4 土力学(stress)土中应力

第4章 土中应力4.1 概 述土中应力按其起因分为：自重应力和附加应力。

自重应力——由土体本身有效重量产生的应力称为自重应力。

两种情况：（1）在自重作用下已经完成压缩固结，自重应力不再引起土体或地基的变形；（2）土体在自重作用下尚未完成固结，它将引起土体或地基的变形。

自重压力——土中竖向自重应力 附加压力——土中竖向附加应力某点总应力=土中某点的自重应力+附加应力4.2 土中自重应力自重应力：由土体本身有效重量产生的应力称为自重应力。

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）。

一、竖直向自重应力自重应力——土体初始应力，指由土体自身的有效重力产生的应力。

假定⎩⎨⎧平面均不存在剪应力土体中所有竖直面和水无限弹性体土体具有水平表面的半1、竖直自重应力cz σ（称为自重应力，用c σ表示）设地基中某单元体离地面的距离z ，土的容重为γ，则单元体上竖直向自重应力等于单位面积上的土柱有效重量，即z cz ⋅=γσ可见，土的竖向自重应力随着深度直线增大，呈三角形分布。

注：（1）计算点在地下水为以下，由于水对土体有浮力作用，则水下部分土柱的有效重量应采用土的浮容重'γ或饱和容重sat γ计算；① 当位于地下水位以下的土为砂土时，土中水为自由水，计算时用'γ。

② 当位于地下水位以下的土为坚硬粘土时0<L I ，在饱和坚硬粘土中只含有结合水，计算自重应力时应采用饱和容重。

③ 水下粘土，当L I ≥1时，用'γ。

④ 如果是介乎砂土和坚硬粘土之间的土，则要按具体情况分析选用适当的容重。

（2）自重应力是由多层土组成，注意分层计算【思考】为何要如此假设？ 对于天然重度为γ 的均质土：z cz γσ=对于成层土，并存在地下水：ini i n n cz h h h h ∑==+⋅⋅⋅++=12211γγγγσ式中 ：i γ――第i 层土的重度，kN/m 3，地下水位以上的土层一般采用天然重度，地下水位以下的土层采用浮重度，毛细饱和带的土层采用饱和重度.注意：① 在地下水位以下，若埋藏有不透水层（如基岩层、连续分布的硬粘性土层），不透水层中不存在水的浮力，层面及层面以下的自重应力按上覆土层的水土总重计算；② 新近沉积的土层或新近堆填的土层，在自重应力作用下的变形尚未完成，还应考虑它们在自重应力作用下的变形。

第4章土中应力一简答题1．何谓土中应力？它有哪些分类和用途？2．怎样简化土中应力计算模型？在工程中应注意哪些问题？3．地下水位的升降对土中自重应力有何影响？在工程实践中，有哪些问题应充分考虑其影响？4．基底压力分布的影响因素有哪些？简化直线分布的假设条件是什么？5．如何计算基底压力和基底附加压力？两者概念有何不同？6．土中附加应力的产生原因有哪些？在工程实用中应如何考虑？7．在工程中，如何考虑土中应力分布规律？二填空题1.土中应力按成因可分为和。

2.土中应力按土骨架和土中孔隙的分担作用可分为和。

3.地下水位下降则原水位出处的有效自重应力。

4.计算土的自重应力应从算起。

5.计算土的自重应力时，地下水位以下的重度应取。

三选择题1．建筑物基础作用于地基表面的压力，称为（）。

(A)基底压力；(B)基底附加压力；(C)基底净反力；(D)附加应力2．在隔水层中计算土的自重应力c时，存在如下关系（）。

(A) =静水压力(B) =总应力，且静水压力为零(C) =总应力，但静水压力大于零(D)=总应力—静水压力，且静水压力大于零3．当各土层中仅存在潜水而不存在毛细水和承压水时，在潜水位以下的土中自重应力为（）。

(A)静水压力(B)总应力(C)有效应力，但不等于总应力(D)有效应力，但等于总应力4．地下水位长时间下降，会使（）。

(A)地基中原水位以下的自重应力增加(B)地基中原水位以上的自重应力增加(C)地基土的抗剪强度减小(D)土中孔隙水压力增大5．通过土粒承受和传递的应力称为（）。

(A)有效应力；(B)总应力；(C)附加应力；(D)孔隙水压力6．某场地表层为4m厚的粉质黏土，天然重度=18kN/m3，其下为饱和重度sat=19 kN/m3的很厚的黏土层，地下水位在地表下4m处，经计算地表以下2m处土的竖向自重应力为（）。

