎(chǔ)上的豎向力(kN)；

G—基礎(chǔ)自重設(shè)計值及其上回填土的總重(kN)，G=

GAd；

G為基礎(chǔ)及回填土之平均重度，一般取20kN/m3，在地

下水位以下部分應(yīng)扣去浮力，取10kN/m3；d—基礎(chǔ)埋深，從設(shè)計地面或室內(nèi)外平均設(shè)計地面算起；A—基底面積(m2)。

三、

偏心荷載下的基底壓力

F+G

eelbpmaxpmin作用于基礎(chǔ)底面形心上的力矩M=(F+G)?e

基礎(chǔ)底面的抵抗矩；矩形截面W=bl2/6三、

偏心荷載下的基底壓力

當(dāng)e<l/6時，pmax，pmin>0，基底壓力呈梯形分布pmaxpmine<l/6三、

偏心荷載下的基底壓力

當(dāng)e=l/6時，pmax>0，pmin=0，基底壓力呈三角形分布pmaxpmin=0e=l/6三、

偏心荷載下的基底壓力

當(dāng)e>l/6時，pmax>0，pmin<0，基底出現(xiàn)拉應(yīng)力，基底壓力重分布e>l/6pmaxpmin<0pmaxpmin=0基底壓力重分布三、

偏心荷載下的基底壓力

偏心荷載作用在基底壓力分布圖形的形心上原則：基底壓力合力與總荷載相等總結(jié)歸納鞏固提升

任務(wù)一（鞏固）：完成平臺相關(guān)測試

任務(wù)二（拓展）：參與論壇話題討論

隨著荷載增大，基底壓力分布形式如何變化？

任務(wù)三（預(yù)習(xí)）：預(yù)習(xí)附加應(yīng)力相關(guān)資料判定地基附加應(yīng)力

任務(wù)驅(qū)動

本節(jié)提綱一.地基附加應(yīng)力概述二.矩形荷載下的地基附加應(yīng)力571.定義地基附加應(yīng)力是由新增加建筑物荷載在地基中產(chǎn)生的應(yīng)力。是引起地基變形和破壞的主要原因。2.基本假定地基土是各向同性的、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。采用的計算方法是根據(jù)彈性理論推導(dǎo)的。

一、地基附加應(yīng)力概述1.角點下應(yīng)力

二、矩形荷載下的地基附加應(yīng)力式中αc-均布矩形荷載角點下豎向附加應(yīng)力系數(shù)，按l/b、z/b查表可得。2.任意點下應(yīng)力-----角點法注：o點為地基中任意一點在基底平面上的投影點。角點法：通過o點做輔助線，公共角點，任意深度z處的附加應(yīng)力，就等于小矩形荷載在該深度處所引起的應(yīng)力之和。

二、矩形荷載下的地基附加應(yīng)力L212L1b2b1所求點在基礎(chǔ)的四條邊上

二、矩形荷載下的地基附加應(yīng)力2.任意點下應(yīng)力-----角點法1324所求點在基礎(chǔ)的底面積之內(nèi)

二、矩形荷載下的地基附加應(yīng)力2.任意點下應(yīng)力-----角點法1324所求點在基礎(chǔ)的底面積之外注：斜線區(qū)域為基底面積

二、矩形荷載下的地基附加應(yīng)力2.任意點下應(yīng)力-----角點法四條邊平行移動的區(qū)域內(nèi)

任意點下應(yīng)力-----角點法所求點在基礎(chǔ)的底面積之外四條邊平行移動的區(qū)域外1234

二、矩形荷載下的地基附加應(yīng)力2.任意點下應(yīng)力-----角點法注：斜線區(qū)域為基底面積

σz=4ac1p0

將矩形荷載面分成四塊相同矩形

二、矩形荷載下的地基附加應(yīng)力2.任意點下應(yīng)力-----角點法當(dāng)o點位于荷載面中心時

二、矩形荷載下的地基附加應(yīng)力2.任意點下應(yīng)力-----角點法注意：查表時所取邊長l和b應(yīng)為劃分后小矩形塊的長邊和短邊。案例：如圖所示，荷載面積2m×1m，p=100kPa，求A，E，O，F(xiàn)，G各點下z=1m深度處的附加應(yīng)力，并利用計算結(jié)果說明附加應(yīng)力的擴(kuò)展規(guī)律。（1）A點下的應(yīng)力A點是矩形ABCD的角點，由表查得acA=0.200，故A點下的豎向附加應(yīng)力為：【解】

二、矩形荷載下的地基附加應(yīng)力（2）E點下的應(yīng)力【解】

二、矩形荷載下的地基附加應(yīng)力E點將矩形荷載面積分為兩個相等小矩形EADI和EBCI。任一小矩形m=1,n=1,由表查得acE=0.175，故E點下的豎向附加應(yīng)力為：案例：如圖所示，荷載面積2m×1m，p=100kPa，求A，E，O，F(xiàn)，G各點下z=1m深度處的附加應(yīng)力，并利用計算結(jié)果說明附加應(yīng)力的擴(kuò)展規(guī)律。（3）O點下的應(yīng)力【解】

二、矩形荷載下的地基附加應(yīng)力O點將矩形荷載面積分為四個相等小矩形。任一小矩形m=1/0.5=2,n=1/0.5=2,由表查得acO=0.120，故O點下的豎向附加應(yīng)力為：案例：如圖所示，荷載面積2m×1m，p=100kPa，求A，E，O，F(xiàn)，G各點下z=1m深度處的附加應(yīng)力，并利用計算結(jié)果說明附加應(yīng)力的擴(kuò)展規(guī)律。（4）F點下的應(yīng)力【解】

二、矩形荷載下的地基附加應(yīng)力過F點做矩形FGAJ、FJDH、FKCH和FGBK。設(shè)矩形FGAJ和FJDH的角點應(yīng)力系數(shù)為acⅠ；矩形FGBK和FKCH的角點應(yīng)力系數(shù)為KcⅡ案例：如圖所示，荷載面積2m×1m，p=100kPa，求A，E，O，F(xiàn)，G各點下z=1m深度處的附加應(yīng)力，并利用計算結(jié)果說明附加應(yīng)力的擴(kuò)展規(guī)律。（5）G點下的應(yīng)力【解】

二、矩形荷載下的地基附加應(yīng)力過G點做矩形GADH和GBCH。分別求出它們的角點應(yīng)力系數(shù)為acⅠ

acⅡ案例：如圖所示，荷載面積2m×1m，p=100kPa，求A，E，O，F(xiàn)，G各點下z=1m深度處的附加應(yīng)力，并利用計算結(jié)果說明附加應(yīng)力的擴(kuò)展規(guī)律。

二、矩形荷載下的地基附加應(yīng)力案例：如圖所示，荷載面積2m×1m，p=100kPa，求A，E，O，F(xiàn)，G各點下z=1m深度處的附加應(yīng)力，并利用計算結(jié)果說明附加應(yīng)力的擴(kuò)展規(guī)律?？偨Y(jié)歸納鞏固提升

