清华大学李广信土力学重点知识总结(期末、考研)

1、土力学笔记（清华二版）第一章土的物理性质和工程分类土的形成1, 土的特点2.三大问题、三大特性：强度、变形、渗透碎散性岩石风化或破碎的产物， 非连续体受力易变形，强度低体积变化主要是孔隙变化剪切变形主要由颗粒相对位移引起三相性固、液、气受力后由三相共同承当相间存在复杂相互作用孔隙水和孔隙气可流动天然性自然界的产物，存在自然 变异性非均匀性各向异性时空变异性土的三相组成.根据三相比例不同，将土分为：饱和土、非饱和土、干土.粒径级配：粒径大小及不同尺寸颗粒在土中占的百分比.巨粒土60mm、粗粒土0. 075、细粒土W0. 075；.粗粒土：以砾石和砂石为主的土，也称无黏性土.细粒土：以粉粒和黏粒为

2、主的土，也称黏性土.粒径级配分析方法：筛分法（适用于粒径大于）0. 075；水分法（粒径小于0.075）.粒径级配曲线：横坐标为土颗粒直径（mm）,纵坐标为小于某粒径的土颗粒累积含量（百分 比）.粒径级配曲线的用途：了解土的粗细程度；粒径分布的均匀程度，分布连续性程度来判断土 的级配优劣。.重要参数：o d50：平均粒径，表粗细；diO：有效粒径，细颗粒代表值；d30：连续粒径，表连续性；d60： 控制粒径，粗颗粒代表值。 两点：某粒径范围内土颗粒所占质量百分数，陡多，缓少，平缺.不均匀系数Cu： Cu=d60/dl0； Cu5不均匀土d 211-曲率系数：CCcl或3表示级配曲线不连续。c

3、d Q1010607.3黏性土坡稳定分析条分法将滑动土体离散成土条，将各土条看作刚体，分别求出作用 于各土条上的力对圆心的滑动力矩和抗滑力矩，然后求出土坡的 稳定平安系数。瑞典条分法忽略条间力，计算圆弧滑裂面平安系数搜索最小平安系数； 一般偏低，偏平安毕肖甫法考虑土条侧面力简布法适用于任何滑动面第八章地基承载力.容许承载力：既确保不会失稳，又保证建筑物沉降不超过允许值的荷载。. p-s曲线：压密变形阶段、局部剪损阶段、整体剪切破坏阶段.临塑荷载：当荷载大于这一临界荷载时，位于基础下的局部土体，通常是基础边缘下的土体, 首先到达极限平衡状态，于是地基内开始出现弹性区和塑性区并存现象，这一荷载为临

4、塑荷载。.极限承载力：此时基础下，滑动边界范围内的全部土体处于塑性破坏状态，地基失稳。.竖直荷载下地基的破坏形式（土的特性和基础埋置深度）整体剪切破坏局部剪切破坏冲剪破坏两侧土体隆起较大、 贯通滑裂面略微隆起，未形成贯 通连续的滑裂面不发生隆起，发生垂 直剪切破坏面土质比拟坚硬。密 实，基础埋深不大土质疏松，埋置较深.地基承载力计算：承载力公式法、原位试验法第九章土的动力特性.动荷载：周期荷载；冲击荷载；不规那么荷载.液化：如果振动强烈，孔隙水压力增长很快又无法消散，可能开展成。，Tf=0, 土颗粒完全 悬浮在水中，成为粘滞流体，抗剪强度和剪切模量几乎为0, 土体处于流体状态。一一液化现象或称

5、 完全液化。.振动时孔隙水压力升高而丧失局部强度的现象为局部液化。.振动孔隙水压力的开展影响因素：土的性质；振动前应力状态.影响土液化的主要因素：饱和度；土的种类；密实度，排水条件；应力状态及历史；地震特 性。. 土体液化工程防治加固地基土，换土加密排水；固土围封；加固建筑物；深基础与桩基础级配良好的土： 土的级配不均匀CuN5,且级配曲线连续（Cc=l-3）,适用于填方工程。土中水：自由水：毛细水，重力水；结合水：强结合水，弱结合水土中气：封闭气体，自由气体L3土的物理状态最基本指标土粒的质量与同体积纯蒸储水在4时的质量之比，数值上等。土的密度：单位体积土的质量, 土粒比重（土粒相对密度）：

