土力学期末考试重点复习资料

第一章土的形成和物理性质指标1、土质学：从工程地质学范畴发展起来，从土的成因和成分出发，研究土的工程性质的本子与机理（地质特性）。2、土力学：从工程力学范畴发展起来，把土作为物理-力学系统，用数学力学方法求解土在各种条件下的应力分布、变形及土压力、地基承载力与边坡稳定等问题（工程特性）。4、土：是由母岩风化，经过多种地质作用和搬移作用形成的，土是岩石风化的产物。5、物理风化：只改变颗粒的大小和性质，不改变岩石的矿物成（量变）。6、化学风化：不仅改变颗粒的大小和性质，不改变岩石的矿物成（质变）。7、土的组成1)固体颗粒固相(Solid)构成土体骨架起决定作用2)土中水液相(Liquid)重要影响3)土中气体气相(Air)次要作用8、成土矿物（1）原生矿物（物理风化，砂卵石料）：颗粒较粗（cm~m）,—般为无黏性土；主要有石英、长石、云母等；吸水力弱、稳定、无塑性；性质由矿物本身的性质反映，如颗粒大小组成、矿物类型、颗粒形状、表面特征、硬度等。（2）次生矿物（化学风化，黏土矿物）：颗粒较细（＜5口m）,—般为黏土矿物；主要有高岭石、伊利石、蒙脱石；吸水力强、活泼、有塑性。9、黏土矿物：是一种复合的铝-硅盐晶体，颗粒呈片状，是由硅片和铝片构成的晶包所组叠而成，可分成高岭石、蒙脱石和伊利石三种类型。10、高岭石：产于酸性环境，是花岗岩风化后的产物，通常来源于长石的水解。1：1型晶格，1硅片＋1铝片=1晶层，晶层靠氢键连接，一个颗粒、多达近百个晶层。特点：水稳性好，可塑性低，压缩性低。11、蒙脱石：常由火山灰、玄武岩等转变而来，一般在碱性、排水不良的环境里风化形成。2：1型晶格：2硅片+1铝片二1晶层，晶层没有钾离子连接，连接弱,水分子进入。特点：高塑性、高压缩性，低强度，遇水膨胀。12、伊利石：碱性介质中风化产物，2：1型晶格，2硅片+1铝片=1晶层，

晶层靠钾离子连接，比较稳定，但不如氢键。特点：遇水膨胀，脱水收缩的能力低于蒙脱石，其力学性质介于高岭石与蒙脱石之间。13、土粒的大小和土的级配60(K075~►细粒粉粒黏粒|胶粒—粗粒一~►细粒粉粒黏粒|胶粒砾石砂粒粗丨£丨细h訂中［细205舟0.50.25Ire“i20.0750.002粒径：土粒大小mm；粒组：按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类界限粒径；粗粒土(Coarse-gainsoil):砾石和砂粒为主要组成的土，也称无黏性土；细粒土(Fine-grainsoil):粉粒、黏粒和胶粒为主组成的土，也称黏性土；土的级配:土中各种大小的粒组中土粒的相对含量；14、颗粒大小分析试验:测定土中各粒组颗粒质量所占该土总质量的百分数，确定粒径分布范围的试验。15、分析方法筛分法：粗粒土，粒径＞0.075mm。利用一套孔径由大到小的筛子，将按规定方法取得的一定质量的干试样放入一次叠好的筛中，置振筛机上充分振摇后，称出留在各级筛上的土粒的质量，计算出小于某土粒粒径的土粒含量百分数X(%)密度计法：细粒土，粒径＜0.075mm。利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同来确定小于某粒径的土粒含量的方法。

16、土的粒径分布曲线上的粒径分布曲线粒径（粒径（mtn）17、土的粒径分布曲线用途（1）土中各粒组的土粒含量，用于粗粒土的分类和大致评估土的工程性质；（2）某些特征粒径，用于建筑材料的选择和评价土级配的好坏。（3）土的粗细度：用d表示；50（4）土的不均匀程度：不均匀系数C=d/d；u6010（5）连续程度：曲率系数Cc=d2一；d60d10（6）土的分类标准（GBJ145-90）:纯净砾、砂，Cu>=5，且Cc=l~3时，级配良好18、土的液相吸着水:土颗粒表面电分子力吸附在土粒表面的一层水，不能传递压力。自由水:不受颗粒电场引力作用的孔隙水毛细水:由于土体孔隙的毛细作用升至自由水面以上的水。毛细水承受表面张力和重力的作用重力水：自由水面以下的孔隙自由水，在重力作用下可在土中自由流动（传递水压力，浮力、渗流力）19、毛细现象：由于毛细张力的作用，会形成如图所示的弯液面，使毛细角边水产生负压力，颗粒则受正压力。20、土颗粒间的相互作用力化学键、范得华力、离子—静电力、毛细水压力21、土的结构：指土的物质组成(主要指土粒，也包括孔隙)在空间的相互排列以及土粒间的联结特征的综合。单粒结构、分散结构、絮状结构。22、土的物理性质指标：反映组成土体的固体颗粒、孔隙中的水和气体三项所占的体积和质量(重量)的比例关系的指标。测量方法：黏性土：环刀法、腊封法；粗粒土：灌砂法、灌水法土的重度Y：亦称为容重，定义为单位体积土的重量，用Y表示，单位为kN/m3。土粒比重G:土粒的质量(或重量)与同体积4°C时纯水的质量(或重量)S之比(无因次)。测量方法：比重瓶法：适用于粒径小于5mm的土。事先将比重瓶注满纯水，称瓶加水的质量。然后把烘干土若干克装入该空比重瓶内，再加纯水至满，称瓶加土加水的质量。4)土的含水率:为土中水的质量与土粒的质量之比，以百分数表示。测定方法：烘干法：适用于黏质土、粉质土、砂类土和有机质土类。先称出天然土的质量，然后放在烘箱中，在100C〜105C常温下烘干，称得干土质量。土的孔隙比e：土中孔隙的体积与土粒的体积之比，以小数表示。土的孔隙率n：土中孔隙的体积与土的总体积之比，以百分数表示。土的饱和度S：土中孔隙水的体积与孔隙体积之比，以百分数表示。r土的干密度P:单位体积内土粒的质量。d土的干重度Y:单位体积内土粒的重量。d饱和密度P:土中孔隙完全被水充满土处于饱和状态时单位体积土的质sat量。饱和重度Y:在饱和状态下，单位体积土的重量称为饱和重度。sat浮重度(有效重度)Y'：土在水下，受到水的浮力作用，其有效重量减小。土的浮密度P'是单位体积内的土粒质量与同体积水质量之差23、相对密实度D用来衡量无黏性土的松紧程度r式中：D——相对密实度；re――无黏性土处在最松状态时的孔隙比；maxe――无黏性土处在最密状态时的孔隙比；mine――无黏性土的天然孔隙比或填筑孔隙比024、相对密实度Dr划分无黏性土的状态如下：OVD<1/3r疏松的1/3VD<2/3r中密的2/3VD<1密实的r25、稠度：指黏性土的干湿程度或在某一含水率下抵抗外力作用而变形或破坏的能力，是黏性土最主要的物理状态指标。26、可塑性：土在外力作用下可改变形状但不显著改变其体积也不开裂，外力卸除后仍能保持已有的形状。27、稠度界限或阿太堡界限：用于区分黏性土从一种状态过渡到另一种状态的界限含水率被称为稠度界限或阿太堡界限液限(W)――从流动状态转变为可塑状态的界限含水率，也就是可塑L状态的上限含水率；塑限(W)――从可塑状态转变为半固体状态的界限含水率，也就是可p塑状态的下限含水率；缩限(W)――从半固体状态转变为固体状态的界限含水率，亦即黏性s土随着含水率的减小而体积开始不变时的含水率。

