至诚土力学重点陈

1、一、绪论1、基础：是将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。地基：支承基础的土体或岩体称为地基。地基可分为天然地基与人工地基。2、地基与基础设计必须满足三个基本条件：作用在地基上的荷载效应（基底压应力）不得超过地基容许承载力；基础沉降不得超过地基变形容许值；挡土墙、边坡以及地基基础保证具有足够防失稳破坏的安全储备。二、土的性质及工程分类1、土体一般由固相（固体颗粒）、液相（土中水）和气相（气体）三部分组成，简称为三相体系。2、土的颗粒级配：通常以土中各个粒组的相对含量来表示，称为土的颗粒级配。3、土粒粒组的划分：200 60 2 0.075 0.005mm漂石 卵石 砾石 砂粒 粉粒

2、粘粒4、工程上常用不均匀系数Cu描述颗粒级配的不均匀程度。 曲率系数Cc描述颗粒级配曲线整体形态，表明某粒组是否缺失情况。d60小于某粒径的土粒质量占土总质量60%的粒径，称限定粒径；d10小于某粒径的土粒质量占土总质量10%的粒径，称有效粒径；d30小于某粒径的土粒质量占土总质量30%的粒径，称中值粒径； Cu愈大，表示土粒愈不均匀。工程上把Cu5的土视为级配不良的土； Cu5的土视为级配良好的土。 对于砾类土或砂类土，同时满足Cu5和Cc=13时，定名为良好级配砂或良好级配砾 。1）粒组含量用于土的分类定名；2）不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度：Cu 5不均匀土；Cu < 5均匀

3、土；3）曲率系数Cc用于判定土的连续程度： Cc = 1 3, 级配连续土； Cc > 3 或Cc < 1,级配不连续土；4）不均匀系数Cu和曲率系数Cc用于判定土的级配优劣： 如果 Cu 5且 Cc = 1 3 ， 级配 良好的土； 如果 Cu < 5 或 Cc > 3 或 Cc < 1, 级配 不良的土5、筛分法： 适用于0.075mmd60mm 沉降分析法: 适用于d0.075mm6、 强结合水 结合水 液态 弱结合水 重力水土中水的存在形态： 自由水 毛细水 固态 气态7、土的结构是指土粒单元的大小、形状、相互排列及其联结关系等因素形成的综合特征。 单粒结

4、构 砂层，砾石层土的结构 蜂窝结构 粉粒 絮状结构 粘粒8、土的构造是指土体中各结构单元之间的关系。主要特征是土的成层性和裂隙性,即层理构造和裂隙构造，二者都造成了土的不均匀性。9、土的结构和构造的概念区别：土的结构：指的是微观结构，借助于显微镜对实体扫描、放大鉴定到的细节。土的构造：是指整个土层（土体）空间构成上特征的总和，借助肉眼或放大镜鉴别。10、3个基本指标：土的密度：单位体积土的质量（单位为g/cm3或t/m3）土的含水量：土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示。土粒相对密度ds（土粒比重）：土的固体颗粒质量与同体积4时纯水的质量之比，称为土粒相对密度（或比重）。11、换算指标6个

5、干密度d ：单位体积土中固体颗粒部分的质量。饱和密度sat ：土体中孔隙完全被水充满时的土的密度有效密度：土单位体积内土粒质量与同体积水的质量之差。孔隙比e ：土中孔隙体积与土粒体积之比孔隙率n ：土中孔隙体积与总体积之比，以百分数表示。土的饱和度Sr：土中孔隙水的体积与孔隙总体积之比，以百分数表示。12、土的三相比例指标中的质量密度指标共有4个:土的密度，干密度d，饱和密度sat，有效密度。单位：(kg/m3);相应的重度指标也有4个:土的重度gg，饱和重度gsat，干重度gd，有效重度单位：(kN/m3)13、无粘性土的密实度的判定方法： 用孔隙比e为标准： 优点：简捷方便； 缺点：无法反

6、映土的粒径级配因素。用相对密实度Dr为标准Dr土的相对密实度； emax土的最大孔隙比 ； emin土的最小孔隙比； e土的天然孔隙比。0 1/3 2/3 1最松 松散 中密 密实 最密评价：（1）优点：理论上完善；（2）缺点：实际上难以操作。用标准贯入试验的锤击数N为标准该实验的的应用主要有评定砂土的相对密度、评定地基土承载力、估算单桩承载力等。14、粘性土的物理特性与结合水有关界限含水量：粘性土由一种状态转到另一种状态时的分界含水量。液限WL：流动状态与可塑状态间的分界含水量。塑限Wp：可塑状态与半固体状态间分界含水量。缩限Ws：半固体状态与固体状态间分界含水量。15、粘性土的灵敏度和触变

