土力学地基基础复习知识点汇总

第一章土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类 1 土 是由岩石 经物理化学风化 剥蚀 搬运沉积 形成固体矿物 液体水和气体的一 土 是由岩石 经物理化学风化 剥蚀 搬运沉积 形成固体矿物 液体水和气体的一 种集合体 种集合体 2 土的结构 土颗粒之间的相互排列和联接形式 土的结构 土颗粒之间的相互排列和联接形式 3 单粒结构 粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的结构 单粒结构 粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的结构 4 蜂窝状结构 颗粒间点与点接触 由于彼此之间引力大于重力 接触后 不再继续下沉 蜂窝状结构 颗粒间点与点接触 由于彼此之间引力大于重力 接触后 不再继续下沉 形成链环单位形成链环单位 很多链环联结起来 形成孔隙较大的结构 很多链环联结起来 形成孔隙较大的结构 5 絮状结构 细微粘粒大都呈针状或片状 质量极轻 在水中处于悬浮状态 悬液介质发 絮状结构 细微粘粒大都呈针状或片状 质量极轻 在水中处于悬浮状态 悬液介质发 生变化时 土粒表面的弱结合水厚度减薄 粘粒互相接近 凝聚成絮状物下沉 形成孔隙生变化时 土粒表面的弱结合水厚度减薄 粘粒互相接近 凝聚成絮状物下沉 形成孔隙 较大的结构 较大的结构 6 土的构造 在同一土层中的物质成分和颗粒大小等都相近的各部分间的相互关系的特征 土的构造 在同一土层中的物质成分和颗粒大小等都相近的各部分间的相互关系的特征 7 土的工程特性 压缩性高 强度低 特指抗剪强度 土的工程特性 压缩性高 强度低 特指抗剪强度 透水性大 透水性大 8 土的三相组成 固相 土的三相组成 固相 固体颗粒固体颗粒 液相液相 土中水土中水 气相 气相 土中气体土中气体 9 粒度 土粒的大小 粒度 土粒的大小 10 粒组 大小相近的土颗粒合并为一组粒组 大小相近的土颗粒合并为一组 11 土的粒径级配 土粒的大小及其组成情况 通常以土中各个粒组的相对含量 占土粒 土的粒径级配 土粒的大小及其组成情况 通常以土中各个粒组的相对含量 占土粒 总质量的百分数来表示 总质量的百分数来表示 12 级配曲线形状 陡竣 土粒大小均匀 级配差 平缓 土粒大小不均匀 级配好 级配曲线形状 陡竣 土粒大小均匀 级配差 平缓 土粒大小不均匀 级配好 13 不均匀系数 不均匀系数 Cu d60 d10 曲率系数 曲率系数 Cc d302 d10 d60 d10 有效粒径 有效粒径 d30 d60 限定粒径 小于某粒径的土粒含量为 限定粒径 小于某粒径的土粒含量为 10 30 和和 60 时时 所对应的粒径 所对应的粒径 14 结合水 指受电分子吸引力作用而吸附于土粒表面成薄膜状的水 结合水 指受电分子吸引力作用而吸附于土粒表面成薄膜状的水 15 自由水 土粒电场影响范围以外的水 自由水 土粒电场影响范围以外的水 16 重力水 受重力作用或压力差作用能自由流动的水 重力水 受重力作用或压力差作用能自由流动的水 17 毛细水 受水与空气界面的表面张力作用而存在于土细孔隙中的自由水 毛细水 受水与空气界面的表面张力作用而存在于土细孔隙中的自由水 14 土的重度 土的重度 土单位体积的质量 土单位体积的质量 15 土粒比重 土粒比重 土粒相对密度土粒相对密度 土的固体颗粒质量与同体积的 土的固体颗粒质量与同体积的 4 时纯水的质量之比 时纯水的质量之比 16 含水率 含水率 w 土中水的质量和土粒质量之比 土中水的质量和土粒质量之比 17 土的孔隙比 