土力学与地基基础.doc

土力学是以土为研究对象，利用力学的一般原理，研究土的特性及其受理后应力、变形、渗透、强度和稳定性及其随时间变化的科学规律。地基基础主要研究常见的房屋、桥梁、涵洞 等地基基础的类型、设计计算和施工方法。（L） 加拿大特朗康斯谷仓事故，是由于基底压力超过了地基承载力造成的。（L） 土的性质包括它的物理性质、力学性质、工程性质等（S） 土的结构分为：单粒结构、蜂窝结构、絮状结构（图）（Z） 土由三相物质组成的三相体系。固相，矿物颗粒和有机质；液相，水溶液；气相，空气（L）对于土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量（各粒组占土里总量的百分数）来表示，成为土的颗粒级配。（S）颗粒级配曲线能表示土的粒径范围和和各粒组的含量。若配给曲线平缓，表示土中各粒径的土粒都有，颗粒不均匀，级配良好；曲线陡峻，则表示土粒均匀，级配不良。（Z）水在土中存在的状态有液态水、气态水和固态水。水在土中的不同形式对土的性质的影响很大。（L）液态水包括结合水和自由水，结合水包括强结合水和弱结合水。（S）土中的气体存在于孔隙中未被水占领的部分可分为自由气体和封闭起泡（L）单位体积土的质量称为土的质量密度，简称土的密度，用符号表示，土的密度一般采用“环刀法”测定。（Z)土中水的质量与颗粒质量之比称为土的含水量（可以大于100%）用百分比表示，符号为，土的含水量一般采用“烘干法”测定（Z）土的固体质量与同体积4时纯净水质量的比值，称为土粒相对密度，用符号ds表示（Z）土的单位体积内颗粒的质量称为土的干密度，用符号d表示（S）土中孔隙完全被水充满时，土的密度称为土的饱和密度，用符号sat表示。（S）土中孔隙完全被水充满时，土的重度称为土的饱和重度，用符号sat表示。（S）sat（非饱和土的密度）d（Z）satd（Z）土中孔隙体积与土粒体积之比称为孔隙比，用e表示（S）土中孔隙体积与土的总体积之比称为孔隙率，用n表示（S）土中水的体积与孔隙体积之比称之为饱和度（不可1），用Sr表示（S）相对密度这一指标在理论上虽然能够更合理的确定土的密实状态，但通常用于填方工程的质量控制中，对天然土尚难以应用。（S）粘性土就是指具有可塑性状态性质的土。它们在外力作用下，可塑成任何形状而不发裂，当去掉外力后，仍可以保持原形状不变，土的这种性质称为可塑性。（Z）粘性土从一种状态转变为另一种状态的分界含水量称为界限含水量。土由固态转变为半固态的界限含水量称之为缩限s；土由半固态转变为可塑状态的界限含水量称之为塑限p；土由可塑状态变化到流动状态的界限含水量称之为液限l。（Z）塑限多用“搓条法”测定（Z）塑性指数常作为工程上对粘性土进行分类的依据（Z）表征土的天然含水量与分界含水量之间的相对关系指标，这就是液性指数（Z）根据IL（土的天然含水量与塑限的差值与塑性指数IP之比，液性指数）的大小，可以将粘性土的状态分为坚硬，硬塑，可塑，软塑，和流塑。（Z）在一定的压实功能下，使土最容易压实，并能达到最大密度时的含水量称为最优含水量，用op表示。（ZB）影响实击效果的因素很多，但最重要的是含水量，击实功能和土的性质。（S）岩石的剑用成都应根据岩块的饱和单轴抗压强度frk划分为坚硬岩石，较硬岩石，较软岩石，软岩和极软岩。（Z）岩石按风化程度可分为未风化，微风化，中风化，强风化和全风化。（Z）土中应力包括：由土体自重引起的自重应力；由建筑物荷载引起在地基土体中引起的附加应力；水在孔隙中流动产生的渗透应力；由于地震作用在土中引起的地震应力或其他振动荷载作用在土中引起的振动应力等。（Z）土的自重应力是指由土体自身有效重力引起的应力。cz=土的天然重度z土的深度（Z）地基中除在水平面上作用着铅直向自重应力，在铅直面上也作用者水平向自重应力（Z）只有通过土粒接触点传递的粒间应力，才能使土粒相互挤密，从而引起地基变形，因此，粒间应力称为有效应力。（Z）一般土层在自重作用下已压缩稳定，地基变形主要是由新增加于基地平面处的外荷载（即基地附加压力）引起的（Z）由建筑物建造后的基底压力应扣除基底标高处原有的自重应力，才是基底处新增加给地基的附加压力，也称为基地净压力。