土力学 课程总结_土力学课程设计总结

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土力学与地基基础简单总结

（陈广斌勾的重点总结）

--------------GOME 气先生

 第二章

土的物理性质与工程分类

土是由固体颗粒，水和气体所组成的三相体系。

粒组：就是某一级粒径的变化范围，或者为相邻两分界粒径之间性质相近的土粒。工程中实用的粒度成分分析方法有筛分法和水分法两种。

常用的粒度成分表示方法有三种：表格法、累计曲线法、三角坐标法。表格法：是以列表形式直接表达各粒组的相对含量。

累计曲线法：是一种图示方法，横坐标表示土颗粒的直径，以mm表示；纵坐标为小于（或大于）某粒径土的累积含量，用百分比表示。

土颗粒级配是否良好的判别常用不均匀系数Cu和曲率系数Cc两个指标来分别描述级配曲线的坡度和形状。

Cu=d60/d10

Cc=d30d30/d60d10 d10小于此种粒径的土的质量占总土质量的10%，也成为有效粒径。d60大于d30大于d10.曲率系数Cc作为第二指标与Cu共同判定土的级配，则更加合理。

对于粗粒土，不均匀系数Cu和曲率系数Cc也是评价渗透稳定性的重要指标。

黏土矿物依硅片和铝片的组叠形式的不同，可以分成蒙脱石、伊利石和高岭石三种类型。

蒙脱石（Al2O3.4SiO2.nH2O）的主要特征是颗粒细微，具有显著的吸水膨胀，失水收缩的特性，或者说亲水能力强。

伊利石（K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O）联结强度弱于高岭石而高于蒙脱石，其特征也介于两者之间。高岭石（Al2O3.2SiO2.2H2O）的主要特征是颗粒较粗，不容易吸水膨胀，或者说亲水能力差。

结合水：结合水是附着于土粒表面的水，受颗粒表面电场作用力吸引而包围在颗粒四周，不传递静水压力，不能任意流动，其冰点低于零度。

强结合水：丧失液体的特征而接近于固体，完全不能移动，这层水称为强结合水。密度要比自由水大，具有蠕动性。

自由水：是指不受颗粒电场引力作用的水，其水分子无定向排列现象，与普通水无异，受重力支配，能传递静水压力并具有溶解能力。

自由水按照其移动所受作用力的不同分为重力水和毛细水。

重力水：是存在于地下水位以上，受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水。毛细水：除存在于毛细水上升带内，也存在于非饱和土的较大孔隙中。

土中气：密闭的气体对土的工程性质有很大影响，密闭气体的成分可能有空气，水汽，或天然气。在压力作用下密闭气体可被压缩或溶解于水中，而当压力减少时，气泡会恢复原状或重新游离出来。土的结构：土的结构按其颗粒排列和联结，分为单粒结构、蜂窝结构、絮状结构。单粒结构是碎石土和砂土的结构特征。

土的结构最主要的特征是成层性，即层理构造，另外重要特征是裂隙性。土的三相草图与三相指标定义：

土的密度：定义：土单位体积的质量，测定方法：一般用“环刀法”测定。

土粒相对密度: 定义：土粒密度与4摄氏度时纯水密度之比，称为土粒相对密度。测定方法：在实验室内用比重瓶法，原理是将颗粒放入盛有一定水的比重瓶中，排开的水量即为实验的体积。若土中含大量的可溶盐类有机质胶粒，则可用中性液体，如煤油，汽油，甲苯和二甲苯，必须用排气法排气。

土的含水量：定义：土中水的质量与土粒质量之比，以百分数计。测定方法：一般用“烘干法”测定。孔隙比e为标准判定：采用天然孔隙比e的大小来判断砂土的密实度。

相对密实度Dr为标准判定：Dr=emax-e/emax-emin

当Dr=0时，e=emax，表示土处于最松状态，当Dr=1时，e=emin，表示土处于最紧密状态。

标准贯入试验是一种原位测试方法，是用规定的锤重（63.5kg）和落距（76cm）

把标准贯入器打入土中，记录贯入一定深度（30cm）所需的锤击数N值的原位测试方法。塑性指数：把夜限与塑限的差值（去掉百分号）称为塑性指数Ip，即：Ip=WL-WP 夜性指数：IL是黏性土天然含水量与塑限的差值和塑性指数之比，即 IL=（W-WP）/WL-WP