土的孔隙比 e 土的孔隙体积与土的颗粒体积之比 土的孔隙体积与土的颗粒体积之比 18 土的孔隙率 土的孔隙率 n 土的孔隙体积与土的总体积之比 土的孔隙体积与土的总体积之比 19 饱和度 饱和度 Sr 土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之比 土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之比 20 干密度 干密度 d 单位土体体积干土中固体颗粒部分的质量 单位土体体积干土中固体颗粒部分的质量 21 土的饱和密度 土的饱和密度 sat 土孔隙中充满水时的单位土体体积质量 土孔隙中充满水时的单位土体体积质量 22 土的密实度 单位体积土中固体颗粒的含量 土的密实度 单位体积土中固体颗粒的含量 23 相对密实度 相对密实度 Dr emax e emax emin 24 稠度 粘性土因含水多少而表现出的稀稠软硬程度 稠度 粘性土因含水多少而表现出的稀稠软硬程度 25 土的稠度界限 粘性土由某一种状态过渡到另一状态的界限含水量 土的稠度界限 粘性土由某一种状态过渡到另一状态的界限含水量 26 可塑性 粘性土在某含水量内 可用外力塑成任何形状而不发生裂纹 当移动外力后 可塑性 粘性土在某含水量内 可用外力塑成任何形状而不发生裂纹 当移动外力后 仍能保持既得形状 仍能保持既得形状 27 液限 液限 wL 液性界限 相当于土从塑性状态转变为液性状态时的含水量 液性界限 相当于土从塑性状态转变为液性状态时的含水量 28 塑限 塑限 wp 塑性界限 相当于土从半固体状态转变为塑性状态时的含水量 塑性界限 相当于土从半固体状态转变为塑性状态时的含水量 29 缩限 缩限 ws 相当于土从固体状态转变为半固态状态时的含水量 相当于土从固体状态转变为半固态状态时的含水量 30 塑性指数 塑性指数 IP 液限与塑限的差值 去掉百分数符号 液限与塑限的差值 去掉百分数符号 IP wL wP 100 IP 17 为粘土 为粘土 17 IP 10 为粉质粘土 为粉质粘土 31 液性指数 液性指数 IL 相对稠度相对稠度 粘性土的天然含水率和塑限的差值与液限和塑限差值之比 粘性土的天然含水率和塑限的差值与液限和塑限差值之比 Il w wp wl wp 32 活动度 活动度 A 塑性指数与土中胶粒 塑性指数与土中胶粒 d 0 002mm 的含量百分数的比值 的含量百分数的比值 A IP m 33 灵敏度 灵敏度 St 粘性土的原状土无侧限抗压强度与原土结构完全破坏的重塑土的无侧限抗 粘性土的原状土无侧限抗压强度与原土结构完全破坏的重塑土的无侧限抗 压强度的比值 压强度的比值 34 地基土 地基土 岩岩 的工程分类 岩石 碎石土 砂土 粘性土和人工填土 的工程分类 岩石 碎石土 砂土 粘性土和人工填土 岩石 颗粒间牢固联结 呈整体或具有节理裂隙的岩体 岩石 颗粒间牢固联结 呈整体或具有节理裂隙的岩体 碎石类土 粒径大于碎石类土 粒径大于 2mm 的颗粒含量超过全重的颗粒含量超过全重 50 的土 的土 角砾 圆砾 碎石 卵石 块 角砾 圆砾 碎石 卵石 块 石 漂石 石 漂石 砂类土 粒径大于砂类土 粒径大于 2mm 的颗粒含量不超过的颗粒含量不超过 50 粒径大于 粒径大于 0 075mm 的颗粒含量超过的颗粒含量超过 50 的的 土 土 粉砂 细砂 中砂 粗砂 砾砂 粉砂 细砂 中砂 粗砂 砾砂 粉土 粒径大于粉土 粒径大于 0 075mm 的颗粒含量不超过的颗粒含量不超过 50 塑性指数 塑性指数 Ip 小于或等于小于或等于 10 的土 的土 粘性土 塑性指数粘性土 塑性指数 Ip 大于大于 