工民建地基稳定性分析.ppt

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1、第十一讲工民建地基稳定性分析地基中的应力分布地基变形及沉降土体强度理论及地基承载力地基处理措施§7.1地基中的应力分布地基:是指由于建筑物荷载引起的应力变化的某一范围内的岩土体.分持力层(直接与基础接触的岩土体)和下卧层(持力层以下的地基层)地基层可分为:天然地基及人工地基基础:建筑物在地面以下的部分.地基上部结构BD基础§7.1地基中的应力分布应力:土中单位面积上所承受的力.Kpa、MPa天然应力:建筑物修建前存在于土体中的应力。主要有：自重应力、渗透压力、构造应力。附加应力:由于建筑物的修建而使地基土体增加的应力。一、自重应力1.定义：自重应力是指土体自重引起的

2、应力。2.计算方法将地基土体作为半无限空间体。则其内部任一点与地面平行或垂直的平面上，仅作用垂直应力和水平应力。二、基底压力1.定义基底压力是指建筑物基础与地基接触面上的法向压力。或叫接触压力。2.作用：主要用于计算地基中的附加应力。3.影响因素：基础的形状、尺寸和埋深、基础所受的荷载、地基土与基础本身的相对刚度、地基土的性质。4.基底压力的计算方法（1）中心荷载作用下的基底压力中心荷载是指作用于基础的中心线上的荷载。如塔体、桥墩等等。PPvBP矩形基础条形基础一般取1米长进行计算，A=B*1（2）偏心荷载作用下的基底压力偏心荷载：是指荷载作用线偏离中心线，作用

3、于中心线以外的某一部位上。特点：1）基底压力为梯形或三角形分布；2）偏心距越大，P分布越不均匀.PvBe小结：基底压力的分布主要有两种基本形式：（1）均匀分布（2）三角形分布梯形分布可分解为均匀分布和三角形分布的叠加。如水库大坝的重量引起的基底压力如图：为梯形分布。可分解为一个均匀分布压力和两个三角形分布压力大坝P三、地基中的附加应力附加应力的计算基础：弹性力学方法计算假定：地基土体为连续、均质、各向同性的线弹性体。1.矩形均布铅直荷载下的附加应力如右图。（1）中心点下的Z(2)矩形均布荷载角点下任意深度的Z矩形分布荷载中点下的Z，也可采用求角点下应力的方法求

4、得。步骤：1）通过矩形中点将矩形面积分成4个相等的小矩形；2）求出任一小矩形的角点的附加应力；3）乘以4后得到大矩形中点的应力。非角点下地基中的应力，可用叠加原理求得。步骤如下：1）通过计算点作平行于矩形面各边的辅助线，将荷载面划分为几个矩形，使计算点成为几个矩形的公共角点；2）分别求得各矩形荷载在此公共角点下的附加应力；3）叠加所求得的应力，即可得到所求的附加应力。2.条形均布铅直荷载下的附加应力（1）概念条形基础：长宽比大于10时的矩形基础。条形荷载：荷载面长度L大于宽度B5倍以上。此时，可以认为条形荷载沿长度方向不变，地基附加应力的计算属于平面问题。（2）计算

5、取单位长度进行计算，地基内内任一点M（Z，x,xz)的应力为xzBZM(x,z)Xp0Z的分布特征：1）x为定值时在基础范围内（B内），Z在表面最大，然后随z增大减小；在基础范围外（如2B），Z在表面为0，然后随z增大而增大，至某一深度后又逐渐减小。越向外，Z越小越均匀。2）z为定值时在同一深度上，Z的在中部最大，向两侧逐渐减小，呈对称分布；深度越大，Zmax的越小，中部Z的越均匀，向两侧延伸越远，影响范围越大具有应力扩散现象；2B2B4B6B4B6B2BPZ的分布特征：3）从Z的等值线可以看出：Z的在基础底部最大，向四周逐渐减小

6、分布特征分布特征；低应力范围大，高应力范围小。等值线如同灯泡，叫压力泡；基础以下超过6B深度和2B宽度范围以外，地基中附加应力微小，在工程实际中可以不再考虑其对地基沉降的影响。3.附加应力分布的影响因素（1）土层结构1）单层结构：可近似地看作均质、连续各向同性体。计算所得的附加应力与实际较接近；2）多层结构：不能视为均质、连续各向同性体。计算结果与实际不太符，即土层结构对Z分布有影响。如双层结构：上软下硬：由于上层易压缩，而下层相对不易变形，因而在界面上易产生摩阻力，阻止上层侧向变形，从而使上层土体中附加应力集中（增大），即产生应力集中现象；上硬下软：由于

7、上层不易变形，起类似于基础作用，使界面上的摩阻力减小，甚至为0。使上层土体中的附加应力比单一结构土层小，即将应力扩散至教大的面积上，这种现象也是一种应力扩散现象。（2）土的变形模量：变形模量随深度增大时，地基荷载轴线上的Z比单一结构土层时增大，产生应力集中；相反产生应力扩散；（3）土层的各向异性：使土层的垂直变形模量与水平变形模量不同，从而引起应力分布的方向差异性（水平面上产生剪应力）。四、有效应力原理1.概念孔隙压力（u）：是指在外力作用下，三相介质中由水和空气承担的一部分压力。其各向等压，只能压缩土颗粒，压缩量小，可忽略。因此，又称中性压力。有效应力(‘