总复习水务11

1、总 复 习,填空题：10分 选择题：10分 名词解释：15分 简答题：25分 计算题：40分（1、4、5、6章各一题）,考试题型及分值,土力学的研究对象和研究内容 什么是土？ 土有哪些特点？ 土力学有何特点？ 为什么要学习土力学？ 土力学包括哪些内容？ 如何学好土力学？,绪 论,土力学是研究土的物理性质以及在荷载作用下土体内部的应力变形和强度规律，从而解决工程中土体变形和稳定的一门学科。,土力学研究对象是土。,土力学的研究对象和研究内容,绪 论,土是指： 地球表面的整体岩石在大气中经受长期的风化作用而形成的、覆盖在地表上碎散的、没有胶结或胶结很弱的颗粒堆积物。,风化,什么是土？,风化作用是指地

2、表或接近地表的坚硬岩石、矿物与大气、水及生物接触过程中产生物理、化学变化而在原地形成松散堆积物的全过程 。,绪 论,碎散性,三相体系,自然变异性,力学特性复杂,变形特性 强度特性 渗透特性,土有哪些特点？,绪 论,土工结构物或地基,土,强度问题 变形问题 渗透问题,强度特性 变形特性 渗透特性,与土有关的工程问题,绪 论,第一章 土的物理性质指标与工程分类,1-1 土的形成,1-3 土的结构,1-4 土的物理性质指标,1-2 土的组成,1-5 无粘性土的相对密实度、粘性土的稠度 及土的压实性,1-6 土的工程分类,1-1 土的形成,概念：土、残积土、运积土、坡积土、冲积土、风积土、湿陷性黄土、

3、冰碛土、冰水冲积土、沼泽土、腐殖土、泥炭土等。 主要内容： 岩石的风化过程 残积土的特点 各种运积土的特点,1-2 土的组成,基本概念：原生矿物、次生矿物、同型代替、粒组、粒组含量、土的级配、不均匀系数、曲率系数、吸着水、毛细管水、重力水等。 主要内容： 土的三相组成 原生矿物和次生矿物的特点,主要次生矿物 高岭石、伊利石和蒙脱石的亲水性强弱、原因 颗粒大小分析试验的种类、适用对象 颗粒分析试验曲线的主要用途（1、确定土中各粒组的含量用于粗粒土分类和大致评价土的工程性质.2、确定某些特征粒径用于评价土的级配和选择建筑材料）,曲线陡缓,1-2 土的组成,台阶,1-2 土的组成,主要内容： 土中水

4、的类型、特性（吸着水、毛细水、重力水）； 吸着水膜厚度的影响因素（成土矿物成分、阳离子的浓度和化学性质）； 假凝聚力的来源；,1-3 土的结构,基本概念：粒间引力、粒间斥力、土的结构、单粒结构、分散结构、絮状结构等。 主要内容： 粒间斥力的影响因素（阳离子浓度和粒间距离）； 粒团及粒团内部土粒的排列方式对土体性质的影响。,1-4 土的物理性质指标,基本概念：土的密度、土粒比重、土的含水率、孔隙比、孔隙率、饱和度、干密度、浮密度和饱和密度等。 主要内容： 什么是土的物理性质指标?有哪些指标是直接指标？哪些是间接指标？ 利用三相图求解土的物理性质指标的关系？,1-5 无粘性土的相对密实度、粘性土的

5、稠度及土的压实性,基本概念：无粘性土的相对密实度、粘性土的稠度、液限、塑限、缩限、塑性指数、液性指数、最大干密度、最优含水率。 主要内容： 如何利用Dr判别无粘性土的状态； 如何利用IL判别粘性土的状态； 影响土的压实性的因素（含水率、击实功能、土类、级配、粗粒含量等）； 击实试验的种类（轻型、重型）。,1-6 土的工程分类,主要内容： 常用的特征粒径；60巨、2粗、0.075细 粗粒土分类的主要依据； 细粒土分类方法； 如何利用塑性图对细颗粒土进行分类。,第二章 土体应力计算,2-1 概 述 2-2 地基中的自重应力 2-3 基底压力与基底附加应力 2-4 地基中的附加应力计算,2-1 概

