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《土力學-土的壓縮性與地基沉降計算.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第3章土的壓縮性與土力學教學課件地基沉降計算本章研究土的壓縮性與地基沉降計算，這部分內(nèi)容為土力學的重點。因為不少建筑工程事故，包括建筑物傾斜、建筑物嚴重下沉、墻體開裂、基礎斷裂，等等，都是土的壓縮性高或壓縮性不均勻，引起地基嚴重沉降或不均勻沉降造成的?？陀^地分析：地基土層承受上部建筑物的荷載，必然會產(chǎn)生變形，從而引起建筑物基礎沉降。當建筑場地土質(zhì)堅實時，地基的沉降較小，對工程正常使用沒有影響。但若地基為軟弱土層且厚薄不均，或上部結構荷載輕重變化懸殊時，基礎將發(fā)生嚴重的沉降和不均勻沉降，其結果將使建筑物發(fā)生上述各類事故，影響建筑物的正常使用與安全。分析地基土層發(fā)生變形的主要因素：其內(nèi)因
2、是土具有壓縮性；其外因主要是建筑物荷載的作用。因此，為計算地基土的沉降，必須研究土的壓縮性；同時研究在上部荷載作用下，地基中的應力分布情況?！?.1土的變形特性1、土的壓縮性大§3.1.1 基本概念⑴外因①建筑物荷載作用。這是普遍存在的因素。②地下水位大幅度下降。相當于施加大面積荷載σ=(γ-γ’)h③施工影響，基槽持力層土的結構擾動.④振動影響，產(chǎn)生震沉。⑤溫度變化影響，如冬季冰凍，春季融化⑥浸水下沉，如黃土濕陷，填土下沉。2、地基土產(chǎn)生壓縮的原因§3.1土的變形特性§3.1.1 基本概念⑵內(nèi)因土是三相體，土體受外力引起的壓縮包括三部分:①固相礦物本身壓縮，極小，物理學上有意義，對
3、建筑工程來說無意義；②土中液相水的壓縮，在一般建筑工程荷載σ＝（100～600）Kpa作用下，很小，可忽略不計；③土中孔隙的壓縮，土中水與氣體受壓后從孔隙中擠出，使土的孔隙減小。2、地基土產(chǎn)生壓縮的原因土體的壓縮變形主要是由于孔隙減小引起的。上述因素中，建筑物荷載作用是主要外因，通過土中孔隙的壓縮這一內(nèi)因發(fā)生實際效果。§3.1土的變形特性§3.1.1 基本概念土的顆粒越粗，孔隙越大，則透水性越大，因而土中水的擠出和土體的壓縮越快，粘土顆粒很細，則需要很長時間。3、飽和土體壓縮過程粘性土長期受荷載作用下，變形隨時間而緩慢持續(xù)的現(xiàn)象稱為蠕變。這是土的又一特性。飽和土體的孔隙中全部充滿著水
4、，要使孔隙減小，就必須使土中的水被擠出。亦即土的壓縮與土孔隙中水的擠出，是同時發(fā)生的。由于土的顆粒很細，孔隙更細，土中的水從很細的彎彎曲曲的孔隙中擠出需要相當長的時間，這個過程稱為土的滲流固結過程，也是土與其它材料壓縮性相區(qū)別的一大特點。4、蠕變的影響§3.1土的變形特性§3.1.2土的應力與應變關系⑴應力的基本概念①土體中任一點中的應力狀態(tài)，可根據(jù)所選定的直角坐標ox,oy,oz,用σx,σy,σz和三對剪應力τxy=τyx,τyz=τzy,τzx=τxz，一共六個應力分量來表示。1、土體中的應力§3.1土的變形特性§3.1.2土的應力與應變關系⑴應力的基本概念1、土體中的應力②法
5、向應力的正負③剪應力的正負§3.1土的變形特性§3.1.2土的應力與應變關系⑵材料的性質(zhì)1、土體中的應力①材料力學研究理想的均勻連續(xù)材料②土力學研究非均勻連續(xù)材料，土由固體、液體、氣體三相組成的粒狀材料。嚴格地說，土力學不能應用材料力學中的應力概念。但從工程角度看，土的顆粒很微小，通常比土樣尺寸小很多。例如，粉粒的粒徑范圍d=(0.05～0.005)mm,壓縮試驗土樣ф≈80mm,d≈(1/1600～1/16000)ф。因此，工程上可以采用材料力學的應力概念。σcz=γz(kPa） (3.1)§3.1土的變形特性§3.1.2土的應力與應變關系⑶水平土層中的自重應力——設地面為無限廣闊
6、的水平面，土層均勻，土的天然重度為γ。在深度為Z處取一微元體dxdydz，則作用在此微元體上的豎向自重應力σcz(如圖3.2所示)為：1、土體中的應力水平方向法向應力為:σcx=σcy=k0σcz(kPa)(3.2)式中k0――比例系數(shù)，稱靜止側壓力系數(shù).k0＝0.33～0.72此微元體在重力作用下沒有側向變形和剪切變形；作用在此微元體上的剪應力為:τxy=τyz=τzx=0(3.3)§3.1土的變形特性§3.1.2土的應力與應變關系⑷主應力——凡剪應力τ＝0的平面上的法向應力σ，稱為主應力，此平面稱為主應面。σcz為大主應力，σcx=σcy為小主應力。1、土體中的應力⑸摩爾圓在τ－
7、σ的直角坐標系中，在橫坐標上點出最大主應力σ1與最小主應力σ3，再以σ1－σ3為直徑作圓，此圓稱為摩爾應力圓。微元體中任意斜截面上的法向應力σ與剪應力τ，可用此摩爾圓來表示。見“4.2土的極限平衡條件”?！?.1土的變形特性§3.1.2土的應力與應變關系⑴單軸壓縮試驗①圓鋼試件軸向受拉應力與應變關系呈直線關系。σ=0時,ε=0;σ=σ1時,ε=ε1。卸荷后由原來應力路徑回到原點O，即為可逆，如圖（3.3a）所示。鋼材應力與應變之比值稱為彈性模量E（E＝σ/
