【正文】 v與水力梯度 i的關系曲線上有 1和 2二個特征點。為了簡化計算，如采用該直線在橫坐標上的截距 i’作為計算起始梯度，則用于粘性土的達西定律見前述。它是一種體積力，所以單位為 kN／ m3。 臨界水頭梯度 Icr=r,/rw 當 i小于 icr 時不發(fā)生流砂。 管涌 水流將土體孔隙中細粒土帶走，破壞土的結(jié)構這種作用為管涌。 1—8 地基土 (巖 )的分類 地基土 (巖 )分類的任務是根據(jù)分類用途和土 (巖 )的各種性質(zhì)的差異將其劃分為一定的類別。 閱讀 5865頁內(nèi)容。 巖石 ? 巖石（基巖）是指顆粒間牢固聯(lián)結(jié)， 是整體或具有節(jié)理、裂隙的巖體。 碎石類土 ? 碎石類土是粒徑大于 2mm的顆粒含量超過全重 50％ 的土 。 砂類土 ? 砂類土是指粒徑大于 2mm的顆粒含量不超過全重 50％ 、 粒徑大于 過全重 50％ 的土 。 粉土 ?粉土是指粒徑大于 量不超過全重 50％ 、 塑性指數(shù)小于或等于 10的土 。 ? 粘性土按塑性指數(shù) Ip的指標值分為粘土和粉質(zhì)粘土。 人工填土 ? 人工填土是指由人類活動而堆填的土。 ? 其他特殊土：淤泥和淤泥質(zhì)土； 紅粘土和次生紅粘土。當應力很小時，土的應力～應變關系曲線就不是一根直線 (圖2—1)，亦即土的變形具有明顯的非線性特征。（常駐應力） 地基附加應力是指建筑物荷重在土體中引起的附加于原有應力之上的應力。 應力計算依據(jù)：以彈性理論為基礎的應力分析方法。 因而在任意豎直面和 水平面上均無剪應力存在。由于沿任一水平面上均勻地無限分布，所以地基土在自重作用下只能產(chǎn)生豎向變形，而不能有側(cè)向變形和剪切形。因此，土中自重應力可定義為土自身有效重力在土體中引起的應力。 以后各章節(jié)中把常用的豎向有效自重應力 ，簡稱為自重應力，并改用符號 表示 。但對于近期沉積或堆積的土層，應考慮它在自應力作用下的變形。 [例題 2—7] 某建筑場地的地質(zhì)柱狀圖和土的有關指標列于例圖 2試計算地面 下深度為 、 5m和 9m處的自重應力，并繪出分布圖。依次計算 、 、 5m、 6m、 9m各深度處的土中豎向自重應力，計算過程及自重應力分布圖一并列于例圖 2—1中。在基礎底面與地基之間便產(chǎn)生了接觸應力。 基底壓力分布影響因素： 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(zhì)以及基礎的埋深等許多因素有關。 一、基底壓力的簡化計算 (一 )中心荷載下的基底壓力 中心荷載下的基礎，其所受荷載的合力通過基底形心。6所示。由于基底與地基之間不能承受拉力，此時基底與地基局部脫開，而使基底壓力重新分布。如果基礎砌置在天然地面上，那末全部基底壓力就是新增加于地基表面的基底附加壓力。 實際上，一般淺基礎總是埋置在天然地面下一定深度處，該處原有的自重應力由于開挖基坑而卸除。 有了基底附加壓力，即可把它作為作用在彈性半空間表面上的局部荷載，由此根據(jù)彈性力學求算地基中的附加應力。其計算方法一般假定地基土是各向同性的、均質(zhì)的線性變形體，而且在深度和水平方向上都是無限延伸的，即把地基看成是均質(zhì)的線性變形半空間，這樣就可以直接采用彈性力學中關于彈性半空間的理論解答。 一、豎向集中力下的地基附加應力 （－）布辛奈斯克解 應力與位移 在彈性半空間表面上作用一個豎向集中力時，半空間內(nèi)任意點處所引起的應力和位移的彈性力學解答是由法國 斯克（ Boussinesq， 1885）作出的。 建筑物作用于地基上的荷載，總是分布在一定面積上的局部荷載，因此理論上的集中力實際是沒有的。 (二 )等代荷載法 如果地基中某點 M與局部荷載的距離比荷載面尺寸大很多時，就可以用一個集中力代替局部荷載，然后直接應用式 (2—12c)計算該點的 z?? ? ? ?35 / 2 5 / 2 22223 3 122 /1zp z pzrz rz???????? ???令 則上式改寫為 : ? ?5 / 22312 /1Krz???? ???2zpKz? ? K集中力作用下得地基豎向附加應力系數(shù) ,簡稱集中應力系數(shù) ,按 r/z值由表 。 現(xiàn)先以積分法求矩形荷載面角點下的地基附加應力 。 2 、矩形均布荷載作用下任意點下的應力 角點法 : 通過任意點作平行于矩形荷載的各條直線，構成不同尺寸的若干塊矩形荷載 ,該點的位置必構成各矩形面積的 公共角點 ，計算公共角點在各矩形荷載作用下任意深度處的應力 ,然后疊加起來。計算時，通過 0點把荷載面分成若干個矩形面積，這樣 ,0點就必然是劃分出的各個矩形的公共角點，然后再計算每個矩形角點下同一深度 z處的附加應力，并求其 代數(shù)和 。必須指出，查表 22時所取用邊長 應為任一矩形荷載面的長度，而 為寬度，以下各種情況相同不再贅述。 [解 ] (1)計算基礎甲的基底平均附加壓力標準值如下： 基礎及其上回填土得總重 基底平均附加壓力設計值 基底處的土中自重壓力標準值 基底平均壓力設計值 2 0 5 4 1 . 5 6 0 0GG A d k N?? ? ? ? ? ?1 9 4 0 6 0 0 12754FGp k P aA??? ? ??0 1 8 1 . 5 2 7c d k P a??? ? ? ?0 1 2 7 2 7 1 0 0cp p k P a?? ? ? ? ?(2)計算基礎甲中心點 o下由本基礎荷載引起的 ,基底中心點 o可看成是四個相等小矩形荷載 Ⅰ （ oabc）的公共角 點其長寬比 l/b＝ ，取深度 z=0、 10m各計算點，相應的 z/b=0、 、 、 、 、 5,利用表 2－ 2即可查得地基附加應力系數(shù) Kc1。角點 1下深度處的 M點由該集中力引起的附加應力 ,按式 (2—12c)為： 在整個矩形荷載面積進行積分后得角點 1下任意深度 z處豎向附加應力 式中 0pyx,dxdypbx 0zd?302 2 2 5 / 232 ( )zp x zd d x d yb x y z? ?? ??10ztKp? ?? ?21 2 2 2 2 212 11tm n nKm n n m n???????? ? ? ???z?同理，還可求得荷載最大值邊的角點 2下任意深度 z處的豎向附加應力為 ： (2—23) 和 均為 和 的函數(shù)，可由表 2—3查用。在工程建筑中，當然沒有無 限長的受荷面積，當荷載面積的長寬比 l/b≥10時，計算的地基附加應力值與按 時的解相比誤差甚少。條形荷載下的地基附加應力為： ? ?? ?220022 2 24 4 4 11 2 1 2a r c ta n a r c ta n22 4 4 1 1 6z szm n mp nnKpmm n m m???? ??????? ? ? ?? ? ???? ?? ?220022 2 24 4 4 11 2 1 2a r c ta n a r c ta n224 4 1 1 6x sxm n mp nnKpmmn m m? ??? ??????? ? ? ?? ? ???? ?20022 2 2324 4 1 1 6 s x zp mn Kpn m m???? ? ?xz zx???以上式中 分別為均布條形荷載下相應的三個附加應力系數(shù)，都是 m=z/b和 n=x／ b的函數(shù)，查表 。 小結(jié) : 地基中附加應力計算， 表 （ P99） 。 2－ 5 土的壓縮性 一、基本概念 土的壓縮性：土在壓力作用下體積縮小的特性。 