土力学课件（清华大学）-3变形与强度(工管)

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1、土力学与地基基础3土的压缩性与地基沉降计算3.1土的变形特性3土的压缩性与地基沉降计算3.1.1基本概念（1）土的压缩性：土在压力作用下体积减小的特性。（2）地基土产生压缩的原因（3）饱和土体压缩过程：渗流固结(Consolidation)过程（4）蠕变的影响：主固结和次固结土的压缩主要是土孔隙的变化引起的。3.1.2土的应力应变关系3.1.2.1土体中的应力（1）应力的基本概念（2）材料的性质（3）水平土层中的自重应力（略）（4）主应力（5）应力莫尔圆（略）0土力学与地基基础3土的压缩性与地基沉降计算3.1.2.2土的应力与应变关系及测定方法（略）（1）单轴压缩试验（2）侧限压缩试验（3）直

2、剪试验（4）三轴压缩试验3.2有效应力原理3.2.1土中两种应力试验3.2.2有效应力原理3.2.3现场应用实例1土力学与地基基础3土的压缩性与地基沉降计算3.3侧限条件下土的压缩性3.3.1侧限压缩试验（1）试验仪器（2）试验方法（3）试验结果——压缩仪（Oedometer）●变形在各级荷载下都可趋于稳定●变形随荷载的增大而逐渐增大●孔隙比随荷载的增大而逐渐减小2土力学与地基基础3土的压缩性与地基沉降计算（4）垂直压缩变形量（Verticalcompressiondeformation）●加载前：土粒体积：●加载后：由于土粒体积不可压缩，故有，得，式中，。3土力学与地基基础3土的压缩性与地基

3、沉降计算3.3.2侧限压缩性指标（1）压缩系数压缩性高低判别●低压缩性土：●中压缩性土：●高压缩性土：Compressioncoefficient4土力学与地基基础3土的压缩性与地基沉降计算（2）压缩指数（CompressionIndex）●低压缩性土●中压缩性土●高压缩性土压缩性高低判别：5土力学与地基基础3土的压缩性与地基沉降计算注：与的关系：（a）差分关系（Differentialrelationship）（b）微分关系（Derivativerelationship）6土力学与地基基础3土的压缩性与地基沉降计算稳定变形量（3）压缩模量压缩性高低判别：●低压缩性土：●中压缩性土：●高压缩性

4、土：Oedometricmodulus7土力学与地基基础3土的压缩性与地基沉降计算（5）侧压力系数及侧膨胀系数（泊松比）CoefficientoflateralearthpressureandCoefficentoflateraldilation(Poisson’sratio)●侧压力系数●侧膨胀系数Jaky公式：（4）体积压缩系数Coefficientofvolumecompressibility8土力学与地基基础3土的压缩性与地基沉降计算3.3.3土层侧限压缩变形量9土力学与地基基础3土的压缩性与地基沉降计算3.4.1载荷试验3.4土的压缩性原位测试3.4.1.1试验装置与试验方法3.4.

5、1.2试验结果3.4.1.3地基应力与变形的关系地基变形3阶段：直线变形阶段、局部剪切阶段、整体剪切阶段10土力学与地基基础3土的压缩性与地基沉降计算3.4.1.4地基承载力的确定3.4.1.5地基土的变形模量——指无侧限情况下单轴受压时的应力与应变之比。在弹性理论中，当集中力P作用在弹性半无限空间的表面，引起地表任意点的沉降为积分，得均布荷载p下地基沉降公式为利用p－s曲线直线变形阶段的比例界限的载荷和沉降有11土力学与地基基础3土的压缩性与地基沉降计算3.4.1.6土地变形模量与压缩模量的关系土的类型变形模量(kPa)土的类型变形模量(kPa)泥炭100－500松砂10000－20000塑

6、性粘土500－4000密实砂50000－80000硬塑粘土4000－8000密实砂砾石100000－200000较硬粘土8000－15000表变形模量常见值12土力学与地基基础3土的压缩性与地基沉降计算3.4.2旁压仪试验13土力学与地基基础3土的压缩性与地基沉降计算3.5地基中的应力分布（1）引起土体中应力的因素●土体的自重●建筑物及其荷载（外荷）●渗透水流●地震●振动引起振动力，土收缩、膨胀、冻胀等（2）土体中应力计算的几点假设●视土体为半无限（半空间）、均质、直线变形体；●计算出的应力为平均应力；●土体中的应力本节指稳定时的终值应力。14土力学与地基基础3土的压缩性与地基沉降计算3.5.

7、1土层自重应力（1）均质地基：——在未修建建筑物之前，由土体本身自重引起的应力。（2）成层地基：注：注意地下水位线，地下水位以下用浮重度。15土力学与地基基础3土的压缩性与地基沉降计算16土力学与地基基础3土的压缩性与地基沉降计算3.5.2基础底面接触压力基底压力分布很复杂，与基础的刚度、平面形状、尺寸大小、埋置深度和作用在基础上的荷载大小与分布、地基土的性质有关。（1）基底压力分布形状17土力学