(A)72kPa ； (B)36kPa ；(C)16kPa ；(D)38kPa7．同上题，地表以下5m处土的竖向自重应力为（）。

《土力学》第四章练习题及答案第4章 土中应力一、填空题1.1.由土筑成的梯形断面路堤，因自重引起的基底压力分布图形是由土筑成的梯形断面路堤，因自重引起的基底压力分布图形是由土筑成的梯形断面路堤，因自重引起的基底压力分布图形是 形，桥梁墩台形，桥梁墩台等刚性基础在中心荷载作用下，基底的沉降是等刚性基础在中心荷载作用下，基底的沉降是 的。

的。

的。

2.2.地基中附加应力分布随深度增加呈地基中附加应力分布随深度增加呈地基中附加应力分布随深度增加呈 减小，同一深度处，在基底减小，同一深度处，在基底减小，同一深度处，在基底 点下，点下，附加应力最大。

附加应力最大。

3.3.单向偏心荷载作用下的矩形基础，当偏心距单向偏心荷载作用下的矩形基础，当偏心距e > l /6时，基底与地基局部时，基底与地基局部 ，，产生应力产生应力 。

4.4.超量开采地下水会造成超量开采地下水会造成超量开采地下水会造成 下降，其直接后果是导致地面下降，其直接后果是导致地面下降，其直接后果是导致地面 。

5.5.在地基中同一深度处，在地基中同一深度处，水平向自重应力数值水平向自重应力数值 于竖向自重应力，于竖向自重应力，随着深度增大，水平向自重应力数值向自重应力数值 。