10 的土 的土 人工填土 土由人类活动堆填形成的各类土 人工填土 土由人类活动堆填形成的各类土 特殊土 具有特殊的成分 结构 构造 物理力学性质的土 特殊土 具有特殊的成分 结构 构造 物理力学性质的土 软土 主要由细粒土组成 孔隙比大 一般大于软土 主要由细粒土组成 孔隙比大 一般大于 1 0 天然含水量高 接近或大于液限 天然含水量高 接近或大于液限 压缩性高 压缩性高 a1 2 0 5MPa 1 及强度低的土层 及强度低的土层 35 基础 基础 建筑物最底下的一部分 由砖石 混凝土或钢筋混凝土等建筑材料建造 将上 建筑物最底下的一部分 由砖石 混凝土或钢筋混凝土等建筑材料建造 将上 部结构荷载扩散并传递给地基 部结构荷载扩散并传递给地基 36 地基 地基 受建筑物荷载的那一部分地层 受建筑物荷载的那一部分地层 37 土粒的矿物成分 原生矿物 次生矿物 有机质 土粒的矿物成分 原生矿物 次生矿物 有机质 38 土的粒径分组 粘粒 粉粒 砂粒 圆砾 乱石 漂石 土的粒径分组 粘粒 粉粒 砂粒 圆砾 乱石 漂石 第二章土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算 1 土的压缩性 土在压力作用下体积缩小的特性 土的压缩性 土在压力作用下体积缩小的特性 2 蠕变 蠕变 粘性土在长期荷载作用下 变形随时间而缓慢持续的现象 粘性土在长期荷载作用下 变形随时间而缓慢持续的现象 3 饱和土体的渗流固结过程 土体孔隙中自由水逐渐排出 土体孔隙逐渐减小 由孔隙承 饱和土体的渗流固结过程 土体孔隙中自由水逐渐排出 土体孔隙逐渐减小 由孔隙承 担的压力逐渐转移到土骨架来承受 成为有效应力 排水 压缩 压力转移 三者同时进担的压力逐渐转移到土骨架来承受 成为有效应力 排水 压缩 压力转移 三者同时进 行 行 4 主应力 作用在剪应力等于 主应力 作用在剪应力等于 0 平面上的法向应力 平面上的法向应力 5 主应面 剪应力等于 主应面 剪应力等于 0 平面 平面 6 莫尔应力圆 在 莫尔应力圆 在 直角坐标系中 在横坐标上点出最大主应力直角坐标系中 在横坐标上点出最大主应力 1与最小主应力与最小主应力 3 再以再以 1 3为直径作圆 为直径作圆 7 土的应力与应变关系及测定方法 现场试验 荷载试验 旁压试验 土的应力与应变关系及测定方法 现场试验 荷载试验 旁压试验 室内试验 单轴 室内试验 单轴 压缩试验 侧限压缩试验 直剪试验 三轴压缩试验 压缩试验 侧限压缩试验 直剪试验 三轴压缩试验 8 有效应力 土粒所传递的对土体的变形和强度变化有效的粒间应力 有效应力 土粒所传递的对土体的变形和强度变化有效的粒间应力 是控制土的体积 是控制土的体积 变形变形 和强度两者变化的土中应力 和强度两者变化的土中应力 9 孔隙应力 孔隙应力 由土中水和土中气传递的应力 由土中水和土中气传递的应力 10 有效应力原理 饱和土体所承受的总应力 有效应力原理 饱和土体所承受的总应力 为有效应力为有效应力 与孔隙水压力与孔隙水压力 u 之和 之和 u 11 侧限条件 侧向限制不能变形 只有竖向单向压缩的条件 侧限条件 侧向限制不能变形 只有竖向单向压缩的条件 12 压缩系数 压缩系数 a 单位压力增量作用下土的孔隙比的减小值 单位压力增量作用下土的孔隙比的减小值 13 弹性模量 受力方向的应力与应变之比 弹性模量 受力方向的应力与应变之比 压缩模量压缩模量 Es 在完全侧限条件下 在完全侧限条件下 土的竖向应力土的竖向应力 z与相应的应变增量与相应的应变增量 z的之比的之比 地基土的变形模量 无侧限情况下 单轴受压时的应力与应变之比 地基土的变形模量 无侧限情况下 