任務(wù)一（鞏固）：完成平臺相關(guān)測試

任務(wù)二（拓展）：參與論壇話題討論

基底壓力和基底附加壓力區(qū)別？

任務(wù)三（預(yù)習(xí)）：預(yù)習(xí)土的壓縮性相關(guān)資料

評價土的壓縮性狀態(tài)

任務(wù)驅(qū)動

本節(jié)提綱

一、壓縮性概念

二、室內(nèi)壓縮試驗與壓縮性指標(biāo)

三、土壓縮性的原位測試土具有壓縮性荷載作用地基發(fā)生沉降荷載大小土的壓縮特性地基厚度均勻沉降（沉降量）不均勻沉降（沉降差）建筑物上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力影響結(jié)構(gòu)物的安全和正常使用土的特點（碎散、三相）沉降具有時間效應(yīng)－沉降速率一、壓縮性概念土壓縮的原因固體土顆粒本身被壓縮土孔隙中水及封閉氣體被壓縮水和氣體從孔隙中被擠出土體在壓力作用下體積減小的特性稱為土的壓縮性1.壓縮性一、壓縮性概念孔隙中水和氣體向外排出要有一個時間過程。因此土的壓縮亦要一段時間才能完成。這一與時間有關(guān)的壓縮過程稱為固結(jié)。2.固結(jié)一、壓縮性概念土的壓縮變形的快慢與土的滲透性有關(guān)

透水性大的飽和無粘性上，完成壓縮變形的過程短;透水性小的飽和粘性土，壓縮變形穩(wěn)定所需的時間長。施加荷載，靜置至變形穩(wěn)定逐級加大荷載測定：軸向應(yīng)力

軸向變形試驗結(jié)果：二、室內(nèi)壓縮試驗與壓縮性指標(biāo)研究土在不同壓力作用下，孔隙比變化規(guī)律Vv＝e1Vs＝1h1/(1+e1)h1V’v＝eiVs＝1hi/(1+e)phisi受荷后土樣的高度變化:設(shè)初始高度h1,受壓后的高度hi,則hi=h1—si,si為每級荷載作用下的變形量土樣體積在受壓前后不變其中二、室內(nèi)壓縮試驗與壓縮性指標(biāo)1.壓縮試驗與e-p曲線由于逐級（一般為6級）施加荷載在不同壓力p作用下，可得到相應(yīng)的孔隙比e，根據(jù)一一對應(yīng)關(guān)系，以橫坐標(biāo)表示壓力p，以縱坐標(biāo)表示孔隙比，繪制e-p曲線，稱為壓縮曲線。二、室內(nèi)壓縮試驗與壓縮性指標(biāo)1.壓縮試驗與e-p曲線反映土的壓縮性的指標(biāo)主要有壓縮系數(shù)a

壓縮指數(shù)Cc

壓縮模量Es變形模量E0二、室內(nèi)壓縮試驗與壓縮性指標(biāo)2.壓縮性指標(biāo)2.壓縮性指標(biāo)（MPa-1）1）壓縮系數(shù)α：

取壓縮曲線上M1M2兩點切線的斜率值，稱為土的壓縮系數(shù)。p1p2e1e2M1M2e0epe-p曲線△p△eβ壓密定律：在豎向壓力變化不大的范圍內(nèi)，孔隙比的變化量與壓力之間的變化量，二者之間的關(guān)系近似用一條直線來代替。二、室內(nèi)壓縮試驗與壓縮性指標(biāo)負(fù)號表示隨著壓力p的增加，e逐漸減少。曲線愈陡，說明隨著壓力的增加，土孔隙比的減小愈顯著，因而土的壓縮性愈高。1）壓縮系數(shù)α：

二、室內(nèi)壓縮試驗與壓縮性指標(biāo)2.壓縮性指標(biāo)土的類別a1-2(MPa-1)高壓縮性土≥0.5中壓縮性土0.1～0.5低壓縮性土<0.1二、室內(nèi)壓縮試驗與壓縮性指標(biāo)1）壓縮系數(shù)α：

2.壓縮性指標(biāo)壓縮曲線上取p1=100kPa至p2=200kPa對應(yīng)的壓縮系數(shù)α1-2來評價土的壓縮性。

地鐵8號線工程鉆孔取土的土樣1為粉質(zhì)粘土、土樣2為淤泥質(zhì)粘土，其壓縮試驗數(shù)據(jù)列于表中，，計算a1-2和評價其壓縮性。土樣1α1-2=(0.77-0.736)/0.1=0.34MPa-1

中壓縮性土土樣2α1-2=(0.89-0.803)/0.1=0.87MPa-1

高壓縮性土二、室內(nèi)壓縮試驗與壓縮性指標(biāo)垂直壓力050100200300400空隙比土樣10.8660.7990.7700.7360.7210.714土樣21.0850.9600.8900.8030.7480.707壓縮指數(shù)e-p曲線缺點：不能反映土的應(yīng)力歷史

特點：有一段較長的直線段指標(biāo)：二、室內(nèi)壓縮試驗與壓縮性指標(biāo)2）壓縮指數(shù)Cc：2.壓縮性指標(biāo)土在完全側(cè)限條件下豎向應(yīng)力與相應(yīng)的應(yīng)變增量的比值。側(cè)限壓縮模量單位：Mpa，

Kpae1-相當(dāng)于壓力p1的孔隙比：a-相當(dāng)于壓力p1增加至p2時的壓縮系數(shù)二、室內(nèi)壓縮試驗與壓縮性指標(biāo)3）壓縮模量Es：2.壓縮性指標(biāo)

壓縮模量Es與壓縮系數(shù)α成反比，Es越大，則α越小，此時，土的壓縮性就越低。土的類別

ES(MPa-1)低壓縮性土>15中壓縮性土4～15高壓縮性土<4二、室內(nèi)壓縮試驗與壓縮性指標(biāo)3）壓縮模量Es：2.壓縮性指標(biāo)地基土現(xiàn)場載荷試驗圖反力梁千斤頂基準(zhǔn)梁荷載板百分表1－承壓板2－千斤頂3－百分表4－平臺5－支墩6－堆載三、土壓縮性的原位測試變形模量E0

是關(guān)于土的泊松比的函數(shù)，變形模量是指土體在無側(cè)限條件下豎向壓應(yīng)力與相應(yīng)應(yīng)變之比。變形模量是在現(xiàn)場原位測定的，所以它能比較準(zhǔn)確的反映出土在天然狀態(tài)下的壓縮性。三、土壓縮性的原位測試變形模量E0與壓縮模量Es之間存在如下理論上的換算關(guān)系：總結(jié)歸納鞏固提升

