河海大学土力学复习知识点.pdf

第一章第一章土的结构土的结构:粗粒土的结构(单粒结构),细粒土的结构(蜂窝结构/絮凝结构)土的构造：土的构造：层理构造、裂隙构造、分散构造土的压实性土的压实性:影响因素：1）含水量 2）击实功（能）3）土类及级配特殊土：特殊土：软土、红黏土、黄土、膨胀土、多年冻土、盐渍土 人工填土：人工填土：素填土、杂填土、冲填土 常见的粘土矿物：常见的粘土矿物：蒙脱石、伊利石、高岭石；三者的亲水性、膨胀性和收缩性依次降低 粒组粒组:介于一定粒度范围内的土粒。界限粒径：界限粒径：划分粒组的分界尺寸颗粒级配颗粒级配:土中各粒组的相对含量就称为土的颗粒级配。（d 0.075mm 时，用筛分法；d 1 时，该土是超固结土，当 OCR1 时，则为正常固结土。地基变形与时间的关系：地基变形与时间的关系：主要取决于土的渗透性和土层厚度；饱和土的渗透固结过程，就是孔隙水压力向有效应力转化的过程。简述饱和土的渗透固结过程简述饱和土的渗透固结过程？答：饱和土的渗流固结过程如下：（1）土体孔隙中自由水逐渐排出；（2）土体孔隙体积逐渐减小；（3）由孔隙水承担的压力逐渐转移到土骨架来承受，成为有效应力。粘性土沉降组成粘性土沉降组成:瞬时沉降瞬时沉降:加载后地基瞬时发生的沉降;采用弹性理论,采用不排水变形模量主固结沉降主固结沉降:饱和与接近饱和的粘性土在基础荷载作用下,随着超静孔隙水压力的消散,土骨架产生变形所引起的沉降;次固结沉降次固结沉降:主固结结束后,在有效应力不变的条件下,土骨架仍随时间发生变形.利用 S-lgt 曲线,次固结指数进行计算最终沉降量的计算方法最终沉降量的计算方法(分层总和法分层总和法)基本假定基本假定:(1)地基是均质、各向同性的半无限线性变形体，可按弹性理论计算土中应力,附加应力计算时取基础中心点下的附加应力进行计算;(2)在压力作用下，地基土不产生侧向变形，可采用侧限条件下的压缩性指标 分层总和法的计算步骤分层总和法的计算步骤:(1)分层 分层原则 ;天然土层面及地下水位处bhi4.0(2)绘制基础中心点下地基中自重应力和附加应力分布曲线(3)确定地基沉降计算深度 按照(软土取 0.1)确定2.0/cznzn(4)计算各分层土的平均自重应力和平均附加应力(5)计算各分层沉降量(6)计算基础最终沉降量有效应力原理有效应力原理:总应力由有效应力及孔隙水压力组成;土的变形和强度只与有效应力有关太沙基一维固结理论的基本假定太沙基一维固结理论的基本假定:(1)土体是均质弹性,完全饱和;(2)土粒和水不能压缩;(3)水的渗出以及土的压缩只能沿竖向发生;(4)水的渗流服从 Darcy 定理,且渗透系数 k 不变;(5)孔隙比的变化与有效应力的变化成正比,压缩系数 a 不变;(6)外荷载一次瞬时施加.灵敏度灵敏度：在不排水条件下，原状土的无侧限抗压强度与重塑土的无侧限抗压强度之比，用表示。tS土的触变性土的触变性：在土的含水量和密度不变的情况下，土因重塑而软化，又因静置而逐渐硬化，强度有所恢复的性质。第五章第五章库仑定律库仑定律：当土所受法向应力不很大时，土的抗剪强度与法向应力可近似用线性关系表示，这一表征土体抗剪强度与法向应力的公式即为库仑定律表达式土的抗剪强度的组成土的抗剪强度的组成 摩擦力 滑动摩擦:剪切面土粒间表面粗糙所产生的摩擦 咬合摩擦:土粒间相互嵌入所产生的咬合力,其引起土的剪胀 颗粒的破碎与重排列 粘聚力：由土粒间的胶结作用和各种物理-化学键力作用的结果，其大小与土的矿物组成和压密程度有关静电引力:包括库仑力仑力和离子-静电力范德华力:物质的极化分子与相邻另一极化分子间通过相反的偶极吸引 胶结力:土或水中碳、硅、铅、铁等氧化物对土颗粒形成胶结作用，其粘聚力可达几百千帕 表观粘聚力:如毛细力、非饱和土中吸力等影响抗剪强度的因素有哪些影响抗剪强度的因素有哪些?摩擦力:剪切面上的法向总应力、土的初始密度、土粒级配、土粒形状以及表面粗糙程度粘聚力:土中矿物成分、粘粒含量、含水量以及土的结构土体中发生剪切破坏的平面，是不是剪应力最大的平面？