单轴受压时的应力与应变之比 14 自重应力 土体受到重力作用而产生的应力 自重应力 土体受到重力作用而产生的应力 注意自重应力分布曲线绘制 计算各土层分界处土的自重应力 连成曲线即可 注意自重应力分布曲线绘制 计算各土层分界处土的自重应力 连成曲线即可 15 附加应力 由于外荷载的作用 在土中产生的应力增量 附加应力 由于外荷载的作用 在土中产生的应力增量 注意地基中的附加应力计算 角点法 竖向集中力 矩形荷载 条形荷载等 注意地基中的附加应力计算 角点法 竖向集中力 矩形荷载 条形荷载等 16 基底压力 基底压力 P 接触压力接触压力 基础底面传递给地基表面的压力 中心荷载 基础底面传递给地基表面的压力 中心荷载 P N G A 偏 偏 心荷载心荷载 P N G A M W 17 基底附加压力 基底附加压力 P0 由于建筑物荷重使基底增加的压力 由于建筑物荷重使基底增加的压力 P0 P cz P md 18 影响土中应力分布的因素 地基与基础的相对刚度 荷载大小与分布情况 基础埋深 影响土中应力分布的因素 地基与基础的相对刚度 荷载大小与分布情况 基础埋深 大小 地基土的性质等 大小 地基土的性质等 19 单向固结 土中的孔隙水 只沿一个方向渗流 同时土体也只沿一个方向压缩 单向固结 土中的孔隙水 只沿一个方向渗流 同时土体也只沿一个方向压缩 20 固结度 地基在固结过程中任一时刻 固结度 地基在固结过程中任一时刻 t 的固结沉降量的固结沉降量 Sct 与其最终固结沉降量与其最终固结沉降量 Sc 之比之比 21 地基应力与变形关系 地基应力与变形关系 P S 曲线 曲线 直线变形阶段 地基压密直线变形阶段 地基压密 局部剪切阶段 出局部剪切阶段 出 现塑性变形区现塑性变形区 完全破坏阶段 形成连续滑动面 地基完全破坏 完全破坏阶段 形成连续滑动面 地基完全破坏 22 地基承载力的确定 地基承载力的确定 若若 p s 线出现直线段 取线出现直线段 取 a 点对应荷载为点对应荷载为 fak 即取 即取 fak p1 若若 pu 能定 且能定 且 pu 2p1 取极限荷载一半为 取极限荷载一半为 fak 即取 即取 fak pu 2 若若 p s 线不出现直线段 另行讨论线不出现直线段 另行讨论 粘性土 取粘性土 取 s 0 02b 承压板宽度承压板宽度 所对应的荷载作所对应的荷载作 fak 且 且 P 2 砂土 取砂土 取 s 0 01 0 015 b 承压板宽度承压板宽度 所对应的荷载作所对应的荷载作 fak 且 且 P 2 n 3 时 且时 且 fakmax fakmin 0 3fak 计算 计算 fak的平均值 的平均值 23 地基的最终沉降量 地基土层在建筑物荷载作用下 不断地产生压缩 直至压缩稳定 地基的最终沉降量 地基土层在建筑物荷载作用下 不断地产生压缩 直至压缩稳定 后地基表面的沉降量 后地基表面的沉降量 注意地基的最终沉降量计算 分层总和法 规范法 注意地基的最终沉降量计算 分层总和法 规范法 24 正常固结土 土层历史上经受的最大压力 等于现有覆盖土的自重应力 正常固结土 土层历史上经受的最大压力 等于现有覆盖土的自重应力 25 超固结土 土层历史上经受过最大压力 大于现有覆盖土的自重应力 超固结土 土层历史上经受过最大压力 大于现有覆盖土的自重应力 26 欠固结土 土层目前还未完全固结 实际固结压力小于土层自重压力 欠固结土 土层目前还未完全固结 实际固结压力小于土层自重压力 27 超固结比 前期固结压力与现有土重压力之比 超固结比 前期固结压力与现有土重压力之比 第三章土的抗剪强度及地基承载力土的抗剪强度及地基承载力 1 土的抗剪强度 土体抵抗剪切破坏的极限能力 