2023年土力学全知识点.doc

第一章 ：土的物理性质及工程分类
第二节、粒度成分的表达方法
土的粒度成分是指土中各种不同粒组的相对含量(以干土质量的比例表达)，它用以描述土中不同粒径土粒的分布特性。
常用的粒度成分的表达方法有表格法、累计曲线法和二角坐标法。
2)累计曲线法：是——种图示的方法，通常用半对数纸绘制，横坐标(核对数比例尺)表达某—粒径，纵坐标表达小于某一粒径的土粒的百分含量。
级配的指标：
不均匀系数 Cu=d60÷d10
曲率系数Cs=d302／﹙d60×d10﹚
式中：d10、d20、d60—分别相称于累计百分含量为10％、30％和60％的粒径，d10称为有效粒径；d60称为限制粒径。
不均匀系数Cu反映大小不同粒织的分布情况，Cu<5的土称为匀粒土，级配不良；Cu越大，表达粒组分布范围比较广，Cu>=5,Cs=1~3的土级配良好。但如cu过大，表达也许缺失中间粒径，属不连续级配，故需同时用曲率系数来评价。曲率系数则是报述累计曲线整体形状的指标。
土粒的形状
土粒形状对丁土的密实度和十的强度有显著的影响，棱角状的颗粒互相嵌挤咬合形成比较稳定的结构．强度较高；磨圆度好的颗粒之间容易滑动，土体的稳定性比较差
用体积系数和形状系数描述土粒形状
体积系数Vc=6V/﹙πdm3﹚
式中：V———土粒体积(mm3)；
dm——土粒的最大粒径(mm)。
V愈小，土粒愈接近于圆形。圆球状的Vc＝1,立方体的Vc＝o．37：棱角状的土粒Vc更小
形状系数F
F=AC/B2
式中：A、B、C分别为土粒的最大、中间和最小粒径
第三节 土的三相比例指标
一、实验指标
1．土的密度是单位体积土的质量，ρ=m／V
由土的质量产生的单位体积的重力称为重力密度γ，简称为重度γ=ρg=W／V
2.土粒比重Gs 土粒质量ms同体积4℃时纯水的质量之比Gs=ms／﹙Vsρw1﹚=ρs／ρw1
3．土的含水量ω是土中水的质量mw与团队(土粒)质量ms之比，ω=mw／ms×100％
二、换算指标
1．干密度ρd是土的颗粒质量ms与土的总体积V之比，ρd=ms／V
土的干密度越大，土越密实，强度就越高，水稳定性也好。
2．土的饱和密度是当土的孔隙中所有为水所充满时的密度，即所有充满孔隙的水的质量mw与固相质量ms之和与土的总体积V之比，ρsat=﹙ms+Vvρw﹚／V V--土的孔隙体积
3．当上浸没在水中时，土的固相受到水的浮力作用，单位土体积中土粒的重力扣除同体积水的重力后，即为单位土体积中土粒的有效重度，单位kN／m3 γ’=(msg－Vsρw)／V=γsat－γw
4．土的孔隙比是e孔隙隙的体积Vv与土粒体积Vs之比，以小数计，e=Vv／Vs
5．土的孔隙率n是孔隙隙的体积Vv与土的总体积V之比 n=Vv／V×100％
6、土的饱和度Sr是孔隙中水的体积Vw与土的总体积Vv之比 Sr=Vw／V×100％
三、三相比例指标
第四节 黏性土的界线含水率
粘性土从一种状态转到另一种状态的分界含水率；流动状态与可塑状态间的界线含水率成为液限ωL；可塑状态与半固体间称为塑限ωp；半固体状态与固体状态称为缩限ωs
塑性指数Ip=ωL－ωp 无％，黏粒越多，塑性指数越大
液性指数IL=﹙ωL－ωp﹚／Ip=﹙ω－ωp﹚／﹙ωL－ωp﹚ 有％
