第三章土的壓縮性及地基沉降計算

1、第第3 3章：章：土的壓縮性與地基沉降計算土的壓縮性與地基沉降計算3.1 3.1 土的變形特性土的變形特性 3.2 3.2 有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理3.3 3.3 側(cè)限條件下土的壓縮性側(cè)限條件下土的壓縮性3.4 3.4 土的壓縮性原位測試土的壓縮性原位測試3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布 本章提要本章提要 學(xué)習(xí)難點學(xué)習(xí)難點第第3 3章：章：土的壓縮性與地基沉降計算土的壓縮性與地基沉降計算 有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理 土的壓縮性土的壓縮性- -測試方法和指標(biāo)測試方法和指標(biāo) 地基的最終沉降量地基的最終沉降量- -分層總合法分層總合法 地基的沉降過程地基的沉降過程- -飽和土滲流固結(jié)理

2、論飽和土滲流固結(jié)理論 不同條件下的總沉降量計算不同條件下的總沉降量計算 應(yīng)力歷史及先期固結(jié)壓力應(yīng)力歷史及先期固結(jié)壓力 滲流固結(jié)理論及參數(shù)滲流固結(jié)理論及參數(shù)工程實例工程實例墨西哥某宮殿墨西哥某宮殿左部：左部：17091709年年右部：右部：16221622年年地基：地基：2020多米厚粘土多米厚粘土問題：問題：沉降沉降2.22.2米，且左米，且左右兩部分存在明顯右兩部分存在明顯的沉降差。左側(cè)建的沉降差。左側(cè)建筑物于筑物于19691969年加固年加固建筑物的不均勻沉降建筑物的不均勻沉降 墨西哥城墨西哥城Kiss由于沉降相互影響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸由于沉降相互影響，兩棟相鄰的建筑物上部接觸工程

3、實例工程實例基坑開挖，引起陽臺裂縫基坑開挖，引起陽臺裂縫工程實例工程實例新建筑引起原有建筑物開裂新建筑引起原有建筑物開裂工程實例工程實例高層建筑物由于不均勻沉降而被爆破拆除高層建筑物由于不均勻沉降而被爆破拆除工程實例工程實例建筑物立面高差過大建筑物立面高差過大工程實例工程實例47m3915019419917587沉降曲線沉降曲線(mm)建筑物過長：長高比建筑物過長：長高比7.6:17.6:1工程實例工程實例n 土層發(fā)生變形的主要因素：土層發(fā)生變形的主要因素：內(nèi)因：土具有壓縮性內(nèi)因：土具有壓縮性 外因：建筑物荷載的作用外因：建筑物荷載的作用 n 本章的主要研究內(nèi)容：本章的主要研究內(nèi)容：土體的壓縮

4、性土體的壓縮性上部荷載作用下地基的應(yīng)力分布上部荷載作用下地基的應(yīng)力分布n 本章的目的：本章的目的： 根據(jù)建筑地基土層的分布、厚度、物理力學(xué)性根據(jù)建筑地基土層的分布、厚度、物理力學(xué)性質(zhì)和上部結(jié)構(gòu)的荷載，計算地基的變形量。質(zhì)和上部結(jié)構(gòu)的荷載，計算地基的變形量。 前言前言3.1 3.1 土的變形特性土的變形特性基本概念基本概念 固相礦物本身壓縮極小，固相礦物本身壓縮極小，對工程沒意義對工程沒意義 土中液相水的壓縮很小，土中液相水的壓縮很小，可忽略可忽略 土中孔隙的變化引起土土中孔隙的變化引起土的壓縮的壓縮 內(nèi)因內(nèi)因 1. 1. 土的壓縮性大土的壓縮性大土體的特點：散粒體土體的特點：散粒體2. 2.

5、地基土產(chǎn)生壓縮的原因地基土產(chǎn)生壓縮的原因 建筑物荷載作用建筑物荷載作用 地下水位大幅度下降地下水位大幅度下降 施工影響施工影響 振動影響振動影響 溫度變化影響溫度變化影響 浸水下沉浸水下沉外因外因3. 3. 飽和土體壓縮過程飽和土體壓縮過程土的滲透固結(jié)過程土的滲透固結(jié)過程4. 4. 蠕變的影響蠕變的影響土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系z x xz zx n 材料力學(xué)材料力學(xué)+ +- -法向應(yīng)力法向應(yīng)力剪應(yīng)力剪應(yīng)力拉為正拉為正壓為負(fù)壓為負(fù)順時針為正順時針為正逆時針為負(fù)逆時針為負(fù)z x xz zx + +- -n 土力學(xué)土力學(xué)壓為正壓為正拉為負(fù)拉為負(fù)逆時針為正逆時針為正順時針為負(fù)順時針為負(fù)3.1

6、3.1 土的變形特性土的變形特性三軸應(yīng)力狀態(tài)三軸應(yīng)力狀態(tài)單軸壓縮試驗單軸壓縮試驗側(cè)限壓縮試驗側(cè)限壓縮試驗直剪試驗直剪試驗三軸壓縮試驗三軸壓縮試驗室內(nèi)試驗：室內(nèi)試驗：一維問題一維問題土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系測定方法測定方法3.1 3.1 土的變形特性土的變形特性 p pe e加載加載卸載卸載線彈性線彈性太沙基太沙基（Karl Terzaghi)(1883-1963)太沙基太沙基土力學(xué)的奠基人土力學(xué)的奠基人 1921-1923 1921-1923年提出土年提出土的有效應(yīng)力原理和土的固的有效應(yīng)力原理和土的固結(jié)理論，結(jié)理論，19251925年出版經(jīng)典年出版經(jīng)典著作著作土力學(xué)土力學(xué)，首次將，首次

7、將各種土工問題歸納成為系各種土工問題歸納成為系統(tǒng)的有科學(xué)依據(jù)的計算理統(tǒng)的有科學(xué)依據(jù)的計算理論，奠定了他作為土力學(xué)論，奠定了他作為土力學(xué)創(chuàng)始人的地位。創(chuàng)始人的地位。3.2 3.2 有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理 對所受總應(yīng)力，骨架和孔隙對所受總應(yīng)力，骨架和孔隙流體如何分擔(dān)？流體如何分擔(dān)？它們?nèi)绾蝹鬟f和相互轉(zhuǎn)化？它們?nèi)绾蝹鬟f和相互轉(zhuǎn)化？它們對土的變形和強(qiáng)度有何它們對土的變形和強(qiáng)度有何影響？影響？外荷載外荷載 總應(yīng)力總應(yīng)力 n 土體是由固體顆粒骨架、孔隙流土體是由固體顆粒骨架、孔隙流體（水和氣）三相構(gòu)成的碎散材體（水和氣）三相構(gòu)成的碎散材料，受外力作用后，料，受外力作用后，總應(yīng)力由土總應(yīng)力由土骨架和孔隙流

