1、第四篇 土力学,第四章 土中应力,建筑工程学院 李逸凡,第3章回顾,1地下水在孔隙中渗流时直线渗透定律的表达式为 ，但在粘性土中，只有当水头梯度 起始梯度时才开始渗流。 2渗透力(即动水压力)是 对 的压力，渗透力的表达式是 ，产生流砂的条件是 。 3.下述关于渗透力的描述正确的为：其方向与渗透方向一致；其数值与水头梯度成正比；是一种体积力。 (A)正确 (B)正确 (C)都正确,判断题,4. 土的渗透系数越大，土的透水性也越大，土中的水头梯度i也越大。( ) 5任何一种土只要水头梯度足够大就可能发生流土和管涌。 ( ) 6反滤层的正确布置方式如图。( ),第4章 土中应力 4.1 概述 4.
2、2 土中自重应力 4.3 基底压力 4.4 地基附加应力,一、地基中应力的种类（按起因分）,自重应力附加应力,4.1 概述,4.1 概述,自重应力：由于土体本身自重引起的应力,确定土体初始应力状态,二、几个基本假定 地基土是各向同性、均质、线性变形体 半无限空间地基土在深度和水平方向都是无限的,4.1 概述,4.2 土体的自重应力,一、均匀地基,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,竖向自重应力,4.2 土体的自重应力,一、均匀地基,1、竖直向自重应力(kN/m2),2、水平向自重应力,(4-1),二、成层地基（以天然土层界面与地下水位为界）,说明： 1.非均质土中自重应
3、力沿深度呈折线分布 2.地下水位以下透水土层采用浮重度 3.地下水位以下有不透水层时，在不透水面上应加上水的重力 4.地下水位升降变化，会引起地面下沉或土质软化,1 h1,1 h1 + 2h2,1 h1 + 2h2 + 3h3,某工程地质勘察结果为：地表为素填土，重度18.0 kN/m3，厚度h1.50m；第二层为粉土，饱和重度19.4 kN/m3 ，厚度h3.60m；第三层为中砂，饱和重度19.8 kN/m3 ，厚度h1.80m；第四层为坚硬整体岩石。地下水位埋深1.50m。计算基岩顶面处土的自重应力。,课堂练习题,解：,图4-3下一段文字,四、例题分析,【例】一地基由多层土组成，地质剖面如
4、下图所示，试计算并绘制自重应力cz沿深度的分布图,解：,成层土的自重应力分布规律,（1）土的自重应力分布曲线是一条折线， 拐点在土层交界处和地下水位处； （2）同一层土的自重应力按直线变化； （3）自重应力随深度的增加而增大。,地下水位降低引起地面大面积沉降 地下水位上升引起地基承载力降低,三、地下水位对土中自重应力的影响,冀东地面沉降严重,据河北省地质勘探局的地质专家介绍，河北省东部平原由于长期大量超采地下水，这些地区的地下水位普遍下降 40 至 60 米，致使河北省东部平原地面沉降大于 200 毫米的面积达到 48550 平方公里，大于 500 毫米的面积达到 6430 平方公里，大于 1
5、000 毫米的面积达到 755 平方公里，沉降量大于 2000 毫米的范围已经覆盖了整个沧州市区。沧州地面沉降中心沉降量达 2236 毫米。,4.3 基底压力,基底压力：建筑物上部结构荷载和基础自重通过基础传递给地基，作用于基础底面传至地基的单位面积压力,影响基底压力的因素:基础的形状、大小、刚度，埋置深度，基础上作用荷载的性质（中心、偏心、倾斜等）及大小、地基土性质,4.3 基底压力,4.3.1 基底压力的分布规律 （一）基底压力的量测土压力盒,基底压力：建筑物上部结构荷载和基础自重通过基础传递给地基，作用于基础底面传至地基的单位面积压力,（二）基底压力分布规律,砂土抛物线型 黏性土马鞍型
6、简化为直线,4.3.2 基底压力的简化计算,（一）中心荷载作用,外,（二）偏心荷载作用,（1）单向偏心荷载,作用于基础底面形心上的力矩 M=(F+G)e,基础底面的抵抗矩；矩形截面W=bl2/6,讨论：,当e0，基底压力呈梯形分布,当e=l/6时，pmax0，pmin=0，基底压力呈三角形分布,当el/6时，pmax0，pmin0，基底出现拉应力，基底压力重分布,基底压力重分布,偏心荷载作用在基底压力分布图形的形心上,（2）双向偏心荷载,4-8a,课堂练习题,1.已知条形基础宽度b2m，基础底面压力最小值Pmin50kPa，最大值Pmax150 kPa，指出作用于基础底面上的轴向压力及力矩最接
7、近以下哪一种组合? (A)轴向压力230kN/m，力矩40kNm/m (B)轴向压力150kN/m，力矩32kNm/m (C)轴向压力200 kN/m，力矩33kNm/m (D)轴向压力200 kN/m，力矩50 kNm/m (2002注册岩土工程师考试题案例),解：,答案：C,课堂练习题,2某建筑物基础宽度l=4.2m(l为偏心方向)，b=2.0m，相应于荷载标准组合时的偏心荷载值F600KN，偏心距e01.4m，基础埋深2.2m，求最大基底压力。,解：,el/6,4.3.3、基底附加压力,基底附加压力：作用于地基表面，由于建造建筑物而新增加的压力称为基底附加压力，即导致地基中产生附加应力的
8、那部分基底压力,基底附加压力在数值上等于基底压力扣除基底标高处原有土体的自重应力,基底压力呈梯形分布时，基底附加压力,基底附加压力,自重应力,1、有一箱形基础，上部结构和基础自重传至基底的压力p80kPa，若地基土的天然重度为18kN/m3，地下水位在地表下l0m处，当基础埋置在下列哪一个深度时，基底附加压力正好为零? (A)4.4m (B)8.3m (C)10m (D)3m (2002注册岩土工程师考试题案例),课堂练习题,2.下列说法不正确的是（ ）。 （A）建筑物的沉降是由附加应力引起的 （B）地下水位下降时，自重应力增大，附加应力不变，所以不会引起建筑物的沉降 （C）地下水位上升，土中自重应力减小,小 结,掌握自重应力的概念和计算方法 掌握基底压力的计算方法 重点: 成层土的自重应力计算，偏心荷载下基底压力的计算方法,下一讲内容,4.4 地基附加应力,作 业,4-3 4-8 4-9,
