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。为此进行假设,天然地基作为均质的各向同性体。二、地基中的几种应力状态
f计算地基应力时,一般将地基当作半无限空间弹性体来考虑;即把地基看作是一个具有水平界面、深度和广度都无限大的空间弹性体。(见教材P66图3-2)常见的地基中的应力状态有如下三种:1、三维应力状态荷载作用下,地基中的应力状态均属三维应力状态。每一点的应力都是x、y、z的函数,每一点的应力状态都有9个应力分量。xxyyzzxyyxyzzyxzzx,写成矩阵形式则为:
xxxyxzijyxyyyzzxzyzz根据剪应力互等原理,有τxyτyxτyzτzyτxzτzx,因此,该单元体只有6个应力分量,即σxxσyyσzzτxyτxzτyz。
2、二维应变状态(平面应变状态)二维应变状态是指地基中的每一点应力分量只是两个坐标(xz)的函数,因为天然地面可看作一个平面,并且沿y方向的应变y0,由于对称性,yxyz0,这时,每一点的应力状态有5个应力分量:xxyyzzxzzx。应力矩阵可表示为:
xxij0zx0
yy
0
0zz
xz
3、侧限应力状态侧限应力状态是指侧向应变为零的一种应力状态;土体只发生竖直向的变形。由于任何竖直面都是对称面,故在任何竖直面和水平面上都不会有剪应力存在,(P67图3-5),即xyyzzx0,应力矩阵为:
xxij000
yy
0
00zz
由xy0xy,并与z成正比。三、土力学中应力符号的规定在进行土中应力计算时:①应力符号的规定法则与弹性力学相同,但正负与弹性力学相反;即当某一截面上的外法线是沿着坐标轴的正方向,这个截面称正面;正面上的应力分量以沿坐标轴正方向为负,沿负方向为正。②用摩尔圆进行应力状态分析时,法向应力仍以压应力为正,剪应力方向以逆时针方向为正。(P67图3-6)第二节地基中的自重应力计算
f在计算地基中的自重应力时,一般将地基作为半无限弹性体来考虑。由半无限弹性体的边界条件可知,其内部任一与地面平行的平面或垂直的平面上,仅作用着竖向应力sz和水平向应力sxsy,而剪应力0。1、竖直自重应力sz设地基中某单元体离地面的距离z,土的容重为,则单元体上竖直向自重应力等于单位面积上的土柱有r