《土力学》考研考点讲义

目录第1章土的组成 (1)第2节土中固体颗粒 (2)第3节土中水和土中气 (4)第4节粘土颗粒与水的相互作用 (4)第5节土的结构与构造 (4)第2章土的物理性质及分类 (5)第2节土的三相比例指标 (6)第3节粘性土的物理性质 (8)第4节无粘性土的密实度 (9)第5节土的分类 (9)第3章土的渗透性与渗流 (13)第2节土的渗透性 (13)第3节土中二维渗流与流网 (16)第4节渗透破坏与控制 (18)第4章土中应力 (20)第2节土中自重应力 (20)第3节基底压力 (21)第4节地基附加应力 (25)第5章土的压缩性 (31)第2节固结试验与压缩性指标 (31)第3节应力历史对压缩性的影响 (33)第4节土的变形模量 (36)第6章地基变形 (39)第2节地基变形的弹性力学公式 (39)第3节地基最终形量 (39)第7章土的抗剪强度 (50)第2节土的抗剪强度理论 (50)第3节土的抗剪强度试验 (54)第4节三轴试验中的孔隙压力系数 (61)第5节饱和粘性土的抗剪强度 (63)第6节应力路径在强度问题中的应用 (68)第7节无粘性土的抗剪强度 (69)第8章土压力 (70)第2节挡土墙侧的土压力 (70)第3节朗肯土压力理论 (72)第4节库伦土压力理论 (77)第5节朗肯理论与库伦力理论的比较 (79)第9章地基承载力 (81)第2节浅基础的地基破坏模式 (81)第3节地基临界荷载 (82)第4节地基极限承载力 (84)第5节地基允许承载力和地基承载力特征值 (84)第10章土坡和地基的稳定性 (86)第2节无粘性土坡的稳定性 (86)第3节粘性土坡的稳定性 (87)第4节土坡稳定性的影响因素 (91)第11章地基基础 (92)第1节天然地基浅基础 (92)第2节桩基础 (93)第3节地基处理 (93)第1章土的组成本章内容分析概述土中固体颗粒土中水和土中气粘土颗粒与水的相互作用土的结构和构造本章名校真题例题3．土的不均匀系数和曲率系数的定义是什么？如何从土颗粒的级配曲线以及Cu、Cc的数值上评4．如何根据土的级配曲线判别土的级配好坏？(华北水利水电学院，简答题，5分)5．土的级配曲线的特征可用哪两个系数来表示？他们的定义如何？如何通过这两个系数判断土6．简述土中水的类型和特性(中国地大，2006，简答题，10分)7．颗粒分析方法有法和法。(河北工业大学，2007，填空)8．土的构造最主要特征是，即层理构造；另一特征是。(河北工业大学，简答，5分)10．土的结构可归结为三种类型，即()、()、()。(中科院成三地，填空)11．土层中毛细带中的水属于。(中国矿大)12．对粒组粒径范围为15~0．1mm的土分类定名时应进行。C．液限塑限联合测定13．颗分曲线中的有效粒径是指。A—2—本章考情分析本章一般为概念题，分值不多，一般几分，有些考卷中没有此部分内容，考生可根据自己报考院校进行复习。主要有些概念需要重视，对土物理性质和力学性质影响有重要影响，也对这些性质的理解有重要作用。考题主要表现为填空、名词解释和简答题。本章重点土是岩石风化产物，其工程性质有很大差异，是其成分和结构不同所致，取决于土的成因特点。根据土的形成条件，常见的成因类型有七种。土具有散体性、多相性、自然变异性三个重要特性。本章主要介绍土粒粒组划分、粒度成分分析方法、土粒矿物成分与粒组的关心、三种亲水性的粘土矿物以及粘土颗粒与水的相互作用、土中水类型、土的三种微观结构的宏观构造。第2节土中固体颗粒考点1界限粒径(粒组划分)几个概念： (1)粒度：土粒的大小称为粒度，通常以粒径表示。 (2)粒组：介于一定粒度范围的土粒，称为粒组。 (3)界限粒径：划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。 (4)粒度成分或颗粒级配：土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量(指质量百分比)来表示，称为粒度成分或颗粒级配。粒组名称一般特性漂石或块石粒组卵石或碎石粒组圆砾或角砾粒组透水性大，无粘性，毛细水上升高度不超过粒径大小砂粒粒组遇水不膨胀，干燥时松散；毛细水上升高度不大．随粒径变小而增大粉粒粒组升高度较大较快，极易出现冻胀现象粘粒粒组毛细水上升高度大，且速度较慢考点2级配曲线(*)颗分试验(粒度成分分析试验) (1)筛分法：用于粒径大于0．075mm的粗粒组。 (2)沉降分析法：用于粒径小于0．075mm的细粒组。