試驗研究表明，在一般壓力（ 100~600kPa)作用下，土粒和水的壓縮與土的總壓縮量之比是很微小的，因此可以忽略不計，所以把土的壓縮為土中孔隙體積的減小。飽和土壓縮時，隨著孔隙體積的減少土中孔隙水則被排出。 在荷載作用下，透水性大的飽和無粘性土，其壓縮過程在短時間內(nèi)就可以結(jié)束。對于飽和粘性土，土的固結(jié)問題是十分重要的。 二、壓縮曲線和壓縮性指標 （完全側(cè)限條件） (一 )、壓縮試驗和壓縮曲線 為求土樣壓縮穩(wěn)定后的孔隙比，利用 受壓前后土粒體積不變和土樣橫截面積不變的兩個條件 ，得出受壓前后土粒體積(見圖 2—25)： Ae sHAeHAeHV s ? ?????? 1 )(11 000000(1 )se e eH? ? ? －土樣的初始高度 ； －外壓力 p 作用下土樣壓縮至穩(wěn)定的變形量； －土樣的初始孔隙比。 Heees1211 ???或 因此，只要測定土樣在各級壓力作用下的穩(wěn)定壓縮量后，就可按上式算出相應的孔隙比 e，從而繪制土的壓縮曲線。 (二 )土的壓縮系數(shù)和壓縮指數(shù) 壓縮系數(shù) 壓縮性不同的土，其 曲線的形狀是不一樣的。 k P ap 1001 ?k P ap 2 002 ?21?a土的壓縮性的評定 ＜ ， 屬低壓縮性土； ≤ ＜ 時 ， 屬中壓縮性土； ≥ ， 屬高壓縮性土 。 2~1?2~1?2~1? 土的 ep 曲線改繪成半對數(shù)壓縮曲線 elogp曲線時，它的后段接近直線（圖 228），其斜率 為： ccC土的壓縮指數(shù) 表達式： (三 )壓縮模量 (側(cè)限壓縮模量 ) 定義：土在 完全 側(cè)限條件下的豎向附加壓應力與相應的應變增量之比值。土的壓縮模量可根據(jù)下式計算： 亦稱側(cè)限壓縮模量，以便與一般材料在無側(cè)限條件下簡單拉伸或壓縮時的彈性模量相區(qū)別。 可以通過載荷試驗或旁壓試驗所測得的地基沉降 (或土的變形 )與壓力之間近似的比例關系，從而利用地基沉降的彈性力學公式來反算土的變形模量。試驗前先在現(xiàn)場試坑中豎立 載荷架，使施加的荷載通過承壓板 (或稱壓板 )傳到地層中去，以便測試巖、土的力學性質(zhì)， 包括測定地基變形橫量，地基承載力以及研究土的濕陷性質(zhì)等。 加荷標準 1） 第一級荷載 （ 包括設備重 ） 直接近開挖試坑所卸除的土重 ， 與其相應的沉降量不計； 2） 第二級荷載以后 ， 每級荷載增量；對較松軟的土可采用 10～ 25kPa， 對較硬密的土則用 50kPa。 最大加載量不應少于荷載設計值的兩倍 。 滿足終止加載前三種情況之一時，其對應的前一級荷載定為極限荷載 。圖 2—32為一些代表性土類的曲線。一般地基承載力設計值取接近于或稍超過此比例界限值。 與 兩者在理論上是完全可以互換算的。 計算的兩個方法：分層總和法、規(guī)范方法 一、按分層總和法計算 分層總和法，即在地基沉降計算深度范圍內(nèi)劃分為若干分層，計算各分層的壓縮量，然后求其總和。 分層總和法的假定： 地基土壓縮時不允許側(cè)向變形 (膨脹 )，即采用側(cè)限條件下的壓縮性指標。 薄壓縮土層的沉降計算 當基礎底面以下可壓縮土層較薄且其下為不可壓縮的巖層時，一般當可壓縮土層厚度 H小于基底寬度 b的 1／ 2時 (圖 2—34)，由于基底摩阻力和巖層層面摩阻力對可壓縮土層的限制 作用，土層壓縮時只出現(xiàn)很少的側(cè)向變形，因而認為它與壓縮儀中土樣的受力和變形條件很相近，地基的最終沉降量 S(m)就可直接利用式 (2—60b),以 S代替其中的 ，以 H代替 ,即得： 1211eesHe???H?1H式中 H —薄可壓縮土層的厚度， m， —根據(jù)薄土層頂面處和底面處自重應力 (即初始壓力