第二次习题课（清华大学 土力学）.ppt

1,一、习题评述二、小测验（30分钟）三、方法讨论附加应力计算法有效应力计算法四、难点讨论五、其它讨论,第二次习题讨论课第三章,2,一、习题评述,作业3-1（第一步），3-2，3-3（Z＝B处）3-4，3-6，3-73-10123（条形均布荷载改为正方形均布荷载，M在中心点正下）,3,一、习题评述,3-2要点荷载分解与叠加原理的应用常见问题充分利用对称与反对称特点使计算简化,１、作用在土体上的竖向荷载是线性均布荷载吗是集中荷载吗,２、均布的剪应力对中心线下的点有附加应力作用吗,３、偏心应力的求解有些同学分解竖向载荷（有些烦琐，而且容易出错）；可以直接代入公式。,4,一、习题评述,3-3要点L≥10B时中间部分按条形基础计算；对称、反对称荷载的特点常见问题,b,,,,,,,,,,,a,,1/2,,2,,能把它当做条形荷载来计算吗,5,一、习题评述,3-4要点相邻荷载的影响常见问题未充分利用简化条件,,,,,,,,,,,对于A区的荷载不能进行如下第二种分解,,O,三角形矩形荷载只能求出角点下的点的附加应力,√,6,一、习题评述,3-6要点1毛细升高使有效应力突变；2渗透力的存在使有效应力发生变化；3两种分析方法－整体分析法较简便常见问题孔隙水压力的分布计算,7,一、习题评述,3-7要点1渗透力的存在使有效应力发生变化；2两种分析方法－整体分析法较简便常见问题孔隙水压力的分布计算,3-10要点1附加应力系数；2侧压力系数;3应力状态简化；4孔压计算公式;5静止孔压与超静孔压常见问题概念不清,8,二、小测验（30分钟）,9,三、方法讨论,1、附加应力计算法2、有效应力计算法,10,三、方法讨论,1、附加应力计算法,11,条件γsat20kN/m3，K00.6，Kzs0.5，σxs0.3σzs,3-10解答,69.6,96.0,30.0,39.6,66.0,15.0,50.0,29.0,84.6,146.0,59.0,25.6,87.0,0,0,-29.0,84.6,146.0,30.0,54.6,116.0,12,对如图所示的条形基础，作用有均布荷载p。已知A（基础中心点）和B两点以下4m处的垂直附加应力分别为zA54.9kPa和zB40.9kPa。求C点以下4m和8m处的垂直附加应力是多少,三、方法讨论,1、附加应力计算法,20.45，13.725,,要求不许查表,13,三、方法讨论,2、有效应力计算法,14,,,,总应力,孔隙水压力,有效应力,＝,－,8.4,37.5,76.3,157.9,235.5,-15.0,37.5,20.0,100.0,140.0,8.4,56.3,57.9,95.5,23.4,3-6有毛细饱和区时,三、方法讨论,15,向上渗流,向上渗流,三、方法讨论,p,如下图两种情况中，H10m,γsat20kN/m3,Δh6m,p40kPa1画出两种情况下的总应力、有效应力和孔隙水压力分布；2Δh多大时发生流土此时有效应力的分布,16,向上渗流,三、方法讨论,如下图，H10m,γsat20kN/m3,Δh6m,p40kPa1画出两种情况下的总应力、有效应力和孔隙水压力分布；2Δh多大时发生流土此时有效应力的分布,ukPa,,,,,200,,,160,,,40,Δh10m,0,发生流土,icrγ/γw,,0,17,向上渗流,三、方法讨论,如下图，H10m,γsat20kN/m3,Δh6m,p40kPa1画出两种情况下的总应力、有效应力和孔隙水压力分布；2Δh多大时发生流土此时有效应力的分布,ukPa,,,,,240,,,160,,,80,Δh14m,0,发生流土,icr≠γ/γw,p,40,40,,,0,40,18,基坑开挖中常遇到的上层滞水的情况（多土层）请画出土层中位置水头、压力水头和总水头的分布。请画出土层中有效应力的分布。