—3—由曲线坡度陡缓可大致判断土的均匀程度。如果曲线陡峻，表示土粒大小均匀，级配不好；反之则表示土粒不均匀，但级配良好。考点3颗粒级配定量评价(*)由曲线坡度陡缓可大致判断土的均匀程度。如果曲线陡峻，表示土粒大小均匀，级配不好；反之则表示土粒不均匀，但级配良好。d10(有效粒径)、d30、d60(限定粒径)—分别为相当于小于某粒径土重量累计百分含量为10％、ud cd60×d10不均匀系数反映大小不同粒径的分布情况，即土粒大小或粒径的均匀程度，Cu越大，表示粒度分曲率系数描写的是累计曲线分布的整体形态。不均匀系数Cu反映大小不同粒组的分布情况，DS79)规定，对好的。考点4土粒矿物成分(*)土中固体颗粒的矿物成分包括： —4— 、可溶盐等。此外，或多或少会含有有机质。本节小结及复习思路考点1界限粒径(粒组划分)考点2级配曲线(*)考点3颗粒级配定量评价(*)考点4土粒矿物成分(*)第3节土中水和土中气考点1土中水的分类及作用土中水可分为结合水和自由水两大类，前者又分为强结合水和弱结合水，后者分为重力水和毛细水。强结合水不能传递水压力，粘性土中只有强结合水时呈固体状态，弱结合水也称薄膜水，也不能传递水压力，含有较多弱结合水时，土具有一定的可塑性。重力水对土粒有浮力作用。第4节粘土颗粒与水的相互作用考点1粘土矿物的类型及特点(主要是亲水性)粘土颗粒的矿物成分主要是粘土矿物和其他化学胶结物或有机质。粘土矿物是原生矿物经化学风化后形成的新矿物。主要的粘土矿物有蒙脱石、伊利石和高岭石三类，三种矿物比表面积依次减小，其中蒙脱石的比表面积远大于其他二者，因而具有极强的亲水性。第5节土的结构与构造考点1土的结构与构造及其类型土的结构与构造分别表示土的微观和宏观结构，对土的性质有很大影响。土的结构类型有单粒结构、蜂窝状结构和絮状结构。土的构造有层理构造(成层性)、裂隙等。本章小结及复习思路复习思路：考题不多，主要是一些概念：限粒径、颗粒级配(曲线的含义)、级配指标、级配评价(优良、不良)、土中水的类型、土的结构与构造。—5—第2章土的物理性质及分类本章内容分析概述土的三相比例指标粘性土的物理特征无粘性土的密实度粉土的密实度和湿度土的胀缩性、湿陷性和冻胀性土的分类本章考情分析本章一般为概念题和计算题。主要是土的三相指标及相互关系，粘性土的物理特性、无粘性土的密实度，以及土的分类。考题可以为填空、名词解释、简答题和计算题。本章重点是土的三相指标概本章名校真题例题1．塑性指数(北京科技大学，2011年)2．土的灵敏度(广东工业大学，河北工业大学，2012)3．粘性土的触变性(西南交大，2009)4．完全饱和土体，含水量w＝100％。(北京科技大学，2011年)5．两个试样，它们的体积相同，含水量相同，土粒比重也相同，故其重量也一定相同。(北京科技6．某粘性土液性指数IL＝0．5，则软土的软硬状态为()河北工业大学，2011年)A．硬塑B．软塑C．可塑D．流塑7．从地下水位以下某土层重取出一土样做试验，测得其质量为13．8g，烘干后质量为11．3g，土粒比重为2．65，则试样的含水率为()，孔隙比为()，孔隙率为()。(华北水利水电学院)8．下表是从某勘察报告中摘录的土层土性指标汇总表，问： (1)表中数据是否有错误，(2)正确的数据应为多少？设所有土ds＝2．67，γw＝10。(天津大学)序号土名土厚WYeIpI11填土2粉质黏土3黏土4淤泥黏土5砂土—6—9．根据土工试验内容写明所需进行的土工试验名称(北京交通大学)实验内容土工实验名称粘土的物理性质土的不均匀系数压实填土的最优含水量土压缩性大小学) (1)取土场地土的干重度、孔隙比、饱和度各为多少？ (2)需从取土场地开采多少土方？ (3)填土碾压时还需洒多少水？12) (A)土的重度、土的相对密实度、含水量； (B)土的天然密度、孔隙率、含水率； (C)土的重度、土粒相对密度、含水量： (D)土的天然密度、孔隙比、含水率12．下列土性指标中哪一项对粘性土有意义()(河北工业大学，2012) (A)粒径级配；(B)相对密度； (C)塑性指数；(D)粒径比 (A)液限与塑限的差值(省去％符号)称为塑性指数，用符号IL表示； (B)一般来说土粒越细、且细颗粒含量越高，塑性指数越小； (C)塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘性土特征的各种主要因素； (D)塑性指数值可以反映粘性土的软硬状态本章重点土是没有胶结或弱胶结的松散沉积物，或者说是三相组成的散粒体。