土力学全套学习教案

1、会计学1土力学全套土力学全套(qun to)第一页，共190页。n2.2 土的渗透性第2页/共190页第二页，共190页。第3页/共190页第三页，共190页。n习题n第5章 土的抗剪强度n5.1 土的强度概念与工程意义第4页/共190页第四页，共190页。n6.4 地基极限承载力理论公式第5页/共190页第五页，共190页。第6页/共190页第六页，共190页。n9.1 土的压实n9.2 土在动荷载作用下的力学性质第7页/共190页第七页，共190页。第8页/共190页第八页，共190页。图0.1 建筑(jinzh)地基及基础第9页/共190页第九页，共190页。图0.2 比萨斜塔(b s

2、xi t)第10页/共190页第十页，共190页。图0.3 倾倒(qngdo)的加拿大特朗斯康谷仓图0.4 倒塌的美国纽约某水泥(shun)仓库第11页/共190页第十一页，共190页。第12页/共190页第十二页，共190页。第13页/共190页第十三页，共190页。图1.1 颗粒(kl)级配曲线图第14页/共190页第十四页，共190页。图1.2 水分子与矿物(kungw)颗粒的关系(a)土粒表面的结合水膜 (b)极性水分子第15页/共190页第十五页，共190页。图1.3 单粒结构(a)松散(sngsn)的单粒结构 (b)密实的单粒结构图1.4 蜂窝(fngw)结构 图1.5 絮状结构第

3、16页/共190页第十六页，共190页。第17页/共190页第十七页，共190页。图1.6 土的三相(sn xin)关系示意图第18页/共190页第十八页，共190页。n(5)土的饱和重度sat第19页/共190页第十九页，共190页。第20页/共190页第二十页，共190页。第21页/共190页第二十一页，共190页。第22页/共190页第二十二页，共190页。试验判定第23页/共190页第二十三页，共190页。n(1)界限含水量的测定方法n1)液、塑限联合测定法图1.7 粘性土的稠度第24页/共190页第二十四页，共190页。n(3)粘性(zhn xn)土的液性指数IL图1.8 锥式液限仪

4、 图1.9 碟式液限仪第25页/共190页第二十五页，共190页。第26页/共190页第二十六页，共190页。第27页/共190页第二十七页，共190页。第28页/共190页第二十八页，共190页。第29页/共190页第二十九页，共190页。第30页/共190页第三十页，共190页。n毛细网状水带。n毛细悬挂水带。第31页/共190页第三十一页，共190页。筑物基础中的混凝土、钢筋等形成浸蚀作用，缩短建筑物和构筑物的使用年限。第32页/共190页第三十二页，共190页。成反比，即达西定律：第33页/共190页第三十三页，共190页。图2.1 达西定律(dngl)的实验装置图2.2 土的V-i关

5、系(a)细粒(x l)土的V-i关系 (b)粗粒土的V-i关系1砂土、一般粘土；2颗粒极细的粘土第34页/共190页第三十四页，共190页。图2.3 常水头(shutu)渗透系数测定装量 图2.4 变水头(shutu)渗透系数测定装量第35页/共190页第三十五页，共190页。第36页/共190页第三十六页，共190页。图2.5 现场(xinchng)抽水试验(a)平面图 (b)剖面图1主井；2观测井第37页/共190页第三十七页，共190页。第38页/共190页第三十八页，共190页。图2.6 动水力(shul)的计算第39页/共190页第三十九页，共190页。图2.7 临界水头(shutu

6、)梯度与土颗粒组成关系第40页/共190页第四十页，共190页。代入式(2.14),得图2.8 闸坝地基(dj)渗流流网图2.9 微单元体渗流(shn li)量分析图第41页/共190页第四十一页，共190页。第42页/共190页第四十二页，共190页。第43页/共190页第四十三页，共190页。nn首先按一定的比例绘出建筑物、构筑物及土层剖面，并根据渗流区的边界定边界线及边界等势线。第44页/共190页第四十四页，共190页。第45页/共190页第四十五页，共190页。第46页/共190页第四十六页，共190页。图3.1 土中一点的应力(a)任意(rny)微元体 (b)主应力微元体 (c)隔

