土力学满分攻略

1、土力学第一早1、2、3、自然界的土是由岩石经风化、搬运、堆积而形成的。粒组划分颗粒界限mm :漂石200卵石20砾石2砂粒1/20粉粒1/200粘粒。土的三相比例指标：土密度 P =M/V（一般为 1.62.2g/cm3 ）土粒密度P s=Ms/Vs土含水量 3 =M 3 /Ms*100%（水的质量与土粒质量之比）干密度 P d=Ms/V（土粒质量除以总体积）饱和密度P sat =（M 3 +Ms）/V有效重度 Y '（10*Ms-Vs* Y3 ）/V孔隙比e=Vv/Vs孔隙率n=Vv/V饱和度Sr=V 3 /Vv1）2）3）4）5）9）4、换算（空隙体积与固体体积之比） （空隙体积与

2、总体积之比）（水的体积与空隙体积之比）5、6、7、1）e=Y s*（1+ 3 ）/ Y -1e= Y s/ Y d-1e=3 * Y s/（Sr* 丫 3 ）2） Y d= Y /（1+ 3 ） Y d= Y s/（1+e）土的结构的基本类型：单粒结构，蜂窝结构，絮状结构。粘性土的状态与界限含水量：流动状态（液限3 L ）可塑状态（塑限 3 P）半固体状态（缩限3 S）固体状态。塑性指数：Ip=土的状态：IL8、第一早1、达西渗透定律：2、有效应力原理：W L- 3 P坚硬0硬塑液性指数 IL=（ 3 -3 P）/（ 3 L- 3 ）0.25可塑0.75软塑1流塑。（i是水力梯度，k是渗透系数

3、）v=q/A=k*i饱和土体内任一平面上受到的总应力等于有效应力加孔隙水压力之和;土的变形和强度取决于有效应力而不是总应力。3、流网的特征：流线与等势线彼此正交；每个网格的长宽比为常数；相邻等势线间的水头损失 相等；各流槽的渗流量相等。4、渗透力的概念：水在土中流动的过程中将受到土阻力的作用，使水头逐渐损失。同时，水的渗透将对土骨架产生拖曳力，导致土体中的应力与变形发生变化。渗透力：渗透水流施于单位土体内土粒上的拖曳力，也称渗流力、动水压力，用f表示（kN/m3）。5、渗透力计算：j=J/V= Y 3 *i6、流土：在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动而流失的现象。主要发生在地基或土

4、坝下游渗流溢岀处。（渗流水流将整个土体带走 ）7、管涌：在渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发生移动并被带岀的现象。主要发生在砂砾土中。（土体大颗粒之间的小颗粒被冲岀）第三早1、按照应力产生的原因，土中应力分为自重应力和附加应力。自重应力是土体受到重力作用而 产生的应力；附加应力是由于外载荷（建筑荷载、车辆荷载、土中水的渗流力、地震力等）的作 用，在土中产生的应力增量。2、按照应力分担角度来分，则土中应力还可分为有效应力和孔隙水压力。3）认为土是半无限3、 3个假定：1）认为土是连续的；2）认为土具有均匀性且满足弹性理论； 体。4、土中一点应力状态：正应力 b a = ( b x

5、+ b y)/2+ ( b x- b y) /2*cos2 a + t xy*sin2 a 切应力 T a = ( b x- b y) /2* sin2 a + t xy*cos2 a5、 自重应力：b cz= Y z6、 成层土的自重应力：b cz= Xy i*hi7、 土层中有地下水时的自重应力：1)砂性土考虑浮力；2)粘性土先判断土的液性指数，大于1算浮力，否则不算。8、 水平向自重应力：b cx= b cy=K0 b cz ( KO为侧压力系数)9、基底地基反力的分布规律主要取决于基础的刚度和地基的变形条件。(注意下柔性基础和刚 性基础的区别)10、 地基反力的简化计算方法：1)中心荷

6、载：P=N/A2)单向偏心荷载：P=N/(l*b)(1 士 6*e/l)3)双向偏心载荷：P=N/(l*b)(1 士 6*ex/l 士 6*ey/l)11、集中力作用在地表时的应力计算：布西奈斯克是明德林解法的特例，前者附加应力在地表， 后者在土层内部。12、矩形面积均布荷载作用时，土中任一点的竖向应力38页，课本57页。13、 土的泊松比：入=£ x/ £ y (X、y方向的应变之比)第四章1、土在外力作用下体积缩小的特性即为土的压缩性。2、 土的压缩性特点：1) 土的压缩主要由孔隙体积减少引起。饱和土可不予考虑。流动性，在外力作用下会沿土中孔隙排岀，从而引起土体积减少而

