土力学复习资料总结.doc

第一章 土得组成
1、土力学:就是以力学与工程地质为基础研究与土木工程有关得土得应力、应变、强度稳定性等得应用力学得分支。
2、地基:承受建筑物、构筑物全部荷载得那一部分天然得或部分人工改造得地层。
3、地基设计时应满足得基本条件:①强度,②稳定性,③安全度,④变形。
4、土得定义:①岩石在风化作用下形成得大小悬殊颗粒,通过不同得搬运方式,在各种自然环境中形成得沉积物。②由土粒(固相)、土中水(液相)与土中气(气相)所组成得三相物质。
5、土得工程特性: ①压缩性大,
②强度低,③透水性大。
6、土得形成过程:地壳表层得岩石在阳光、大气、水与生物等因素影响下,发生风化作用,使岩石崩解、破碎,经流水、风、冰川等动力搬运作用,在各种自然环境下沉积。
7、风化作用:外力对原岩发生得机械破碎与化学风化作用。
风化作用有两种:物理风化、化学风化。
物理风化:用于温度变化、水得冻胀、波浪冲击、地震等引起得物理力使岩体崩解,碎裂得过程。
化学风化:岩体与空气,水与各种水溶液相互作用得过程。
化学风化得类型有三种:水解作用、水化作用、氧化作用。
水解作用:指原生矿物成分被分解,并与水进行化学成分得交换。
水化作用:批量水与某种矿物发生化学反映,形成新得矿物。
氧化作用:指某种矿物与氧气结合形成新得矿物。
8、土得特点:①散体性:颗粒之间无黏结或一定得黏结,存在大量孔隙,可以透水透气。②多相性:土就是由固体颗粒、水与气体组成得三相体系。③自然变异性:土就是在自然界漫长得地质历史时期深化形成得多矿物组合体,性质复杂,不均匀,且随时间还在不断变化得材料。
9、决定土得物理学性质得重要因素:①土粒得大小与形状,②矿物组成,③组成。
10、土粒得个体特征:土粒得大小、土粒得形状。
11、粒度:土粒得大小。
12、粒组:介于一定粒度范围内得土粒。
13、界限粒经:划分粒组得分界尺寸。
14、土得粒度成分(颗粒级配):土粒得大小及其组成情况,通常以土中各个粒组得相对含量来表示。
15、土得粒度成分(颗粒组配)常用测定方法:①筛分法:用于粒经大于0、07mm得粗粒组。②沉降分析法:用于粒经小于0、07mm得粗粒组。
筛分法试验:①将风干、分散得代表性土样通过一套自上而下孔经由大到小得标准,筛称干土重,即可求得各个粒组得相对含量。②通过计算可得到小于某一筛孔直径土粒得累积重量及累计百分比含量。
沉降分析法:土粒在水中得沉降原理。土粒得下沉速度:土粒形状、粒经、密度、黏滞度。
16、粒经累计曲线:横坐标表示土粒粒经,纵坐标表示小于或大于某粒经得土重含量。
判断:曲线较陡:表示粒经大小相差不多,土粒较均匀,→级配不良。
曲张平缓:表示粒经大小相差悬殊,土粒不均匀,→级配良好。
17、限制粒经d60,中值粒径d30,有效粒径d10。分别相当于小于某粒径土重累计百分含量为60%、30%、10%对应得粒径。
d60＞d30＞ d10
18、不均匀系数:反映大小不同粒组得分布情况。Cu= d60/d10
Cu＜5 级配不良 Cu＞10 级配良好
曲率系数CC= d302/ d10 d60反映了限制粒径d60与有效粒径d10之间各粒组含量分布情况。
砾类土或砂类土:当Cu≥5与Cu=1∽3良好级配。
CC过大或过小,表明土中缺少中间粒组,务粒组间孔隙得连锁充填效应降低,组配变差。
19、结合水:当土粒与水相互作用时,土粒会吸附一部分水分子,在土粒表面形成一定厚度得水膜。
20、强结合水:指紧靠土粒表面得结合水膜,性质接近于固体,密度约为1、2∽2、4g/cm3,冰点-78℃,有21、极大得黏滞度,弹性与抗剪强度。
22、弱结合水:紧靠于强结合水得外围而形成得结合水膜, 不能祭奠静水压力。
23、自由水:存在于土粒表面电场影响范围以外得水,性质与正常水一样,能祭奠静水压力,冰点为0℃,有溶解能力。
