土体中的应力计算课件.ppt

受外力其间的水组成的两相体受外力后，后，总应力分为两部分承担：总应力分为两部分承担：F由土骨架承担，并通过颗粒之间由土骨架承担，并通过颗粒之间的接触面进行应力的传递，称之的接触面进行应力的传递，称之为为粒间应力粒间应力F有由孔隙水来承担，通过连通的有由孔隙水来承担，通过连通的孔隙水传递，称之为孔隙水传递，称之为孔隙水压力孔隙水压力孔隙水不能承担剪应力，但能承孔隙水不能承担剪应力，但能承受法向应力受法向应力§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 外荷载外荷载  总应力总应力 AaaPsv接触点接触点PsA A：：A Aw w：：A As s：：土单元的断面积土单元的断面积颗粒接触点的面积颗粒接触点的面积孔隙水的断面积孔隙水的断面积a-aa-a断面竖向力平衡：断面竖向力平衡：有效应力有效应力σ   1饱和土有效应力原理饱和土有效应力原理§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 饱和土的有效应力原理饱和土的有效应力原理F饱和土体内任一平面上受到的总应力可分为两部分饱和土体内任一平面上受到的总应力可分为两部分σσ 和和u u，并且：，并且：F土的变形与强度都只取决于有效应力土的变形与强度都只取决于有效应力一般地，一般地，有效应力有效应力总应力已知或易知总应力已知或易知孔隙水压测定或计算孔隙水压测定或计算§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 有效应力原理的讨论有效应力原理的讨论² 孔隙水压孔隙水压力的作用力的作用²有效应力有效应力的作用的作用²讨论讨论²它在各个方向相等，只能使土颗粒它在各个方向相等，只能使土颗粒本身受到等向压力，不会使土颗粒本身受到等向压力，不会使土颗粒移动，导致孔隙体积发生变化。

由移动，导致孔隙体积发生变化由于颗粒本身压缩模量很大，故土粒于颗粒本身压缩模量很大，故土粒本身压缩变形极小本身压缩变形极小²水不能承受剪应力，对土颗粒间摩水不能承受剪应力，对土颗粒间摩擦、土粒的破碎没有贡献擦、土粒的破碎没有贡献²因而孔隙水压力对变形强度没有直因而孔隙水压力对变形强度没有直接影响，称为中性应力接影响，称为中性应力§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 §4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 有效应力原理的讨论有效应力原理的讨论² 孔隙水压孔隙水压力的作用力的作用²有效应力有效应力的作用的作用²讨论讨论²是土体发生变形的原因：是土体发生变形的原因：颗粒间克服摩擦相对滑移、颗粒间克服摩擦相对滑移、滚动以及在接触点处由于滚动以及在接触点处由于应力过大而破碎均与应力过大而破碎均与有有关关²是土体强度的成因：土的是土体强度的成因：土的凝聚力和粒间摩擦力均与凝聚力和粒间摩擦力均与有关有关§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 §4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 有效应力原理的讨论有效应力原理的讨论² 孔隙水压孔隙水压力的作用力的作用²有效应力有效应力的作用的作用²讨论讨论讨论：讨论：海底与土粒间的接触压力海底与土粒间的接触压力哪一种情况下大？哪一种情况下大？