《土力学__第2章_civil_eng_08》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土力学__第2章_civil_eng_08（81页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2章土中应力第二章土中应力四 川 大 学 水 电 学 院 省岩土工程重点实验室四 川 大 学 水 电 学 院 省岩土工程重点实验室29； 211； 213； 214； 217；第二章土中应力作业第二章土中应力：内 容2.1 概述2.1 概述 2.2 土中自重应力 2.3 基底压力及基底附加压力 2.4 地基中的附加应力 2.5地基中附加应力的讨论2.2 土中自重应力 2.3 基底压力及基底附加压力 2.4 地基中的附加应力 2.5地基中附加应力的讨论第二章2.1 概述?土中应力产生的来源土中应力产生的来源：自重应力和建筑物荷载、交通荷载 或其它荷载（地下水渗流、地震等）；自重应力和建筑物荷载
2、、交通荷载 或其它荷载（地下水渗流、地震等）；?土中应力产生的效果土中应力产生的效果：土中应力超过土体所能承受的最大 值将发生失稳；土中应力会引起沉降、倾斜及水平位移；土中应力超过土体所能承受的最大 值将发生失稳；土中应力会引起沉降、倾斜及水平位移； ?了解和掌握土中应力分布的必要性了解和掌握土中应力分布的必要性：避免失稳和过大的变 形。避免失稳和过大的变 形。 ?自重应力：自重应力：由于土体本身自重引起的应力。由于土体本身自重引起的应力。确定土体初始应力状态确定土体初始应力状态土体在自重作用下，在漫长的地质历史时期，已经压 缩稳定，因此，土的自重应力不再引起土的变形。但 对于新沉积土层或近期
3、人工充填土应考虑自重应力引 起的变形。地下水的升降，将会引起土中自重应力大小的变化，使 土体发生变形（如压缩、膨胀或失陷等）。土体在自重作用下，在漫长的地质历史时期，已经压 缩稳定，因此，土的自重应力不再引起土的变形。但 对于新沉积土层或近期人工充填土应考虑自重应力引 起的变形。地下水的升降，将会引起土中自重应力大小的变化，使 土体发生变形（如压缩、膨胀或失陷等）。第二章2.1 概述?附加应力：附加应力：由外荷（静的或动的）引起的土中应力。外荷载：建筑物荷载、交通荷载、堤坝荷载及地下水渗 流、地震等作用产生的荷载，是引起土体变形的主要因 素，也是导致土体强度破坏和失稳的重要原因。由外荷（静的或
4、动的）引起的土中应力。外荷载：建筑物荷载、交通荷载、堤坝荷载及地下水渗 流、地震等作用产生的荷载，是引起土体变形的主要因 素，也是导致土体强度破坏和失稳的重要原因。?自重应力与附加应力的产生 原因不同，因而两者计算方法 不同，分布规律以及对工程的 影响也不同。自重应力与附加应力的产生 原因不同，因而两者计算方法 不同，分布规律以及对工程的 影响也不同。?土中应力状态土中应力状态计算土中应力时，一般将地 基视为半无限的弹性体来考 虑，即把地基土看作一个具 有水平界面、深度方向及水 平方向均为无限延伸的计算土中应力时，一般将地 基视为半无限的弹性体来考 虑，即把地基土看作一个具 有水平界面、深度方
5、向及水 平方向均为无限延伸的半空 间弹性体半空 间弹性体。半无限空间体半无限空间体第二章2.1 概述x y xy yz zx xz zy yx z ij =xzyz zyzxy yxyzx xyxz第二章2.1 概述?土力学中应力符号规定土力学中应力符号规定x xz zx x z xz zx 材料力学材料力学+-+-土力 学土力 学正应力正应力剪应力剪应力拉为正 压为负顺时针为正 逆时针为负拉为正 压为负顺时针为正 逆时针为负压为正 拉为负压为正 拉为负逆时针为正 顺时针为负逆时针为正 顺时针为负z以上为二维应力状态，采用摩尔圆表示的应力符号规定以上为二维应力状态，采用摩尔圆表示的应力符号规定
