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《土力学与地基基础》复习总结
《土力学与地基基础》复习总结

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第1章 绪论
1、基本概念
土力学：是用力学的观点研究土各种性能一门科学
地基:直接承受建筑物荷载的那一部分土层
基础：将上部结构的荷载传递到地基中的结构的一部分，通常称为下部结构
持力层：直接与基础地面接触的土层
下卧层：地基内持力层下面的土层
软弱下卧层：地基承载力低于持力层的下卧层
天然地基:未经人工处理就可满足设计要求的地基
人工地基：地层承载力不能满足设计要求，需进行加固处理的地基
基础埋深:从设计地面(一般从室外地面)到基础底面的垂直距离
浅基础:埋深小于5m，只需挖槽、排水等普通施工程序即可建造的基础
深基础:借助于特殊施工方法建造的基础。如桩基、墩基、沉井和地下连续墙
2、地基与基础设计的基本条件
（1）作用于地基上的荷载效应不得超过地基容许承载力值。
(2)基础沉降不得超过地基变形容许值.
（3）具有足够防止失稳破坏的安全储备.
第2章 土的物理性质和工程分类
1、土的结构：
（1)单粒结构；（2）蜂窝结构；(3)絮状结构
2、土的构造
(1)层状构造;（2）分散构造；（3）裂隙构造（4）结核状构造
3、土的工程特性
（1)压缩性高; （2)强度低; (3）透水性大
（2）不均匀程度：
Cu = d60 / d10 - 不均匀系数
Cu ≥5，级配不均匀

4、土的颗粒级配
（1）土的粒径： d60 —控制粒径
d10 -有效粒径
d30 —中值粒径
（3）连续程度：
Cc = d302 / (d60 ×d10 ） — 曲率系数
5、土的物理性质
（1）土的物理性质指标
1)土的密度、有效密度、饱和密度、干密度
土的重度、有效重度、饱和重度、干重度
2)土粒的比重
3）土的饱和度
4)土的含水量
5）土的孔隙比和空隙率
（2）无粘性土的密实度：

（3）粘性土的物理性质:

（4）液性指数和塑性指数

（5）粘性土的灵敏度
（6）粘性土的触变性
饱和粘性土受到扰动后，结构产生破坏,土的强度降低。当扰动停止后,土的强度随时间又会逐渐恢复的现象，称为触变性。土的触变性是土的结构联结形态发生变化引起的，是土微观结构随时间变化的宏观表现
第3章 土的渗透性与工程降水
1、水在土中任意一点的水头： 如果忽略速度水头，上式可以写成:

2、水力坡降 i ：单位渗流长度上的水头损失
3、达西定律

4、动水力J 土体中渗流的水对单位体积土体的骨架作用的力，是水流对土体施加的体积力，kN/m3。水在土中流动的过程中将受到土阻力的作用,使水头逐渐损失。同时，水的渗透将对土骨架产生拖曳力,导致土体中的应力与变形发生变化。这种渗透水流作用对土骨架产生的拖曳力称为动水压力.

在工程计算中,将土的临界水力坡降除以某一安全系数Fs(2～3),作为允许水力坡降［i]
设计时，为保证建筑物的安全，将渗流逸出处的水力坡降控制在允许坡降[i］内：

5、流土和管涌
A：流土：地下水流动时，若水流的方向由上向下，此时动水力的方向与重力方向一致，使土颗粒压得更紧，对工程有利。如果地下水水流方向相反，动水力的方向与重力方向相反.当动水力足够大时，会将土体冲起,造成破坏。当动水力GD的数值等于或者大于土的浮重度时,土体被水冲起的现象，称为流土。