沙土相对密度：当沙土处在最密实状态时，其孔隙比称为最小孔隙比emin而处在最松散状态时称为最大孔隙比 相对密度Dr=﹙emax－e﹚／﹙emax－emin﹚ 当Dr接近1时最密实，当Dr接近0时最松散
第六节 土的工程分类
粉土是介于沙土和粘性土之间的过渡土类，它具有沙土和粘性土的某些特性，根据黏粒含量可以将粉土再划分为砂质粉土和粘质粉土
第二章 粘性土的物理化学性质
胶体活动性指数 在工程实践中，提出了一个既能反映粘土矿物成分，又能反映粘土颗粒形状的综合指标Ac Ac=Ip／p＜0.002 p＜0.002是黏粒﹙＜0.002㎜﹚的百分含量；Ac＜0.75非活动性粘土，0.75＜Ac＜1.25正常粘性土，Ac＞1.25活动性粘性土，Ac越大黏粒对土的可塑性影响越大
灵敏度St，把原状结构的强度与结构破坏后的强度之比定义为灵敏度，一般粘性土St=2~4，灵敏性粘性土4~8，高灵敏性粘性土≥8
触变性
在工程建设中，可运用粘土矿物颗粒带电的特性来为生产服务。将纯粘土矿物(高岭石或蒙脱石）与水制成泥浆时，矿物颗粒吸附大量水化离子和水分子，由于颗粒的水膜很厚，颗粒与颗粒之间的引力很薄弱，可以长时期悬浮在水中。当悬浮液在静止状态时，颗粒之间的薄弱引力，使其聚集起来，悬液便成为一种糊状、粘滞度较大的流体，可是。一旦受到振动或扰动时，颗粒之间的联结会立刻丧失，又恢复成为流动的液体，这种性质称为触变性
第三章 土中水的运动规律
第二节 达西定律 : 或 v渗透速度，I---水头梯度I=ΔH／ΔL=﹙H1-H2﹚／L k---渗透系数（m／s） q---渗透流量（m3／s） F---截面积 v=k（I－I0） I0-----粘土的起始水头梯度
土的渗透系数 k=QL／ΔHFt-----常水头; k=al／Ft㏑﹙H1／H2﹚=2.3al／Ft㏒﹙H1／H2﹚
动水力：GD水流作用在单位体积土体中土颗粒上的力，也称为渗流力 (kN/m3)
流沙现象GD=γ’=γsat－γw这时土颗粒间的压力等于0，土颗粒将处在悬浮状态而失去稳定，这种现象称为流沙现象﹙土体表面，细沙粉砂粉土中﹚ 临界水头梯度Icr=γ’／γw=γsat／γw－1允许水头梯度I≦[I]＝Icr／K细小颗粒在动水力作用下通过粗颗粒的孔隙被水流带走，称为管涌﹙局部扩大，任何土﹚
第四章 土中应力计算
第二节 自重应力。砂性土考虑浮重。黏性土：》1考虑浮重，<0不考虑浮重，0<<1 视情况定。
第三节 基底压力 1.中心荷载 2、偏心荷载，当时，基底压力，基底压力重新分布， 第五节 土中竖向应力 ，掌握角点法。
第五章 土的压缩性与地基沉降计算
第二节 压缩系数 (MPa-1) ， =100kPa， =200kPa所得到的作为评估土压缩性高低的指标则，为高压缩性土，为中压缩性土，为低压缩性土
压缩模量 (MPa)，天然土层的划分为正常固结土（OCR=1）、超固结土（OCR>1）和欠固结土（OCR<1）,.
三大模量：1、压缩模量Es是根据室内压缩实验得到的，它是指土在完全侧限条件下，竖向正应力与相应的变形
稳定情况下正应变的比值；2、变形模量E0是根据现场载荷实验得到的，它是指土在无侧限（侧向自由膨胀）条件下正应力与相应的正应变的比值E0=ωpb﹙1－μ2﹚／s s荷载板下沉量，b荷载板宽度，μ泊松比，ω沉降影响系数；3、弹性模量E是指正应力σ与弹性正应变εd的比值，测法有静力法和动力法。压缩和变形模量的应变为总应变，弹模之包含弹性应变E0=βEs