土的三相组成的物质的性质本章重点是土的三相指标概念、换算和应用，以及粘性土的物理特征。第2节土的三相比例指标考点1土的三相比例指标的概念与测试三相指标·土的天然密度ρ、土的含水量w、土粒相对密度(土粒比重)ds；—7—室内测定的三个物理性质指标土的含水量ws土粒相对密度(土粒比重)其它常用的物理性质指标·饱和密度·土的浮密度(有效密度)ρ′＝ρsat－ρwρ′＝·土的孔隙比·土的孔隙率·土的饱和度ms－Vs·ρwV考点2三相指标的换算指标换算·从物理意义上理解指标间的关系·不鼓励死记硬背·必要时利用三相草图推导sωω＝－1dρsρ′＝ρsat－ρw第3节粘性土的物理性质本节重点：粘性土随其含水量不同，可处于固态、半固态、可塑状态和流动状态，其界限含水量分别为缩限、塑限和液限。此外，反映粘性土可塑性的指标还有塑性指数和液性指数，前者表示土处于可塑状态的含水量范围，反映了土中粘粒含量的多少，后者反映了土处于的含水量状态(软硬状态)。反映粘性土活动度、结构性的指标有活动度、灵敏度和触变性。考点1粘性土的稠度指标及其应用(***)·塑性指数·液性指数·灵敏度·塑性指数IP＝·液性指数IC＝PIP状态坚硬硬塑可塑软塑流塑液性指数IL＜00＜IL≤0．250．75＜IL≤1·灵敏度粘性土的灵敏度—S·灵敏度—9—原状土与重塑土：物理指标相同、力学性质却不同。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。·土的触变性是土结构中联结形态发生变化引起的，是土结构随时间变化的宏观表现。·目前尚没有合理的描述土触变性的方法和指标。第4节无粘性土的密实度本节概述：无粘性土的物理性质主要取决于其密实度，评价密实度可采用孔隙比、相对密实度、标准贯入击数、动力触探击数和野外鉴别等方法。考点1无粘性土的密实度指标及其评价(**)无粘性土的密实度根据单位体积中固体颗粒含量的多少来衡量。 缺点：无法反映土的级配因素无粘性土的密实度根据单位体积中固体颗粒含量的多少来衡量。 完善。emax：最大孔隙比；将松散的风干土样通过长颈漏斗轻轻地倒入容器，避免重力冲击，求得土的最小干密度再经换算得到最大孔隙比emin：最小孔隙比；将松散的风干土样装入金属容器内，按规定方法振动和锤击，直至密度不再提高，求得土的最大干密度再经换算得到最小孔隙比无粘性土的密实度根据单位体积中固体颗粒含量的多少来衡量。密实的密的松散的密实的密的松散的 (3)标准贯入试验击数N为标准：密实度密实稍密松散NN≤10第5节土的分类本节概述：土的分类是根据土的工程性质差异将土划分成一定类别，其目的在于通过一种通用鉴别标准，以便于在不同土类间做出有价值的比较、评价。我国建筑地基中首先考虑了按沉积年代和地质成因的划分，同时将某些特殊形成条件和特殊工程性质的区域性土和普通土区别开来。土的粒组根据土粒粒径范围划分为巨粒、粗粒和细粒三大统称粒组，进一步划分为漂石或块石颗考点1土的分类 (1)碎石土土的粒径的颗粒含量超过颗粒总重量50％的土称为碎石土。根据土的粒径级配中各粒组的含量和颗粒形状分为漂石和块石、卵石和碎石、圆砾或角砾等．碎石土的分类土的名称颗粒形状颗粒级配漂石圆形及亚圆形为主粒径大于200mm的颗粒超过全重的50％块石棱角形为主卵石圆形及亚圆形为主粒径大于20mm的颗粒超过全重的50％碎石棱角形为主圆形及亚圆形为主粒径大于2mm的颗粒超过全重的50％角砾棱角形为主 (2)砂土m．砂土的分类土的名称颗粒级配砾砂于2mm的颗粒占全重的25％~50％粗砂细砂粉砂 (3)粉土塑性指数≤10且粒径的颗粒含量不超过颗粒总重量的50％的土称为粉土。根据其颗粒级配还可细分为砂质粉土(粒径小于0．005mm的颗粒含量小于等于颗粒总重量的10％)和粘质粉土(粒径 (4)粘性土塑性指数≥10的土称为粘性土。按照塑性指数粘性土还可为分为：粉质粘土粘土本章名校真题1．(西南交大，2009)天然状态砂土的密实度一般用()来测定。C．C．十字板剪切试验D．标准贯入试验2．(华北水利水电学院)某土样试验测得天然含水率为35％，液限为47．0％，塑限为24．0％，则该土样塑性指数为(47－24＝23)，液性指数为((35－24)／23＝0．48)，该土处于(可塑)状态。m全饱和，试求需要加多少水？4．(清华大学，2010)采用塑限含水量wp＝18％的粉质黏土作填土土料修建公路路基，分层铺土碾压时，下列哪一种含水量相对比较合适？样的密度、重度和含水量各是多少？6．某天然砂土的密实度一般用()来测定A．荷载试验B．击实试验C．