7、离体 (d)莫尔应力圆第47页/共190页第四十七页，共190页。图3.2 均质土的自重(zzhng)应力(a)截面积为A的土柱 (b)均质土的自重(zzhng)应力分布第48页/共190页第四十八页，共190页。图3.3 成层土的自重应力(yngl)(a)截面积为A的土柱 (b)成层土的自重应力(yngl)分布第49页/共190页第四十九页，共190页。n隔水层面以下任意点处土的自重应力按下式计算：图3.4 隔水层(shu cn)计算模层(a)透水层(shu cn)模型 (b)隔水层(shu cn)模型第50页/共190页第五十页，共190页。图3.5 有隔水层时土的自重力(zhngl)(a

8、)截面积为A的土柱 (b)有隔水层时土的自重应力分布第51页/共190页第五十一页，共190页。图3.8 刚性基础基底压力分布(a)砂土 (b)粘性土图3.9 柔性基础基底压力分布图3.10 轴心荷载作用下的基底压力第52页/共190页第五十二页，共190页。n3.4 土中的附加应力n3.4.1 竖向集中力作用下土中的附加应力计算图3.11 偏心(pinxn)荷载作用下的基底压力第53页/共190页第五十三页，共190页。 3.4.2 任意荷载作用(zuyng)下土中附加应力计算第54页/共190页第五十四页，共190页。图3.13 向集中力下土中加应力(yngl)图3.14 集中力作用(zu

9、yng)下土中的附加应力分布图3.15第55页/共190页第五十五页，共190页。图3.16 任意荷载(hzi)作用下土中附加应力 图3.17 均布矩形荷载(hzi)第56页/共190页第五十六页，共190页。第57页/共190页第五十七页，共190页。n(zuyng)面中第58页/共190页第五十八页，共190页。2)计算(j sun)点在矩形荷载边缘上3)计算(j sun)点在矩形荷载一边外4)计算(j sun)点在矩形荷载两边外图3.18 角点法应用(yngyng)第59页/共190页第五十九页，共190页。第60页/共190页第六十页，共190页。第61页/共190页第六十一页，共19

10、0页。图3.21 角点法应用(yngyng) 3.4.5 圆形面积均布荷载作用下土中的附加应力计算图3.22 均布圆形荷载第62页/共190页第六十二页，共190页。第63页/共190页第六十三页，共190页。图3.23 均布线荷载(hzi) 图3.24 均布条形荷载(hzi)直角坐标解 图3.25 均布条形荷载(hzi)极坐标解第64页/共190页第六十四页，共190页。第65页/共190页第六十五页，共190页。第66页/共190页第六十六页，共190页。图3.26 三角形分布(fnb)条形荷载 图3.27第67页/共190页第六十七页，共190页。图3.28 双层地基附加(fji)应力分

11、布1均质土中的z；2应力集中；3应力扩散图3.29 H0.5b时土中附加(fji)应力分布第68页/共190页第六十八页，共190页。nM点的总应力为：第69页/共190页第六十九页，共190页。图4.1 土中的有效(yuxio)应力图4.2 侧限压缩(y su)试验1压缩(y su)容器 2透水石3环刀 4传压板 5荷载6护环 7土样第70页/共190页第七十页，共190页。图4.3 土样孔隙(kngx)比的变化(a)加载前 (b)加载稳定后图4.4 压缩(y su)曲线(a)e-p曲线 (b)e-lgp曲线第71页/共190页第七十一页，共190页。图4.5 回弹(hu dn)和再压缩曲线