1mσz=u=0.01MPa104mσz=u=100MPa§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 n自重应力情况自重应力情况 （侧限应变条件）（侧限应变条件） 饱和土孔压和有效应力计算饱和土孔压和有效应力计算 • 静水条件静水条件• 稳定渗流条件稳定渗流条件地下水位地下水位海洋土海洋土毛细饱和区毛细饱和区n 附加应力情况附加应力情况 •单向压缩应力状态单向压缩应力状态•等向压缩应力状态等向压缩应力状态•偏差应力状态偏差应力状态§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 H H1 1H H2 2地面地面地下水位地下水位自重应力情况自重应力情况n 静水条件：静水条件：地下水位地下水位•总应力：单位土柱总应力：单位土柱和水柱的总重量和水柱的总重量σ =  H1+ satH2• 孔隙水压力：静水压强孔隙水压力：静水压强u =  wH2•有效应力：有效应力：σ  =  -u =  H1+( sat- w)H2 =  H1+ H2σσ = =σσ- -u uu=u= w wH H2 2u=u= w wH H2 2 H H1 1A（-) H H1 1地面地面A地下水位地下水位自重应力情况自重应力情况n 静水条件：静水条件：水位下降水位下降• 总应力：总应力：σ =  H1+ satH 2• 孔隙水压力：孔隙水压力： u =  wH 2• 有效应力：有效应力：σ  =  -u  地下水位下降会引起地下水位下降会引起σ 增大，土会产生压缩增大，土会产生压缩，这是城市抽水引起地，这是城市抽水引起地面沉降的一个主要原因面沉降的一个主要原因H H1 1H H 2 2u=u= w wH H 2 2σσ = =σσ- -u u(-)u=u= w wH H 2 2地下水位下降引地下水位下降引起起σ 增大的部分增大的部分§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 自重应力情况自重应力情况n 静水条件：静水条件：海洋土海洋土•总应力：单位土柱总应力：单位土柱和水柱的总重量和水柱的总重量σ =  wH1+ satH2• 孔隙水压力：静水压强孔隙水压力：静水压强u =  w(H1+H2)•有效应力：有效应力：σ  =  -u =  H2H H1 1H H2 2= -uu=u= w w(H(H1 1+H+H2 2) )地面地面水位水位 w wH H1 1Au=u= w w(H(H1 1+H+H2 2) )(-)§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 §4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 自重应力情况自重应力情况n 静水条件：静水条件：毛细饱和区毛细饱和区H H1 1H H2 2σσ = =σσ- -u u地面地面•总应力：单位土柱总应力：单位土柱和水柱的总重量和水柱的总重量Aσ =  H1+ satH• 孔隙水压力：静水压强孔隙水压力：静水压强u =  wH2•有效应力：有效应力：σ  =  -u =  H1+  satHc+  H2毛细饱毛细饱和区和区u=u= w wH H2 2(+)(-)u=-u=- w wH Hc cH Hc cH Hu=u= w wH H2 2(+)(-) H H1 1 H H1 1+ + satsatH Hc c§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 自重应力情况自重应力情况n 稳定渗流条件：稳定渗流条件：HΔh砂层（排水）砂层（排水） satsat向下渗流向下渗流HΔh砂层砂层( (承压水承压水) )粘土层粘土层 satsat向上渗流向上渗流§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 自重应力情况自重应力情况n 稳定渗流条件：稳定渗流条件：向上渗流向上渗流AHΔh砂层砂层( (承压水承压水) ) satsat向上渗流向上渗流土水整体分析土水整体分析•总应力：单位土柱总应力：单位土柱和水柱的总重量和水柱的总重量σ =  satH• 孔隙水压力：静水压强孔隙水压力：静水压强u =  w(H+ h)• 有效应力：有效应力：σ  =  -u =  satH-  wH- w h = H -  w h渗透压力，向上渗流使得有效应力减小渗透压力，向上渗流使得有效应力减小§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 自重应力情况自重应力情况n 