工程地质及土力学—地基沉降计算(新版)ppt课件

1、工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算2021年11月工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算6.1 土的紧缩性6.2 地基沉降计算方法6.3 土的固结形状及对应的沉降计算6.4 饱和土的太沙基一维固结实际工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算土具有紧缩性荷载作用地基发生沉降荷载大小土的紧缩特性地基厚度一致沉降沉降量差别沉降沉降差建筑物上部构造产生附加应力影响构造物的平安和正常运用土的特点碎散、三相沉降具有时间效应沉降速率工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算地基土产生压缩的原因外因：1.建筑物荷载作用，这是普遍存在的要素；2.地下水位大幅度下降，相当于施加大面积荷载；3.施工影响，基槽持力层土

2、的构造扰动；4.振动影响，产生震沉；5.温度变化影响，如冬季冰冻，春季融化；6.浸水下沉，如黄土湿陷，填土下沉。内因：1.固相矿物本身紧缩，极小，物理学上有意义，对建 筑工程来说没有意义的；2.土中液相水的紧缩，在普通建筑工程荷载 100-600Kpa作用下，很小，可不计；3.土中孔隙的紧缩，土中水与气体受压后从孔隙中 挤出，使土的孔隙减小。工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算土的紧缩性是指土在压力作用下体积减少的特性紧缩量的组成紧缩量的组成固体颗粒的紧缩固体颗粒的紧缩土中水的紧缩土中水的紧缩空气的排出空气的排出水的排出水的排出占总紧缩量的占总紧缩量的1/4001/400不到，不到，忽略不计

3、忽略不计紧缩量主要组成部分紧缩量主要组成部分阐明：土的紧缩被以为只是由于孔隙体积减小的结果阐明：土的紧缩被以为只是由于孔隙体积减小的结果无粘性土无粘性土粘性土粘性土透水性好，水易于排出透水性好，水易于排出紧缩稳定很快完成紧缩稳定很快完成透水性差，水不易排出透水性差，水不易排出紧缩稳定需求很长一段时间紧缩稳定需求很长一段时间土的固结：土体在压力作用下，紧缩量随时间增长的过程土的固结：土体在压力作用下，紧缩量随时间增长的过程工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算0E变形模量无侧向约束z紧缩模量有侧向约束sEz6.1.1土的侧限紧缩刚性护环刚性护环加压活塞加压活塞透水石透水石环刀环刀底座底座透水石透

4、水石土样土样荷载荷载留意：土样在竖直压留意：土样在竖直压力作用下，由于环刀力作用下，由于环刀和刚性护环的限制，和刚性护环的限制，只产生竖向紧缩，不只产生竖向紧缩，不产生侧向变形产生侧向变形.工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算5.1.2土的紧缩性测试方法水槽内环环刀透水石试样传压板百分表施加荷载，静置至变形稳定逐级加大荷载测定：轴向应力轴向变形实验结果：p1p2p3pttses1s2s3e1e2e3工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算一、e p曲线01002003004000.60.70.80.91.0ei00i0

5、ee(1e )S /Hpp1p2p3pttes1s2s3e1e2e3工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算紧缩目的e 01002003004000.60.70.80.91.0e紧缩系数，KPa-1a1-2常用作比较土的紧缩性大小土的类别土的类别a1-2 (MPa-1)高压缩性土高压缩性土0.5中压缩性土中压缩性土0.1-0.5低压缩性土低压缩性土0.11221ppeepeav(p1,e1)(p2,e2)p工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算eP(kPa)初始紧缩曲线初始紧缩曲线回弹曲线回弹曲线再紧缩曲线再紧缩曲线弹性弹性变形变形塑性塑性变形变形A初始紧缩曲线初始紧缩曲线土的紧缩与回弹、再紧缩

6、土的紧缩与回弹、再紧缩土体经过紧缩，回弹过程，土体的紧缩性显著降低工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算CcCc1 11 1CsCs紧缩指数与回弹再紧缩指数紧缩指数与回弹再紧缩指数e ee-p曲线缺陷：不能反映土的应力历史紧缩指数Cs回弹指数再紧缩指数Cs p0：超固结土：超固结土pc1：超固结OCR p0欠固结粘土 pc 1 处于堆积过程中，土在自重作用下尚未完全固结 OCR1一样一样z 时，普通时，普通OCR越大越大，土越密实，紧缩性越小，土越密实，紧缩性越小工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算eABCDmrmin123先期固结压力pc确实定：Casagrande 法(f) B点对应于先

