土中的应力分布土中的应力分布概述概述有效应力原理有效应力原理地基中的应力分布地基中的应力分布 一个例子深海底的土层是否要承受很大的压力？总应力孔隙水压H 很大时， 很大。但事实上，表面的砂土是很松散的。但事实上，表面的砂土是很松散的。有效应力h 较小时，也较小。本例表明，土的变形取决于土中有效应力而不是总应力。本例表明，土的变形取决于土中有效应力而不是总应力。3 3、地基中的应力分布、地基中的应力分布土的自重应力土的自重应力基础底面接触压力基础底面接触压力基础底面附加应力基础底面附加应力地基中的附加应力地基中的附加应力自重应力自重应力：由于土体本身自重引起的应力由于土体本身自重引起的应力确定土体初始应力状态确定土体初始应力状态 土体在自重作用下，在漫长的地质历史时期，已经压土体在自重作用下，在漫长的地质历史时期，已经压缩稳定，因此，土的自重应力缩稳定，因此，土的自重应力不再引起土的变形不再引起土的变形。但对于但对于新沉积土层或近期人工充填土应考虑自重应力引起的变形。新沉积土层或近期人工充填土应考虑自重应力引起的变形。地基中的应力分布地基中的应力分布- -土的自重应力土的自重应力竖向自重应力竖向自重应力天然地面天然地面11zzcz cz= z 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有效重量。成层土的自重应力计算成层土的自重应力计算说明：说明：1.地下水位以上土层采用地下水位以上土层采用天然重度，地下水位以下天然重度，地下水位以下土层采用浮重度土层采用浮重度2.非均质土中自重应力沿非均质土中自重应力沿深度呈折线分布深度呈折线分布 天然地面天然地面h1h2h3 3 2 1 水位面水位面 1 h1 1 h1 + 2h2 1 h1 + 2h2 + 3h3 水平向自重应力水平向自重应力天然地面天然地面z静止侧压力静止侧压力系数系数思考题思考题 一地基由多层土组成，地质剖面如下图所示，试计一地基由多层土组成，地质剖面如下图所示，试计算并绘制自重应力算并绘制自重应力cz沿深度的分布图沿深度的分布图 57.0kPa80.1kPa103.1kPa150.1kPa194.1kPa 基底压力基底压力：建筑物上部结构荷载和基础自重通过基础传递建筑物上部结构荷载和基础自重通过基础传递给地基，作用于基础底面传至地基的单位面积压力。给地基，作用于基础底面传至地基的单位面积压力。F接触压力接触压力 影响基底压力的因素影响基底压力的因素: : 基基础础的的形形状状、大大小小、刚刚度度，埋埋置置深深度度，基基础础上上作作用用荷荷载载的的性性质质（中中心心、偏偏心心、倾倾斜斜等等）及大小、地基土性质及大小、地基土性质 地基中的应力分布地基中的应力分布- -基础底面接触压力基础底面接触压力 1 1、柔柔性性基基础础：没没有有抵抵抗抗弯弯曲曲变变形形的的能能力力，基基础础随随地地基基一一起起变变形形，基基底底接接触触压压力力分分布布与与上上部部荷荷载载分分布布情情况况相相同同。均均布荷载下其基底沉降是中部大，边缘小。布荷载下其基底沉降是中部大，边缘小。 ( (柔性基础基底压力分布柔性基础基底压力分布) ) 例如：油罐例如：油罐 土坝土坝基底压力分布基底压力分布荷载荷载 反力反力变形地面变形地面地基中的应力分布地基中的应力分布- -基础底面接触压力基础底面接触压力（2 2）刚性基础刚性基础：基础刚度远大于地基，计算时可认为基础不变形。：基础刚度远大于地基，计算时可认为基础不变形。 假假 设设a. a. 宽度为宽度为b b的刚性条形基础。的刚性条形基础。b. b. 地基为弹性半无限体。地基为弹性半无限体。 计算结果计算结果基底压力呈马鞍型分布，且边缘压力趋于无穷基底压力呈马鞍型分布，且边缘压力趋于无穷。基底压力分布基底压力分布地基中的应力分布地基中的应力分布- -基础底面接触压力基础底面接触压力实测结果（3 3）弹塑性地基，有限刚度基础）弹塑性地基，有限刚度基础 荷荷载较小小 荷荷载较大大砂性土地基砂性土地基粘性土地基粘性土地基 接近接近弹性解性解 马鞍型鞍型 抛物抛物线型型 倒倒钟型型实际的基底压力分布较复杂，不便于地基应力的计算。故工程中采用简化算法。实际的基底压力分布较复杂，不便于地基应力的计算。故工程中采用简化算法。基底压力分布基底压力分布地基中的应力分布地基中的应力分布- -基础底面接触压力基础底面接触压力中心荷载作用下的基底压力中心荷载作用下的基底压力G= GAd取室内外平均埋取室内外平均埋深计算深计算若是条形基础，若是条形基础，F, ,G取单位长度基底面积计算取单位长度基底面积计算地基中的应力分布地基中的应力分布- -基础底面接触压力基础底面接触压力偏心荷载作用下的基底压力偏心荷载作用下的基底压力F+G eelbpmaxpmin作用于基础底面形心上的力矩作用于基础底面形心上的力矩 基基础础底底面面的的抵抵抗抗矩矩；矩矩形截面形截面W=bl2/6 讨论：讨论：当当e0，基底压力呈梯形分布，基底压力呈梯形分布 当当e=l/6时，时，pmax0，pmin=0，基底压力呈三角形分布，基底压力呈三角形分布 当当el/6时？时？ pmaxpminel/6pmaxpminE1H均匀均匀成层成层E1E2E1非均质和各向异性地基中的附加应力非均质和各向异性地基中的附加应力