地基应力与沉降ppt课件.ppt

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1、3：地基应力与沉降3.1土的自重应力3.2基础底面压力3.3地基附加应力3.4土的压缩性3.5地基最终沉降量土中应力是指土体在自身重力、构筑物荷载以及其他因素(如土中水渗流、地震等)作用下，土中所产生的应力。土中应力包括自重应力与附加应力，前者是因土受到重力作用而产生，因其一般随着土的形成就存在；后者是因受到建筑物等外荷载作用而产生的。概述土中应力计算的目的：土中应力过大时，会使土体因强度不够发生破坏，甚至使土体发生滑动失去稳定。土中应力的增加会引起土体变形，使建筑物发生沉降，倾斜以及水平位移。自重应力是土体的

2、初始应力状态一般情况下，土体在自重作用下，经过漫长的地质历史时期，已经压缩稳定，因此，通常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充填土应考虑自重应力引起的变形。自重应力：由于土体本身自重引起的应力。一般情况下，土层的覆盖面积很大，土的自重可以看作分布面积为无限大的荷载。土体在自身重力作用下任一竖直切面均是对称面，切面上都不存在剪应力。3.1土的自重应力一、均质土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（从天然地面算起）。均质土中自重应

3、力计算公式:可以看出，随深度呈线性增加，自重应力呈三角形分布。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，地下水位以下透水土层采用浮重度。2.非均质土中自重应力沿深度呈折线分布。3.在地下水位以下，如埋藏有不透水层，由于不透水层中不存在水的浮力，所以不透水层以下的自重应力应按上覆土层的水土总重计算。天然地面h1h2h3321水位面1h11h1+2h21h1+2h2+3h31.土体成层2.土层中有地下水时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应按浮重度计算

4、，其计算方法如同成层土的情况。3.地下水位以下情况的进一步讨论砂性土：应考虑浮力作用。液性指数IL≥1流动状态，自由水，考虑浮力；粘性土：液性指数IL≤0固体状态，结合水，不考虑浮力；液性指数0＜IL＜1塑性状态，难确定，按不利状态。液性指数IL≤0，认为是不透水层（坚硬粘土或岩层），对于不透水层，由于不存在水的浮力，所以层面和层面以下的自重应力按上覆土层的水土总重计算。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。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

5、绘制自重应力σcz沿深度的分布图57.0kPa80.1kPa103.1kPa150.1kPa194.1kPa4地下水位的升降对土中自重应力的影响地下水位下降，土中自重应力会增加，引起地面沉降、塌陷。地下水位上升，可能会使地基土软化、强度降低、边坡滑塌，或使地下结构上浮。3.1.2水平向自重应力令：据广义胡克定律：侧限条件水平自重应力（侧向应力）为：K0值可以在实验室测定，它与土的强度指标或变形指标间存在着理论或经验关系。在土压力中将具体介绍如何确定。天然地面z静止侧压力系数3.2基底压力及基底附加压力3.2.1

6、基底压力（接触应力）（1）基底压力的产生建筑物荷重基础地基在地基与基础的接触面上产生的法向压力（地基作用于基础底面的反力）（2）基底压力的大小影响因素地基土和基础的刚度、形状、尺寸、荷载、基础埋深、地基土性质等由于修建土工结构后在地基中新增的应力，称为附加应力。（区别于自重应力）3.2.2基底压力分布形式（1）柔性基础：基底压力大小、分布状况与上部荷载的大小、分布状况相同。基础底面的沉降则各处不同，中央大而边缘小。柔性基础下的基底压力分布（a）理想柔性基础（b）路堤下地基反力分布荷载反力变形地面例如：箱形

7、基础混凝土坝（2）刚性基础：基础不会发生挠曲变形；在中心荷载作用下，基底各点的沉降是相同的；底面的压力分布形状同荷载大小有关。(刚性基础基底压力分布)拱形马鞍形抛物形钟形3.2.3基底压力的简化计算1.中心荷载下的基底压力γG一般取20kN/m3若是条形基础，F,G取单位长度基底面积取室内外平均埋深计算2．单向偏心荷载下的基底压力F+Geeblpmaxpmin作用于基础底面形心上的力矩M=(F+G)∙e基础底面抵抗矩；矩形截面W=b2l/6讨论：当e0，基底压力呈梯形分布;当e=

8、b/6时，pmax>0，pmin=0，基底压力呈三角形分布;当e>b/6时，pmax>0，pmin<0，基底出现拉应力；pmaxpminel/6pmaxpmin<0基底压力重分布pmaxpmin=0但基底与土之间是不能承受拉应力的，产生拉应力部分的基底将与地基土脱开而不能传递荷载，基底压力重新分布。根据平衡条件求得重分布后的基底最大压应力。3.