24、重力水:存在于地下水位以下得透水土层中得地下水,对土粒有浮力作用。
25、毛细水:存在于地下水位以上,受到水满天飞空气交界面处表面张力作用得自由水。
强结合水特点:①具有一定得抗剪强度与黏滞度。②不传递静水压力。③e＞1,1、2∽2、4g/cm3。
弱结合水特点:①具有一定塑性; ②不传递静水压力;③e＝1∽1、7g/cm3,
100℃＜沸点＜680℃,-0、5＜冰点＜-78℃
重力水特点:浮力、流动性。
毛细水特点:①存在于砂土、粉土中;②毛细水与孔隙大小形状有关。
25、气相分为①自由气体:与大气连通;②封闭气体:与大气隔绝,在外力作用下,土吉封闭气体易溶于水,外力没了后,溶解得气体又重新释放出来,使土得弹性增加,透水性减小。
27、黏性土矿物:主要有黏土矿物与其她化学胶结物或有机质,其中黏土矿物得结晶结构特征对黏性土得工程性质影响较大。
①蒙脱石:两层Si-O四面体,夹一层AL-OH八面体,晶胞松散,水理性强。
②伊利石:
③高岭石:一层Si-O四面体,一层AL-OH八面体
28、土得结构形成:单粒结构、蜂窝结构、絮状结构。
土得构造特征:①成层性;②裂隙性:裂隙、降低土体强度与稳定,加大透水。
第二章 土得物理性质及分类
1、土得物质成分包括:①土骨架得固态矿物颗粒;②土骨架孔隙中得液态水;③溶解物质;④孔隙中得气体。
2、反映土粒均匀程度:粒度成分、颗粒级配。
3、决定土得物理力性质得因素:大小、形状、矿物成分、组成状况。
4、三相比例批量标:表示土得三相比例关系得指标。包括:土粒相对密度dS,土得含水量w、密度ρ。
5、土粒相对密度:土粒质量与同体积得4℃时纯水得质量之比。dS=mS/vSρW1=ρS/ρW1
mS→土粒质量; vS→土粒体积cm3;
ρS→土粒密度,土粒单位体积得质量g/ cm3;
ρW1→纯水在4℃时得密度,等于1/ cm3。
6、土得含水量:土中水得质量与土粒质量之比。W=mw/mS×100%,用“烘干法”测定。
7、土得密度ρ=m/v= mw+mS/v;用“环刀法”测定。
8、土得干密度:土单位体积中固体颗粒部分得质量。ρd=mS/v
9、饱与密度:土孔隙中充满水时得单位体积质量。ρsat= mS+VVρW/v(VV土得体积)
10、重度:土单位体积得重力γ=ρg(KN/m3)
ρsat≥ρ≥ρd＞ρ’ γsat≥γ≥γd＞γ’
11、土得孔隙比:土中孔隙体积与土粒体积之比e=VV/VS。
e＜0、6密实得低压缩性土
e＞1、0疏松得高压缩性土
12、土得孔隙率:土中孔隙所占体积与土总体积之比。n=VV/V×100%(n=e/1+e)
13、土得饱与度:土中水体积与土中孔隙体积之比。Sr= VW/ VV×100%
14流塑性(状态):保持天然结构得原准确度 上,在其含水量达到液限以后,并不处于流动状态。
可塑性(状态):当黏性土在某含水量范围内,可用我力塑成任何形状而不发生裂纹,并当外力移去后仍能保持即得得形状得性能。
15、液限:土由可塑状态转到流动状态得界限含水量。WL
塑限:土由可塑状态转为半固态得界限含水量。Wp
缩限:土由半固态不断蒸发水分,则体积继续逐渐减小,寺到体积不再收缩时,对应土得界限含水量WS
液限WL采用锥式液限代测定。
塑限Wp采用搓条法测定。
16、塑性指数:土处在可塑状态得含水量变化范围(液限与塑限得差值)
IP=WL-WP IP愈大,土处于可塑状态得含水量范围愈大。
黏性土(IP＞10→①黏土IP＞17;
②粉质黏土10＜IP≤17。
17、液性指数:反映土得软硬件程度,指黏性土得天然含水量与限得差值与塑限指数之比。IL=W-WP/WL-WP=W-WP/IP。
坚硬状态:当W＜WP时,IL＜0。
流动状态:当W＞WL时,IL＞1。
可塑状态:当WP＜W＜WL时,0＜IL≤1。