7、发生压缩；2)对于饱和粘性土需要时间。土的压缩随时间增长的过程称为土的固结。基底地基土主要由于压缩而引起的竖直方向位移称为沉降。研究建筑物地基沉降包括：1)绝对沉降量的大小(最终沉降)；2)沉降与时间的关系。室内侧限压缩试验及压缩模量：加荷等级P为50、100、200、300、400kPa。孔隙比 e=e0- H/H0*(1+e0) 或者 H/H0=(e0-e”(1+e0)8 个概念：1)压缩系数 a=tan a =- A e/A p=(e1-e2)/(p2-p1) ； 2)压缩模量 Es= A p/A £ = A p/( Abz的角点法计算：第三章ppt但土中水具有孔隙水的排岀3、

8、4、5、6、7、H/H?)=(1+e?)/a ； 3)变形模量E。： 土在侧向自由膨胀条件下正应力与相应的正应变之比，(ppt25页)；4)弹性模量 E:前两个的应变包括弹性和塑性应变，这个只有弹性应变；5)压缩指数Cc=(e1-e2)/lg(p2/p1) ，e-logp曲线直线段的斜率；6)回弹指数Ce:卸载段和再压缩段的平均斜率， 远小于 Cc； 7)前期固结压力PC： 土体在固结过程中所曾受的最大有效应力；8)超固结比OCR=Pc/Po (1为正常固结土， >1为超固结土， <1为欠固结土)。8、 分层总和法计算最终沉降：基本假设1)取基地中心点下地基附加应力来计算各分层的竖

9、向压缩量，认为基础的平均沉降量为各分层土竖向压缩量之和；2)假设地基土只在竖向发生压缩变形，没有侧向变形，可用室内侧限压缩试验成果。9、 计算步骤：1)地基土分层：成层土和地下水面为自然分层层面，此外分层厚度不大于0.4b (b为基地宽度)；2)计算各分层界面处土自重应力，从天然地面起算，地下水位下应用有效重度(Y -9.8KN/m3 )； 3)利用角点法计算各分层界面处基底中心下竖向附加应力；4)确定地基沉降计算深度，取附加应力等于自重应力的0.2深度所在层为计算深度的限值，若遇到花岗岩则直接作为深度限值；5)计算压缩量， A s= A e*Hi/(1+e1)。e-p曲线，插值。10、简单讨

10、论：只有竖向压缩的假设在压缩土层厚度同基底荷载分布面基相比很薄时才比较接近，此假设引起计算结果偏小，但取基底中心计算偏大，一定程度相互弥补；相邻荷载的影响可以用叠加法处理；当基坑开挖面积较大，较深以及暴露时间长，考虑回弹和再压缩。11、 其它方法：弹性理论法、应力面积、Logistic曲线、泊松曲线拟合的概率法、传递矩阵法、反馈计算法、灰色群优化预测模型、静力触探法和瞬态R波法、指数曲线配合法12、 太沙基一维渗流固结理论基本假设：1） 土是均质、各向同性且饱和的；2 ）土粒和孔隙水是不可压缩的，土的压缩完全由孔隙体积的减小引起；3 ）土的压缩和固结仅在竖直方向发生；4）孔隙水的向外排岀符合达

11、西定律，土的固结快慢决定于它的渗流速度；5）在整个固结过程中，土的渗透系数、压缩系数等均视为常数；6）地面上作用着连续均布荷载并且是一次施加的。13、 固结度：就是指在某一附加应力下，经某一时间t后，土体发生固结或孔隙水应力消散的程 度。有效应力与附加应力之比。14、 饱和粘性土地基沉降的三个阶段：瞬时沉降：初始沉降、不排水沉降，施加荷载后瞬时发生的；固结沉降：主固结沉降，在荷载作用下，孔隙水逐渐被挤岀孔隙体积减小引起；次固结沉降：次压缩沉降、徐变沉降，超静孔隙水压力消散为零，结合水以粘滞流动的形态引起的。第五章1、 库伦定律：T f= （T *tan $ +c （ T f为抗剪强度，b为法向

