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1、研究土体中的应力是研究地基变形与地基失稳的基础。 支承建筑物荷载的土层称为地基 与建筑物基础底面直接接触的土层称为持力层 将持力层下面的土层称为下卧层,土力学中应力符号规定 法向应力：压为正，拉为负,剪应力：,剪应力作用面上外法线n与坐标轴方向一致，,剪应力方向与坐标轴一致：负,剪应力方向与坐标轴相反：正,剪应力方向与坐标轴一致：正,剪应力方向与坐标轴相反：负,剪应力作用面上外法线n与坐标轴方向相反，,概 述,土力学中应力符号的规定,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,概 述,自重应力由土体自身重量所
2、产生的应力。,附加应力由外荷（静的或动的）引起的土中应力。,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,概 述,土中的应力分为两种：,建筑物修建之前已经存在，也称为初始应力,建筑物修建之后的在自重应力基础上增加的应力, 3.2 土的自重应力,1、竖向自重应力 单位面积上土柱的重量,式中： 为土的天然重度，kN/m3;z为土柱的高度，即计算应力点以上土层的厚度，m。,土的自重应力,式中： 为土的有效重度，kN/m3;z为土柱的高度，即计算应力点以上土层的厚度，m。,地下水位以下的土：,地下水位以下，用有效重度；不同土层的重量可以叠加,土的自重应力,分布规律,自重应力在等容重地基
3、中随深度呈直线分布； 自重应力在成层地基中呈折线分布； 在土层分界面处和地下水位处发生转折。,均质地基,成层地基,土的自重应力,K0土的侧压力系数，它是土体在侧限条件下水平有效应力与竖向有效应力之比， K0与土层的应力历史及土的类型有关。见表3.2.1，对一般地基K0 0.5左右。,无侧向变形（有侧限）条件下：,2、水平自重应力,土的自重应力,根据弹性力学中广义虎克定律：,cz,cy,cx,3、土坝的自重应力,对于中小型坝，可以采用简化计算，即：忽略土体中剪应力的作用，认为土柱间相互独立，也就是任一点的自重应力等于其上部土柱的重量c = H 。 对于重要的土坝要进行有限元分析。,土的自重应力,
4、例：某地基土由四层土组成厚度与容重如图，试计算每土层接触面处的竖向自重应力并画出应力曲线。,土的自重应力,4,4,3,3,2,2,1,1,Z,O,h,4,=2.0m,h,3,=1.5m,h,2,=2.0m,h,1,=2.5m,1-1面,2-2面,3-3面,4-4面,土的自重应力,土的自重应力,上部结构的自重及各种荷载都是通过基础传到地基中的。,上部结构,基础,地基,建筑物设计,基底接触应力指上部结构荷载和基础自重通过基础传递，在基础底面处施加于地基上的单位面积压力, 3.4 基底接触应力及简化计算,一、基底接触应力实际分布 柔性基础：刚度较小，基底接触应力与其上的荷载大小及分布相同；,基底接触
5、应力及简化计算,特别地，当中心受压时，基底接触应力分布为均匀分布。,刚性基础：刚度较大，基底接触应力分布随上部荷载的大小、基础的埋深及土的性质而异。,当基础尺寸不太大，荷载也较小时，可假定基底压力为直线分布。,基底接触应力及简化计算,三、基础底面附加应力 1、基础在地面上 基础底面附加压力即为基础底面接触应力。 2、基础在地面以下埋深为d 基底压力中扣除基底标高处原有土的自重应力，才是基础 底面下真正施加于地基的应力 式中：p0为基础底面的平均附加应力，kpa；p 为基础底面的平均接触应力，kpa； 为基地处的自重应力，kpa；d为基础埋深，m； 为基础底面以上土的加权平均重度，kpa， 。,
6、基底接触应力及简化计算,判断题： 附加应力大小只与计算点深度有关，而与基础尺寸无关（） 基底附加压力是基底压力的一部分（） 完全饱和土体，含水量w=100%（） 根据达西定律，渗透系数越高的土，需要越大的水头梯度才能获得相同的渗流速度（）,（一）双层地基的影响,土层的松密、软硬差别常常是很大的。如在软土地区常可遇到一层硬粘土或密实的砂覆盖在较软的土层上；在山区，常可见厚度不大的可压缩土层覆盖于绝对刚性的岩层上。这种情况下地基中的应力分布显然不会同前面分析的均质土层一样。,非均质和各向异性地基中的附加应力,(a) 刚性下卧层（上软下硬）（出现应力集中） (b) 软弱下卧层（上硬下软）（产生应力扩散）,图 双层地基中的竖直应力z,非均质和各向异性地基中的附加应力,