在什么情况下，剪切破坏面与最大剪应力面是一致的？土体中发生剪切破坏的平面，是不是剪应力最大的平面？在什么情况下，剪切破坏面与最大剪应力面是一致的？土体中发生剪切破坏的平面一般不是剪应力最大的平面。当土的莫尔破坏包线与轴平行时，即时，剪切破坏平面与最大剪应力面是一致的。常数f莫尔莫尔-库伦强度理论库伦强度理论:以库伦公式作为抗剪强度公式,根据剪力是否达到抗剪强度作为破坏准则的理论就称为莫尔-库伦强度理论.直剪试验与三轴试验的优缺点直剪试验与三轴试验的优缺点直剪试验：直剪试验：优点优点：直剪仪构造简单，操作简单，在一般工程中应用广泛。缺点缺点：a.不能严格控制排水条件，不能量测试验过程中试样的孔隙水压力。b.剪切面不是沿土样最薄弱的面剪切破坏。c.剪切过程中剪切面上的剪应力分布不均匀，剪切面积随剪切位移的增加而减小。三轴试验：三轴试验：优点优点：a.试验中能严格控制试样的排水条件，准确测定试样在剪切过程孔隙水压力的变化，从而定量获得土中有效应力的变化情况；b.与直剪试验相比，试样中的应力状态相对地较为明确和均匀，不硬性指定破裂面位置；C.除抗剪强度指标外，还可测定，如土的灵敏度，压力系数、孔隙水压系数等力学指标。缺点：缺点：a.试验仪器较复杂，操作技术要求高，且试样制备比较麻烦。b.试验是在轴对称情况下进行的，不能考虑中主应力的影响。饱和粘性土不同排水条件下的抗剪强度指标饱和粘性土不同排水条件下的抗剪强度指标1.1.不固结不排水剪不固结不排水剪(UU)(UU)：试验过程中试样含水量和体积保持不变,加压过程中只引起试样的孔隙水压力变化,而有效应力不变,故抗剪强度亦不变。2.2.固结不排水剪固结不排水剪(CU)(CU)：固结过程中试样含水量和体积减小,剪切过程中保持不变,只是孔隙水压力改变,破坏时孔隙水压力完全由试样受剪引起。3.3.固结排水剪固结排水剪(CD)(CD)：整个试验过程中始终打开排水阀门,让试样充分排水固结,保持孔隙水压力为零,有效应力等于总应力。第六章第六章试验方法适 用 条 件不排水剪(快 剪)地基土的透水性和排水条件不良,建筑物施工速度较快排 水 剪(慢 剪)地基土的透水性好,排水条件较佳,建筑物加荷速率较慢固结不排水剪(固结快剪)建筑物竣工后较久,荷载又突然增大,或地基条件等介于上述两种情况之间被动土压力被动土压力：挡土墙在外力作用下向墙背方向移动时，墙挤压土体，墙后土压力逐渐增大，当达到某一位移时，墙后土体开始上隆，滑动楔体内应力处于被动极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力称为被动土压力。主动土压力主动土压力：当挡土墙沿墙趾向离开填土方向转动或平行移动位移量达到一定量时，滑动面上的剪应力等于抗剪强度，墙后土达到主动极限平衡状态，填土中开始出现滑动面，这时作用在墙背上的土压力就称为主动土压力。三种土压力与位移之间的关系？三种土压力之间的大小关系三种土压力与位移之间的关系？三种土压力之间的大小关系？主动土压力主动土压力:产生主动土压力的条件为：挡土墙向前远离填土的方向移动或转动，由转动或移动量达到一定值，土体内潜在滑动面上的剪应力达到土的抗剪强度，则作用于挡土墙上的压应力最小，即为主动土压力Ea。被动土压力被动土压力:产生被动土压力的条件：挡土墙受外力作用向着填土方向移动时，墙后一部分土体产生向上滑动趋势。当墙移动至一定位置时，土体内潜在滑动面上的剪应力也达到抗剪强度值。此时，土体作用于挡土墙上的压力达到最大值，即被动土压力Ep。静止土压力静止土压力：墙静止不动,墙后土体处于弹性平衡状态时,作用在墙背的土压力 E0朗肯土压力的基本假定是？库伦土压力的基本假定是？朗肯土压力的基本假定是？库伦土压力的基本假定是？（1 1）朗肯土压力）朗肯土压力基本原理基本原理朗肯研究自重应力作用下，半无限土体内各点的应力从弹性平衡状态发展为极限平很状态的条件，提出计算挡土墙土压力的理论。