土力学全知识点

第第 1 1 章章 土的物理性质及工程分类 土的物理性质及工程分类 第二节 粒度成分的表示方法第二节 粒度成分的表示方法 土的粒度成分是指土中各种不同粒组的相对含量 以干土质量的百分比表示 它用以描述土中不同粒径土粒的分 布特征 常用的粒度成分的表示方法有表格法 累计曲线法和二角坐标法 2 2 累计曲线法累计曲线法 是 种图示的方法 通常用半对数纸绘制 横坐标 核对数比例尺 表示某 粒径 纵坐标表示小于 某一粒径的土粒的百分含量 级配的指标 不均匀系数不均匀系数 C Cu u d d60 60 d d10 10 曲率系数曲率系数 C Cs s d d30 302 2 d d60 60 d d10 10 式中 d10 d20 d60 分别相当于累计百分含量为 10 30 和 60 的粒径 d10 称为有效粒径 d60 称为限制粒 径 不均匀系数 Cu 反映大小不同粒织的分布情况 Cu 5 Cs 1 3 的土级配良好 但如 cu 过大 表示可能缺失中间粒径 属不连续级配 故需同时用曲率系数来 评价 曲率系数则是报述累计曲线整体形状的指标 土粒的形状土粒的形状 土粒形状对丁土的密实度和十的强度有显著的影响 棱角状的颗粒互相嵌挤咬合形成比较稳定的结构 强度较高 磨 圆度好的颗粒之间容易滑动 土体的稳定性比较差 用体积系数和形状系数描述土粒形状 体积系数体积系数 Vc 6V dVc 6V dm m3 3 式中 V 土粒体积 mm3 dm 土粒的最大粒径 mm V 愈小 土粒愈接近于圆形 圆球状的 Vc 1 立方体的 Vc o 37 棱角状的土粒 Vc 更小 形状系数形状系数 F F F AC BF AC B2 2 式中 A B C 分别为土粒的最大 中间和最小粒径 第三节第三节 土的三相比例指标土的三相比例指标 一 试验指标一 试验指标 1 土的密度土的密度是单位体积土的质量 m m V V 由土的质量产生的单位体积的重力称为重力密度 简称为重度重度 g W g W V V 2 土粒比重土粒比重 GsGs 土粒质量 ms同体积4 时纯水的质量之比 Gs mGs ms s Vs Vs w1 w1 s s w1 w1 3 土的含水量土的含水量 是土中水的质量 mw与团体 土粒 质量 ms之比 m mw w m ms s 100 100 二 换算指标二 换算指标 1 干密度干密度 d d是土的颗粒质量 ms s与土的总体积 V 之比 d d m ms s V V 土的干密度越大 土越密实 强度就越高 水稳定性也好 2 土的饱和密度土的饱和密度是当土的孔隙中全部为水所充满时的密度 即全部充满孔隙的水的质量 mw与固相质量 ms之和与土的 总体积 V 之比 sat sat m ms s Vv Vv w w V V V 土的孔隙体积 3 当上浸没在水中时 土的固相受到水的浮力作用 单位土体积中土粒的重力扣除同体积水的重力后 即为单位土 体积中土粒的有效重度有效重度 单位 kN m3 m ms sg g Vs Vs w w V V sat sat w w 4 土的孔隙比土的孔隙比是 e 孔隙隙的体积 Vv 与土粒体积 Vs 之比 以小数计 e Vve Vv VsVs 5 土的孔隙率土的孔隙率 n n 是孔隙隙的体积 Vv 与土的总体积 V 之比 n VvVv V 100V 100 6 土的饱和度土的饱和度 SrSr 是孔隙中水的体积 Vw 与土的总体积 Vv 之比 Sr VwSr Vw V 100V 100 三 三相比例指标三相比例指标 第四节第四节 黏性土的界限含水率黏性土的界限含水率 粘性土从一种状态转到另一种状态的分界含水率 流动状态与可塑状态间的界限含水率成为液限液限 L L 可塑状态与半 固体间称为塑限塑限 p p 半固体状态与固体状态称为缩限缩限 s s 塑性指数塑性指数 Ip Ip L L p p 无 