7、性的定义灵敏度：是指粘性土的原状土的无侧限抗压强度qu与重塑土的无侧限抗压强qu比值，用St 表示。 St=qu /ququ 、qu分别为原状土和重塑土试样的无侧限抗压强度。触变性：含水量不变，密度不变，因重塑而强度降低，又因静置而逐渐强化，强度逐渐恢复的现象，称为触变性。16、土的渗透性：土体具有被流体透过的性能，称为土的渗透性17、影响渗透系数的因素土粒大小与级配细粒含量愈多，土的渗透性愈小，例如砂土中粉粒及粘粒含量愈多时，砂土的渗透系数就会大大减小。土的密实度同种土在不同的密实状态下具有不同的渗透系数，土的密实度增大，孔隙比降低，土的渗透性也减小。土中封闭气体含量土中封闭气体阻塞渗流通道

8、，使土的渗透系数降低。封闭气体含量愈多，土的渗透性愈小。土的矿物成分 粘土矿物的结合水占据孔隙蒙脱土膨胀，阻塞孔隙；淤泥不透水含有机质。18、流土：在向上的渗透作用下，表层局部土体颗粒同时发生悬浮移动的现象。管涌：指在渗流作用下土体的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发生移动并被带出的现象。主要发生在砂砾土中。流土与管涌的比较流土管涌现象土体局部范围的颗粒同时发生移动土体局部范围的颗粒同时发生移动位置只发生在水流渗出的表层可发生于土体内部和渗流溢出处土类只要渗透力足够大，可发生在任何土中一般发生在特定级配的无粘性土或分散粘性土历时破坏过程短破坏过程相对较长结果导致下游坡面产生局部滑动等导致结构发生

9、塌陷或溃口19、最佳含水量：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土的最佳含水量，用Wop表示；与其相对应的干密度则称为最大干密度 。20、砂土液化的机理：在由松变密的过程中，如果土是饱和的，孔隙内充满水，且孔隙水在振动的短促时间内排不出去，就将出现从松到密的过渡阶段。这时颗粒离开原来位置，而又未落到新的稳定位置上，与四周颗粒脱离接触，处于悬浮状态。这种情况下颗粒的自重，连同作用在颗粒上的荷载将全部由水承担。21、影响土液化的主要因素：1）土类；2）土的密度；3）土的初始应力状态；4）往复应力强度与往复次数。22、建筑地基基础设计规范把土（岩）作为建筑物地基的工程分类

10、，即把土分为岩石、碎土石、粉土、黏性土、人工填土六大类。23、（1）岩石：是指颗粒间牢固联结，呈整体或具有节理裂隙的岩体。（2）岩石土：粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土称为碎石土。（3）砂土：粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%的土，且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土称为砂土。（4）粉土：粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%，塑性指数IP10的土称为粉土。（5）黏性土：粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%，塑性指数IP10的土称为粘性土，粘性土根据液性指数细分。按沉积年代又分为：老粘性土、一般粘性土和新近沉积的粘性土。（6）人工填土：由于

11、人类活动而形成的堆积物称为人工填土。物质成分较杂乱,均匀性较差，根据其物质组成和成因,可分为素填土、杂填土和冲填土。三、土中应力计算1、土的自重应力：在修建建筑物以前，地基中由土体本身的有效重量而产生的应力。基地压力（P）：建筑物上部结构荷载和基础自重通过基础传递给地基，作用于基础底面传至地基的单位面积压力。基地附加应(P0)：是基础底面处地基土在初始应力基础上增加的压力。2、成层土的自重应力的计算：地下水位以上的土采用天然重度，地下水位以下的土采用浮重度即有效重度。特殊情况：（1）当位于地下水位以下的土为坚硬粘土时，在饱和坚硬粘土中只含有结合水，计算自重应力时应采用饱和重度。（2）在地下水位