8、體共同承受骨架和孔隙流體共同承受TerzaghiTerzaghi的有效應(yīng)力原理和固結(jié)理論的有效應(yīng)力原理和固結(jié)理論有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理3.2 3.2 有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理 土中兩種應(yīng)力試驗土中兩種應(yīng)力試驗3.2 3.2 有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理 甲甲乙乙h鋼球鋼球砂砂水水econste結(jié)論：結(jié)論：用鋼球施加的應(yīng)力，通過砂土用鋼球施加的應(yīng)力，通過砂土的骨架傳遞的部分，稱為的骨架傳遞的部分，稱為有效有效應(yīng)力應(yīng)力，用，用 表示。表示。u孔隙水壓力不能使土層發(fā)生壓孔隙水壓力不能使土層發(fā)生壓縮變形?？s變形。有效應(yīng)力能使土層發(fā)生壓縮變有效應(yīng)力能使土層發(fā)生壓縮變形，并使土的強(qiáng)度發(fā)生變化形，并使土的強(qiáng)度

9、發(fā)生變化由水施加的應(yīng)力通過孔隙中的由水施加的應(yīng)力通過孔隙中的水來傳遞，稱為孔隙水壓力，水來傳遞，稱為孔隙水壓力，用用 來表示。來表示。外荷載外荷載 總應(yīng)力總應(yīng)力 飽和土中的應(yīng)力飽和土中的應(yīng)力n 飽和土是由固體顆粒骨架和充滿飽和土是由固體顆粒骨架和充滿其間的水組成的兩相體。受外力其間的水組成的兩相體。受外力后，后，總應(yīng)力分為兩部分承擔(dān)：總應(yīng)力分為兩部分承擔(dān)：F由土骨架承擔(dān)，并通過顆粒之間由土骨架承擔(dān)，并通過顆粒之間的接觸面進(jìn)行應(yīng)力的傳遞，稱之的接觸面進(jìn)行應(yīng)力的傳遞，稱之為為粒間應(yīng)力粒間應(yīng)力F有由孔隙水來承擔(dān)，通過連通的有由孔隙水來承擔(dān)，通過連通的孔隙水傳遞，稱之為孔隙水傳遞，稱之為孔隙水壓力孔隙

10、水壓力。孔隙水不能承擔(dān)剪應(yīng)力，但能承孔隙水不能承擔(dān)剪應(yīng)力，但能承受法向應(yīng)力受法向應(yīng)力3.2 3.2 有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理 外荷載外荷載 總應(yīng)力總應(yīng)力 A Aa aa aP Psvsv接觸點接觸點P Ps sA A：A Aw w：A As s：土單元的斷面積土單元的斷面積顆粒接觸點的面積顆粒接觸點的面積孔隙水的斷面積孔隙水的斷面積u wsvAuPA a-aa-a斷面豎向力平衡：斷面豎向力平衡：wSAAA uAAAPwsv 有效應(yīng)力有效應(yīng)力 1 1飽和土有效應(yīng)力原理飽和土有效應(yīng)力原理3.2 3.2 有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理 有效應(yīng)力有效應(yīng)力總應(yīng)力已知或易知總應(yīng)力已知或易知孔隙水壓力測定或計算孔

11、隙水壓力測定或計算u有效應(yīng)力原理的討論有效應(yīng)力原理的討論 孔隙水壓孔隙水壓力的作用力的作用 有效應(yīng)力有效應(yīng)力的作用的作用 它在它在各個方向相等各個方向相等，只能使土顆粒，只能使土顆粒本身受到等向壓力，本身受到等向壓力，不會不會使土顆粒使土顆粒移動，移動，導(dǎo)致孔隙體積發(fā)生變化導(dǎo)致孔隙體積發(fā)生變化。由。由于顆粒本身壓縮模量很大，故土粒于顆粒本身壓縮模量很大，故土粒本身壓縮變形極小本身壓縮變形極小 水水不能承受剪應(yīng)力不能承受剪應(yīng)力，對土顆粒間摩，對土顆粒間摩擦、土粒的破碎沒有貢獻(xiàn)擦、土粒的破碎沒有貢獻(xiàn) 因而孔隙水壓力對變形強(qiáng)度沒有直因而孔隙水壓力對變形強(qiáng)度沒有直接影響，稱為接影響，稱為中性應(yīng)力中性應(yīng)

12、力3.2 3.2 有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理 3.5 3.5 有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理 有效應(yīng)力原理的討論有效應(yīng)力原理的討論 孔隙水壓孔隙水壓力的作用力的作用 有效應(yīng)力有效應(yīng)力的作用的作用 是土體發(fā)生變形的原因是土體發(fā)生變形的原因：顆：顆粒間克服摩擦相對滑移、滾粒間克服摩擦相對滑移、滾動以及在接觸點處由于應(yīng)力動以及在接觸點處由于應(yīng)力過大而破碎均與過大而破碎均與有關(guān)有關(guān) 是土體強(qiáng)度的成因是土體強(qiáng)度的成因：土的凝：土的凝聚力和粒間摩擦力均與聚力和粒間摩擦力均與有有關(guān)關(guān)3.2 3.2 有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理 現(xiàn)場應(yīng)用實例現(xiàn)場應(yīng)用實例 總應(yīng)力：單位土柱總應(yīng)力：單位土柱和水柱的總重量和水柱的總重量 =

13、= w wH H1 1+ + satsatH H2 2 孔隙水壓力：靜水壓強(qiáng)孔隙水壓力：靜水壓強(qiáng)u u = = w w(H(H1 1+H+H2 2) ) 有效應(yīng)力：有效應(yīng)力： = = -u-u = = H H2 2sat w H H1 1H H2 2= = -u-uu=u= w w(H(H1 1+H+H2 2) )地面地面水位水位2sat1wHH w wH H1 1A Au=u= w w(H(H1 1+H+H2 2) )(-)(-)3.2 3.2 有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理 3.3 3.3 側(cè)限條件下土的壓縮性側(cè)限條件下土的壓縮性3.3.1 3.3.1 側(cè)限壓縮試驗側(cè)限壓縮試驗3.3.2 3.3

14、.2 側(cè)限壓縮性指標(biāo)側(cè)限壓縮性指標(biāo)3.3.3 3.3.3 土層側(cè)限壓縮變形量土層側(cè)限壓縮變形量3.3 3.3 側(cè)限條件下土的壓縮性側(cè)限條件下土的壓縮性F 壓縮性指標(biāo)：壓縮性指標(biāo)：用于描述土的壓縮性高低的指標(biāo)，通常由工程地用于描述土的壓縮性高低的指標(biāo)，通常由工程地質(zhì)勘查取天然結(jié)構(gòu)的原狀土樣，進(jìn)行側(cè)限壓縮試質(zhì)勘查取天然結(jié)構(gòu)的原狀土樣，進(jìn)行側(cè)限壓縮試驗測定。驗測定。F 側(cè)限條件：側(cè)限條件：側(cè)向限制不能變形，只有豎向單向壓縮的條件側(cè)向限制不能變形，只有豎向單向壓縮的條件可可 壓壓 縮縮 土土 層層h3.3 3.3 側(cè)限條件下土的壓縮性側(cè)限條件下土的壓縮性F 固結(jié)容器：固結(jié)容器：水槽、護(hù)環(huán)、堅固圈、環(huán)水