28、界限含水率的测定方法（1）测定塑限：搓滚法，液、塑限联合测定法（2）测定液限：碟式仪法，液、塑限联合测定法（3）测定缩限：收缩皿法29、塑性指数：液限和塑限之差的百分数值（去掉百分号）。用I=W-W表示，pLP取整数。塑性指数越高，吸着水能力越高，土的黏粒含量越高。30、液性指数：表征了土的天然含水率与界限含水率之间的相对关系，表达了天然土所处的状态。班-班-竹IV-阵31、土的压实性：指在一定的含水率下，以人工或机械的方法，使土能够压实到某种密实度的性质。32、土的压实性影响因素：含水率、击实功能、土类和级配。£弐塞-君一最大干密度（给定击实功・最优含水率M一声堂£弐塞-君一最大干密度（给定击实功・最优含水率M一声堂星十名T33、双电层：土粒表面的负电荷，受土粒表面影响的阳离子层（反离子层）。双电层电位随距离的增大呈指数衰减。双电层厚度与离子价、离子浓度的平方根成反比。34、双电层的影响因素1）孔隙水中离子浓度的影响：浓度高，厚度小；2）离子价数的影响：价数高，厚度小；3）温度与溶液的介电常数的影响：温度高、导电性强，厚度大（4）pH值的影响：pH值与pH差值大，厚度大；e

第二章土体应力计算1、太沙基有效应力原理：土中的应力按土体中土骨架和土中孔隙流体（水、气）的应力承担作用原理或应力传递方式可分为有效应力和孔隙应（压）力。（1）有效应力：由土骨架传递（或承担）的应力。（2）孔隙应力：由土中孔隙流体（水和气体）传递（或承担）的应力。（3）总应力：有效应力＋孔隙应力。2、土体的应力按引起的原因分为自重应力和附加应力（1）自重应力——由土体自身重量所产生的应力；（2）附加应力——由外荷（静的或动的）引起的土中应力；3、侧限应力状态：指侧向应变为零的一种应力状态。4、静止侧压力系数％：是土体在无侧向变形条件下侧向（水平向）有效应力与竖向有效应力之比。通常小于1，但对于超固结粘土和压实土也可能会大于1。1）2）3）可通过现场或室内试验确定:K0由泊松比v计算:K1）2）3）可通过现场或室内试验确定:K0由泊松比v计算:K0V1-v土或正常固结粘土:K。=1-sind（d为土体极限状态下的摩擦角）(4)超固结粘土：K0=(1-sind)OCRsine6、成层土应力的计算

6、成层土应力的计算7、基底附加应力：基底压力扣除因基础埋深所开挖土体的自重应力后在基底处施加于地基上的单位面积压力。8、中心荷载下的基底压力LT4•矩形基础P=^^=—lbAG=¥^@JP+Gbb2.条形基础l/b>WLT4•矩形基础P=^^=—lbAG=¥^@JP+Gbb2.条形基础l/b>W9、偏心荷载下的基底压力IlliFG/^ffliT.V空+胆=垃土仝lb~Wlb~Wp丄人lb/..PEnPmax_F、_~lbifluXPime>l/6/Pime>l/6/入泌可否小于零？J若不可以，怎么办？一旦小"6*就要应力重组(stressredistribution)^10、倾斜偏心荷载下的基底压力(a)矩形基础l/T”(b)条形基础\RPhFtpdPh梯形分布荷载P,10、倾斜偏心荷载下的基底压力(a)矩形基础l/T”(b)条形基础\RPhFtpdPh梯形分布荷载P,=P-皿‘LULUPmin7^maxmaxp.卩111j地面卫金Phm11、附加应力是由于修建建筑物之后在地基内新增加的应力，它是使地基发生变形从而引起建筑物沉降的主要原因。12、计算假定：地基土是各向同性的方向上都是无限的。13、竖向集中力作用下地基附加应力