任務(wù)一（鞏固）：完成平臺相關(guān)測試

任務(wù)二（拓展）：參與論壇話題討論

任務(wù)三（預(yù)習(xí)）：預(yù)習(xí)固結(jié)試驗相關(guān)資料

測定土的壓縮性指標(biāo)（固結(jié)試驗）

任務(wù)驅(qū)動

本節(jié)提綱一、目的和適用范圍二、主要檢測設(shè)備三、試驗準(zhǔn)備四、試驗操作步驟五、試驗結(jié)果整理固結(jié)試驗是測定土樣在有側(cè)限的條件下逐級加壓，測定壓力和試樣孔隙比的關(guān)系，評價土體壓縮性的試驗。試驗簡介一、目的和適用范圍本試驗的目的是測定土的單位沉降量，壓縮系數(shù)、壓縮模量、壓縮指數(shù)、回彈指數(shù)、固結(jié)系數(shù)以及原狀土的先期固結(jié)壓力等。

采用快速方法，是一種近似試驗方法。本試驗方法適用于飽和的粘質(zhì)土，當(dāng)只進(jìn)行壓縮時，允許用非飽和土。二、主要儀器設(shè)備1.固結(jié)儀：試樣面積30cm2和50cm2，高2cm2.環(huán)刀：高度為20mm3.透水石：透水石滲透系數(shù)應(yīng)大于試樣滲透系數(shù)4.變形量測設(shè)備：量程10mm，最小分度為0.01mm的百分表三、試樣準(zhǔn)備用環(huán)刀切取原狀土樣或制備所需狀態(tài)的擾動土樣比重

密度

含水率

初始高度四、試驗步驟1.安放試樣在壓縮容器內(nèi)依次放上護(hù)環(huán)，將護(hù)環(huán)缺口向下壓入容器中；護(hù)環(huán)內(nèi)再放入大透水石、濕潤的濾紙、將帶有環(huán)刀的試樣刀口向下安放在壓縮容器的護(hù)環(huán)內(nèi)，安放加壓導(dǎo)環(huán)、濾紙、上透水石，最后放上加壓蓋。四、試驗步驟1.安放試樣在壓縮容器內(nèi)依次放上護(hù)環(huán)，將護(hù)環(huán)缺口向下壓入容器中；護(hù)環(huán)內(nèi)再放入大透水石、濕潤的濾紙、將帶有環(huán)刀的試樣刀口向下安放在壓縮容器的護(hù)環(huán)內(nèi)，安放加壓導(dǎo)環(huán)、濾紙、上透水石，最后放上加壓蓋。四、試驗步驟2.檢查設(shè)備放上加壓框架，調(diào)整使杠桿前端水平。3.安裝測微表四、試驗步驟測微表大圈每走一格為0.01mm，小圈每走一格為1mm。按裝上測微表，調(diào)節(jié)量表桿頭使其可伸長的長度不小于8mm，并檢查量表是否靈活和垂直.四、試驗步驟4.施加預(yù)壓為確保壓縮儀各部位接觸良好，施加1kPa的預(yù)壓荷重，然后調(diào)整測微表讀數(shù)至零處。測微表小指針需調(diào)至整數(shù)位，大指針調(diào)至零，加壓后測微表指針逆時針轉(zhuǎn)動，讀數(shù)時要看測微表的紅字。5.加壓觀測荷載等級一般為50、100、200、400kPa。加荷時，應(yīng)按順序加砝碼;測記壓縮穩(wěn)定（測微表讀數(shù)每小時變化不大于0.005mm）讀數(shù)后，施加下一級荷載。依次逐級加荷至試驗結(jié)束。6.試驗結(jié)束后迅速拆除儀器各部件，取出試樣。四、試驗步驟五、結(jié)果整理1.按公式計算試驗開始時的孔隙比2.計算各級荷載下變形穩(wěn)定后的孔隙比3.以荷載壓力P為橫坐標(biāo)，各級荷載下變形穩(wěn)定后的孔隙比e為縱坐標(biāo)繪壓縮曲線五、結(jié)果整理五、結(jié)果整理壓縮曲線上取p1=100kPa至p2=200kPa對應(yīng)的壓縮系數(shù)α1-2來評價土的壓縮性。4.評價土的壓縮性總結(jié)歸納鞏固提升

任務(wù)一（鞏固）：完成平臺相關(guān)測試

任務(wù)二（拓展）：參與論壇話題討論

固結(jié)試驗試驗注意事項

任務(wù)三（預(yù)習(xí)）：預(yù)習(xí)土的沉降量相關(guān)資料判定土體最終沉降量（分層總和法）

任務(wù)驅(qū)動

如何判定地基最終沉降量？

問題提出一、計算原理二、基本假設(shè)三、計算公式四、計算步驟

本節(jié)提綱最終沉降量S∞：t∞時地基最終沉降穩(wěn)定以后的最大沉降量，不考慮沉降過程。不可壓縮層可壓縮層σz=pp地基表面的豎向變形，稱為地基沉降，或基礎(chǔ)沉降。一、計算原理一、計算原理如圖所示，將地基土在一定深度范圍內(nèi)劃分若干薄層.一般取每個薄層中心點下地基附加應(yīng)力來計算各薄層土的豎向壓縮量各薄層土豎向壓縮量之和為∑si；即為基礎(chǔ)最終的沉降量s。二、基本假設(shè)1.各薄層土均視為無側(cè)向膨脹條件下受壓，即地基土不產(chǎn)生側(cè)向變形，只考慮豎向壓縮，計算基礎(chǔ)沉降時所涉及到的指標(biāo)，均可采用室內(nèi)固結(jié)試驗成果;2.每一薄層壓縮量計算部位應(yīng)選擇基礎(chǔ)底面中心點下的附加應(yīng)力進(jìn)行計算;3.對于某一薄層而言層頂與層底的應(yīng)力是變化的，計算時均近似地取層頂和層底應(yīng)力的平均值作為壓縮的荷載;4.只計算"壓縮層”范圍內(nèi)的變形，地基壓縮量等于基底面下某一深度范圍內(nèi)各土層壓縮量總和。三、計算公式各分層沉降量：e1i—由第i層的自重應(yīng)力均值從土的壓縮曲線上得到的相應(yīng)孔隙比

e2i—由第i層的自重應(yīng)力均值與附加應(yīng)力均值之和從土的壓縮曲線上得到的相應(yīng)孔隙比地基最終沉降量

S

的分層總和法公式如下：上式為分層總和法的基本公式，采用壓縮曲線來計算。三、計算公式

若在計算時采用壓縮系數(shù)a

和壓縮模量Es

，則公式可變形為：四、計算步驟d地面基底pp0d

自重應(yīng)力附加應(yīng)力壓縮層下限(沉降計算深度）

ci

zihizn1.按比例繪出地基與基礎(chǔ)的剖面圖。2.劃分薄層hi①不同土層界面；②地下水位標(biāo)高處；③每層厚度≤0.4b(基礎(chǔ)寬度）。四、計算步驟d地面基底pp0d

附加應(yīng)力壓縮層下限(沉降計算深度）

ci

zihizn3.分別計算每分層界面處的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力，并畫出應(yīng)力圖形自重應(yīng)力四、計算步驟d地面基底pp0d