15、槽、護(hù)環(huán)、堅固圈、環(huán)刀、透水石、加壓上蓋、刀、透水石、加壓上蓋、量表導(dǎo)桿、量表架，等量表導(dǎo)桿、量表架，等F 加壓設(shè)備：加壓設(shè)備：杠桿比例杠桿比例1:101:10F 變形測量設(shè)備變形測量設(shè)備側(cè)限壓縮（固結(jié)）儀側(cè)限壓縮（固結(jié)）儀支架支架加壓設(shè)備加壓設(shè)備固結(jié)容器固結(jié)容器變形測量變形測量側(cè)限壓縮試驗側(cè)限壓縮試驗4.2 4.2 土的壓縮性測試方法土的壓縮性測試方法 側(cè)限壓縮試驗側(cè)限壓縮試驗3.3 3.3 側(cè)限條件下土的壓縮性側(cè)限條件下土的壓縮性n 已知：已知： 試樣初始高度試樣初始高度H H0 0 試樣初始孔隙比試樣初始孔隙比e e0 0n 試驗結(jié)果：試驗結(jié)果：每級壓力每級壓力p p作用下，作用下，試樣

16、的壓縮變形試樣的壓縮變形S Sn 試驗方法：試驗方法：施加荷載，靜置至施加荷載，靜置至變形穩(wěn)定變形穩(wěn)定逐級加大荷載逐級加大荷載百分表百分表加壓上蓋加壓上蓋試樣試樣透水石透水石護(hù)環(huán)護(hù)環(huán)環(huán)刀環(huán)刀壓縮壓縮容器容器P1s1e1e0pte stP2s2e2P3s3e31e0e孔隙孔隙固體固體顆粒顆粒H0See1e1SHH000 000HS)e1(ee 側(cè)限壓縮試驗側(cè)限壓縮試驗由三相草圖：由三相草圖：可得到可得到e-pe-p關(guān)系關(guān)系3.3 3.3 側(cè)限條件下土的壓縮性側(cè)限條件下土的壓縮性n 計算：計算：每級壓力每級壓力p p穩(wěn)定后，試樣的孔隙比穩(wěn)定后，試樣的孔隙比e ei i一維壓縮性及其指標(biāo)一維壓縮性及

17、其指標(biāo)F -p-p（或（或）曲線）曲線F epep（或（或）曲線）曲線F elgpelgp（或（或lglg）曲線）曲線F 先期固結(jié)壓力先期固結(jié)壓力F 原位壓縮曲線及原位再壓縮曲線原位壓縮曲線及原位再壓縮曲線由側(cè)限壓縮試由側(cè)限壓縮試驗整理得到的驗整理得到的三條常用曲線三條常用曲線3.3 3.3 側(cè)限條件下土的壓縮性側(cè)限條件下土的壓縮性側(cè)限壓縮性指標(biāo)側(cè)限壓縮性指標(biāo) e e p p0 0100100200200 3003000.60.60.70.70.80.80.90.91.01.0e ep(kPa)p(kPa)pea F不同土的壓縮系數(shù)不同，不同土的壓縮系數(shù)不同，a a越大，土的壓縮性越大越大，土

18、的壓縮性越大F同種土的壓縮系數(shù)同種土的壓縮系數(shù)a a不是不是常數(shù)，與應(yīng)力常數(shù)，與應(yīng)力p p有關(guān)有關(guān)F通常用通常用a a1-21-2即應(yīng)力范圍為即應(yīng)力范圍為100-200kPa100-200kPa的的a a值對不同值對不同土的壓縮性進(jìn)行比較土的壓縮性進(jìn)行比較n 壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)a a3.3 3.3 側(cè)限條件下土的壓縮性側(cè)限條件下土的壓縮性KPaKPa-1-1，MPaMPa-1-1e-pe-p曲線曲線壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)a a土的類別土的類別a a1-21-2 (MPa (MPa-1-1) )高壓縮性土高壓縮性土0.50.5中壓縮性土中壓縮性土0.1-0.50.1-0.5低壓縮性土低壓縮性土0.10.

19、1壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)a a1-21-2常用作常用作比較土的壓縮性大小比較土的壓縮性大小壓縮系數(shù)：壓縮系數(shù)：pea0 0100100200200 3003000.60.60.70.70.80.80.90.91.01.0e epe p(kPa) p(kPa)3.3 3.3 側(cè)限條件下土的壓縮性側(cè)限條件下土的壓縮性100100100010000.60.60.70.70.80.80.90.9e eC Cc c1 1p(kPap(kPa，lg)lg)e-lgpe-lgp曲線曲線n 特點：特點：在壓力較大部分，在壓力較大部分， 接近直線段接近直線段n 指標(biāo)：指標(biāo)：反映了土的應(yīng)力歷史反映了土的應(yīng)力歷史 壓縮指

20、數(shù)壓縮指數(shù)Cc)lgp(eCc 3.3 3.3 側(cè)限條件下土的壓縮性側(cè)限條件下土的壓縮性側(cè)限壓縮性指標(biāo)側(cè)限壓縮性指標(biāo) 土的試樣單向受壓，應(yīng)土的試樣單向受壓，應(yīng)力增量與應(yīng)變增量之比力增量與應(yīng)變增量之比土的一般化的壓縮曲線土的一般化的壓縮曲線)(00e1e 1 1E Es s1 1E Ee esE加載：加載：eE卸載和重加載：卸載和重加載：p12112shhhEz豎向應(yīng)變：豎向應(yīng)變：121hhhZ則則n 側(cè)限壓縮模量：側(cè)限壓縮模量：3.3 3.3 側(cè)限條件下土的壓縮性側(cè)限條件下土的壓縮性（3.11）n 壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)n 側(cè)限壓縮模量側(cè)限壓縮模量側(cè)限壓縮模量與壓縮系數(shù)的關(guān)系側(cè)限壓縮模量與壓縮系數(shù)的

21、關(guān)系1 1e e1 1e孔隙孔隙固體固體顆粒顆粒e2 pEspea 1e1e3.3 3.3 側(cè)限條件下土的壓縮性側(cè)限條件下土的壓縮性ae1s1E（3.12）n 側(cè)限壓縮模量側(cè)限壓縮模量土層側(cè)限壓縮變形量土層側(cè)限壓縮變形量3.3 3.3 側(cè)限條件下土的壓縮性側(cè)限條件下土的壓縮性12112shhhEzn 土層側(cè)限壓縮變形量土層側(cè)限壓縮變形量111221hEhEhhhssaeE1s1（3.11）（3.12）111heah11211heeeh（3.15）（3.16）（3.17）指標(biāo)指標(biāo)名稱名稱定義定義曲線曲線a a壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)- - e/e/ p pe-pe-p曲線曲線CcCc壓縮指數(shù)壓縮指數(shù)-

22、- e/e/ (lgp)(lgp)e-lg(p)e-lg(p)曲線曲線EsEs側(cè)限壓縮模量側(cè)限壓縮模量 p p/ / -p-p曲線曲線側(cè)限壓縮試驗指標(biāo)匯總側(cè)限壓縮試驗指標(biāo)匯總3.3 3.3 側(cè)限條件下土的壓縮性側(cè)限條件下土的壓縮性3.4 3.4 土的壓縮性原位測試土的壓縮性原位測試自學(xué)自學(xué)n 地基土的變形模量地基土的變形模量E E： 無側(cè)限情況無側(cè)限情況下單軸受壓時的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系下單軸受壓時的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系均布荷載下地基沉降公式：均布荷載下地基沉降公式：EpBs)1 (2變形模量與壓縮模量的關(guān)系：變形模量與壓縮模量的關(guān)系：sEE)121 (2n 原位測試方法：原位測試方法： 荷載試驗與旁壓試