黏性土的胀缩性是指黏性土吸水膨胀、失水收缩的性质。

碎石土是指粒径大于2mm颗粒含量超过总质量50%的土；砂土是指粒径大于2mm的颗粒含量不超过总质量的50%，而粒径大于0.075mm的颗粒含量超过总质量的50%的土。

 第三章

土的渗透性与渗流

渗透变形：土工建筑及地基由于渗透作用而出现变形或破坏称为渗透变形或渗透破坏。渗透变形分为流土和管涌。

流土：是指在向上渗流作用下，局部土体表面隆起，或者颗粒群同时起动而流失的现象，它主要发生在地基或土坝下游渗流溢出处。一般来说，任何类型的土，只要坡降达到一定的大小，都会发生流土破坏。管涌：管涌是渗透变形的另外一种形式，它是指在渗流作用下土体中的细颗粒形成的空隙道中发生移动并被带走的现象。一般来说，黏性土只有流土而无管涌。

管涌破坏一般有个时间发育过程，是一种渐进性质的破坏，按其发展的过程，可分为两类：一种土，发生渗透变形就不能承受较大的水力坡降，这种土称为危险性管涌土，另外一种土，当出现渗透变形后，仍能承受较大的水力坡降，最后土样出现许多大泉眼，渗透量不断增大，或者发生流土，这种土称为非危险性管涌土。

 第四章

土中应力分布与计算

地基中的自重应力：是值未修建建筑之前，地基中由于土体本身的有效重量而产生的应力。单层土的竖向自重应力：土体在自重作用下无册向变形和剪切变形，只会发生竖向变形。

地下水位下降：如在软土地区，因大量抽取地下水，以致地下水位长期大幅度下降，使地基中有效自重应力增加，从而引起地面大面积沉降的严重后果。水位上升会引起地基承载力的减少或湿陷性土的塌陷现象，必须引起注意。

刚性基础：由于其刚度很大，不能适应地基土的变形，其基底压力分布将随上部荷载的大小，基础的埋置深度和土的性质的变化而变化。

在黏土层地基表面上的条形刚性基础，当受到中心荷载作用时，由于黏性土具有黏聚力，基底边缘处能承受一定的压力。（选/问）

基底附加压力：是指附加导致地基中产生附加应力的那部分基底压力，在数值上等于基底压力减去基底标高处原有的土中自重应力，是引起地基附加应力和变形的主要原因。

一般浅基础总是埋置在天然地面下一定深度处，才有新增加于地基的基底附加压力。

非均质地基中的附加应力，上层软弱下层坚硬的情况：

应力集中的程度主要与荷载宽度b和压缩层厚度H有关，随着H/b增大，应力集中现象减弱。

 第五章

土的压缩性与地基沉降计算

土的压缩性:：是值土体在压力作用下体积缩小的特征。

土的压缩性是指土中孔隙体积的缩小，即土中水和土中气的体积缩小，可以认为土粒的体积是不变的。土的固结：饱和土体积在压力作用下随土中水体积减少的全过程，为土的固结。

压缩系数：土的压缩系数的定义是土体在侧限条件下孔隙比减小量与竖向有效应力增量的比值。由p1=0.1Mpa增加到p2=0.2Mpa时的压缩系数来评定土的压缩性，如 a1-2小于0.1mpa时，为低压缩性土

