3.1 概述

土体可以承受外部荷载，同时因其自身也是一种荷载，在荷载作用下土体内部产生应力和变形。应力计算的目的，一方面用于计算土体变形，比如建筑物的沉降，另一方面用于验算土体的稳定。

地基是指建筑物下面支承基础的土体或岩体。建筑物通过基础将其荷载传于地基，使地基产生应力和变形。土坝和土堤也是一种建筑物，它除了将其自重荷载传给地基外，自身也产生应力和变形，且这类应力变形也影响其自身的稳定。理论上的地基是一个半无限空间体。实际上把影响建筑物地基变形和稳定的一个足够大范围的土体或岩体称作该建筑物的地基，这个范围并未指定也无必要指定其几何边界。通常把与建筑物基础底面接触的土层称为持力层，而将持力层下面的土层称为下卧层。

土体的应力是指在自重荷载及附加荷载作用下地基土体中的应力。可分为自重应力和附加应力。地基土内各点承受土自重引起的压力称为自重应力。一般情况下，地基土在其自重应力下已经压缩稳定。但是，当建筑物通过其基础将载荷传给地基之后，将在地基中产生附加应力，这种附加应力会导致地基土体的变形。土体变形有体积变形和形状变形之分，一般是指土体在载荷作用下体积的变化。

按土体中土骨架和土中孔隙（水、气）的应力承担作用原理或应力传递方式可以将土体的应力分为有效应力和孔隙应（压）力。对于拔河土体的孔隙应力就是孔隙水应（压）力（称为孔压）。

有效应力：由土骨架承担（或承担）的应力称为有效应力。其含义是，只有当土骨架承担应力以后，土颗粒才会移动产生变形，同时增加了土体的强度。

孔隙应力：由土中孔隙流体水和气体传递（或承担）的应力称为孔隙应力。对于饱和土体由于孔隙应力是通过土中的孔隙水来传递的，因而它不会使土体产生变形，土体的强度也不会改变。孔隙应力可以分为静有效应力和超静孔隙应力。孔隙应力与有效应力之和统称为总应力，保持总应力不变有效应力和孔隙应力可以相互转换。

自重应力：由土体自身重量所产生的应力称为自重应力，是指土颗粒骨架承担的由土体自重引起的有效应力，定义中省略了“有效”两个字。

附加引力：由外荷载（静的或动的）引起的土中应力称为自重应力。广义上讲，在土体原有应力之外新增加的应力都称为附加应力，它是土体产生变形和强度变化的主要外因。

本章只讨论由应力引起的体积变形，即由于外荷载导致地基内应力增加，使得土体积缩小。这种在附加应力作用下，使地基土体产生体积缩小，从而引起建筑物基础的竖直方向的位移（或者下沉）称为沉降。

如果地基土各部分的竖向变形不相同，则在基础的不同部位将会产生沉降差，使建筑物基础发生不均匀沉降。基础的沉降量或沉降差过大，常常影响建筑物的使用，甚至威胁建筑物的安全。因此，为了确保建筑物的安全和正常使用，基础的沉降量必须限制在保证建筑物安全的允许范围之内。这就要求在设计时，必须预先估计建筑物基础可能产生的最大沉降量和沉降差。如果此沉降量和沉降差在允许值范围内，那么该建筑物的安全和正常使用一般是有保证的；否则没有保证，这时，必须采取相应的工程措施，如地基处理或修改设计，以确保建筑物的安全和正常使用。