土质学与土力学考试必备

1、土质学与土力学考试必备第一章1，土中的三相（固相、液相和气相）。土的固相（无机矿物颗粒【原生矿物】【次生矿物】）（有机质）。液相（结合水）（自由水【重力水】【毛细水】）。气相（连通）（不连通）2，用的分析方法有两种，对于大于0.075mm的土粒常采用筛分析方法，而对于小于0.075mm的土粒则用沉降分析方法。土料的大小称为粒度。我国采用粗粒组划分办法，分为六大粒组，其分界粒径为200，20，2，1/20，1/200mm。常用的粒度成分的表示方法有表格法、累计曲线及三角形坐标法。不均匀系数Cu: Cu=d60/d10。曲率系数Cc:Cc=(d30*d30)/(d10*d60)。土粒越大，在静水中

2、沉降速度越大，反之亦然。3，V=Vs+Vw+Va W=Ws+Ww+Wa Wa=0 W=Ws+Ww(1)土的容重： (2)土粒容量s： (3)土的含水量： (4)干容量： (5)饱和容重：(6)土的浮容重（浸水容重）： (7)孔隙比e： (8)孔隙率n (9)饱和度Sr： 4，土从液体状态向塑性体状态过渡的界限含水量称为液限WL。土由塑性体状态向脆性固体状态过渡的界限含水量称为塑限Wp。土的体积随含水量的减少而收缩，但达某一含水量时，土体积，不再收缩，这个界限含水量称之为缩限Ws。液限与塑限之差值，称之为塑性指数Ip，Ip=wl-wp。表示天然含水量与界限含水量之关系的指标即液性指数IL，IL=

3、(w-wp)/(wl-wp)。5，砂土的密实度：当砂土样以最疏松状态制备时，其孔隙比达最大值emax；当砂土样受或捣实时，砂粒相互靠拢压紧，孔隙比达最少值emin，砂土的天然状态的孔隙比为e，则砂土的天然状态的紧密程度可用相对密度Dr。6，界限含水量：粘性土由一种状态转到另一种状态的分界含水量。第三章1，土的毛细性是指土能够产生毛细现象的性质。土的毛细现象是指上中水在表面张力作用下，沿着细的孔隙向上及向其它方向移动的现象。这种细微孔隙中的水被称为毛细水。土的毛细现象在以下几个方面对工程有影响：（1）毛细水的上升是引起路基冻害的因素之一；（2）对于房屋建筑，毛细水的上升会引起地下室过分潮湿；（3

4、）毛细水的上升可能引起土的沼泽化和盐渍化。上层中由于毛细现象所润湿的范围称为毛级水带。根据毛细水带的形成条件和分布状况，可分为（正常毛细水带）（毛细网状水带）（毛细悬挂水带）2， 空隙中的自由水在重力作用下发生运动的现象，称为水的渗透。影响土的渗透性的因素：（粒度成分与矿物成分）（结合水膜厚度）土的结构）（水的粘度）（土中气体）3，冻土分为：(季节性冻土）（隔年冻土）（多年冻土）。冻土的分布一般与纬度和海拔有关。冻土现象：与冻土的冻结与融化过程中有关的土体的物理化学性质或工程力学性质变化的现象称为冻土现象。冻胀现象：在某些土体在冻结时体积膨胀。冻胀的原因：（水的相变而体积增大）（水分向冻结土体

5、表层冻结临界带迁移而持续发生的冻胀作用），后者被认为是引起冻胀的主要原因。影响冻胀的因素：（土体的结构与物质组成）（地下水位与冻结深度的相对位置及补给情况）（温度及降温梯度）。流砂：土粒之间的压力为零。现象发生在土体表面出水口，管涌则在表面及内部均可能出现。第四章 1,自重应力：由土体自身重量所产生的应力称为自重应力，自重应力是指土粒骨架承担的由土体自重引起的有效应力部分。附加应力：由外荷（静的或动的）引起的土中应力称为附加应力。2,有效应力原理：饱和土： 非饱和土：第五章1,在外力作用下土体积缩小的特性，称为土的压缩性。沉降：在建筑物荷载作用下，地基土主要由于压缩而引起的竖直方向的位移，为沉

6、降。土压缩性主要有两个特点：（1）土的压缩主要由于孔隙体积减少而引起的。对于饱和土，水在外力作用下会沿着土中孔隙排出，从而引起土体积减少，而发生压缩。（2）土的压缩随时间增长的过程称为土的固结。研究建筑物地基沉降包括：一、绝对沉降量的大小（最终沉降）；二、沉降与时间的关系。2,三种模量(1)Es：完全侧限条件下，竖向应力增量P与相应的应变增量的比值.Eo：土在侧向自由膨胀条件下，正应力与相应的正应变的比值（Oa段）.Ed：正应力与弹性正应变的比值 (2)分别用室内压缩试验、现场载荷试验、三轴试验三个模量。(3)用处分别为：自重应力作用下，无限大均布荷载，薄压缩层（）计算一般变形时用实际计算饱和

