第3章 土中应力和地基沉降量计算

1、第三章第三章 土中应力和地基沉降量计算土中应力和地基沉降量计算应力符号规定应力符号规定 式中，式中， r r 为土的重度，为土的重度，KN/mKN/m3 3； A A 土柱体的截面积，土柱体的截面积，m m2 2。从上式可知，自重应力随深度从上式可知，自重应力随深度z z线性线性增加，呈增加，呈三角形三角形分布图形。分布图形。czGzAzAA二、成层土自重应力计算二、成层土自重应力计算i in n从地面到深度从地面到深度z z处的土层数；处的土层数； h hi i第第i i层土的厚度，层土的厚度，m m。 成层土的自重应力沿深度呈成层土的自重应力沿深度呈折线折线分布，转折点位于分布，转折点位于

2、r r值值发生变化的土层界面上。发生变化的土层界面上。1ncziiih1niizh三、有地下水时土中自重应力计算三、有地下水时土中自重应力计算自重应力；自重应力；计算如图所示水下地基土中的自重应力分布水面水面粗砂r=19KN/m3rsat=19.5KN/m3碎石土r=19.KN/m3rsat=19.KN/m3bc76KPa113.6KPaa8m4m2m。点：点：；，点：其有效重度：水的浮力作用，解：水下的粗砂层受到KPamZcKPazrmZbKPaZamKNrrrCZCZCZwsat6 .11344 . 976,12;7685 . 9,800/5 . 9105 .19,3, 1ncziiwwi

3、hh 问题:1、地下水位变化对土中自重应力的影响? 原地下水位原地下水位变动后地下水位变动后地下水位Z121,2,0-1-2线为原来自重应力的分布0-1,-2,线为变动后自重应力的分布2、自重应力在均匀土层中呈（ ）分布。 A.折线 B.曲线 C.直线 D.不确定原地面原地面变形后的地面变形后的地面荷载荷载原地面原地面反力反力FGpAFGpAdArGGmaxminFGMpAW3ael/6el/6ePminPmax(b)(c)3aPmaxN ePminPo)(PcPo)。说明土在历史上曾受过比现有自重压力大的固结压力。说明土在历史上曾受过比现有自重压力大的固结压力。(b(b图）图）欠固结土欠固结

4、土是在现有自重压力作用下尚未完全固结的土。是在现有自重压力作用下尚未完全固结的土。(c(c图）图） 3.8、 地基变形与时间的关系 为了建筑物的安全与正常使用，对于一些重要或特殊为了建筑物的安全与正常使用，对于一些重要或特殊的建筑物应在工程实践和分析研究中掌握沉降与时间关系的建筑物应在工程实践和分析研究中掌握沉降与时间关系的规律性，这是因为较快的沉降速率对于建筑物有较大的的规律性，这是因为较快的沉降速率对于建筑物有较大的危害。危害。 例如，在第四纪一般粘性土地区，一般的四、五层以例如，在第四纪一般粘性土地区，一般的四、五层以上的民用建筑物的允许沉降仅上的民用建筑物的允许沉降仅10 cm10 c

5、m左右，沉降超过此值就左右，沉降超过此值就容易产生裂缝；而沿海软土地区，沉降的固结过程很慢，容易产生裂缝；而沿海软土地区，沉降的固结过程很慢，建筑物能够适应于地基的变形。因此，类似建筑物的允许建筑物能够适应于地基的变形。因此，类似建筑物的允许沉降量可达沉降量可达20 cm20 cm甚至更大。甚至更大。 碎石土和砂土的压缩性小而渗透性大，在受荷后固碎石土和砂土的压缩性小而渗透性大，在受荷后固结稳定所需的时间很短，可以认为在外荷载施加完毕时，结稳定所需的时间很短，可以认为在外荷载施加完毕时，其固结变形就已经基本完成。其固结变形就已经基本完成。 饱和粘性土与粉土地基在建筑物荷载作用下需要经饱和粘性土

6、与粉土地基在建筑物荷载作用下需要经过相当长时间才能达到最终沉降，例如厚的饱和软粘土过相当长时间才能达到最终沉降，例如厚的饱和软粘土层，其固结变形需要几年甚至几十年才能完成。因此，层，其固结变形需要几年甚至几十年才能完成。因此，工程中一般只考虑粘性土和粉土的变形与时间的关系。工程中一般只考虑粘性土和粉土的变形与时间的关系。 了解地基沉降与时间的关系了解地基沉降与时间的关系 以便安排施工顺序，以便安排施工顺序，控制施工速度及采取必要的建筑措施，以消除沉降可能带控制施工速度及采取必要的建筑措施，以消除沉降可能带来的不利后果。来的不利后果。 要熟悉地基沉降与时间的关系，就须先了解有效应力原理要熟悉地基

7、沉降与时间的关系，就须先了解有效应力原理和饱和土体渗透固结理论。和饱和土体渗透固结理论。 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建议建议一般多层建筑物在施工期间完成的最终沉降量：一般多层建筑物在施工期间完成的最终沉降量： 砂土：砂土：8080低压缩性土：低压缩性土：5080%5080%中压缩性土：中压缩性土：2050%2050%高压缩性土：高压缩性土：520%520% 在设计时不仅需计算基础的最终沉降，有时还需知道地基在设计时不仅需计算基础的最终沉降，有时还需知道地基沉降与时间的关系。沉降与时间的关系。 （一）（一） 饱和土的渗流固结饱和土的渗流固结 1 1、饱和土体受荷产生的渗流固结过程可

8、概括为：、饱和土体受荷产生的渗流固结过程可概括为： （1 1）土体空隙中自由水逐渐排出；）土体空隙中自由水逐渐排出； （2 2）土骨架受力被压缩，土体孔隙体积逐渐减小；）土骨架受力被压缩，土体孔隙体积逐渐减小； （3 3）由孔隙水承担的压力）由孔隙水承担的压力u u，逐渐转移到土骨架上，成为，逐渐转移到土骨架上，成为有效应力。有效应力。饱和土体的渗流固结过程是排水、压缩和压力转移，三者饱和土体的渗流固结过程是排水、压缩和压力转移，三者同时进行的过程。同时进行的过程。 2 2、有效应力原理、有效应力原理 u u , , 用太沙基渗透固结模型很能说明问题。用太沙基渗透固结模型很能说明问题。 当当 t t 0 0 时，时， u u ， 0 0 当当 t t 0 0 时，时， u u ， 0 0 当当 t t 时，时， ,u ,u 0 0 结论：结论： u u ， 饱和土的渗透固结过程就是孔隙饱和土的渗透固结过程就是孔隙水压力向有效力应力转化的过程。在渗透固结过程中