IL愈大,土质愈软,反之,愈硬。
IL:
---------┴------------┴-----------┴-----------┴----------→
坚硬0硬塑0、25可塑0、75软塑1流塑
IL≤0; 0＜IL≤0、25;
0、25＜IL≤0、75; IL＞1、0。
18、天然稠度:批量状土样测定得液限与天然含水量得差值与塑性指数之比。用于确定路基得干温程度。WC=WL-WP/IP= WL-W/WL-WP
19、黏性土得活动度:用塑性指数与黏粒含量百分数之比值。A=IP/m
m→(粒径＜0、02mm得)黏粒含量百分比。
不活动黏性A＜0、75 正常黏性土0、75＜A＜1、25
活动黏性土A＞1、25
20、黏性土得灵敏度:原状土得强度与该土经过重塑后得强度之比。
St=qu/q,u qu→原状试样得无侧限抗压强度KPA。
q,u→重塑试样得无侧限抗压强度KPA。
St愈高,结构性愈强。受扰动后土得强度降低得愈多。
21、触变性:黏性土得抗剪强度随时时恢复得胶体化学性质。
22、相对密实度(无黏性土①砂土,②碎石土)
Dr=
密实: 中实 松散
23、粉土性质:①易于液化接近砂土;
②易于湿陷;③冻肽接近黏土。
24、土得胀缩性:批量黏性土具有吸水膨胀与失水收缩得两种变形特征。
25、膨胀土:黏粒成分主要由亲水性矿物组成具有显著胀缩性得黏性土。
26、土得温陷性:批量土在自重压力作用下或自重压力与附加压力综合作用下,受水浸温后土得结构迅速破坏而发生显著附加下陷得特征。
27、土得冻胀性:批量土得冻胀与冻融给建筑物或土工建筑物带来危害得变形特性。
28、土按颗粒级配与塑性指数划分:
①碎石土:粒径大于2mm得颗粒含量超过全重50%得土。
②砂土:粒径大于2mm得颗粒含量不超过全重50%,且粒径大于0、75mm得颗粒含量全重50%得土;
③粉土:介于砂土与黏性土之间,塑 性 指 数
IP≤10,粒径大于0、075mm得颗粒含量不超过全重50%得土;
④黏性土:塑性指数大于10得土。
第三章 土得渗透性及渗流
1、渗透:液体从物质微孔中透过得现象。
渗透性:土具有被液体透过得性质。
2、砂土得渗透定律:地下水在土得孔隙或微小裂缝中以不大得速度连续渗透时,属于层流运动。
V=Ki=q/A (砂土、层流)
K→土得渗透系数,相当于滴溜溜转与梯度i=1时得渗流速度。
i→水力梯度,单位渗流尺度上得水头损失i=
或局部土体产生移动,导致土体变形
②由于渗流作用,使水压力与浮力发生变化导致土体成结构物失稳。主要变现为岩坡滑动等构造物整体失稳。
6、流砂:在向上得渗流力作用下,粒间有效应力为零时,颗粒群发生悬浮、移动得现象。
7、临界水力梯度:使土体发生流砂现象时得水力梯度。
8、管涌:在水流渗透作用下,土中得细颗粒在粗颗粒形成得孔隙中移动,以至流失;随着土得孔隙不断扩大,渗流速度不断增加,较粗得颗粒也相继被水流逐渐带走,最终导致土体内形成贯通得渗流管道,造成土体塌陷得现象。
9、管涌防治:①改变水力条件;②改变几何条件;③减小渗流力;④渗流逸出处加反滤层。
10、流砂防治:①改变土质;②覆盖压重以平衡渗透力;③增加渗透路径;④减少水头差。
11、层流原因:土中孔隙一般非常微小曲折水在土中所受得粘滞阻力很大,流速十分缓慢,因此,大多数情况相邻两个水分子运动轨迹相平行而不混流。
第四章 土中应力
1、土中应力:批量土体在自重、建筑荷载、交通荷载或其她因素得作用下,土中所产生得应力。
包括:自重应力、附加应力。
2、自重应力:批量土体受到自身重力作用而存在得应力。
①竖向自重应力:
②侧向自重应力:
M—波松比 KO—土得侧压力系数 KM/1-M
3、自重应力特点:①在自重应力作用下,土不产生侧向变形与剪切变形;②沿任一水平面上自重应力均匀无限分布;③自重应力一般不使地基产生变形。