第三节 地基沉降 地基沉降是假定地基是均质的、各向同性的、线弹性的半无限体。第层土压缩模量, Δsi=εiHi=﹙e1i－e2i﹚／﹙1+e1i﹚×Hi=ai﹙p2i－p1i﹚／﹙1+e1i﹚×Hi，εi平均压缩应变，Hi土厚，e1i第i层上下层面自重应力值的平均值p1i=﹙σcz﹙i－1﹚+σcz﹚／2从土的压缩曲线上得到的孔隙比
第四节 固结度：深度z的A点在t时刻竖向有效应力σt’与起始超孔隙水压力p的比值，称为A点t时刻的固结度。Ut=1－t时刻面积／起始面积 固结度系数Cv，固结度是时间因数的函数，时间因数Tv越大，固结度Ut越大。Tv=Cv×t／H2 Cv=k﹙1＋e﹚／aγw 粘性土地基沉降的三阶段:1、瞬时沉降2、固结沉降3、次固结沉降 20为基础及日填土的平均重度
第六章 土的抗剪强度
土的抗剪强度（kpa），大主应力，小主应力，剪切破裂面与大主应力作用平面的夹角为
抗剪强度指标的实验测定方法：直接剪切实验、三轴剪切实验、无侧限抗压实验、十字板剪切实验
饱和粘性土剪切实验方法的选择：1．不固结不排水剪(或称快剪)2．固结不排水剪(或称固结快剪)3．固结排水剪(或称慢剪)
在实际工程中应当具体采用上述哪种实验方法，要根据地基土的实际受力情况和排水条件而定。鉴于近年来国内房屋建筑施工周期缩短，结构荷载增长速率较快，因此验算施工结束时的地基短期承载力时，《建筑地基基础设计规范》(GBJ7—89)建议采用不排水剪，以保证工程的安全。该规范还规定，对于施工周期较长，结构荷载增长速率较慢的工程，宜根据建筑物的荷载及预压荷载作用下地基的固结限度，采用固结不排水剪。
第七章 土压力计算
土压力：挡土结构都承受着来自他们与土体界面上侧向压力的作用，土压力就是这些侧向压力的总称。分为1、静止土压力2、积极土压力3、被动土压力
积极土压力 , ， c土的黏聚力 ψ内摩擦角 Ka积极土压力系数
拉力区高度 距离墙底（H-）/3
被动土压力 , ，填土面有均布荷载积极土压力
库仑土压力理论 Ea=Qmax=1／2 ×γH2Ka Eax=EaCOSθ=1／2 ×γH2Kacosθ Eay=Easinθ=1／2 ×γH2Kasinθ Ea位置C1=H／3
第八章 土坡稳定性分析
土坡滑动系数﹙土坡未定安全系数﹚，——土坡坡角，——土的内摩擦角。
第三节 圆弧滑动面 滑动力矩Ms=Wa W重力，a－W对圆心o的力臂 稳定力矩Mr=τfLR τf土的抗剪强度L圆弧长R半径
第九章 地基承载力
地基承载力是指地基土单位面积上所能承受菷载的能力，kPa
地基破坏过程：压密、剪切、破坏阶段，临朔荷载，临界荷载 B基础宽度，Nγ、Nq、Nc承载力系数与ψ有关，c黏聚力

名 称
符号
三相比例表达式
用实验指标计算的公式
用其他指标计算的公式
换算指标
孔隙比

饱和重度

饱和度

干重度

孔隙率

有效重度

液性指数IL
状 态
液性指数IL
状 态
IL≤0
坚 硬
0.75＜IL≤1
软 塑
0＜IL≤0.25
硬 塑
IL＞1
流 塑
0.25＜IL≤0.75
可 塑

细粒土分类
粉土划分
土的名称
塑性指数Ip
土的名称
黏粒含量
黏土
Ip＞17
砂质粉土
粒径小于0.005mm的颗粒质量小于等于总重量的10%
粉质粘土
10＜Ip≤17
黏质粉土
粒径小于0.005mm的颗粒质量超过总重量的10%
粉土
Ip≤10