现场十字板剪切试验D．标准贯入试验本章小结及复习思路第2节土的三相比例指标考点1土的三相比例指标的概念与测试考点2三相指标的换算第3节粘性土的物理性质考点1粘性土的稠度指标及其应用第4节无粘性土的密实度考点1无粘性土的密实度指标及其评价主要概念·粘性土按塑性指数分类第3章土的渗透性与渗流本章内容分析第1节概述第2节土的渗透性第3节土中二维渗流与流网第4节渗透破坏与控制本章考情分析本章一般为概念题和计算题，本章题量不大，大部分学校分值在10分以内，部分学校会有20分及以上。考核内容主要是渗透性和渗透破坏。本章名校真题例题说明该定律成立的条件？(华北水利水电学院)3．颗粒粒径级配不连续的土层，在渗透水流的作用下，具有较大流速的地下水将土中的细粒带走4．简述流网的特性。(河北工业大学，2011)5．土的渗透系数是如何测定的。(河北工业大学，2012)6．已知某土层的饱和重度19kN／m3，则发生流土的临界水力梯度接近于() BCD本章重点土的渗透性研究主要包括渗流量问题，渗透破坏问题，渗流控制问题。土的渗透性规律可用达西定律表示，渗透性用渗透系数定量表示，渗透系数用室内渗透试验(包括常水头试验和变水头试验)和现场测抽水试验。第2节土的渗透性考点1达西定律及其适用范围(**)达西定律k适用条件：层流(线性流)—大部分砂土，粉土；疏松的粘土及砂性较重的粘性土粗粒土：①砾石类土中的渗流不符合达西定律②砂土中渗透速度粘性土：致密的粘土考点2渗透系数的测试(***)·室内试验方法1—常水头试验法·试验装置：如图·结果整理·室内试验方法2—变水头试验法适用于透水性较小的粘性土·试验装置：如图k＝ln室内试验方法常水头试验变水头试验条件h变化测定Vt算定aLΔh1klnAth取值取均值不同时段试验，取均值适用粗粒土粘性土考点3成层土的等效渗透系数(**)水平渗流等效渗透系数：竖直渗透条件：等效渗透系数：算例说明HH＝＝按层厚加权平均，由较大值控制倒数层厚加权平均，由较小值控制水在土中平面渗流的特性可用流网表示。流网有以下特点：(1)流线与等势线互相正交；(2)流线与等势线构成的各个网格长宽比为1；(3)相邻等势线之间的水头损失相等；(4)各个流槽的渗流量相等。根据流网，可用来计算渗流场各点水头、水力坡降、渗流速度和渗流量。·流网—渗流场中的两族相互正交曲线—等势线和流线所形成的网络状曲线簇。·流线—水质点运动的轨迹线。·等势线—测管水头相同的点之连线。·流网法—通过绘制流线与势线的网络状曲线簇来求解渗流问题。绘制流网基本要求1．正交性：流线与等势线必须正交3．在边界上满足流场边界条件要求，保证解的唯一性。流网特点 (1)流线与等势线互相正交； (2)流网为曲边正方形。各个网格的长宽比c应为常数。取c＝1，即为曲边正方形 (3)任意两相邻等势线间的水头损失相等； (4)任意两相邻流线间的单位渗流量相等。·实际应用测管水头h·确定孔压(h－hz)×γω·确定流速vi＝k·iiM—流道数第4节渗透破坏与控制渗透力是渗流过程中水流对土颗粒的施加的一种作用力(也叫动水力)，渗透力是一种体积力，其大小与水力梯度成正比，方向与渗透方向一致。流砂(土)和管涌是常见的两种渗流破坏类型。考点1渗透力(*)·Δh＝0静水中，土骨架会受到浮力作用。·Δh＞0水在流动时，水流受到来自土骨架的阻力，同时流动的孔隙水对土骨架产生一个摩擦、拖曳力。·渗透力j—渗透作用中，孔隙水对土骨架的作用力，方向与渗流方向一致。考点2流土与管涌流土：·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·临界水力坡降：icr＝γω＝—和土的密实程度有关管涌：·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。·内因—有足够多的粗颗粒形成大于细粒直径的孔隙·外因—渗透力足够大本章小结及复习思路考点1达西定律及其适用范围考点2渗透系数的测试考点3成层土的等效渗透系数4流网特点及其应用考点5渗透力考点6流砂与管涌—20—第4章土中应力本章内容分析第1节概述第2节土中自重应力第3节基底压力第4节地基附加应力本章考情分析本章是土力学的基础，不一定有直接的考题，但是其他内容的基础，所以一定要掌握。本章重点土的强度、变形及稳定性问题的基础是土中应力状态及其变化。按照产生的原因，可将土中应力分为自重应力和附加应力。自重应力是地基中某一深度处上覆土体重量所产生，成层地基中竖向自重应力沿深度呈折线分布，在各层土分界面和地下水位处转折。