岩土工程 第二讲 土的力学性质ppt课件.ppt

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1、第二讲土的力学性质工程学院任青阳土的力学性质包括：一、土体中的应力二、土的渗透性三、土的压缩、固结与沉降四、土的抗剪强度一、土体中的应力支承建筑物荷载的土层称为地基。与建筑物基础底面直接接触的土层称为持力层。将持力层下面的土层称为下卧层。土体的应力按引起的原因分为自重应力和附加应力；自重应力——由土体自身重量所产生的应力。附加应力——由外荷（静的或动的）引起的土中应力。按土体中土骨架和土中孔隙（水、气）的应力承担作用原理或应力传递方式可分为有效应力和孔隙应力。有效应力——由土骨架传递（或承担）的应力。孔隙应力——由土中孔隙流体（水和气体）

2、传递的应力。土中任意一点的应力状态用六个独立分量表示：土力学中应力符号的规定材料力学+-+-土力学正应力剪应力拉为正压为负顺时针为正逆时针为负压为正拉为负逆时针为正顺时针为负③均匀一致各向同性体（土层性质变化不大时）②线弹性体（应力较小时）①连续介质（宏观平均）碎散体非线性弹塑性成层土各向异性Δσεεpεe线弹性体加载卸载土中应力的研究方法（研究假定）实际假定土的非线性弹塑性应力应变曲线1地基中的自重应力地下水位以下，用有效容重；不同土层的重量可以叠加竖向应力分布规律自重应力在等容重地基中随深度呈直线分布；自重应力在成层地基中呈折线分布；

3、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Thestratum’sconditionsandtherelatedphysicalcharacteristicsparametersofafoundationareshowninFigbelow.Calculatethestressduetoself-weightata,b,c.Drawthestressdistribution.w=15.6%e=0.57γs=26.6kN/m3w=22%wL=32%wp=23%γs=27.3kN/m3（watertight）aσz=0bσz(upp

4、er)=γ’1h1=9.9×2=19.8kPaσz(Down)=γ’1h1+γw(h1+hw)=9.9×2+10×(2+1.2)=51.8kPacσz=γ’1h1+γw(h1+hw)+γsat2h2=9.9×2+10×(2+1.2)+20.8×3=114.2kPaK0——静止侧压力系数，它是土体在侧限条件下有效小主应力σ’3与有效大主应力σ’1之比，K0与土层的应力历史及土的类型有关。正常固结粘土：K0＝1－sin对一般地基K0＝0.5左右无侧向变形（侧限）条件下：2侧向应力3基底压力与基底附加压力基底（接触）压力指上部结构荷载和基础自重

5、通过基础传递，在基础底面处施加于地基上的单位面积压力。地基反向施加于基础底面上的压力称为基底反力。基底附加应力是指基底压力扣除因基础埋深所开挖的自重应力之后在基底处施加于地基上的单位面积压力。影响基底压力分布和大小的因素基础条件刚度形状大小埋深大小方向分布土类密度土层结构等荷载条件地基条件1）基底压力柔性基础与刚性基础柔性基础：刚度较小，基底压力与其上的荷载大小及分布相同；刚性基础：刚度较大，基底压力分布随上部荷载的大小、基础的埋深及土的性质而异。当基础尺寸不太大，荷载也较小时，可假定基底压力为直线分布。2）基底附加压力基底净压力基底压力

6、中扣除基底标高处原有土的自重应力，才是基础底面下真正施加于地基的压力，称为基底附加压力或基底净压力。对于基底压力p为均布情况二、土的渗透性渗透：由于土体本身具有连续的孔隙，如果存在水位差的作用，水就会透过土体孔隙而发生孔隙内的流动。土具有被水透过的性能称为土的渗透性。土的问题是指由于水的渗透引起土体内部应力状态的变化或土体、地基本身的结构、强度等状态的变化，从而影响建筑物或地基的稳定性或产生有害变形的问题。1土的渗流理论一、达西渗透定律由于土体中的孔隙一般非常微小，水在土体中流动时的粘滞阻力很大、流速缓慢，因此，其流动状态大多属于层流。著

7、名的达西(Darcy)渗透定律：渗透速度：或渗流量为：式中：υ--水在土中的渗透速度，cm/s。　　它不是地下水的实际流速，而是在一单位时间（sec）内流过一单位土截面（cm2）的水量（cm3）；i--水头梯度，即土中两点的水头差（h1-h2）(对右图，为H1-H2)与两点间的流线长度（L）之比；k--土的渗透系数，cm/s，与土的渗透性质有关的待定系数。对粘性土：土的渗透系数可以通过室内渗透试验或现场抽水试验来测定。各种土的渗透系数参考值（cm/s）基马式渗透仪南55渗透仪2渗透力及渗透破坏类型渗流所引起的稳定问题：（1）土体的局部稳

8、定问题，又称为渗透变形问题；（2）整体稳定问题。1）渗透力的概念在饱和土体中水的渗流分析中，把土颗粒骨架视为不可变形的刚体，发生渗流时，受到土粒的阻力，引起水头损失，同时水也对土颗粒施加渗流作