6、述,基本概念： 地基、持力层、下卧层； 有效应力、孔隙应力； 自重应力、附加应力。,2-2 地基中的自重应力,要点： 地下水位以下要用浮重度计算地基土体的自重应力； K0的定义。,2-2 地基中的自重应力,自重应力的分布特征：,自重应力在等容重地基中随深度呈线性分布； 自重应力分布线的斜率是容重； 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。 计算自重应力时地下水位以下土体的容重用浮容重。,2-3 基底压力与基底附加应力,基本概念：基底压力、基底附加应力(净压力) 要点： 基底压力的影响因素：荷载性质（中心、偏心或倾斜）及大小，基础刚度，地基土性质(粘性土或砂性土)

7、基底压力的计算方法,2-4 地基中的附加应力计算,平面问题 空间问题 条形基础 矩形基础 角点法,第三章 土的渗透性,3-1 概 述 3-2 达西渗透定律 3-3 渗透系数的测定 3-4 二向渗流和流网的特征 3-5 渗流力及渗透稳定性 3-6 在静水和有渗流情况下的孔隙水应力和有效应力原理,3-1 概 述,概念：渗透、渗透性。 渗流可能会产生的工程问题有哪几类？（排水、挡水、地下水污染）,3-2 达西渗透定律,要点： 达西渗透定律 渗透系数的物理意义 达西定律的适用条件 计算渗透速度与实际渗透速度的差异,3-3 渗透系数的测定,室内试验测定方法:常水头法、变水头法。 现场测定方法：抽水试验。

8、 成层土的渗透系数 与层面平行渗流和与层面垂直渗流时对地基土渗透性影响最大的土层。即对水平向渗透系数和竖直向渗透系数影响最大的土层。,3-5 渗流力及渗透稳定性,概念：渗流力、流土、管涌（管涌土、非管涌土、发展型管涌土、非发展型管涌土）、临界水力梯度。 要点： 渗流力大小的确定 渗流对土体稳定的影响 判别土体渗透变形的方法 临界水力梯度（流土型和管涌型）,3-6 在静水和有渗流情况下的孔隙 水应力和有效应力原理,有效应力原理,各种情况(静水、稳定向下渗流、稳定向上渗流)下的孔隙水应力和有效应力计算,第四章 土的压缩与固结,4-1 概述 4-2 土的压缩特性 4-3 单项压缩量公式 4-4 地基

9、沉降计算的e-p曲线法 4-5 地基沉降计算的e-lgp曲线法 4-6 土的单向固结理论 4-7 一般条件下的地基沉降,4-1 概 述,概念：沉降,4-2 土的压缩特性,概念：压缩、固结、应力历史、固结应力、前期固结应力、超固结比 要点： 在外界荷载作用下，土体体积为什么会缩小 单向固结 采用单向固结理模型模拟土体固结的过程(固结的力学机理） 压缩性实验 土的压缩性指标：压缩系数、压缩指数、回弹再压缩指数、体积压缩系数、压缩模量、变形模量 应力历史对土体压缩性的影响。,4.3 单向压缩量公式,要点： 单向压缩量公式的基本假定（3个） 单向压缩量公式,4.4 地基沉降计算的e-p曲线法,要点：

10、计算地基沉降时为什么要把地基土体分层 压缩层的确定原则 地基沉降计算的e-p曲线法的步骤,4.5 地基沉降计算的e-lgp曲线法,要点： 室内压缩曲线的特点p134 前期固结应力的确定方法p135 现场压缩曲线的推求过程p136 e-p曲线法和e-lgp曲线法的差异p137,4.6 土的单向固结理论,基本概念： 固结度、最大排水距离和。 要点： 太沙基单向固结理论的基本假定p142 固结系数、时间因数公式 利用图4-26中UTv关系曲线可以解决什么问题,5-1 概述 5-2 强度概念与莫尔库仑理论 5-3 确定强度指标的试验 5-4 三轴压缩试验中的孔隙水应力系数 5-5 三轴试验中土的剪切性