黏粒越多 塑性指数越大 液性指数液性指数 I IL L L L p p Ip Ip p p L L p p 有 沙土相对密度沙土相对密度 当沙土处于最密实状态时 其孔隙比称为最小孔隙比 emin而处于最松散状态时称为最大孔隙比 相相 对密度对密度 Dr eDr emax max e e e emax max e emin min 当 Dr 接近1时最密实 当 Dr 接近0时最松散 第第6 6节节 土的工程分类土的工程分类 粉土是介于沙土和粘性土之间的过渡土类 它具有沙土和粘性土的某些特征 根据黏粒含量可以将粉土再划分为砂质 粉土和粘质粉土 第第 2 2 章章粘性土的物理化学性质粘性土的物理化学性质 胶体活动性指数胶体活动性指数 在工程实践中 提出了一个既能反映粘土矿物成分 又能反映粘土颗粒形状的综合指标 Ac Ac IpAc Ip p p 0 0020 002 p 0 002是黏粒 0 002 的百分含量 Ac 0 75非活动性粘土 0 75 Ac 1 25正常粘性 土 Ac 1 25活动性粘性土 Ac 越大黏粒对土的可塑性影响越大 灵敏度灵敏度 StSt 把原状结构的强度与结构破坏后的强度之比定义为灵敏度 一般粘性土 St 2 4 灵敏性粘性土4 8 高灵 敏性粘性土 8 触变性触变性 在工程建设中 可利用粘土矿物颗粒带电的特性来为生产服务 将纯粘土矿物 高岭石或蒙脱石 与水制成泥浆时 矿物颗粒吸附大量水化离子和水分子 由于颗粒的水膜很厚 颗粒与颗粒之间的引力很薄弱 可以长时期悬浮在水中 当悬浮液在静止状态时 颗粒之间的微弱引力 使其聚集起来 悬液便成为一种糊状 粘滞度较大的流体 可是 一 旦受到振动或扰动时 颗粒之间的联结会立刻丧失 又恢复成为流动的液体 这种性质称为触变性 第第 3 3 章章 土中水的运动规律土中水的运动规律 第二节第二节 达西定律达西定律 或 v 渗透速度 I 水头梯度 I H L H1 H2 L k 渗透系 Ikv IFkq 数 m s q 渗透流量 m3 s F 截面积 v k I I0 I0 粘土的起始水头梯度 土的渗透系数土的渗透系数 k QLk QL HFt HFt 常水头 k al Ft H1 H2 2 3al Ft H1 H2 动水力 动水力 G GD D水流作用在单位体积土体中土颗粒上的力 也称为渗流力 kN m3 wwD I L h TG 流沙现象流沙现象 G GD D sat sat w w这时土颗粒间的压力等于0 土颗粒将处于悬浮状态而失去稳定 这种现象称为流沙现象 土体表面 细沙粉砂粉土中 临界水头梯度临界水头梯度 Icr Icr w w sat sat w w 1 1容许水头梯度容许水头梯度 I I I I IcrIcr K K 细小颗 粒在动水力作用下通过粗颗粒的孔隙被水流带走 称为管涌 局部扩大 任何土 第四章第四章土中应力计算土中应力计算 第二节 自重应力 砂性土考虑浮重 黏性土 1考虑浮重 0不考虑浮重 0 1 和欠固结土 a eP Es 1 1 OCR 1 0 C P P OCR 三大模量三大模量 1 压缩模量压缩模量 EsEs 是根据室内压缩试验得到的 它是指土在完全侧限条件下 竖向正应力与相应的变形 稳定情况下正应变的比值 2 变形模量变形模量 E0E0是根据现场载荷试验得到的 它是指土在无侧限 侧向自由膨胀 条件下 正应力与相应的正应变的比值 E0 pb 1 2 s s 荷载板下沉量 b 荷载板宽度 泊松比 沉降影响系 数 3 弹性模量弹性模量 E E 是指正应力 与弹性正应变 d的比值 测法有静力法和动力法 压缩和变形模量的应变为总应 变 弹模之包含弹性应变 E0 EsE0 Es 第3节 地基沉降地基沉降 地基沉降是假定地基是均质的 各向同性的 线弹性的半无限体 第第 层土压缩模量层土压缩模量 i si iHi e1i e2i 1 e1i