《土力学与地基基础》第4章 地基应力计算

h3 3
深度呈折线分布。
1 h1 + 2h2 + 3h3
5、地下水位以下不透水 层（岩石或坚硬黏土）顶
n
面的自重应力值及层面以
cz 1h1 2h2 nhn ihi i 1
下的自重应力应按上覆土 层的水土总重计算。
（重度对应的厚度）
地下水对自重应力的影响： （课本第55页）
深度为z处的压强计算：（课本没有，重点内容）
已确定基坑的大小
p原
G土 A
土V g
A
土g Az
A
土z
cz 土z
自重应力 （课本第54页）
水平向自重应力（无侧向变形和剪切变形）
天然地面
（课本第55页）
z
竖向 cz z 水平向 cx cy K0 cz K0z
cy
cz
cx
地基土层受荷以后
将产生应力和变形，给 建筑物带来两个工程问
题，即土体稳定问题 和变形问题。
因此，我们需要掌握建筑物修建前后土中应力 分布及变化情况，如果地基内部所产生的应力在土 的强度所允许的范围内，那么土体是稳定的，反之， 土体就要发生破坏，并能引起整个地基产生滑动而
失去稳定，从而导致建筑物倾倒和破坏。
修建建筑物以后，在地
基内新增加的应力。
修建建筑物后，基 础底面的压力是多少？ 深度为Z的某点处附加 应力又是多少？
地下水位
z
持力层
附加应力是引起建 筑物沉降的主要原因。
？
下卧层
怎么解答？
本讲重点解决这些问题！
重点名词：（课本第54页）
自重应力——是指土体受到自身重力作用而存在
的应力。一般而言，土体在自重作用下，在漫长的地 质历史上已压缩稳定，不再引起土的变形（新沉积土 或近期人工充填土除外）。
附加应力——是指由于外荷载（如建筑荷载、车
辆荷载、土中水的渗流力、地震力及其他振动荷载等） 的作用而在土体中产生的应力增量。它是使地基失去 稳定和产生变形的主要原因。
（1）未建建筑物之前，地基中只有自重应力，
（2）当修建建筑物之后，地基土将再承受建筑物的
附加应力。
（课本第54页）
本章重点计算题：自重应力与附加应力
单层土的自重应力 （课本第54-55页）
竖向自重应力——土体中任意深度处的竖向自重应
力等于单位面积(1m×1m)上土柱的有效重量，单位
KN/m2=kPa。
天然地面
σ 自重应力沿
深度分布图 cz
均匀土体： 线性分布
z
cy
cz
cx
1 1
z cz z
γ——土的重度(KN/m3) σcz沿水平面均匀分布，随深度直线分布
第二节 基底附加压力
基底压力——是指上部结构荷载和基础自重通过基础 底面传递至地基表面上的单位面积压力。
基底附加压力——是在基底压力 中扣除基底标高处原有土的自重 应力后的数值。
（课本第56页）
深度为z处的压强计算：
基底附加压力 基底压力
自重应力
p增加
p后
p前
V 基础回填土
A
F土zp0源自p cz自重应力基底压力 基底附加压力
基础的施工过程：（课本没有，重点内容）
建筑选址
确定基坑
挖基抗
修建基础 回填周边土 修建上部结构
深度为z处的压强计算：（课本没有，重点内容）
已确定基坑的大小
p原
G土 A
土V g
A
土g Az
A
土z
cz 土z
自重应力 （课本第54页）
深度为z处的压强计算：（课本没有，重点内容）
若计算点在地下水位以下，由于水对土体有浮力作用， 则水下部分土柱体自重必须扣除所受浮力，所以，应当 采用土的有效重度（浮重度）γ′代替天然重度γ。
天然地面
h1 1
水位面
h2 1
1 h1 1 h1 + 1h2
天然地面
h1 1
水位面
h2 1
cz z
1 h1
γ或z改变
（课本没有）
1 h1 + 1h2
（课本第54页）
重点：地基应力按其起因分为：（课本第54页） 自重应力和附加应力。
（1）自重应力：是土
体由于自身重力作用而 存在的应力。
没有建筑物时，深 度为Z的某点处自重应 力是多少？
地下水位
z
？
持力层 下卧层
重点：地基应力按其起因分为：（课本第54页） 自重应力和附加应力。
F （2）附加应力：是指
（1）地下水下降（大量抽取地下水） ：孔隙水压力消失，有效 自重应力增加，土体被压密或收缩变形，造成地面大面积沉降的 严重后果。（γ改变） （2）地下水上升会引起地基承载力降低和湿陷性土塌陷现象； 但膨胀土会吸水膨胀，引起低层建筑物开裂。（γ改变） （3）在原地面上填土，增加了土体自重应力，土体会进一步压 缩。（z改变）
静止土压力系数
μ K0 1μ μ—土的泊松比。
成层土的竖向自重应力 （课本第55页）
天然地面
说明：
1、n—地面起到深度Z处
h1 1
1 h1
的土层数。
2、γi—第i层土的天然重 度，地下水位以下土层采
h2 2
用浮重度，kN/m3；
1 h1 + 2h2 3、hi—第i层土的厚度，m。
4、成层土中自重应力沿
修建基础， 并回填周边土， 再修建完上部结构
p后
G基础回填土 F A
V 基础回填土 g F
A
V 基础回填土 F
A
基底压力
（课本第57页）
深度为z处的压强计算：（课本重点内容）
新增加了多少压强？
p增加
p后
p前
V 基础回填土
A
F
土z
深度为z处的压强计算：
基底附加压力 基底压力
自重应力
p增加
p后
p前
V 基础回填土
A
F
土z
p0
p cz
V 基础回填土
A
F
土z
（课本第59页）
土体自重应力计算：
基本假设：（课本第54页）
（1）土体是均匀的半无限体，且假定天然地面为 无限大的水平面。 （2）在自身重力作用下土体任一竖直平面均是对 称面，切面上不存在剪应力。 （3）自重作用下土体只能产生竖向变形而无侧向 位移和剪切变形。
第4章 地基应力计算
本章主要内容
4.1 土的自重应力 4.2 基底附加压力 4.3 地基附加应力 4.4 有效应力原理
注意：红色字部分为关键内容
第一节 土的自重应力
在自然界中，非边坡状态下土体均处于稳定状态， 不会产生破坏；但修建建筑物后，地基土体将产生 应力变化，进而产生变形沉降。
（课本第54页）
V 基础回填土
A
F
土z
（课本第59页）
（课本第57页）
弹性地基上的完全柔性基础：
例如土坝、路基及油罐薄板等，基础没有抵抗弯曲 变形的能力，基础随着地基土一起变形。
（课本第57页）
弹性地基上的绝对刚性基础：
如块式整体基础、混凝土基础等，基础刚度远大于 地基土刚度，地基与基础的变形必须协调一致。