海事大学土力学期末总复习 交工

1、土土 力力 学学土力学期末考试土力学期末考试1. 土力学有一定难度，侧重基础部分土力学有一定难度，侧重基础部分2. 必修课，希望大家重视必修课，希望大家重视3. 考试原则：考试原则：l 难度难度一般一般不会超过作业和课堂教学内容不会超过作业和课堂教学内容l 不要求死记硬背，但一些公式必须不要求死记硬背，但一些公式必须记记土力学期末考试土力学期末考试4. 成绩比例成绩比例l 期末考试期末考试 80%； l 试验及试验报告试验及试验报告10%l 平时及作业平时及作业 1 0%5. 考试内容：考试内容：重点：基本概念，约占重点：基本概念，约占50l选择题选择题 14题题,21分分l简答题简答题 7题

2、，题，28分分l填空题填空题 11个空格，每空个空格，每空1分，共分，共11分分l 计算题计算题4题，题，40分分土土 力力 学学内内 容容 复复 习习土力学的三大理论土力学的三大理论土中应力分布理论土中应力分布理论自重应力、基底附加应力和地基中附加应力的计算自重应力、基底附加应力和地基中附加应力的计算固结理论固结理论太沙基一维固结理论、有效应力原理、沉降计算、沉太沙基一维固结理论、有效应力原理、沉降计算、沉降与时间的关系降与时间的关系强度理论强度理论 极限平衡条件、摩尔库仑强度理论，三轴试验极限平衡条件、摩尔库仑强度理论，三轴试验E应用应用土压力，边坡稳定，地基承载力，渗透变形土压力，边坡稳

3、定，地基承载力，渗透变形基本知识基本知识n土的三个特点：土的三个特点：碎散性、多相性、天然性碎散性、多相性、天然性n土的物理性质：土的物理性质：组成、状态、结构组成、状态、结构n土的应力计算：土的应力计算：自重应力、附加应力、有效应力原理自重应力、附加应力、有效应力原理重点内容重点内容n地基沉降量计算以及与时间关系地基沉降量计算以及与时间关系土的压缩性指标与分层总和法计算沉降量土的压缩性指标与分层总和法计算沉降量渗流固结理论、沉降量与时间的关系渗流固结理论、沉降量与时间的关系n土的抗剪强度土的抗剪强度莫尔库伦强度理论、极限平衡条件莫尔库伦强度理论、极限平衡条件三轴试验与抗剪强度指标三轴试验与抗

4、剪强度指标第第2 2章章 土的物理性质和工程分类土的物理性质和工程分类1.1 土的形成土的形成1.2 土的三相组成土的三相组成1.3 土的结构构造土的结构构造1.4 土的三相物理性质指标的测定及计算土的三相物理性质指标的测定及计算1.5 无粘性土的特性无粘性土的特性1.6 粘性土及粉土的特性粘性土及粉土的特性1.8 土的工程分类土的工程分类第第2 2章章 土的物理性质土的物理性质土的三相组成土的三相组成n固体颗粒固体颗粒粒径级配：粒组，分析方法，级配曲线粒径级配：粒组，分析方法，级配曲线级配良好：级配良好：CuCu，Cc; Cc; 特征粒径特征粒径矿物成分：原生、次生矿物成分：原生、次生( (

5、高岭、伊利、蒙脱高岭、伊利、蒙脱) )颗粒形状和比表面积颗粒形状和比表面积n土中水土中水结合水结合水( (强、弱强、弱) )、自由水、自由水( (重力、毛细重力、毛细) )n土中气土中气 ( (一般了解一般了解) )第第2 2章章 土的物理性质土的物理性质土的物理状态土的物理状态n物理性质指标物理性质指标三相草图三相草图试验指标：密度试验指标：密度 、土粒、土粒比重比重GsGs、含水量、含水量ww常用指标：常用指标：e, n, w, Sr, , Gs, sat, d, n物理状态指标物理状态指标无粘性土：密实度无粘性土：密实度相对密度相对密度粘性土：粘性土： 稠度稠度 液性指数液性指数 粘性大

6、小粘性大小塑性指数塑性指数 dsat重点：各物理量定重点：各物理量定义义minmaxmaxreeeeD pLpLI 第第2 2章章 土的物理性质土的物理性质plpwwI土的压实性土的压实性细粒土：细粒土：相应于一定压实功能存在最优含水量、最大干密相应于一定压实功能存在最优含水量、最大干密度度压实标准：压实密度压实标准：压实密度粗粒土：粗粒土：不存在最优含水量不存在最优含水量全干和饱和状态容易压实全干和饱和状态容易压实压实标准：相对密度压实标准：相对密度第第2 2章章 土的物理性质土的物理性质 土的工程分类土的工程分类分类依据：分类依据：无粘性土：颗粒级配组成无粘性土：颗粒级配组成粘性土：矿物成