,三、方法讨论,2、有效应力计算法－1,19,三、方法讨论,2、有效应力计算法－1,20,三、方法讨论,2、有效应力计算法－1,21,三、方法讨论,2、有效应力计算法－1,22,,,,,,,,,,,,,,,,粘土sat19kN/m3,砂土sat18kN/m3,,,2m,4m,2m,不透水岩石,对如图所示的地层，地下水位与地面齐平，砂层中测压管的水位高出地面2m，a画出地层中的总应力，孔隙水压力和有效应力分布b让砂土中的测管水头迅速降低1m，画出水头降低后瞬间地层中的总应力，孔隙水压力和有效应力分布c砂土中水头降低后，是否会在二土层中发生渗流固结现象,试讨论之d如发生渗流固结现象，画出t0时的超静孔隙水压力分布。,三、方法讨论,2、有效应力计算法－2,23,,,,,,,,,,,,,,,,,粘土sat19kN/m3,砂土sat18kN/m3,,,2m,4m,2m,不透水岩石,a画出地层中的，u，分布,,,,,,,,,,,76,112,,0,60,80,0,16,32,0,,u,三、方法讨论,2、有效应力计算法－2,24,,,,,,,,,,,,,,,,,粘土sat19kN/m3,砂土sat18kN/m3,,,1m,4m,2m,不透水岩石,b砂土中测管水头迅速降低1m瞬间地层中的，u，分布,,,,,,,,,,76,112,0,60,70,0,16,42,0,,u,,,,,50,,,26,,三、方法讨论,2、有效应力计算法－2,25,,c砂土中水头降低后，是否会在土层中发生渗流固结现象，试讨论之,,,,,,,,,,76,112,0,60,70,0,16,42,0,,u,,,50,,,26,,,,,,,,,,,,,76,112,,0,60,80,0,16,32,0,,u,说法1总应力没有变化，没有对土层施加附加应力，所以不发生渗流固结。,降低前,降低后,三、方法讨论,2、有效应力计算法－2,26,,c砂土中水头降低后，是否会在土层中发生渗流固结现象，试讨论之,,,,,,,,,,76,112,0,60,70,0,16,42,0,,u,,,50,,,16,,,,,,,,,,,,,76,112,,0,60,80,0,16,32,0,,u,降低前,降低后,说法2t0时粘土层的、u、分布均没有变化，所以不存在渗流固结问题。对砂土层，尽管u和发生了变化，但砂土不存在渗流固结问题（渗透系数很大，孔压应力调整瞬间完成）。所以土层不存在渗流固结问题。,三、方法讨论,2、有效应力计算法－2,27,d如发生渗流固结现象，画出t0时的超静孔隙水压力分布。,,,,,,60,70,0,,,50,T0,,,,,,,,,,,,,,,,粘土sat19kN/m3,砂土sat18kN/m3,,,1m,4m,2m,不透水岩石,,,u静T也即稳定渗流时的孔压u超静u-u静当存在超静孔隙水压力时，该部分孔隙水压力需要消散，土层发生渗流固结,三、方法讨论,2、有效应力计算法－2,28,思考当0E23、E1E2,39,什么是饱和土的有效应力原理什么是总应力，空隙水压力，有效应力决定土体变形的是那个物理量,大量抽取地下水的地区（例如上海）往往会产生地面下沉现象，为什么,40,地下水位上升时，地下水位以下的土体中的总应力、孔隙水压力、有效应力均上升,地下水位以上出现毛细管水上升时，土层中的总应力、孔隙水压力、有效应力均上升,41,在有渗透作用和没有渗透作用的土体中，有效应力计算方法有什么不同,什么是超静孔压什么是土体“渗流固结”,两层土体厚度相等，荷载和边界条件相同，渗透系数越大，孔隙水压力消散越快还是越慢,42,→什么叫孔压系数A和B它们的取值区间为什么什么时候达到极值,→按照弹性理论，A值应该为多大A值偏大或偏小说明土的什么性质,→B值能反映土体的饱和度吗,43,土中应力计算的两种方法（隔离法和总体法）,海底的一颗石头和水杯里的一颗石头的受力状态是一样的吗,44,试画出下面几种工况的大致有效应力、总应力、水压力的分布图,,,,,,,,空气,饱和土,饱和土,水,,,天然土,饱和土（毛细水）,饱和土（重力水）,空气,饱和土,水,饱和土,空气,,,注黄色部分为排水体。,1,2,3,4,5,6,,,,,,,,45,饱和土体中孔压变化和体积变化的关系,土体体积的变化主要反映在那方面土体体积压缩水体积压缩孔隙变化,不排水条件下，体积变化为多少,排水条件下，体积变化为多少从现象和力学知识怎样解释,,