自重應(yīng)力附加應(yīng)力壓縮層下限(沉降計算深度）

ci

zihizn4.確定地基中壓力層厚度zn采用應(yīng)力比:①一般土層：σz/σc≤0.2；②軟粘土層：σz/σc≤0.1

；在沉降計算深度范圍內(nèi)存在有基巖時，Zn可取至基巖表面為止。四、計算步驟d地面基底pp0d

自重應(yīng)力附加應(yīng)力壓縮層下限(沉降計算深度）

ci

zihizn5.計算每薄層土沉降量Si6.計算地基最終沉降量，實際就是將各薄層土沉降量之和s=Si總結(jié)歸納鞏固提升

任務(wù)一（鞏固）：完成平臺相關(guān)測試

任務(wù)二（拓展）：參與論壇話題討論

分層總和法的假設(shè)條件對結(jié)果有哪些影響？

任務(wù)三（預(yù)習(xí)）：預(yù)習(xí)應(yīng)力面積法相關(guān)資料判定土體最終沉降量（規(guī)范法）

任務(wù)驅(qū)動

本節(jié)提綱一、規(guī)范法概述二、判定公式三、判定步驟四、工程應(yīng)用地基最終沉降量計算方法：《鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（TB10093-2017）《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTG3363-2019）

推薦的計算方法是修正形式的分層總和法即規(guī)范法（應(yīng)力面積法），該方法計算成果接近于實測值，更符合我們實際工程的需要。一、規(guī)范法概述一、規(guī)范法概述1322.規(guī)范法引入平均附加應(yīng)力系數(shù)與附加應(yīng)力面積的概念。3.規(guī)范法引入沉降經(jīng)驗系數(shù)，來調(diào)整沉降的理論值。

規(guī)范法的基本假定與分層總和法的相同，二者的不同點在于：1.分層上的不同，規(guī)范法以天然層面分層。一般情況：軟粘土（應(yīng)力集中）S’偏小,Ψs>1

硬粘土（應(yīng)力擴(kuò)散）S’偏大,Ψs<1修正后的地基沉降量為：二、判定公式133

稱為第層底部到基底的附加應(yīng)力面積，可由該范圍內(nèi)的平均附加應(yīng)力乘以該范圍深度求得

為第層底部至基底的平均附加應(yīng)力系數(shù)。

二、判定公式134第層理論上的沉降以上式中

p0—基底附加壓力(kPa)；—分別為第i層的上層面與下層面至基礎(chǔ)底面的距離(m)；—和范圍內(nèi)豎向平均附加應(yīng)力系數(shù)，可查表；—第i層土的壓縮模量，(MPa或kPa)、—和范圍內(nèi)豎向附加應(yīng)力面積Ai-1和Ai，(kPa·m).二、判定公式135對于地基的計算深度，即地基壓縮層厚度zn，可分兩種情況：⑴

有相鄰荷載影響:：在計算深度zn范圍內(nèi)，第i層土的變形值：在zn處向上取厚度△z土層的計算變形值，△z按規(guī)定確定。摘自《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTG3363-2019）nissDD二、判定公式136對于地基的計算深度，即地基壓縮層厚度zn，可分兩種情況：⑵

無相鄰荷載的基礎(chǔ)中點下:

式中b-基礎(chǔ)寬度，適用于1m～30m范圍。在計算深度范圍內(nèi)存在基巖時，Zn可取至基巖表面。三、判定步驟137規(guī)范法判定基礎(chǔ)沉降量的步驟為：1.計算基底附加應(yīng)力p0；

2.以天然土層作為分層面（即按Es分層）；

3.確定壓縮層厚度zn，采用變形比

三、判定步驟138規(guī)范法判定基礎(chǔ)沉降量的步驟為：4.分別計算每層土的變形量；

5.計算基礎(chǔ)總沉降量。

三、判定步驟139規(guī)范法判定基礎(chǔ)沉降量的步驟為：

6.總沉降量修正。

式中——沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，根據(jù)地區(qū)沉降觀測資料及經(jīng)驗確定，也可采用表中數(shù)值(表中[]為地基承載力基本容許值)；

摘自《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTG3363-2019）三、判定步驟140規(guī)范法判定基礎(chǔ)沉降量的步驟為：

6.總沉降量修正。

表中——基礎(chǔ)底面下第i層土的壓縮模量，應(yīng)取

“土的自重應(yīng)力”至“土的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力之和”的壓應(yīng)力段計算（kPa）。是指沉降計算深度范圍內(nèi)壓縮模量的當(dāng)量值，按下式計算Ai——第i層土附加應(yīng)力系數(shù)沿土層厚度的積分值。三、判定步驟141下表為矩形基礎(chǔ)受豎向均勻荷載作用下基礎(chǔ)中心點下地基平均附加應(yīng)力系數(shù)對于其他情況的平均附加應(yīng)力系數(shù)，可由《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTG3363-2019）中查得。注：l,b分別為矩形的長邊與短邊，Z為基底以下的深度。，地下水位以下

。青島地鐵八號線某地基基礎(chǔ)底面為正方形，邊長為b=4m，基礎(chǔ)埋深d=1m，作用于基底中心荷載N=1760kN（包括基礎(chǔ)自重），地基為粉質(zhì)粘土，其天然重度，地下水位埋深3.4m，地下水位以下土的飽和重度

。土層壓縮模量為：地下水位以上地基土的承載力基本容許值[]，試用“規(guī)范法”計算柱基中心的沉降量。四、工程應(yīng)用，地下水位以下

。青島地鐵八號線某地基基礎(chǔ)底面為正方形，邊長為b=4m，基礎(chǔ)埋深d=1m，作用于基底中心荷載N=1760kN（包括基礎(chǔ)自重），地基為粉質(zhì)粘土，其天然重度，地下水位埋深3.4m，地下水位以下士的飽和重度

。土層壓縮模量為：地下水位以上地基土的承載力基本容許值[]，試用“規(guī)范法”計算柱基中心的沉降量。解：1.計算基底附加壓力四、工程應(yīng)用，地下水位以下

。青島地鐵八號線某地基基礎(chǔ)底面為正方形，邊長為b=4m，基礎(chǔ)埋深d=1m，作用于基底中心荷載N=1760kN（包括基礎(chǔ)自重），地基為粉質(zhì)粘土，其天然重度，地下水位埋深3.4m，地下水位以下士的飽和重度

。土層壓縮模量為：地下水位以上地基土的承載力基本容許值[]，試用“規(guī)范法”計算柱基中心的沉降量。解：2.