23、驗荷載試驗與旁壓試驗第四章：第四章：土的壓縮性與地基沉降計算土的壓縮性與地基沉降計算3.1 3.1 土的變形特性土的變形特性 3.2 3.2 有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理3.3 3.3 側(cè)限條件下土的壓縮性側(cè)限條件下土的壓縮性3.4 3.4 土的壓縮性原位測試土的壓縮性原位測試3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布3.6 3.6 地基的最終沉降量地基的最終沉降量3.7 3.7 應(yīng)力歷史對地基沉降的影響應(yīng)力歷史對地基沉降的影響3.8 3.8 地基沉降與時間的關(guān)系地基沉降與時間的關(guān)系3.9 3.9 建筑物沉降觀測與地基允許變形值建筑物沉降觀測與地基允許變形值三軸應(yīng)力狀態(tài)三軸應(yīng)力狀態(tài)單軸壓縮試

24、驗單軸壓縮試驗側(cè)限壓縮試驗側(cè)限壓縮試驗直剪試驗直剪試驗三軸壓縮試驗三軸壓縮試驗室內(nèi)試驗：室內(nèi)試驗：一維問題一維問題土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系測定方法測定方法3.1 3.1 土的變形特性土的變形特性 p pe e加載加載卸載卸載線彈性線彈性u飽和土有效應(yīng)力原理飽和土有效應(yīng)力原理3.2 3.2 有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理 un 飽和土是由固體顆粒骨架和充滿其間的水組成的兩相飽和土是由固體顆粒骨架和充滿其間的水組成的兩相體。受外力后，體。受外力后，總應(yīng)力分為兩部分承擔(dān)：總應(yīng)力分為兩部分承擔(dān)：F由土骨架承擔(dān)，并通過顆粒之間的接觸面進(jìn)行應(yīng)力的傳遞，稱由土骨架承擔(dān)，并通過顆粒之間的接觸面進(jìn)行應(yīng)力的傳遞

25、，稱之為之為粒間應(yīng)力，粒間應(yīng)力，即為即為有效應(yīng)力。有效應(yīng)力。F有由孔隙水來承擔(dān)，通過連通的孔隙水傳遞，稱之為有由孔隙水來承擔(dān)，通過連通的孔隙水傳遞，稱之為孔隙水壓孔隙水壓力力。孔隙水不能承擔(dān)剪應(yīng)力，但能承受法向應(yīng)力?？紫端荒艹袚?dān)剪應(yīng)力，但能承受法向應(yīng)力孔隙水壓力不能使土層發(fā)生壓孔隙水壓力不能使土層發(fā)生壓縮變形?？s變形。有效應(yīng)力能使土層發(fā)生壓縮變有效應(yīng)力能使土層發(fā)生壓縮變形，并使土的強(qiáng)度發(fā)生變化形，并使土的強(qiáng)度發(fā)生變化3.3 3.3 側(cè)限條件下土的壓縮性側(cè)限條件下土的壓縮性F 壓縮性指標(biāo)：壓縮性指標(biāo)：用于描述土的壓縮性高低的指標(biāo)，通常由工程地用于描述土的壓縮性高低的指標(biāo)，通常由工程地質(zhì)勘查取天

26、然結(jié)構(gòu)的原狀土樣，進(jìn)行側(cè)限壓縮試質(zhì)勘查取天然結(jié)構(gòu)的原狀土樣，進(jìn)行側(cè)限壓縮試驗測定。驗測定。F 側(cè)限條件：側(cè)限條件：側(cè)向限制不能變形，只有豎向單向壓縮的條件側(cè)向限制不能變形，只有豎向單向壓縮的條件可可 壓壓 縮縮 土土 層層h4.2 4.2 土的壓縮性測試方法土的壓縮性測試方法 側(cè)限壓縮試驗側(cè)限壓縮試驗3.3 3.3 側(cè)限條件下土的壓縮性側(cè)限條件下土的壓縮性n 已知：已知： 試樣初始高度試樣初始高度H H0 0 試樣初始孔隙比試樣初始孔隙比e e0 0n 試驗結(jié)果：試驗結(jié)果：每級壓力每級壓力p p作用下，作用下，試樣的壓縮變形試樣的壓縮變形S Sn 試驗方法：試驗方法：施加荷載，靜置至施加荷載，

27、靜置至變形穩(wěn)定變形穩(wěn)定逐級加大荷載逐級加大荷載百分表百分表加壓上蓋加壓上蓋試樣試樣透水石透水石護(hù)環(huán)護(hù)環(huán)環(huán)刀環(huán)刀壓縮壓縮容器容器P1s1e1e0pte stP2s2e2P3s3e3指標(biāo)指標(biāo)名稱名稱定義定義曲線曲線a a壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)- - e/e/ p pe-pe-p曲線曲線CcCc壓縮指數(shù)壓縮指數(shù)- - e/e/ (lgp)(lgp)e-lg(p)e-lg(p)曲線曲線EsEs側(cè)限壓縮模量側(cè)限壓縮模量 p p/ / -p-p曲線曲線側(cè)限壓縮試驗指標(biāo)匯總側(cè)限壓縮試驗指標(biāo)匯總3.3 3.3 側(cè)限條件下土的壓縮性側(cè)限條件下土的壓縮性n 側(cè)限壓縮模量側(cè)限壓縮模量土層側(cè)限壓縮變形量土層側(cè)限壓縮變形量3

28、.3 3.3 側(cè)限條件下土的壓縮性側(cè)限條件下土的壓縮性12112shhhEzn 土層側(cè)限壓縮變形量土層側(cè)限壓縮變形量111221hEhEhhhssaeE1s1（3.11）（3.12）111heah11211heeeh（3.15）（3.16）（3.17）3.4 3.4 土的壓縮性原位測試土的壓縮性原位測試n 地基土的變形模量地基土的變形模量E E： 無側(cè)限情況無側(cè)限情況下單軸受壓時的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系下單軸受壓時的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系均布荷載下地基沉降公式：均布荷載下地基沉降公式：EpBs)1 (2變形模量與壓縮模量的關(guān)系：變形模量與壓縮模量的關(guān)系：sEE)121 (2n 原位測試方法：原位測試方法： 荷

29、載試驗與旁壓試驗荷載試驗與旁壓試驗3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布3.5.1 3.5.1 土層自重應(yīng)力土層自重應(yīng)力3.5.2 3.5.2 基礎(chǔ)底面接觸壓力基礎(chǔ)底面接觸壓力3.5.3 3.5.3 基礎(chǔ)底面附加壓力基礎(chǔ)底面附加壓力3.5.4 3.5.4 地基中的附加應(yīng)力地基中的附加應(yīng)力土層自重應(yīng)力土層自重應(yīng)力n 假定：假定：水平地基水平地基 半無限空間體半無限空間體 半無限彈性體半無限彈性體 有側(cè)限應(yīng)變條件有側(cè)限應(yīng)變條件 一維問題一維問題n 定義：定義：在修建建筑物以前，地基中由土體本身在修建建筑物以前，地基中由土體本身的有效重量而產(chǎn)生的應(yīng)力的有效重量而產(chǎn)生的應(yīng)力n 目的：目的：確