（Z）在外荷载作用下，地基中各点均会产生应力，称为附加应力（Z）附加应力的分布规律：在荷载轴线上，离荷载越远，附加应力越小；在地基中任一深度处的水平面上沿荷载轴线上的附加应力最大，向两边逐渐减小。称为应力扩散现象（S）在实际工程中，常需计算地基中任意点下的附加应力。此时，只要按照角点下应力的计算公式分别进行计算，然后采用叠加原理求代数和即可，称为角点法（S）土的压缩性是指土体在外部压力和周围环境作用下体积见效的特性（Z）土的体积减小：土颗粒发生相对位移，土中水及气体从空隙中排出是使孔隙率减小；土粒本身压缩；土中水及封闭在土中的气体被压缩。（Z）土体压缩变形的快慢取决于土中水排出的速度，排水速率又取决于土体孔隙通道的大小和土中黏粒含量的多少。（S）土体在外部压力下，尤其是饱和软粘土压缩随时间增长的过程称为土的固结。依赖于孔隙水压力变化而产生的固结，称为主固结。不依赖于孔隙水压力变化，在有效应力不变时，由于颗粒间位置变动而引起的固结称之为次固结。（S）压力系数大，则表示在一定压力范围内孔隙比变化大。（S）土的压缩模量Es是在外完全侧限条件下，土的竖向附加应力与应变增量的比值（S）土的变形模量Eo是土体在无侧向条件下的应力与应变的比值（S）计算地基最终沉降量：分层总和法、规范法（Z）U=ki=kh/L=Q/At称为渗透定律表明水在土中的渗透速度与水力坡降成正比例关系（Z）管涌是指在渗流力作用下，无黏性土中的小颗粒通过粗大颗粒的空隙，发生移动或被水流带出的现象，在水流出溢扣或土体内部均有可能发生，黏性土土粒间具有黏聚力。颗粒连结较紧，不易发生管涌。（S）地基变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。（S）沉降量：指基础中心的沉降量，单位mm；沉降差：指相邻单独基础沉降的差值，单位mm；倾斜：指单独基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；局部倾斜：指砌体承重结构沿纵墙6-10m之内基础两点的沉降差与其距离的比值。（Z）对于高层建筑，重要的新型和或有代表性的建筑物，形式特殊或构造上，使用上对不均匀沉降有严格限制的建筑物，以及软弱地基或基础下有古河道，吃糖，暗沟的建筑物。（Z）土的抗剪强度的数值等于剪切破坏时滑动面上的剪应力大小（Z）土的抗剪强度是土的重要力学性质之一。（L）地基土的破坏时由于抗剪强度不足引起的剪切破坏。根据地记得剪切破坏水土的性状而不同，一般可分为整体剪切，局部剪切和冲剪三种破坏形式。（Z）（图）临塑荷载是地基中将要出现但尚未出现塑性区，地基土所承受的基底压力，该压力即为地基承载力（S）地基的极限承载力是指地基内部整体达到极限平衡时的承载力（又称极限荷载）（S）土中某点的剪应力等于土的康健强度时，该点处在极限平衡状态。（Z）地基承受荷载的能力称为地基的承载力。一种是极限承载力，是指地基即将丧失稳定性时的承载力；二是地基容许承载力，是指地基稳定有足够的安全度，并且变形控制在啊建筑物容许范围内时死亡承载力。（S）土压力分为：静止压力Eo（土体处于弹性极限平衡状态时的静止土压力），主动土压力（当位移达到某一数值时，土体达到主动极限平衡状态，此时的土压力就是主动土压力）Ea，被动土压力Ep（当位移达到某一数值时，土体达到被动极限平衡状态，此时的土压力就是被动土压力）。EaEoEp。（Z）地下室外墙通常都有内隔墙支挡，墙位移与转角为零，可按静止土压力计算。（Z）挡土墙的类型：重力式，结构简单，施工方便，应用较广，工程量大，沉降大。悬臂式：工程量小，钢材用量大，技术复杂。扶壁式：工程量小，技术复杂，费刚材。锚杆式。加筋挡土墙。（Z）挡土墙设计步骤和内容：结合经验和现场技术条件，选用重力式挡土墙结合经验初选截面尺寸；根据初选尺寸和填土性质计算土压力，包括土压力分布、总压力大小、作用点和方向的确定；稳定性验算，包括抗倾覆和抗滑移稳定性验算；地基承载力验算；墙身结构设计；当所选截面不满足上述345条件时，调整重复步骤直至满足。