6、于土粒的密度。Gsms sv（ j 7s ww 土的含水量（含水率） 土的含水量（含水率）土中水的质量与土粒质量之比乘100%w%100% mS土中孔隙含量的指标孔隙比：土中孔隙总体积与固体颗粒总体积之比，e_VVsVv 孔隙率（孔隙度）：孔隙总体积与土体总体积之比乘100%n _ 100%土中含水程度的指标饱和度：孔隙中水的体积与孔隙总体积之比Srv7土的密度和重度的指标：m +Vv TOC o 1-5 h z 饱和密度：孔隙完全被水充满时土的密度 -一 satVm 干密度：土被完全烘干时的密度，数值上等于单位体积土中土粒的质量一d V浮重度，；sat w satd土的物理状态：土的松密状态

7、（粗粒土）和软硬状态或稠度（细粒土）。土的物理状态指标一一粗粒土（无粘性土）的密实度pp相对密实度：Dr max Dr=0最松状态；Dr=l最密实状态；1/3； 2/3：疏松；中密；密实 e e max mi n粘性土（细粒土）的稠度 固体一一半固体一一塑性状态一一液性状态；缩限；塑限；液限。含水量分界线（2）塑性指数：液限与塑限之差IP w w ,表示土所能吸着的弱结合水质量与土粒质量之比, L P细粒土工程分类的依据液性指数：I w Wp ； 0；半固体到可塑态；1；塑态进入液态；直接判定土的软硬程度。 L W W L P1.4 土的结构. 土的结构：土粒或团粒在空间的排列和它们之间的相互

8、联结。粗粒土：单粒结构，颗粒之间 点与点的接触。细粒土：范德华力、库仑力、胶结作用、毛细力；絮凝结构、分散结构，.反映细粒土结构特性的两种性质St3O 粘性土的灵敏度：%,原状土和重塑土无侧限抗压强度比值，结构性越强，灵敏度越大。 粘性土的触变性：结构受破坏后，静置不动形成新的结构，强度得到一定程度恢复。5 土的工程分类24.巨粒土、粗粒土、细粒土；规范：碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土 A= ：P25.细粒土的活性指数：衡量土中黏性矿物吸附结合水的能力PQ0021.6 土的压实性.压实：土体在压实能量作用下，土颗粒克服粒间阻力产生相对位移，使土中孔隙减小，密度 增加.细粒土的压实性不同含

9、水量的土样，以相同的方法击实，测出含水量和干密度，绘制w-p曲线。d0 最优含水率，最大干密度：击实曲线中峰值干密度对应的含水量为最优含水性，在这一含水 量下以这种压实方法能够得到最大干密度。0 击实机理：粒间联结力破坏，颗粒间孔隙压缩；土粒定向排列；颗粒破坏。（3）击实曲线现象解释：w小，水膜薄，粒间阻力大；w增大，水膜加厚，润滑作用，粒间阻力 减小。w到达峰值；之后，水膜加厚的润滑作用不明显，封闭气泡难以完全排除。压实度：填土干密度与室内标准击实试验得到的最大干密度的比值X100%.粗粒土压实性不存在最优含水量：完全干燥或充分洒水饱和情况下可得到较大的干密度，潮湿状态下，毛细水 增加粒间阻

10、力，压实干密度显著降低。压实标准一般用相对密度控制第二章土的渗透性和渗流问题.1 士的渗透问题.渗流量问题、渗透力和水压力问题、渗透变形或渗流稳定问题、渗流控制问题。2 土体的渗透性.总水头：h = z +u/+v2/2g z+u/ 即测管水头.水力坡降：i I ,水头差比渗流长度 L.达西定律：层流状态的渗流中，渗透速度与水力坡降的一次方成正比，并与土体性质有关： v=ki；小于真实渗流速度。.达西定律使用范围：一般均可使用，除发生在纯砾以上很粗的土体中的渗流，且水力坡降较 大；发生在黏性很强的致密黏土中的渗流.渗透系数测定方法：常水头法（渗透性较大的砂性土）；变水头法（渗透性较小的粘性土）