30、定土體的初始應(yīng)力狀態(tài)確定土體的初始應(yīng)力狀態(tài)n 計算計算： 地下水位以上用天然容重地下水位以上用天然容重 地下水位以下用浮容重地下水位以下用浮容重3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布土層自重應(yīng)力土層自重應(yīng)力n 豎直向自重應(yīng)力：豎直向自重應(yīng)力：土體中無剪應(yīng)力存在，故地基中土體中無剪應(yīng)力存在，故地基中Z Z深深度處的豎直向自重應(yīng)力等于單位面積上的土柱重量度處的豎直向自重應(yīng)力等于單位面積上的土柱重量czcycxK0zcz10KiiczH 均質(zhì)地基：均質(zhì)地基： 成層地基：成層地基：n 水平向自重應(yīng)力：水平向自重應(yīng)力：F 容重：容重： 地下水位以上用天然容重地下水位以上用天然容重 地下水位以下

31、用浮容重地下水位以下用浮容重 3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布1 H12 H23 H3zczcxcy地面地面地下水地下水土體的自重應(yīng)力土體的自重應(yīng)力n 分布規(guī)律分布規(guī)律F分布線的斜率是容重分布線的斜率是容重F在等容重地基中隨深度呈直線分布在等容重地基中隨深度呈直線分布F自重應(yīng)力在成層地基中呈折線分布自重應(yīng)力在成層地基中呈折線分布F在土層分界面處和地下水位處發(fā)生轉(zhuǎn)折或突變（水平應(yīng)力）在土層分界面處和地下水位處發(fā)生轉(zhuǎn)折或突變（水平應(yīng)力）1 H12 H22 H3zczcxcy地面地面地下水地下水cz1H12H22H3z3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布3.5 3.5 地

32、基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布自重應(yīng)力是指土顆粒之間接觸點傳遞的自重應(yīng)力是指土顆粒之間接觸點傳遞的粒間應(yīng)力粒間應(yīng)力，故，故又稱為又稱為有效自重應(yīng)力有效自重應(yīng)力。通常土的通常土的自重應(yīng)力不會引起地基變形自重應(yīng)力不會引起地基變形，因為正常固結(jié)，因為正常固結(jié)土的形成年代很久，早已固結(jié)穩(wěn)定。只有新近沉積的土的形成年代很久，早已固結(jié)穩(wěn)定。只有新近沉積的欠固結(jié)土或人工填土，在土的自重作用下尚未固結(jié)，欠固結(jié)土或人工填土，在土的自重作用下尚未固結(jié)，需要考慮土的自重引起的地基變形。需要考慮土的自重引起的地基變形。當(dāng)?shù)叵滤灰韵庐?dāng)?shù)叵滤灰韵侣癫赜胁煌杆畬勇癫赜胁煌杆畬樱ㄈ鐜r石、堅硬粘土（如巖石、堅硬粘土層等）時

33、，層面及層面以下土的自重應(yīng)力層等）時，層面及層面以下土的自重應(yīng)力應(yīng)計入層面應(yīng)計入層面以上水的重力以上水的重力。n 注意：注意：土體的自重應(yīng)力土體的自重應(yīng)力3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布某工廠建筑場地土質(zhì)均勻，土的天然某工廠建筑場地土質(zhì)均勻，土的天然重度為重度為 ?；娱_挖深度?；娱_挖深度2m，在基坑底面下在基坑底面下1m處處M點作用的土的點作用的土的自重應(yīng)力為多少？自重應(yīng)力為多少？3m/KN20M1mcz2m3m/KN20F基礎(chǔ)底面接觸壓力基礎(chǔ)底面接觸壓力：基礎(chǔ)底面?zhèn)鬟f給地基表：基礎(chǔ)底面?zhèn)鬟f給地基表面的壓力，也稱基底壓力。面的壓力，也稱基底壓力。F基底壓力既是計算地基中附加

34、應(yīng)力的外荷基底壓力既是計算地基中附加應(yīng)力的外荷載，也是計算基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的外荷載，上載，也是計算基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的外荷載，上部結(jié)構(gòu)自重及荷載通過基礎(chǔ)傳到地基之中部結(jié)構(gòu)自重及荷載通過基礎(chǔ)傳到地基之中基礎(chǔ)底面接觸壓力基礎(chǔ)底面接觸壓力上部上部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)基礎(chǔ)地基地基建筑物建筑物設(shè)計設(shè)計基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的外荷載的外荷載基底反力基底反力基底壓力基底壓力附加應(yīng)力附加應(yīng)力地基沉降變形地基沉降變形3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布基底壓力的基底壓力的影響因素影響因素 剛度剛度 形狀形狀 大小大小 埋深埋深大小大小方向方向分布分布 土類土類 密度密度 土層結(jié)構(gòu)等土層結(jié)構(gòu)等n基底壓力是地基和基底壓力是地基

35、和基礎(chǔ)在上部荷載作基礎(chǔ)在上部荷載作用下相互作用的結(jié)用下相互作用的結(jié)果，受荷載條件、果，受荷載條件、基礎(chǔ)條件和地基條基礎(chǔ)條件和地基條件的影響件的影響荷載條件：荷載條件：基礎(chǔ)條件基礎(chǔ)條件: :地基條件：地基條件：暫不考慮上部結(jié)構(gòu)的影暫不考慮上部結(jié)構(gòu)的影響，用荷載代替上部結(jié)響，用荷載代替上部結(jié)構(gòu)，使問題得以簡化構(gòu)，使問題得以簡化3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布 抗彎剛度抗彎剛度EI= M0EI= M0 基礎(chǔ)只能保持平面下沉不能彎曲基礎(chǔ)只能保持平面下沉不能彎曲 分布分布: : 中間小中間小, , 兩端無窮大兩端無窮大 基礎(chǔ)抗彎剛度基礎(chǔ)抗彎剛度EI=0 M=0EI=0 M=0 基礎(chǔ)變形能

36、完全適應(yīng)地基表面的變形基礎(chǔ)變形能完全適應(yīng)地基表面的變形 基礎(chǔ)上下壓力分布必須完全相同，若基礎(chǔ)上下壓力分布必須完全相同，若不同將會產(chǎn)生彎矩不同將會產(chǎn)生彎矩條形基礎(chǔ)，豎直均布荷載條形基礎(chǔ)，豎直均布荷載基底壓力的分布基底壓力的分布n 彈性地基，完全柔性基礎(chǔ)彈性地基，完全柔性基礎(chǔ)n 彈性地基，絕對剛性基礎(chǔ)彈性地基，絕對剛性基礎(chǔ)3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布 荷載較小荷載較小 荷載較大荷載較大 荷載很大荷載很大基底壓力的分布基底壓力的分布n 彈塑性地基，有限剛度基礎(chǔ)彈塑性地基，有限剛度基礎(chǔ)砂性土地基砂性土地基接近彈性解接近彈性解馬鞍型馬鞍型倒鐘型倒鐘型3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地