分層地下水位處分層四、工程應(yīng)用，地下水位以下

。青島地鐵八號線某地基基礎(chǔ)底面為正方形，邊長為b=4m，基礎(chǔ)埋深d=1m，作用于基底中心荷載N=1760kN（包括基礎(chǔ)自重），地基為粉質(zhì)粘土，其天然重度，地下水位埋深3.4m，地下水位以下士的飽和重度

。土層壓縮模量為：地下水位以上地基土的承載力基本容許值[]，試用“規(guī)范法”計算柱基中心的沉降量。解：3.按公式計算地基沉降計算深度四、工程應(yīng)用4.確定平均附加應(yīng)力系數(shù)、、由，、0.6、1.95分別查表得：

5.確定沉降計算經(jīng)驗系數(shù)壓縮模量當(dāng)量值為6.公式

可算出柱基中心的沉降量。四、工程應(yīng)用總結(jié)歸納鞏固提升

任務(wù)一（鞏固）：完成平臺相關(guān)測試

任務(wù)二（拓展）：參與論壇話題討論

分層總和法和規(guī)范法的優(yōu)缺點

任務(wù)三（預(yù)習(xí)）：預(yù)習(xí)土的抗剪強度相關(guān)資料判定土體穩(wěn)定性

滑坡（邊坡穩(wěn)定）

事故引入擋土墻破壞（土壓力）

事故引入地基破壞（承載力）

事故引入如何判斷土體是否處于穩(wěn)定狀態(tài)？核心

問題提出一、土的抗剪強度二、土中任意點應(yīng)力三、莫爾-庫侖破壞準(zhǔn)則四、應(yīng)力極限平衡條件

本節(jié)提綱一、土的抗剪強度土的抗剪強度（τf

）是指土體對于外荷載所產(chǎn)生的剪應(yīng)力的極限抵抗能力。定義公式庫侖定律土力學(xué)之始祖1773

年庫侖提交論文“最大最小原理在某些與建筑有關(guān)的靜力學(xué)問題中的應(yīng)用”。1776

年由科學(xué)院刊出，被認(rèn)為是古典土力學(xué)的基礎(chǔ)。嚴(yán)謹(jǐn)

耐心

專注堅持一、土的抗剪強度公式庫侖定律核心

f=c+tan

黏土c

f

f=tan

砂土

f

f=tan

+c式中：

-剪切面正應(yīng)力(KPa)

-內(nèi)摩擦角(°)c-粘聚力(kPa)抗剪強度指標(biāo)一、土的抗剪強度分析應(yīng)力狀態(tài)

3

3

1

1

3

1

dldlcosαdlsinα

方向靜力平衡條件可得：τ方向靜力平衡條件可得：二、土中任意點應(yīng)力公式莫爾應(yīng)力圓圓心坐標(biāo)為：半徑為：

O

1

3(1+3)/2(1-3)/2二、土中任意點應(yīng)力公式莫爾應(yīng)力圓

O

1

3(1+3)/2

2A(,)土中某點的應(yīng)力狀態(tài)莫爾圓圓周上各點的坐標(biāo)就表示該點在相應(yīng)平面上的正應(yīng)力

和剪應(yīng)力

二、土中任意點應(yīng)力應(yīng)力圓與強度線相離：

強度線應(yīng)力圓與強度線相切：應(yīng)力圓與強度線相割：極限應(yīng)力圓穩(wěn)定狀態(tài)極限平衡狀態(tài)破壞狀態(tài)

f=c+tan<f

=f

>f

三、莫爾-庫侖破壞準(zhǔn)則

Oc

f=c+

tan

1f

3

根據(jù)極限應(yīng)力圓與抗剪強度線相切的幾何關(guān)系，建立極限平衡條件：

1=

1f函數(shù)轉(zhuǎn)換四、應(yīng)力極限平衡條件

（重難點）地鐵8號線地基中某一單元土體上的最大主應(yīng)力為120kPa，最小主應(yīng)力為30kPa，試驗測得土的抗剪強度指標(biāo)φ=30°，c=10kPa，判定：該單元處于何種狀態(tài)？

1

1

分析

Oc

1f

3四、應(yīng)力極限平衡條件

（重難點）

12030124.64

四、應(yīng)力極限平衡條件

（重難點）地鐵8號線地基中某一單元土體上的最大主應(yīng)力為120kPa，最小主應(yīng)力為30kPa，試驗測得土的抗剪強度指標(biāo)φ=30°，c=10kPa，判定：該單元處于何種狀態(tài)？總結(jié)歸納鞏固提升

任務(wù)一（鞏固）：完成平臺相關(guān)測試

任務(wù)二（拓展）：參與論壇話題討論

還有哪些公式可判定極限平衡狀態(tài)？

任務(wù)三（預(yù)習(xí)）：預(yù)習(xí)測定土的抗剪強度指標(biāo)相關(guān)資料測定土的抗剪強度（三軸壓縮試驗）

一、試驗?zāi)康娜?、試驗原理四、試驗方法五、抗剪強度指?biāo)的選擇

本節(jié)提綱二、試驗裝置一、試驗?zāi)康娜S壓縮試驗

測定土的抗剪強度，提供計算地基強度和穩(wěn)定分析使用的土的總抗剪強度參數(shù)和有效抗剪強度參數(shù)。二、試驗裝置試樣壓力室壓力水排水管閥門軸向加壓桿有機玻璃罩橡皮膜透水石頂帽濾紙三、試驗原理方法：首先試樣施加靜水壓力（圍壓）為

3

；然后通過活塞桿施加的是應(yīng)力差Δ

1=

1-3

。特點：試樣是軸對稱應(yīng)力狀態(tài)。垂直應(yīng)力是大主應(yīng)力

1；徑向與切向應(yīng)力總是相等為小主應(yīng)力

3軸向壓力三、試驗原理強度包線(

1-

)fc

(

1-

)f

分別作圍壓

為100kPa

、200kPa

、300kPa的三軸試驗，得到破壞時相應(yīng)的（

1-

)f繪制三個破壞狀態(tài)的應(yīng)力摩爾圓，畫出它們的公切線——強度包線，得到強度指標(biāo)c與

四、試驗方法

三軸剪切試驗按剪切前的固結(jié)程度和剪切時的排水條件，可以分為三種試驗方法：1.不固結(jié)不排水試驗(UU試驗)2.固結(jié)不排水試驗(CU試驗)3.固結(jié)排水試驗(CD試驗)四、試驗方法

三軸試驗：施加周圍壓力

3、軸向壓力增量△

直至剪破的整個過程都關(guān)閉排水閥門，不允許試樣排水固結(jié)。

3

3

3

3

3

3△△關(guān)閉排水閥cu、

u

不固結(jié)不排水剪（UU）四、試驗方法有效應(yīng)力圓總應(yīng)力圓

u=0BCcu

uAA

3A

1A飽和粘性土在三組

3下的不排水剪試驗得到A、B、C三個不同總應(yīng)力圓，但只能得到一個有效應(yīng)力圓。試驗表明：雖然三個試樣的周圍壓力

3不同，但破壞時的主應(yīng)力差相等，三個極限應(yīng)力圓的直徑相等，因而強度包線是一條水平線。不固結(jié)不排水剪（UU）

3

3

3

3

3

3△△四、試驗方法

3

3

3

3

3

3△△打開排水閥關(guān)閉排水閥三軸試驗：施加周圍壓力

3時打開排水閥門，試樣完全排水固結(jié)，孔隙水壓力完全消散。然后關(guān)閉排水閥門，再施加軸向壓力增量△

，使試樣在不排水條件下剪切破壞。ccu、

cu

固結(jié)不排水剪（CU）四、試驗方法總應(yīng)力圓在水平軸上左移uf得到相應(yīng)的有效應(yīng)力圓，按有效應(yīng)力圓強度包線可確定c