7、期固结压力pc(b) 作程度线m1(c) 作m点切线m2(d) 作m1,m2 的角分线m3(e) m3与实验曲线的直线段交于点B(a) 在e-lgp紧缩实验曲线上，找曲率最大点 mpclogp工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算正常固结土1iszip sziziiCi2i1iCiszieClg ppClg 用e-lgp曲线计算d地面基底pp0d自重应力附加应力沉降计算深度sziz iHi1ie2ieBCe1ip2ip2iszizip Cisziziiiii1i1isziCeSHH lg1e1e logp工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算d地面基底pp0d自重应力附加应力沉降计算深度szi

8、ziHiBCepcA1ie2ie1ip2ip超固结土1iszip 2iszizip logp)log(11:1211212iiiieiiiiiicippeHCHeeeSpp)log()log(11:2111212ciciicsiiiiiiiicippCppCeHHeeeSpp工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算d地面基底pp0d自重应力附加应力沉降计算深度sziziHiBCepciA1ie2ie1ip2ip欠固结土1iszip 2iszizip logp)log(11:1211212iiiieiiiiiiciippeHCHeeeSpp)log()log(11:2111212ciiciicis

9、iiiiiiiiciippCppCeHHeeeSpp工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算10010000.60.70.80.9eCc1)(lgKPap欠固结土P1 P2p2ePc1e欠固结土的先期固结压力欠固结土的先期固结压力pc小于土的自重小于土的自重应力应力p1，因此在紧缩应力作用下的紧缩量，因此在紧缩应力作用下的紧缩量为自重应力引起的紧缩量为自重应力引起的紧缩量s1和附加应力引和附加应力引起的紧缩量起的紧缩量s2之和。之和。21SSS)log(1111111ciiiiciiiiippeHCHeeS)log(11121122iiiiciiiiippeHCHeeSe1e2)log(121c

10、iiiiciippeHCS工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算 实际背景：大面积均布荷载p不透水岩层饱和紧缩层z=pp侧限应力形状工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算物理模型wph pphh 0h p附加应力:z=p超静孔压: u = z=p有效应力:z=0渗流固结过程附加应力:z=p超静孔压: u 0附加应力:z=p超静孔压: u =0有效应力:z=p工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算土层均匀且完全饱和；土颗粒与水不可紧缩；变形是单向紧缩水的渗出和土层紧缩是单向的；荷载均布且一次施加；假定z= const渗流符合达西定律且浸透系数坚持不变；紧缩系数V是常数。根本假定：求解思绪：总应力

11、知有效应力原理超静孔隙水压力的时空分布工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算建立方程：微小单元11dz微小时段dtzdz11孔隙体积的变化流出的水量土的紧缩特性有效应力原理达西定律超静孔隙水压力的时空分布超静孔隙水压力超静孔隙水压力土骨架的体积变化透水层饱和紧缩层z透水层vdzzvv工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算dzz11固体体积：111Vdzconst1e 2111VeVe(dz)1e 孔隙体积：dt时段内：孔隙体积的变化流出的水量vdzzvvtedzetV)11(12dzzvvdzzvvzvtee111工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算dzz11dt时段内：孔隙体积的变化流出的

12、水量达西定律:vdzzvvzvtee111zhkkivwuhzuzhw1zukwdzzhdh22zukzvw工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算dzz11dt时段内：孔隙体积的变化流出的水量土的紧缩性有效应力原理zzu 孔隙体积的变化土骨架的体积变化vdzzvvzvtee111zvetututtevZvZv工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算Cv 反映了土的固结性质：孔压散失的快慢固结速度；Cv 与浸透系数k成正比，与紧缩系数V成反比；cm2/s；m2/year固结系数2v2uuCtz 221)1(zuektuVwVwVwVmkekC)1 (1工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算 线性齐