稳定渗流条件：稳定渗流条件：向下渗流向下渗流A土水整体分析土水整体分析•总应力：总应力：σ =  satH• 孔隙水压力：孔隙水压力：u =  w(H- h)• 有效应力：有效应力：σ  =  -u =  satH-  wH+ w h = H +  w hHh satsat向下渗流向下渗流砂层（排水）砂层（排水）渗透压力，向下渗流使得有效应力增加渗透压力，向下渗流使得有效应力增加可导致土层发生压密变形，称渗流压密可导致土层发生压密变形，称渗流压密§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 自重应力情况自重应力情况n 稳定渗流条件：稳定渗流条件：向上渗流向上渗流AHΔh砂层砂层( (承压水承压水) ) satsat向上渗流向上渗流•总应力：总应力：  = +u =  H -  w h+  w(H+ h) =  satH• 孔隙水压力：静水压强孔隙水压力：静水压强u =  w(H+ h)• 有效应力：有效应力：自重应力自重应力+渗透力渗透力σ  =  H -  w h取土骨架取土骨架为隔离体为隔离体自重应力自重应力: :渗透应力渗透应力: :§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 附加应力情况附加应力情况几种简单的情形：几种简单的情形：F侧限应力状态侧限应力状态F三轴应力状态三轴应力状态附加应力附加应力 z z土骨架土骨架有效应力有效应力孔隙水孔隙水孔隙压力孔隙压力u u外荷载外荷载土骨架＋孔隙水土骨架＋孔隙水超静孔隙超静孔隙水压力水压力§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 n 侧限应力状态及一维渗流固结侧限应力状态及一维渗流固结l 实践背景：大面积均布荷载实践背景：大面积均布荷载侧限状态的简化模型侧限状态的简化模型附加应力情况附加应力情况pσz=p不透水不透水岩层岩层饱和饱和压缩层压缩层pK0pK0p土体不能发生侧向变形，称土体不能发生侧向变形，称侧限状态侧限状态p不变形不变形的钢筒的钢筒§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 钢筒钢筒弹簧弹簧 水体水体 带孔活塞带孔活塞 活塞小孔大小活塞小孔大小渗透固结过程渗透固结过程初始状态初始状态边界条件边界条件一般方程一般方程n 侧限应力状态侧限应力状态 – – 太沙基渗压模太沙基渗压模型型附加应力情况附加应力情况物理模型物理模型p侧限条件侧限条件 土骨架土骨架 孔隙水孔隙水 排水顶面排水顶面 渗透性大小渗透性大小土体的固结土体的固结p§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 n 侧限应力状态侧限应力状态 – – 太沙基渗压模太沙基渗压模型型附加应力情况附加应力情况p附加应力附加应力:  z=p超静孔压超静孔压: u= z=p有效应力有效应力: : z=0附加应力附加应力:σz=p超静孔压超静孔压: u 0附加应力附加应力:σz=p超静孔压超静孔压: u =0有效应力有效应力: :σσ z=p§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 附加应力情况附加应力情况•固结过程中，固结过程中，u u和和随时间变化，固结过程的实质就随时间变化，固结过程的实质就是土中两种不同应力形态的转化过程是土中两种不同应力形态的转化过程•超静孔压力超静孔压力u u是由外荷载引起的，它是超出静水位以是由外荷载引起的，它是超出静水位以上的那部分孔隙水压力，上的那部分孔隙水压力，u u总总=u=u静静+u超静超静•侧限条件侧限条件t=0t=0时的超静孔压在数值上等于外荷载增量，时的超静孔压在数值上等于外荷载增量，也即，孔压系数：也即，孔压系数：n 侧限应力状态及一维渗流固结侧限应力状态及一维渗流固结F土体在受到外荷载后，产生超静孔隙水压力，超静孔隙土体在受到外荷载后，产生超静孔隙水压力，超静孔隙水压力随时间逐步消散，土体骨架的有效应力逐渐增加，水压力随时间逐步消散，土体骨架的有效应力逐渐增加，这一过程称土体的这一过程称土体的渗流固结渗流固结§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 