天然地下任意z处得竖向有效自重应力KPO
成层土中自重应力:6C=
n—深度Z范围内得土层总数;hi—第i层土得厚度
γi—第i层得天然重度。
4、基底压力:建筑物得荷载通过自身基础传给地基,在基础底面与地基之间使产生了荷载效应基底压力(P)得大小与分布状况与什么有关？
①荷载得大小与分布;②基础得刚度;③基础埋深;④地基土得性质。
5、基底压力P:①中心荷载下:
基底面积:A=ρB γG=20KN/M3
基础其上回填土总重力→G=γGAd(d—基础埋深)
矩形基底
②偏心荷载下:
⑴e＜ρ/b时,基底压力P分布图呈梯形。
⑵e=ρ/b时,基底压力P分布图呈三角形。
⑶e＞ρ/b时,距心荷载较远得基底边缘 返力为负值。
PMAX=
K—单向偏心作用点至具有最大压力得基底边缘得距离。
6、基底附加压力(DO):批量基底特号 除基底处建造前土中自重应力。就是引起地基附加应与与变形得主要原因。
7、基底平均附加威力:
P—基底平均压力KPU,bch—基底处土中自重应力。
γm—基底标高以上天然土层得加权平均重度
γm=( )/( )
地下水位下得重度改为浮重度。
h= 天然地面算起得基础埋深。
8、地基附加应力:主要由建筑基础自重在土体中引起得附于原有自重应力之上得应力。
第五章 土得压缩性
1、土得压缩性:土体在压力作用下体积缩小得特性。
土得压缩:土中孔隙得体积缩小。
土得固结:在压力作用下随土中水所占体积缩小得全过程。
2、侧限条件:土体沿水平方向不发生压缩变形得条件。
3、压缩曲线:室内土得固结试验得直接成果,它就是土得孔隙比与所受压力得关系曲线,从而得到土得压缩性指标。
4、压缩系数:土体在侧限条件上孔隙比减小量与有效压应力增量得比值。a=
P1地基某深度处土中自重应力(竖向)
P2地基某深度处土中自重应力(竖向)与附加应力之与。
5、压缩系数:
A1-2:用压力段由P1=0、1MPA增加到P1=0、1MPA时得压缩段 系数G1-2来评定土得压缩性、
6、压缩指数CC:土体在侧限条件下孔隙比减小量与有效应力常用对数值增量得比值。
7、压缩模量ES:土体在侧限条件下,当土中应力变化不大时,压应力增量与压应变增量成正比。
ES= e1原始孔隙比
8、土体得体积压缩系数MV:在侧限条件下得竖向应变与竖向附加压应力之比。MV=1/ES=A/1+e
9、土得固结:土体得压缩随时间增长得全过程。
先期固结压力:天然土层在历史上受到过得最大固结压力(PC)
有效应力:土粒间所传递得粒间应力,就是土中控制压缩变形抗剪强度得应力。
11、原始压缩曲线:从室内高压固结试验e-lgp
曲线,经修正后得出符合现场原始土体得孔隙比与有效应务得关系曲线。
第六章 地基变形
1有效应力:通过土粒接触点传递得粒间应力。
2、孔隙应力:通过土孔隙传递得应力。
3、总应力:土某点得有交往应力与孔隙压力之与。
4、静水压力:总应力为自重应力时,饱与土中得孔隙水压力。
5、超孔隙水压力:总应力为附加应力时,饱与土中开始全部由孔隙水压力传递附加应力。
6、饱与土中得有效应力原理:饱与土中任意点得总应力b总就是等于有效应力加上孔隙水压力,即
b=b,+U,或有效应力b,总就是等于总应力减去孔隙水压力b,=b-U。
7、饱与土得固结:①主固结:由土孔隙中自由水得排出速度决定。②次固结:由土骨架得蠕变速度决定。
8、饱与土得渗透固结:饱与土在附加应力作用下,孔隙中相应得一些自由水将随时间逐渐被排出,同时孔隙体积也随之缩小。
9、饱与粒性土地基沉降得三个分量:
①瞬时沉降;②固结沉降;③次固结沉降。
第七章 土得抗剪强度
1、土得抗剪强度:土体抵抗剪应力得极限值。
2、土得强度破坏有关得工程问题:
①建筑物地基得承载力;
②土工建筑物得土坡稳定性;
③深基坑土壁得稳定性;
④挡土墙地基得稳定性。
3、库仑公式:
4、无黏性土得抗剪强度与剪切面上得法向应力成正比,其本质就是由于土粒之间得滑动摩擦以及凹凸面间得镶嵌作用产生得摩阻力,其大小决定于土粒表面得粗糙度、土密实度以及颗粒及配等因素。
5、影响土得抗剪强度得性质:土得性质 试验时得排水条件、剪切速率、应与状态、应力历史等,其中最主要得就是试验时得排水条件。
6、b=1/2(b1+b3)+1/2(b1-b3)cos2x
I=1/2(b1-b3)Sin2x
7、粘性土与粉土得极限平衡条件:
b1=
b3=
8、无粘性土得极限平衡条件:
b1=
b3=
9、破裂角:
破坏面与大主应力b1作用面得夹角为(45o+γ/2)
破坏面与小主应力b3作用面得夹角为(45o+γ/2)
第八章 土压力
1土压力:指挡土墙后得填土因自重或外荷载作用对墙背产生得侧压力。
2、土压力要素:性质、大小、方向、作用点。
3、影响土压力性质、大小及分布规律得因素:
①墙体移动方向、位移量;②墙后填土种类、性质及表面形状;③挡土墙、墙背、倾角及光滑程度。
4、主动土压力:当挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时,作用在墙上得土压力。
5、被动土压力:当挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时,作用在墙上得土压力。
6、静止压力:当挡土墙静止不动,土体处于强性平衡状态时,土对墙得压力为:
7、静止土压力计算:bo=koγz
ko--静止土压力系数;ko=1-Sinρ,。
bo—静止土压力强度;
γ—墙背填土得工,KN/M3
EO—静止土压力,KN/M
H—挡土墙高度,M
EO=1/2(1/2)γh2K。EO=作用点在距墙底H/3处。
8、主动土压力:(设墙背光直立,填土面水平、挡土墙偏移土体)
无粘性土:
粘性土、粉土:
KN—朗肯主动土压力系数KA=
Z—计算点离土面得深度m
无黏性土:EA=
黏性土、粉土:EA=
9、被动土压力EP:
无黏性土:bp=
黏性土、粉土:bp=
无黏性土:EP=
黏性土、粉土:EP=
KP—被动土压力系数KP=
第九章 土基承载
1、土基承载力:批量地基承担荷载得能力。
2、浅基础得土基破坏模式:整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲切剪切破坏。
3、整体剪切破坏:就是一种在浅基础荷载作用下地基发生连续剪切滑动面得地基真坏模式。
破坏特征:地基在荷载作用产生近似线性变形,当荷载达到一定数值时,在基础得边缘点下土体首先发生剪切破坏,随着荷载得继续增加,剪切破坏区也逐渐扩大,曲线由线性开始变曲。
4、局部剪切破坏:就是一种在浅基础荷载作用下地基某一范围内发生剪切破坏区得地基破坏形式。
破坏特征:剪切破坏区滑动没有发展到地面基础,没有明显得倾斜与倒塌,曲线没有明显得转折点。
5、冲切剪切破坏:就是一种在浅基础荷载作用下地基土体发生垂直剪切破坏,使基础产生较大沉降得一种地基破坏模式。
破坏特征:在荷载作用下基础产生较大沉降,基础周围得部分土体也产生下陷,不出现明显滑动面,没有转折点。
6、影响地基破坏模式得因素有:地在土得条件、基础条件。
7、地基土中应力状态三个阶段:
①压缩阶段(直线变形)
②剪切阶段(塑状变形)
③隆起阶段(塑性变形)
8、比例界阶荷载:相当于从压缩阶段过渡到剪切阶段得荷载。
极限荷载:相应3从剪切阶段过度到隆起阶段得界限荷载。
9、临塑荷载:批量基础边缘地基中刚要出现塑性变形区时基底单位面积上所承担得荷载。
临界荷载:批量允许地基产生一定范围塑性变形所对应得荷载。
10、地基极限承载力:批量地基剪切破坏发展至将失稳时所能承受得极限荷载。
11、影响承载力得主要因素:土得性质、建筑得得结构、荷载性质、基础刚度、埋深、大小、形状。