Hi ai p2i p1i 1 e1i Hi i平均压缩应变 Hi 土厚 i si i i h E P s e1i第 i 层上下层面自重应力值的平均值 p1i cz i cz i 1 1 cz 2从土的压缩曲线上得到的孔隙比 第4节 固结度固结度 深度 z 的 A 点在 t 时刻竖向有效应力 t 与起始超孔隙水压力 p 的比值 称为 A 点 t 时刻的固 结度 Ut 1 t 时刻面积 起始面积 固结度系数固结度系数 C Cv 固结度是时间因数的函数 时间因数 Tv 越大 固结度 Ut 越 大 Tv Cv t H2 Cv k 1 e a w 粘性土地基沉降的三阶段粘性土地基沉降的三阶段 1 瞬时沉降2 固结沉降3 次固结沉降 20为 基础及日填土的平均重度 第 6 章 土的抗剪强度土的抗剪强度 土的抗剪强度土的抗剪强度 kpa 大主应力 小主应力 c f tan 2 45 tan2 2 45 tan 2 31 c 剪切破裂面与大主应力作用平面的夹角为 2 45 tan2 2 45 tan 2 13 c 1 2 45 抗剪强度指标的试验测定方法 直接剪切试验 三轴剪切试验 无侧限抗压试验 十字板剪切试验 饱和粘性土剪切试验方法的选择 1 不固结不排水剪 或称快剪 2 固结不排水剪 或称固结快剪 3 固结排水剪 或 称慢剪 在实际工程中应当具体采用上述哪种试验方法 要根据地基土的实际受力情况和排水条件而定 鉴于近年来国内 房屋建筑施工周期缩短 结构荷载增长速率较快 因此验算施工结束时的地基短期承载力时 建筑地基基础设计规 范 GBJ7 89 建议采用不排水剪 以保证工程的安全 该规范还规定 对于施工周期较长 结构荷载增长速率较慢 的工程 宜根据建筑物的荷载及预压荷载作用下地基的固结程度 采用固结不排水剪 第七章第七章 土压力计算土压力计算 土压力土压力 挡土结构都承受着来自他们与土体界面上侧向压力的作用 土压力就是这些侧向压力的总称 分为 1 静止土压力 2 主动土压力 3 被动土压力 主动土压力主动土压力 c 土的黏聚力 内摩擦角 Ka 主动土压 aaa KczK2p 2 45tan 2 Ka 力系数 拉力区高度 距离墙底 H 3 Ka c 2 h0 a E 0 h 2 h 2 1 E 0aaa KczKH 被动土压力被动土压力 填土面有均布荷载主动土压力 aa KczK2pp 2 45tan 2 Ka aaa KcKz2qp 库仑土压力理论库仑土压力理论Ea Qmax 1 2 H2Ka Eax EaCOS 1 2 H2Kacos Eay Easin 1 2 H2Kasin Ea 位置 C1 H 3 第八章第八章 土坡稳定性分析土坡稳定性分析 土坡滑动系数土坡滑动系数 土坡未定安全系数 土坡坡角 土的内摩擦角 tan tan K 第 3 节圆弧滑动面圆弧滑动面 滑动力矩 Ms Wa W 重力 a W 对圆心 o 的力臂 稳定力矩 Mr fLR f土的抗剪 强度 L 圆弧长 R 半径 第第 9 9 章章 地基承载力地基承载力 地基承载力是指地基土单位面积上所能承受菷载的能力 kPa 地基破坏过程 压密 剪切 破坏阶段 临朔荷载 临界荷载 B 基 c0qcr cNDNP c0q1 4 cNDNBNP 础宽度 N Nq Nc 承载力系数与 有关 c 黏聚力 名 称符号 三相比例表达式 用试验指标计算 的公式 用其他指标计算的 公式 孔隙比e s v V V e 1 1 s G e r s G e s 1 s d G e 饱和重 度 sat V VW vs sat 1 1 s s G G sat e eG sat 1 s 饱和 度 r s 1 s s G G sr e G sr s 干重度 d g V W d s d 1 d e G d 1 s 孔隙率n 100 V V n v 1 1 s G n e e n 1 换 算 指