6、第二章2.1 概述相应于弹性和塑性理论，土力学中的正应力以压为正。对于 剪应力，在正面（外法向与坐标轴方向一致的面），剪应力 与坐标轴方向相反为正；在负面（外法向与坐标轴方向相 反），剪应力与坐标轴方向一致为正。相应于弹性和塑性理论，土力学中的正应力以压为正。对于 剪应力，在正面（外法向与坐标轴方向一致的面），剪应力 与坐标轴方向相反为正；在负面（外法向与坐标轴方向相 反），剪应力与坐标轴方向一致为正。xzyz zyzxy yxyzx xyxz第二章2.1 概述?地基中常见的应力状态地基中常见的应力状态1.一般应力状态三维问题一般应力状态三维问题x y xy yz zx z x y xy yz
7、 zx xz zy yx z ij =x y xy yz zx xz zy yx z ij =第二章2.1 概述2. 轴对称应力状态2. 轴对称应力状态?应力条件应力条件?独立变量：独立变量：xyz; = = xyyzzx,0 =xyzxyz,;, = = = = x y xy yz zx xz zy yx z ij =0 000y 00?地基中常见的应力状态地基中常见的应力状态y x z x y xy yz zx z 第二章2.1 概述?地基中常见的应力状态地基中常见的应力状态yzxo3. 平面应变二维问题3. 平面应变二维问题x y xy yz zx z x z xz zx ; 0y= =
8、 0;0zxyzyx = = ?沿长度方向有足够长 度;沿长度方向有足够长 度; ?垂直于y轴切出的任意 断 面 的 几 何 形 状 均 相 同，其地基内的应力状 态也相同；垂直于y轴切出的任意 断 面 的 几 何 形 状 均 相 同，其地基内的应力状 态也相同； ?平面应变条件下，土 体在x, z平面内可以变 形，但在y方向没有变 形。平面应变条件下，土 体在x, z平面内可以变 形，但在y方向没有变 形。第二章2.1 概述?地基中常见的应力状态地基中常见的应力状态4.侧限应力状态4.侧限应力状态AByzxo 侧向应变为零的应力状态侧向应变为零的应力状态半无限弹性地基内的自重应力只与Z有关半
9、无限弹性地基内的自重应力只与Z有关图中A和B点的应力条件相同，土质点或土单元不可能有侧向位移，只有竖向变形图中A和B点的应力条件相同，土质点或土单元不可能有侧向位移，只有竖向变形任何竖直面都是对称面，故在竖直面和水平面上都不会有剪应力存在任何竖直面都是对称面，故在竖直面和水平面上都不会有剪应力存在?应变条件应变条件; 0xy= = = = 0zxyzxy= = = = = = ?应力条件应力条件;xy=0=zxyzxy第二章2.1 概述?土中应力的研究方法（研究假定）土中应力的研究方法（研究假定）均匀一致各向同性 体（土层性质变化 不大时）线弹性体 （应力较小时）连续介质 （宏观平均）理论方法
10、理论方法弹性力学解弹性力学解 求解“弹性”土体中的应力求解“弹性”土体中的应力解析方法解析方法 优点：简单，易于绘成图表,便于应用等优点：简单，易于绘成图表,便于应用等碎散体非线性 弹塑性成层土 各向异性碎散体非线性 弹塑性成层土 各向异性 应变应变pe线弹性体加载卸载第二章2.2 土中自重应力2.1 概述2.1 概述 2.2 土中自重应力2.2 土中自重应力 2.3 基底压力及基底附加压力 2.4 地基中的附加应力 2.5地基中附加应力的讨论2.3 基底压力及基底附加压力 2.4 地基中的附加应力 2.5地基中附加应力的讨论第二章2.2 土中自重应力1.均质土中自重应力1.均质土中自重应力?