12、(a)e-p曲线 (b)e-lgp曲线 4.3.3 压缩(y su)指标 (1)压缩(y su)系数第72页/共190页第七十二页，共190页。图4.6 p-s关系(gun x)曲线 图4.7 压缩系数第73页/共190页第七十三页，共190页。 压缩模量与压缩系数之间有如下(rxi)的关系： 推导如下(rxi)： 竖向应力增量：dp=p2-p1 竖向应变增量：图4.8 e-lgp压缩曲线第74页/共190页第七十四页，共190页。第75页/共190页第七十五页，共190页。图4.9 p-s关系(gun x)曲线4.4 基础最终沉降量计算(j sun)4.4.1 分层总和法分层总和法就是将地基

13、沉降计算(j sun)深度划分为若干个薄层，分别计算(j sun)出各薄层的压缩量，然后求其总和。方法和步骤：按比例绘制(huzh)地基和基础剖面图。第76页/共190页第七十六页，共190页。的压缩量。图4.10 分层总和法计算基础(jch)沉降第77页/共190页第七十七页，共190页。第78页/共190页第七十八页，共190页。图4.12 规范法计算(j sun)基础沉降第79页/共190页第七十九页，共190页。第80页/共190页第八十页，共190页。第81页/共190页第八十一页，共190页。 为沉降计算深度范围(fnwi)内压缩模量的当量值，MPa。按下式计算1 地基沉降计算深度

14、zn应满足下式要求：第82页/共190页第八十二页，共190页。第83页/共190页第八十三页，共190页。n4.4.4 响(yngxing)n(1)前期固结压力pc第84页/共190页第八十四页，共190页。图4.14 集中力下地表沉降(chnjing)曲线图4.15 弹性理论(lln)法计算地基沉降(a)任意荷载面 (b)矩形荷载面第85页/共190页第八十五页，共190页。图4.16 前期固结压力(yl)的确定 图4.17 正常固结土现场原始压缩曲线第86页/共190页第八十六页，共190页。第87页/共190页第八十七页，共190页。图4.20 土的固结( ji)模型图4.19 e-l

15、gt关系(gun x)曲线第88页/共190页第八十八页，共190页。4.5.2 太沙基一维固结理论通常采用太沙基(K.Terzaghi，1925)提出的一维固结理论来研究饱和土层在某一时刻的固结变形。一维固结理论适用于荷载面积(min j)远大于压缩土层厚度的情况；对于堤坝及其地基，属于二维固结问题；高层房屋地基，属于三维固结问题。第89页/共190页第八十九页，共190页。n,外荷载在土中引起的总应力(yngl)沿深度是均匀分布的。第90页/共190页第九十页，共190页。图4.21 一维固结理论示意(shy)(a)一维固结情况之一 (b)微单元体第91页/共190页第九十一页，共190页

16、。有第92页/共190页第九十二页，共190页。n孔隙水应力u=wh,两边分别对z求导得第93页/共190页第九十三页，共190页。n0tz=H, nt=和0zH时,u=0。第94页/共190页第九十四页，共190页。第95页/共190页第九十五页，共190页。图4.23 固结度Ut与时间因子TV的关系(gun x)曲线第96页/共190页第九十六页，共190页。第97页/共190页第九十七页，共190页。图4.24 t/st-t关系(gun x)曲线 图4.25 st-e-t关系(gun x)曲线第98页/共190页第九十八页，共190页。图4.26 荷载(hzi)p-沉降s-时间t关系曲线

17、第99页/共190页第九十九页，共190页。第100页/共190页第一百页，共190页。n5.2.1 (qingd)达式(Coulomb公式)图5.1 土体破坏示意图(a)土坡稳定(wndng) (b)挡土墙倾覆 (c)地基失稳第101页/共190页第一百零一页，共190页。图5.2 抗剪强度(qingd)线a粘性土 b无粘性土第102页/共190页第一百零二页，共190页。第103页/共190页第一百零三页，共190页。图5.3 Mohr应力(yngl)圆-抗剪强度线关系示意图图5.4 极限(jxin)平衡状态(a)微单元体 (b)极限(jxin)应力圆第104页/共190页第一百零四页，共