地下水位的变化会引起土中自重应力的变化；在基础与地基接触面上产生的接触压力(基底压力)，基底压力超过挖去土的重量的部分称为基底附加压力，基底附加压力在地基内产生附加应力；地基附加应力是建筑物建造后地基内应力相对与自重应力的增量，地基附加应力取决于基础底面大小、形状、基底附加压力大小与分布形式。第2节土中自重应力本节名校真题例题1．计算土的自重应力时，地下水位以下土的重度应取。(北京科技大学，2011年) (A)饱和重度(B)天然重度(C)有效重度2．已知泊松比，推导侧压力系数K0的计算公式。(四川大学，2007年)3．均质土地基上部无荷载作用时，一定深度z处单元土体的受力情况，错误的是()(河北工业 (A)自重应力随深度z线性增加； (B)土体中自重应力的范围为土体存在的半无限空间范围； (C)地基土在自重作用下，除受竖向正应力作用外，还受水平向正应力作用； (D)水平正应力与竖直正应力的关系为σcx＝σcy＝Κ0σcz，水平切应力与竖直切应力的关系为τxy考点1：土中自重应力及其计算(*)水平地基中的自重应力—21—定义：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。假定：水平地基→半无限空间体→半无限弹性体有侧限应变条件→一维问题计算：地下水位以上用天然容重γ，地下水位以下用浮容重·自重应力分布线的斜率是重度；·自重应力在等重度地基中随深度呈直线分布；·自重应力在成层地基中呈折线分布；·在土层分界面处和地下水位处发生转折。考点2：地下水升降情况下的自重应力(***)·地下水位升降对自重应力的影响土的侧压力系数(静止土压力系数)第3节基底压力本节名校真题例题1．基底压力(名词解释，广东工业大学，2012)。2．基底接触压力用来计算附加应力，基底附加压力用来计算基底面积。(上海海事大学，2007的最大压力值。(河北工业大学，2012)—22—考点1：基地压力及其分布(*)·基础抗弯刚度EI＝0→M＝0；·基础变形能完全适应地基表面的变形；·基础上下压力分布必须完全相同，若不同将会产生弯矩。·抗弯刚度EI＝∞→M≠0；·反证法：假设基底压力与荷载分布相同，则地基变形与柔性基础情况必然一致；·分布：中间小，两端无穷大。有限刚度基础砂性土地基—荷载较小—荷载较大—23—粘性土地基—接近弹性解—马鞍型—抛物线型—倒钟型考点2基底压力简化计算(***)矩形面积单向偏心荷载—24—ppAA＝l×b—25—当基底附加压力大于零时，地基内才产生附加应力，并有相应的变性第4节地基附加应力地基附加应力由作用于地基表面的分布荷载(基底附加压力)产生，可通过集中荷载作用下的布辛奈斯克解经过积分(或求和)得到。不同基底形状(矩形、圆形、条形)、不同荷载类型(均布、三角形、梯形)下的地基附加应力均可由相应条件下的附加应力系数与基底附加压力的乘积得到。均质、各向同性地基附加应力在地基中的分布有其规律性，相对的，非均质、各向异性地基中附加应力有应力集中和应力扩散两种情况。本节名校真题例题11年)2．简述目前计算地基附加应力的基本假定。以条形基础受均布荷载为例，浅析地基附加应力的分布特点。(河北工业大学，2011)3．什么是自重应力和附加应力，计算时各应从何处算出？(华北水利水电学院)5．与地基中附加应力计算无关的量是()(武汉理工大学，2007年)B．所求点空间位置—26—6．矩形基础A底面尺寸为l×b，矩形基础B底面尺寸为2l×2b，两者基底附加压力相等，则 A．两基础以下深度相同处附加应力相等B．A基础角点下深度z处与B基础角点下2z处的附加应力相等无限满布均布荷载C．B基础角点下深度z处与A基础角点下2z处的附加应力相等无限满布均布荷载7．当地面荷载形式为时，地基中附加应力随深度呈矩形分布。(西南交大，2007年)AB．无限满布均布荷载D土的附加应力为多少？(假设矩形基础承受均布荷载)(江苏大学，2007，7分)考点1：地基附加应力及其计算(*****)集中荷载作用—布辛奈斯克解答σz＝·σz＝＝Pσz＝α2z分布荷载作用—积分法—27—lzbz2)^l2＋b2＋z2z^(l2＋b2＋z2)nmnarctanmαc—均布矩形荷载角点下的竖向附加应力系数，简称角点应力系数，可查表得到。