某著名大学土力学教学课件第四章 地基应力计算.ppt

第一节 概述 一、几个基本概念 二、地基中应力的种类 土体自重产生的自重应力(self-weight stress) 建筑物荷载引起的附加应力(stress in a ground) 附加应力是引起地基土变形的主要原因 地震等引起的地震惯性力(seismic inertia force) 渗流引起的渗透力(seepage force) 环境条件变化引起的重分布应力(redistribution stress) 土内一点的应力状态是指土内一点各个方向上应力的大小。 第二节 土体的自重应力 一、均匀地基 一、均匀地基 1、竖直向自重应力(kN/m2) 2、水平向自重应力 作业二 习题四 4-3（剖面图为图4-55） 4-4 第三节 地基中的附加应力 一、竖向集中荷载作用下地基中的附加应力 距离地面越深，附加应力的分布范围越广 在集中力作用线上的附加应力最大，向两侧逐渐减小 同一竖向线上的附加应力随深度而变化 在集中力作用线上，当z＝0时，σz→∞，随着深度增加，σz逐渐减小 竖向集中力作用引起的附加应力向深部向四周无限传播，在传播过程中，应力强度不断降低（应力扩散） 应力叠加原理 如果有几个集中荷载作用 二、矩形面积上各种分布荷载作用下的附加应力 （一）矩形面积垂直均布荷载 1、角点下的应力 2、任意点的应力 利用角点下的应力计算公式和应力叠加原理，推求地基中任意点的附加应力的方法称为角点法 （二）矩形面积竖直三角形荷载 三、条形面积上各种分布荷载作用下的附加应力 （一）竖直均布线荷载 （二） 条形面积竖直均布荷载 （三） 竖直三角形分布条形荷载 自学内容： 四、影响土中应力分布的因素 （二）成层地基的影响 作业三 第四节 基底压力 基础底面传递给地基表面的压力称为基底压力。 一、基底压力的分布规律 （一）基础刚度的影响 各种基础按与土的相对抗弯刚度（EI）分为三种类型 1、弹性地基上的完全柔性基础（E I=0） 2、弹性地基上的绝对刚性基础（E I=∞） （二）荷载和土性的影响 二、基底压力计算 （一）中心荷载作用 （二）偏心荷载作用 1、矩形基础 （1）双向偏心荷载 （二）偏心荷载作用 1、矩形基础 （1）双向偏心荷载 ①e＜B/6，pmin＞0，p为梯形分布 ②e＝B/6，pmin=0，p为三角形分布 ③e＞B/6，pmin＜0，应根据力的平衡原理确定下值 三、基底附加压力 由于建筑物荷重使基底新增加的压力称为基底附加压力 第五节 有效应力原理 粒间应力（interparticle stress）由骨架颗粒间接触点传递的应力。 有效应力（effective stress）指这种对土体的变形和强度变化有效的粒间应力。 孔隙水压力（pore water pressure）由孔隙水传递的应力，它不能直接引起土体的变形和强度变化，又称为中性压力。它不随时间而变化。 超静孔隙水压力（excess pore water pressure）由外荷引起的超出静水位以上的那部分孔隙水压力。它在固结过程中不断变化，固结终了时应等于零。 一、饱和土的有效应力原理表达式 建立a-a面的竖向力平衡方程 Terzaghi有效应力原理要点 1、饱和土体内任一平面上受到的总应力可分为有效应力和孔隙水压力两部分，两者之间的关系总满足： 二、有效应力原理的完整表达式 对于非饱和土，Bishop（1960）等提出了修正的有效应力原理完整表达式 三、自重应力作用下的两种应力 朝上稳定渗流 习题：在9m厚的粘土层中开挖，下面为砂层。砂层顶面具有7.5m高的水头（承压水）。问：①开挖深度为6m时，基坑中水深h至少多大才能防止发生流土现象？②若基坑中无水，开挖深度不超过多少米才能防止发生流土？ 饱和土渗透固结模型 渗流固结过程小结 整个渗流固结过程中，Δu和Δσ′都随时间t而不断变化，是时间的函数。渗流固结过程的物理实质就是土中两种不同应力形态的转化过程。 侧限条件t=0时，超静水压力Δu在数值上等于总应力增量Δσ。在固结过程中Δu随时间而不断消散，至固结终了时，Δu=0。 2、轴对称三维应力状态 增量形式 1)等向压缩应力状态——孔压系数B 孔压系数B：表示单位周围压力增量所引起的孔压增量。 考虑土的剪胀性，A.W.Skempton引入经验系数A代替1/3 对于一般三维应力状态 第六节 应力路径 土在其形成的地质年代中所经受的应力变化情况称为应力历史。 在应力变化的过程中达到的最大剪应力与抗剪强度的比值称为剪应力水平。 土内一点的应力变化过程可用摩尔应力圆上剪应力最大点在应力坐标系中的移动轨迹来表示。这个应力点的移动轨迹称为应力路径。 表示总应力变化的轨迹称为总应力路径。表示有效应力变化的轨迹称为有效应力