12、以下，若埋藏有不透水层，由于不透水层中不存在水的浮力，故层面及层面以下的自重应力按上覆土层的水土总重计算。3、自重应力一般不引起地基的沉降。特：当地下水位变化、地基土为新近填土的时候自重应力会引起地基沉降。4、基底压力的分布5、非均质和各向异性地基中的附加应力。(3)土的变形模量随深度增大的地基 应力集中现象(4)各向异性地基当Eoh>Eov时，应力扩散当Eoh<Eov时，应力集中6、什么是有效应力：土颗粒之间的力。7、有效应力：是使得土体沉降变形的根本原因，也是土体产生强度（摩擦力）的原因。有效应力原理： = - ：为土中的总应力； ：为有效应力； ：空隙水压力四、 土的变形性质

13、及地基沉降计算1、土的压缩性：土在压力的作用下体积缩小的特性称为土的压缩性。2、压缩系数（）：土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量的比值。3、压缩模量（）：土在侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值，或称为侧限模量。单位为kPa或MPa。4、回弹曲线：（要会看图和文字说明）5、土的弹性模量：土体在无侧限条件下，瞬时压缩的应力变形模量。6、土的载荷试验是在现场、无侧限的条件下进行。最终得到地基土的变形模量。7、变形模量：是指土体在无侧限的条件下单轴受压时的应力与应变之比，用符号E0表示。8、分层总和法：用于计算地基的最终沉降量。9、地基的最终沉降量的组成：瞬时沉降、固结沉降、次固结沉降。

14、10、先期固结压力：历史上所经受到的最大压力Pc（指有效应力）P1 = gz ：自重压力； P1 = Pc ：正常固结；Pc > P1 ：超固结土； Pc < P1 ：欠固结土。OCR=1：正常固结OCR>1：超固结OCR<1：欠固结 相同pc时，一般OCR越大，土越密实，压缩性越小11、饱和土的渗透固结：饱和黏土在压力作用下，孔隙水将随时间的迁延而逐渐被排出。同时空隙体积也随之减小，这一过程称为饱和土的渗透固结。五、土的抗剪强度1、土的抗剪强度：是指土体抵抗剪切破坏的极限能力。是判断地基是否遭受破坏的唯一标准。2、库伦公式3、剪破面并不产生于最大剪应力面，而是大主应力

15、作用面的夹角为45°的面。4、直接剪切试验：优点：仪器构造简单，试样的制备和安装方便，易于操作。 缺点： 剪切破坏面固定为上下盒之间的水平面不符合实际情况，不一定是土样的最薄弱面。 试验中不能严格控制排水条件，对透水性强的土尤为突出，不能量测土样的孔隙水压力。 上下盒的错动，剪切过程中试样剪切面积逐渐减小，剪切面上的剪应力分布不均匀。5、三轴压缩试验：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s2=s3的轴对称条件下进行，与土体实际受力情况可能不符。6、无侧限抗压强度试验是三轴剪切

16、试验的特例，对试样不施加周围压力，即s3=0，只施加轴向压力直至发生破坏，试样在无侧限压力条件下，剪切破坏时试样承受的最大轴向压力qu，称为无侧限抗压强度。灵敏度St：粘性土的原状土无侧限抗压强度与原土结构完全破坏的重塑土的无侧限抗压强度的比值。7、十字板剪切试验是原位试验。8、固结不排水剪（CU）施加周围压力s3；打开排水阀门，试样完全排水固结，孔隙水压力完全消散关闭排水阀门；再施加轴向压力增量s，使试样在不排水条件下剪切破坏。不固结不排水剪（UU）施加周围压力s3；施加轴向压力s直至剪破，整个过程都关闭排水阀门，不允许试样排水固结。固结排水剪（CD）试样在周围压力s3，打开排水阀门作用下排水固结，打开排水阀门，缓慢施加轴向压力增量s直至剪破；整个试验过程中，始终保持试样的孔隙水压力为09、适用范围六、土压力、地基承载力和土坡稳定1、挡土墙：是防止边坡的坍塌失稳，保护边坡的稳定，人工完成的构筑物。2、挡土墙的结构形式可分为重力式、悬臂式、扶壁式、加筋土式、锚定板及锚杆式、锚定板挡土结构、桩挡土结构。3、挡土墙的土压力是指挡土墙后面填土因自身重力或外荷载作用对墙背产生的侧向压力。4、挡土墙的构造有仰斜式、直立式、俯斜式。三种不同倾斜形式挡土墙土压力之间关系：E1E2E35、土坡滑动：一般系是土坡在一定的范