附加应力情况附加应力情况n 三轴应力状态三轴应力状态 1 3 2 1﹥﹥ 2 2 = =  3 3三轴应三轴应力状态力状态等向压缩等向压缩应力状态应力状态偏差应偏差应力状态力状态§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 132三轴应三轴应力状态力状态等向压缩等向压缩应力状态应力状态偏差应偏差应力状态力状态3331-31-3==++附加应力情况附加应力情况n 三轴应力状态三轴应力状态 u uB uA§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 附加应力情况附加应力情况n 三轴应力状态三轴应力状态•关闭排水阀门，连接孔压关闭排水阀门，连接孔压传感器，传感器，施加围压施加围压  ，量，量测超静孔隙水压力测超静孔隙水压力  uB•施加施加( 1 -  )进行剪切时，进行剪切时，关闭排水阀门。

关闭排水阀门用孔压传用孔压传感器量测剪切过程中产生感器量测剪切过程中产生的超静孔隙水压力的超静孔隙水压力  uA试试样样围压围压力力 3阀门阀门阀门阀门马达马达横梁横梁量力环量力环百分表百分表量量水水管管孔压孔压量测量测F 不固结不排水试验不固结不排水试验§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 附加应力情况附加应力情况n 三轴应力状态三轴应力状态 等向压缩应力状态等向压缩应力状态• 孔隙流体产生超静孔压孔隙流体产生超静孔压 uB• 土骨架有效附加应力：土骨架有效附加应力：3- uB• 孔隙流体的体积变化：孔隙流体的体积变化：• 土骨架体积变化：土骨架体积变化：• 不排水、不排气：不排水、不排气： ΔV1=ΔV2333 uB体积体积V V孔隙率孔隙率n n孔隙流体和土骨架为弹性孔隙流体和土骨架为弹性体，其体积压缩系数分别体，其体积压缩系数分别为为C Cf f和和C Cs s§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 附加应力情况附加应力情况孔压系数孔压系数B：：F表示单位周压力增量所表示单位周压力增量所引起的孔压力增量引起的孔压力增量• 饱和土：饱和土：C Cf f= =C Cw wC Cs s  B B   1.0 1.0• 干干 土土 ：：C Cf f﹥﹥C﹥﹥Cs s  B=0 B=0 • 非饱和土：非饱和土：B=0-1B=0-1之间之间B是一个反映土饱和程度的指标是一个反映土饱和程度的指标n 三轴应力状态三轴应力状态 等向压缩应力状态等向压缩应力状态333 uB体积体积V V孔隙率孔隙率n n孔隙流体和土骨架为弹性孔隙流体和土骨架为弹性体，其体积压缩系数分别体，其体积压缩系数分别为为C Cf f和和C Cs s§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 附加应力情况附加应力情况n 三轴应力状态三轴应力状态 偏差应力状态偏差应力状态00体积体积V V孔隙率孔隙率n n孔隙流体和土骨架为弹性孔隙流体和土骨架为弹性体，其体积压缩系数分别体，其体积压缩系数分别为为C Cf f和和C Cs s uA1-31-3• 孔隙流体产生超静孔压孔隙流体产生超静孔压 uA• 孔隙流体的体积变化：孔隙流体的体积变化：• 土骨架体积变化：土骨架体积变化：有效附加应力有效附加应力轴向轴向侧向侧向总应力增量总应力增量1-301-3- uA- uA§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 附加应力情况附加应力情况• 土骨架体积变化：胡克定律土骨架体积变化：胡克定律• 不排水、不排气：不排水、不排气： ΔV1=ΔV2孔压系数孔压系数An 三轴应力状态三轴应力状态 偏差应力状态偏差应力状态00体积体积V V孔隙率孔隙率n