【正文】 ” 土粒 粒 60mm 土 60 第 2章 重點內容 ， 級配指標 61 第 2章 作業(yè) p39： 12， 14， 16， 17 62 第 3章 地基的應力和沉降 第 1節(jié) 概述 第 2節(jié) 土中自重應力 第 3節(jié) 基底壓力 第 4節(jié) 地基附加應力 第 5節(jié) 地基沉降的彈性力學公式 第 6節(jié) 土的壓縮性 第 7節(jié) 地基的最終沉降量 63 第 8節(jié) 應力歷史對地基沉降的影響 第 9節(jié) 地基最終沉降計算問題綜述 第 10節(jié) 飽和土的有效應力和滲透固結 第 11節(jié) 地基沉降發(fā)展三分量 64 第 1節(jié) 概述 ※ 自重應力： 地基中源于土體自身重量的應力 。 本章主要討論地基中的 應力 和 豎向位移（ 沉降 ）。 土體產生變形的原因主要是土體中 應力狀態(tài)的改變 （如地面荷載引起地基中應力場的改變，在地基中產生附加應力）。 經典的沉降計算方法對上述兩個問題是這樣處理的：在荷載作用下地基中附加應力場是根據 半無限空間各向同性 、 均質 、 線彈 68 性體 理論計算的 ， 土體壓縮性是根據 一維壓縮試驗 測定的 ， 并采用 分層總和法 來計算沉降 。 在工程應用上 ， 計算初始應力場時常假設天然地基為水平 、 均質 、 各向同性 的 半無限空間 ， 土層界面為 水平面 。 71 土中豎向和側向的自重應力 一般均指 有效自重應力 ， 計算 時 ， 對地下水位以下土層必須以 有效重度 ? 39。 基底壓力分布與 基礎的大小 和剛度 、 作用于基礎上 荷載的大小 和 分布 、地基土的力學性質 以及 基礎的埋深 等因素有關 。一般天然土層在自重作用下的變形早已結束，因此只有 基底附加壓力 才能引起地基的 附加應力 和 變形 。 76 一、豎向集中力下的地基附加應力 采用 Boussinesq解答 ，豎向正 應力 ?z和豎向位移 w最為常用。 注意 b是沿三角形分布荷載方向的邊長。 四、非均質地基中的附加應力 （ 應力集中 ） （ 應力集中 ） （ 應力擴散 ） 79 第 5節(jié) 地基沉降的彈性 力學公式 柔性荷載下的地基沉降（ Boussinesq解答） 80 第 6節(jié) 土的壓縮性 ※ 土的 壓縮性 ：土在壓力作用下體積縮小的特性 。 在荷載作用下，飽和土體中產生 超靜孔隙水壓力 ，在排水條件下，隨著時間發(fā)展，土體中水被排出，超靜孔隙水壓力逐步消散，土體中 有效應力 逐步增大，直至超靜孔隙水壓力完全消散，這一過程稱為 固結 。 的 絕對值 （理論上的，反映某壓力下土的壓縮性）。 (2)土的壓縮指數 Cc 由 e~lgp曲線得到。 aeEs11 ??※ Es越小，表示土的壓縮性越高。 86 如重新逐級加壓，則可測得 土樣在各級荷載下再壓縮穩(wěn)定后 的孔隙比 ， 從而繪制 再壓縮曲線 。 用載荷試驗來測定土的變形模量，費時、費力，且費用較高，對于深層土的試驗結果可靠性較差。 由側向不允許膨脹的條件，可以得到土的靜止側壓力系數 K0與泊松比 ?的關系 ???? 10K90 由豎向的應力 、 應變關系以及壓縮模量的定義可得到土的變形模量與壓縮模量換算的 理論關系公式 sEKE )21( 00 ???91 第 7節(jié) 地基的最終沉降量 在荷載作用下，地基土體發(fā)生變形，地基產生沉降。 92 一 、 傳統(tǒng)的分層總和法 采用分層總和法計算地基的 最終沉降量時，將壓縮層范圍內的土層分成n個分層，應用彈性理論計算在荷載作用下各分層中的附加應力，采用單向壓縮條件下的壓縮性指標，分別計算各分層的壓縮量，然后求和得到總沉降。 