7、分、亲水性粘性土：矿物成分、亲水性 ( ( Ip ) )分类标准（了解）：分类标准（了解）：水电部：粒径级配、塑性图水电部：粒径级配、塑性图( (塑性指数、液限塑性指数、液限) )建设部：粒径级配、塑性指数建设部：粒径级配、塑性指数第第2 2章章 土的物理性质土的物理性质重点：重点：土的物理性质指标定义式土的物理性质指标定义式土的粒径级配曲线土的粒径级配曲线土的物理状态指标土的物理状态指标 土的三相草图与三相换算土的三相草图与三相换算第一章 土的物理性质第第2 2章章 土的物理性质土的物理性质第三章第三章 土的渗透性和渗流土的渗透性和渗流3.2 土的渗透性与渗透定律土的渗透性与渗透定律3.3

8、渗流力与渗透变形渗流力与渗透变形3.4 有效应力原理有效应力原理3.2 土的渗透性与渗透定律土的渗透性与渗透定律n渗透定律：渗透定律：达西定律：达西定律：v = k i ，适用条件：层流适用条件：层流n渗透系数渗透系数 测定方法：常水头、变水头试验测定方法：常水头、变水头试验影响因素：粒径级配、矿物成分、饱和度影响因素：粒径级配、矿物成分、饱和度重点重点第三章第三章 土的渗透性和渗流土的渗透性和渗流第第3章章 土的渗透性及渗流变形土的渗透性及渗流变形渗透力：渗透力：孔隙水对土骨架的拖曳力孔隙水对土骨架的拖曳力方向与渗流方向一致方向与渗流方向一致土体受力分析：土体受力分析：土骨架、土水整体为隔离

9、体土骨架、土水整体为隔离体渗透破坏：渗透破坏：流土：表层土、向上渗流，流土：表层土、向上渗流，i icr cr / / ww管涌：管涌：Cu10Cu10， iiiicr cr土体受力分析；渗透力的计算：土体受力分析；渗透力的计算： j = i j = i ww流土的发生条件，临界水力坡降流土的发生条件，临界水力坡降重点重点n饱和土体的有效应力原理：饱和土体的有效应力原理：有效应力和孔隙水压力计算有效应力和孔隙水压力计算自重应力情况：自重应力情况： 静水位静水位 稳定渗流条件稳定渗流条件 两种隔离体取法：土水整体、土骨架两种隔离体取法：土水整体、土骨架u 重点重点第第3 3章章 土的渗透性和渗流

10、土的渗透性和渗流第第3章章 土的渗透性及渗流变形土的渗透性及渗流变形第第4 4章章 土体应力计算土体应力计算4.2 土体的自重应力计算土体的自重应力计算4.3 基底接触应力分布及简化计算基底接触应力分布及简化计算4.4 地基中的附加应力计算地基中的附加应力计算4.5 地基中附加应力地基中附加应力平面问题的解平面问题的解 地基中的应力状态地基中的应力状态地基中常见的应力状态：地基中常见的应力状态：侧限应力状态：自重应力侧限应力状态：自重应力平面应变状态：附加应力平面应变状态：附加应力空间应力状态：附加应力空间应力状态：附加应力土体的自重应力计算土体的自重应力计算E水平地基中的自重应力：水平地基中

11、的自重应力：侧限应力状态侧限应力状态均质地基均质地基成层地基成层地基地下水位的影响地下水位的影响 iiszHszsysxK0zsz重点重点地基中的附加应力计算地基中的附加应力计算集中力作用：集中力作用：均质等向线弹性均质等向线弹性布氏解应力泡、应力分布特征布氏解应力泡、应力分布特征分布荷载作用分布荷载作用附加应力系数、影响因素附加应力系数、影响因素角点法：矩形、条形基础荷载角点法：矩形、条形基础荷载影响因素：影响因素：各向异性应力集中、应力扩散各向异性应力集中、应力扩散第第3 3章章 地基中的应力地基中的应力重点重点重点：重点：E自重应力：自重应力：垂直；水下用浮容重垂直；水下用浮容重竖直方向

12、自重应力的计算竖直方向自重应力的计算E基底接触应力的计算及应力分布图基底接触应力的计算及应力分布图E附加应力：附加应力：布氏解；叠加原理；影响因素布氏解；叠加原理；影响因素: L/B, z/B: L/B, z/B，(x/B)(x/B)第第3 3章章 地基中的应力地基中的应力第第5 5章章 土的压缩和固结土的压缩和固结5.1 概述概述5.3 土的压缩性及压缩指标土的压缩性及压缩指标5.4 应力历史对地基沉降的影响应力历史对地基沉降的影响5.5 单向压缩公式、地基的沉降计单向压缩公式、地基的沉降计算算5.6 地基沉降与时间的关系地基沉降与时间的关系 太沙基的固结理论太沙基的固结理论基本概念基本概念

