第三章土的自重应力

1、2、土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类E2.1 2.1 土的组成土的组成E2.2 2.2 土的结构构造土的结构构造E2.3 2.3 土的物理性质指标土的物理性质指标 E2.4 2.4 土的物理状态指标土的物理状态指标 E2.5 2.5 土的工程分类土的工程分类 补充习题补充习题某一施工现场需要填土，基坑的体积为某一施工现场需要填土，基坑的体积为2000m3，土方来源是从附近土丘开挖，经，土方来源是从附近土丘开挖，经勘察，土的比重为勘察，土的比重为2.70,含水量为含水量为15%，孔，孔隙比为隙比为0.60，要求填土的含水量为，要求填土的含水量为17%，干重度为干重度为17.6KN/m

2、3，问：，问：取土场土的重度、干重度和饱和度是多少？取土场土的重度、干重度和饱和度是多少？应从取土场开采多少方土？应从取土场开采多少方土？碾压时应洒多少水？填土的孔隙比是多少？碾压时应洒多少水？填土的孔隙比是多少？ %5 .67875.161406.196 . 01)15. 01 (107 . 21)1 (eGSeGVGsrdws3ddsm9 .2085/875.162000/6 .17m挖挖挖挖挖填填填挖填VVgVmgVmmsss534. 016 .171070. 2ee1kN70420006 .17%15%1520006 .17%17%17wsdwwwww挖填加挖填GGGGmGmGss3、

3、土中应力计算土中应力计算E3.1 3.1 土的自重应力土的自重应力E3.2 3.2 基础底面压力基础底面压力E3.3 3.3 土中附加应力土中附加应力3.1 土的自重应力土的自重应力K0sxszsy3.1.2 成层土中自重应力成层土中自重应力 若地基是由多层土所组成，设各层的厚度为若地基是由多层土所组成，设各层的厚度为h h1 1、h h2 2、h hi i、h hn n，则地基中第，则地基中第n n层底面处的竖层底面处的竖向土自重应力：向土自重应力： ninncihihhh12211.3.2 基础底面压力基础底面压力3.2.1 基本概念基本概念（1 1）基底接触压力的产生）基底接触压力的产生

4、 建筑物荷重建筑物荷重 基础基础 地基地基在地基与基础的在地基与基础的接接触面上产生的压力（地基作用于基础底面的反力）触面上产生的压力（地基作用于基础底面的反力）（2 2）接触压力的大小影响因素）接触压力的大小影响因素地基土和基础的刚度地基土和基础的刚度荷载荷载基础埋深基础埋深地基土性质地基土性质 3.2.2 基底压力分布形式基底压力分布形式 （1）柔性基础，基底压力大小、分布状况与上）柔性基础，基底压力大小、分布状况与上部荷载的大小、分布状况相同。部荷载的大小、分布状况相同。 (柔性基础基底压力分布) 例如：油罐 土坝荷载 反力变形地面荷载 反力变形地面(刚性基础基底压力分布)例如：箱形基础

5、 混凝土坝（2）刚性基础则不同）刚性基础则不同 马鞍形、抛物线形、钟形马鞍形、抛物线形、钟形3.2.3 基底压力的简化计算基底压力的简化计算1. 1. 中心荷载下的基底压力中心荷载下的基底压力 AGFpblA 2 2偏心荷载下的基底压力偏心荷载下的基底压力 WMlbGFppkkkminkmaxk)61 (kkminkmaxklelbGFpp62blWeGFMkkk)(三角形形心点三角形形心点三角形形心点三角形形心点bkGFp3)(2kkmaxkelk2kkkGFMe 3.2.4 基底附加压力基底附加压力 hppp0ch03.3 土中附加应力土中附加应力3.3.1 基本概念基本概念1 1、定义、

6、定义 附加应力是由于外荷载作用，在地基中产生的应力附加应力是由于外荷载作用，在地基中产生的应力增量。增量。2 2、基本假定、基本假定 地基土是各向同性的、均质的线性变形体，而且在地基土是各向同性的、均质的线性变形体，而且在深度和水平方向上都是无限延伸的。深度和水平方向上都是无限延伸的。3.3.2 荷载下地基附加应力计算荷载下地基附加应力计算1 1、矩形面积受竖向均布荷载作用、矩形面积受竖向均布荷载作用2 2、矩形面积受三角形分布的竖向荷载作用、矩形面积受三角形分布的竖向荷载作用1 1、矩形面积受竖向均布荷载作用、矩形面积受竖向均布荷载作用dxdyp0荷载微单元2/522230)()(23zyx