7、粘性土地基上瞬时加荷产生的瞬时沉降；计算高耸结构物在风荷载作用下的倾斜时。3,分层直和法计算最终沉降(1)基本假设：（a）一般取基础底面中心点下的地基附加应力计算各分层土的竖向压缩量，基础的平均沉降量S为各分层土的竖向压缩量之和。（b）计算时，假设地基土只在竖向发生压缩变形，没有侧向变形，故可用室内侧限压缩试验成果计算。(2)计算步骤：（a）地基土分层：0.4b，成层土的层面、地下水面处和基底处要作为分层面。（b）计算各分层界面处的自重应力。（并计算各层平均值）（c）计算各分层界面处基底中心下竖向附加应力。 （d）确定地基沉降计算深度（或：压缩层厚度）一般：若在该深度以下为高压缩性土，则： （

8、e）具体： 第分层对应于到的压缩系数第分层对应于到的压缩横量。(3)简单讨论：（a）只发生竖向变形，针对实际情况：当压缩土层厚度同基底荷载分布面积相比很薄时才比较接近。（b）弥补，用基底中心处的附加应力结果偏大；认为侧向不变形计算结果偏小。（c）当需考虑相邻荷载对沉降影响时（d）当基坑开挖面积较大，较深及暴露时间较长时，由于地基土有足够的回弹量附加应力：为：考虑基坑回弹和再压缩影响的系数 01取0或1原则：再压缩量小时，=1；对宽达10m以上大基坑一般取0。4,太沙基一维渗流固结理论：适合于：大面积均布荷载下薄压缩层地基。1、基本假定：土是均质饱和的；土粒和水是不可压缩的；一维的；土中水的渗流

9、服从达西定律； K不变； ， a保持不变；外荷载是一次，瞬时施加的。而实际上：对于粘性土存在I0 ； e变时，K也变；a不是常数等都与假定不符。固结度：某点的固结度：深度z处的A点t时刻竖向有效应力，与起始超孔隙水压力p的比值，称：A点t时刻的固结度。土层的平均固结度：t时刻，土层各点土骨架承担的有效应力图面积与起始超孔隙水压力（或附加应力）图面积之比，称为t时刻土层的平均固结度Ut。即：超固结此（Po自重作用下固结稳定的有效竖向应力）OCR=1，正常固结土。OCR1，超固结土，如：风吹走一层。OCR1，欠固结土，如：新近沉积淤泥，固结度计算讨论例： TV Ut土层的沉降越接近于最终沉降量。

10、k Es，压缩性越小，变形小，分担作用。 t H Ut（孔隙水难排出土层）。饱和粘性土地基沉降的三个阶段：（瞬时沉降）（固结沉降）（次固结沉降）第六章1,土的抗剪强度定义：指土体抵抗剪切破坏的能力，其数值等于土体产生剪切破坏时滑动面上的剪应力；土的极限平衡条件：土体破坏时的大小主应力关系；强度影响因素 ：取决于自身的性质和土当前的所受的应力状态。土的抗剪强度构成：粘聚力（原始粘聚力，固化粘聚力，毛细粘聚力），内摩阻力（030度）抗剪强度影响因素：（土的矿物成分，颗粒形状和级配的影响）（含水量的影响）（原始密度的影响）（粘性土触变性的影响）（土的应力历史的影响）触变性：粘性土的强度会因受扰动而削

11、弱，但经过静置又可得到一定程度的恢复，对粘性土的这一特性称为触变性。应力路径是指在外力作用下图中某一点的应力变化过程在应力坐标图中的轨迹。土的天然强度是指图的结构，含水量及土中应力历史等都保持天然原始状态时土体所具有的强度。通常就是保持原状结构的土的不排水抗剪强度。试验方法（现场）（室内）三轴压缩：（不固结不排水剪）（固结不排水剪）（固结排水剪）直剪试验（快剪）（固结快剪）（慢剪）第七章土压力可以分为以下三种(一)静止土压力挡土墙在土压力作用下，墙后土体没有破坏，处于弹性平衡状态，不向任何方向发生位移和转动时，作用在墙背上的土压力称为静止土压力。(二)主动土压力当挡土墙沿墙趾向离开填土方向转动

12、或平行移动时，墙后土压力逐渐减小。这是因为墙后土体有随墙的运动而下滑的趋势，为阻止其下滑，土内沿潜在滑动面上的剪应力增加，从而使墙背上的土压力减小。当位移达到一定量时，滑动面上的剪应力等于土的抗剪强度，墙后土体达到主动极限平衡状态，填土中开始出现滑动面，这时作用在挡土墙上的土压力减至最小，称为主动土压力。(三)被动土压力当挡土墙在外力作用下(如拱桥的桥台)向墙背填土方向转动或移动时，墙挤压土，墙后土体有向上滑动的趋势，土压力逐渐增大。当位移达到一定值时，潜在滑动面上的剪应力等于土的抗剪强度，墙后土体达到被动极限平衡状态，填土内也开始出现滑动面。这时作用在挡土墙上的土压力增加至最大，称为被动土压