12、应力，$为土的内摩擦角，c为土的 粘聚力，若c为0，则为砂土， c和$为土抗剪强度指标）2、摩尔包线：材料受到不同应力作用达到极限状态时，滑动面上法向应力和剪切力的关系。3、摩尔库伦理论：摩尔应力圆和库伦线相切，极限平衡，相割剪切破坏，相离未破坏。公式见 书本108页。4、 破坏面与最大主应力面夹角：a =45 ° + $ /25、判断土体极限平衡状态，必须同时掌握大小主应力和土的抗剪强度指标大小及其关系；破坏 面不是在最大剪应力作用面。6、 抗剪强度指标实验：1）直接剪切试验：快剪（不排水，0.8mm/min ），固结快剪（排水，固结稳定,0.8），慢剪（排水，固结稳定,0.02）

13、。优点：设备简单，土样制备及实验操作方便；缺点：破坏面不一定是土样最薄弱面；剪切面上应力分布不均匀，且竖向荷载会发生偏转；剪切面逐渐缩小；不能严格控制排水，无法量测孔隙水压力；上下盒之间易嵌入沙粒，使结果偏大。2）三轴压缩试验：不固结不排水剪（UU试验），固结不排水剪（CU试验，先充分排水到固结稳定，再不排水剪切），固结排水剪（CD试验，全程排水）。优点：能控制排水条件，量测孔隙水压力。试样的应力分布比较均匀，剪切破坏面为最薄弱面。缺点：试验仪器复杂，操作技术 要求高，试样制备较复杂。试验在T 2= T 3的轴对称条件下进行，与土体实际受力情况可能不符。3 ）无侧限抗压强度试验。4）十字板剪切

14、试验。7、应力路径：在外力作用下某一点应力变化过程在应力座标图中的轨迹。8、总应力路径（Total Stress Path）:受到荷载后土中某点的总应力变化的轨迹，它与加荷条件 有关，而与土质和土的排水条件无关。9、有效应力路径（Effective Stress Path ）:则指在已知的总应力条件下，土中某点的有效应力变化的轨迹，它不仅与加荷条件有关，而且也与土体排水条件及土的初始状态，初始固结条件及土类等等土质条件有关。10、土的抗剪强度影响因素：1）土的性质：矿物成分、颗粒形状和级配，含水量，原始密度，粘性土的触变性；2）应力状态：土的应力历史。第八早1、静止土压力 Eo：挡土结构在土压

15、力作用下，不发生变形和位移，土体处于弹性平衡状态；主 动土压力Ea：挡土结构在土压力作用下向离开土体方向位移，当土体达到主动极限平衡状态时 的土压力；被动土压力Ep :挡土结构在荷载作用下向土体方向位移，使土体达到被动极限平衡状态时的土压力。2、土压力的大小及分布与作用在挡土结构上的土体性质、挡土结构本身的材料及挡土结构的位 移有关。3、朗肯土压力理论：朗金土压力理论应用于半空间中的应力状态和极限平衡理论的概念，比较 明确，公式简单，适用于粘性土和无粘性土，工程上应用广泛；其假设条件为墙背直立、光滑、墙后填土水平并无限延伸，适用受限；该理论忽略了墙背与填土之间的摩擦力，压力偏大，而计算的被动土

16、压力偏小。4、库伦土压力理论根据墙后滑动土楔的静力平衡条件推导得到土压力计算公式，考虑了墙背与墙后填土之间的摩擦力，可用于墙背倾斜， 填土面倾斜的情况，因此不可用库伦土压力理论直接计算粘性土的土压力。裂面是一平面，实际是一曲面。计算主动土压力时， 擦力较小时，破裂面才近似为一平面。通常， 实际工程要求精度；但计算被动土压力时， 23倍，甚至更大。5、朗肯主动土压力：使计算的主动土由于理论假设填土为无粘性土, 库伦土压力理论假设墙后填土破坏时， 只有当墙背的斜度不大，用此理论计算主动土压力偏差较小由于破坏面接近对数螺线，破墙背与填土间的摩2%10%，满足计算结果误差较大，可达P a = b 3

17、= Y Z tan 2 (45 Q |-)-2cdan(45-3)= YzKa -2c7K；土不受拉力，令 Pa=0有临界深度z0.被动的话，上述减号都改为加号。 第七章1、2、3、4、土坡：天然土坡（山坡、岸坡），人工土坡（边坡）。滑坡的实质：土坡内滑动面上作用的滑动力超过了土的抗剪强度。砂土土坡稳定的极限坡脚等于砂土的内摩擦角，特称之为自然休止角。费伦纽斯（瑞典）条分法：基本原理：将滑动土体分成许多竖向土条，考虑每一个土条的静力平衡，最后叠加计算整个滑动面的稳定安全系数。基本假定：滑动面上的法向反力和切向反力都作用在滑动面的中点；认为土条间的作用力对土坡的整体稳定性影响不大，可以忽略，即假