均质的、线性变形体，而且在深度和水平半无限空间体弹性力学基本解Im.IflJw2inIm.IflJw2in图2-巧m2,z齢图【例题】如图所示*矩形基底长为4m、宽为2mf基础埋洙为0,5m,基础两侧土的重度为18kN/m\由上部中心荷载和基础自重计算的基底均布压力为140kPa.试求基础中心O点下及A点下、H点下z=lmgS度处的竖向附加应力。【解答】先求基底净压力(基底附加应力)pa.由已知条件pK=p-y^=140-18X0.5=131kPa求A点下Im探处竖向附加应力叫屮l/b=212=1;jt®=1/2=0.5査表2—Z应用线性插值方法可A=0.2315^-2^,-2X0.2315X131-60.65<kPa}仙}求O点下Im探处地基附加应力理。.^=2/1=2;^>=1/1=1査衷2-2得忑・(MP99,所以^fl-4X(}J999X131-104.75(kPa)A*a2m—A*a2m—rB-p-rvd=IT]-111kPw<<"iihi'"ngdnIlmIm05m囲2-1,刪S2-2附图⑷求H点下Im深度处竖向应力口沁^-iSkN.Hn1对于HGbQ,HSaG两块面积，长度潼度b均相同*f/b=2.5/2=1.25；z!b=M2=(1.5査表2・2,利用双向线性插值得兀=山23^-iSkN.Hn1对于HAcQ,HAdS两块面积*长度『宽度b均相同席=2皿5N,zA=1/0.5-2查表2・2,得^=0.1350,gzH=(2X0.2350-2X0J350>X131=26.2(kPa)关于自重应力和地基附加应力简图正确的是二(B)ABCD(三)矩形面积基底受水平荷载时角点下的附加应力注意匸⑴计算点在基础的角点下+1^B为荷载作用方向的边长＜为基础另一边长度“+”为荷载方向终止端角点以下(1)计算上部结构荷载P和基础及其上回填土的自重G；计算基底压力；根据基础埋深和埋深范围内土体的重度计算基底净压力；确定是平面问题还是空间问题，并建立相应的坐标系；(5)根据计算点的坐标计算m和n并查对应的附加应力系数(注意：线性插值)；6)根据附加应力系数和基底净压力计算地基中的附加应力；(7)注意：对空间和平面问题，若基底净压力为均布或三角形分布时，z=0处(即基底面)的附加应力直接用基底净压力。图2・24例趙2-3图2・24例趙2-3附田＜3)求基底净压力(基底附加应力〉。P沪Pm-Yod=320-19X1.5=291.5kPaP^Pma*-pmm=^80-320=1GOkPa＜4＞计算笄种压力形式佩，prPh引起的地基Nl点和N点的附加应力°【例题2—3】如图所示的挡土墙，基础底面宽度为6m,埋置于地面下1.5血处。每米墙自重及其上部其他竖向荷载F』2400kN/mf作用位置离墙基础前缘A点3・2g因土压力等作用墙背受到水平力Fh=400kN/mf其作用点距离基底面2.4m。设地基土重度为19kN/m3,若不计墙后填土附加应力的影响,试求因％,尸山作用基础中心点及前缘A点下深度z=7.2m处M点，N点的附加应力。【解】(1)求作用于基底面上的力及偏社距"设合力作用点离基底前缘A点的水平距离为心氷用合力矩定理，即FV'X"FvX3.2—FhX2.4则x=2.8(hi)于是合力備心距G=b/2-2J=0.2(m):合力作用点位于棊底面中点的左侧氏2血°(2＞求基底压力。这属干平面问题应用式(2-13＞，得竖向基底压力Pmin-」士畀一6U±6一32UM)Pii=Fh/h=400/6=667kPa例龜2-3喪压力形式X±:'fl附拥应力系数附加甩力鬧点川点M点N点制点川点M点M点卅点關点」¥点赛向均匀分布3.067,27.20.37B0.375139.34109,31竖向三角形分布3.01L21.20.2W0.22138.2435.36r水乎均匀井布顽67.27.20,53L08.74附加庭力总和177.58153.41第三章土的渗透性和渗透变形1、渗透所引起的问题（1）水的问题：水自身的量、质、赋存位置（地下水位）的变化所引起的问题（排水、挡水、污水、地下水开采）。（2）土的问题：由于水的渗透引起土体内部应力状态的变化或土体、地基本身的结构、强度等的变化，从而影响建筑物或地基的稳定性或产生有害变形的问题。2、达西渗透定律参数定义层流：流体向前流动时，各质点间相互平行，互不干扰；紊流：流体除向前流动外，碎成许多漩涡，而与侧边流体混合；过渡流：从层流向紊流过度的中间状态，流体行为不稳定，时而层流时而紊流；位置水头：到基准面的竖直距离，代表单位重量的液体从基准面算起所具有的位置势能；压力水头：水压力所能引起的自由水面的升高，表示单位重量液体所具有的压力势能；测管水头：测管水面到基准面的垂直距离，等于位置水头和压力水头之和，表示单位重量液体的总势能；总水头：单位重量水体所具有的能量；uv2A=z十——十石一b2胃式中：位置水头Z：水体的位置势能（任选基准面）；压力水头u/:水体的w压力势能（u孔隙水压力）；流速水头V2/（2g）：水体的动能（对渗流多处于层流~0）渗流的总水头：也称测管水头，是渗流的总驱动能，渗流总是从水头高处流向水头低处；水力坡降：单位渗流长度上的水头损失，i=H/L。渗透系数：反映土的透水性能的比例系数，其物理意义为水力坡降i=l时的渗流速度。尸尸适应于透水性强的无黏性土>«•3、水利水电工程地质勘察渗透系数规范渗透性等级渗透系数盘(m/s)扱微透水k<103微透水10s<fr<107弱透水107<A<l(|-6中等透水1O^SA<UH强透水极强透水A>1024、达西定律的适用条件(1)层流(线性流动)发生于砂土或一般黏土绝大数渗流，均属层流范围故达西定律均可使用。2)从层流转换为紊流时的雷诺系数R一般为0.1~7.5的范围，达西渗透定

