第4章 土中应力(1)

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1、第四篇土力学第四章土中应力建筑工程学院李逸凡第3章回顾1．地下水在孔隙中渗流时直线渗透定律的表达式为，但在粘性土中，只有当水头梯度起始梯度时才开始渗流。2．渗透力(即动水压力)是对的压力，渗透力的表达式是，产生流砂的条件是。3.下述关于渗透力的描述正确的为：①其方向与渗透方向一致；②其数值与水头梯度成正比；③是一种体积力。(A)①②正确(B)①③正确(C)①②③都正确判断题4.土的渗透系数越大，土的透水性也越大，土中的水头梯度i也越大。()5．任何一种土只要水头梯度足够大就可能发生流土和管涌。()6．反滤层的正确布置方式如图。()第4章土中应力§4.1概述§4

2、.2土中自重应力§4.3基底压力§4.4地基附加应力一、地基中应力的种类（按起因分）自重应力附加应力§4.1概述§4.1概述自重应力：由于土体本身自重引起的应力确定土体初始应力状态土体在自重作用下，在漫长的地质历史时期，已经压缩稳定，因此，土的自重应力不再引起土的变形。但对于新沉积土层或近期人工充填土应考虑自重应力引起的变形。二、几个基本假定地基土是各向同性、均质、线性变形体半无限空间——地基土在深度和水平方向都是无限的§4.1概述§4.2土体的自重应力一、均匀地基天然地面11zzσczσcz=z土体中任意深度处的竖向自重应力等于单位面积上土柱的有效重量竖向

3、自重应力§4.2土体的自重应力一、均匀地基1、竖直向自重应力(kN/m2)2、水平向自重应力(4-1)二、成层地基（以天然土层界面与地下水位为界）说明：1.非均质土中自重应力沿深度呈折线分布2.地下水位以下透水土层采用浮重度3.地下水位以下有不透水层时，在不透水面上应加上水的重力4.地下水位升降变化，会引起地面下沉或土质软化天然地面h1h2h3321水位面1h11h1+2h21h1+2h2+3h3某工程地质勘察结果为：地表为素填土，重度18.0kN/m3，厚度h＝1.50m；第二层为粉土，饱和重度19.4kN/m3，厚度h＝3.60m；第

4、三层为中砂，饱和重度19.8kN/m3，厚度h＝1.80m；第四层为坚硬整体岩石。地下水位埋深1.50m。计算基岩顶面处土的自重应力。课堂练习题解：图4-3下一段文字四、例题分析【例】一地基由多层土组成，地质剖面如下图所示，试计算并绘制自重应力σcz沿深度的分布图解：57.0kPa80.1kPa103.1kPa150.1kPa194.1kPa成层土的自重应力分布规律（1）土的自重应力分布曲线是一条折线，拐点在土层交界处和地下水位处；（2）同一层土的自重应力按直线变化；（3）自重应力随深度的增加而增大。地下水位降低引起地面大面积沉降地下水位上升引起地基承载力降

5、低三、地下水位对土中自重应力的影响冀东地面沉降严重据河北省地质勘探局的地质专家介绍，河北省东部平原由于长期大量超采地下水，这些地区的地下水位普遍下降40至60米，致使河北省东部平原地面沉降大于200毫米的面积达到48550平方公里，大于500毫米的面积达到6430平方公里，大于1000毫米的面积达到755平方公里，沉降量大于2000毫米的范围已经覆盖了整个沧州市区。沧州地面沉降中心沉降量达2236毫米。§4.3基底压力基底压力：建筑物上部结构荷载和基础自重通过基础传递给地基，作用于基础底面传至地基的单位面积压力F影响基底压力的因素:基础的形状、大小、刚度，埋置

6、深度，基础上作用荷载的性质（中心、偏心、倾斜等）及大小、地基土性质§4.3基底压力4.3.1基底压力的分布规律（一）基底压力的量测－土压力盒基底压力：建筑物上部结构荷载和基础自重通过基础传递给地基，作用于基础底面传至地基的单位面积压力（二）基底压力分布规律砂土—抛物线型黏性土－马鞍型简化为直线4.3.2基底压力的简化计算（一）中心荷载作用外（二）偏心荷载作用（1）单向偏心荷载F+Geelbpmaxpmin作用于基础底面形心上的力矩M=(F+G)∙e基础底面的抵抗矩；矩形截面W=bl2/6讨论：当e0，基底压力呈梯形分布当e=l/

7、6时，pmax>0，pmin=0，基底压力呈三角形分布当e>l/6时，pmax>0，pmin<0，基底出现拉应力，基底压力重分布pmaxpminel/6pmaxpmin<0pmaxpmin=0基底压力重分布基底压力重分布偏心荷载作用在基底压力分布图形的形心上（2）双向偏心荷载4-8a课堂练习题1.已知条形基础宽度b＝2m，基础底面压力最小值Pmin＝50kPa，最大值Pmax＝150kPa，指出作用于基础底面上的轴向压力及力矩最接近以下哪一种组合?(A)轴向压力230kN/m，力矩40kN·m/m(B)轴向压力150k

8、N/m，力矩32kN·m/m(C)轴向