icr称为临界水力坡降，即将产生流土
B:管涌
当土体颗粒级配不连续时，水流可将土体粗粒孔隙中充填的细粒土冲走,破坏土的结构，这种作用称作管涌。长期管涌的结果，形成地下土洞，土洞由小变大，可导致地表塌陷。
C：流土与管涌的区别
a:流土发生时水力梯度i大于临界水力梯度icr,而管涌可以发生在任何的情况下
b：流土发生的部位在渗流逸出处，而管涌发生的部位可在渗流逸出处，也可在土体内部；
c：流土破坏往往是突发的，而管涌破坏一般有一个时间发展过程，是一种渐进性质的破坏;
d：流土发生时水流方向向上，而管涌发生时则没有此限制；
e：只要水力梯度达到一定数值，任何类型的土都可以发生流土破坏；而管涌只发生在有一定级配(如不均匀系数Cu〉10）的无粘性土中，且土中粗颗粒所构成的孔隙直径必须大于细颗粒的直径。
第4章 土的应力与有效应力原理
1、土中的自重应力
（1）竖向自重应力

由σcz分布可知竖向自重应力的分布规律为：
1） 土的自重应力分布线是一条折线，折点在土层
交界处和地下水位处，在不透水层面处分布线有突变；
2）同一层土的自重应力按直线变化；
3）自重应力随深度增加而增大;
4）在同一平面自重应力各点相等。
（2）水平向的自重应力

（3)地下水位的变化对自重应力的影响

2、基础底面的压力
（1） 轴心荷载下的基底压力

（2）偏心荷载下的基底压力

3、基底附加压力

4、地基中的附加应力

第5章 土的压缩和固结
1、有关概念：
固结：饱和土压缩的全过程叫做土的固结
瞬时沉降：施加荷载后，土体在很短时间内产生的沉降
主固结沉降：依赖于孔隙水压力变化而产生的固结
次固结沉降:指孔隙水压力完全消散,主固结沉降完成后的那部分沉降
压缩系数：一般取压缩曲线上M1M2两点切线的斜率值，称为土的压缩系数
压缩指数：
压缩模量：土在完全侧限条件下竖向应力增量与相应的应变增量的比值
变形模量：指的是土体在无侧限的情况下单轴受压时的应力和应变之比
体积压缩系数:
先期固结压力:土体在固结过程中所受的最大竖向有效应力
正常固结土:先期固结压力等于现时的土压力pc＝p1
超固结土:先期固结压力大于现时的土压力pc>p1
欠固结土：先期固结压力小于现时的土压力pc〈p1
固结度(Ut）：土的固结过程中某一时间t的固结沉降量s1与固结稳定的最终沉降量s之比

2、地基沉降量计算的分层总和法
1）划分薄层hi
①不同土层界面；
②地下水位标高处；
③每层厚度≤0.4b(基础宽度）；
2)分别计算每分层界面处的自重应力和附加应力，并画出应力图形
3)确定地基中压力层厚度zn。采用应力比：
① 一般土层：σz/σsz ≤0.2;
② 软粘土层：σz/σsz ≤0。1 ；
4）计算每薄层土沉降量Si
5) 计算地基最终沉降量,实际就是将各薄层土沉降量之和s=SSi
3、地基变形分类
（1）沉降量（2)沉降差(3）倾斜（4）局部倾斜
第6章 土的抗剪强度
1、土的抗剪强度

第7章 土压力
1、土压力的种类

2、土压力的计算
（1）
（2）

3、朗肯土压力理论

4、库伦土压力理论 库伦土压力理论的基本假设：
（1）墙后的填土是理想的散粒体（粘聚力c=0）；
（2)滑动楔体为刚体；
（3）楔体沿着墙背及一个通过墙踵的平面滑动。
5、特殊情况下土压力的计算
(1)填土表面有均布荷载

（2）墙后填土分层（c=0)