13、次抛物线型微分方程式，普通可用分别变量方法求解。 给出定解条件，求解渗流固结方程，就可以解出u(z,t)。方程求解：1求解思绪：2v2uuCtz 工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算ppz=ppH20t t0 tt , zuz z t , z t , zut , z z 0 z 2H:u=pz=0: u=0z=2H: u=0z=H: 0 z 2H: u=02边境、初始条件：z透水层饱和紧缩层透水层0/zu工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算(3) 微分方程的解)cos1(2nnpCnvv2CTtH tHCnZHnCuVnn22214exp2sintHCnZHnnnpuVn22214exp2

14、sincos12VmTMZHMMpu21expsin12 , 2 , 1 , 01221为正整数，mM工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算vv2CTtH 时间因数m1，3，5，72v2uuCtz 根本微分方程：微分方程的解：反映孔隙水压力的散失程度固结程度v22T4m1mt ,zeH2zmsinm1p4u H取值问题，双面排水时，取一半单面排水时取H工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算H单面排水时孔隙水压力分布双面排水时孔隙水压力分布zz排水面不透水层排水面排水面HH渗流渗流渗流Tv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=Tv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=u0=p

15、u0=pvv2CTtH 时间因数VnTMZHMMpu21expsin12 ,2, 1 ,01221为正整数，mM工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算 一点M： 地 层：一层土的平均固结度Uz,t=01：表征总应力中有效应力所占比例zt ,zt ,zU dzdzudzdzUztzHzHtzt,00,1总应力分布面积有效应力分布面积zt , zzt , zzzzt , zu1uU z t , z t , zuH1、根本概念M工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算2、平均固结度Ut与沉降量St之间的关系t时辰： SUStt 确定St的关键是确定Ut 确定Ut的中心问题是确定uz.t SSHe1ad

16、ze1adzdzUt1z1t , zzt , zt总应力分布面积总应力分布面积有效应力分布面积有效应力分布面积 SSUtt在时间t的沉降与最终沉降量之比工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算3. 地基沉降过程计算1) 根本计算方法均布荷载，单向排水情况确定地基的平均固结度Ut.)5 , 3 , 1m( ,eH2zmsinm1p4uv22T4m1mt , z ,dzdzu1UH0zH0t , zt v22T2m1m22tem181U v2T42te81U 4UT2t2v 6 . 0Ut 085. 0U1lg933. 0Ttv 6 . 0Ut 3Tv 1Ut 知解得近似简化 tvUfT Tv反映固

17、结程度曲线计算工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算4.4 饱和土体的渗流固结实际4土的紧缩性与地基沉降计算二、固结度的计算0.00.20.40.60.81.00.0010.010.11时间因数时间因数固结度固结度曲线1曲线1曲线2曲线2曲线3曲线3不透水边境透水边境渗流123工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算1 紧缩应力分布不同时2) 常见计算条件1 apbp0 110 实际背景：H小，p大自重应力附加应力自重应力附加应力紧缩土层底面的附加应力还不接近零情况2、3：解析公式4-59和4-60图表：图4-29情况4、5：叠加原理，公式4-614-63计算公式：应力分布：12534根本情况：

18、abpp应应力力透透水水界界面面上上作作用用的的压压缩缩缩缩应应力力不不透透水水界界面面上上作作用用的的压压 不透水边境透水边境工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算2. 地基沉降过程计算4.4 饱和土体的渗流固结实际4土的紧缩性与地基沉降计算二、固结度的计算0.00.20.40.60.81.00.0010.010.11时间因数时间因数固结度固结度曲线1曲线1曲线2曲线2曲线3曲线3不透水边境透水边境渗流123工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算2) 常见计算条件2双面排水时无论哪种情况，均按情况1计算；紧缩土层深度H取1/2值4.4 饱和土体的渗流固结实际4土的紧缩性与地基沉降计算二、固结

19、度的计算3. 地基沉降过程计算透水边境apbp应力分布：12534根本情况：透水边境Hvv2CTtH 工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算三、有关沉降时间的工程问题三、有关沉降时间的工程问题1 1、求某一时辰、求某一时辰t t的固结度与沉降量的固结度与沉降量2 2、求到达某一固结度所需求的时间、求到达某一固结度所需求的时间3 3、根据前一阶段测定的沉降时间曲线，推算以后的、根据前一阶段测定的沉降时间曲线，推算以后的沉降时间关系沉降时间关系4.4 饱和土体的渗流固结实际4土的紧缩性与地基沉降计算工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算1 1、求某一时辰、求某一时辰t t的固结度与沉降量的固结度与