（S）验槽的目的：检验有限的钻孔与实际全面开挖的是否一致，勘察报告的结论与建议是否正确；根据及槽开挖实际情况，研究解决新发现的问题和勘察报告遗留的问题。验槽的内容：核对基槽开挖平面位置和槽底标高是否与勘查、设计要求相符；检验槽底持力层土质是否与勘测相符；当基槽土质显著不均匀或局部有古井坟穴时，可用钎探查平面范围与深度；研究决定地基基础方案是否有必要修改或作局部处理。（Z）验槽方法：观察验槽；夯、拍验槽；轻便勘探验槽。（L）注意事项：验看新鲜土面，清除回填虚土；槽底在地下水位以下不深时，可挖至水面验槽，验完再挖至设计标高；验槽要抓紧时间；验槽前一般需做槽底普遍打钎工作，以供验槽事参考；当持力层下埋有下卧沙层而承压水头高于槽底时，不宜进行钎探，以免造成涌砂。（Z）浅基础的类型：独立基础，条形基础，十字交叉基础，片筏基础。（Z）基础埋置深度一般是指从室外地面标高至基础底面的距离，简称埋深。为了保证基础的安全，变形，稳定机耐久性，基础底面应埋置设计地面以下一定深度处。在此前提下，基础宜尽量埋浅，节省工程量和投资，便于施工。（Z）为了防止在施工期间对相邻原有建筑物安全和正常使用上的不利影响，基础埋深不宜深于原有相邻建筑物的基础。如不能满足，则应采取预防措施，如分段施工，临时加固支撑，打设板桩等。（S）对于基础埋深，在填方整平区，可自填方地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起。对于地下室，如采用箱型基础或筏基时，基础埋深自室外地面标高算起；当采用独立基础或条形基础是，应从室内地面标高算起。（Z）扩展基础是指柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。由于配有钢筋，其受力性能无论是抗拉、抗压、抗弯均较无筋扩展基础有很大的优越性。扩展基础适用于上部结构荷载较大或承受较大玩具、水平荷载的情况。当地表持力层土质较好、下层土质软弱的情况，利用好土层设置钱买扩展基础，最能发挥其优势。（S）地基变形验算就是要预估建筑物的地基变形计算值，使其不应大于地基变形允许值。（S）桩的使用情况：荷重大，对沉降要求严格限制的建筑物；地面堆载过大的工业厂房及露天吊车、仓库等建筑物；相邻建筑物因地基沉降而产生相互影响；对限制倾斜量有特殊要求的建筑物；荷载占较大比例的建筑物；配备重级工作制吊车的单层厂房；作为抗地震液化和处理地区软弱地基的措施。（S）摩擦型桩：摩擦桩 在极限承载力状态下，桩顶竖向荷载由桩侧摩擦力承受，端承摩擦桩 在极限承载力状态下，桩顶竖向荷载主要由桩侧摩擦力承受。端承型桩：端承桩 在极限承载力状态下，桩顶竖向荷载由桩端阻力承受；摩擦端承桩 在极限承载力状态下，桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受。（Z）单桩竖向抗压承载力取决于两个方面的因素，一是地基土对桩的支承能力，二是桩自身材料的强度（L）桩身周围土由于自重固结、自重湿陷、地面附加荷载等原因而产生大于桩身的沉降时，土对桩侧表面将产生向下的摩阻力，即为负摩阻力。（L）群桩承载力旺旺不等于各单桩承载力之和，称之为群桩效应。（L）桩基础设计步骤：收集设计资料，确定桩基持力层；确定桩基的类型和几何尺寸，初步选择承台底面标高；确定单桩承载力设计值；确定桩数，进行桩的平面布置；验算桩基的承载力，必要时验算群桩地基强度及变形和稳定性；桩身结构设计，承台设计；绘制桩基础施工图。（S）桩的平面布置注意事项：尽量不偏心；尽量使桩基受水平力和力矩较大方向有较大的截面模量，即承台的长边与所受弯矩较大的平面取向一致；同一结构单元，尽量避免采用不同类型的桩（S）除桩基外，还有沉井、地下连续墙、桩箱基础、墩基础、沉箱基础等深基础（Z）地基处理对象是软弱土地基或不良地基。软弱土地基一般是指抗剪强度较低、压缩性较高以及具有其他不良性质的地基土。（S)地基的处理方法主要有：换填法、预压法、碾压夯实法、挤密桩法和化