13、沉降、固结、压缩变形沉降、固结、压缩变形第第5 5章章 土的压缩性和地基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算引起土体变形的原因土体的沉降组成瞬时沉降主固结沉降次固结沉降土体的变形土颗粒变形( 1/400)很小可忽略不计孔隙水变形土中孔隙体积的减少5.3 土体的压缩特性土体的压缩特性n土的压缩性：土的压缩性：压缩性指标压缩性指标epep曲线：压缩系数；侧限压缩模量曲线：压缩系数；侧限压缩模量elgpelgp曲线：压缩指数曲线：压缩指数n应力历史对土的压缩性的影响应力历史对土的压缩性的影响 先期固结压力先期固结压力 正常固结、超固结、欠固结土（概念、判别）正常固结、超固结、欠固结土（概念、判别）n原位

14、压缩曲线的推求（了解）原位压缩曲线的推求（了解）(e0, ) (0.42e0, ) Cc, Ce=Const第五章第五章 土的压缩与固结土的压缩与固结重点重点土的类别土的类别a1-2 (MPa-1)高压缩性土高压缩性土0.5中压缩性土中压缩性土0.1-0.5低压缩性土低压缩性土 ，故下降，故下降范围内土的重量增加，引起地面下沉范围内土的重量增加，引起地面下沉(这就是大量开采地下这就是大量开采地下水导致地面开裂、下沉的原因水导致地面开裂、下沉的原因)。n3）计算一层土的压缩量）计算一层土的压缩量 时，通常将该层内曲线分布的附时，通常将该层内曲线分布的附加应力简化为直线分布，并且，对正常固结土，起

15、始孔隙加应力简化为直线分布，并且，对正常固结土，起始孔隙比比e1和压缩稳定时的孔隙比和压缩稳定时的孔隙比e2分别由该层中的平均自重应力分别由该层中的平均自重应力和平均附加压力查和平均附加压力查ep曲线确定。曲线确定。5.4 地基沉降计算地基沉降计算n饱和土的渗流固结：孔隙水被逐渐排水、孔隙体积逐渐减小、饱和土的渗流固结：孔隙水被逐渐排水、孔隙体积逐渐减小、土的变形逐渐增大的过程。土的变形逐渐增大的过程。 (超静超静)孔隙水压力逐渐消散减小、孔隙水压力逐渐消散减小、有效应力逐渐增大的过程。有效应力逐渐增大的过程。n饱和土的有效应力原理：饱和土的有效应力原理： n 作用在饱和土上的外荷作用在饱和土

16、上的外荷 (总应力总应力)由孔隙水和土粒之间传递由孔隙水和土粒之间传递的应力共同承担。其中孔隙水承担的压力称为孔隙水压力的应力共同承担。其中孔隙水承担的压力称为孔隙水压力u，土粒之间传递的应力称为有效应力土粒之间传递的应力称为有效应力 。n 在饱和土的固结过程中，孔隙水压力逐渐减小，有效应力在饱和土的固结过程中，孔隙水压力逐渐减小，有效应力逐渐增大；逐渐增大；n 土的变形和强度取决于土粒之间传递的有效应力。因此，土的变形和强度取决于土粒之间传递的有效应力。因此，随着土的固结，土的固结度、压缩量（变形）和抗剪强度均逐随着土的固结，土的固结度、压缩量（变形）和抗剪强度均逐渐增加。渐增加。5.5 饱

17、和土体的固结理论饱和土体的固结理论22zuCtuvwvaekC)1 (1固结系数：固结系数：tHCTvv2时间因素：时间因素：5.5 饱和土体的固结理论饱和土体的固结理论n太沙基一维固结微分方程及其解答太沙基一维固结微分方程及其解答假设条件假设条件渗流固结微分方程渗流固结微分方程微分方程解答微分方程解答n固结度的概念固结度的概念一点的固结度一点的固结度土层平均固结度土层平均固结度重点：土层平均固结度重点：土层平均固结度第五章第五章 土的压缩与固结土的压缩与固结重点重点,.)5 , 3 , 1)(4exp(2sin14),(221mTmHzmmptzumv vTtU4exp81)(22 H单面排

18、水时孔隙水压力分布单面排水时孔隙水压力分布双面排水时孔隙水压力分布双面排水时孔隙水压力分布zz排水面排水面不透水层不透水层排水面排水面排水面排水面HH渗流渗流渗流渗流渗流渗流Tv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=Tv=0Tv=0.05Tv=0.2Tv=0.7Tv=u0=pu0=p计算公式计算公式aekCHtCTTfUUSSwvvvvttt)1 (. 4/. 3)(. 2. 112问题问题1：已知：已知 求解求解问题问题2：已知：已知 求解求解tvStCHS,?,tSCHStv123321渗流固结的工程问题：渗流固结的工程问题：5.5 饱和土体的固结理论饱和土体的固结理论第五章第五