11、，现场注水、抽水试验.影响渗透系数的因素（6点）土体性质：粒径大小与级配；孔隙比；矿物成分；结构；饱和度。水的性质：温度等.层状地基等效渗透系数n k II 水平渗流：各层水力坡降相同，总渗流量等于各层之和：kJ 1 x H 垂直渗流：各层流速相同，总水头损失等于各层之和：k % z Jj 1 j.3二维渗流与流网.渗流问题的边界条件O 水头的边界条件：边界与自由水面相连那么该边界总水头恒定等于测管水头 法相流速的边界条件：法向流速为0的不透水边界，渗流方向沿浸润线切线方向。 自由水面边界：浸润线：测管水头等于位置水头，因为与大气联通；渗流方向沿浸润线切线 方向，法向流速为0 渗出面边界：测管

12、水头等于位置水头，渗流方向与渗出面相交，且渗透流速指向渗流域外部.流网：在渗流场中由一组等势线和流线组成的网格.流网画法要点流线与等势线正交；流线与等势线构成的网格长宽比应为常数，一般应呈现曲线正方形；必须满 足流场的边界条件4渗透力和渗透变形.渗透力：单位体积土体内颗粒受到的渗流作用力，I渗透力大小与水力坡降成正比， 且作用方向同水力坡降的方向一致。i.临界水力坡降重1 e ,流土的临界水力坡降取决于土的物理性质.渗透变形或渗透破坏：土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏。管涌、流土、 接触流土、接触冲刷。.流土：在向上的渗流作用下，表层土局部范围内的土体或颗粒群同时发生悬浮、移动的

13、现象。.管涌：在渗流作用下，一定级配的无粘性土中的细小颗粒通过较大颗粒所形成的孔隙发生移动, 最终在土中形成与地表贯通的管道，从而引发土工建筑物或地基发生破坏的现象。45.渗透破坏的判定流土：水力坡降与临界水力坡降比拟管涌：一般粘性土只会发生流土不会发生管涌，管涌常发生在一定级配的无粘性土中。46.渗透变形的防治措施流土：上游做垂直防渗帷幕，水平防渗铺盖。下游水流溢出处挖减压沟或打减压井，填筑一 定厚度的透水盖重。 管涌：改变水利条件，在上游做防渗铺盖或垂直防渗结构；改变几何条件，在下游渗流溢出 处铺设反滤保护层。第三章土体中的应力计算3.2有效应力原理47.； 11总应力等于有效应力加孔隙水

14、压力；土的变形与强度变化只取决于有效应力的变化48.竖向自重应力:3.3地基自重应力计算i 1 特点：自重应力分布线斜率即重度；等重度随深度呈直线分布;成层地基呈折线分布；土层分界线处和地下水位处发生转折（水下用浮重度）49.自重应力：由于土体自身重量产生的应力为什么说一般情况下土的自重应力不会引起土的压缩变形或沉降，而当地下水位下降时，又会使土产 生下沉呢？土的自重应力产生的压缩变形一般在地质历史早已完成，不会再引起地基沉降，如果因为人为因 素导致地下水位下降，孔隙水压力减小，有效自重应力增加，土体压缩产生沉降。3.4基底压力计算3.5地基中附加应力计算50.影响土中附加应力分布的因素（5点

15、）：非线性材料的影响；成层地基的影响；变形模量随 深度增大的影响；各向异性的影响；基础埋深的影响3.6超静孔隙水压力与孔隙水压力系数51.静止的地下水位一下的孔隙水压力为静孔隙水压力，渗流固结过程中，超静孔隙水压力消散， 总应力转移到土骨架上，有效应力增加，土体被压缩。52.孔隙水压力系数主要与土的饱和度有关，也与岩土骨架的压缩性有关第四章土的变形特性和地基沉降计算.1 土的变形特性试验方法.测限压缩试验、常规三轴试验（是否固结，是否排水）. 土的变形特点（5点）：非线性、弹塑性、剪胀性、压硬性、时间效应2 土的一维压缩性指标.测限条件下的压缩性用孔隙比与竖向压应力关系曲线e-p曲线来表示ea