其数值等于剪切破坏时滑动面上的剪应 土的抗剪强度 土体抵抗剪切破坏的极限能力 其数值等于剪切破坏时滑动面上的剪应 力 力 2 破坏准则 土体破坏时的应力组合关系 破坏准则 土体破坏时的应力组合关系 3 极限平衡状态 极限平衡状态 当土体中任一点在某方向的平面上的剪应力达到土的抗剪强度的状态 当土体中任一点在某方向的平面上的剪应力达到土的抗剪强度的状态 4 4 莫尔破坏包线 莫尔破坏包线 当剪应力等于抗剪强度时该点就发生破坏 在破坏面上的剪应力当剪应力等于抗剪强度时该点就发生破坏 在破坏面上的剪应力 f是是 法向应力法向应力 的函数 即的函数 即 f f 这个函数关系确定的曲线 称为莫尔破坏包线 这个函数关系确定的曲线 称为莫尔破坏包线 5 剪切试验 确定土的抗剪强度指标 剪切试验 确定土的抗剪强度指标 粘聚力粘聚力 c 内摩擦角内摩擦角 的试验 的试验 直剪 三轴 直剪 三轴 6 直剪试验根据排水条件可分为 快剪 固结快剪和慢剪 直剪试验根据排水条件可分为 快剪 固结快剪和慢剪 快剪试验 在试样施加竖向压力后 立即快速施加水平剪应力使试样剪切破坏 快剪试验 在试样施加竖向压力后 立即快速施加水平剪应力使试样剪切破坏 固结快剪 允许试样在竖向压力下排水 待固结稳定后 再快速施加水平剪应力使试样剪固结快剪 允许试样在竖向压力下排水 待固结稳定后 再快速施加水平剪应力使试样剪 切破坏 切破坏 慢剪试验 允许试样在竖向压力下排水 待固结稳定后 以缓慢的速率施加水平剪应力使慢剪试验 允许试样在竖向压力下排水 待固结稳定后 以缓慢的速率施加水平剪应力使 试样剪切破坏 试样剪切破坏 7 直剪试验优缺点 优点 直接剪切仪构造简单 操作方便 缺点 直剪试验优缺点 优点 直接剪切仪构造简单 操作方便 缺点 限定的剪切面限定的剪切面 剪切面上剪应力分布不均匀剪切面上剪应力分布不均匀 在计算抗剪强度时按土样的原截面积计算在计算抗剪强度时按土样的原截面积计算 试验时不能严试验时不能严 格控制排水条件 不能量测孔隙水压力 格控制排水条件 不能量测孔隙水压力 8 三轴试验类型 按剪切前的固结程度和剪切过程中的排水条件分为 不固结不排水试验 三轴试验类型 按剪切前的固结程度和剪切过程中的排水条件分为 不固结不排水试验 UU 固结不排水试验 固结不排水试验 CU 固结排水试验 固结排水试验 CD 9 三轴压缩实验优缺点 优点 三轴压缩实验优缺点 优点 可严格控制排水条件可严格控制排水条件 可量测孔隙水压力可量测孔隙水压力 破裂面在最破裂面在最 软弱处 缺点 软弱处 缺点 2 3 而实际上 而实际上土体土体的受力状态未必都属于这类轴对称情况的受力状态未必都属于这类轴对称情况 实验比较实验比较 复杂 复杂 10 无粘性土抗剪强度的来源 摩擦强度 摩擦力 包括滑动摩擦和咬合摩擦 无粘性土抗剪强度的来源 摩擦强度 摩擦力 包括滑动摩擦和咬合摩擦 滑动摩擦 存在于颗粒表面间 土粒发生相对移动所产生的摩擦 滑动摩擦 存在于颗粒表面间 土粒发生相对移动所产生的摩擦 咬合摩擦 相邻颗粒对于相对移动的约束作用 咬合摩擦 相邻颗粒对于相对移动的约束作用 11 粘性土的抗剪强度包括 内摩擦力 粘聚力 粘性土的抗剪强度包括 内摩擦力 粘聚力 12 影响抗剪强度指标的因素 影响抗剪强度指标的因素 土的物理化学性质 矿物成分 颗粒形状与级配 土的土的物理化学性质 矿物成分 颗粒形状与级配 土的 原始密度 的含水率 土的结构原始密度 的含水率 土的结构 孔隙水压力孔隙水压力 13 地基承载力 指地基承担荷载的能力 地基承载力 指地基承担荷载的能力 14 地基的临塑荷载 地基的临塑荷载 Pcr 指在外荷作用下 地基中刚开始产生塑性变形时基础底面单位 