土力學(xué)及地基基礎(chǔ)第6講地基中的應(yīng)力類型及自重應(yīng)力計(jì)算

地基中的應(yīng)力類型及自重應(yīng)力計(jì)算劉忠玉教授模塊導(dǎo)學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)：通過(guò)本模塊的學(xué)習(xí)，掌握地基中應(yīng)力及沉降的常用計(jì)算方法。主要內(nèi)容：地基中應(yīng)力的類型；自重應(yīng)力；基底壓力；附加應(yīng)力；土的壓縮性；地基的最終沉降量計(jì)算；沉積土層的應(yīng)力歷史；地基沉降與時(shí)間的關(guān)系。重點(diǎn)難點(diǎn)：自重應(yīng)力、基底壓力、基底附加壓力以及地基附加應(yīng)力的概念與計(jì)算；土的壓縮性；地基的最終沉降量計(jì)算。本講知識(shí)點(diǎn)：一、地基中的應(yīng)力類型二、有效應(yīng)力原理三、土的自重應(yīng)力計(jì)算一、地基中應(yīng)力的類型

兩種應(yīng)力：自重應(yīng)力（由土體重力引起）；附加應(yīng)力（由外荷載引起）注意：兩種應(yīng)力的分布規(guī)律和計(jì)算方法不同，目前主要基于彈性理論。假定：地基土為均勻、各向同性、半無(wú)限空間的線彈性體；正應(yīng)力以壓為正孔隙水壓力：土體孔隙中的水壓力，分靜水壓力和超靜孔隙水壓力。前者由水的自重引起；后者由附加應(yīng)力引起，并可隨土體固結(jié)而消散。二、有效應(yīng)力原理土力學(xué)的基石之一總應(yīng)力σ孔隙水壓孔隙氣壓粒間應(yīng)力σs孔隙壓力u1.非飽和土sA=ssAs+uwAw+uaAa2.飽和土有效應(yīng)力飽和土有效應(yīng)力原理主要內(nèi)容飽和土體內(nèi)任一平面上受到的總應(yīng)力可分為有效應(yīng)力和孔隙水壓力兩部分，兩者之間的關(guān)系總滿足：只有有效應(yīng)力引起土體發(fā)生壓縮變形；只有有效應(yīng)力影響土的抗剪強(qiáng)度。三、土的自重應(yīng)力自重應(yīng)力：由于土體重力引起的應(yīng)力。一般是自土形成之日起就在土中產(chǎn)生。土體在自重作用下，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史時(shí)期，已經(jīng)壓縮穩(wěn)定，因此，土的自重應(yīng)力一般不再引起土的變形。但對(duì)于新沉積土層或近期人工沖填土應(yīng)考慮自重應(yīng)力引起的變形。假定：地基為均質(zhì)的半無(wú)限體，自重下只能產(chǎn)生豎向變形，而無(wú)側(cè)向位移和剪切變形。zσcz

σcz=

z

土體中深度z處的豎向自重應(yīng)力（一）均質(zhì)土的自重應(yīng)力天然地面zσcz1γz水平向自重應(yīng)力靜止土壓力系數(shù)（二）成層土和有潛水時(shí)的自重應(yīng)力說(shuō)明：1.潛水位以上土層采用天然重度，潛水位以下土層采用有效重度2.非均質(zhì)土中自重應(yīng)力沿深度呈折線分布

天然地面h1h2h33

2

1

潛水位1h1

1h1+2h2

1h1+2h2+3h3

（三）不透水層處說(shuō)明：不透水層中不存在水的浮力，故層面及以下應(yīng)按上覆土層的水土總重計(jì)算，因此不透水層層面上下自重應(yīng)力突變。w

h3

天然地面h1h2h33

2

1

潛水位1h1

1h1+2h2

1h1+2h2+3h3

例題分析【例】一地基由多層土組成，地質(zhì)剖面如下圖所示，試計(jì)算并繪制自重應(yīng)力σcz沿深度的分布圖。38kPa61.5kPa166.7kPa折線分布遇層而折水上天然水下有效隔水突變96.6kPa70kPa討論：潛水位下降對(duì)自重應(yīng)力的影響原潛水位新潛水位潛水位下降的后果：自重應(yīng)力增加；地面附加下