11、状,第五章 土的抗剪强度,第五章 土的抗剪强度,5-1 概述,概念:抗剪强度,要点: 土体强度的特点 与土体强度有关的工程问题：挡土结构物上的土压力问题、边坡（填方、挖方及天然边坡）的稳定性问题、建筑物地基的稳定性问题。,莫尔应力圆,5-2 强度概念与莫尔库仑理论,5-2 强度概念与莫尔库仑理论,莫尔应力圆,5-2 强度概念与莫尔库仑理论,砂土,粘性土,土的抗剪强度规律,5-2 强度概念与莫尔库仑理论,土的极限平衡条件,1f,3f,5-2 强度概念与莫尔库仑理论,总应力与有效应力强度指标,5-3 确定强度指标的试验,剪切试验：测定土抗剪强度指标的试验。 按常用的试验仪器可将剪切试验分为直接剪切

12、试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验和十字板剪切试验四种。 影响土的抗剪强度的因素有：土的密度、含水率、应力历史及固结程度、试验中的排水条件。,5-3 确定强度指标的试验,直接剪切试验,5-3 确定强度指标的试验,直接剪切试验,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，主应力方向变化。,5-3 确定强度指标的试验,三轴压缩试验,不固结或固结是对周围压力增量而言的； 不排水或排水是对附加轴向压力而言的。,5-3 确定强度指标的试验,无侧限抗压强度试验 十字板剪切试验，适

13、用条件。,5-4 三轴压缩试验中的孔隙应力系数,5-4 三轴压缩试验中的孔隙水应力系数,饱和土,饱和土,饱和土不固结不排水试验,饱和土固结不排水试验,饱和土固结排水试验,5-4 三轴压缩试验中的孔隙应力系数,2. 孔隙应力系数A,5-5 三轴试验中土的剪切性状,松砂应变硬化型，剪缩。,紧砂应变软化型，剪胀。,一、砂土的剪切性状,砂土的抗剪强度受密度、颗粒形状、表面粗糙度和级配影响。,紧砂的剪胀趋势随周围压力的增大，土粒的破碎而逐渐消失。 在高周围压力下，不论砂土的松紧程度如何，受剪都将剪缩。,概念：临界孔隙比、砂土的残余强度、砂土的液化,要点：,5-5 三轴试验中土的剪切性状,UU试验： 1.

14、u=0 2. 3.通过UU试验得到Cu 4.c不变下，只能得到一个有效应力圆,二、饱和正常固结粘性土,CU试验： 1. cu0 、Ccu=0 2.通过CU试验得到Ccu、cu，C 、 3.孔隙水应力系数、破坏时的孔压,CD试验： 1. d0 、Cd=0 2.通过CD试验得到Cd、d 3.试验过程中孔隙水应力为零,三种试验方法所得强度指标比较,5-5 三轴试验中土的剪切性状,二、饱和正常固结粘性土,三种试验方法所得强度指标比较,5-5 三轴试验中土的剪切性状,三、超固结粘性土,5-5 三轴试验中土的剪切性状,概念：粘土的残余强度、粘土的结构性、灵敏度、触变性、粘土的蠕变,四、粘性土的剪切性状,6

15、1 概述 62 静止土压力计算 63 朗肯土压力理论 64 库仑土压力理论 65 土压力问题的讨论 66 工程中挡土墙的土压力计算,第六章 挡土结构物上的土压力,概念： 挡土结构物、土压力、静止土压力、主动土压力、被动土压力 要点： 1.土压力的影响因素:填土的性质、挡土墙的高度、挡土墙的移动方向、挡土墙的刚度、土体与墙之间的摩擦 2.挡土墙所受土压力的类型，首先取决于墙体是否发生位移以及位移的方向。其中有三种特定情况下的土压力，即静止土压力、主动土压力和被动土压力。 3.挡土墙所受土压力的大小并不是一个常数，而是随位移量的变化而变化。,61 概 述,要点： 1. 静止土压力只发生在挡土墙为刚

