·4饱和土体的渗流固结理论－太沙基一维固结理论.PPT

主要内容：土体的自重应力、基底压力、地基中的附加应力、土的有效应力原理 能力培养要求：理解自重应力和附加应力的概念，了解附加应力的分布规律；熟练掌握自重应力、基底压力和基底附加压力的计算；掌握多种荷载作用下竖向附加应力的计算；了解土的有效应力原理。 教学形式：教师主讲、课堂讨论、工程案例分析等。 （三）附加应力的两种力系 将坐标原点取在荷载为零的角点上 取单元面积dA=dxdy，其上作用集中力dF=(x/b)p dx dy； 求角点下M的竖向应力注意的问题： α称为应力系数，为n=L/B和m=z/B的函数，可由表3-3查得。 计算公式： 荷载的组合： 二、附加应力的平面问题 (一)均布线荷载情况-----Flamant课题 取微分长度dy 荷载pdy看成是集中力，则： 则 (二)条形均布铅直荷载的情况 a) 任一点竖向应力 分析步骤： 荷载宽度方向取微分宽度； 荷载dp=pd?视为线荷载，在M点处附加应力为d?z。 在荷载宽度范围内积分，得： ?u为应力系数,是n=x/b和m=z/b的函数,从表3-6查得。 (3) 三角形分布条形荷载 分析步骤： 思路与上类似，见教材！ 计算公式为： ?s为应力系数，是n=x/b和m=z/b的函数。 关于土中附加应力的讨论 回答：基础面积不同，影响深度不同！ 思考：影响深度是否相同？ 3.5土的有效应力原理一、基本概念 考虑隔离体平衡，得 ?A=?sAs+uwAw+uaAa 太沙基（Terzaghi, 1925 ） 使土力学从一般固体力学中分离出来，成为一门独立的分支学科。 对于饱和土体，ua和Aa均为零，则 ?A=?sAs+uw(A?As) 分析： As很小，第2项中As/A可略去不计； 但第1项不能略去。 几点结论： 孔隙水压力在各个方向上的大小相等； 有效应力作用使孔隙体积发生改变,土体发生压缩； 有效应力控制了土体的变形及强度。 用u表示孔隙水压力uw。则 ?=??+u 非饱和土的有效应力公式还处于探索阶段！ 此即著名的饱和土的有效应力原理！ 二、自重应力、基底压力和附加应力下的两种力系 (一)自重应力下的两种力系 （二）基地压力的两种力系 第3章 土体中的应力(6学时) 3.1 概 述 土中应力可分为：自重应力 附加应力 本章只讨论： 自重应力； 静荷载引起的附加应力； 基本假定分析： (1) 土的分散性影响及连续介质假定 基础底面的尺寸远大于土颗粒; 工程实践中一般所关心只是平均应力。 (2) 土的非均质性和非线性影响 实际工程中土中应力水平相对较低； 一定应力范围内，应力应变关系可看作是线性关系。 应力符号以压为正； 一般不考虑拉应力的影响； 有现成的简单的解析解。 (3) 弹性理论假定 假定地基土为均匀的、各向同性的弹性体； 采用经典弹性力学方法进行计算。 上述假定是本章的基础 3.2 土体中自重应力 一、垂直方向的自重应力 假定土体为均质的半无限弹性体 取高度z，截面积A=1的土柱 由平衡条件得 ?szA=? z A 于是 ?sz=? z 土体中自重应力 可见，自重应力随深度呈线性增加。 成层土的自重应力 成层土的自重应力分布 各土层厚度及重度分别为hi和?i，则第n层土底面上: ?cz=?1h1+?2h2+…+?nhn 有地下水存在时的自重应力 首先确定是否考虑浮力 考虑浮力影响时，用浮重度??代替重度?。 二、水平向自重应力的计算 根据广义虎克定律： 对于侧限应力状态，有?sx=?sy=0，得 式中，E为弹性摸量（一般用变形摸量E0代替）。 再利用?sx =? sy，得 式中，K0为土的静止侧压力系数，?为泊松比。 注意：K0和?依土的种类和密度而异，可通过试验确定。 3.3 基底压力 建筑物荷载由基础传给地基; 所以，必须首先计算基础底面的应力分布。 基底压力的分布规律 (a) 理想柔性基础 (b) 堤坝下基底压力 柔性基础 （1）情况1 基础抗弯刚度EI=0，相当于绝对柔性基础 基底压力分布与作用荷载分布相同。 （2）情况2 刚度很大(即EI=?),可视为刚性基础(大块混凝土实体结构)。 (a) 马鞍形分布 (b) 抛物线分布 (c) 钟形分布 刚性基础 基底压力的简化计算 基底压力分布十分复杂； 但是，分布形状的影响只局限在一定深度范围内；