n孔隙流体和土骨架为弹性孔隙流体和土骨架为弹性体，其体积压缩系数分别体，其体积压缩系数分别为为C Cf f和和C Cs s uA1-31-3§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 附加应力情况附加应力情况n 三轴应力状态三轴应力状态 偏差应力状态偏差应力状态00 uA1-31-3孔压系数孔压系数A:对饱和土对饱和土,B=1,B=1对于线弹性体对于线弹性体: A=1/3: A=1/3剪胀：剪胀：A A 1/31/3剪缩：剪缩：A﹥1/3A﹥1/3F 剪切作用引起的孔压响应剪切作用引起的孔压响应A 是一个反映土体剪胀性强弱的指标，其大小是一个反映土体剪胀性强弱的指标，其大小与土性有关。

与土性有关 A不是常数，随加载过程而变化不是常数，随加载过程而变化附加应力情况附加应力情况n 三轴应力状态三轴应力状态三轴应力状态三轴应力状态等向压缩应力状态等向压缩应力状态偏差偏差应力状态应力状态 u=  uB+  uA§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 小小 结结F有效应力原理有效应力原理F有效应力计算有效应力计算F固结模型与固结模型与孔压系数孔压系数A、、B饱和土体内任一平面上受到的总应力饱和土体内任一平面上受到的总应力可分为两部分可分为两部分σσ 和和u u；；土的变形与强土的变形与强度都只取决于有效应力度都只取决于有效应力• 自重应力情况：静水条件自重应力情况：静水条件 稳定渗流条件稳定渗流条件• 附加应力情况：单向压缩应力状态附加应力情况：单向压缩应力状态 等向压缩应力状态等向压缩应力状态 偏差应力状态偏差应力状态§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 第四章：土体中的应力计算第四章：土体中的应力计算§4.1 §4.1 应力状态及应力应变关系应力状态及应力应变关系  §4.2 §4.2 自重应力自重应力  §4.3 §4.3 附加应力附加应力  §4.4 §4.4 基底压力计算基底压力计算  §4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理  §4.6 §4.6 常规常规三轴压缩试验三轴压缩试验§4.6 §4.6 常规常规三轴压缩试验三轴压缩试验nCasagrandeCasagrande 1930 1930年首先使用年首先使用n试样采用圆柱形土样，用橡皮膜包裹，放在密封压力室的试样采用圆柱形土样，用橡皮膜包裹，放在密封压力室的压力水中，施加轴向力，应力状态明确；变形量测简单压力水中，施加轴向力，应力状态明确；变形量测简单n可控制排水条件；可完整的描述试样受力、变形和破坏的可控制排水条件；可完整的描述试样受力、变形和破坏的全过程；可进行不同应力路径的试验全过程；可进行不同应力路径的试验F三轴：三轴：同同“单轴单轴”对应，表明土样在三个方向受对应，表明土样在三个方向受力力F常规：常规：同同“真真”对应，表明土样在两个方向受到对应，表明土样在两个方向受到相同压力（室压力）的作用，并非真正的三轴应相同压力（室压力）的作用，并非真正的三轴应力力常规三轴压缩试验常规三轴压缩试验§4.6 §4.6 常规常规三轴压缩试验三轴压缩试验F 主机系统主机系统F 稳压调压系统稳压调压系统F 量测系统量测系统 常规三轴常规三轴压缩试验仪压缩试验仪压力室压力室压力室压力室底座底座主机马达主机马达主机主机框架框架离合器离合器n 组成：组成：§4.6 §4.6 常规常规三轴压缩试验三轴压缩试验F 主机系统主机系统F 稳压调压系统稳压调压系统F 量测系统量测系统 常规三轴常规三轴压缩试验仪压缩试验仪n 组成：组成：压力泵压力泵或高压或高压氮气瓶氮气瓶调压阀调压阀压力表压力表§4.6 §4.6 常规常规三轴压缩试验三轴压缩试验§4.6 §4.6 常规常规三轴压缩试验三轴压缩试验F 主机系统主机系统F 稳压调压系统稳压调压系统F 量测系统量测系统 常规三轴常规三轴压缩试验仪压缩试验仪n 组成：组成：孔压孔压传感器传感器体变管体变管轴向位轴向位移量测移量测轴向力轴向力量测量测§4.6 §4.6 常规常规三轴压缩试验三轴压缩试验常规三轴压缩试验仪常规三轴压缩试验仪 试试样样水水稳压调稳压调压系统压系统排水管或排水管或孔压量测孔压量测阀门阀门轴向活塞轴向活塞有机玻璃罩有机玻璃罩橡皮膜橡皮膜透水石透水石顶帽顶帽n压力室压力室及试样及试样阀门阀门马达马达横梁横梁量力环量力环百分表百分表§4.6 §4.6 常规常规三轴压缩试验三轴压缩试验常规三轴压缩试验常规三轴压缩试验 n 通常试验分为通常试验分为两个阶段两个阶段：：F 施加周围压力施加周围压力 3 3：：过程中，允许试样过程中，允许试样排水称为排水称为固结固结；不；不允许试样排水称为允许试样排水称为不固结不固结 c c c cF施加轴向力，施加轴向力，进行剪切进行剪切：： c c c c    过程中，允许试样过程中，允许试样排水称为排水称为排水排水；不；不允许试样排水称为允许试样排水称为不排水不排水§4.6 §4.6 常规常规三轴压缩试验三轴压缩试验常规三轴压缩试验常规三轴压缩试验 F 不固结不排水试验不固结不排水试验[UU][UU] unconsolidated-undrained testF 固结不排水试验固结不排水试验[CU][CU] consolidated-undrained testF 固结排水试验固结排水试验[CD][CD] consolidated-drained testn 常规三轴压缩试验常规三轴压缩试验 conventional triaxial compression test§4.6 §4.6 常规常规三轴压缩试验三轴压缩试验固结排水试验固结排水试验n试验过程：试验过程：试试样样围压围压力力 3阀门阀门阀门阀门马达马达横梁横梁量力环量力环百分表百分表量量水水管管•施加围压施加围压  ，，排水阀门始终排水阀门始终打开，打开，充分排水充分排水•施加施加( ( 1 1 - -  ) )进行剪切时，进行剪切时，排水阀门始终打开。

剪切排水阀门始终打开剪切速速度慢足以使孔压消散度慢足以使孔压消散n 测定：测定：• 轴向变形：轴向应变轴向变形：轴向应变• 轴向力：轴向应力轴向力：轴向应力• 排水量：体积应变排水量：体积应变§4.6 §4.6 常规常规三轴压缩试验三轴压缩试验n典型试验结果典型试验结果50403020100  1 1- -  (100kPa) 3 =2500kPa15009005003001005 10 246  v(%)  1(%)30050090015002500• 与围压有关与围压有关• 非线性非线性• 剪胀性剪胀性糯扎渡高心墙堆石坝糯扎渡高心墙堆石坝心墙砾石土料试验结果心墙砾石土料试验结果固结排水试验固结排水试验 §4.6 §4.6 常规常规三轴压缩试验三轴压缩试验• 变形模量：变形模量：• 泊松比：泊松比：n一般化的应力应变曲线一般化的应力应变曲线1 1Ei1 1Et土的一般化的应力应变曲线土的一般化的应力应变曲线  弹性模量弹性模量固结排水试验固结排水试验 n试验过程试验过程•施加围压施加围压  ，，排水阀门始终排水阀门始终打开，打开，充分排水充分排水•施加施加( ( 1 1 - -  ) )进行剪切时，进行剪切时，排水阀门关闭。

排水阀门关闭用孔压传感用孔压传感器量测剪切过程中产生的超器量测剪切过程中产生的超静孔隙水压力静孔隙水压力un 测定：测定：• 轴向变形：轴向应变轴向变形：轴向应变• 轴向力：轴向应力轴向力：轴向应力• 孔隙水压力孔隙水压力试试样样围压围压力力 3阀门阀门阀门阀门马达马达横梁横梁量力环量力环百分表百分表量量水水管管孔压孔压量测量测固结不排水试验固结不排水试验 §4.6 §4.6 常规常规三轴压缩试验三轴压缩试验n典型试验结果：典型试验结果：20151050  1 1- -  (100kPa) 3 =2500kPa15009005003001005 10 4812 u(kPa)  1(%)30050090015002500糯扎渡高心墙堆石坝糯扎渡高心墙堆石坝心墙砾石土料试验结果心墙砾石土料试验结果•与围压有关与围压有关•非线性非线性•剪切过程产剪切过程产生孔压生孔压固结不排水试验固结不排水试验 §4.6 §4.6 常规常规三轴压缩试验三轴压缩试验n 试验过程：试验过程：•关闭排水阀门，连接孔压传关闭排水阀门，连接孔压传感器，感器，施加围压施加围压  ，量测超，量测超静孔隙水压力静孔隙水压力  uB•施加施加( 1 -  )进行剪切时，进行剪切时，关关闭排水阀门。