0.1小于等于a1-2小于0.5mpa时，为中压缩性土 a1-2大于等于0.5mpa时，为高压缩性土

a12＜0.1MPa

1低压缩性土 0.1≤a12＜0.5MPa1 中压缩性土 a12≥0.5MPa1 高压缩性土

压缩指数：

土的压缩指数的定义是土体在侧限条件下孔隙比减小量与竖向有效压应力常用对数值增加的比值。

同压缩系数a 一样，压缩指数Cc值越大，土的压缩性越高。土中有效应力：是指土中固体颗粒，土粒接触点传递的粒间应力。

饱和总应力=有效应力+孔隙水压力。饱和土中任意点的总应力总是等于有效应力加上孔隙水压力，或有效应力总是等于总应力减去孔隙水压力。

按分层总和计算最终沉降量：计算原理：分层总和法计算地基的最终沉降量，即在地基沉降计算深度范围内划分为若干分层，计算各分层的压缩量，然后求其总和。

地基最终沉降量各种计算方法中：

以分层总和法较为方便实用，采用侧限条件下的压缩性指标，以有限压缩性范围的分层计算加以总和，三种分层总和法中以单向压缩基本公式最为简单方便，对于中小型基本，通常取基底中心轴线下的地基附加应力进行计算，以补所采用的压缩性指标偏小的不足。

应力历史：

按照它与现有应力相对比的状况，可将土分为正常固结土，超固结土，和欠固结土三类。

正常的固结土、超固结土和欠固结土的超固结比值分别为OCR=1,OCR大于1，OCR小于1。

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第六章

土的抗剪强度

测定土抗剪强度指标的试验 一，测定土抗剪强度试验分类 按试验仪器分，1，直接剪切试验：优点：仪器构造简单，操作方便。缺点：（1）剪切面不一定是试样抗剪能力最弱的面。（2）剪切面上的应力分布不均匀，而且受剪切面面积愈来愈小。（3）不能严格控制排水条件，测不出剪切过程中孔隙水压力的变化。

2，三轴剪切试验：优点;(1)试验中能严格控制试样排水条件及测定孔隙水压力的变化。（2）剪切面不固定。（3）应力状态比较明确。（4）除抗剪强度外，尚能测定其他指标。缺点：（1）操作复杂。（2）所需试样较多。（3）主应力方向固定不变，而且与实际情况尚不能安全符合。二，直接剪切试验

根据试验过程中排水情况的不同分为：（1）快剪：试样在垂直压力施加后立即进行快速剪切，试验全过程都不许有排水现象产生。适用范围：加荷速率快，排水条件差，如斜坡的稳定性、厚度很大的饱和黏土地基等。（2）固结快剪：试样在垂直压力下经过一定程度的排水固结后，再进行快速剪切。适应范围：一般建筑物地基的稳定性，施工期间具有一定的固结作用。（3）慢剪：试样在垂直压力排水固结后慢慢的进行剪切，剪切过程中孔隙水可自由排出。适用范围：加荷速率慢，排水条件好，施工期长，如透水性较好的低塑性土以及软弱饱和土层上的高填土分层控制填筑等等。

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第七章

土压力与挡土墙设计

墙体位移与土压力类型：

1，Eo静止土压力。2，Ea主动土压力。3，Ep被动土压力。Ep大于Eo大于Ea。朗肯土压力理论（P135）挡土墙设计（P149）

重力式挡土墙的体型选择和构造措施：

墙背倾斜的型式：重力式挡土墙按墙背倾斜方向可分为仰斜，直立和俯斜三种类型。对于墙背不同倾斜方向的挡土墙，如用相同的计算方法和计算指标进行计算，其主动土压力以仰斜为最小，直立居中，俯斜最大。

如在开挖临时边坡以后筑墙，采用仰斜墙背可与边坡紧密贴合，而俯斜墙则须在墙背回填土，因此仰斜墙比较合理。

为什么要设排水设施？？挡土墙所在地段往往由于排水不良，大量雨水经墙后填土下渗，结果使墙后土的抗剪强度降低，重度增强，土压力增大，有的还受水的渗流或静水压力影响，在一定条件下，或因土压力过大，或因地基软化，结果造成挡土墙的破坏。

（P152---P156有类似计算题）

 第九章

地基承载力

问答：地基剪切破坏的三种模式（1）整体剪切破坏。（2）局部剪切破坏。（3）刺入剪切破坏。p-s曲线：点b对应的荷载pu称为地基的极限荷载 地基整体剪切破坏的三个阶段：（1）压密阶段。（2）剪切阶段。（3）破坏阶段。