e律适用条件R<1oe密实黏土黏土颗粒外具有较厚的弱结合水膜，因此达西定律不适用。5、渗透系数的测定室内试验测定方法：常水头试验法、变水头试验法现场试验测定方法：渗压计法、试坑法、单环法、双环法、井孔抽水试验、井孔注水试验；6、常水头法尸测量『时间内的渗水量「q-V!t#计算该时间段内的流量§q=vA=kiAVLALht—聽脣甘7-A/?/L

VLALht—聽脣甘土类渗透系数(m/s)渗透性纯砾>103高渗透性1纯砂与砾混合物105~103中渗透性;极细砂1疔J10-5低渗透性粉土、砂与黏土混合物109107极低渗透性［黏上<109几乎不聶水i9、成层土的渗透系数7、变水头法：透水性弱的黏性土□JJ'托心dh尸皋于达西定律7、变水头法：透水性弱的黏性土□JJ'托心dh尸皋于达西定律dV-kiAxt//-k—A^di尹叶务时间段积分&>A］;f2>h2且｛电一石)%k=2.3一—一世如且(匚-fjh2尸测量血时间内的渗水量dV=-£?xdh8、常见土体的渗透系数■算例说明=1,0m,=0,01midayH2—LOm^A2—Im/dayH3=1.0/n,A:3=100m/dayYk-H.:忍-厶7尸-翦.6加/d妙［按层厚加权平均，由较大值控制fj—fj——0*03?k/day10、渗流和流网的定义等势线：在任一条等势线上各点的总水头是相等的，或者说，在同一条等势线上的测压管水位都是同高的。流线：代表渗流的方向。流网：等势线和流线交织在一起形成的网格叫流网。11、流网的特征（1）流线与等势线彼此正交；（2）每个网格的长宽比为常数，为了方便常取1，这时的网格就成为正方形或曲边正方形；3）相邻等势线间的水头损失相等；（4）各流槽的渗流量相等；12、渗流力：渗透水流施于单位土体内土粒上的拖曳力，渗流力是体积力，方向与渗流方向一致。j=J/V=yAh/L=丫iww13、临界水力坡降：向上渗流存在时，滤网支持力减少。当滤网支持力为零时的水力坡降称为临界水力坡降i，它是土体开始发生流土破坏时的水力坡降。

cricricrG-11+e14、渗透稳定性渗透变形：渗透水流作用于土体上的渗流力达到一定值时，土体中一些颗粒甚至整体就会发生移动而被渗流带走，引起岩土体的结构变松、强度降低、甚至整体发生破坏，这种现象称为渗透变形。（1）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，与土的密实度有关，主要发生在地基或土坝下游渗流溢出处。流土在黏性土和无黏性土中均可以发生。黏性土发生流土破坏的外观表现为：土体隆起鼓胀、浮动、断裂等。无黏性土发生流土破坏的外观表现是：泉眼（群）、砂沸、土体翻滚最终被渗透托起等。（2）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出的现象，主要发生在砂砾土中。内因：有足够多的粗颗粒形成大于细粒直径的孔隙；外因：渗透力足够大。

流十-管涌现象十体局部范附的颗粒同时发生移动或局部土体表面隆起上体内细颗粒通过粗粒形成的孔隙通道移动位置一股发丁广地基或岸坡渗流逸出部位，不发牛F、土体内部叮发V］：土体内部和漫流溢出处上类只耍渗透力足够大，可发生在任何土中—般发生在特定级配的无黏性上或分散性黏土历时破坏过程短破坏过程相对较长后果导致卜游坡闻产宅局部滑动等导致结构发牛塌陷或溃口15、流土可能性判别在自下而上的渗流逸出处，任何土包括黏性土和无黏性土，只要满足渗透坡降大于临界水力坡降这一水力条件，均要发生流土。1)i<i:土体处于稳定状态cr2)i>i:土体发生流土破坏cr3)i=i:土体处于临界状态cr16、管涌型土的临界水力梯度OJ0.203O.J|U.SOJ0.203O.J|U.S流遠打水力梯度的关系"2.2G-1)(1一沙学打20渗流速度快速增加17、防止渗透变形措施防治流土：上游延长渗径、下游减小水压、下游增加透水盖重。防治管涌：改善几何条件：设反滤层等、改善水力条件：减小渗透坡降。