37、基中的應(yīng)力分布粘性土地基粘性土地基簡化計算方法：簡化計算方法：假定基底壓力按直線分布的材料力學(xué)方法假定基底壓力按直線分布的材料力學(xué)方法基底壓力的簡化計算基底壓力的簡化計算基底壓力的基底壓力的分布形式十分布形式十分復(fù)雜分復(fù)雜3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布圣維南原理：圣維南原理：基底壓力分布的影響僅限于一定深基底壓力分布的影響僅限于一定深度范圍，之外的地基附加應(yīng)力只取度范圍，之外的地基附加應(yīng)力只取決于荷載合力的大小、方向和位置決于荷載合力的大小、方向和位置基底壓力基底壓力矩形基礎(chǔ)上的集中荷載矩形基礎(chǔ)上的集中荷載e ex xx xy ye ey yB BL LP PxyyxePMe

38、PM;矩形面積偏心荷載矩形面積偏心荷載yyxxIxMIyMAPyxp),(APp B BL Lx xy yP P矩形面積中心荷載矩形面積中心荷載BeAPp61minmax單向偏心，偏心距單向偏心，偏心距e e3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布BeAPp61minmaxeB/6: eB/6: eB/6: 出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)e ex xy yB BL LK KP P0minpmaxpK=B/2-eK=B/2-e3K3K3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布B Be eP PPPvPh傾斜偏心荷載傾斜偏心荷載BeBPp61minmax條形基礎(chǔ)豎向偏心荷載條形基礎(chǔ)豎向偏心

39、荷載分解為豎直向和水平向荷分解為豎直向和水平向荷載，水平荷載引起的基底載，水平荷載引起的基底水平應(yīng)力視為均勻分布水平應(yīng)力視為均勻分布基底壓力基底壓力其它荷載其它荷載3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布F基底壓力分布的基底壓力分布的影響因素影響因素F基底壓力的分布基底壓力的分布形式形式F簡化計算方法簡化計算方法 荷載條件荷載條件 基礎(chǔ)條件基礎(chǔ)條件 地基條件地基條件 彈性地基彈性地基 彈塑性地基彈塑性地基假定基底壓力按直線假定基底壓力按直線分布的材料力學(xué)方法分布的材料力學(xué)方法小小 結(jié)結(jié)3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布d地面地面p基底基底附加壓力：附加壓力：建筑物荷載在地

40、基中增加的壓力，記為建筑物荷載在地基中增加的壓力，記為 。u 基礎(chǔ)位于地面上基礎(chǔ)位于地面上3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布基礎(chǔ)底面附加壓力基礎(chǔ)底面附加壓力dppm0pp 0u 基礎(chǔ)位于地面下基礎(chǔ)位于地面下式中：式中： -基底的附加壓力，基底的附加壓力，KPaKPa； -基底的接觸壓力，基底的接觸壓力，KPaKPa； -基礎(chǔ)地面以上地基土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取基礎(chǔ)地面以上地基土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取有效重度的加權(quán)平均值，有效重度的加權(quán)平均值，KN/mKN/m3 3；0ppm0p(3.29)(3.29)地面地面p地基中的附加應(yīng)力地基中的附加應(yīng)力n 附加應(yīng)力附加應(yīng)力是

41、由于修建建筑物之后在地基內(nèi)新增加的應(yīng)是由于修建建筑物之后在地基內(nèi)新增加的應(yīng)力，它是使地基發(fā)生變形從而引起建筑物沉降的主要力，它是使地基發(fā)生變形從而引起建筑物沉降的主要原因原因 集中荷載作用下的附加應(yīng)力集中荷載作用下的附加應(yīng)力 矩形面積受豎向均布荷載作用矩形面積受豎向均布荷載作用 矩形面積受三角形分布的豎向荷矩形面積受三角形分布的豎向荷載作用載作用 條形面積受豎向均布荷載作用條形面積受豎向均布荷載作用基本解基本解疊加原理疊加原理3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布角點法角點法目前采用的地基中的附加應(yīng)力計算方法，是根據(jù)目前采用的地基中的附加應(yīng)力計算方法，是根據(jù)彈性彈性理論理論推導(dǎo)出來的

42、。因此，對地基作下列推導(dǎo)出來的。因此，對地基作下列幾點假定幾點假定：地基是地基是半無限空間彈性體半無限空間彈性體；地基土是地基土是均勻連續(xù)均勻連續(xù)的，即變形模量的，即變形模量E E和側(cè)膨脹系數(shù)和側(cè)膨脹系數(shù)各處相等；各處相等；地基土是等向的，即地基土是等向的，即各向同性各向同性的，同一點的的，同一點的E E和和各各個方向相等。個方向相等。3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布地基中的附加應(yīng)力地基中的附加應(yīng)力地基中附加應(yīng)力分布規(guī)律：地基中附加應(yīng)力分布規(guī)律： 在地面下任一深度的水平面上，各在地面下任一深度的水平面上，各點的附加應(yīng)力非等值，在集中力作用線點的附加應(yīng)力非等值，在集中力作用線上的

43、附加應(yīng)力最大，向兩側(cè)逐漸減小。上的附加應(yīng)力最大，向兩側(cè)逐漸減小。 距離地面越深，附加應(yīng)力分布的范距離地面越深，附加應(yīng)力分布的范圍越廣，在同一豎向線上的附加應(yīng)力隨圍越廣，在同一豎向線上的附加應(yīng)力隨深度而變化。超過某一深度后，深度越深度而變化。超過某一深度后，深度越深，附加應(yīng)力越小。深，附加應(yīng)力越小。3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布n 豎向集中力地基中附加應(yīng)力擴(kuò)散豎向集中力地基中附加應(yīng)力擴(kuò)散豎向集中荷載作用下的附加應(yīng)力豎向集中荷載作用下的附加應(yīng)力（P；x,y,z；R, ,)222222zyxzrRn 豎直集中力布辛尼斯克課題豎直集中力布辛尼斯克課題 y yz xy zx x zyz

44、MzRxxorM yP3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布F法國數(shù)學(xué)家布辛內(nèi)斯克（法國數(shù)學(xué)家布辛內(nèi)斯克（J. BoussinesqJ. Boussinesq）18851885年推出了該問題的理論解，包括六個應(yīng)力分量和年推出了該問題的理論解，包括六個應(yīng)力分量和三個方向位移的表達(dá)式三個方向位移的表達(dá)式教材教材P89P89F其中，豎向應(yīng)力其中，豎向應(yīng)力 z z：集中力作用下的集中力作用下的應(yīng)力分布系數(shù)應(yīng)力分布系數(shù) 查表查表3.2 3.2 222/5253)/(1 12323zPzPzrRzPz3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布豎向集中荷載作用下的附加應(yīng)力豎向集中荷載作用下的