18、190页。第105页/共190页第一百零五页，共190页。分为：应变控制式；应力控制式。n(2)三轴压缩试验第106页/共190页第一百零六页，共190页。图5.6 应变控制式直剪仪1轮轴；2底座；3透水(tu shu)石；4测微表；5活塞；6上盒；7土样；8测微表；9量力环；10下盒图5.7 直接(zhji)剪切试验(a)剪应力-剪切位移之间关系 (b)剪应力-正应力之间关系第107页/共190页第一百零七页，共190页。(3=0)。第108页/共190页第一百零八页，共190页。图5.8 三轴压缩仪1调压筒；2周围压力表 ；3周围压力阀；4排水阀；5变体阀；6排水管；7百分表；8量力环；9

19、排气孔；10轴向加压设备；11压力室；12量管阀；13零位(ln wi)指示器；14孔隙水压力表；15量管；16孔隙水压力阀；17离合器；18微调手轮；19粗调手轮第109页/共190页第一百零九页，共190页。图5.9 三轴压缩(y su)试验原理(a)破坏时试样上的主应力 (b)三轴试验结果图5.10 无侧限压缩试验(a)无侧限压缩仪 (b)无侧限抗压强度(kn y qin d)试验结果第110页/共190页第一百一十页，共190页。图5.11 十字(sh z)板示意图第111页/共190页第一百一十一页，共190页。n(1)三轴固结不排水试验(CU试验)第112页/共190页第一百一十二

20、页，共190页。图5.12 粘性土的不固结不排水试验结果(ji gu)(a)饱和土不固结不排水强度包线 (b)非饱和土不固结不排水强度包线第113页/共190页第一百一十三页，共190页。图5.13 饱和(boh)正常固结粘性土固结不排水试验结果图5.14 饱和超固结粘性(zhn xn)土固结不排水剪切试验结果第114页/共190页第一百一十四页，共190页。图5.15 固结排水试验(shyn)结果(a)正常固结 (b)超固结第115页/共190页第一百一十五页，共190页。图5.16 3种试验(shyn)方法结果比较第116页/共190页第一百一十六页，共190页。图5.17 应力(yngl

21、)路径的概念第117页/共190页第一百一十七页，共190页。图5.18 三轴压缩固结不排水试验中的正常(zhngchng)固结土的应力路径第118页/共190页第一百一十八页，共190页。图5.19 Kf与抗剪强度(qingd)的关系第119页/共190页第一百一十九页，共190页。图5.20 总应力(yngl)路径与有效应力(yngl)路径图5.21 直剪试验(shyn)的应力路径 图5.22第120页/共190页第一百二十页，共190页。图6.1 p-s曲线(qxin)图6.2 地基破坏形式(xngsh)(a)整体剪切破坏 (b)局部剪切破坏 (c)刺入剪切破坏第121页/共190页第一

22、百二十一页，共190页。图6.3 地基(dj)破坏过程的3个阶段(a)压密阶段 (b)剪切阶段 (c)破坏阶段第122页/共190页第一百二十二页，共190页。图6.4 条形均布荷载(hzi)作用下土中的塑性区图6.5 条形均布荷载(hzi)作用下地基主应力(a)无埋置深度 (b)有埋置深度第123页/共190页第一百二十三页，共190页。第124页/共190页第一百二十四页，共190页。图6.6 条形(tio xn)基础下塑性区第125页/共190页第一百二十五页，共190页。图6.7 天然地基(dj)荷载板试验的p-s曲线6.4 地基(dj)极限承载力理论公式6 . 4 . 1 普 朗 特

23、 尔(L.Prandtl,1920)雷斯诺(H.Reissner,1920)极限荷载公式图6.8 普朗特尔公式(gngsh)的滑动面形状第126页/共190页第一百二十六页，共190页。图6.9 普朗特尔-雷斯诺极限荷载公式(gngsh)受力分析图第127页/共190页第一百二十七页，共190页。第128页/共190页第一百二十八页，共190页。图6.10 太沙基公式地基(dj)滑动图6.11 太沙基公式(gngsh)的承载力系数第129页/共190页第一百二十九页，共190页。第130页/共190页第一百三十页，共190页。图6.12 静载荷(zi h)试验第131页/共190页第一百三十一

