土力学与地基基础 课件土力学与地基基础2.ppt

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1、第二章土中应力的计算土力学与地基基础目录2.1概述2.2土中自重应力2.3土基础底面压力分布和计算2.4土中附加应力2.1概述大多数建筑物是建造在土层上的，我们把支承建筑物的土层称为地基。直接支承建筑物的天然土层称天然地基经加固后支承建筑物的土层称人工地基与地基相接触的建筑物下部结构称为基础。地基受荷以后将产生应力和变形，给建筑物带来两个工程问题，即土体稳定问题和变形问题。地基中的应力，按其产生原因可以分为自重应力和附加应力两种。由土体本身有效重量产生的应力称为自重应力。由于外荷（静的或动的）在地基内部引起的应力称

2、为附加应力，它是使地基失去稳定和产生变形的主要原因。附加应力的大小，除了与计算点的位置有关外，还决定于基底压力的大小和分布状况。建筑物的建造使地基土中原有的应力状态发生变化，从而引起地基变形，出现基础沉降。研究地基变形，对于保证建筑物的正常使用、经济和牢固，都具有很大的意义。一均匀地基土的自重应力二成层地基土的自重应力2.2土中自重应力三土层中有地下水时的自重应力四水平向自重应力均匀地基土的自重应力土体在自身重力作用下任一竖直切面均是对称面，切面上都不存在切应力。在深度z处平面上，土体因自身重力产生的竖向应力（称竖

3、向自重应力）等于单位面积上土柱体的重力W，如左图所示。在深度z处土的自重应力为：式中γ——为土的重度，kN/m3；F——为土柱体的截面积，m2。从上式可知，自重应力随深度z线性增加，呈三角形分布图形。均匀土的自重应力一均匀地基土的自重应力二成层地基土的自重应力2.2土中自重应力三土层中有地下水时的自重应力四水平向自重应力成层地基土的自重应力地基土通常为成层土。当地基为成层土体时，设各土层的厚度为hi，重度γi，则在深度z处土的自重应力计算公式为:式中n——深度z范围内的土层总数hi——第i层土的厚度，mγi——第i

4、层土的天然重度，对地下水位以下的土层取有效重度γ’i，kN/m³从上式可知，自重应力随深度z线性增加，呈三角形分布图形。一均匀地基土的自重应力二成层地基土的自重应力2.2土中自重应力三土层中有地下水时的自重应力四水平向自重应力土层中有地下水时的自重应力当计算地下水位以下土的自重应力时，应根据土的性质确定是否需要考虑水的浮力作用。通常认为水下的砂性土是应该考虑浮力作用的。黏性土则视其物理状态而定，一般认为，若水下的黏性土其液性指数IL≥1，则土处于流动状态，土颗粒之间存在着大量自由水，可认为土体受到水浮力作用，若IL

5、≤0，则土处于固体状态，土中自由水受到土颗粒间结合水膜的阻碍不能传递静水压力，故认为土体不受水的浮力作用，若0＜IL＜1，土处于塑性状态，土颗粒是否受到水的浮力作用就较难肯定，在工程实践中一般均按土体受到水浮力作用来考虑。若地下水位以下的土受到水的浮力作用，则水下部分土的重度按有效重度计算，其计算方法同成层土体情况。一均匀地基土的自重应力二成层地基土的自重应力2.2土中自重应力三土层中有地下水时的自重应力四水平向自重应力水平向自重应力水平向自重应力一般用σcx,σcy表示在半无限体内，由侧限条件可知，土不可能发生侧

6、向变形（εx=εy=0）因此，该单元体上两个水平向应力相等并按下式计算：式中K0——侧压力系数，也称静止土压力系数为了简便起见，以后各章节中把常用的竖向有效自重应力σcx，简称为自重应力，并改用符号σc表示【例题2-1】某建筑场地的地质柱状图和土的有关指标列于下图中。试计算地面下深度为2.5m，5m和9m处的自重应力，并绘出分布图。例题2.3基础底面压力分布图基底压力——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压力，又称接触压力。一基础底面地基反力分布图二基底压力的简化计算2.3基础

7、底面压力分布图三基础有埋深时的基底压力分布基础底面地基反力分布的概念建筑物的荷载是通过它的基础传给地基的。因此，基底压力的大小和分布状况，將对地基内部的附加应力有着十分重要的影响；而基底压力的大小和分布状况，又与荷载的大小和分布，基础的刚度，基础的埋置深度以及土的性质等多种因素有关。一、柔性基础二、刚性基础对于刚性很小的基础和柔性基础，其基底压力大小和分布状况与作用在基础上的荷载大小和分布状况相同，如下图。（因为刚度很小，在垂直荷载作用下几乎无抗弯能力，而随地基一起变形）。基础底面地基反力分布的概念一、柔性基础二、

8、刚性基础对于刚性基础其基底压力分布将随上部荷载的大小、基础的埋置深度和土的性质而异。如：砂土地基表面上的条形刚性基础，由于受到中心荷载作用时，基底压力分布呈抛物线，随着荷载增加，基底压力分布的抛物线的曲率增大。这主要是散状砂土颗粒的侧向移动导致边缘的压力向中部转移而形成的。又如黏性土表面上的条形基础，其基底压力分布呈中间小边缘大的马鞍形，如下图，随荷载增加，