45、附加應(yīng)力n 豎直集中力布辛尼斯克課題豎直集中力布辛尼斯克課題zxyblp pzMpdxdydP n 角點下角點下的附加應(yīng)力的附加應(yīng)力pcz),(),(),(nmfbzblfzlbfcdxdyRzpRzdPdz53532323),(00nmpdzblzz （3.333.33）矩形面積豎向均布荷載作用角點下的應(yīng)力分布系數(shù)：矩形面積豎向均布荷載作用角點下的應(yīng)力分布系數(shù)：表表3-33-33.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布矩形面積受豎向均布荷載作用矩形面積受豎向均布荷載作用blm bzn 矩形內(nèi)：矩形內(nèi)： 矩形外：矩形外：荷載與應(yīng)荷載與應(yīng)力間滿足力間滿足線性關(guān)系線性關(guān)系 疊加原理疊加原理

46、角點計算公式角點計算公式任意點的計算公式任意點的計算公式pDcCcBcAcz)(a b3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布n 任意點下任意點下的附加應(yīng)力的附加應(yīng)力角點法角點法矩形面積受豎向均布荷載作用矩形面積受豎向均布荷載作用pDcBDcCDcabcdcz)(c dC DA BC DA B3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布n 應(yīng)用角點法應(yīng)應(yīng)用角點法應(yīng)注意注意：矩形面積受豎向均布荷載作用矩形面積受豎向均布荷載作用F劃分的每個矩形都有角點劃分的每個矩形都有角點MF所有劃分的各矩形面積的總和，應(yīng)所有劃分的各矩形面積的總和，應(yīng)等于原有受荷面積等于原有受荷面積F所劃分的每一個矩

47、形面積中，所劃分的每一個矩形面積中， 為長為長邊，邊， 為短邊為短邊C DA BMa bc dC DA BMlb例題例題3.13.13.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布n 地基中的附加應(yīng)力有以下地基中的附加應(yīng)力有以下規(guī)律規(guī)律：矩形面積受豎向均布荷載作用矩形面積受豎向均布荷載作用F不僅在受荷面積豎直下方范圍不僅在受荷面積豎直下方范圍內(nèi)產(chǎn)生附加應(yīng)力，而且在荷載內(nèi)產(chǎn)生附加應(yīng)力，而且在荷載面積以外的地基中也產(chǎn)生附加面積以外的地基中也產(chǎn)生附加應(yīng)力；應(yīng)力；p0.1P0.1P0.05P0.05P0.02P0.02P0.01P0.01P應(yīng)力泡應(yīng)力泡F在地基中同一深度處地基中的附在地基中同一深度處地

48、基中的附加應(yīng)力值，以中心點下為最大，加應(yīng)力值，以中心點下為最大，離中心線越遠(yuǎn)的點，其附加應(yīng)力離中心線越遠(yuǎn)的點，其附加應(yīng)力值越??；值越??；F地基中的附加應(yīng)力值，通常隨深地基中的附加應(yīng)力值，通常隨深度的增大而減小。這是附加應(yīng)力度的增大而減小。這是附加應(yīng)力的擴(kuò)散規(guī)律。的擴(kuò)散規(guī)律。pdxdydP zxyblp pt tzM M),(00nmpdtzblzz 矩形面積受豎向三角形分布荷載角點下的應(yīng)力分布系數(shù)：矩形面積受豎向三角形分布荷載角點下的應(yīng)力分布系數(shù)：表表3.43.4),(),(),(nmfbzblfzlbftco3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布矩形面積受三角形分布的豎向荷載作用矩

49、形面積受三角形分布的豎向荷載作用（3.343.34）ttczp),(),(),(nmfbzbxfzxbfsz條形面積豎向均布荷載作用時的應(yīng)力分布系數(shù)：表條形面積豎向均布荷載作用時的應(yīng)力分布系數(shù)：表3.53.5zM Mxxyzbp3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布條形面積受豎向均布荷載作用條形面積受豎向均布荷載作用10bl（3.353.35）pszz條形基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)),(),(),(nmfbzbxfzxbfst條形面積豎向三角形分布荷載條形面積豎向三角形分布荷載作用時的應(yīng)力分布系數(shù)：表作用時的應(yīng)力分布系數(shù)：表3.63.6zM Mxxyzbp3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)

50、力分布條形面積受豎向三角形分布荷載作用條形面積受豎向三角形分布荷載作用（3.373.37）tstzpx x坐標(biāo)有正負(fù)之分。坐標(biāo)有正負(fù)之分。由原點向荷載增大的由原點向荷載增大的方向為正，反正為負(fù)。方向為正，反正為負(fù)。3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布l 豎直集中荷載作用下豎直集中荷載作用下 ( (表表3.2)3.2)l 矩形面積豎向均布荷載作用角點下矩形面積豎向均布荷載作用角點下 ( (表表3.3)3.3)l 矩形面積三角形分布荷載作用角點下矩形面積三角形分布荷載作用角點下 ( (表表3.4)3.4)l 條形面積豎向均布荷載作用時條形面積豎向均布荷載作用時 ( (表表3.5)3.5

51、)l 條形面積三角形分布荷載作用時條形面積三角形分布荷載作用時 ( (表表3.6)3.6)ctcszstpz底面形狀底面形狀荷載分布荷載分布計算點位置計算點位置2zPz 表表3.73.7第三章：第三章：土的壓縮性與地基沉降計算土的壓縮性與地基沉降計算3.1 3.1 土的變形特性土的變形特性 3.2 3.2 有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理3.3 3.3 側(cè)限條件下土的壓縮性側(cè)限條件下土的壓縮性3.4 3.4 土的壓縮性原位測試土的壓縮性原位測試3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布3.6 3.6 地基的最終沉降量地基的最終沉降量3.7 3.7 應(yīng)力歷史對地基沉降的影響應(yīng)力歷史對地基沉降的影響

52、3.8 3.8 地基沉降與時間的關(guān)系地基沉降與時間的關(guān)系3.9 3.9 建筑物沉降觀測與地基允許變形值建筑物沉降觀測與地基允許變形值土層自重應(yīng)力土層自重應(yīng)力n 定義：定義：在修建建筑物以前，地基中由土體本身的在修建建筑物以前，地基中由土體本身的有效重量而產(chǎn)生的應(yīng)力有效重量而產(chǎn)生的應(yīng)力3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布自重應(yīng)力是指土顆粒之間接觸點傳遞的自重應(yīng)力是指土顆粒之間接觸點傳遞的粒間應(yīng)力粒間應(yīng)力，故又稱為，故又稱為有有效自重應(yīng)力效自重應(yīng)力。通常土的通常土的自重應(yīng)力不會引起地基變形自重應(yīng)力不會引起地基變形，因為正常固結(jié)土的形成，因為正常固結(jié)土的形成年代很久，早已固結(jié)穩(wěn)定。只有新

53、近沉積的欠固結(jié)土或人工填年代很久，早已固結(jié)穩(wěn)定。只有新近沉積的欠固結(jié)土或人工填土，在土的自重作用下尚未固結(jié)，需要考慮土的自重引起的地土，在土的自重作用下尚未固結(jié)，需要考慮土的自重引起的地基變形?；冃巍．?dāng)?shù)叵滤灰韵庐?dāng)?shù)叵滤灰韵侣癫赜胁煌杆畬勇癫赜胁煌杆畬樱ㄈ鐜r石、堅硬粘土層等）時，（如巖石、堅硬粘土層等）時，層面及層面以下土的自重應(yīng)力層面及層面以下土的自重應(yīng)力應(yīng)計入層面以上水的重力應(yīng)計入層面以上水的重力。土層自重應(yīng)力土層自重應(yīng)力n 豎直向自重應(yīng)力：豎直向自重應(yīng)力：土體中無剪應(yīng)力存在，故地基中土體中無剪應(yīng)力存在，故地基中Z Z深深度處的豎直向自重應(yīng)力等于單位面積上的土柱重量度處的豎直向自重應(yīng)