20、沉降量tTv=Cvt/H2v2vT42)T( , te81USt=Ut S4.4 饱和土体的渗流固结实际4土的紧缩性与地基沉降计算三、有关沉降时间的工程问题工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算2 2、求到达某一沉降量、求到达某一沉降量( (固结度固结度) )所需求的时间所需求的时间Ut= St /S从 Ut 查表计算确定 Tv v2vCHTt 4.4 饱和土体的渗流固结实际4土的紧缩性与地基沉降计算三、有关沉降时间的工程问题工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算3 3、根据前一阶段测定的沉降时间曲线，推算以后的沉降、根据前一阶段测定的沉降时间曲线，推算以后的沉降时间关系时间关系对于各种初始应

21、力分布，固结度均可写成：对于各种初始应力分布，固结度均可写成：tte1U 知：t1S1t2S2公式计算，计算t3S34.4 饱和土体的渗流固结实际4土的紧缩性与地基沉降计算三、有关沉降时间的工程问题工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算四、固结系数确定方法固结系数 Cv反映固结速度的目的, Cv 越大，固结越快。确定方法有四种：方法一：直接计算法紧缩实验 a浸透实验 kk与a均是变化的但Cv变化不很大精度较低4.4 饱和土体的渗流固结实际4土的紧缩性与地基沉降计算2v2uuCtz 1vwk(1e )Ca 工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算方法二：直接丈量法l 紧缩实验 S-t曲线9090t

22、t%90SSU查查 l 由实际公式，v2T42te81U 848. 0T%90Uvt 902vtH848. 0C H取试样厚度的一半； 缺陷：由于次固结，S不易确定St S90S90t4.4 饱和土体的渗流固结实际4土的紧缩性与地基沉降计算四、固结系数确定方法工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算4.4 饱和土体的渗流固结实际4土的紧缩性与地基沉降计算四、固结系数确定方法n当U60%时二者差别逐渐加大vtT2U (2)15. 1TT)2(90v)1(90v 实验结果阐明：v22T4m5, 3, 1m22tem181U (1)方法三：时间平方根法阅历方法工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算4.

23、4 饱和土体的渗流固结实际4土的紧缩性与地基沉降计算四、固结系数确定方法方法三：时间平方根法阅历方法OSS90S0=0OAt90t，vtT2U v22T4m5,3, 1m22tem181U (e)Cv=0.848H2/t90(a)消除瞬时沉降，确定原点0(b)实验曲线的直线段，表示为：vtT2U15. 1 tkSt (c)做直线与实验曲线交于点AtkS15. 1t (d)点A对应于横坐标 (Tv=0.848)90t工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算方法四：时间对数法阅历方法4.4 饱和土体的渗流固结实际4土的紧缩性与地基沉降计算四、固结系数确定方法自学详见P153-154工程地质及土力学

24、第六章 地基沉降计算60土孔隙水固体颗粒骨架+三相体系对所受总应力，骨架和孔隙流体如何分担？孔隙气体+总应力总应力由土骨架和孔隙流体共同接受它们如何传送和相互转化？它们对土的变形和强度有何影响？受外荷载作用Terzaghi1923有效应力原理固结实际土力学成为独立的学科孔隙流体工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算 粒间应力interparticle stress： 由骨架颗粒间接触点传送的应力。5.1.1土体中两种性质不同的应力土体中两种性质不同的应力工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算 土体是由固体颗粒和孔隙水及空气组成的三相集合体。外荷在土体中产生的应力是经过颗粒间的接触来传送的。由颗