地基土粒比重为2嗣，孔隙率f伪3&0茹，试求：(1)肓点的孔隙水应力和有效应力；(2)淒流逸出处1一2是否会发生流土?(3)图中网格9,10,lh12上的渗流Bl力是多少？棺点的孔隙水应力和有效应力i厂AA/AL7WAAA-1(1X0.8Xi厂AA/AL7WAAA-1(1X0.8X4.4=34.5kN/m■IlPM<JJ[2L'：—168,6kPw总应丿」\\效by.丿丿Lv：.o.i:：.r：ie=A7//A£=0.8/8=0.1=9.8X10I20X(10-2)\\效by.丿丿Lv：.o.i:：.r：ie=A7//A£=0.8/8=0.1=1.04>te渗流逸出处〕-2不会发生流土现獴两流线间平均距离b=4AinA/i渗流逸出处〕-2不会发生流土现獴两流线间平均距离b=4Ain第四章土的压缩与固结1、压缩：在外力作用下，土颗粒重新排列，土体体积缩小的现象称为压缩。2、单向压缩：当土体的侧向被限制就只有在一个方向可能产生变形。3、固结：土的压缩随时间增长的过程。渗透性大的土，压缩完成得快；渗透性小的土，压缩完成得慢。4、瞬时沉降：是指在加荷后立即发生的沉降饱和黏土，瞬时沉降是在没有体积变形的条件下发生的，它主要是由于土体的侧向变形引起的，是形状变形。5、主固结：在荷载作用下饱和土体中孔隙水的排出导致土体体积随时间逐渐缩小，有效应力逐渐增加，是总沉降的主要部分。6、次固结：土体在主固结沉降完成之后在有效应力不变下还会随着时间的增长进一步产生沉降。7、单向固结：饱和土体在某一压力作用下，压缩随着孔隙水的逐渐向外排出而增长。如果孔隙水只沿一个方向排出，土的压缩也只在一个方向发生（一般指竖直方向），此时的固结为单向固结。8、单向固结的原理：饱和土体在某一压力作用下的固结过程就是土体中各点的超静孔隙水应力不断消散、附加有效应力相应增加的过程，或者说超静孔隙水应力逐渐转化为有效应力的过程，而在转化过程中，任一时刻任一深度处的应力始终遵循有效应力原理。9、室内固结试验装置［环刀透水石试样—//滤纸［环刀透水石试样—//滤纸:-百分表II传压板於尊川II纠vv10、土的压缩性指标Ae1001.0Ap0.6>压缩系数（叭）Pi-Pi土的类别^（MP/1）10、土的压缩性指标Ae1001.0Ap0.6>压缩系数（叭）Pi-Pi土的类别^（MP/1）肩iJ玉翳性I>=II.S中压缩性土IMII点低压缩性上<0.1p(kPfi>OOkPii—P舶线lOOkf相同点：都是反映土的压缩性指标。不同点：压缩系数随初始压力及压力增量的大小而异（不是定值），压缩指数在较高的压力范围内是常数。11、其他压缩指标体积压缩系数m：土体在单位应力作用下单位体积的体积变化；vam=vv1+e压缩模量Es:土体在无侧向变形条件下，竖向应力竖向应变之比;变形模量E：土体在无侧限条件下应力与应变之比;12、应力历史应力历史：土体在历史上曾经受到过的应力状态；固结应力：能够使土体产生固结或压缩的应力，以P表示；0前期固结应力：土在历史上曾受到过的最大有效应力,以p表示；c超固结比:前期固结应力与现有有效应力P/之比，以OCR表示，即OCR=p/poco13、无侧向变形条件下单向压缩量计算假设（1）土的压缩完全是由于孔隙体积减小导致骨架变形的结果，土粒本身的压缩可忽略不计；（2）土体仅产生竖向压缩，而无侧向变形；（3）土层均质且在土层厚度范围内压力是均匀分布的。14、单向压缩量公式1514、单向压缩量公式15、分层总和法按土的特性和应力状态的变化将地基分为若干（n）层，假定每一分层土质均匀且应力沿厚度均匀分布，然后对每一分层分别计算其压缩量Si，将各分层的压缩量总和起来，即得地基表面的最终沉降量S。16、确定压缩层厚度的方法I-.缩巨H一分.1||1||应力比1I-.缩巨H一分.1||1||应力比1上1—/_般黏上：a=0.1rr17、地基沉降计算的e-p曲线法（1）选择沉降计算点位置；求出基底净压力的大小和分布

（2）将地基分层。水工建筑物地基，每层厚度可控制在H=2〜4m或H<0.4boii土层交界面、地下水位应为分层面；3)计算地基中的自重应力（从地面算起）分布；3)计算地基中的自重应力（从地面算起）分布；4)5)按算术平均求各分层平均自重应力和平均附加应力；求第i分层的压缩量;6)每一分层压缩量累加，得地基总沉降量。4)5)按算术平均求各分层平均自重应力和平均附加应力；求第i分层的压缩量;6)每一分层压缩量累加，得地基总沉降量。7)计算地基中的附加应力分布（从基底算起），确定压缩层厚度；例题：有一矩形基础放置在均质黏土层上，如图（a）所示。基础长度L=10m，例题：宽度B=5m，埋置深度D=1.5m，其上作用着中心荷载P=10000kN。地基土的天然湿重度为20kN/m3，土的压缩曲线如图（b）所示。若地下水位距基底2.5m，试求基础中心点的沉降量。m02f2.5in.OS30m，试求基础中心点的沉降量。m02f2.5in.OS30地下水伦>旳/0.90.Rfi°'Ho25507510012515017520022525QXkPa)>旅1仏属于空间问题，且为中心荷载*所以基底压力为/7=P/（ZXsy=l0000/（10X5）=2ttOkPa,p^=p-yPr2Q0-2OX],5=170kPa>闵为是均质土「I[地下水位在基底以卜d冒m处*取分层陣度旦=2由《1。>求答分肚面的「I童应力(从地面算起)叫厂yd^30liPaasl=aj0-i-fH^SOkPaasl=aiXr■叫=1as3=ai2+yllj|=lJ6kPaS尸S+7H4=l64kPa<tiS=。討+y11^=192kPa

＞确定压缩层厚度。第4点处。/o=0.195＜0・2,取压缩层厚度为10m。＞计算各分层的平均自重应力和平均附加应力。各分层的平均应力及相应的乳隙比平均自亜应力=九(回)乎均附加应力(kPa)加荷后总的应力內；=九*!Jrl(kPa)初始孔晾出压缩穗定后的孔隙比dI551532060.935D.870n941(®2030^150.870D.2266138山够50.S751Y150机191Q.8850.&73＞地基沉降朵：分别计算各分层的沉降量，然后累加$—『———H—18.5cm18、地基沉降计算的e-lgp曲线法屁p(ig)取样过程堀曲线沉积过程:压缩试验护AB：沉积过程，到B点应力为勺'hRC：取样过程.应力减小，先期固结压力为久(1＞：压缩试验曲线T开始段位于再压縮曲线上，后段趋近原位压缩曲线在先期固结压力佻附近发生转折.据此可确定Pc19、卡萨格兰德法L在Egp曲线上，找岀曲率最大点】町2.作水平线ml&作ni点切线ml丄作in1-nil的甬分线ni35m3与试验曲线的直线段交于点B6.B点对应于先期固结压力珂尸现场压缩曲线的推求正常固结土（pc=pc=pi）