94 地基土的壓縮性隨著深度的 增大而降低，局部荷載引起的附 加應力又隨深度的增大而減少，所以超過一定深度的土，其變形對沉降量的貢獻小到可忽略不計。 96 地基壓縮層厚度范圍內的 分層厚度一般取 （ b為基底 寬度）或 1~2m，不同土層之間的分界面和地下水面是當然的分層面。 規(guī)范規(guī)定須將地基計算沉降量 s′乘以沉降計算經驗系數 ?s加以修正，沉降計算經驗系數根據地區(qū)沉降觀測資料及經驗確定。 0ppO C R c?OCR 1 超固結狀態(tài) =1 正常固結狀態(tài) 1 欠固結狀態(tài) 101 將室內壓縮曲線修正后得到 原始壓縮曲線，并可確定土的壓 縮性指標。 104 但是，實踐表明，地基沉降 計算的準確與否，更直接地取決 于方法本身能否反映地基的成層性和非均質性、能否考慮到土的應力 應變關系的非線性，應力計算精確度的影響畢竟還居其次。 107 ※ 固結模型：彈簧代表土顆粒 骨架，水代表孔隙水，活塞 上的小孔象征土的滲透性和排水條件（孔的大小代表滲透性的強弱）。 111 理論上可以根據孔隙水壓力 的解答，求得相應的有效應力的 大小和分布，再算出任意時刻基礎的沉降量。 01 uuUssUcct ??? 或112 第 11節(jié) 地基沉降發(fā)展 三分量 一、三維應力狀態(tài)下土的變形和地基沉降的發(fā)展 地表局部荷載作用下，地基土處于三維應力狀態(tài)，土中孔隙水的排出也是三維的。當孔隙水壓力完全消散，固結過程完成之后，土體在不變的有效應力作用下，產生 蠕變變形 。 115 第 3章 內容勘誤 ：圖 23中第 2層土的豎向自重應力計算公式 “ ?1h1 ?2h2” + ：從上向下第 3行式（ 24） 應為 ???niiic h1?????niiic h1??116 ：從上向下第 1行“為 P0” ：倒數第 1行式（ 226）中“ ?z” p0 ?x ：倒數第 5行“限條件下的豎向附加應力與相應的應變增量之比值。 123 土的抗剪強度一般可分為 兩部分：一部分與顆粒間的法 向應力有關，通常呈正比例關系，其本質是摩擦力 ；另一部分是與法向應力無關的土粒之間的粘結力，通常稱為 粘聚力 。 莫爾包線 129 理論分析和實踐都證明， 莫爾理論對土比較合適，土 的莫爾包線通?？梢越频赜?直線 代替（如上圖的虛線所示），該直線的方程就是 庫倫公式 表示的方程。 131 如果給定了土的抗剪強度 指標 c和 ?以及土中某點的應力 狀態(tài)，則可將 抗剪強度包線 與 莫爾應力圓 畫在同一張坐標圖上，抗剪強度包線與莫爾應力圓的關系可能有： 。 割線 ，實際上這種情況是不可能出現的，因為該點任何方向上的剪應力都不可能超過土的抗剪強度。 的室內方法 測定土抗剪強度 直接剪切試驗 三軸壓縮試驗 無側限抗壓強度試驗 138 一、直接剪切試驗 應變控制式直剪儀的試驗原理： 對同一種土至少取 4個平行試樣，分別在不同垂直壓力 ?下剪切破壞，將試驗結果繪制抗剪強度 ?f與相應垂直壓力 ?的關系圖。 141 ??0 c ???? tgcf ??三軸壓縮試驗原理 142 的優(yōu)點 三軸壓縮儀 能較嚴格地控制排水條件 能量測試樣中孔隙水壓力的變化 剪切破壞面為最薄弱面 的缺點 三軸壓縮儀 試驗設備、試驗過程相對復雜 試樣的受力狀態(tài)為軸對稱情況，與實際土體的受力狀態(tài)未必相符 143 直接剪切試驗和三軸壓縮 試驗按 剪切前 的 固結程度 和 剪 切時 的 排水條件 ，可以分為三種試驗方法： ； ； ； 144 三、無側限抗壓強度試驗 無側限抗壓強度試驗可以 看作圍壓 ?3=0的三軸不排水剪切試驗，試件剪切破壞時試樣所能承受的最大軸向壓力 qu稱為 無側限抗壓強度 。 146 ??0 cu 0?u?