基础3-1(地基应力和沉降)

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1、�建筑物的建造使地基土中原有的应力状态发生变3.地基应力和沉降化，从而引起地基变形，出现基础沉降。�概述及一些基本假定的分析�由于建筑物荷载差异和地基不均匀等原因，基础土中的应力是指土体在自身重力，建筑物荷载及各部分的沉降或多或少总是不均匀的，使得上部其他因素（如地下水渗流，地震等）作用下，土结构之中相应地产生额外的应力和变形。中所产生的应力。�基础不均匀沉降超过了一定的限度，将导致建筑�土中应力按引起原因分为自重应力和附加应力两物的开裂、歪斜甚至破坏，例如砖墙出现裂缝、种。吊车轮子出现卡轨或滑轨、高耸构筑物倾斜、机�土中自重应力是指土体受自身

2、重力作用而产生的器转轴偏斜以及与建筑物连接管道断裂等等。应力。�因此，研究地基变形，对于保证建筑物的正常使�土中附加应力是指土体受外荷载（如建筑物荷载、用、经济和牢固，都具有很大的意义。交通荷载、地下水渗流和地震）等作用，在土体中产生的应力增加。它是引起土体变形和地基变形的主要因素，也是导致土体强度破坏和失稳的重要原因。�地基的沉降，必须要从土的应力与应变的�地基土的变形都有一个由开始到稳定的过基本关系出发来研究。程，各种土随着荷载大小等条件的不同，�对于地基土的应力一般要考虑基底附加应其所需时间的差别很大，关于地基变形随力、地基自重应力和地基

3、附加应力。时间而增长的过程是土力学中固结理论的研究内容。它是本章的一个重要组成部分。�地基应力一般包括由土自重引起的自重应力和由建筑物引起的附加应力，这两种应力的产生条件不相同，计算方法也有很大差别。�此外，以常规方法计算由建筑物引起的地基附加应力时，事先确定基础底面的压力分布是不可缺少的条件。�土中应力计算常采用弹性理论求解，即假�假定和工程实际的一些分析定地基土是均匀、连续、各向同性的半无�一、关于连续性问题限空间线弹性变形体。�土是由三相物质组成的具有孔隙的非连续�实际土体是层状、非均质、各向异性的材体。土中应力通过土颗粒间的接触而传递。

4、料。�如研究土体内部微观受力时，必须把土当�作这种假定可简化计算，实践表明，在应成颗粒状的三相体来看待；力不大的情况下，假定做出的计算结果与�在研究宏观土体受力问题时（如建筑物的工程实际非常接近，能够满足实际工程的地基沉降问题），由于土体尺寸远远大于要求。土颗粒尺寸，可以把土颗粒和孔隙混在一起，把土体当作连续体看待。可忽略土的分散性影响。�二、关于线弹性体问�三、关于均质和各向同性问题题�均质体是受力体各点的性质都是相同的。�理想弹性体的应力与应变成直线关系，并�各向同性体是指受力体在同一点的各个方向且应力卸除后变形可上性质相同。以恢复。�天然

5、地基有成层土组成，通常是各向异性的。�土不是纯线弹性材料�但当土层性质变化不大时，该假定对竖向应而是弹塑性材料，其力分布引起的误差，通常在应许范围内。应力应变呈非线性和弹塑性。�如土层性质变化大，就要考虑非均质和各向�考虑到一般建筑物在异性的影响，进行必要修正。地基中引起的应力增量很小，可将土的应力应变曲线简化为直线。�3.1土的自重应力计算�3.1.1均质土层的自重应力计算�在计算土中自重应力时，假设天然地面是一个无限大的水平面，因而在任意竖直面和水平面上均无剪应力存在。如果地面下土质均匀，天然重度为γ(kN/m³)，则在天然地面σCZ下任意

6、深度z(m)处a-a水平面上的竖向自重应力σCZ(kPa)，可取作用于该水平面上任一单位面积的土柱体自重γ*z×1计算，�即：σCZ=γ*zσ�CZ沿水平面均匀分布，且与Z成正比，即随深度按直线规律分布[书44页图3.1]�3.1.2成层土的自重应力计算�地基土往往是成层的，因而各层土具有不同的重度。如书44页图3.2所示，天然地面下深度z范围内各层土的厚度自上而下分别为h1,h2……,hn，计算出高度为z的土柱体中各层土重的总和后，可得到成层土自重应力计算公式：n�σc=∑γihi(书44页3.2)i=1�式中σc—天然地下面任意深度z处的竖

7、向有效自重应力，kPa；�n—深度z范围内的土层总数；�hi—第i层土的厚度，m；�γi—第i层土的天然重度，对地下水位以下的土层取有效重度，kN/m³。�地下水位位于同一土层中，计算自重应力时，地下水位面也应作为分层的界面。�在地下水位以下，如埋藏有不透水层(例如岩层或只含结合水的坚硬粘土层)，由于不透水层中不存在水的浮力，所以层面及层面以下的自重应力应按上覆土层的水土总重计算。�自然界中的天然土层，一般形成至今已有很长的地质年代，它在自重作用下的变形早巳稳定。但对于近期沉积或堆积的土层，应考虑它在自重应力作用下的变形。�此外，地下水位的升降

8、或大面积人工填土会引起土中自重应力的变化(书45页图3.3)。�例如在软土地区，常因大量抽取地下水，以致地下水位长期大幅度下降，使地基中原水位以下的有