54、力等于單位面積上的土柱重量czcycxK0zcz10KiiczH 均質(zhì)地基：均質(zhì)地基： 成層地基：成層地基：n 水平向自重應(yīng)力：水平向自重應(yīng)力：F 容重：容重： 地下水位以上用天然容重地下水位以上用天然容重 地下水位以下用浮容重地下水位以下用浮容重 3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布1 H12 H23 H3zczcxcy地面地面地下水地下水F基底壓力分布的基底壓力分布的影影響因素響因素F基底壓力的分布形基底壓力的分布形式式F簡化計算方法簡化計算方法 荷載條件荷載條件 基礎(chǔ)條件基礎(chǔ)條件 地基條件地基條件 彈性地基彈性地基 彈塑性地基彈塑性地基假定基底壓力按直線假定基底壓力按直線分布

55、的材料力學(xué)方法分布的材料力學(xué)方法基礎(chǔ)底面接觸壓力基礎(chǔ)底面接觸壓力3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布基礎(chǔ)底面接觸壓力基礎(chǔ)底面接觸壓力：基礎(chǔ)底面?zhèn)鬟f給地基表面的壓力：基礎(chǔ)底面?zhèn)鬟f給地基表面的壓力F基礎(chǔ)底面接觸壓力基礎(chǔ)底面接觸壓力：基礎(chǔ)底面?zhèn)鬟f給地基表：基礎(chǔ)底面?zhèn)鬟f給地基表面的壓力，也稱基底壓力。面的壓力，也稱基底壓力。F基底壓力既是計算地基中附加應(yīng)力的外荷基底壓力既是計算地基中附加應(yīng)力的外荷載，也是計算基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的外荷載，上載，也是計算基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的外荷載，上部結(jié)構(gòu)自重及荷載通過基礎(chǔ)傳到地基之中部結(jié)構(gòu)自重及荷載通過基礎(chǔ)傳到地基之中基礎(chǔ)底面接觸壓力基礎(chǔ)底面接觸壓力上部上部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

56、基礎(chǔ)地基地基建筑物建筑物設(shè)計設(shè)計基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的外荷載的外荷載基底反力基底反力基底壓力基底壓力附加應(yīng)力附加應(yīng)力地基沉降變形地基沉降變形3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布 抗彎剛度抗彎剛度EI= M0EI= M0 基礎(chǔ)只能保持平面下沉不能彎曲基礎(chǔ)只能保持平面下沉不能彎曲 分布分布: : 中間小中間小, , 兩端無窮大兩端無窮大 基礎(chǔ)抗彎剛度基礎(chǔ)抗彎剛度EI=0 M=0EI=0 M=0 基礎(chǔ)變形能完全適應(yīng)地基表面的變形基礎(chǔ)變形能完全適應(yīng)地基表面的變形 基礎(chǔ)上下壓力分布必須完全相同，若基礎(chǔ)上下壓力分布必須完全相同，若不同將會產(chǎn)生彎矩不同將會產(chǎn)生彎矩條形基礎(chǔ)，豎直均布荷載條形基礎(chǔ)，豎直

57、均布荷載基底壓力的分布基底壓力的分布n 彈性地基，完全柔性基礎(chǔ)彈性地基，完全柔性基礎(chǔ)n 彈性地基，絕對剛性基礎(chǔ)彈性地基，絕對剛性基礎(chǔ)3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布 荷載較小荷載較小 荷載較大荷載較大 荷載很大荷載很大基底壓力的分布基底壓力的分布n 彈塑性地基，有限剛度基礎(chǔ)彈塑性地基，有限剛度基礎(chǔ)砂性土地基砂性土地基接近彈性解接近彈性解馬鞍型馬鞍型倒鐘型倒鐘型3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布粘性土地基粘性土地基d地面地面p基底基底附加壓力：附加壓力：建筑物荷載在地基中增加的壓力，記為建筑物荷載在地基中增加的壓力，記為 。u 基礎(chǔ)位于地面上基礎(chǔ)位于地面上3.5 3

58、.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布基礎(chǔ)底面附加壓力基礎(chǔ)底面附加壓力dppm0pp 0u 基礎(chǔ)位于地面下基礎(chǔ)位于地面下式中：式中： -基底的附加壓力，基底的附加壓力，KPaKPa； -基底的接觸壓力，基底的接觸壓力，KPaKPa； -基礎(chǔ)地面以上地基土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取基礎(chǔ)地面以上地基土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取有效重度的加權(quán)平均值，有效重度的加權(quán)平均值，KN/mKN/m3 3；0ppm0p(3.29)(3.29)地面地面p地基中附加應(yīng)力分布規(guī)律：地基中附加應(yīng)力分布規(guī)律： 在地面下任一深度的水平面上，各在地面下任一深度的水平面上，各點的附加應(yīng)力非等值，在集中力作用線點的附加應(yīng)

59、力非等值，在集中力作用線上的附加應(yīng)力最大，向兩側(cè)逐漸減小。上的附加應(yīng)力最大，向兩側(cè)逐漸減小。 距離地面越深，附加應(yīng)力分布的范距離地面越深，附加應(yīng)力分布的范圍越廣，在同一豎向線上的附加應(yīng)力隨圍越廣，在同一豎向線上的附加應(yīng)力隨深度而變化。超過某一深度后，深度越深度而變化。超過某一深度后，深度越深，附加應(yīng)力越小。深，附加應(yīng)力越小。3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布n 豎向集中力地基中附加應(yīng)力擴(kuò)散豎向集中力地基中附加應(yīng)力擴(kuò)散3.5 3.5 地基中的應(yīng)力分布地基中的應(yīng)力分布l 豎直集中荷載作用下豎直集中荷載作用下 ( (表表3.2)3.2)l 矩形面積豎向均布荷載作用角點下矩形面積豎向均布

60、荷載作用角點下 ( (表表3.3)3.3)l 矩形面積三角形分布荷載作用角點下矩形面積三角形分布荷載作用角點下 ( (表表3.4)3.4)l 條形面積豎向均布荷載作用時條形面積豎向均布荷載作用時 ( (表表3.5)3.5)l 條形面積三角形分布荷載作用時條形面積三角形分布荷載作用時 ( (表表3.6)3.6)ctcszstpz底面形狀底面形狀荷載分布荷載分布計算點位置計算點位置2zPz 表表3.73.7 矩形內(nèi)：矩形內(nèi)： 矩形外：矩形外：荷載與應(yīng)荷載與應(yīng)力間滿足力間滿足線性關(guān)系線性關(guān)系 疊加原理疊加原理 角點計算公式角點計算公式任意點的計算公式任意點的計算公式pDcCcBcAcz)(a b3.