18、定土条两侧的作用力大小相等、方向相反且作用于同一直线上而相互抵消。5、毕肖普条分法：基本假定：忽略土条间的竖向剪切力的作用；假设土条滑动面上的抗剪强度 与切向下滑力相平衡；假定各土条的抗滑安全系数相同，即等于滑动面的平均安全系数。6、不平衡推力传递法：基本假定：假定土条间作用力的合力与上一土条底面相平行；土条的底 面必须为平面。7、 岩石边坡的破坏类型分为：（1）滑动破坏；（2）倾倒破坏；（3）断裂破坏。8、内部加固的结构：铺设型：条形加筋构件、土工布、格删型加筋构件、插入型锚固构件；现 场改良型：土钉、锚索、树根桩。第八章1、当土中一点的剪应力达到土的抗剪强度时，这一点的土就处于极限平衡状态

19、。2、若土体中某一区域内各点都达到极限平衡状态，这一区域就称为极限平衡区，或塑性区。3、地基单位面积上承受荷载的能力称为地基承载力。4、 地基即将丧失稳定性时的承载能力称为地基极限承载力pu。5、 容许承载力R是指：地基稳定有足够的安全度，并且变形控制在建筑物的容许范围内时的承 载力。:是指按有关规范规定的一定的基础宽度和埋深条件下的地基承载能力,6、承载力基本值（f0）按有关规范查表确定。:是指按有关规范规定的标准方法试验并经统计处理后的地基承载能力。:地基承载力标准值经过深宽修正后的地基承载力。7、承载力标准值（fk）8、承载力设计值（f）9、 变形要求：建筑物基础在荷载作用下产生最大沉降

20、量或沉降差，应该在该建筑物所允许 的范围内；稳定要求：建筑物的基底压力，应该在地基所允许的承载能力之内。10、 a.线弹性变形阶段（压密阶段）：转折点为比例界限Pcr； b.弹塑性变形阶段（剪切阶段）： 转折点为极限荷载 Pu； C.破坏阶段。11、地基破坏形式：整体剪切破坏；局部剪切破坏；刺入剪切破坏。12、临塑荷载：Per»心+ ；嘟)+區Ctg0-+0(8-7)班边十i声十C理妙）(S-S)C8-9)P1 拦=+ 辺etg $TT（辺十丄声十C etg审、戸14 = + 辺临界荷载：P1/4, P1/3。13、上述计算公式注意事项：1）计算公式适用于条形基础，这些计算公式是从平

21、面问题的条形均布荷载情况下推得的，若将它近似地用于矩形基础，其结果是偏安全的。2）计算土中由自重产生的主应力时，假定土的侧压力系数K0=1，这是与土的实际情况不符的,但这样可使计算公式简化。3）计算临界荷载 p1/4时，土中已经岀现塑性区，但这时仍按弹性理论计算土中应力，这在理论 上是自相矛盾的，其所引起的误差是随塑性区范围的扩大而扩大的。14、45° +$ /2朗肯主动区，接下来是过渡区，最后45° $ /2是朗肯被动区。第九章1、基础设计步骤：资料、设计、岀图、预算。2、上部结构：建（构）筑物在地表以上的部分；基础：建（构）筑物在地表以下的结构；地基： 支承基础的土层。

22、3、基础的作用：“承上启下”；基础设计的目标：保证基础本身有足够的强度和刚度；选择合 理的尺寸和布置方案，使地基的反力和沉降在允许范围之内。4、 地基分类：天然地基，人工地基；按埋置深度：浅基础（hvb），深基础。5、基础设计考虑因素：上部结构的类型、使用要求及其对不均匀沉降的敏感性；地基承载力特 征值；基础的材料及结构形式；基础的埋置深度；施工期限、施工方法及所需施工设备；基础的 形状和布置，以及与相邻基础、地下构筑物和地下管道的关系。6、浅基础类型：按形状大小：独立基础，条形基础，筏板基础，箱形基础，壳体基础。按材料 性能：刚性基础（墙下刚性条形基础、柱下刚性独立基础，抗压），柔性基础（钢