無側限抗壓強度試驗 qu 147 2uufqc ??? 無側限抗壓強度試驗所得的 極限應力圓的 水平切線 就是破壞包線。 150 ??0 cu 0?u?飽和粘性土的不固結不排水試驗 151 圖中三個實線圓分別表示 三個試件在不同的圍壓作用下 破壞時的總應力圓，虛線表示有效應力圓。 154 ※ 不固結不排水試驗的“ 不固 結 ”是在保持試樣原來有效應 力不變的情況下，在三軸壓力室的周圍壓力下不再排水固結。 156 如果試樣所受到的周圍固結 壓力 ?3大于它所曾受到的最大固 結壓力 pc（ 先期固結壓力 ），則稱試樣處于正常固結狀態(tài) ；而如果 ?3 pc ，則稱試樣處于 超固結狀態(tài) 。因為剪切過程中不排水，根據有效應力原理可知，有效應力圓與總應力圓 直徑相等 ， 位置不同 。實用上將 abc折線取為一條直線。 所以在整個試驗過程中，土樣中的孔隙水壓力始終為零，總應力最后完全轉化為有效應力， 所以總應力圓就是有效應力圓，總應力破壞包線就是有效應力破壞包線 。、 ?39。 169 對同一種飽和粘性土， 分別在三種不同的排水條件 下進行剪切試驗。由于實際工程條件的復雜性，用實驗室的試驗條件去完全模擬現場條件是不可能的。宜用于分析地基的長期穩(wěn)定性；而對于飽和軟粘土地基的短期穩(wěn)定問題，則宜采用不固結不排水試驗的強度指標，以總應力法進行分析。松砂受剪其體積減?。?剪縮 ）。 VV?179 VV?0 e0 2 2 ecv 砂土的臨界孔隙比 180 若飽和砂土的初始孔隙比 e0大于臨界孔隙比 ecv，在剪應 力作用下由于剪縮必然使孔隙水壓力增高，有效應力相應降低，導致砂土的抗剪強度降低?！蔽闹衅溆?地方作相應替換。 0??c184 因此有效應力強度參數 、 根本無法從一個試樣的試驗 結果的整理得到。由于本題已知的條件僅為有效應力強度指標，所以本題的解答，應力只能采用有效應力，然后應用 有效應力原理 得到總應力的解答。=80kPa。和剪應力 ? ： k P a1 0 31 1 4c o s)203 0 0(21)203 0 0(212c o s)(21)(213131???????????????f??????189 k P a1 2 71 1 4s i n)203 0 0(212s i n)(2131????????f????破壞面上的法向應力 ? 為 k P a2 8 31 8 01 0 3?????? fu??190 最大剪應力發(fā)生在 ? =45176。 195 土壓力是擋土墻的主要外 荷載，所以設計擋土墻時首先 要確定土壓力的性質、大小、方向和作用點。 土坡 天然土坡 人工土坡 197 由于內在或外在因素的影響， 土坡可能發(fā)生局部土體的滑動失 穩(wěn)，造成事故并危及人身安全。 ：當擋土墻 向土體方向 偏移至土體達到 極限平衡狀態(tài)時 ，作用在擋土墻上的土壓力，用 Ep表示。作用在單位墻長上的靜止土壓力為： zK 00 ?? ?205 E0 H 3H靜止土壓力的分布 206 第 3節(jié) 朗肯土壓力理論 朗肯土壓力理論 是根據 半空間的應力狀態(tài) 和 土的極限平衡條件 而得出的土壓力計算方法。由于該點處于彈性平衡狀態(tài)，所以莫爾圓位于抗剪強度包線（破壞包線）的下方。剪切破壞面與 水平面 的夾角為 。 245???214 ??0 ? z K0? z ?p ??? tgcf ??被動朗肯狀態(tài)時的莫爾圓 215 ??0 ? z K0? z ?a ?p ??? tgcf ??三種狀態(tài)時的莫爾圓 216 朗肯將上述原理應用于 擋土墻的土壓力計算中，設 想用 墻背直立 的擋土墻代替半空間左邊的土。 一、主動土壓力 由莫爾 庫倫強度理論知，當土體中某