6.在地基中，矩形荷载所引起的附加应力，其影响深度比相同宽度的条形基础其影响深度比相同宽度的条形基础，，比相同宽度的方形基础同宽度的方形基础 。

7.上层坚硬、下层软弱的双层地基，在荷载作用下，将发生应力 现象，反现象，反之，将发生应力之，将发生应力 现象。

现象。

现象。

二、名词解释1.1.基底附加应力基底附加应力基底附加应力2. 2. 2.自重应力自重应力自重应力3. 3. 3.基底压力基底压力基底压力4. 4. 4.地基主要受力层地基主要受力层地基主要受力层三、简答题1. 1. 地基附加应力分布规律有哪些？地基附加应力分布规律有哪些？地基附加应力分布规律有哪些？四、单项选择题1.1.成层土中竖向自重应力沿深度的增大而发生的变化为成层土中竖向自重应力沿深度的增大而发生的变化为成层土中竖向自重应力沿深度的增大而发生的变化为 ：（A ） 折线减小折线减小（B ） 折线增大折线增大（C ） 斜线减小斜线减小（D ） 斜线增大斜线增大您的选项（您的选项（ ）2.2.宽度均为宽度均为b ，基底附加应力均为p 0的基础，同一深度处，附加应力数值最大的是：的基础，同一深度处，附加应力数值最大的是：（A ） 方形基础方形基础（B ） 矩形基础矩形基础（C ） 条形基础条形基础（D ） 圆形基础（圆形基础（b b 为直径）为直径）您的选项（您的选项（ ）3.3.可按平面问题求解地基中附加应力的基础是：可按平面问题求解地基中附加应力的基础是：可按平面问题求解地基中附加应力的基础是：（A ） 柱下独立基础柱下独立基础（B ） 墙下条形基础墙下条形基础（C ） 片筏基础片筏基础（D ） 箱形基础箱形基础您的选项（您的选项（ ）4.4.基底附加应力基底附加应力p 0作用下，地基中附加应力随深度Z 增大而减小，增大而减小，Z Z 的起算点为：的起算点为：（A ） 基础底面基础底面（B ） 天然地面天然地面（C ） 室内设计地面室内设计地面 （D ） 室外设计地面室外设计地面您的选项（您的选项（ ）5.5.土中自重应力起算点位置为：土中自重应力起算点位置为：土中自重应力起算点位置为：（A ） 基础底面基础底面（B ） 天然地面天然地面（C ） 室内设计地面室内设计地面（D ） 室外设计地面室外设计地面 您的选项（您的选项（ ）6.6.地下水位下降，土中有效自重应力发生的变化是：地下水位下降，土中有效自重应力发生的变化是：地下水位下降，土中有效自重应力发生的变化是：（A ） 原水位以上不变，原水位以下增大原水位以上不变，原水位以下增大（B ） 原水位以上不变，原水位以下减小原水位以上不变，原水位以下减小（C ） 变动后水位以上不变，变动后水位以下减小变动后水位以上不变，变动后水位以下减小（D ） 变动后水位以上不变，变动后水位以下增大变动后水位以上不变，变动后水位以下增大您的选项（您的选项（ ）7.7.深度相同时，随着离基础中心点距离的增大，地基中竖向附加应力：深度相同时，随着离基础中心点距离的增大，地基中竖向附加应力：深度相同时，随着离基础中心点距离的增大，地基中竖向附加应力：（A ） 斜线增大斜线增大（B ） 斜线减小斜线减小（C ） 曲线增大曲线增大（D ） 曲线减小曲线减小您的选项（您的选项（ ）8.8.单向偏心的矩形基础，当偏心距单向偏心的矩形基础，当偏心距e < /6/6（（为偏心一侧基底边长）时，基底压应力分布图简化为：图简化为：（A ） 矩形矩形（B ） 梯形梯形（C ） 三角形三角形（D ） 抛物线形抛物线形您的选项（您的选项（ ）9.9.宽度为宽度为3m 的条形基础，作用在基础底面的竖向荷载N ＝1000kN/m 1000kN/m ，偏心距，偏心距e ＝0.7m 0.7m，基，基底最大压应力为：底最大压应力为：（A ） 800 kPa（B ） 417 kPa（C ） 833 kPa（D ） 400 kPa您的选项（您的选项（ ）10.10.埋深为埋深为d 的浅基础，基底压应力p 与基底附加应力p 0大小存在的关系为：大小存在的关系为：（A ） p < p 0（B ） p = p 0（C ） p = 2p 0（D ） p > p 0您的选项（您的选项（ ）11.11.矩形面积上作用三角形分布荷载时，地基中竖向附加应力系数矩形面积上作用三角形分布荷载时，地基中竖向附加应力系数K t 是/b /b、、z/b 的函数，的函数，b b指的是：指的是：（A ） 矩形的长边矩形的长边（B ） 矩形的短边矩形的短边 （C ） 矩形的短边与长边的平均值矩形的短边与长边的平均值（D ） 三角形分布荷载方向基础底面的边长三角形分布荷载方向基础底面的边长您的选项（您的选项（ ）12.12.某砂土地基，天然重度某砂土地基，天然重度g ＝18 kN/m 3，饱和重度g sat ＝20 kN/m 3，地下水位距地表2m 2m，地表，地表下深度为4m 处的竖向自重应力为：处的竖向自重应力为：（A ） 56kPa（B ） 76kPa （C ） 72kPa（D ） 80kPa您的选项（您的选项（ ）13. 均布矩形荷载角点下的竖向附加应力系数当l /b /b＝＝1、Z/b Z/b＝＝1时，K C ＝0.17520.1752；；当l /b /b＝＝1、Z/b Z/b＝＝2时，时，K K C ＝0.0840.084。

第五章 土体中的应力计算地基中的应力包括自重应并掌大多数建筑物是造建在土层上的，我们把支承建筑物的这种土层称为地基。

由天然土层直接支承建筑物的称天然地基，软弱土层经加固后支承建筑物的称人工地基，而与地基相接触的建筑物底部称为基础。

地基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。

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。

地基中的应力，按照其因可以分为自重应力和附加应力两种：自重应力：由土体本身有效重量产生的应力称为自重应力。

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：由于外荷（静的或动的）在地基内部引起的应力称为附加应力，它是使地基失去稳定和产生变形的主要原因。

附加应力的大小，除了与计算点的位置有关外，还决定于基底压力的大小和分布状况。

一、应力～应变关系的假定真实土的应力～应变关系是非常复杂的，目前在计算地基中的附加应力时，常把土当成线弹性体，即假定其应力与应变呈线性关系，服从广义虎克定律，从而可直接应用弹性理论得出应力的解析解。

1、关于连续介质问题弹性理论要求：受力体是连续介质。

而土是由三相物质组成的碎散颗粒集合体，不是连续介质。

为此假设土体是连续体，从平均应力的概念出发，用一般材料力学的方法来定义土中的应力。

2、关于线弹性体问题理想弹性体的应力与应变成正比直线关系，且应力卸除后变形可以完全恢复。

土体则是弹塑性物质，它的应力应变关系是呈非线性的和弹塑性的，且应力卸除后，应变也不能完全恢复。

为此进行假设土的应变关系为直线，以便直接用弹性理论求土中的应力分布，但对沉降有特殊要求的建筑物，这种假设误差过大。

3、关于均质、等向问题理想弹性体应是均质的各向同性体。

而天然地基往往是由成层土组成，为非均质各向异性体。