·对于均布矩形荷载附加应力计算点不位于角点下的情况： (3)o点在荷载面边缘外侧：σz＝(αcⅠ－αcⅡ＋αcⅢ－αcⅣ)p0 均布条形荷载作用下土中应力计算—28—σ＝(β0±sinβ0)考点2地基附加应力分布规律(***)均匀地基 (1)σz的分布范围相当大，不仅发生在荷载面积之内，还分布道荷载面积以外，即所谓的附加应力扩散现象； (2)在距离基础底面不同深度z处的平面上，以基底中心点下竖直线处σz为最大，随离中心线越 (3)在荷载作用面积范围以内，竖向附加应力σz随深度增大而减小； (4)方形荷载所引起的σz，起作用影响深度比条形荷载要小得多。例如，方形荷载中心线下z＝ (5)地基中水平附加应力的影响较浅，表明基础下地基土的侧向挤出主要发生在浅层；而剪应力最大值主要出现在基础边缘处，因此，地基剪切破坏首先在基础边缘开始。非均匀性—成层地基 (1)上层软弱，下层坚硬的成层地基—29—·中轴线附近δ2比均质时明显增大的现象—应力集中·应力集中程度与土层刚度和厚度有关 (2)上层坚硬，下层软弱的成层地基·中轴线附近δ2比均质时明显减小的现象—应力扩散；·应力扩散程度，与土层刚度和厚度有关；·土的变性模量随深度增大的地基—应力集中现象 (3)土的变形模量随深度增大的地基本章小结及复习思路第2节土中自重应力考点1土中自重应力及其计算考点2地下水升降情况下的土自重应力考点3土的侧压力系数K0第3节基底压力考点1基底压力及其分布考点2基底压力简化计算考点3基底附加压力第4节地基附加应力考点1地基附加应力及其计算考点2地基附加应力分布规律主要概念·土的自重应力·地基附加应力·静止侧压力系数K0—30—·基底压力·基底附加压力复习思路由于建筑物的建造，在地基与地基接触面上产生了地基压力，以及基底附加压力，并由基底附加压力使地基内在原有初始应力(自重应力)基础上，产生应力增量(附加应力)。地基附加应力计算中，荷载是作用在地基与基底接触面上的分布荷载，按照此荷载不同，附加应力分布有其规律性。—31—第5章土的压缩性本章内容分析第1节概述第2节固结试验与压缩性指标第3节应力历史对压缩性的影响第4节土的变形模量第5节土的弹性模量本章考情分析本章是土力学重要内容，一般考研试卷肯定有考题，考题形式可以是填空、名词解释、简答、计算一章“地基变形”的分值在十几分到三十多分不等。土的压缩性是地基产生沉降的内因。评价土压缩性的指标由压缩试验测得，每个压缩指标对应有相应的压缩曲线。土的压缩性随压力而变化。土的压缩性还受应力历史的影响。第2节固结试验与压缩性指标考点1压缩试验与压缩曲线(*)概念：土的压缩性：在压力作用下，土的体积缩小的性质。与竖直应力的比值为K0。根据压缩曲线的形状可大致判断土的压缩性的高低。反映压缩变化的曲线有三种： (1)σ(p)－c曲线(2)e－p曲线(3)e－logp曲线σ(p)－c曲线—32—试验中，如何得到绘制e－p曲线、e－logp曲线所需要的孔隙比e？2222考点2压缩性指标及相互关系(***)Es：侧限条件下，土的竖向应力增量与竖向应变增量的比值。·Es随应力大小而变化·Es随应力大小而变化Es·a随着＝应力大小而变化·a越大，土的压缩性越高用a1－2评价土的压缩性—33—又又压缩系数a与压缩模量Es的关系：由于为侧限条件，故竖向应变等于体积应变 s s压缩指数Cc ·Cc不随压力变化而变化·Cc可用于分析土的应力历史本节名校真题答题思路：在理解的基础上，记住教材中的表述：“土体在侧限条件下的竖向附加应力与竖向应变之比值”。这个概念是压缩试验最直接得到的，而不是由压缩系数求得。本节的名词解释还可能有： (A)土中水的压缩(B)土中气的压缩 (C)土粒的压缩(D)孔隙体积的减小 (A)压缩系数与压缩模量成正比 (B)压缩系数与压缩模量成正比 (C)压缩系数越大，土的压缩性越低 (D)压缩模量越大，土的压缩性越低：第3节应力历史对压缩性的影响考点1土应力历史的概念和超固结比先期固结压力：天然土层在历史上受到的最大固结压力，确定先期固结压力在e－logp曲线中采用卡萨格兰德法。—34—卡萨格兰德法根据应力历史可将土层分为正常固结土、超固结土和欠固结土，通常可用超固结比(OCR)来表示。通过对室内压缩试验曲线的修正得到现场原始压缩曲线及压缩性指标。 (b)作水平线m1 —35— em3与试验曲线的直线段交于点B (f)B点对应于先期固结压力(p原位压缩曲线的近似推求始压缩曲线上；推定：①确定先期固结压力σpe作水平线与σp作用线交于B。由假定①知，B点必然位于原状土的初始压缩曲线上；④通过B、C两点的直线即为所求的位压缩曲线。再压缩指数Ce为常数；②过e0作水平线与σs作用线交于D点；pBDB⑤过B和C点作直线即为原位压缩压缩曲线。