25、粒间的点接触传送的应力会使土的颗粒产生变形，引起土体的变形和强度的变化，这种对土体变形和强度有效的粒间应力就称为有效应力。1 1、有效应力、有效应力：工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算 2 2、孔隙水压力、孔隙水压力U U： 假设土体中的孔隙是相互连通而又充溢水，那假设土体中的孔隙是相互连通而又充溢水，那么孔隙中的水服从静水压力分布规律，这种由么孔隙中的水服从静水压力分布规律，这种由孔隙水传送的应力就称为孔隙水压力孔隙水传送的应力就称为孔隙水压力U U。 由于孔隙水在土中一点的各方向产生的压力相等，它只能紧缩土颗粒本身而不能使土颗粒产生位移，而土粒本身的紧缩量是可以忽略不计的当压力值到达6

26、00kpa时，土颗粒体积紧缩5，所以不能直接引起土体变形和强度变化的孔隙水压力又称为中性压力。工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算3、总应力、总应力 aaA：Aw：As：土单元的断面积土单元的断面积颗粒接触点的面积颗粒接触点的面积孔隙水的断面积孔隙水的断面积a-aa-a断面经过土断面经过土颗粒的接触点颗粒的接触点u u：孔隙：孔隙水压力水压力 总应力总应力等于等于该土体单元面该土体单元面积以上土、水积以上土、水自重和所施加自重和所施加的一切外荷之的一切外荷之和。和。工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算4、饱和土中的应力形状：PSPSVaaPSa-aa-a断面经过土断面经过土颗粒的接触点颗粒

27、的接触点有效应力有效应力u u：孔隙：孔隙水压力水压力 As 0.03工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算孔隙水压力的作用 它在各个方向相等，只能使土颗粒本身遭到等向压力，由于颗粒本身紧缩模量很大，故土粒本身紧缩变形极小。因此孔隙水压力对变形也没有直接的影响，土体不会由于遭到水压力的作用而变得密实； 对土颗粒间摩擦、凝聚力没有奉献，并且水不能接受剪应力，因此孔隙水压力对土的强度没有直接的影响。变形的缘由 颗粒间抑制摩擦相对滑移、滚动与 有关； 接触点处应力过大而破碎与 有关。试想：海底与土粒间的接触压力哪一种情况下大？1mz=u=0.01MPa104mz=u=100MPa强度的成因 凝聚力和

28、摩擦与 有关有效应力原理的根本概念21土的变形与强度都只取决于有土的变形与强度都只取决于有效应力效应力工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算1. 自重应力情况 5.1.2饱和土中孔隙水压力和有效应力的计算饱和土中孔隙水压力和有效应力的计算 (1) 静水条件地下水位海洋土毛细饱和区(2) 稳定渗流条件2. 附加应力情况 (1) 单向紧缩应力形状(2) 等向紧缩应力形状(3) 偏向应力形状三轴应力形状工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算sat 1. 自重应力情况(1) 静水条件地下水位地下水位下降引起 增大的部分H1H2=-uu=wH2u=wH2=-u =H1+satH2-wH2 =H1+(sa

29、t-w)H2 =H1+H2地下水位下降会引起增大，土会产生紧缩，这是城市抽水引起地面沉降的主要缘由之一。工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算水下土(1) 静水条件wH1wH1=-u =wH1+satH2-wH =satH2-w(H-H1) =(sat-w)H2 =H2sat 工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算Hh砂层，承压水粘土层satHh砂层，排水sat稳定渗流条件向上渗流向下渗流工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算土水整体分析A向上渗流:向下渗流:)hH(uw Hh砂层，承压水粘土层sat渗流压密浸透压力:工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算取土骨架为隔离体A向上渗流:Hh砂层，

30、承压水粘土层sat自重应力:浸透力:Hhijww 浸透力产生的应力:。，就会发生流土或管涌只要满足条件称为临界水力坡降。式中：即为发生流土和管涌。条件，则土层处于悬浮状态当向上渗流时，若crcrwcrwiiiHhiHhhH 0- 0w工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算土水整体分析土水整体分析A)hH(uw 渗流压密渗流压密浸透压力浸透压力: :思索题：水位骤降后，思索题：水位骤降后，原水位到现水位之间的原水位到现水位之间的饱和土层用什么容重？饱和土层用什么容重？向下渗流向下渗流: :Hh砂层，排水砂层，排水sasat t地下水位下降，会在土层中产生朝下的渗流，从而使有效地下水位下降，会在土

