土力学与地基基础 教学课件 作者 陈晋中地基课件1第3章 土中应力与地基变形.ppt

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1、土力学与地基基础陈晋中主编陈晋中刘燕宁魏党生陈剑波邵明波蔡宁康会宾朱艳丽吴卫祥编写国家大剧院本章学习要求3.1概述3.2土中自重应力3.3基底压力3.4土中附加应力3.5土的压缩性3.6地基最终沉降量计算3.7地基沉降与时间的关系3.8地基变形特征与建筑物沉降观测第3章土中应力与地基变形本章学习要求本章是本课程学习的重点，是土力学基本内容之一。通过本章学习，要求掌握土中应力计算与地基变形的基本知识。掌握土中自重应力、基底压力和土中附加应力的基本概念、分布规律及计算方法；熟悉土的有关压缩性指标的概念，掌握地基最终沉降量的计算

2、方法，能够熟练使用规范法计算地基的最终沉降量；了解固结原理及固结随时间变化的关系，学会利用单向固结原理解决实际工程。了解地基变形特征与建筑物沉降观测的基本知识。3.1概述在建筑物荷载作用下，地基中原有的应力状态将发生变化，从而引起地基变形，建筑物地基亦随之沉降。地基变形控制是地基基础设计的主要原则之一。地基土中的应力按产生的原因可分为自重应力和附加应力。附加应力是引起地基变形和破坏的主要原因。地基变形除与附加应力有关外，还与土的压缩性直接有关，土的压缩性是引起地基变形的内因。地基在建筑物荷载作用下由于压缩而引起的竖向位移称

3、为沉降。自重应力和附加应力由上覆土体自重引起的应力称为土的自重应力，它是在建筑物建造之前就已存在土中。对于形成地质年代比较久远的土，由于在自重应力作用下，其变形已经稳定，因此土的自重应力不再引起地基的变形（新沉积土或近期人工充填土除外）。由建筑物荷载作用引起的应力称为附加应力。附加应力由于是地基中新增加的应力，将引起地基的变形，所以附加应力是引起地基变形和破坏的主要原因。土具有压缩性荷载作用地基发生沉降荷载大小土的压缩特性地基厚度均匀沉降（沉降量）不均匀沉降（沉降差）建筑物上部结构产生附加应力影响结构物的安全和正常使用s

4、z=z3.2土中自重应力假定地基土为均质、连续、各向同性的弹性半空间无限体。在此条件下，受自身重力作用的地基土只能产生竖向变形，而不能产生侧向位移和剪切变形。则地基土中任意深度z处的竖向自重应力等于单位面积上土柱的重量，图3-1，即根据弹性力学理论和土体侧限条件，水平自重应力σcx、σcy为：K0—侧压系数，亦称土的静止土应力系数。通常通过实验测定天然地面11zzσczσcz=z土中竖向自重应力——土体中任意深度处的竖向自重应力等于单位面积上土柱的有效重量当深度z范围内有多层土组成时，则深度z处土的竖向自重应力为各土层

5、竖向自重应力之和，图3-2，即成层土的竖向自重应力注意：为方便起见，以下讨论中若无特别注明，则自重应力仅指竖向自重应力。天然地面z1z2z3321水位面1z11z1+2z21z1+2z2+3z3说明：1.地下水位以上土层采用天然重度，地下水位以下土层考虑浮力作用采用浮重度2.非均质土中自重应力沿深度呈折线分布成层土的竖向自重应力图3-2成层土的竖向自重应力地下水位升降对自重应力的影响（a)地下水位下降；（b)地下水位上升地下水位变化对自重应力的影响地下水位以下的土，由于受到水的浮力的作用，减轻了土的有

6、效自重，因此计算自重应力时应采用土的有效(浮)重度【例3-1】某地基土层剖面如图3-4所示，求各层土的自重应力并绘制其自重应力分布曲线。自重应力分布曲线图3-4地基土层剖面自重应力分布曲线基岩或只含强结合水的坚硬粘土层可认为是不透水层。不透水层层面处为土自重应力沿深度分布的一个临界面，此处土的自重应力等于全部上覆土和水的总压力，自重应力分布曲线在此有一个突变。3.3基底压力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压力。它既是基础作用于地基的基底压力，同时又是地基反作用于基础的基底反力。基底压力的分布呈

7、多种曲线形态，不仅与基础的刚度、尺寸大小和埋置深度有关，还与作用在基础上的荷载大小、分布情况和地基的性质等有关。计算基底压力时，如完全考虑这些因素，是十分复杂的。简化计算：对于具有一定刚度且底面尺寸较小的基础（如柱下独立基础和墙下条形基础等），一般假定基底压力呈线性分布，按材料力学公式进行基底压力简化计算。实践证明，根据该假定计算所引起的误差在允许范围内。基底接触压力基底压力：基础底面传递给地基表面的压力，也称基底接触压力。基底压力附加应力地基沉降变形基底反力基础结构的外荷载上部结构的自重及各种荷载都是通过基础传到地基中的

8、。影响因素计算方法分布规律上部结构基础地基建筑物设计暂不考虑上部结构的影响，使问题得以简化；用荷载代替上部结构。式中Fk—相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值，(kN)；Gk—基础和基础上覆土重，(kN)。对于一般基础，可近似取Gk=GAd；G—为基础及其上覆土的平均重度，一般取