土力学与地基基础__第三章__土的压缩性与地基沉降计算.ppt

第一节 土的变形特性 一、基本概念 ㈠ 土的压缩性是指土体在压力作用下体积缩小的特性。土的压缩性比其它连续介质材料（如钢材、砼）的压缩性大。 ㈡土压缩变形的组成： 1、土粒的压缩； 2、孔隙水的压缩和少量封闭气体的压缩； 3、孔隙中水和气体被挤出而产生的土体压缩。 ㈢影响土压缩性的因素： 主要外因为建筑物荷载；主要内因是孔隙的压缩。 ㈣饱和土体压缩过程 饱和土体的孔隙中充满水，要使孔隙减小达到土体被压缩的目的，就必须使土孔隙中的水被挤出，即土的压缩与土孔隙中水的挤出是同时发生的。由于土的颗粒很细，孔隙更细，土中的水从很细的弯弯曲曲的孔隙中挤出需要相当长的时间，这个过程称为土的渗流固结过程，也是土与其它材料压缩性相区别的一大特点。 ㈤蠕变的影响 粘性土实际上是一种弹塑性材料。粘性土长期受荷载作用下，变形随时间而缓慢持续的观象称为蠕变。这是土的又一特性。 二、土的应力应变关系 1、土体中的应力 共六个应力分量：三个法向应力和三对剪应力。法向应力是压为正，拉为负。剪应力沿逆时针方向为正，反之为负。 土力学中将土体宏观上视为均匀连续材料。因此，工程上可以采用材料力学的应力概念。 2、土的应力与应变关系的测定方法 ⑴单轴压缩试验 ⑵侧限压缩试验 ⑶直剪试验 ⑷三轴压缩试验 第二节 地基中的应力 基本假定：土中应力计算是以弹性理论为依据的，即假定地基土是连续均质的、各向同性的半无限直线变形体。 一、土中自重应力 水平的侧向自重应力，根据弹性理论有: 二、基底压力 1、概念：指基础与地基接触面之间的压力，也称为接触压力。它与地基反力大小相等，方向相反。 2、影响基底压力的因素 ①、上部结构的刚度与荷载大小； ②、基础的刚度、形状、尺寸、埋深的影响； ③、地基土的性质。 3、基底压力的图形 ①、抛物线性 ②、倒钟形 ③、马鞍形 ④、均匀分布形 4、基底压力的计算 ⑴中心荷载作用下的基底压力 ⑵单向偏心荷载作用下的基底压力 注：e与基底压力分布图形的关系： A、当eL/6时，基底压力分布图形为梯形。 B、当e=L/6时，基底压力分布图形为三角形。 C、当eL/6时，基底将出现拉力。 ⑶双偏心荷载作用下的基底压力（基底最小压力不小于零） 三、基底附加压力 1、概念：是基础底面的压力与基底处原先存在于土中的自重应力之差。是引起地基附加应力和变形有主要因素。 2、计算公式： 四 地基附加应力 由建筑物荷载在地基中产生的应力称为地基的附加应力。 ⑴布辛奈斯克解 ⑵等代荷载法 ①、单个集中力作用时： 注： A、所选择的计算点不应过于接近荷载面，否则计算结果均为无限大。 B、理论上的集中力实际是没有的，但是当地基中某点M与局部荷载的距离比荷载面积大很多时，就可以用一个集中力P代替局部荷载，然后直接按上面的计算式计算?z。 C、当局部荷载的平面形状或分布情况不规则时，可将荷载面分成若干个形状规则的单元面积，每个单元面积上的分布荷载近似地以作用在单元面积形心上的集中力来代替，按上面的计算式计算?z。 2、矩形荷载和圆形荷载下的附加应力 ⑴均布的矩形荷载 ①、角点下（积分法） 注：角点法求?z的注意要点： A、所求的点必须位于所划分的若干小矩形的角点处。 B、以每个小矩形的长边为L，短边为b，查?c。 C、若干个小矩形面积之和应等于原来的受荷面积。 ⑶均布的圆形荷载 4、附加应力?z的分布规律 ① ?z不仅发生在荷载面积之下，而且分布在荷载面积以外相当大的范围之下，这就是所谓地基附加应力的扩散分布； ②在离基础底面（地基表面）不同深度z处各个水平面上，以基底中心下轴线处的?z为最大，随着距离中轴线愈远愈小； ③在荷载分布范围内之下任意点沿垂线的?z值，随深度愈向下愈小。 ④在荷载面积范围以外,在基底处?z的为0,然后随深度增加而增加,?z为达某一值时,又随深度增加而减少。 A、从图a和图b比较可得：方形荷载所引起的?z，其影响深度要比条形荷载小的多； B、从图c可得： ?x的影响范围较浅，所以基础下地基土的侧向变形主要发生于浅层； C、从图d可得：?xy的最大值出现于荷载边缘，所以位于基础边缘的土容易发生剪切滑动首先出现塑性变形区。 五、有效应力原理 第三节 侧限条件下土的压缩性 一、固结试验及压缩性指标 1、固结试验和压缩曲线 ①、根据：A、加压前后土粒体积不变；B、加压前后土样横截面积不变。得侧限条件下土的压缩量?Hi的基本公式和土样稳定后的孔隙比ei计算公式如下： ②、根据上式，只要测定土样在各级压力pi作用下的稳定压缩量?Hi后，就可按上式算出相应的ei，从而绘制土的压缩曲线。 2、土的压缩系数和压缩指数 ①、压缩系数?