、

飽和粘性土在三組

3下進(jìn)行固結(jié)不排水剪試驗得到A、B、C三個不同總應(yīng)力圓，由總應(yīng)力圓強度包線確定固結(jié)不排水剪總應(yīng)力強度指標(biāo)ccu、

cu

ccuc

cu

ABC固結(jié)不排水剪（CU）

3

3

3

3

3

3△△四、試驗方法

三軸試驗：試樣在圍壓

3作用下排水固結(jié)，再緩慢施加軸向壓力增量△

，直至剪破，整個試驗過程中打開排水閥門，始終保持試樣的孔隙水壓力為零。

3

3

3

3

3

3△△打開排水閥固結(jié)排水剪（CD）cd、

d

四、試驗方法在整個排水剪試驗過程中，uf＝0，總應(yīng)力全部轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力，所以總應(yīng)力圓即是有效應(yīng)力圓，總應(yīng)力強度線即是有效應(yīng)力強度線，強度指標(biāo)為cd、

d。

cd

d

3

3

3

3

3＋△

3＋△固結(jié)排水剪（CD）四、試驗方法固結(jié)排水試驗（CD試驗）1打開排水閥門，施加圍壓

后充分固結(jié)，超靜孔隙水壓力完全消散；2打開排水閥門，慢慢施加軸向應(yīng)力差

以便充分排水，避免產(chǎn)生超靜孔壓固結(jié)不排水試驗（CU試驗）1打開排水閥門，施加圍壓

后充分固結(jié)，超靜孔隙水壓力完全消散；2關(guān)閉排水閥門，很快剪切破壞，在施加軸向應(yīng)力差

過程中不排水不固結(jié)不排水試驗（UU試驗）1關(guān)閉排水閥門，圍壓

下不固結(jié)；2關(guān)閉排水閥門，很快剪切破壞，在施加軸向應(yīng)力差

過程中不排水cd、

d

ccu、

cu

cu、

u

五、抗剪強度指標(biāo)的選擇c

、

為土的有效粘聚力和有效內(nèi)摩擦角，即土的有效應(yīng)力強度指標(biāo)c、

為土的總應(yīng)力強度指標(biāo)有效應(yīng)力原理：土的抗剪強度并不是由剪切面上的法向總應(yīng)力決定，而是取決于剪切面上的法向有效應(yīng)力。土的抗剪強度的有效應(yīng)力指標(biāo)c,=c+tg=-u符合土的破壞機理，但有時孔隙水壓力u無法確定土的抗剪強度的總應(yīng)力指標(biāo)c,=c+tg便于應(yīng)用,但u不能產(chǎn)生抗剪強度，不符合強度機理，應(yīng)用時要符合工程條件強度指標(biāo)抗剪強度簡單評價五、抗剪強度指標(biāo)的選擇五、抗剪強度指標(biāo)的選擇總結(jié):同一種土

在不同的排水條件下進(jìn)行試驗，總應(yīng)力強度指標(biāo)完全不同。而有效應(yīng)力強度指標(biāo)不隨試驗方法的改變而不同，抗剪強度與有效應(yīng)力有唯一的對應(yīng)關(guān)系。總結(jié)歸納鞏固提升

任務(wù)一（鞏固）：完成平臺相關(guān)測試

任務(wù)二（拓展）：參與論壇話題討論

三種不同的試驗方法，其結(jié)果有何差別？

任務(wù)三（預(yù)習(xí)）：預(yù)習(xí)地基破壞機理相關(guān)資料

認(rèn)識地基破壞機理

任務(wù)驅(qū)動

本節(jié)提綱一、地基承載力概述二、地基的破壞類型189一、地基承載力概述地基承受荷載作用后，內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生變化：1.附加應(yīng)力引起地基內(nèi)土體變形，造成地基沉降；

2.引起地基內(nèi)土體的剪應(yīng)力增加。當(dāng)荷載繼續(xù)增大，地基出現(xiàn)較大范圍的塑性區(qū)時，將顯示地基承載力不足而失去穩(wěn)定，此時地基達(dá)到極限承載能力。190

地基承載力

指地基土單位面積上隨荷載增加所能發(fā)揮的承載潛力。

地基極限承載力（沒有安全儲備）地基瀕臨破壞、喪失穩(wěn)定時所發(fā)揮的承載力的極限值。一、地基承載力概述191

地基承載力特征值

滿足地基強度、穩(wěn)定性要求的承載力值，由荷載試驗直接測定或原位試驗的相關(guān)關(guān)系間接推定,由此而累積的經(jīng)驗值。

地基承載力設(shè)計值確保地基穩(wěn)定性，有足夠安全儲備設(shè)計取用的承載力值。

地基容許承載力在保證地基穩(wěn)定前提下,使建筑物變形不超過其允許值的承載力。一、地基承載力概述192二、地基的破壞類型現(xiàn)場靜載試驗?zāi)M基礎(chǔ)作用于地基的是一塊剛性的載荷板在載荷板上逐級施加荷載，同時測定在各級荷載作用下載荷板的沉降量及周圍土體的位移情況，加荷直至地基土破壞失穩(wěn)為止。由試驗得到壓力p與所對應(yīng)的穩(wěn)定沉降量s的關(guān)系曲線如圖。193二、地基的破壞類型三種曲線代表了三種不同的地基破壞類型：194二、地基的破壞類型1.整體剪切破壞（1）壓密階段oaⅠ區(qū)a點臨塑荷載Pcr（2）局部剪切階段abⅡⅢ區(qū)b點極限荷載Pu（3）破壞階段bc隆起整體失穩(wěn)195二、地基的破壞類型2.局部剪切破壞基礎(chǔ)下也產(chǎn)生壓密區(qū)及塑性區(qū)，但塑性區(qū)僅僅發(fā)展到地基某一范圍內(nèi)，基礎(chǔ)兩側(cè)地面微微隆起，沒有出現(xiàn)明顯的裂縫。196二、地基的破壞類型3.沖切破壞基礎(chǔ)下沒有明顯的連續(xù)滑動面，基礎(chǔ)周圍附近土體發(fā)生豎向剪切破壞，使基礎(chǔ)刺入土中。平均下沉梯度接近常數(shù),不規(guī)則下沉197二、地基的破壞類型地基通常會以上述哪種形式破壞呢？答：從地基土的性質(zhì)尤其是壓縮性方面考慮。