指在外荷作用下 地基中刚开始产生塑性变形时基础底面单位 面积上所承受的界限荷载 面积上所承受的界限荷载 Pcr Nd d Ncc 15 临界荷载 当地基中的塑性变形区最大深度为 中心荷载 临界荷载 当地基中的塑性变形区最大深度为 中心荷载 Zmax b 4 偏心荷载偏心荷载 Zmax b 3 与此对应的基础底面压力 分别以与此对应的基础底面压力 分别以 P1 4或或 P1 3表示表示 P1 4 N1 4 b Nd d Ncc P1 3 N1 3 b Nd d Ncc 16 地基临塑压力 地基中仅个别点的应力达到极限平衡时的基底压力 记为 地基临塑压力 地基中仅个别点的应力达到极限平衡时的基底压力 记为 pa 16 极限荷载 指塑性区已互相靠拢 形成了贯通的滑动面 地基丧失稳定时基底单位面 极限荷载 指塑性区已互相靠拢 形成了贯通的滑动面 地基丧失稳定时基底单位面 积上的压力 用符号积上的压力 用符号Pu 表示 表示 Pu cNc qNq b Nr 2 17 太沙基公式 适用于基础底面粗糙的条形 方形和圆形基础 太沙基公式 适用于基础底面粗糙的条形 方形和圆形基础 理论假设 理论假设 条形基础 均布荷载条形基础 均布荷载 滑动面两端为直线 中间为曲线滑动面两端为直线 中间为曲线 滑动土体分三个区 滑动土体分三个区 条形基础 密实地基 条形基础 密实地基 Pu b Nr 2 cNc qNq 条形基础 松软地基 条形基础 松软地基 Pu b Nr 2 2cNc 3 dNq 方形基础 方形基础 Pu 0 4 b0 Nr 1 2cNc dNq 圆形基础 圆形基础 Pu 0 6 b0 Nr 1 2cNc dNq 地基承载力 地基承载力 f Pu K K 3 18 斯凯普顿公式 适用于饱和软土地基 内摩擦角为 斯凯普顿公式 适用于饱和软土地基 内摩擦角为 0 浅基础 浅基础 d 2 5b 矩形基础 矩形基础 考虑了考虑了 l b 的影响 的影响 Pu 5c 1 0 2b l 1 0 2d b d 地基承载力地基承载力 f Pu K K 1 1 1 5 19 汉森公式 适用于倾斜荷载作用 矩形基础或条形基础 考虑基础埋深与宽度之比 汉森公式 适用于倾斜荷载作用 矩形基础或条形基础 考虑基础埋深与宽度之比 Puv 1b0Nr Sr ir 2 cNc Scdcic qNq Sqdqiq 地基承载力地基承载力 f Pu K K 2 20 影响极限荷载的因素 影响极限荷载的因素 地基的破坏形式 整体滑动 局部剪切 冲切剪切地基的破坏形式 整体滑动 局部剪切 冲切剪切 地基土的指标 土的内摩擦角地基土的指标 土的内摩擦角 粘聚力 粘聚力 c 重度 重度 基础设计的尺寸 基础宽度基础设计的尺寸 基础宽度 b 埋深 埋深 d 载荷作用方向 倾斜 竖向载荷作用方向 倾斜 竖向 载荷作用时间 短暂 长期载荷作用时间 短暂 长期 第四章土压力及土坡稳定土压力及土坡稳定 1 挡土墙 挡土墙 防止土体坍塌的构筑物 防止土体坍塌的构筑物 2 土压力 土压力 土体作用在挡土墙上的压力 土体作用在挡土墙上的压力 3 挡土墙的结构类型 重力式 悬臂式 扶壁式 锚杆式 加筋土挡土墙 挡土墙的结构类型 重力式 悬臂式 扶壁式 锚杆式 加筋土挡土墙 4 土压力种类 土压力种类 Pa P0 Pp a p 静止土压力静止土压力 Po 挡土墙在土压力作用下 不向任何方向发生位移和转动时 墙后土体处 挡土墙在土压力作用下 不向任何方向发生位移和转动时 墙后土体处 于弹性平衡状态 作用在墙背上的土压力 于弹性平衡状态 作用在墙背上的土压力 主动土压力主动土压力 Pa 当挡土墙沿墙趾向离开填土方向转动或平行移动 且位移达到一定量时 