第3章-土的力学性质.ppt

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1、1第第3章章 土的力学性质土的力学性质n第一节 概述n研究应力的意义研究应力的意义n研究应力的方法研究应力的方法n概念概念 自重应力自重应力由土体自身重量所产生的应力由土体自身重量所产生的应力 附加应力附加应力由外荷载（动、静）引起的土中应力称为附加应力由外荷载（动、静）引起的土中应力称为附加应力 有效应力有效应力由土骨架传递的应力由土骨架传递的应力 孔隙应力孔隙应力由孔隙中的水和气体传递的应力由孔隙中的水和气体传递的应力 2第二节 土的自重应力n弹性理论n1 1半无限空间半无限空间n2.2.均匀均匀 连续连续 各向同性各向同性 3 3自重分布面积无限自重分布面积无限 结论：结论：地基中任一竖

2、直面均是对称面地基中任一竖直面均是对称面不存在剪应力和横向变形不存在剪应力和横向变形只产生竖向变形只产生竖向变形3一、地基中竖向自重应力一、地基中竖向自重应力4n一、均质土一、均质土 二、层状土二、层状土5n注意：地下水的影响注意：地下水的影响n1地下水位下降地下水位下降n有效应力增加，地表下沉有效应力增加，地表下沉n2.地下水位上升地下水位上升n对基础形成浮力对基础形成浮力n使地基的抗剪强度降低使地基的抗剪强度降低n湿陷性黄土湿陷性黄土6二、地基中水平向自重应力二、地基中水平向自重应力7n例题：三层土地基如图所示三层土地基如图所示，各土层的厚度及重度，各土层的厚度及重度示于图中，试求各土层示

3、于图中，试求各土层交界面处的自重应力，交界面处的自重应力，并绘出自重应力沿深度并绘出自重应力沿深度的分布图的分布图8910总结：自重应力分布曲线的变化规律总结：自重应力分布曲线的变化规律n（1 1）土的自重应力分布曲线是一条折线，拐）土的自重应力分布曲线是一条折线，拐点在土层交界面处和地下水位处。点在土层交界面处和地下水位处。n（2 2）同一层土的自重应力按直线变化。）同一层土的自重应力按直线变化。n（3 3）自重应力随深度的增加而增大。）自重应力随深度的增加而增大。11第三节第三节 基底压力与基底附加压力基底压力与基底附加压力12一、一、基底压力分布基底压力分布n柔性基础柔性基础 刚性基础刚

4、性基础13二、基底压力简化计算二、基底压力简化计算1中心荷载作用下的基底压力中心荷载作用下的基底压力14n2偏心荷载作用下的基底压力偏心荷载作用下的基底压力1516三、基底附加压力n基地附加压力：基地附加压力：建筑物产生的荷载在地基中增加的压建筑物产生的荷载在地基中增加的压力力n基础的补偿性设计：基础的补偿性设计：采用埋置的箱形基础或地下室采用埋置的箱形基础或地下室 1增加埋深，减小基地附加压力增加埋深，减小基地附加压力 2除去土重，较小基底压力除去土重，较小基底压力17n例题：n已知：某基础底面尺寸为已知：某基础底面尺寸为2m*1.6m，埋深为，埋深为1.3m，其上，其上作用荷载作用荷载M=

5、82kNm,P=350kN,Q=60kN,偏心荷载偏心荷载Q偏心偏心距离为距离为0.4m。n试求：试求：基底压力，并绘出基底压力分布图。基底压力，并绘出基底压力分布图。基底附加压力基底附加压力18第四节第四节 地基附加应力地基附加应力概念概念 有效应力有效应力由土骨架传递的应力由土骨架传递的应力 孔隙应力孔隙应力由孔隙中的水和气体传递的应力由孔隙中的水和气体传递的应力 自重应力自重应力由土体自身重量所产生的应力由土体自身重量所产生的应力 附加应力附加应力由外荷载（动、静）引起的土中应力称为附加应力由外荷载（动、静）引起的土中应力称为附加应力n本章：建筑物荷载在土体中引起的附加于原有应力之上的本

6、章：建筑物荷载在土体中引起的附加于原有应力之上的应力。是由于修建建筑物以后在地基内新增加的应力。应力。是由于修建建筑物以后在地基内新增加的应力。n它是使地基发生变形，引起建筑物沉降的主要原因。它是使地基发生变形，引起建筑物沉降的主要原因。19基本假定n弹性理论1 1半无限空间半无限空间 弹性体弹性体2.2.均匀均匀 连续连续3 3各向同性各向同性 20内容内容不同地基不同地基中应力分中应力分布各有其布各有其特点特点平面问题（线性荷载和平面问题（线性荷载和条形荷载解答）条形荷载解答）空间问题（集中力、矩形空间问题（集中力、矩形和圆形荷载面积）和圆形荷载面积）x,z的函数的函数x,y,z的函数的函

7、数21地基附加应力计算n1.竖向集中力作用下的n2.矩形面积上各种分布荷载作用下的 竖向均布荷载 竖向三角形荷载n3.圆形面积作用下的竖向均布荷载时中心点下的n4.条形均布竖向荷载 竖向均布荷载 竖向三角形荷载 5.复杂形状荷载22zM(x,y,z)PoyxzxyrRM(x,y,0),0)q 23pt12242526应力扩散现象n附加应力的扩散规律：1.在集中荷载作用线上（r=0），2.在r0的竖直线上，3.在同一水平面上（z=常数），271竖向集中力作用下的地基附加应力计算n法：布辛奈斯克zM(x,y,z)PoyxzxyrRM(x,y,0),0)q 28n竖向集中力作用下的地基附加应力计算n

8、例题：n地表作用一集中力P=100kN，（1）求z=2m的水平面上，r=0，1，2，3，4m处各点的 附加应力 值。并绘制应力 曲线 （2）求r=0的竖直线上，距地表z=0，1，2，3，4m处各点的 附加应力 值。并绘制应力 曲线 （3）绘制 =10，5，2，1kPa 的等值线图。292矩形面积竖向均布荷载作用下的地基附加应力n（1）矩形角点下的应力30n（2）任意点下的应力角点法n面内点：n边上点：n面外点1：n面外点2：31n辅助线绘制规则：划分的每一个矩形,都有一个角点M所划分的各矩形面积的总和等于原有受荷矩形面积.所划分的每个矩形中,l为长边,b为短边.32n例题：例题：某矩形基础，长为某矩形基础，长为4m，宽为宽为2m，基础上的，基础上的基地附加压力为基地附加压力为164kPa，用角点法计算用角点法计算O中心点下中心点下深度为深度为1、2、3.10m处的地基附加应力，并处的地基附加应力，并绘制分布图绘制分布图.43334n作业:P3.3-435