較堅硬或密實的土軟弱粘土或松砂土壓縮性

較低中高剪切破壞形式整體剪切破壞局部破壞或沖剪破壞總結(jié)歸納鞏固提升

任務(wù)一（鞏固）：完成平臺相關(guān)測試

任務(wù)二（拓展）：參與論壇話題討論

舉例說明常見地基破壞形式

任務(wù)三（預(yù)習(xí)）：預(yù)習(xí)地基承載力計算相關(guān)資料判定地基承載力（規(guī)范法）

任務(wù)驅(qū)動

202一、規(guī)范法概述二、判定步驟本節(jié)提綱203一、規(guī)范法概述《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTG3363-2019）《鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（TB10093-2017）《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007-2011)學(xué)會如何應(yīng)用規(guī)范學(xué)習(xí)規(guī)范的編制思想和有關(guān)設(shè)計思路注意理論公式計算與按規(guī)范方法確定地基承載力的綜合比較與應(yīng)用204一、規(guī)范法概述根據(jù)多年大量的地基荷載試驗資料和已建成橋梁的使用經(jīng)驗，經(jīng)過理論和統(tǒng)計分析，給出了各類土的地基承載力基本容許值[fa0]表及修正計算公式，廣泛應(yīng)用于公路及一般的橋梁的基礎(chǔ)設(shè)計。它使確定地基土容許承載力的工作大為簡化?！豆窐蚝鼗c基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTG3363-2019）規(guī)范僅對一般土質(zhì)條件作了規(guī)定荷載試驗、現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗或靜力觸探及理論計算等方法二、判定步驟1.獲取地基承載力基本容許值[fa0](kPa)

規(guī)范法判定步驟（1）考慮由載荷試驗或其他原位測試取得，其值不應(yīng)大于地基極限承載力的1/2;（2）根據(jù)巖土類別、狀態(tài)及其物理力學(xué)特性指標(biāo)按規(guī)范上的給定表格選用。摘自《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTG3363-2019）2062.地基承載力基本容許值修正fa——修正后的地基承載力特征值(kPa);b——基礎(chǔ)底面的最小邊寬(m)，當(dāng)b<2m時，取b=2m;

當(dāng)b>10m時，取b=10m;h——基底埋置深度(m),從自然地面起算，有水流沖刷時自一般沖刷線起算;

當(dāng)h<3m時，取h=3m;當(dāng)h/b>4時，取h=4b;當(dāng)基礎(chǔ)位于水中不透水地層上時，fa可按平均常水位至一般沖刷線的水深按10kPa/m提高。二、判定步驟2072.地基承載力基本容許值修正k1,k2

——基底寬度、深度修正系數(shù)，根據(jù)基底持力層土的類別按表確定;摘自《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTG3363-2019）二、判定步驟2082.地基承載力基本容許值修正γ1——基底持力層土的天然重度(kN/m3)。若持力層在水面以下且為透水者，應(yīng)取浮重度;γ2——基底以上土層的加權(quán)平均重度(kN/m3)，換算時若持力層在水面以下，且不透水時，不論基底以上土的透水性質(zhì)如何，均取飽和重度;當(dāng)透水時，水中部分土層取浮重度。二、判定步驟總結(jié)歸納鞏固提升

任務(wù)一（鞏固）：完成平臺相關(guān)測試

任務(wù)二（拓展）：參與論壇話題討論從規(guī)范法角度分析,影響地基承載力的因素有哪些？

任務(wù)三（預(yù)習(xí)）：預(yù)習(xí)土壓力相關(guān)資料

認(rèn)識土壓力的分類

任務(wù)驅(qū)動

本節(jié)提綱一、擋土結(jié)構(gòu)物概述三、影響土壓力的因素二、土壓力概述四、土壓力類型五、擋土墻位移與土壓力關(guān)系定義：擋土結(jié)構(gòu)物是用來支撐天然或人工斜坡不致坍塌，保持土體穩(wěn)定的一種建筑物，在工程中把這種建筑物稱為“擋土墻”。一、擋土結(jié)構(gòu)物概述

作用：擋住墻后的填土并承受來自填土側(cè)向的壓力。重力式擋土墻1.按結(jié)構(gòu)形式的不同分類一、擋土結(jié)構(gòu)物概述懸臂式、扶壁式擋土墻一、擋土結(jié)構(gòu)物概述1.按結(jié)構(gòu)形式的不同分類錨桿、錨定板式擋土墻一、擋土結(jié)構(gòu)物概述1.按結(jié)構(gòu)形式的不同分類加筋擋土墻一、擋土結(jié)構(gòu)物概述1.按結(jié)構(gòu)形式的不同分類剛性擋土墻一、擋土結(jié)構(gòu)物概述土壓力分布：直線型2.按剛度和位移方式的不同分類剛度較大，不容易發(fā)生變形。一、擋土結(jié)構(gòu)物概述柔性擋土墻2.按剛度和位移方式的不同分類剛度較小，易發(fā)生變形。土壓力分布:曲線型作用：土壓力是進(jìn)行擋土結(jié)構(gòu)物斷面設(shè)計和穩(wěn)定驗算的重要荷載。失穩(wěn)的立交橋加筋土擋墻二、土壓力概述

定義：由于土體自重、土上荷載或結(jié)構(gòu)物的側(cè)向擠壓作用,擋土結(jié)構(gòu)物所承受的來自墻后填土的側(cè)向壓力。土壓力每1米Ea??Z二、土壓力概述三、影響土壓力的因素重度、含水率內(nèi)摩擦角、粘聚力填土表面形狀填土的性質(zhì)地下水位擋土墻的高度和剛度擋土墻的位移條件土體與墻之間的摩擦擋土墻的移動方向擋土墻和土的相對位移量擋土墻固定不動，土壓力值為E0向前移動，土壓力值減小向后移動，土壓力值增大室內(nèi)小型擋土墻模型試驗三、影響土壓力的因素根據(jù)擋土墻的位移情況和墻后土體所處的應(yīng)力狀態(tài)，可將土壓力分為以下三種：主動土壓力靜止土壓力被動土壓力四、土壓力類型靜止土壓力直接建于基巖上的剛性擋墻、深基礎(chǔ)側(cè)墻、U型橋臺后的土壓力擋土墻靜止不動，墻后土體處于彈性平衡狀態(tài)時，作用在墻背上的土壓力，用E0

表示。四、土壓力類型主動土壓力

當(dāng)擋土墻向離開土體方向偏移到墻后土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時，作用在墻背上的土壓力，用Ea

表示。公路邊坡?lián)跬翂蟮耐翂毫λ摹⑼翂毫︻愋凸皹驑蚺_后的土壓力衡狀態(tài)時，作用在墻背上的土壓力，用Ep表示。

當(dāng)擋土墻向土體方向偏移到墻后土體達(dá)到極限平四、土壓力類型被動土壓力擋土墻體發(fā)生位移的方向決定土壓力的類型墻體位移量的變化決定土壓力的大小主動土壓力位移△a<<被動土壓力位移△p在相同的墻高和填土條件下，Ea<E0<<Ep五、擋土墻位移與土壓力關(guān)系太沙基1929年擋土墻模型試驗總結(jié)歸納鞏固提升

