土力学课件第二章

重点：有效应力，孔隙水压力，总应力自重应力，附加应力，渗流时有效应力理解：土的渗透（达西定律）了解：超孔隙水压力2.32.2.12.1

2.2.22.42.52.7第2章土中应力计算有效应力：颗粒接触点传递的力才能引起土体的变形，改变土体的强度。§2.3有效应力及有效应力原理

KarlTerzaghi(1883–1963)饱和土的有效应力原理：外荷载总应力AaaPsv接触点PsA：Aw：As：土单元的断面积颗粒接触点的面积孔隙水的断面积a-a断面竖向力平衡：有效应力σ1§2.3有效应力及有效应力原理

§2.2孔隙水压力静水条件下的孔隙水压力：（土中水处于静止状态）稳定渗流条件下的孔隙水压力（土中水处于流动状态）u=wz地面地下水位u=wzz自由水面海底面u=wzz§2.1土的渗透

常水头渗透试验

水力坡降（水力梯度）：i=∆h/L∆h：水头或水位差渗透速度v（达西定律）：v=ki，k为渗透系数。通常只研究水在黏土中的渗透，忽略水在砂土中的渗透！§2.2孔隙水压力静水条件下的孔隙水压力：（土中水处于静止状态）稳定渗流条件下的孔隙水压力（土中水处于流动状态）u=wz∆Ha砂h2h3h1粘土砂bde自重应力（有效应力）天然地面

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：总应力-孔隙水压力式中：

g为土的重度，KN/m3§2.4自重应力

地下水位h1

gh2

gsat成层土的自重应力计算说明：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天然地面h1h2h33

2

1

水位面1h1

1h1+2h2

1h1+2h2+3h3

式中：n为从地面到深度z处的土层数；

hi

为第i层土的厚度，m。

§2.4自重应力

侧向自重应力天然地面z静止侧压力系数假定在自重作用下，没有侧向变形和剪切变形。根据弹性力学理论和土体侧限条件，则水平自重应力σcx，σcy有：μ为泊松比,K0也叫静止土压力系数,（0.33~0.72）,通过实验测定。§2.4自重应力

例题2-1习题2-2§2.5稳定渗流条件下的有效应力

§2.5.1用饱和重度和孔隙水压力计算2kPa0.2mu例题2-20.1m0.3m8kPa2kPa4kPa4kPa0kPa§2.5稳定渗流条件下的有效应力

§2.5.1用饱和重度和孔隙水压力计算2kPa0.2mu例题2-30.1m0.3m8kPa2kPa6kPa2kPa0kPa§2.5稳定渗流条件下的有效应力

§2.5.1用饱和重度和孔隙水压力计算2kPa0.2mu0.3m8kPa2kPa5kPa3kPa0kPa§2.5稳定渗流条件下的有效应力

§2.5.2用浮重度和渗流力计算渗流力j是作用在土颗粒上的拖拽力,体积力kN/m3。研究水的受力情况浮反力水的重力T水对土颗粒的拖拽力反力（渗流力）§2.5稳定渗流条件下的有效应力

§2.5.2用浮重度和渗流力计算作用在土骨架上的力：有效重量（自重应力乘以A）和渗流力作用在土骨架上的应力：当渗流方向由下向上作用在土骨架上的应力：例题2-2，2-3§2.5稳定渗流条件下的有效应力

0.2m例题2-20.1m0.3m§2.5.2用浮重度和渗流力计算abcb:c:§2.5稳定渗流条件下的有效应力

习题2-3§2.5稳定渗流条件下的有效应力

习题2-3§2.5稳定渗流条件下的有效应力

习题2-3§2.5稳定渗流条件下的有效应力

习题2-3A:B:C:D:E:水头：孔隙水压为零处的竖直距离§2.5稳定渗流条件下的有效应力

§2.5.3渗透变形（渗透破坏）：土颗粒在渗流作用下发生变形或破坏。

流土：在渗流逸出处土体某一范围内的颗粒同时发生移动的现象。§2.5稳定渗流条件下的有效应力

§2.5.3渗透变形（渗透破坏）：土颗粒在渗流作用下发生变形或破坏。

流土：在渗流逸出处土体某一范围内的颗粒同时发生移动的现象。§2.5稳定渗流条件下的有效应力

§2.5.3渗透变形

管涌：土中细小颗粒通过大颗粒之间的孔隙发生移动或被带走。§2.5稳定渗流条件下的有效应力

§2.5.3渗透变形h1h2hh3土层与盖重的有效重量：总渗流力：抵抗流土的安全系数：无盖重时临界水力坡降：习题2-7§2.6附加应力与超孔隙水压力

§2.6.1附加应力1.地面上作用大面积均布荷载P=rh2§2.6附加应力与超孔隙水压力

§2.6.1附加应力2.地下水位下降习题2-9§2.7基底压力与基底附加压力

上部结构基础地基基底压力：基础底面传递给地基表面的压力，也称基底接触压力。马鞍型简化计算方法：基础宽度大于1m，荷载小于300~500kPa基底压力按材料力学方法确定基底压力的分布形式十分复杂圣维南原理：

基底压力分布的影响仅限于一定深度范围，之外的地基附加应力只取决于荷载合力的大小、方向和位置§2.7基底压力与基底附加压力

§2.7基底压力与基底附加压力

上部结构基础地基D基底附加压力一.竖直集中力作用下的附加应力计算－布辛内斯克公式yzxoPMxyzrRβM’（P；x,y,z；R,α,β)αValentin

JosephBoussinesq

(1842-1929)一.竖直集中力作用下的附加应力计算－布辛内斯克公式集中力作用下的应力分布系数1.达西定律的内容和适用条件？k、i的含义是什么？k测量方法有哪些？分别适合什么样的土？2.有效应力原理的含义？5.地下水位上升使土中有效应力发生什么样的变化？3.解释渗透变形（渗透破坏），分为哪两类，各自定义？4.大面积堆载使土中有效应力发生什么样的变化？0.51.01.52.02.53.0r/z0.50.40.30.20.10yzxoPMxyzrRβM’α一、竖直集中力作用下的附加应力计算二、矩形基底受竖直均布荷载作用时角点下的竖向附加应力

矩形竖直向均布荷载角点下的应力分布系数Kc

pMm=L/B,n=z/B二、矩形基底受竖直均布荷载作用时角点下的竖向附加应力

a.矩形面积内b.矩形面积外叠加原理角点下垂直附加应力的计算公式地基中任意点的附加应力例题2-8，2-9§2.3有效应力及有效应力原理

孔隙水压力静水条件下的孔隙水压力稳定渗流条件下的孔隙水压力稳定渗流条件下自重应力（地下水位以下用有效重度）（作图法）（地下水位以下用饱和重度）附加应力地面上作用大面积均布荷载地面下水位变化上部结构