当挡土墙沿墙趾向离开填土方向转动或平行移动 且位移达到一定量时 墙后土体达到主动极限平衡状态 填土中开始出现滑动面墙后土体达到主动极限平衡状态 填土中开始出现滑动面 这时作用在挡土墙上的土压力 这时作用在挡土墙上的土压力 被动土压力被动土压力 Pp 当挡土墙在外力作用下向墙背填土方向转动或平行移动时 土压力逐渐 当挡土墙在外力作用下向墙背填土方向转动或平行移动时 土压力逐渐 增大 当位移达到一定量时 潜在滑动面上的剪应力等于土的抗剪强度 墙后土体达到被增大 当位移达到一定量时 潜在滑动面上的剪应力等于土的抗剪强度 墙后土体达到被 动极限平衡状态 填土内开始出现滑动面动极限平衡状态 填土内开始出现滑动面 这时作用在挡土墙上的土压力增加至最大 称 这时作用在挡土墙上的土压力增加至最大 称 为被动土压力 为被动土压力 5 极限平衡条件 极限平衡条件 粘性土 粘性土 1 3tan2 45 2 2ctan 45 2 3 1tan2 45 2 2ctan 45 2 无粘性土 上式中无粘性土 上式中 c 0 得得 1 3tan2 45 2 3 1tan2 45 2 6 影响土压力的因素 土压力与挡墙位移的关系 挡土墙形状 填土的性质 影响土压力的因素 土压力与挡墙位移的关系 挡土墙形状 填土的性质 7 静止土压力计算 静止土压力计算 条件 墙静止不动 位移和转角为条件 墙静止不动 位移和转角为 0 地下式外墙 拱座 岩基上的挡土墙 地下式外墙 拱座 岩基上的挡土墙 公式 公式 P0 K0 z K0 u 1 u K0 1 静止土压力的分布静止土压力的分布 p0沿深度沿深度 Z 呈线性分布 呈三角形呈线性分布 呈三角形 总静止土压力 总静止土压力 P0 K0 H2 2 作用点距墙底为作用点距墙底为 H 3 8 朗肯土压力理论 朗肯土压力理论 条件 半空间应力状态条件 半空间应力状态 假定挡墙墙背竖直假定挡墙墙背竖直 0 光滑 光滑 0 填土面水平 填土面水平 0 A 主动土压力计算 主动土压力计算 无粘性土无粘性土 公式 公式 Pa 3 z tan2 45 2 z Ka Ka tan2 45 2 总主动土压力总主动土压力 Pa Ka H2 2 作用点距墙底为作用点距墙底为 H 3 粘性土 粘性土 公式 公式 Pa 3 1tan2 45 2 2ctan 45 2 z Ka 2c c Ka tan2 45 2 ka 总主动土压力总主动土压力 Pa H Z0 HKa 2c 2 Ka H2 2 2cH 2c kaka 临界深度临界深度 Z0 2c 作用点距墙底为 作用点距墙底为 H Z0 3 ka B 被动土压力计算 被动土压力计算 无粘性土 无粘性土 公式 公式 Pp 1 z tan2 45 2 z Kp Kp tan2 45 2 总主动土压力总主动土压力 Pp Kp H2 2 作用点距墙底为作用点距墙底为 H 3 粘性土粘性土 公式 公式 Pp 1 3tan2 45 2 2ctan 45 2 z Kp 2c c Kp tan2 45 2 kp 总主动土压力总主动土压力 Pp Kp H2 2 2cH 作用点经过梯形的形心作用点经过梯形的形心 yc h 2a b 3 a b kp 9 库仑土压力理论 库仑土压力理论 适用条件适用条件 墙背府斜 倾角墙背府斜 倾角 墙背粗糙 墙与土间摩擦角墙背粗糙 墙与土间摩擦角 粘聚力粘聚力 c 0 填土表面倾斜 填土表面倾斜 坡脚坡脚 无粘性土主动土压力无粘性土主动土压力 Pa Ka H2 2 10 几种常见情况下的土压力计算 几种常见情况下的土压力计算 粘性土应用库仑土压力粘性土应用库仑土压力 根据抗剪强度相等原理根据抗剪强度相等原理 D tan 1 tan c 根据土压力相等原理根据土压力相等原理 