第3章土的应力

1、第3章 土的应力3.1 土的自重应力 自重应力是由于地基土体本身的有效重量而产生的。 地基中的自重应力状态属于侧限应力状态，其内部任一水平面和垂直面上，均只有正应力而无剪应力。 地面以下任一深度处竖向自重应力都是均匀无限分布的。3.1.1 均质土的自重应力均质土的自重应力 深度 处水平面上，土体竖向自重应力 等于单位面积上土柱体的重力。zFFzFWcz/自重应力随深度线性增加，呈三角形分布。 3.1.2成层土的自重应力成层土的自重应力 成层土，各层土具有不同的重度，在自然地面下 深度处的自重应力符合叠加原理。niiiczhhh12211成层土的自重应力分布是折线型的。3.1.3地下水位以下土中

2、自重应力地下水位以下土中自重应力 应根据土的透水性质来考虑地下水对土粒的浮力作用。u粗颗粒土，可按阿基米德定律计算浮力大小。u粘性土l IL1时，土颗粒受到水的浮力作用；l IL0时，土颗粒不受水的浮力作用；l 0IL1时，很难确定土颗粒是否受到水的浮力的作用，在实践中一般按不利状态来考虑。地下水位以下的土层受到水的浮力作用，土的重度应按有效重度计算，其计算方法同成层土的情况 。地下水位以下埋藏有不透水层，其土颗粒不受水的浮力作用，上覆水土总压力由土颗粒承担。3.1.4水平向自重应力计算水平向自重应力计算 土体水平向自重应力 K0土的静止侧压力系数或静止土压力系数。 K0 和 根据土的种类和密

3、度不同而异，可按经验取值，也可通过试验来确定。 czczcycxK0110K3.3 基底压力计算 建筑物荷载通过基础传递给地基，在基础底面与地基之间便产生了接触应力。3.3.1基底压力的分布基底压力的分布 分布因素：基础的大小、刚度、形状、埋深、地基土的性质及作用在基础上荷载的大小和分布。 假设为直线分布，以静力分析的方法进行计算地基反力。3.3.2基底压力的简化计算基底压力的简化计算 中心荷载下的基底压力 F作用在基础上的竖向力； G基础自重及其上回填土的总重； G为基础及回填土平均重度，一般取20kN/m3，地下水位以下土层采用有效重度平， 为基础埋深； A基底面积。AGFpAdGG 偏心

4、荷载下的基底压力WMAGFppmaxmin)61 (maxminbelbGFPPGFMe3.3.3基底附加压力基底附加压力 基底附加压力作用在基础底面的压力与基础底面处原来的土中自重应力之差。 p0基底平均压力； c 基础底面处的自重压力； 0基础底面标高以上天然土层的厚度加权平均重度， 其中地下水位下的重度取有效重度； d 基础埋深，应从天然地面算起，对于有填方和挖方的情形，应从原天然地面起算。dpppcz003.4 土的有效应力原理 饱和土的力学性质均由有效应力控制； 饱和土的体积变化和强度变化均取决于有效应力的变化。3.4.1土的有效应力原理土的有效应力原理 如果土体处于饱和状态，则总应

5、力分别由两种介质承担u孔隙水中的孔隙水压力u；u土颗粒形成的骨架上的有效应力 。u3.4.2毛细水上升时土中有效应力毛细水上升时土中有效应力计算计算 毛细饱和区的有效应力 毛细区孔隙水压力、有效应力、总应力分布zuw3.4.3渗流时土中孔隙应力与有效渗流时土中孔隙应力与有效应力计算应力计算 当水向上渗流时u孔隙水压力等于原静水压力和渗透压力之和：u有效应力： 当水向下渗流时u孔隙水压力等于7原静水压力和渗透压力之和：u有效应力：huuww1huww1huuww1huww13.5 土中附加应力土中附加应力 土中附加应力是建筑物荷载在地基内引起的应力。 附加应力通过土粒之间的传递，向水平与深度方向

6、扩散，附加应力逐渐减小。3.5.1竖向集中力下的地基附加应竖向集中力下的地基附加应力力 辛奈斯克弹性理论解：在均匀各向同性半无限空间体表面作用有竖向集中F力 时，2225325)/(112323zFzrzFRFzz集中荷载作用下的应力系数3.5.2矩形荷载和圆形荷载下的地矩形荷载和圆形荷载下的地基附加应力基附加应力 矩形面积上作用均布荷载时，土中竖向应力计算a角点附加应力系数，是l/b和z/b的函数p在弹性半空间地基表面l*b面积上作用的均布荷载（基底附加压力）paz角点法：计算点为各荷载的公共角点。Vzzzzziz, 矩形面积上作用三角形分布荷载时土中竖向附加应力计算1、 2荷载为0、p的角

7、点上应力系数， 是l/b和z/b的函数 。pz21 圆形面积上作用均布荷载时土中竖向附加应力计算pczc应力系数，它是a/R和z/R的函数；R圆半径；a应力计算点M到z轴的水平距离 3.5.3线荷载和条形荷载下的地基线荷载和条形荷载下的地基附加应力附加应力 线荷载作用下土中应力计算22232zxpzz 均布条形荷载作用下土中任一点应力计算puzu应力系数，它是x/b和z/b的函数 均布条形荷载作用下土中任一点主应力计算0031sinp 三角形分布条形荷载作用下土中应力计算pszs应力系数，它是x/b和z/b的函数3.5.4非均质和各向异性地基中的非均质和各向异性地基中的附加应力附加应力 可压缩土层覆盖在刚性岩层上的情形u上层土中荷载中轴线附近的附加应力将比均质半无限体时增大，出现应力集中现象；u离开中轴线，应力逐渐减小，至某一距离后，应力小于均匀半无限体时的应力。 硬土层覆盖在软弱土层上的情形u荷载中轴线附近附加应力将有所减小，即出现应力扩散现象；u由于应力分布比较均匀，地基的沉降也相应较为均匀。 变形模量随深度增大时地基中的附加应力u土的非