16、性、墙体不发生任何位移的情况下。 2.静止土压力可按土体处于侧限条件下的弹性平衡状态进行计算。 静止土压力在均质地基中随深度呈线性变化； 静止土压力分布线的斜率是容重和静止侧压力系数的乘积； 静止土压力在土层的分界面上一般会发生突变； 静止土压力在地下水位处发生转折； 地下水位以下的土体在计算静止土压力时用浮容重； 当地下水位高于挡土结构物的基底面时，挡土结构物除受到其后填土的土压力作用外，还会受到水压力的作用。,62 静止土压力,要点： 1.基本假定：土体是具有水平表面的半无限体，墙背竖直光滑。 2.基本原理：朗肯理论认为当墙后填土达到极限平衡状态时，与墙背接触的任一土单元体都处于极限平衡状

17、态，然后根据土单元体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。 3.由于各层填土的重度不同，使得填土的竖向应力分布在交界面上出现转折； 4.由于各层填土的粘聚力和内摩擦角不同，所以在计算土压力系数时，需采用计算点所在土层的粘聚力和内摩擦角(在土层分界面处土压力一般会发生突变)。,6-3 朗肯(Rankine)土压力理论,6-3 朗肯(Rankine)土压力理论,要点：,1.土压力在均质地基中随深度呈直线分布； 2.土压力分布线的斜率是容重和土压力系数的乘积； 3.土压力在土层的分界面上一般会发生突变； 4.土压力在地下水位处发生转折，地下水位以下土体的容重用浮容重； 5.当地下

18、水位高于挡土结构物的基底面时，挡土结构物除受到其后填土的土压力作用外，还会受到水压力的作用。,6-4 库仑土压力理论,基本假定：,滑动面为平面、滑动体为刚体。,基本原理：,库仑土压力理论基于滑动块体的静力平衡条件建立，假定破坏面为平面。,65 土压力问题的讨论,一、朗肯和库仑土压力理论存在的主要问题,朗肯土压力理论基于土单元体的应力极限平衡条件下建立，假定墙背面竖直、光滑、填土表面水平。,库仑土压力理论基于滑动块体的静力平衡条件建立，假定破坏面为平面。,当墙背倾斜角度较大超过一定范围后，滑动块体不会沿墙背滑动，而是沿土中某一面滑动。,65 土压力问题的讨论,二、三种典型土压力在实际工程中的应用

19、 三、挡土墙位移对土压力分布的影响,第七章 边坡稳定分析,71 概述 72 无粘性土土坡稳定分析 73 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法 74 瑞典条分法 75 毕肖普条分法 76 非圆弧滑动面土坡稳定分析 77 讨论,71 概述,概念： 边坡、天然边坡、人工边坡、滑坡。 要点： 1.滑坡的原因 2.土坡滑动面的形状 3.滑动面的位置,72 无粘性土的土坡稳定,要点： 由于无粘性土土粒间无粘结力，故，只要坡面上的土单元体能够保持稳定，则整个土坡就是稳定的。 无粘性土土坡稳定安全系数定义为最大抗剪力与下滑力之比。,73 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法,一、整体圆弧滑动稳定分析,稳定安全系数：滑动面上平均抗剪强度与平均剪应力 之比。即,对均质粘性土土坡，稳定安全系数也可定义为：滑动面上最大抗滑力矩与滑动力矩之比。即,要点：,最危险滑弧寻找。,要点：未知量分析,73 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法,二、条分法及其受力分析,几种分析计算方法的总结,几种分析计算方法的总结,要点： 1.土坡部分浸水及坡内有稳定渗流情况下的稳定性分析； 2. i的取值（正