31、层中产生朝下的渗流，从而使有效应力添加，导致土层发生压密变形，称为渗流压密。这是应力添加，导致土层发生压密变形，称为渗流压密。这是引起地面沉降的又一个缘由。本质上浸透力就是作用于土引起地面沉降的又一个缘由。本质上浸透力就是作用于土骨架上的有效应力。骨架上的有效应力。工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算强度问题强度问题变形问题变形问题地基中的应力形状地基中的应力形状应力应变关系应力应变关系土力学中应力符号的规定土力学中应力符号的规定应力形状应力形状自重应力自重应力附加应力附加应力基底压力计算基底压力计算有效应力原理有效应力原理建筑物建筑以后，建筑物建筑物建筑以后，建筑物分量等外荷载在地基中引分

32、量等外荷载在地基中引起的应力，所谓的起的应力，所谓的“附加附加是指在原来自重应力根是指在原来自重应力根底上添加的应力。底上添加的应力。建筑物建筑以前，地基建筑物建筑以前，地基中由土体本身的有效分中由土体本身的有效分量所产生的应力。量所产生的应力。5.2地基土中的自重应力与基底压力计算工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算5.2.1地基中自重应力的计算程度地基中的自重应力程度地基中的自重应力假定：程度地基假定：程度地基半无限空间体半无限空间体半无限弹性体半无限弹性体 侧限应变条件侧限应变条件一维问题一维问题3 土体中的应力计算定义：在建筑建筑物以前，地基中由土体本身的有效分量而产生的应力。定义：

33、在建筑建筑物以前，地基中由土体本身的有效分量而产生的应力。目的：确定土体的初始应力形状目的：确定土体的初始应力形状计算：地下水位以上用天然容重，地下水位以下用浮容重计算：地下水位以上用天然容重，地下水位以下用浮容重工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算;HHH332211sz iiszH成层地基成层地基1. 计算公式均质地基均质地基zAzAAWsz 竖直向：竖直向：sz0sysxK ii0sz0sysxHKKZ1H2H3Hzsz 程度向：程度向： 1K0竖直向：竖直向：程度向：程度向：容重：地下水位以上用天然容重容重：地下水位以上用天然容重 地下水位以下用浮容重地下水位以下用浮容重22331

34、1工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算5.2.2基底压力计算基底压力：根底底面传送基底压力：根底底面传送给地基外表的压力，也称给地基外表的压力，也称基底接触压力。基底接触压力。3 土体中的应力计算基底压基底压力力附加应力附加应力地基沉降变形地基沉降变形基底反基底反力力根底构造的外荷载根底构造的外荷载上部构造的自重及各上部构造的自重及各种荷载都是经过根底种荷载都是经过根底传到地基中的。传到地基中的。 影响要素影响要素 计算方法计算方法 分布规律分布规律上部构造上部构造根根底底地地基基建筑物设计建筑物设计v暂不思索上部构造的影响，暂不思索上部构造的影响，使问题得以简化；使问题得以简化；v用荷载替

35、代上部构造。用荷载替代上部构造。工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算基底压力基底压力根底条根底条件件刚刚度度外外形形大大小小埋埋深深大大小小方方向向分分布布土类土类密度密度土层构造等土层构造等基底压力的影响要素荷载条荷载条件件地基条地基条件件工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算抗弯刚度EI= M0；反证法：假设基底压力与荷载分布一样，那么地基变形与柔性根底情况必然一致；分布：中间小，两端无穷大。基底压力分布弹性地基，绝对刚性根底弹性地基，绝对刚性根底根底抗弯刚度EI=0 M=0；根底变形能完全顺应地基外表的变形；根底上下压力分布必需完全一样，假设不同将会产生弯矩。条形根底，竖直均布荷载条形

36、根底，竖直均布荷载工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算弹塑性地基，有限刚度根底弹塑性地基，有限刚度根底基底压力分布 荷载较小荷载较小 荷载较大荷载较大砂性土地基砂性土地基粘性土地基粘性土地基 接近弹性解接近弹性解 马鞍型马鞍型 抛物线型抛物线型 倒钟型倒钟型工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算根据圣维南原理，基底压力的详细分布方式对地基应根据圣维南原理，基底压力的详细分布方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，而只取决于荷载合力的

