《土中应力及地基变形计算.ppt

同时地基中往往又存在有地下水，在地下水位以下的透水层，因土粒受到水的浮力作用，应以浮重度计算自重应力； 在地下水位以下的不透水层，例如，岩层或密实粘土，由于不透水层不存在水的浮力. 因此，在其层面及层面以下的自重应力应按上覆土层的水、土总重计算，如图2所示。 三、 地下水位升降时的土中自重应力 地下水升降，使地基土中自重应力也相应发生变化。 图4(a)为地下水位下降的情况，从而引起地面大面积沉降的严重后果。 图4(b)为地下水位长期上升的情况，水位上升会引起地基承载力减小，湿陷性土的陷塌现象等，必须引起注意。 第2节 基底压力 8.2.1基本概念 建筑物的荷载是通过基础传给地基的。 由基础底面传至地基单位面积上的压力，称为基底压力（或称为接触压力），地基对基础的作用力称为地基反力。 在计算地基附加应力以及设计基础结构时，必须首先确定基底压力的大小和分布情况。 试验和理论都已证明，基底压力分布是比较复杂的问题，它不仅与基础的形状、尺寸、刚度和埋深等因素有关，而且也与土的性质、种类、荷载的大小和分布等因素有关。 柔性基础刚度很小，在荷载作用下，基础的变形与地基土表面的变形协调一致，当基底面上的荷载为均匀分布时，基底压力也是均匀分布，如图5所示。 刚性基础的刚度很大，在荷载作用下，基础本身几乎不变形，基底始终保持为平面，这类基础基底压力分布与作用在基底面上的荷载大小、土的性质及基础埋深等因素有关。试验表明，中心受压的刚性基础随荷载的增大，基底压力分别为马鞍形、抛物线形、钟形等三种分布形态，如图6所示。 实际工程中作用在基础上的荷载，由于受地基承载力的限制，一般不会很大，且基础都有一定的埋深，其基底压力分布接近马鞍形，并趋向于直线分布， 因此，常假定基底压力为直线变化，按材料力学公式计算基底压力。 8.2.3基底附加压力 建筑物基础一般都有埋深，建筑物修建时进行的基坑开挖，减小了地基原有的自重应力，相当于加了一个负荷载。 因此，在计算地基附加应力时，应该在基底压力中扣除基底处原有的自重应力，剩余的部分称为基底附加压力。 显然，在基底压力相同时，基础埋深越大，其附加压力越小，越有利于减小地基的沉降。 根据该原理可以进行地基基础的补偿性设计。 对于基底压力为均布的情况，其基底附加压力为： 第3节 地基中的附加应力 教学目的与要求： 理解附加应力的概念， 掌握矩形基础、条形基础地基中的附加应力计算（查表法） 地基中的附加应力是指受外荷载作用下附加产生的应力增量。 目前附加应力的计算，通常是假定地基土体为均匀、连续、各向同性的半无限空间弹性体，按照弹性理论计算，其结果可满足工程精度要求 (1)N点在荷载面边缘 σz＝（αcⅠ＋αcⅡ）p0 (2)N点在荷载面内 σz＝(αcⅠ＋αcⅡ＋αcⅢ＋αcⅣ)p0 N点位于荷载面中心，因αcⅠ=αcⅡ=αcⅢ=αcⅣ σz=4αp0 (3)N点在荷载面边缘外侧 σz＝(αcⅠ－αcⅡ＋αcⅢ－αcⅣ)p0 (4)N点在荷载面角点外侧 σz＝(αcⅠ－αcⅡ－αcⅢ＋αcⅣ)p0 2 土的压缩性指标 (1)土的压缩系数 为了便于比较，通常采用压力段由p1=100kPa 增加到p2=200kPa 时的压缩系数a1-2来评定土的压缩性如下： (2)土的压缩指数 (3)土的压缩模量 (4)土的回弹再压缩曲线及回弹再压缩模量 4.计算原理 6. 公式解释： 8.6 地基变形与时间的关系 地基的变形不是瞬时完成的，地基在建筑物荷载作用下要经过相当长的时间才能达到最终沉降量。 在工程设计中，除了要知道地基最终沉降量外，往往还需要知道沉降随时间的变化过程即沉降与时间的关系。 8.6.1 饱和土的有效应力原理 饱和土中总应力与孔隙水压力、有效应力之 间存在如下关系：  1、饱和土体渗流固结过程 3、不同排水条件下一维渗流固结过程 8.6.2土的单向固结理论－太沙基一维固结理论 适用条件：荷载面积远大于压缩土层的厚度，地 基中孔隙水主要沿竖向渗流。 单向固结微分方程及其解答 1、基本假定： （1）土中水的渗流只沿竖向发生，服从达西定律； （2）土的渗透系数和压缩系数为常数； （3）土颗粒和土中水都是不可压缩的； （4）土是完全饱和的均质、各向同性体； （5）外荷是一次