闭排水阀门用孔压传感器用孔压传感器量测剪切过程中产生的超静量测剪切过程中产生的超静孔隙水压力孔隙水压力  uA试试样样围压围压力力 3阀门阀门阀门阀门马达马达横梁横梁量力环量力环百分表百分表量量水水管管孔压孔压量测量测不固结不排水试验不固结不排水试验 n 测定：测定：• 轴向变形：轴向应变轴向变形：轴向应变• 轴向力：轴向应力轴向力：轴向应力• 孔隙水压力孔隙水压力§4.6 §4.6 常规常规三轴压缩试验三轴压缩试验§4.6 §4.6 常规常规三轴压缩试验三轴压缩试验小小 结结F试验仪器试验仪器F试验方法试验方法F典型试验结果典型试验结果F应力应变特点应力应变特点• 不固结不排水试验不固结不排水试验[UU]• 固结不排水试验固结不排水试验[CU]• 固结排水试验固结排水试验[CD] 第四章：土体中的应力计算第四章：土体中的应力计算§4.1 §4.1 应力状态及应力应变关系应力状态及应力应变关系  §4.2 §4.2 自重应力自重应力  §4.3 §4.3 附加应力附加应力  §4.4 §4.4 基底压力计算基底压力计算  §4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理  §4.6§4.6 常规三轴压缩试验常规三轴压缩试验  •水平地基中的水平地基中的自重应力自重应力§4.1 §4.1 应力状态及应力应变关系应力状态及应力应变关系 F土力学中应力土力学中应力符号的规定符号的规定F地基中常见的地基中常见的应力状态应力状态F应力计算时的应力计算时的基本假定基本假定• 三维应力状态三维应力状态• 三轴应力状态三轴应力状态• 平面应变状态平面应变状态• 侧限应力状态侧限应力状态• 连续连续• 弹性弹性• 均质各向同性均质各向同性应力状态及应力应变关系应力状态及应力应变关系矩形面积水平均布荷载矩形面积水平均布荷载条形面积竖直均布荷载条形面积竖直均布荷载竖竖直直集集中中力力面积分面积分线积分：线积分：竖直线布荷载竖直线布荷载矩形面积竖直三角形荷载矩形面积竖直三角形荷载圆形面积竖直均布荷载圆形面积竖直均布荷载矩形面积竖直均布荷载矩形面积竖直均布荷载宽度积分宽度积分L/B 10水水平平集集中中力力面积分面积分满足叠加原理，可对各种特殊荷载和面满足叠加原理，可对各种特殊荷载和面积进行分解和组合，利用已知解和求解积进行分解和组合，利用已知解和求解§4.3 §4.3 附加附加应力应力 附加应力附加应力§4.4 §4.4 基底压力计算基底压力计算 F基底压力分布的基底压力分布的影响因素影响因素F基底压力的分布基底压力的分布形式形式F简化计算方法简化计算方法• 荷载条件荷载条件• 基础条件基础条件• 地基条件地基条件• 弹性地基弹性地基• 弹塑性地基弹塑性地基假定基底压力按直线假定基底压力按直线分布的材料力学方法分布的材料力学方法基底压力计算基底压力计算F有效应力原理有效应力原理F有效应力计算有效应力计算F固结模型与固结模型与孔压系数孔压系数A、、B饱和土体内任一平面上受到的总应力饱和土体内任一平面上受到的总应力可分为两部分可分为两部分σσ 和和u u；；土的变形与强土的变形与强度都只取决于有效应力度都只取决于有效应力• 自重应力情况：静水条件自重应力情况：静水条件 稳定渗流条件稳定渗流条件• 附加应力情况：单向压缩应力状态附加应力情况：单向压缩应力状态 等向压缩应力状态等向压缩应力状态 偏差应力状态偏差应力状态§4.5 §4.5 有效应力原理有效应力原理 有效应力原理有效应力原理§4.6 §4.6 常规常规三轴压缩试验三轴压缩试验F试验仪器试验仪器F试验方法试验方法F典型试验结果典型试验结果F应力应变特点应力应变特点• 不固结不排水试验不固结不排水试验[UU]• 固结不排水试验固结不排水试验[CU]• 固结排水试验固结排水试验[CD] 常规三轴压缩试验常规三轴压缩试验。