土力学4土中应力.ppt

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1、第4章土中应力§4土中应力§4.1概述§4.2土中自重应力§4.3基底压力§4.4地基附加应力主要内容研究土的变形、强度及稳定性问题时，都必须掌握土中原有的应力状态及其变化，土中应力的分布规律和计算方法是土力学的基本内容之一。按起因可分为自重应力和附加应力土中自重应力又可分为土体自身变形已经完成和尚未完成两种。主要内容附加应力是产生地基变形的主要原因，计算地基附加应力时，基底压力的大小和分布是不可缺少的条件。土中应力按土骨架和土中空隙的分担，受力可分为有效应力和空隙应力两种。在研究宏观的土体受力时，可以把

2、土粒和土中空隙合在一起考虑两者的平均受力。主要内容在计算土体或地基的应力和变形时，可以把土体看成是线性变形体，从而简化计算，即可采用弹性理论和弹性力学公式。土体的变形和强度不仅与受力大小有关，更重要的还与土的应力历史和应力路径有关。土中渗流力（动水力）可引起土中应力的变化。详细介绍土中自重应力、基底压力、地基附加应力。地基附加应力主要由建筑物基础（或堤坝）底面的附加压力（包括桥台前后填土引起的基底附加压力）来计算。基底附加压力为基底压力与基底处自重应力之差值。详细介绍地基附加应力详细介绍土中应力计算的目的

3、及方法※土中应力增量将引起土的变形，从而使建筑物发生下沉、倾斜及水平位移等；※土中应力过大时，也会导致土的强度破坏，甚至使土体发生滑动而失稳。※因此，研究土体的变形、强度及稳定性等力学问题时，都必须掌握先掌握土中应力状态。所以计算土中应力分布是土力学的重要内容。※计算土中应力分布可利用弹性力学理论，因为：●土的分散性影响；●土的非均质性和非理想弹性的影响；●地基土可视为半无限体。§4.1概述§4土中应力地基中的应力自重应力—由土体本身自重在土中产生的应力基底压力—基础与地基接触面上的应力附加应力—外荷作用

4、下，土中各点产生的应力增量渗透力—由地下水的渗流引起的作用于单位土体上的力地震力—地震作用在土体中产生的应力增量§4土中应力yzx∞∞∞∞∞o一.土力学中应力符号的规定应力状态及应力应变关系=地基：半无限空间§4土中应力摩尔圆应力分析材料力学+-+-土力学正应力剪应力拉为正压为负顺时针为正逆时针为负压为正拉为负逆时针为正顺时针为负§4土中应力二.地基中常见的应力状态yzxo1.一般应力状态——三维问题==§4土中应力2.轴对称三维问题应变条件应力条件独立变量：==000000000000§4土中应力yzx

5、o3.平面应变条件——二维问题垂直于y轴切出的任意断面的几何形状均相同，其地基内的应力状态也相同；沿长度方向有足够长度，L/B≧10；平面应变条件下，土体在x,z平面内可以变形，但在y方向没有变形。§4土中应力应变条件应力条件独立变量==000000000§4土中应力4.侧限应力状态——一维问题水平地基半无限空间体；半无限弹性地基内的自重应力只与Z有关；土质点或土单元不可能有侧向位移侧限应变条件；任何竖直面都是对称面应变条件AByzxo§4土中应力应变条件应力条件独立变量==0000000000000

6、0K0：侧压力系数§4土中应力§4.2土中自重应力4.2.1均质土中自重应力（σcz、σcx）1.定义：自重应力—由土体自重在土中产生的力。它是单位土体截面积上的平均应力。2.计算:基本假定:地面水平,地基是均质的各向同性的半无限的直线变形体。§4土中应力由于土本身的有效重力引起的应力称为自重应力。自重应力一般是自土体形成之日起就产生于土中。※均质土自重应力计算；※成层土自重应力计算；※有地下水土时自重应力计算；※存在隔水层时水土自重应力计算；※土中水平自重应力。§4土中应力§4.2土中自重应力§4土中应

7、力4.2.1均质土中自重应力§4.2土中自重应力K0—土的静止侧压力系数。可由实验实测，或用经验公式计算。K0=1-sinφ′;k0一般小于1自重应力大小等于该点以上单位面积的土柱重量.γz分布类似于静水压力分布.是个主应力.(τ=0)是个有效应力.(粒间力)σcz≠σcx；σcx=k0σcz§4土中应力4.2.1均质土中自重应力§4.2土中自重应力4.2.2成层土中自重应力※γ不同即可视为不同的层，特别注意地下水位。※成层土σc计算：土中某点的垂直自重应力σc，等于该点以上单位面积上各土层的土柱有效重量

8、之和。§4土中应力§4.2土中自重应力γ2γ3γ1§4土中应力§4.2土中自重应力4.2.2成层土中自重应力关于重度的选取:一般用天然重度γ地下水位以下用浮重度γ′毛细带内用饱和重度γsat不透水底板内用饱和重度γsat所以在不透水底面的上下可以有两个突变的自重应力值。§4土中应力§4.2土中自重应力4.2.2成层土中自重应力§4土中应力§4.2土中自重应力2.分布规律自重应力分布线的斜率是重度；自重应力在等重度地基中随深度呈