土的抗剪强度理论

土的竖向自重应力为（ B ）
A. 72kPa
B. 36kPa
C. 16kPa
D. 38kPa
同上题，地表以下5m处土的竖向自重应力为（ B ）
A. 91kPa
B. 81kPa
C. 72kPa
D. 41kPa
（二） 基底压力计算
1、概念
上部结构
基础
上部结构的自重及各 种荷载都是通过基础 传到地基中的。
土力学中应力符号的规定
地基：半无限空间
∞
o
∞
x
∞
y z
土的应力-应变关系的假定
1、室内测定方法及一般规律
特殊应力状态
轴对称问题 一维问题
常规三轴试验 侧限压缩试验
2、应力计算时的基本假定
1）连续性假定 2）均质、各向同性假定 3）线性变形体假定 4）半无限体假定
碎散体 ① 连续介质（宏观平均）
任务1.2 土的力学性质
知识任务： ①掌握土的自重应力和基底压力计算方法 ②理解土的变形特性和压缩指标 ③掌握地基的最终沉降量计算方法 ④掌握地基固结计算方法 ⑤掌握土的抗剪强度规律 ⑥掌握土的地基承载力确定方法
实训任务： ①掌握土的标准固结实验技能 ②掌握土的直接剪切实验技能 ③掌握土的三轴压缩实验方法和原理 ④掌握现场载荷试验方法和原理
1 土中应力 2 土的压缩性和变形计算 3 土的抗剪强度 4 地基承载力
任务1.2.1 土中应力
任务1.2.1 土中应力
土中应力基本概念
土体的应力应变关系
按其成因
自重应力 附加应力
按其传递方式
有效应力 孔隙应力
自重应力－由土体有效重力在土中引起的应力 附加应力－土体受外荷等作用附加产生的应力增量
简化计算方法：
假定基底压力按直线分布的材料力学方法
基底压力的简化计算
1.中心荷载作用下的基底压力
若是条形基础，F,G取 单位长度基底面积计算
p F G A
取室内外平均 埋深计算
G= GAd
2.偏心荷载作用下的基底压力
F+G
作用于基础底面形心上 的力矩
M=(F+G)∙e
e
e b
pmax F G M
均质地 基
成层地基
例题1
❖ 【例】一地基由多层土组成，地质剖面如下图所示，试 计算并绘制自重应力σcz沿深度的分布图
【解】
57.0kPa
80.1kPa
103.1kPa 150.1kPa
n
cz 1h1 2h2 nhn ihi i 1
194.1kPa
判断：在均质地基中，竖向自重应力随深度线性增 加，而侧向自重应力则呈非线性增加。
h3 3
1 h1 + 2h2 + 3h3
2.非均质土中自重 应力沿深度呈折线 分布
地下水位升降时的土中自重应 力
图2-3 地下水位升降对土中自重应力的影响
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
地下水位长时间下降，会使（ A ） A. 地基中原水位以下的自重应力增加 B. 地基中原水位以上的自重应力增加 C. 地基中原水位以下的自重应力减小 D. 地基中原水位以上的自重应力减小
某场地表层为4m厚的粉质粘土，天然重度为
18kN/m3，其下为饱和重度为19kN/m3 的很厚的粘
土层，地下水位在地表下4m处，则地表以下2m处
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，水平垂直主应力面）
有侧限应变条件一维问题
计算：地下水位以上用天然容重，地下水位以下用浮容重
均质土中自重应力
土体中任意深度处的竖向自重应力
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
天然地面
cz
z
cy
cz cx
cz z
4）弹塑性地基，有限刚度基础
— 荷载较小 — 荷载较大
砂性土地基
— 接近弹性解 — 马鞍型 — 抛物线型 — 倒钟型
粘性土地基
4、基底压力实用简化计算
根据圣维南原理，基底压力的具体分布 形式对地基应力计算的影响仅局限于一定深 度范围；超出此范围以后，地基中附加应力 的分布将与基底压力的分布关系不大，而只 取决于荷载的大小、方向和合力的位置。
pm in
AW
基础底面的抵抗矩； 矩形截面W=bl2/6
l pmax
pmax F G 1 6e
pmin pminຫໍສະໝຸດ Baidu
bl l
讨论：
pmax F G 1 6e
pm in
bl l
当e<l/6时，pmax，pmin>0，基底压力呈梯形分布 当e=l/6时，pmax>0，pmin=0，基底压力呈三角形分布 当e>l/6时，pmax>0，pmin<0，基底出现拉应力，基底压力重分布
▪基础抗弯刚度EI=0 → M=0； ▪基础变形能完全适应地基表面的变形; ▪基础上下压力分布必须完全相同，若不 同将会产生弯矩。
3）弹性地基，绝对刚性基础
▪抗弯刚度EI=∞ → M≠0； ▪反证法: 假设基底压力与荷载分布相同，则地 基变形与柔性基础情况必然一致； ▪分布: 中间小, 两端无穷大。
1 1
z
σcz= z
水平向自重应力
天然地面
z
cy
cz cx
cz z
cx cy K0 cz
静止侧压力系数
成层土的自重应力计算
n
cz 1h1 2h2 nhn ihi i 1
天然地面
h1 1 h2 2 水位面
说明：
1 h1 1 h1 + 2h2
1.地下水位以上土 层采用天然重度， 地下水位以下土层 采用浮重度
pmax e<l/6
pmin
pmax
e=l/6
pmin=0
pmax
地基
基础结构的外荷载
基底反力
基底压力
基底压力：基础底面传递给地基 表面的压力，也称基底接触压力。
附加应力 地基沉降变形
2、影响基底压力因素
荷载条件
•大小 •方向 •分布
基础条 件
•刚度 •形状 •大小 •埋深
地基条件
•土类 •密度 •土层结构等
3、基底压力分布
1）条形基础，竖直均布荷载
2）弹性地基，完全柔性基础
非线性 弹塑性
② 线弹性体（应力较小时）
线弹性体
Δσ
成层土 各向异性
③ 均匀一致各向同性体 （土层性质变化不大时）
加 载
与(x, y, z)无关 与方向无关
卸 载
εp εe
ε
（一） 土体自重应力的计算
1、水平地基中的自重应力
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