7、zdxdypdz0cpz2220z2222222222(2)arctan2()()()plbzzlblzbzlbzzlbzl + b) 1(arctan1)1)() 12(21222222222nmnmnmnnmnmmnc矩形面积受均布荷载下角点下的竖向附加应力系数，简矩形面积受均布荷载下角点下的竖向附加应力系数，简称角点应力系数，可由称角点应力系数，可由l/bl/b、b/zb/z查表得到。查表得到。b b为短边长度。为短边长度。c* 对于均布矩形荷载附加应力计算点不位于角点下的对于均布矩形荷载附加应力计算点不位于角点下的情况：情况： (1) (1) o o点在荷载面边缘点在荷载面边缘 (2)

8、 (2) o o点在荷载面内点在荷载面内 (3) (3) o o点在荷载面边缘外侧点在荷载面边缘外侧 (4) (4) o o点在荷载面角点外侧点在荷载面角点外侧(1)(1)o o点在荷载面边缘点在荷载面边缘 z z（cccc）p p0 0(2)(2)o o点在荷载面内点在荷载面内z z( (cccccccc) )p p0 0 o o点位于荷载面中心，因点位于荷载面中心，因c c= =c c= =c c= =c cz z=4=4pp0 0(3)(3)o o点在荷载面边缘外侧点在荷载面边缘外侧z z( (cccccccc) )p p0 0(4)(4)o o点在荷载面角点外侧点在荷载面角点外侧 z

9、z( (cccccccc) )p p0 02 2、矩形面积受三角形分布的竖向荷载作用、矩形面积受三角形分布的竖向荷载作用tz101pdxdypbx0t2ct1z200()pp系数可由系数可由l/bl/b、z/bz/b查表得到查表得到.b.b为沿三角形分布荷载方向的边长。为沿三角形分布荷载方向的边长。3.3.3 条形荷载下附件应力的计算条形荷载下附件应力的计算均布条形荷载作用下土中应力计算均布条形荷载作用下土中应力计算220zsz022221 2124 (441)arctanarctan22(441)16pnnmnmpmmnmm系数可由系数可由x/bx/b、z/bz/b查表得到查表得到.b.b为

10、条基的宽度。为条基的宽度。均布条形荷载下地基中附加应力的分布规律：均布条形荷载下地基中附加应力的分布规律：(1) (1) 地基附加应力的扩散分布性；地基附加应力的扩散分布性；(2) (2) 在离基底不同深度处各个水平面上，以基底中心点下轴在离基底不同深度处各个水平面上，以基底中心点下轴 线处最大，随着距离中轴线愈远愈小；线处最大，随着距离中轴线愈远愈小；(3) (3) 在荷载分布范围内之下沿垂线方向的任意点，随深度愈在荷载分布范围内之下沿垂线方向的任意点，随深度愈 向下附加应力愈小向下附加应力愈小。习题一习题一一均布荷载一均布荷载p为为100kpa。荷载面积为。荷载面积为2m1m。求荷载面上角

11、点求荷载面上角点A、边点、边点E、中心点、中心点O、外点、外点F和和G点各点下深度为点各点下深度为1m处的竖向附加应力。处的竖向附加应力。 所求点所求点荷载作用荷载作用面积面积l/bz/b系数系数附加应力附加应力kpaAABCD210.220E2EBCI1120.1753504OEBK2240.1248F2(FJAG-FKBG)5/122（0.13630.084）10.5GGHDA-GHCB2.5/21/20.20160.12028.1习题二习题二某条形基础，底面宽度为某条形基础，底面宽度为2m，上部墙体传来的，上部墙体传来的荷载荷载F291kN，基底附加应力为，基底附加应力为150kpa。试

12、求：。试求：（1）条形基础中心点下附加应力的分布；）条形基础中心点下附加应力的分布；（2）深度）深度z3m处的水平面上附加应力的分布；处的水平面上附加应力的分布；（3）荷载面积边缘外）荷载面积边缘外2m处处O1点下附件应力分布。点下附件应力分布。 x/bx/b深度深度m mz/bz/b系数系数附加应力附加应力(kPa(kPa) )0 00 00 01 11 11501500 01 20.821231230 02 21 10.550.5583830 03 0.460600 04 42 20.310.3147470 06 63 30.210.213232O

13、O点下的附加应力（点下的附加应力（x x0 0；z z0 0，1 1，2 2，3 3，4 4，6 6；b b2 2） x/bx/b深度深度m mz/bz/b系数系数附加应力附加应力(kPa(kPa) )0 03 0.460600.50.53 30.3345451 13 10.2132321.51.53 10.1117172 23 60.069 9Z Z3m3m的水平面上附加应力（的水平面上附加应力（x x0 0，1 1，2 2，3 3，4 4；z=3;bz=3;b2 2） x/bx/b深度深度m mz/bz/b系数系数附加应力附加应力(kPa(kPa) )