假定：①I;取出地面后体积不变：点（帥P。）应位原状土的初始压缩|枷线上；②（U縮处的丄与原状丄-致，丄样不受到扰动影响。现场压缩曲线：/确定前期固结应加輕/过旬作水平线与氏柞用线交干R点。B点必然位于厚狀土的初始压缩曲线上/以（M2切得到C点，C点也位于原状土的初始压缩曲线上：/通过氐C两点的IT线即为所求的原位压缩曲线。-现场压缩曲线的推求假总七取出地面后体积不变，即心虽）在原位压缩曲线上：0』2切处的上与原状土一致*不受扰动影响。现场压缩曲线的推求：确疋叫的作用线过引作水平线®哄作用线交于R点过0血列作水平线-jf-lgp曲线交丁点C过B和C点作山线即为原位压缩曲线口尸现场压缩曲线的推求超固结土假亠p产p訂假定：①卜:取出地面汗体积不变，即血氏）在原位再压缩曲线上FPqPcp(lg)再压缩指数c为常数；山毗引处的t与原状土一致，不受扰动影响。现场压编曲线的推求；确定的柞用蛭；过％作水平线与卩刖作用线交于n点：过D点作斜率为G的克线」能作用线交于B点，DB为原位再压缩曲线；过0.42引作水平线je-lgp曲线交于点＜?；过B和C点作直线即为原位压缩曲线.20、正常固结土的沉降计算冇-仓库面积为12.5X12.5in,堆荷为imHcPii,地基剖面见图(町。从黏打共中心部位取样做室内压缩试验得到压缩曲线如图(h)所力爲土样的初始孔隙比切=0〃九试求仓库中心处的沉降早(砂上压缩量不计).(1)确定沉降计算点及基底压力：沉降计算点为基础中心点，基底压力为p=100kP:io⑵地基分层：砂土层及黏土层下的基岩的沉降量不计,故只需将黏土分层.取li-(Ub=0.4X12.5-5mo黏土层顶面的门至应力为叫尸2X1-外3X9=破kPn黏土层中心处的自重应力为rrsi=<F$i1-10X5^1151<Pu黏丄层底面的H重应力为<r?3=tf(T2+10X则两黏土层的平均自重应力分别为9o,i4ma\b附加应力：该基础属空间问题，可求黏土层中各分层的附加应力％。山此可得Xpi=&7kPtitXp2=36kPnoC5)室内压缩曲线7卡萨格迸德法刁黏上层前期固结压

力K-llSkP；!.又黏上层中心处的自重应力pfl=l15kP;itpt=p0止常固结十’(6)J交前期固结应力T巩现场压缩Qll线的起点);O.42eo(-Q.28)~＞交点＜?■＞连IK?(现场压缩曲线hC点的橫坐标为630所以现场压缩指数为(6)计算沉降量W

(6)计算沉降量W

弘=%-Q1以&黏土层1中心处e01=0.67(1531^(90/115)=0*726黏土层2中心处t02=0670531^(140/115)=0,625=500xQr531g(1+0.726-=37.1+16.2=53.3cm21、太沙基向固结理论假定（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）孔隙水的向外排出符合达西定律，土的固结快慢决定于它的渗流速度；（5）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，总应力不变。22、固结度：是指在某一附加应力下，经某一时间t后，土体固结或超孔隙水应力消散的程度。土层的平均固结度是时间因数T的单值函数,它与所加的附加应力的大小无关,V但与附加应力的分布形态有关。23、例题设饱和黏上层的厚度为10m,位于不透水坚硬岩层上，市于基底上作用着竖亡均布荷載，住土层屮引起的附加应力的大小和分布如图所示°若土层的初始孔隙比□为O.St压缩系数代为2.5X10qj＞；i,渗透系数左为2.0cm/rto240kPa/透就IS冲=10粘土试问：⑴加荷一年后'基础中心点的沉降量为多少？（2）当基础的沉降量达到2（km时需要多少时间？不透水面不透水面(1)础的最终沉降量为S=%/(l+s)X%H=2,5X10-4X2W>X10<H)/(l-H>,8)11粘土展140kFai./aim=1。ifrg甘布r160kPa.2AVAVAV』/二匸•’丁•：：：叮二‘-・=•：；「.工扛!二匸•’丁•：：：叮二‘-・=•：；「.工扛!不透水面该土层的固结系数为Cv=k(l+e1)/^vyw二2"X(1+0,8)/0.00025X0,098=L47X105cm2/a时间因数为Tv=Cvt/H2=L47X1(PX1/10<HP=0J47骷土足•■-1*.Lu■240kPa■/麻nm/l6Qk?a6分布//不进水IT曹不进水IT曹HllHI出汗心他嵌E；冶；=240/160=LS由T”及u值从图4—26查得土层的平均固结度为0.45,则加荷一年后的沉降量为St=UXS=1h45X27.S^12,5tm«±Jg240kPu・£«±Jg240kPu・£■」吩■/通水面=1(m/i匚比并布1160kPafjH最终沉降量S=27.8cm(2)已知基础的沉降为S=20cmt则土层的平均固结度为U=St/S=20/27.8=0.72