任務(wù)一（鞏固）：完成平臺相關(guān)測試

任務(wù)二（拓展）：參與論壇話題討論

實際工程或生活中還有哪些實例屬于靜止土壓力、

主動土壓力或被動土壓力的情況呢？

任務(wù)三（預(yù)習(xí)）：預(yù)習(xí)靜止土壓力相關(guān)資料判定靜止土壓力

問題引入土壓力如何判定？

本節(jié)提綱一、靜止土壓力概念二、靜止土壓力強度與分布三、靜止土壓力系數(shù)的確定四、特殊情況下靜止土壓力判定一、靜止土壓力概念靜止土壓力（E0）：擋土墻在壓力作用下不發(fā)生任何方向的位移，墻后填土處于彈性平衡狀態(tài)。Eo二、靜止土壓力強度與分布式中：ξ--側(cè)壓力系數(shù)，也稱靜止土壓力系數(shù)靜止土壓力強度沿墻高呈三角形分布E0的方向水平，作用線通過P0的分布圖形心，離墻腳的高度為H/3。靜止土壓力強度：靜止土壓力：填土均質(zhì)且無地下水三、靜止土壓力系數(shù)的確定ξ可通過室內(nèi)三軸儀或現(xiàn)場旁壓試驗求得，精度較低經(jīng)驗公式判定：砂土粘土彈性理論：

但泊松比μ很難確定

土的類型

靜止土壓力系數(shù)ξ松砂密砂正常固結(jié)黏土壓實填土超固結(jié)黏土0.40-0.450.45-0.500.5-0.60.8-1.51.0-4.0-土的內(nèi)摩擦角四、特殊情況下靜止土壓力計算墻后填土表面有均布荷載時，靜止土壓力強度可按下式計算:式中:q一填土面上的均布荷載。E0的方向水平指向墻背E0的大小等于分布圖面積E0作用線通過P0的分布圖形心四、特殊情況下靜止土壓力計算分布圖形心高度的求解方法Z即是梯形形心高度假設(shè)土壓力合力E對墻背產(chǎn)生的彎矩為M，則M=E*Z合力E=E1+E2，E1產(chǎn)生的彎矩為M1，E2產(chǎn)生的彎矩為M2M1=E1*Z1，M2=E2*Z2，M=M1+M2,則總結(jié)歸納鞏固提升

任務(wù)一（鞏固）：完成平臺相關(guān)測試

任務(wù)二（拓展）：參與論壇話題討論

何謂靜止土壓力，試舉工程實例？

任務(wù)三（預(yù)習(xí)）：預(yù)習(xí)主動土壓力相關(guān)資料判定主動土壓力（朗肯土壓力理論）

問題引入

本節(jié)提綱一、主動土壓力判定原理二、主動土壓力系數(shù)的確定三、主動土壓力強度與分布一、主動土壓力判定原理

在土壓力作用下，擋土墻離開土體向前位移至一定數(shù)值墻后土體達(dá)到主動極限平衡狀態(tài)。墻體外移，土壓力逐漸減小，當(dāng)土體破壞，達(dá)到極限平衡狀態(tài)時所對應(yīng)的土壓力(最小)滑裂面Ea一、主動土壓力判定原理1857年英國學(xué)者朗肯（Rankine）的土壓力理論按半無限彈性體的應(yīng)力狀態(tài)研究土體極限平衡狀態(tài)的條件，并提出相應(yīng)計算擋土墻土壓力的方法。又稱極限應(yīng)力法。一、主動土壓力判定原理條件墻背光滑（無剪應(yīng)力）墻背垂直填土表面水平假設(shè)墻后各點均處于極限平衡狀態(tài)一、主動土壓力判定原理豎直切面AB，當(dāng)土體處于彈性平衡狀態(tài)時σz=σ1=γz

σx=σ3=

ξγz。其應(yīng)力圓如圖中的MN1所示，與土的抗剪強度線不相交。在σz不變的條件下，若σx逐漸減小，到土體達(dá)到極限平衡時，其應(yīng)力圓將與抗剪強度線相切，如圖中的MN2所示，σz和σx分別為最大及最小主應(yīng)力，稱為朗肯主動極限平衡狀態(tài)。一、主動土壓力判定原理朗肯主動極限平衡狀態(tài)，土體中產(chǎn)生的兩組滑動面與水平面成夾角二、主動土壓力系數(shù)的確定朗肯主動極限平衡狀態(tài)，σx=σ3=Pa，σz=σ1=γz根據(jù)極限平衡條件可得出深度z處的土壓力強度為主動土壓力系數(shù)三、主動土壓力強度與分布1.對于無黏性土主動土壓力強度分布圖(均質(zhì)無黏性土)EaHH/3γHm2墻踵處土壓力強度:pa=γHm2無黏性土墻頂處土壓力強度:pa=0kN/mEa的方向水平，通過分布圖的形心，作用點離墻腳的高度為三、主動土壓力強度與分布

土壓力分布圖形由于黏聚力存在，在填土表面出現(xiàn)拉應(yīng)力，其分布高度為z0：墻踵處土壓力強度:墻頂處土壓力強度:Pa=-2cmz=z0時

pa=0，則2.對于黏性土主動土壓力強度分布圖(均質(zhì)黏性土)ABEaz0(H-Z0)/3HγHm2-2cm2c.mpa=γHm2-2cm三、主動土壓力強度與分布※土壓力圖形呈三角形分布，其合力大小等于土壓力分布圖形面積。2.對于黏性土主動土壓力強度分布圖(均質(zhì)黏性土)ABEaz0(H-Z0)/3HγHm2-2cm2c.m合力作用點離墻腳的高度為(H-Z0)/3處EaEa的方向水平，通過分布圖形心總結(jié)歸納鞏固提升

任務(wù)一（鞏固）：完成平臺相關(guān)測試

任務(wù)二（拓展）：參與論壇話題討論

填土表面有均布荷載時如何判定主動土壓力？

任務(wù)三（預(yù)習(xí)）：預(yù)習(xí)判定被動土壓力相關(guān)資料判定被動土壓力（朗肯土壓力理論）

問題引入

拱橋橋臺后的土壓力如何計算？

本節(jié)提綱一、被動土壓力判定原理二、被動土壓力強度與分布一、被動土壓力判定原理

在外力作用下，擋土墻推擠土體向后位移至一定數(shù)值；

墻后土體達(dá)到被動極限平衡狀態(tài)墻體內(nèi)移，土壓力逐漸增大，當(dāng)土體破壞，達(dá)到極限平衡狀態(tài)時所對應(yīng)的土壓力(最大)Ep滑裂面一、被動土壓力判定原理條件墻背光滑（無剪應(yīng)力）墻背垂直填土表面水平假設(shè)墻后各點均處于極限平衡狀態(tài)1857年英國學(xué)者朗肯（Rankine）土壓力理論一、被動土壓力判定原理豎直切面AB，當(dāng)土體處于彈性平衡狀態(tài)時