11、土中任意截面上都包括有骨架和孔隙的面积在内，所以在 地基应力计算时都只考虑土中某土中任意截面上都包括有骨架和孔隙的面积在内，所以在 地基应力计算时都只考虑土中某单位面积上的平均应力单位面积上的平均应力；?假设天然地面是一个无限大的水平面，因而在任意竖直面 和水平面上均假设天然地面是一个无限大的水平面，因而在任意竖直面 和水平面上均无剪应力无剪应力存在；存在；半无限空间体半无限空间体z 0zy=0zx=y 0yx=0yz= x 0xy=0xz=第二章2.2 土中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 重量。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 重量。 zcz=(
12、2-1)单位单位：kPa注意：一般情况下不计自重应力引起的地基变形，因固结完 成，只有新沉积的土或人工填土尚未固结，才需要考虑自重 应力作用下的变形问题。注意：一般情况下不计自重应力引起的地基变形，因固结完 成，只有新沉积的土或人工填土尚未固结，才需要考虑自重 应力作用下的变形问题。第二章2.2 土中自重应力2.水平自重应力2.水平自重应力?半无限体中，土体无侧向变形，任意点水平向侧向应力 相等；半无限体中，土体无侧向变形，任意点水平向侧向应力 相等；0=yx )(czcycx xEE+=czcycx=1Ko:土的侧向压力系数，又称静止土压 力系数；它是土体在侧限条件下水平有 效自重应力与竖向
13、有效自重应力之比，土的侧向压力系数，又称静止土压 力系数；它是土体在侧限条件下水平有 效自重应力与竖向有效自重应力之比， Ko与土层的应力历史、土的类型有关。与土层的应力历史、土的类型有关。cycx=0)(=+=czcxcx EEczoczcycxK=1令： =10KK Ko o的参考值: 碎石土：0180.25；松砂：0.40.45；密砂：0.45 0.5；正常固结黏土：0.50.6；超固结黏土：1.04.0；压实填 土：0.81.5.的参考值: 碎石土：0180.25；松砂：0.40.45；密砂：0.45 0.5；正常固结黏土：0.50.6；超固结黏土：1.04.0；压实填 土：0.81.
14、5.第二章2.2 土中自重应力3.成层土中的自重应力3.成层土中的自重应力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；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；iniinnczhhhh =+ +=122112.不透水层交界面处上下 的 自 重 应 力 将 发 生 突 变，不透水层顶面及以 下的自重应力按上覆土 层的水土总重计算;2.不透水层交界面处上下 的 自 重 应 力 将 发 生 突 变，不透水层顶面及以 下的自重应力按上覆土 层的水土总重计算;说明：说明：第二章2.2 土中自重应力成层土中的自重应力成层土中的自重应力第二章2.2 土中自重应力
15、分布规律分布规律 （1）自重应力在等容重地基中随深度呈直线分布；（1）自重应力在等容重地基中随深度呈直线分布； 均质地基均质地基1 2 2 )(21 0，基底压力呈梯形分布；当，基底压力呈梯形分布；当e e= =l l/6时，/6时，pmax0，pmin=0，基底压力呈三角形分布； 当=0，基底压力呈三角形分布； 当e e l l/6时，/6时，pmax0，pminl/6pmaxpminE1第二章2.5 地基中附加压力的讨论成层地基的影响成层地基的影响2.上层坚硬，下层软弱的成层地 基2.上层坚硬，下层软弱的成层地 基 ?中轴线附近z比均质时明显减小的现象 应力扩散应力扩散； ? 应力扩散程度，与土层刚度和厚度有关； ? 随h/b的增大，应力扩散现象逐渐减弱。bh均匀成层E1E2 e=B/6: e=B/6: 三角形三角形e exyxyBLBLP0pmin= =maxpeB/6: eB/6: 出现拉应力区出现拉应力区e
