土力学课件（清华大学）-3变形与强度(工管)（改）

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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：荷载、地下水位、施工、振动（3）饱和土体压缩过程：渗流固结(Consolidation)过程（4）蠕变的影响：主固结和次固结温度、浸水下沉（黄土、填土）；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）0一.土力学中应力符号的规定§3.1.2土中

2、的应力应变关系1应力的基本概念摩尔圆应力分析材料力学+---土力学正应力剪应力拉为正压为负逆时针为正顺时针为负压为正拉为负顺时针为正逆时针为负1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2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

3、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3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，。4土力学与地基基础3土的压缩性与地基沉降计算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：Compressioncoefficient5土力学与地基基础3土的压缩性与地基沉降

4、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：6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）7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：●高压缩性土：Oedometricmodulus8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

5、）CoefficientoflateralearthpressureandCoefficentoflateraldilation(Poisson’sratio)●侧压力系数●侧膨胀系数Jaky公式：（4）体积压缩系数Coefficientofvolumecompressibility9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3.4.1.2试验结果3.4.1.3地基应力与变形的关系

6、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3.4.1.4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12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10

7、000－20000塑性粘土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13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14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

8、体中的应力本节指稳定时的终值应力。15（3）.分布规律自重应力计算起点——天然地面自重应力分布线的斜率是重度；自重应力在等重度地基中随深度线性增大；自重应力在成层地基中呈折线分布；在土层分界面处和地下水位处发生转折。均质地基成层地基16土力学与地基基础3土的压缩性与地基沉降计