工民建地基稳定性分析

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十一讲 工民建地基稳定性分析,地基中的应力分布,地基变形及沉降,土体强度理论及地基承载力,地基处理措施,1,7.1 地基中的应力分布,地基,:是指由于建筑物荷载引起的应力变化的某一范围内的岩土体.,分,持力层,(直接与基础接触的岩土体)和,下卧层,(持力层以下的地基层),地基层,可分为:,天然地基,及,人工地基,基础,:建筑物在地面以下的部分.,地基,上部结构,B,D,基础,2,7.1 地基中的应力分布,应力,:,土中单位面积上所承受的力.Kpa、MPa,天然应力,:建筑物修建前存在于土体中的应力。,主要有：,自重应力,、,渗透压力,、,构造应力,。,附加应力,:由于建筑物的修建而使地基土体增加,的应力,。,3,一、自重应力,1.,定义,：,自重应力,是指土体自重引起的应力。,2.,计算方法,将地基土体作为半无限空间体。,则其内部任一点与地面平行或垂直,的平面上，仅作用垂直应力和水平,应力。,4,二、基底压力,1.定义 基底压力是指建筑物基础与地基接触面上的法向压力。或叫接触压力。,2.作用：主要用于计算地基中的附加应力。,3.影响因素：基础的形状、尺寸和埋深、基础所受的荷载、地基土与基础本身的相对刚度、地基土的性质。,4.基底压力的计算方法,（1）中心荷载作用下的基底压力,中心荷载是指作用于基础的,中心线上的荷载。,如塔体、桥墩等等。,P,Pv,B,P,5,矩形基础,条形基础,一般取1米长进行计算，A=B*1,6,（2）,偏心荷载,作用下的基底压力,偏心荷载,：是指荷载作用线,偏离中心线，作,用于中心线以外,的某一部位上。,特点,：,1）基底压力为梯形或三角形分布；,2）偏心距越大，P分布越不均匀.,Pv,B,e,7,小结,：,基底压力的分布主要有,两种基本形式,：,（1）,均匀分布,（2）,三角形分布,梯形分布可分解为均匀分布和三角形分布的叠加。,如水库大坝的重量引起的基底压力如图：,为梯形分布。,可分解为一个均匀分布压,力和两个三角形分布压力,大坝,P,8,三、地基中的附加应力,附加应力的计算基础：弹性力学方法,计算假定：,地基土体为连续、均质、各向同性的线弹性体。,1.矩形均布铅直荷载下的附加应力,如右图。,（1）中心点下的,Z,9,10,(2)矩形均布荷载角点下任意深度的,Z,11,12,矩形分布荷载,中点,下的,Z,，也可采用求角点下应力的方法求得。,步骤,：,1）通过矩形中点将矩形面积分成4个相等的小矩形；,2）求出任一小矩形的角点的附加应力；,3）乘以4后得到大矩形中点的应力。,非角点,下地基中的,应力,，可用,叠加原理,求得。,步骤,如下：,1）通过计算点作平行于矩形面各边的辅助线，将荷载面划分为几个矩形，使计算点成为几个矩形的公共角点；,2）分别求得各矩形荷载在此公共角点下的附加应力；,3）叠加所求得的应力，即可得到所求的附加应力。,13,2.条形均布铅直荷载下的附加应力,（1）概念,条形基础,：长宽比大于10时的矩形基础。,条形荷载,：荷载面长度L大于宽度B5倍以上。,此时，可以认为条形,荷载沿长度方向不变,，,地基附加应力的计算属于,平面问题,。,（2）计算,取单位长度进行计算，地基内内任一点M（,Z ，,x,xz,),的应力为,x,z,B,Z,M(x,z),X,p,0,14,15,Z,的分布特征：,1）x为定值时,在基础范围内（B内），,Z,在表面最大，然后随z增大减小；,在基础范围外（如2B）， ,Z,在,表面为0，然后随z增大而增大，至某一深度后又逐渐减小。越向外， ,Z,越,小越均匀。,2）z为定值时,在同一深度上，,Z,的在,中部最大,，向,两侧,逐渐,减小,，呈,对称分布,；,深度越大， ,Zmax,的越小，中部,Z,的越均匀，向两侧延伸越远，影响范,围越大具有,应力扩散现象,；,2B,2B,4B,6B,4B,6B,2B,P,16,Z,的分布特征：,3）从,Z,的等值线可以看出：,Z,的在,基础底部最大,，,向四周逐渐减小分布特征分布,特征；,低应力范围大，高应力范,围小。等值线如同灯泡，叫,压力泡,；,基础以下超过,6B深度,和,2B,宽度范围以外，地基中附,加应力微小，在工程实际中可以,不再考虑,其对地基沉降,的影响。,17,3.附加应力分布的影响因素,（1）,土层结构,1）单层结构,：可近似地看作均质、连续各向同性体。计算所得的附加应力与实际较接近；,2）多层结构,：不能视为均质、连续各向同性体。计算结果与实际不太符，即土层结构对,Z,分布有影响。如双层结构：,上软下硬,：,由于上层易压缩，而下层相对不易变形，因而在界面上易产生摩阻力，阻止上层侧向变形，从而使上层土体中附加应力集中（增大），即产生,应力集中现象,；,上硬下软,：,由于上层不易变形，起类似于基础作用，使界面上的摩阻力减小，甚至为0。使上层土体中的附加应力比单一结构土层小，即将应力扩散至教大的面积上，这种现象也是一种,应力扩散现象,。,（2）,土的变形模量,：变形模量随深度增大时，地基荷载轴线上的,Z,比单一结构土层时增大，产生应力集中；相反产生应力扩散；,（3）,土层的各向异性,：使土层的垂直变形模量与水平变形模量不同，从而引起应力分布的方向差异性（水平面上产生剪应力）。,18,四、有效应力原理,1. 概念,孔隙压力,（u）：是指在外力作用下，三相介质中由水和空气承担的一部分压力。其各向等压，只能压缩土颗粒，压缩量小，可忽略。因此，又称中性压力。,有效应力,(,)：是指在外力作用下，由土颗粒承担的压力。其可使土体产生变形和剪切破坏,。,2。有效应力原理:,是指作用于土体上的总应力、有效应力与孔隙压力之间的关系。,=,+u,19,