假设条件假设条件a 挡土墙背垂直b墙后填土表面水平c挡墙背面光滑即不考虑墙与土之间的摩擦力。（2 2）库伦土压力）库伦土压力依据的原理依据的原理：楔体平衡理论基本假定基本假定：a 墙后的填土是理想散粒体 b.滑动破坏面为通过墙踵的平面 c.滑动土楔为一刚塑性体，本身无变形朗肯土压力与库伦土压力的优缺点朗肯土压力与库伦土压力的优缺点朗肯土压力理论朗肯土压力理论:应用半空间中的应力状态和极限平衡理论计算土压力，概念比较明确，公式简单，应用方便，对于粘性土和无粘性土都可以用该公式直接计算，故在工程中得到青睐。但为了使墙后填土中的应力状态符合半空间应力状态，必须假设墙背是直立光滑的，填土面是水平的，因而使其应用范围受到限制，并由于该理论忽略了墙背与填土之间摩擦的影响，使计算的主动土压力偏大，被动土压力偏小。库仑土压力理论库仑土压力理论:根据墙后滑动土楔的静力平衡条件推导得出土压力计算公式，考虑了墙背与土之间的摩擦力，并可用于墙背倾斜，填土面倾斜的情况，但由于该理论假设填土是无粘性土，因此不能用库仑公式直接计算粘性填土的土压力。库仑土压力理论假设墙后填土破坏时，破裂面是一平面，而实际上是一曲面，因此，库仑土压力理论计算结果与按曲面的计算结果有出入，这种偏差在计算被动土压力时尤为严重.朗肯与库仑土压力理论的适用性朗肯与库仑土压力理论的适用性（1）朗肯理论求得的是墙背各点土压力强度分布，而库仑理论求得的是墙背上的总土压力（2）朗肯理论适用于填土表面为水平的无粘性土或粘性土的土压力计算（3）库仑理论只适用于填土表面为水平或倾斜的无粘性土，对粘性土只能用图解法计算被动土压力的计算常采用朗肯理论（4）挡土墙在满足墙背直立光滑且填土面水平的条件下，库仑土压力理论与朗肯土压力理论计算得到的土压力是一致的.第七章第七章土坡发生滑动的滑动面有哪几种形式？分别发生在何种情况？在进行边坡稳定分析时常采用哪些条分法？土坡发生滑动的滑动面有哪几种形式？分别发生在何种情况？在进行边坡稳定分析时常采用哪些条分法？土坡发生滑动的滑动面有：圆弧、平面、复合滑动面(1 分)。圆弧滑动通常发生在较均质的粘性土坡中；平面滑动通常发生在无粘性土坡中；复合滑动面发生在土坡土质很不均匀的土坡中。在进行边坡稳定分析时常采用的条分法有：瑞典条分法、毕肖普条分法、杨布条分法和不平衡推力法等。条分法分析步骤：条分法分析步骤：1.按比例绘制土坡剖面图;2.任选一点 O 为圆心,以 Oa 为半径(R)作圆弧 ab 得滑动圆弧面；3.将滑动面以上土体竖直分为宽度相等的若干土条并编号；4.计算作用在土条 ef 上的剪切力 Ti 和抗剪力 Si。土条自重 Gi 和荷载 Qi 在滑动面 ef 上的法向反力 Ni 和切向反力 Ti5.计算稳定性系数(沿整个滑动面上的抗剪力与剪切力之比)Ks。6.假定几个可能的滑动面,分别计算相应的 Ks 值,其中 Ksmin对应的滑动面则为最危险滑动面。粘性土土坡稳定分析中考虑渗流作用的粘性土土坡稳定分析中考虑渗流作用的“代替法代替法”：代替法就是在土坡稳定分析重用浸润线以下，坡外水位以上所包围的同体积的水重对滑动圆心的力矩来代替渗流力对圆心的滑动力矩。第八章第八章临塑荷载临塑荷载 pcrpcr：地基开始出现剪切破坏（即弹性变形阶段转变为弹塑性变形阶段）时，地基所承受的基地压力。即 p-s 曲线上直线段（弹性）的结束，曲线段（弹塑性）的开始。极限荷载极限荷载 pupu：地基濒临破坏（即弹塑性变形阶段转变为破坏阶段）时，地基所承受的基地压力。地基变形的三个阶段：线性、弹塑性、破坏阶段，三个阶段各自的特点有哪些？地基变形的三个阶段：线性、弹塑性、破坏阶段，三个阶段各自的特点有哪些？典型 p-s 曲线：1.线性变形阶段oa 段:荷载小,主要产生压缩变形,荷载与沉降关系接近于直线,土中 ttf,地基处于弹性平衡状态.2.弹塑性变形阶段ab 段:荷载与沉降关系呈曲线,地基中局部产生剪切破坏,出现塑性变形区;3.破坏阶段bc 段:塑性区扩大,发展成连续滑动面,荷载增加,沉降急剧变化.承载力基本公式承载力基本公式