—36—本节名校真题答题思路：在理解的基础上，记住教材中的表述：“在历史上所经受的先期固结压力等于现有覆盖土重”。本节关键是理解“先期固结压力”，它是“土体在固结过程中所受的最大竖向有效应力”本节的名词解释还可能有：超固结土的变形、强度特点。2．(华北水利水电学院)对正常固结土的室内压缩曲线，试由室内压缩曲线推求现场压缩曲线，并说明步骤。答题思路：主要要理解正常固结土的概念、先期固结压力的求取、室内和原位压缩曲线的特点。第4节土的变形模量土的变形模量E0是土体在无侧限条件下的应力与应变的比值，而土的压缩模量Es则是土体在侧限条件下的应力与应变的比值，二者存在理论上互换关系，且前者小于后者。变形模量可通过原位载荷试验结果结果反求得到。考点1土的变形模量及其与压缩模量的关系(*)σs—37—本节名校真题1．(河北工业大学，2011)压缩模量与变形模量的区别与相互关系。答题思路：在不同试验条件下得到，结果也不同。2．(清华大学，2010)按弹性理论在同样条件下，土体的侧限压缩模量Es和变形模量E的关系可E＝βEs，表示。其中β值应符合下列哪个选项：D．无粘性土β＜13．(河北工业大学，2011)在欠固结土上建造建筑物，其沉降由引起。D．土自重应力和地下水1．何谓正常固结土和超固结土，二者的压缩特性和强度特性有何区别？(广东工业大学，问答题，2．写出压缩模量Es的表达式并叙述其用途(长安大学，2009，5分)3．某土体的压缩模量为6×103kPa，泊松比为03．，求其变形模量和静止侧压力系数K0。(华北水225．土的压缩性指标可以用()和()来表示，e－p曲线愈陡，土的压缩性就愈 ()(华北水利水电学院，填空，4分)6．什么是先期固结压力？对欠固结土、正常固结土和超固结土，计算地基沉降量时有什么不同？ 7．写出压缩模量Es和超固结比OCR的表达式并叙述其用途(长安大学，2009，5分)8．压缩模量与压缩系数之间成()比关系。(中山大学，2009，填空，2分)超固结比最接近()的数值解答思路：此题主要是计算自重应力，然后计算超固结比：—79—2．根据刚体极限平衡理论，如何确定作用在挡土墙上的土压力？(河北工业大学，2012)3．库伦主、被动土压力状态如图，绘出AB，CD面上的作用力，标出角度，并写出图中字母的含义。 第5节朗肯理论与库伦力理论的比较考点1朗肯理论与库伦理论的条件、方法与计算结果的比较(***)朗肯土压力理论 (1)依据：半空间的应力状态和土的极限平衡条件 (2)概念明确、计算简单、使用方便 (3)理论假设条件 (4)理论公式直接适用于粘性土和无粘性土 (5)由于忽略了墙背与填土之间的摩擦，主动土压力偏大，被动土压力偏小。库伦土压力理论 (1)依据：墙后土体极限平衡状态、楔体的静力平衡条件 (2)理论假设条件 (3)理论公式仅直接适用于无粘性土 (4)考虑了墙背与土之间的摩擦力，并可用于墙背倾斜，填土面倾斜的情况。但库伦理论假设破裂面是一平面，与按滑动面为曲面的计算结果有出入。本节名校真题点？(长安大学，2013)2．刚性挡土墙墙背铅直，墙后填土面水平，作用有大小为q的均布荷载，根据摩尔－库伦强度理3．试用应力园及其极限平衡原理说明地面水平墙背竖直光滑，粘性土挡土墙上主动土压力和被动方土压力公式，若墙背粗糙和不竖直对上述两种土压力有何影响？为什么？(南京林业大学)4．朗肯土压力理论和库仑土压力理论各采用了什么假定？分别会带来什么样的误差？(华北水本章小结及复习思路挡土墙侧的土压力考点1三种土压力的概念与比较朗肯土压力理论考点1朗肯土压力理论的假设条件与基本原理考点2系数、土压力的计算考点3几种情况下的土压力计4土压力计算中的水土合算与分算库伦土压力理论考点1库伦土压力理论的条件和原理朗肯理论与库伦力理论的比较考点1朗肯理论与库伦理论的条件、方法与计算结果的比较复习思路本章是考试重点，主要内容包括土压力分类、两种土压力理论计算两种土压力的假设、原理和结果。对于本章，既要搞清楚概念，又要能熟练的计算。计算题主要是运用朗肯理论计算几种情况下的主动土压力沿墙高的分布。土压力合力计算简单，就是分布图所包围的面积，但要理解，它是作用在单位长度挡土墙上的合力。第9章地基承载力本章内容分析第1节概述第2节浅基础的地基破坏模式第3节地基临界荷载第4节地基极限承载力第5节地基允许承载力和地基承载力特征值第2节浅基础的地基破坏模式浅基础地基破坏模式有整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏。相应模式在p－s曲线形状、宏观表现和破坏机理上有所不用。