工程地质与土力学第8章土中应力计算ppt课件.ppt

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1、概述§8.1土的自重应力§8.2基底压力§8.3地基附加应力§8.4有效应力原理第八章土中应力计算概述地基土层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。如果地基内部所产生的应力在土的强度所允许的范围内，那么土体是稳定的，反之，土体就要发生破坏，并能引起整个地基产生滑动而失去稳定，从而导致建筑物倾倒和破坏。地基中的应力，按照成因可以分为自重应力和附加应力两种。1.土中的两种应力自重应力：由土体本身有效重量产生的应力称为自重应力。一般而言，土体在自重作用下，在漫长的地质历史上已压缩稳定，不再引起土的变

2、形（新沉积土或近期人工充填土除外）。附加应力：由于外荷（静的或动的）在地基内部引起的应力称为附加应力，它是使地基失去稳定和产生变形的主要原因。§8.2土的自重应力自重应力：由于土体本身自重引起的应力确定土体初始应力状态土体在自重作用下，在漫长的地质历史时期，已经压缩稳定，因此，土的自重应力不再引起土的变形。但对于新沉积土层或近期人工填土应考虑自重应力引起的变形。土体是均匀的半无限体，且假定天然地面为无限大的水平面。在自身重力作用下土体任一竖直平面均是对称面，切面上不存在剪应力。自重作用下土体只能产生竖向变形而无侧向位移和剪切变形。基

3、本假设前提一、竖向自重应力天然地面11zzσczσcz=z土体中任意深度处的竖向自重应力等于单位面积上土柱的有效重量二、成层土的自重应力计算说明：1.地下水位以上土层采用天然重度，地下水位以下土层采用浮重度2.非均质土中自重应力沿深度呈折线分布天然地面h1h2h3321水位面1h11h1+2h21h1+2h2+3h3三.分布规律为一条折线，拐点在土层交界处和地下水位处；同一层土的自重应力按直线变化；自重应力随深度增加而增大；地下水位的升降会引起自重应力的变化，地下水位下降，自重应力增大均质地基成层地基§3.1

4、土的自重应力第三章土中应力计算地下水位面不透水层面h1h2h3h4z不透水层顶面及层面以下按上覆水土总重计算地下水下降，有效自重应力增大Zσczhrwh原地下水位变动后地下水位地下水位升降时的土中自重应力h原地下水位变动后地下水位rwh地下水上升，有效自重应力减小讨论题：地下水对地基的影响，利用及防治四、自重应力引起的水平向应力天然地面z静止侧压力系数，可由弹性理论推出或由试验测定K0—侧限条件下水平向有效应力与竖直有效应力之比。，四、例题分析【例】一地基由多层土组成，地质剖面如下图所示，试计算并绘制自重应力σcz沿深度的分布图。5

5、7.0kPa80.1kPa103.1kPa150.1kPa194.1kPa§8.2基底压力基底压力：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单位面积压力F一、基底压力分布:基础的形状、大小、刚度，埋置深度，基础上作用荷载的性质（中心、偏心、倾斜等）及大小、地基土性质柔性基础刚性基础弹性地基上的完全柔性基础（EI→0）：例土坝、路基等。弹性地基上的绝对刚性基础（EI→∞）如块式整体基础、素混凝土基础等。二、基底压力简化计算1、中心荷载若是条形基础，F,G取单位长度基底面积计算G=GAd取室外设计地面或

6、室内外平均埋深计算2、偏心荷载作用F+Geelbpmaxpmin作用于基础底面形心上的力矩M=(F+G)∙e基础底面的抵抗矩；矩形截面W=bl2/6讨论：当e0，基底压力呈梯形分布当e=l/6时，pmax>0，pmin=0，基底压力呈三角形分布当e>l/6时，pmax>0，pmin<0，基底出现拉应力，基底压力重分布pmaxpminel/6pmaxpmin<0pmaxpmin=0基底压力重分布3、基底压力重分布偏心荷载作用在基底压力分布图形的形心上基底附加压力

7、：作用于地基表面，由于建造建筑物而新增加的压力称为基底附加压力，即导致地基中产生附加应力的那部分基底压力三、基底附加压力FFd实际情况基底附加压力在数值上等于基底压力扣除基底标高处原有土体的自重应力dpp00g-=基底压力呈梯形分布时，基底附加压力基底附加压力自重应力附加应力：新增外加荷载在地基土体中引起的应力§8.3地基附加应力计算基本假定：地基是连续、均匀、各向同性的半无限完全弹性体应用弹性力学方法解得在集中荷载下地基中任意一点的应力yqM(x,y,z)oyxzxzrRM(x,y,0)F一、竖向集中荷载作用下的地基附加应力18

8、85年法国学者布辛涅斯克解对竖向应力进行推导可得M(x,y,z)FoyxzxyzrRM(x,y,0)q集中力作用下的地基竖向应力系数单个竖向集中力作用（1）集中力作用处公式不适用（趋于0，塑性破坏）。（2）在集中力作用线上附加应力随