24、页，共190页。图6.13 按静载荷试验ps曲线确定(qudng)地基承载力(a)有明显的pa、pu值 (b)pa、pu值不明确第132页/共190页第一百三十二页，共190页。图6.14 标准贯入试验装置(单位(dnwi)/mm)1穿心锤；2锤垫；3触探杆；4锥头图6.15 轻便触探设备(shbi)(单位/mm)第133页/共190页第一百三十三页，共190页。第134页/共190页第一百三十四页，共190页。第135页/共190页第一百三十五页，共190页。图6.16 中型动力触探探头(tn tu)外形及尺寸(单位/mm)图6.17 重型(zhngxng)和超重型(zhngxng)力触探探

25、头(单位/mm)第136页/共190页第一百三十六页，共190页。图6.19 双桥探头(tn tu)结构示意图图6.18 单桥探头(tn tu)结构示意探头(tn tu)锥底直径；L有效侧壁长度；a锥角第137页/共190页第一百三十七页，共190页。第138页/共190页第一百三十八页，共190页。n3)极限荷载除以安全系数第139页/共190页第一百三十九页，共190页。第140页/共190页第一百四十页，共190页。第141页/共190页第一百四十一页，共190页。图7.1 挡土墙举例(j l)第142页/共190页第一百四十二页，共190页。图7.2 挡土墙位移与土压力(yl)的关系第

26、143页/共190页第一百四十三页，共190页。图7.3 静止(jngzh)土压力分布第144页/共190页第一百四十四页，共190页。第145页/共190页第一百四十五页，共190页。图7.4 朗肯主动(zhdng)土压力理论第146页/共190页第一百四十六页，共190页。图7.5 朗肯主动(zhdng)土压力分布第147页/共190页第一百四十七页，共190页。图7.6 朗肯被动(bidng)土压力理论第148页/共190页第一百四十八页，共190页。图7.7 朗肯被动土压力分布(fnb)(a)无粘性土 (b)粘性土图7.8图7.9 填土面上有局部均布荷载土压力(yl)计算第149页/共

27、190页第一百四十九页，共190页。图7.10 水压力 图7.12 库仑(kln)主动土压力理论第150页/共190页第一百五十页，共190页。第151页/共190页第一百五十一页，共190页。第152页/共190页第一百五十二页，共190页。图7.13 库仑被动土压力(yl)理论第153页/共190页第一百五十三页，共190页。第154页/共190页第一百五十四页，共190页。第155页/共190页第一百五十五页，共190页。第156页/共190页第一百五十六页，共190页。第157页/共190页第一百五十七页，共190页。第158页/共190页第一百五十八页，共190页。第159页/共19

28、0页第一百五十九页，共190页。图7.14图7.15 库尔曼图解法原理(yunl)第160页/共190页第一百六十页，共190页。图7.16 库尔曼图解法求主动(zhdng)土压力第161页/共190页第一百六十一页，共190页。图7.17 挡土墙类型(a)重力式挡土墙 (b)悬臂(xunb)式挡土墙 (c)扶壁式挡土墙(d)锚杆式挡土墙 (e)锚定板式挡土墙 (f)板桩墙第162页/共190页第一百六十二页，共190页。图7.18 作用(zuyng)于挡土墙上的力系第163页/共190页第一百六十三页，共190页。图7.19 挡土墙抗滑移(hu y)验算 图7.20 挡土墙抗倾覆验算第164页/共190页第一百六十四页，共190页。图7.21 挡土墙排水防水(fn shu)设计第165页/共190页第一百六十五页，共190页。图7.23 重力(zhngl)式挡土墙类型(a)直立式 (b)仰斜式 (c)俯斜式图7.24 重力(zhngl)式挡土墙的构造(a)墙顶底宽度 (b)墙趾