23、筋混凝土独立 基础（台阶型基础、锥型基础、杯口形基础），抗剪抗弯、钢筋混凝土条形基础（墙下钢筋混凝 土条形基础、柱下*、十字交叉* ），筏板基础（平板式、梁板式），箱形基础，壳体基础）。7、建筑结构必须满足下列各项功能要求：（1）能承受在正常施工和正常使用时可能岀现的各种情况；并具有良好的工作性能；（2）在正常维护情况下具有足够的耐久性；（3）在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性。8、基础设计的原则：一、安全等级；二、荷载规定；三、地基基础设计的技术要求；四、地基 基础设计的表达式。9、安全等级：甲、乙、丙级。 1）各级建筑物的地基计算均应满足地基承载力计算的有关规定；2）甲、乙

24、级建筑物均应进行变形计算；3）表9 - 2所列范围内的丙级建筑物一般可不做变形验算，但有特殊情况仍应做变形验算；4）对经常承受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构和挡土墙等，以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物，尚应验算其稳定性。10、荷载规定：静荷载，动荷载（普通活荷载、特殊荷载（地震、风力）。11、 受水平荷载较大的建筑物或构筑物（如挡土墙），除验算沉降外，还需进行沿地基与基础接触面的滑动、沿地基内部滑动和沿某础边缘倾覆等方面的验算。12、 在地基基础设计时， 对不同荷载应采用不同的代表值：对静荷载，应采用标准值作为代表值；对活荷载，应根据设计要求采用标准值、组合值或准永久值作为代表值；对特殊荷

25、载，应根据试验资料，结合工程经验确定其代表值。13、静荷载标准值：对结构自重，可按结构构件的设计尺寸与材料单位体积的自重计算确定；荷载的标准值：详见建筑结构设计规范的规定。当结构承受两种或两种以上活荷载时，设计 时应采用组合值作为代表值；活荷载组合值：为活荷载标准值乘荷载组合系数；活荷载准永久值：为活荷载标准值乘荷载准永久值系数。14、 地基基础设计的技术要求：地基基础设计应满足：承载力P <= f（强度和稳定性）；沉降量s <= S（包括绝对沉降和不均匀沉降）；基础结构应有足够的强度、刚度和耐久性。15、地基基础设计的三种设计表达式：容许承载力法，安全系数法，分项系数法。16、

26、影响基础埋深的条件：建筑物的用途类型及荷载大小性质；工程地质和水文地质条件；相邻建筑物基础埋深的影响；地基土冻胀和融陷的影响。17、地基承载力计算步骤：埋深、基底尺寸、承载力、沉降、稳定性。Pmaxv1.2f ；b为基础地面宽度不18、注意事项：一般只需计算基础底层；若存在软弱下卧层，需验算；偏心荷载： f=fk+ n b* Y *（b 3）+ n d* 丫 0*（d 0.5） （ 丫 为所求承载力的土层土的重度，足3m按3m算，大于6m按6m算，丫 0为待求层之上的土加权重度）；软弱下卧层：矩形基础 和条形基础验算公式 p200。1.5-3的长宽比。19、基础地面尺寸设计：估算面积；放大面积

27、；选择20、建筑物的变形允许值（查规范）：1）对于砖石砌体承重结构，房屋的损坏主要是由于墙体挠曲引起的局部弯曲，故由局部倾斜控 制。2） 混合结构房屋对地基的不均匀沉降是很敏感的，墙体极易产生呈45度左右的裂缝。3）对于框架结构和单层排架结构主要由于相邻柱基的沉降差使构件受剪扭曲而损坏，所以应由 沉降差来控制，并要求沉降量不宜过大。4）对于高耸结构物和多层、高层建筑物，应控制基础的倾斜，其允许倾斜值主要取决于人类感觉的敏感程度，倾斜值达到明显可见的程度大致为1/250，结构损坏则大致在倾斜值达到1/150时开始。21、 稳定性计算通常采用圆弧滑动法。K>=1.222、减轻不均匀沉降危害的措施：采用桩基础或其它深基础，减少总沉降量；对地基进行处理， 提高承载力和压缩模量；在建筑、结构和施工中采取措施。23、建筑措施：建筑物的体形力求简单；增强结构的整体刚度；设置沉降缝；相信建筑物基础间 应有合适的净距；调整某些设计标高。24、结构措施：设置圈梁；选用合适的结构形式；减轻建筑物和基础自重；减少或调整基底附加 压力；加强基础刚度。25、施工措施：先建重（高）建筑，后建轻（低）建筑；建筑物施工前使地基预先沉降；注意沉 降、降水对邻近建筑物的影响；基坑开挖