地基土性质、基础埋深是影响破坏模式的主要因素。考点1：地基承载力及地基破坏模式(*)地基破坏的模式整体剪切破坏—实砂土，坚硬粘土，浅埋；局部剪切破坏—松软地基，埋深较大；点：曲线开始就是非线性，没有明显的骤降段。冲剪破坏—松软地基，埋深较大；下切，两侧无土体隆起。地基承载力：·临塑荷载pcr·地基极限承载力pu·地基容许承载力pa地基剪切破坏的型式，主要与土的压缩性质有关。坚硬或密实的土→整体剪切破坏松软土→局部剪切破坏、冲剪破坏本节名校真题1．地基三种破坏形式以及对应的荷载－沉降(p－s)曲线的特点。(四川大学，论述题)2．地基破坏的过程可认为经历哪三个阶段。如何根据现场试验确定地基的承载力。(后勤工程3．将地基极限承载力pu除以安全系数K，即得到设计所需的地基承载力特征值。试说明K的选择与哪些因素有关。地基三种破坏形式以及对应的荷载－沉降(p－s)曲线的特点。(华南理工)第3节地基临界荷载因素。考点1地基临界荷载概念(***)塑性区边界方程：塑性区的最大深度Zmax·(对于三个荷载，三个系数不同)考点2地基承载力的影响因素 bctgφ－＋φpctgφ－＋φp度等因素有关。本节名校真题1．地基塑性变形区充分发展并形成连续贯通的滑移面，此时地基所能承受的最大荷载称为()。 (A)地基极限承载力(B)地基承载力 (C)地基允许承载力(D)临塑荷载基底压力2．基底接触压力用来计算附加应力，基底附加压力用来计算基底面积。(上海海事大学，判断题)3．临塑荷载和临界荷载的计算公式是在条形荷载作用下导出来的，对于于圆形和矩形基础，其结果()。(河北工业大学，2011年)4．有一种观点认为，地基承载力是一定值，即仅取决于土的类别和状态。你如何看待这一观点？ (华南理工)第4节地基极限承载力地基极限承载力的计算c—地基土粘聚力；γ0、γ—基础埋深范围土的重度、地基持力层土的重度；第5节地基允许承载力和地基承载力特征值地基允许承载力，在保证地基稳定的条件下，建筑物地基沉降量不超过允许值的地基承载力。它相当于地基极限承载力除以一个安全系数K。本节名校真题影响承载力的因素。(武汉大学，简答题，7分)2．地基塑性变形区充分发展并形成连续贯通的滑移面，此时地基所能承受的最大荷载称为 。(北京科技大学，2011年) (A)地基极限承载力 (C)地基允许承载力 (B)地基承载力 (D)临塑荷载 (A)没有增加(B)增加0．27 CD7本章小结及复习思路第2节浅基础的地基破坏模式地基承载力及地基破坏模式地基临界荷载地基临界荷载概念(***)地基承载力的影响因素(***)地基极限承载力地基允许承载力和地基承载力特征值第10章土坡和地基的稳定性本章内容分析概述无粘性土坡的稳定性粘性土坡的稳定性土坡稳定性的影响因素地基的稳定性本章考情分析本章考题较少，一般只有几分，很多学校没有这部分内容。考题主要是概念，一般没有计算题。第2节无粘性土坡的稳定性考点1无粘性土坡稳定性评价(*)·分析破坏形式：表面浅层滑坡·强度参数：内摩擦角φ·考察一无限长坡，坡角为α·分析一微单元A一微单元A无渗流的无限长土坡1)微单元A自重：W＝γΔV2)沿坡滑动力：T＝Wsinα3)对坡面压力：N＝Wcosα滑动力TWsinαtgα滑动力TWsinαtgα第3节粘性土坡的稳定性考点1粘性土坡稳定性的分析方法(*)深处，对于均匀土坡，在平面应变条件下，其滑动面可用一圆弧 (圆柱面)近似。整体圆弧法(瑞典圆弧法) (一)分析计算方法·均质土；·二维；·圆弧滑动面；·滑动土体呈刚性转动；·在滑动面上处于极限平衡状态2．平衡条件(各力对O的力矩平衡)安全系数找到最小安全系数—最可能滑动面条分法—条分法中的力和求解条件共n条土的未知量数目Wi是已知的作用在土条体底部的力与作用点：作用在边界上的力及作用点：PiHihi共3(n－1)个 (两端边界是已知的)假设总体安全系数为Fs(且每条Fs都相等)Fs共1个条分法—力平衡条件(求解条件)·各条：求解条件共4n个件：xx＝0：共n个·力矩平衡条件：xM0＝0：共n个·在n个滑动面上各条处于极限平衡条件：共n个求解条件为4n个二者相差(2n－2)条分法—讨论由于未知数数量多于求解条件，因而出现了不同的假设条件，对应不同计算方法。·其他方法：大多是假设力作用点位置或忽略一些条间力条分法—简单条分法(瑞典条分法)n未知数为2n＋1—求解方程(2n＋1)个 (条间力的抗滑作用越大)，Fs越偏小条分法—简单条分法(瑞典条分法)Ni方向精力平衡(n个)滑动面上极限平衡(n个)Cili＋NitgφiCi