13、力。朗肯理论的基本假设：(1)墙本身是刚性的，不考虑墙身的变形；(2)墙后填土延伸到无限远处，填土表面水平（=0）；(3)墙背垂直光滑（墙与垂向夹角=0，墙与土的摩擦角=0）。库伦理论的基本假设： (1)墙后填土为均匀的无粘性土（c=0），填土表面倾斜（0）；(2)挡土墙是刚性的，墙背倾斜，倾角为；(3)墙面粗糙，墙背与土本之间存在摩擦力（0）；(4)滑动破裂面为通过墙踵的平面。朗肯理论和库伦理论比较：一、分析方法的异同共同点：朗肯理论和库伦理论均属于极限状态土压力理论。用这两种理论计算出的土压力均为墙后土体处于极限平衡状态下的主动土压力Pa和被动土压力Pp。不同点：朗肯理论从土体中一点的极限

14、平衡状态出发，由处于极限平衡状态时的大小主应力关系求解（极限应力法）；库伦理论根据墙背与滑裂面之间的土楔处于极限平衡，用静力平衡条件求解（滑动楔体法） 。二、适用条件（一）朗肯理论的适用条件1填土表面水平（=0），墙背垂直（=0），墙面光滑（=0）的情况；2墙背垂直，填土表面倾斜，但倾角的情况；3地面倾斜，墙背倾角(45-/2）的坦墙；4L型钢筋混凝土挡土墙；5墙后填土为粘性土或无粘性土。（二）库伦理论的适用条件，1需考虑墙背摩擦角时，一般采用库伦理论；2当墙背形状复杂，墙后填土与荷载条件复杂时；3墙背倾角(45-/2)的俯斜墙；4数解法一般只用于无粘性土，图解法则对于无粘性土或粘性土均可方便

15、使用。第八章1天然土坡：由长期自然地质营力作用形成的土坡，称为天然土坡。2人工土坡：人工挖方或填方形成的土坡，称为人工土坡。3滑坡：土坡中一部分土体对另一部分土体产生相对位移，以至丧失原有稳定性的现象。4圆弧滑动法：在工程设计中常假定土坡滑动面为圆弧面，建立这一假定的稳定分析方法，称为圆弧滑动法。它是极限平衡法的一种常用分析方法。5，土坡失稳原因分析1产生滑动的内部因素主要有：（1）斜坡的土质（2）斜坡的土层结构（3）斜坡的外形2促使滑动的外部因素：（1）降水或地下水的作用（2）振动的作用（3）人为影响第九章地基承载力：地基土单位面积上所能曾受荷载的能力，以计。极限承载力：地基即将失稳时，土体

16、单位面积上所能承受的最大成为极限承载力，一般记为。容许承载力：考虑一定安全储备后的地基承载力，一般记为。之所以在确定地基容许承载力时计入一定的安全储备，是因为工程设计中必须确保地基有足够的稳定性，必须限制建筑物基础的基底压力（，单位）。地基破坏的三个阶段（1）压密阶段（或称直线变形阶段）（2）剪切阶段（3）破坏阶段二、确定地基容许承载力的方法1，根据荷载试验的曲线来确定地基容许承载力。（1）用极限荷载除以安全系数得到。安全系数一般为23。（2）取曲线上比例界限荷载作为地基容许承载力。（3）对拐点不明显的试验曲线，可以用相对变形的办法来确定容许承载力。对于软塑或可塑粘性土取相对沉降s0.02b（

17、b为荷载板高度）对应的压力为地基容许承载力；对于砂土或坚硬粘性土取s（0.010.015）b对应的压力为地基容许承载力。2，根据设计规范确定。3，根据地基承载力理论公式确定。地基承载力的影响因素包括：1、基础的埋深、宽度、形状在用极限荷载理论公式计算地基承载力时是按条形基础考虑的，对于非条形基础应考虑形状不同对地基承载力的影响。2、荷载倾斜与偏心的影响3、覆盖层抗剪强度的影响4、地下水位的影响5、下卧层的影响。此外，还有基底倾斜和地面倾斜的影响，地基土压缩性和试验底板与实际基础尺寸比例的影响、相邻基础的影响、加荷速率的影响地基与上部结构共同作用的影响等等。第十章一、 土体压实性的工程意义工程建设中常常遇到填土或松软地基，为了改善这些土的工程性质，常采用压实的方法使土变得密实，这往往是一种经济合理的改善土的工程性质的方法。实践表明，由于土的基本性质复杂多变，同一压实功对于不同土类、不同状态的土的压实效果可以完全不同。1、 压实土的压缩性和强度1） 压缩性压实土的压缩性取决于它的密度和加荷时的含水量。试验表明，压缩稳定后的一些土样，如果加水使之饱和，土样就会在同一荷载下出现明显的附件压缩。一般认为偏湿土样附加压缩比偏干土样的大。2）