37、大小、方向和位置。不大，而只取决于荷载合力的大小、方向和位置。基底压力的适用简化计算基底压基底压力的分力的分布方式布方式非常复非常复杂杂简化计算方法：简化计算方法：假定基底压力按直线分布的资假定基底压力按直线分布的资料力学方法料力学方法根底尺寸较根底尺寸较小小荷载不是很荷载不是很大大工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算B BL Lx xy yN1 1、矩形面积中心荷载、矩形面积中心荷载AGFANp注注: G: G:为根底自重及上覆回为根底自重及上覆回填土的总量；填土的总量； 为根底及回填土之平均为根底及回填土之平均重度，普通取重度，普通取20KN/m320KN/m3，地，地下水位以下以浮容重

38、计算下水位以下以浮容重计算 GAdGGd工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算db(a)p(b)bp室内设计地面室外设计地面+0.00FG+0.00FGd中心荷载下的基底压力分布中心荷载下的基底压力分布 (a)内墙或内柱根底根底内墙或内柱根底根底 (b)外墙或外柱根底外墙或外柱根底d为根底埋深，假设室内外不一样高，取室内外平均值为根底埋深，假设室内外不一样高，取室内外平均值AGFANp工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算偏心荷载作用下的基底压力F+G eelbpmaxpminWMAGFppminmax作用于根底底面作用于根底底面形心上的力矩形心上的力矩M=(F+G)e 根底底面的抵根底底面的

39、抵抗矩；矩形截抗矩；矩形截面面W=bl2/6 leblGFpp61minmax工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算leblGFpp61minmax讨论：讨论：当e0，基底压力呈梯形分布 当e=l/6时，pmax0，pmin=0，基底压力呈三角形分布 当el/6时，pmax0，pmin0，基底出现拉应力，基底压力重分布 pmaxpminel/6pmaxpmin0pmaxpmin=0基底压力重分布工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算基底压力重分布belpGF2321max偏心荷载作用在偏心荷载作用在基底压力分布图基底压力分布图形的形心上形的形心上 belGFp232max工程地质及土力学 第六

40、章 地基沉降计算基底附加压力 由于工程建筑活动或其它缘由，使基底处额外添加的压力 -0dpp基底压力基底附加压力基底附加压力 地基中各点附加压力地基中各点附加压力上部荷载上部荷载F根底自重根底自重G工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算1 1、地下水位下的密度取有效密度；、地下水位下的密度取有效密度；2 2、根底埋深、根底埋深d d，从设计地面或室内外平均设计地面，从设计地面或室内外平均设计地面算起，对于新填土场地那么从老天然地面算起；算起，对于新填土场地那么从老天然地面算起；3 3、对多层地基，取加权目的计算。、对多层地基，取加权目的计算。niiiniihh110dpp00 -0dpp00p

41、时的设计补偿作用时的设计补偿作用.工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算竖直竖直集中集中力力矩形面积竖直均布荷载矩形面积竖直均布荷载矩形面积竖直三角形荷载矩形面积竖直三角形荷载程程度度集集中中力力矩形面积程度均布荷载矩形面积程度均布荷载竖直线布荷载竖直线布荷载条形面积竖直均布荷载条形面积竖直均布荷载圆形面积竖直均布荷载圆形面积竖直均布荷载特殊面积、特特殊面积、特殊荷载殊荷载主要讨主要讨论竖直论竖直应力应力荷载方向荷载方向荷载分布荷载分布作用面作用面5.3地基土中的附加应力计算附加应力：由外荷在地基中引起的应力。附加应力：由外荷在地基中引起的应力。工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算一. 竖直

42、集中力作用下的附加应力计算布辛内斯克课题yzxox y xy yz zx z PMxyzrRMx y xy yz zx z P；x,y,z；R, , 222222zyxzrR tgz/r工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算x:y:z:zxzyz 222222zyxzrR tgz/r系数查表系数查表集中力作用下的集中力作用下的应力分布系数应力分布系数工程地质及土力学 第六章 地基沉降计算0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.00.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0r/zr/z0.50.50.40.40.30.30.20.20.10.10 0K KyzxoPMxyzrRM特点特点1.