地基基础
主讲教师：唐 亮 哈尔滨工业大学土木工程学院


土的压缩性与地基沉降计算
—本章内容
1. 土的压缩性 2. 土的有效应力原理 3. 地基土的应力分布
z 土层自重应力 z 基底压力(接触压力和附加压力) z 地基附加应力
4. 地基最终沉降量计算 5. 地基变形与时间的关系(了解)


1998年 九江大堤决口
“豆腐渣”工程 “王╳ ╳”工程
2000年 30公里 双钟圩堤身滑坡
《九江大堤今年又见“豆腐渣”》
《解放军报》 2000年08月14日
“豆腐脑”
需要的土力学知识： 有效应力原理 渗流固结理论 土的强度理论
《羊城晚报》2000年07月31日


有效应力原理的基本概念
z 土体是由固体颗粒骨架、孔隙流体（水和气）三相构成的碎散材
料，受外力作用后，总应力由土骨架和孔隙流体共同承受
孔隙流体
三相体系
土＝ 固体颗粒骨架 + 孔隙水 + 孔隙气体
受外荷载作用 总应力由土骨架和孔隙流体共同承受 z 对所受总应力，骨架和孔隙流体如何分担？ z 它们如何传递和相互转化？ z 它们对土的变形和强度有何影响？
σ 总应力
有效应力原理 K. V.Terzaghi(1923)
土力学从一般固体力学中分离出 来，成为一门独立的分支学科。

有效应力原理的基本概念
„ 饱和土是由固体颗粒骨架和充满 其间的水组成的两相体。

受外力 后，总应力分为两部分承担：
) 由土骨架承担，并通过颗粒之间
的接触面进行应力的传递，称为 粒间应力。

) 由孔隙水来承担，通过连通的孔
隙水传递，称为孔隙水压力。

孔 隙水不能承担剪应力，但能承受 法向应力。

外荷载 → 总应力 σ


有效应力原理的基本概念
饱饱和和土土体中所的承应受力的形总态应力σa为-a有断面效通应过力土σ’与孔隙水σ压A力u之和
颗粒的接触点
A： 土单元的断面积
As： 颗粒接触点的面积 A = AS + Aw
Aw：孔隙水的断面积
u：孔隙 a
a
a-a断面竖向力平衡：
水压力
σ ⋅ A = σ s As + uAw
σ = σ s As + Aw u
AA
PS
PSV
土骨架承担 土骨架传递
有效应力σ’
Aw ≈ 1 A
σ = σ'+u
已知或易知 测定或计算
PS


分析：
z As很小，第2项中As/A可略去不计； z 但第1项不能略去； z 局限性，如煤层。

通常, 总应力已知或易知 σ = σ'+u
孔隙水压测定或算定 （2）土的变形与强度都只取决于有效应力
有效应力
z 非饱和土的有效应力公式还处于探索阶段！ z 代表人物有：陈正汉，中国人民解放军后勤工程学院


σ = σ'+u
①变形的原因 z 颗粒间克服摩擦相对滑移、滚动—与
σ’
有
结论：
关；
z 孔隙水压力在各个方向上
z 接触点处应力过大而破碎—与 σ’ 有关。

的大小相等；
②强度的成因
z 有效应力作用使孔隙体积
凝聚力和摩擦—与σ’ 有关
发生改变,土体发生压缩；
③孔隙水压力的作用
z 有效应力控制了土体的变
z 对土颗粒间摩擦、土粒的破碎没有贡 献，并且水不能承受剪应力，因而孔隙
形及强度。

水压力对土的强度没有直接的影响；
z 它在各个方向相等，只能使土颗粒本身 受到等向压力，由于颗粒本身压缩模量
很大，故土粒本身压缩变形极小。

因而
孔隙水压力对变形也没有直接的影响，
土体不会因为受到水压力的作用而变得
密实。

附加应力情况
外荷载
附加应力σz 土骨架＋孔隙水
土骨架 有效应力σ′
孔隙水 孔隙压力u
超静孔隙 水压力


一个人必须经过一番刻苦奋斗，才会有所成就。

－安徒生
！

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