土中应力计算课件.ppt

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1、2.1土中应力类型2.2土中自重应力2.3基底压力2.4土中附加应力第二章土中应力计算研究土中应力的目的建筑物、构筑物等的荷载，要通过基础传递到土体上。在这些荷载及其它作用力（如渗透力、地震力）等的作用下，土中产生应力。土中应力的增加将引起土的变形，使建筑物发生下沉、倾斜以及水平位移；土的变形过大时，往往会影响建筑物的安全和正常使用。此外，土中应力过大时，也会引起土体的剪切破坏，使土体发生剪切滑动而失去稳定。为了使所设计的建筑物、构筑物既安全可靠又经济合理，就必须研究土体的变形、强度、地基承载力、稳定性等问题，而不论研究上述何种问题，都必须首先了解土中的应力分布状况。只有掌握了土中应力的计算

2、方法和土中应力的分布规律，才能正确运用土力学的基本原理和方法解决地基变形、土体稳定等问题。因此，研究土中应力分布及计算方法是土力学的重要内容之一。土体稳定性soilmassstability土体稳定性是指处于一定时空条件的土体，在各种力系（自然的、工程的）的作用下可能保持其力学平衡状态的程度。当土体受到荷载作用后，土中各点产生法向应力和剪应力。在剪应力作用下，土体发生剪切变形。若某点剪应力达到该点的抗剪强度，土体即沿着剪应力作用方向产生相对滑动，此时称为该点的强度破坏。如荷载继续增加，则剪应力达到抗剪强度的区域（即塑性区）愈来愈大，最后形成连续的滑动面，使一部分土体相对另一部分土体产生滑动，

3、使整个土体强度破坏而失稳。土体稳定性取决于土体强度和变形两大因素。（1）自重应力：由土体重力引起的应力称为自重应力。自重应力一般是自土形成之日起就在土中产生，因此也将它称为长驻应力。（2）附加应力：由于外荷载（如建筑物荷载、车辆荷载、、地震力等）的作用，在土中产生的应力增量。(3)土中水的渗透应力。(4)地震应力或振动应力等。本章只介绍自重应力和附加应力。自重应力存在于任何土体中，附加应力则存在于受荷载影响的那部分土层中。修建建筑物前，土中应力属于自重应力；修建建筑物后，土中的应力为自重应力和附加应力之和，称为总应力，即2.1土中应力类型在实际工程中,土中应力主要包括:目前计算土中应力的方法

4、，主要是采用弹性理论，也就是把地基土视为均质的、连续的、各向同性的半无限空间线弹性体。事实上，土体是一种非均质的、各向异性的多相分散体，是非理想弹性体，采用弹性理论计算土体中应力必然带来计算误差，对于一般工程，其误差是工程所允许的。但对于许多复杂工程条件下的应力计算，弹性理论是远远不够的，应采用其他更为符合实际的计算方法，如非线性力学理论、数值计算方法等等。土中应力的计算方法补充内容:土中一点的应力在土中任取一单元体，如图所示。作用在单元体上的3个法向应力（正应力）分量分别为，六个剪应力分量分别为。剪应力的脚标前面一个表示剪应力作用面的法线方向，后一个表示剪应力的作用方向。应特别注意的是，在

5、土力学中法向应力以压应力为正，拉应力为负，这与一般固体力学中的符号规定有所不同。剪应力的正负号规定是：以外法线与坐标轴方向一致的面为正面，反之为负面；在正面上剪应力与坐标方向相反者为正，反之为负；在负面上剪应力与坐标方向相同者为正，反之为负。2.2土中自重应力假设：（1）天然地表为无限大的水平面，即假定地基是半无限空间体，如下图所示。（2）土质均匀，其重度为。在地面下深度z处，任取一单元体，其上的自重应力分量为：竖向自重应力；水平自重应力；不存在着剪应力，即；；。自重应力：由土体重力引起的应力称为自重应力。自重应力一般是自土形成之日起就在土中产生。竖向自重应力竖向自重应力，等于单位面积上土柱

6、体的重力W，如上图所示。当地基是均质土体时，在深度z处土的竖向自重应力为：式中：——土的天然重度，kN/m3；W——土柱体重力，kN；A——土柱体截面积。由上式可见，自重应力随深度Z线形增加，呈三角形分布，如图所示,而沿水平面均匀分布。成层土竖向自重应力的计算一般情况下,天然地基土一般都是成层的或有地下水存在，而且每层的重力密度也不同，如下图所示。设各层的厚度为h1、h2、…hi、…hn，则地基中第n层底面处的竖向土自重应力：式中：n--深度z范围内的土层总数；hi----第i层土层厚。当地下水位面位于同一土层时，地下水位面也应作为分界面；----第层土的重度，地下水位以下取浮重度。从上面公

7、式可以看出，这里计算的自重应力是指有效自重应力，按上述计算出的三层土的竖向自重应力分布如上图所示。第三层底面处自重应力为自重应力分布线水平自重应力由于假设地表为无限大的水平面，因此，在自重作用下只能产生竖向变形，而不能产生侧向变形，即：，且。根据广义虎克定律，有将侧限条件代入上式，得令，称为土的侧压力系数或静止土压力系数，则土的侧压力系数反映了水平应力与竖向应力的比值。不同的土体，该值有所不同，一般情况下应采