由U及u值从图4—26查得时间因数为Z7,则沉降达到2侃m所需的时间为t=TvH2/Cv=0+47X10(HP/1.47Xl0s=3*2年第五章土的抗剪强度1、土的抗剪强度：土体对于外荷载所产生的剪应力的极限抵抗能力。2、莫尔应力圆：在0-T坐标平面内，土单元体应力状态的轨迹是一个圆，圆心落在。轴上，与坐标原点的距离为（ol+。2）/2，半径为（ol-。2）/2。3、土的极限平衡条件：可以把莫尔应力圆与库仑抗剪强度定律互相结合起来。通过两者之间的对照来对土所处的状态进行判别。把莫尔应力圆与库仑抗剪强度线相切时的应力状态确定为破坏状态—称为莫尔－库仑破坏准则，它是目前判别土体（土体单元）所处状态的最常用或最基本的准则。4、莫尔－库仑强度理论（1）土单元的某一个平面上的抗剪强度Tf是该面上作用的法向应力o的单值函数，Tf二f（0）；（2）在一定的应力范围内，可以用线性函数近似Tf=c+otgd；（3）某土单元的任一个平面上T=Tf，该单元就达到了极限平衡应力状态;5、莫尔－库仑强度的相关公式D20r5、莫尔－库仑强度的相关公式D20rf~c+cfF百®c.,=cfc.,=cfl/^3(45-巻-2c-琢45-y)crlf=(7.讣r沁45+善〕+加-加45+与、广申•申、COSy+Slll—COSy+吨5=61+吨"+2。l+tan^cos—-sin—I22丿COSy—sin克1-tan—I2)l-tan—iI2叭f=cr，7^2{45-y)-2c-(g(45-y)A-B巧—碍7sin弟=*'b［十CT,a敕<71+CT-s.£T|——-_sin少+£x=—―(r.(l+sin<j?)d2cxcos^cj-^,(1-sin^?)1十sintncos巧=巧+2c】-sintp1-sin<p6、常见剪切试验直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验、十字板剪切试验（现场）。7、直接剪切试验为了考虑固结程度和排水条件对抗剪强度的影响，根据加荷速率的快慢将直剪试验划分为三种试验类型：快剪（Q）、固结快剪（R）、慢剪（S）。8、快剪试验适用于渗透系数小于10-6cm/s的细粒土。试验时在试样上施加垂直压力后，拔去固定销钉，立即以0.8mm/min的剪切速度进行剪切，使试样在3min~5min内剪破。试样每产生剪切位移0.2mm~0.4mm测记测力计和位移读数，直至测力计读数出现峰值，或继续剪切至剪切位移为4mm时停机，记下破坏值；当剪切过程中测力计读数无峰值时，应剪切至剪切位移为6mm时停机。试验所得的强度称为快剪强度，相应的指标称为快剪强度指标，以cQ，dQ表示。9、固结快剪试验适用于渗透系数小于10-6cm/s的细粒土。试验时对试样施加垂直压力后，每小时测读垂直变形一次，直至变形稳定。变形稳定标准为变形量每小时不大于0.005mm。再拔去固定销，剪切过程同快剪试验。所得强度称为固结快剪强度，相应指标称为固结快剪强度指标，以cR,©R表示。10、慢剪试验是对试样施加垂直压力后，待固结稳定后，再拔去固定销，以小于0.02mm/min的剪切速度使试样在充分排水的条件下进行剪切。这样得到的强度称为慢剪强度其相应的指标称为慢剪强度指标，以cS,©S表示。11、直接剪切试验优缺点优点：直剪试验的设备简单，试样的制备和安装方便，且操作容易掌握，至今仍为工程单位广泛采用。缺点：（1）剪破面固定；（2）排水条件不易控制；（3）应力分布不均，主应力轴旋转；（4）剪切盒内壁与试样间有摩擦。12、三轴压缩试验直接量测的是试样在不同恒定周围压力下的抗压强度，然后利用莫尔－库仑

强度准则间接推求土的抗剪强度。13、常规三轴压缩试验由于压力室和试样均为圆柱形，因此两个侧向（或称周围）的应力相等并为

小主应力。3，而竖向（或轴向）的应力为大主应力。1。在增加。1时保持

。3不变，这样条件下的试验称为常规三轴压缩试验。根据试样的固结和排水条

件不同，可分为不固结不排水剪（UU）、固结不排水剪（CU）、固结排水剪（CD）。14、三轴压缩（剪切）试验优缺点优点：应力状态和应力路径明确；排水条件清楚，可控制；破坏面不是人为固定的；单元体试验缺点：设备相对复杂，现场试验困难。15、无侧限抗压强度试验又称无侧限压力试验或单轴压力试验是周围压力。3=0的三轴压缩试验，此时q=ol。测得的土样所能承受的最大轴向压力称为无侧限抗压强度，以qu表示。试验用圆柱状试样，可在专门的无侧限仪上进行，也可在三轴仪上进行。16、十字板剪切试验是一种利用十字板剪切仪在现场测定土的抗剪强度的方法。这种试验方法

适合于在现场测定饱和粘性土的原位不排水强度，特别适用于均匀的饱和粘性土17、孔隙应力系数B不排水条件下，各向相等压力增量人。3,孔隙应力增量为Au1Au1B=Ao3B是在各向施加相等压力条件下的孔隙应力系数。它是反映土体在各向相等压力作用下，孔隙应力变化情况的指标，也是反映土体饱和程度的指标。18、孔隙应力系数A、A-轴向应力增量q（即主应力差Aol—Ao3）作用，孔隙水应力为Au2A=BAA=BAu2Ao1—Ao3A是在偏应力条件下的孔隙应力系数，其数值与土的种类、应力历史等有关。△u2A-=Ao1—Ao3

