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第4章　土中应力 .1 概 述 土中应力按其起因分为：自重应力和附加应力。 自重应力——由土体本身有效重量产生的应力称为自重应力。 两种情况：（1）在自重作用下已经完成压缩固结，自重应力不再引起土体或地基的变形； （2）土体在自重作用下尚未完成固结，它将引起土体或地基的变形。 自重压力——土中竖向自重应力 附加压力——土中竖向附加应力 某点总应力=土中某点的自重应力+附加应力 4.2 土中自重应力 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，不再引起土的变形（新沉积土或近期人工充填土除外）。 一、竖直向自重应力 自重应力——土体初始应力，指由土体自身的有效重力产生的应力。 假定 1、竖直自重应力（称为自重应力，用表示） 设地基中某单元体离地面的距离z，土的容重为，则单元体上竖直向自重应力等于单位面积上的土柱有效重量，即 可见，土的竖向自重应力随着深度直线增大，呈三角形分布。 注： （1）计算点在地下水为以下，由于水对土体有浮力作用，则水下部分土柱的有效重量应采用土的浮容重或饱和容重计算； ① 当位于地下水位以下的土为砂土时，土中水为自由水，计算时用。 ② 当位于地下水位以下的土为坚硬粘土时，在饱和坚硬粘土中只含有结合水，计算自重应力时应采用饱和容重。 ③ 水下粘土，当≥1时，用。 ④ 如果是介乎砂土和坚硬粘土之间的土，则要按具体情况分析选用适当的容重。 （2）自重应力是由多层土组成，注意分层计算 【思考】为何要如此假设？ 对于天然重度为( 的均质土： 对于成层土，并存在地下水： 式中 ： ――第i层土的重度，kN/m3，地下水位以上的土层一般采用天然重度，地下水位以下的土层采用浮重度，毛细饱和带的土层采用饱和重度. 注意： ① 在地下水位以下，若埋藏有不透水层（如基岩层、连续分布的硬粘性土层），不透水层中不存在水的浮力，层面及层面以下的自重应力按上覆土层的水土总重计算； ② 新近沉积的土层或新近堆填的土层，在自重应力作用下的变形尚未完成，还应考虑它们在自重应力作用下的变形。 【课堂讨论】地下水位的升降是否会引起土中自重应力的变化？ ——地下水位的升降会引起土中自重应力的变化，例如，大量抽取地下水造成地下水位大幅度下降，使原水位以下土体中的有效应力增加，造成地表大面积下沉。 二、水平向自重应力 根据弹性力学广义虎克定律和土体的侧限条件，推导得 式中 K0――土的静止侧压力系数（也称静止土压力系数）。 4.3 基底压力 一、基本概念 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，又称接触压力。 基底反力——基底压力的反作用力即地基土层反向施加于基础底面上的压力。 影响基底压力的分布和大小的因素 ⑴ 对于刚性很小的基础和柔性基础，其基底压力大小和分布状况与作用在基础上的荷载大小和分布状况相同。（因为刚度很小，在垂直荷载作用下几乎无抗弯能力，而随地基一起变形）。 ⑵ 对于刚性基础：其基底压力分布將随上部荷载的大小，基础的埋置深度和土的性质而异。 如：砂土地基表面上的条形刚性基础，由于受到中心荷载作用时，基底压力分布呈抛物线，随着荷载增加，基底压力分布的抛物线的曲率增大。这主要是散状砂土颗粒的侧向移动导致边缘的压力向中部转移而形成的。 又如粘性土表面上的条形基础，其基底压力分布呈中间小边缘大的马鞍形（如图），随荷载增加，基底压力分布变化呈中间大边缘小的形状。 二、基底压力的简化计算 1. 中心荷载作用下的基底压力 当基础宽度不太大，而荷载较小的情况下，基底压力分布近似按直线变化考虑，根据材料力学公式进行简化计算，即 ，kPa 。 ——基础自重及其上回填土重的总重