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3 地基应力与沉降
3 地基应力和沉降 土中自重应力 基底压力 地基附加应力 土的压缩性 地基最终沉降量
按土体中土骨架和土中孔隙(水、气)的应力承担作用原理或应力传递方式可分为有效应力和孔隙应(压)力。
自重应力——由土体自身重量所产生的应力。
附加应力——由外荷(静的或动的)引起的土中应力
支承建筑物荷载的土层称为地基。
土体的应力按引起的原因分为自重应力和附加应力;
有效应力——由土骨架传递(或承担)的应力。
孔隙应力——由土中孔隙流体水和气体传递(或承担)的应力
土体中应力状态发生变化
引起地基土的变形,导致建筑物的沉降,倾斜或水平位移。
当应力超过地基土的强度时,地基就会因丧失稳定性而破坏,造成建筑物倒塌。
土力学中应力符号的规定
材料力学
+
-
正应力
剪应力
拉为正
压为负
顺时针为正
逆时针为负
+
-
土力学
压为正
拉为负
逆时针为正
顺时针为负
E、与位置和方向无关
理论:弹性力学解求解“弹性”土体中的应力
方法:解析方法优点:简单,易于绘成图表等
碎散体
非线性
弹塑性
成层土
各向异性


εp
εe
加载
卸载
线弹性
连续介质
(宏观平均)
线弹性体
(应力较小时)
均质各向同性体
(土层性质变化不大)
应力计算时的基本假定
土体自重应力的计算
假定:水平地基半无限空间体半无限弹性体(同一深度应力状态相同,水平、垂直向皆为主应力面)
有侧限应变条件一维问题
定义:在修建建筑物以前,地基中由土体本身的有效重量而产生的应力。
目的:确定土体的初始应力状态
计算:地下水位以上用天然容重,地下水位以下用浮容重
竖向自重应力
天然地面
1
1
z
z
σcz
σcz=  z
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
均质地基中的自重应力计算
说明:
,地下水位以下土层采用浮重度

天然地面
h1
h2
h3
3
2
1
水位面
1 h1
1 h1 +  2h2
1 h1 +  2h2 + 3h3
地基中的自重应力计算
成层土的自重应力计算
1)计算公式
竖直向:
水平向:
均质地基
成层地基
竖直向:
水平向:
容重:地下水位以上用天然容重γ
地下水位以下用浮容重γ’
γ2
γ3
γ1
小结
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。
有不透水层时顶面下为上覆水土总重
均质地基
成层地基