A-是综合反映主应力差（Aol-Ao3）A-是综合反映主应力差（Aol-Ao3）作用下孔隙应力变化情况的一个指标。19、孔隙应力系数B-三向压缩条件下的孔隙应力为：Au=Aw,十皿1=十R禺也A<Tn）Sg-U计）]'如訥—些]

=8\（yl[]-（\-A）（\——）.]呵5也（T|E表示在一定周围应力增量作用下，由主应力增量A「所引起的孔隙应力变化的一个参数。测定方法’三轴压缩试验，模拟土的实际受力状态在堤坝稳定分析中，用于估算堤坝的初始孔隙应力。20、砂土的内摩擦角由于砂土的透水性强，它在现场的受剪过程大多相当于固结排水剪情况，由固结排水剪试验求得的强度包线一般为通过坐标于原点的直线，可表达为Tf=。tgdd式中：dd—固结排水剪求得的内摩擦角。砂土抗剪强度受密度、颗粒形状、表面粗糙度和级配影响；21、粘性土的残余强度粘土的结构性损伤、土粒的排列变化及粒间引力减小；吸着水层中水分子的定向排列和阳离子的分布因受剪而遭到破坏。22、重塑土：在含水率不变的条件下，使其原有结构受彻底扰动的土体（样）。23、灵敏度：原状试样的无侧限抗压强度与相同含水率下重塑试样的无侧限抗压强度之比St=qu/qu'；St—粘土的灵敏度；qu—原状试样的无侧限抗压强度；qu'—重塑试样的无侧限抗压强度。24、触变性：在含水率不变的条件下粘土因重塑而软化（强度降低），软化后又

随静置时间的延长而硬化（强度增长）的这种性质称为粘土的触变性。25、蠕变是指在恒定剪应力作用下应变随时间而增长的现象。彈性应变阶段稳定蠕变阶段初始蠕变阶段丄加速蠕变阶段/彈性应变阶段稳定蠕变阶段初始蠕变阶段丄加速蠕变阶段/超固结粘土5>5>Q>0(pd><pcu>仇二0I第六章土压力1、挡土结构物（挡土墙）：用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌以保持土体稳定性，或使部分侧向荷载传递分散到填土上的一种结构物。按刚度及位移方式：刚性挡土墙、柔性挡土墙。2、土压力：土体作用在挡土结构物上的压力称为土压力。根据墙体位移条件分为主动土压力、被动土压力、静止土压力。3、主动土压力：当挡土墙在墙后填土压力作用下离开填土移动，墙后的填土达到极限平衡状态（或破坏）时，作用在墙上的土压力称为主动土压力。4、被动土压力：当挡土墙在外力作用下向着填土挤压，墙后的填土达到极限平衡状态（或破坏）时，作用在墙上的土压力称为被动土压力。5、静止土压力：挡土墙为刚性，完全没有侧向移动时作用在墙上的土压力称为静止土压力。6、静止土压力计算土层表面水平，没有侧向变形，称土体处于静止状态。E0=2K0YH2，（K°=l-sine）墙后有水时垃=扌S；+k（h兄+*卅；pw二+九圧7、朗肯土压力基本原理和基本假定墙后填土达到极限平衡状态时，与墙背接触的任一土单元都处于极限平衡状态，根据土单元处于极限平衡状态时应力所满足的条件来建立土压力的计算公式假定挡土墙背面竖直且光滑，土体为表面水平的半无限体。8、朗肯主动土压力的计算呵=巧膚（45—号）-2c培（45—号）刃二込甘25-普）-玄握（45-判二込瓦_2c此》无粘性土=/ZC=0R=填土表面有均布荷载6=》无粘性土=/ZC=0R=填土表面有均布荷载6=+qvFIKayIIKa-2c^a肾粘性土邑5才（45-号）-在加3—号）=兀乩—2打疋二,>0肘鼻<Wf/U心乙冷汐比—2田厌9、朗肯被动土压力的计算巧/=6”小45+号）+2c垢（45+号）外=鼻看（45+号）+2・阳5+¥）=鼻瓦+2c応»粘性土p厂耳欢（45

+号）+2c耀（45十岁二匹用少+2c卜那-^-Ec耐¥HE,--|粘性土眄被列二压力

Passiveearthpressureincohesivesoils珂二扌问认I+2甜応纬二扌濟丄©+qHKfi+2cHg10、库伦土压力基本原理和基本假定（墙后填土为无粘性土）滑动面为通过墙踵的平面，滑动体为刚性楔体滑面上处于极限平衡状态。11、无粘性土主动土压力的计算90—姚90—姚_£9-tp90一e90一eIVsin(0-^))

sin(90+炉+炉十十占一T)sin(90+^+^+€-&)dE加"极大值atf£L—co；s:((p-£)sin(^+sin(90+^+^+€-&)dE加"极大值atf£L—co；s:((p-£)sin(^+^)sin(9>-t3f)2空(F+假)txsg(竝一o)COS2(^-£)十活}[I十斗旧u)sin(聘一仪)Ycos(t<c?D)cos(^-cr)屮大.恤大，则小土刑时，£越大#瓦越大占切时，土越九厶越小Q越大，瓦越大域上面无粘性土被动土压力计算COST(卩十£)6一0心魯的-他山-网⑷+和湖严辺]‘\COS(£■-<(?„)COS(y.-Ct)E_怙疏柑+tp}dE_05.in(9(}+£-—(p—(ptt—ff)dff—4^极小值CQ护⑷+£)cos(j?—a)p2p号20.QQ(p=30°11：~10°,%=3JT芈大'％大，则Kp大］*15.00z忑A0时，北牆大，叫越小出10-00密53忑即时，•牆大，叫越大<*越大，％越大-20-100102Q览九面愉阳aC»)COS/：E十丄

12、库尔曼图解法过墙脚A点作轴助线AF与水平线的夹角为再引辅助线AL与AF的夹角为90°-©-