16、 =.压缩系数a：曲线的割线斜率为土在测限条件下的压缩系数，-P厂 1+ e Es =Q.测限压缩模量： a , eO为原状土的初始孔隙比。Cc = e. e-lgp曲线：直线段的斜率为土的压缩系数lgp；卸载段和加载段的平均斜率称为土的回弹指数或在压缩指数Ce；.先期固结压力：土层在地质历史上曾受过的最大竖向有效应力pco用e-lgp曲线推求。.超固结比0CR=pc/ps, 1超固结土； =1正常固结土； OCR越大，土的超固结度越高，压缩 性越小。3地基沉降量计算. S=sd+sc+ss：瞬时沉降（初始沉降）+固结沉降（主固结沉降）+次固结沉降（蠕变沉降）.瞬时沉降：对于饱和或接近饱和的粘

17、性土，加载瞬间土中水来不及排出，在不排水和恒体积状 况下，侧向挤出变形几乎在加载的瞬间发生。.固结沉降：饱和或接近饱和的粘性土在基础荷载的作用下，随着超静孔隙水压力的消散，土 骨架产生变形所造成的沉降。.次固结沉降：主固结过程结束后，在有效应力不变的情况下，土骨架随着时间继续发生变形。.分层总和法基本假定和方法（6点）基底压力为线性分布；用弹性理论计算基底中心点下附加压力；地基只发生单向沉降，即处于侧限 应力状态；只计算主固结沉降；将地基分层假设干层，分别计算相加为总沉降量；适当考虑误差修正。和土体渗流结理论.太沙基一维渗流固结理论假设（6点）土层均质，完全饱和；土颗粒和水不可压缩；水的渗出和

18、土层压缩只沿一个竖向发生；水的渗流 遵循达西定律，且渗透系数不变；孔隙比的变化与有效应力变化成正比，且压缩系数a保持不变；外荷载一次瞬时施加并保持不变。C;e为渗流固结前土的孔隙比. 土的固结系数： a w 1；孔压消散的快慢。T C 1 = v t.时间因数：v H7 ； H为单面排水为土层厚度，双面排水为土层厚度的一半；时间因数反 映孔隙水压力消散程度即固结程度。.固结度：t时刻，土层的平均固结度为此时土骨架承当的平均有效应力面积对最终平均有效 82U =1 -e 丁 V应力面积12.三种题型O求某时刻t的固结度与沉降量求到达某一沉降量所需时间 由s-t曲线推算以后情况。第五章：土的抗剪强

19、度2 士的抗剪强度理论.库伦公式：=c+ tan粘聚强度+摩擦强度抗剪强度影响因素.影响粗粒土内摩擦角的因素：密度，粒径级配，颗粒形状，矿物成分.细粒土的粘聚强度取决于土粒间各种物理化学作用力，粗粒土一般认为不具有粘聚强度74,莫尔圆：压为正，逆时针为正.抗剪强度包线：土体单元到达破坏状态或极限平衡状态的所有点的集合3 士的抗剪强度的测定试验.抗剪强度的测定方法：三轴剪切试验、直剪试验、无侧限压缩试验，十字板剪切试验。.直剪试验：固结慢剪、固结快剪、快剪。缺点：认为固定破坏面，剪切面上的应力状态复杂，应 力和应变分布不均，排水不明确。.三轴剪切试验：是否固结、排水。优点：O可以完整反映试样受力

20、变形直到破坏的全过程 应力应变相对均匀，状态明确，测量简单可靠破坏面非人为固定0可控制排水，不排水条件下还可测量超静孔隙水压力。可模拟不同工况.十字板剪切试验：测定饱和黏性土的原位不排水强度，特别适用于均匀饱和软黏土。 影响因素：土的各向异性和不均匀性；扭转速率；插入深度对土的扰动影响；渐进破坏效应4应力路径和破坏主应力线5 土的抗剪强度指标第六章挡土结构物上的土压力6.1概述80.挡土墙按其刚度及位移方式分为刚性挡土墙、柔性挡土墙和加筋挡土墙81. 土压力类型O 静止土压力：墙在墙后填土的推力作用下，不产生任何移动或转动时，墙后土体没有水平位移, 处于弹性平衡状态。0 主动土压力：如果墙体可水平位移，墙在土压力作用下产生向离开填土方向的移动或绕墙趾转 动时，墙后土体因侧面所受约束的放松而有下滑趋势。 被动土压力：当挡土墙在外力作用下向着填土方向移动或转动时，墙后土体受到挤压有上滑 趋势。6.2静止土压力计算82.静止土压力沿墙高呈三角形分布，假设墙高H,那么作用于单位长度墙上的总静止土压力E0：E