（3）墙后有地下水

第8章 地基的承载力
地基变形的三个阶段：压缩阶段；剪切阶段；塑性流动阶段
地基破坏的三个模式：整体剪切破坏；局部剪切破坏;冲切剪切破坏
（1）临塑荷载:指在外荷载作用下，地基中刚刚开始产生塑性变形(局部剪切破坏）时基础底面单位面积上所承受的荷载。对应荷载——沉降曲线上的Pcr的值。
（2）临界荷载:地基中塑性变形达到一定深度时,基础底面的压力。
（3）极限荷载:地基在外荷载作用下产生的应力达到极限平衡时的荷载.对应荷载——沉降曲线上的pu值。
地基的容许承载力：

第9章 土坡稳定分析
简单土坡的稳定分析：

第10章 浅基础
1、确定基础埋置深度应考虑的因素
2、无筋扩展基础的设计
（1）基础底面积的确定
1）中心受压：

2）偏心受压:

（2）基础高度的确定-—刚性角

(3)软弱下卧层承载力的验算

3、扩展基础的设计
（1)墙下条形基础

(2）柱下独立基础设计

4、减轻建筑物有害变形的措施
(1）建筑措施
（2）结构措施
（3）施工措施

第11章 桩基础
1、桩基础的分类（摩擦型桩和端承桩）
按实用功能分:
(1）竖向抗压桩(摩擦型桩和端承桩）；（2）竖向抗拔桩;（3）水平受荷桩；（4)复合受荷桩
按桩身材料分；
（1）混凝土桩；（2）钢桩;（3）组合材料桩
按施工方法分：
（1）灌注桩（沉管灌注桩、钻孔灌注桩、挖孔灌注桩）；
（2）预制桩
按成桩过程的挤土效应分：
（1)非挤土桩；(2)挤土桩;（3）部分挤土桩
2、桩基础的构造要求
3、单桩承载力的确定
(1）单桩竖向极限承载力标准值
（2）单桩竖向特征值
4、桩的负摩阻力
定义:土和桩身发生相对位移时,土对桩侧的摩擦力才能发挥出来。若桩的沉降大于周围土体的沉降，土就产生向上的支承桩的摩擦力,称正摩擦力。反之,若桩周上体的沉降大于桩身沉降，则土就对桩产生向下的摩擦力,此种摩擦力,如同施于桩上的荷载，拉桩下沉，称负摩阻力。
产生条件：
1)欠固结的软土或新填土,由于土层在自重下固结而产生;
2)由于软土表面有大面积堆载或新填土，使桩周的上层产生压缩变形;
3）由于软土层下面透水层中抽水或其它原因,地下水降低,土中有效应力增大而引起桩周土的下沉；
4）在自重湿陷性黄土产生自重湿陷时，也会使桩上产生负摩擦力。在桩周围的土层相对于桩侧作向下的位移时，土产生于桩侧的摩擦阻力方向向下为负摩擦力。
5)灵敏度较高的饱水粘性土，受打桩等施工扰动（振动、挤压、推移)影响,附加超静孔隙水压力增加，软土触变增强，随后又减弱产生新的固结下沉；
6）大面积软土地区打入挤土桩，使原来地面隆起，桩间土内总应力和孔隙水压力都普遍增高,随后这部分桩间土的固结引起土相对于桩体的下沉；
7）打桩和桩静载荷试验作业过程中，当卸荷和桩身向上回弹时，在桩身上部也可能引起桩表面的负摩擦力。
在上述各种情况下，土的自重和地面上的荷载都将通过负摩擦力传递给桩。由此可见，桩的负摩擦力问题必定与地基内软弱土层或湿陷性土的存在有关.这种土层愈厚,负摩擦力的影响也就愈大。
5、桩基础的设计
（1）桩数的计算
对于承受竖向中心荷载的桩基，桩数n:

对于承受竖向偏心荷载的桩基，桩数n ：
（2）单桩承载力的验算

（3）承台配筋计算

（4）柱对承台的冲切验算
(5）承台变阶处的冲切验算
（6）角桩对承台的冲切验算
（7)承台的抗剪验算
第12章 软弱地基处理
1、软弱地基；不良地基
2、换土垫层法的设计
（1）垫层厚度的验算
(2）垫层宽度