 第十章

地基基础设计与施工技术

基础根据埋置深度分为浅基础和深基础。通常将埋置深度较浅，一般为5m以内，且施工简单的基础称为浅基础。

常用浅基础的主要类型有无筋扩展基础、扩展基础、柱下条形基础、十字交叉条形基础、筏板基础、箱形基础。

无筋扩展基础通常是指由砖、块石、素混凝土、三合土和灰土等材料建造基础。

什么是刚性基础？？

设计时要求基础的外伸宽度和基础高度的比值在一定限度内，以避免发生在基础内的拉应力和剪应力超过其材料强度设计值。在这样的限制下，基础的相对高度一般都比较大，几乎不会发生弯曲变形，所以此类基础习惯上也称为刚性基础。

基础埋置深度一般是指基础底面至设计地面的垂直距离。基础的埋置深度，除岩石地基外，应在天然地面以下不小于0.5m。基础顶面应低于设计地面0.1以上。变形验算的内容：地基变形特征的四种特征：（1）沉降量：独立基础或刚性特别大的基础中心的沉降量。（2）沉降差：两相邻独立基础中心点沉降量之差。

（3）倾斜：独立基础在倾斜方向两断点的沉降差与其距离的比值。（4）局部倾斜：砌体承重结构沿纵向6—10m内基础两点的沉降差与其距离的比值。

建筑物的地基变形允许值：对于单层排架结构的柱基，应限制其沉降量。对于框架结构和单层排架结构、砌体墙填充的边排架，设计计算应由沉降差来控制，并要求沉降量不宜过大。对于高耸结构物、高层建筑物，控制地基特征变形的主要是整体倾斜。

浅基础设计：台阶宽度与其高度比值的允许值所对应的角度a称为刚性角。减轻建筑物不均匀沉降的危害的措施：一，建筑措施。二：结构措施：1，减轻建筑物自重：（1）减少墙体重量。（2）选用轻型结构。（3）减少基础和回填土的重量。2，增强建筑物的整体刚度和强度：（1）设置圈梁。（2）加强基层刚度。3，减少或调整基底附加压力：（1）设置地下室.（2）调整基底尺寸。4,选用非敏感性结构。

三： 施工措施。（1）合理安排施工顺序。（2）注意施工方法。

 第十一章

桩基础设计及其他深基础

桩基础：是通过承台把若干根单桩连接成为整体，共同承受动静荷载的一种深基础。深基础设计及其他深基础

1．桩基础：通过承台把若干根单桩连接成为整体，共同承受动静荷载的一种深基础。2．桩的类型：

成桩方法对土层的影响划分：挤土桩、部分挤土桩、非挤土桩

桩体材料划分：天然材料桩、混凝土桩、钢桩、水泥土桩、砂浆桩、特种（改良）型桩 桩的承载性状和使用功能划分：竖向抗压的桩、侧向受荷桩、抗拔桩、复合受荷桩 按施工工艺划分：灌注桩、预制桩 3．产生桩侧负阻力的条件

第一类情况为桩周土在自重作用下固结沉降或浸水导致土体结构破坏、强度降低而下沉（湿陷），例如桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土层或进入相对较硬土层等

第二类情况为外界荷载作用导致桩周土固结沉降，如桩周存在软弱土层，邻近桩侧底面承受局部较大的长期荷载或大面积地面堆载（包括填土等）

第三类情况为因降水导致桩周土中有效应力增大而固结。

软土地区由密集桩群施工造成的土隆起和随后的再固结，也会产生桩侧负摩阻力

什么是负摩阻力？？：当土体相对于桩身向下位移时，土体不仅不能起扩散桩身轴向力的作用，反而会产生下拉的摩阻力，使桩身的轴力增大，该下拉的摩阻力称为负摩阻力。

产生负摩阻力的条件：第一类情况为桩周土在自重作用下固结沉降或浸水导致土体结构破坏、强度降低而下沉；第二类情况为外界荷载作用导致桩周土固结沉降；第三类情况为因降水导致桩周土中有效应力增大而固结。