19、章 土的压缩与固结土的压缩与固结重点重点第五章第五章 土的压缩与固结土的压缩与固结重点：重点：土的压缩性：土的压缩性：压缩性指标压缩性指标分层总和法计算最终沉降量分层总和法计算最终沉降量基本原理：基本原理：假设假设计算方法：计算方法：epep曲线；曲线；elgpelgp曲线曲线沉降与时间的关系：沉降与时间的关系：土层平均固结度土层平均固结度U U；TvTv、CvCv沉降计算：固结度沉降计算：固结度 时间时间wvaekC 12HtCTvv第六章第六章 土的抗剪强度土的抗剪强度6.1 概述概述6.2土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论6.3 土的抗剪强度的测定土的抗剪强度的测定6.2土体破坏与强度

20、理论土体破坏与强度理论土的抗剪强度土的抗剪强度土的强度主要是抗剪强度土的强度主要是抗剪强度莫尔莫尔- -库伦强度理论（三条内容）库伦强度理论（三条内容）直剪试验与库伦公式直剪试验与库伦公式应力状态与莫尔圆应力状态与莫尔圆莫尔莫尔- -库伦破坏准则库伦破坏准则土的极限平衡应力状态土的极限平衡应力状态土破坏与否的判断土破坏与否的判断滑裂面的位置滑裂面的位置土的抗剪强度机理土的抗剪强度机理摩擦强度与粘聚强度摩擦强度与粘聚强度tgcf2/45第六章第六章 土的抗剪强度土的抗剪强度重点重点抗剪强度指标：抗剪强度指标：c： 粘聚力粘聚力 ：内摩擦角：内摩擦角 )245tan(2)245(tan231c)2

21、45tan(2)245(tan213c室内试验室内试验1.直剪试验：直剪试验：优缺点优缺点 2.三轴仪：三轴仪：固结排水、固结不排水、不排水；优缺点固结排水、固结不排水、不排水；优缺点3.无侧限抗压仪：无侧限抗压仪： 3 = 0的不排水三轴试验的不排水三轴试验 ；qu4.其他试验其他试验野外测试野外测试1.十字板试验：十字板试验：测试软粘土不排水强度指标测试软粘土不排水强度指标6.3 土的抗剪强度的测定方法土的抗剪强度的测定方法重点：不同类型三轴试验重点：不同类型三轴试验第六章第六章 土的抗剪强度土的抗剪强度重点重点第六章第六章 土的抗剪强度土的抗剪强度重点：重点：莫尔库仑强度理论莫尔库仑强度

22、理论库仑公式，强度指标库仑公式，强度指标极限平衡条件极限平衡条件第第7章章 土压力和挡土墙土压力和挡土墙7.1 挡土墙上的土压力及工程应用挡土墙上的土压力及工程应用7.2 静止土压力计算静止土压力计算7.3 郎肯土压力理论郎肯土压力理论7.4 库仑土压力理论库仑土压力理论F土压力类型土压力类型 三种土压力的定义，大小及位移三种土压力的定义，大小及位移F郎肯主动土压力郎肯主动土压力 原理、计算公式及滑动面的确定原理、计算公式及滑动面的确定 无粘性土和粘性土计算时的区别无粘性土和粘性土计算时的区别 应力分布图应力分布图F库仑土压力理论库仑土压力理论 基本原理基本原理 与郎肯土压力的区别与郎肯土压力

23、的区别第第7章章 土压力和挡土墙土压力和挡土墙重点重点常见情况的土压力计算：常见情况的土压力计算：填土表面作用均布荷载填土表面作用均布荷载墙后填土分层墙后填土分层墙后填土中有地下水墙后填土中有地下水第第7章章 土压力和挡土墙土压力和挡土墙重点重点n1.土坡滑动的类型土坡滑动的类型n2.影响土坡稳定性的主要因影响土坡稳定性的主要因素素n3.土坡稳定性系数土坡稳定性系数(安全系数安全系数)的定义的定义n4.粘性土坡的稳定性分析，粘性土坡的稳定性分析，整体圆弧法和瑞典条分法整体圆弧法和瑞典条分法第第8章章 土坡稳定分析土坡稳定分析9. 某挡土墙高为某挡土墙高为6m，墙背垂直、光滑，填土面水平，土面上作用有连续均匀荷，墙背垂直、光滑，填土面水平，土面上作用有连续均匀荷载载q=15kPa，墙后填土为两层性质不同的土层，其他物理力学指标如图所示。试，