tan 45 D 2 tan 45 2 2c H 图解法图解法 基本图解法 库尔曼图解法 基本图解法 库尔曼图解法 填土面有均布荷载填土面有均布荷载 q 当量土层厚度计算当量土层厚度计算 墙背竖直 填土表面水平 墙背竖直 填土表面水平 h q r 墙背及填土表面倾斜墙背及填土表面倾斜 h h cos cos cos 总土压力总土压力 Pa Ka H2 2 qH Ka 墙后填土分层墙后填土分层 第一层按均质土计算 第一层按均质土计算 第二层时将第一层按重度换算第二层时将第一层按重度换算 看成看成 q 即当量土层厚度 即当量土层厚度 h h1r1 r2 墙后填土有地下水墙后填土有地下水 土压力 水下 取浮重度土压力 水下 取浮重度 Pa h2 Ka 水压力 水压力 Pw w h22 2 总侧向压力总侧向压力 P Pa Pw 1111 挡土墙稳定性验算 挡土墙稳定性验算 抗倾覆稳定性计算抗倾覆稳定性计算 Kt Kt 抗倾覆力矩抗倾覆力矩 倾覆力矩倾覆力矩 W a Pay b Pax h 1 5 1 5 不满足要求时 可增大挡墙断面尺寸 展宽墙趾 改变墙身面 背坡坡度 做卸荷平台 不满足要求时 可增大挡墙断面尺寸 展宽墙趾 改变墙身面 背坡坡度 做卸荷平台 抗滑动稳定性验算抗滑动稳定性验算 Ks 抗滑力抗滑力 滑动力滑动力 W Pay u Pax 1 3 1 3 不满足要求时 可设逆坡不满足要求时 可设逆坡 换土 以提高换土 以提高 u 值值 修改挡墙尺寸 增大修改挡墙尺寸 增大 G 值值 墙踵后加拖板墙踵后加拖板 地基承载力验算地基承载力验算 中心荷载中心荷载P f 偏心荷载偏心荷载 Pmax 1 2f 且且 P f 即 即 Pmax Pmin 2 2 f 12 影响土坡稳定的因素 土坡坡度 土坡高度 土的性质 气象条件 静 影响土坡稳定的因素 土坡坡度 土坡高度 土的性质 气象条件 静 动动 水压力的水压力的 作用 地震作用 地震 13 滑坡 斜坡中一部分土体相对于另一部分土体滑动的现象 滑坡 斜坡中一部分土体相对于另一部分土体滑动的现象 14 简单土坡 土质均一 坡度不变 无地下水的土坡 简单土坡 土质均一 坡度不变 无地下水的土坡 14 土坡稳定分析圆弧法 工程设计中常假定粘性土坡的滑动面为圆弧面 用圆弧滑动法 土坡稳定分析圆弧法 工程设计中常假定粘性土坡的滑动面为圆弧面 用圆弧滑动法 极限平衡法的一种 分析粘性土坡的稳定性 极限平衡法的一种 分析粘性土坡的稳定性 15 土坡稳定分析方法 整体圆弧滑动法 瑞典圆弧法 土坡稳定分析方法 整体圆弧滑动法 瑞典圆弧法 条分法 条分法是将滑动土体竖 条分法 条分法是将滑动土体竖 直分成若干土条 把土条当成刚体 分别求作用于各土条上的力对圆心的滑动力矩和抗滑直分成若干土条 把土条当成刚体 分别求作用于各土条上的力对圆心的滑动力矩和抗滑 力矩 力矩 瑞典条分法 毕肖普法 普遍条分法 简布法 瑞典条分法 毕肖普法 普遍条分法 简布法 第五章天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 1 地基 承受建筑物荷载的那一部分地层 地基 承受建筑物荷载的那一部分地层 2 基础 建筑物最底下的一部分 由砖石 混凝土或钢筋混凝土等建筑材料建造 将上部 基础 建筑物最底下的一部分 由砖石 混凝土或钢筋混凝土等建筑材料建造 将上部 结构荷载扩散 并传递到地基上 结构荷载扩散 并传递到地基上 3 地基基础方案类型 天然地基上的浅基础 人工基础 桩基础 其它深基础 地基基础方案类型 天然地基上的浅基础 人工基础 桩基础 其它深基础 4 浅基础按结构分类 浅基础按结构分类 独立基础 配置于整个结构物独立基础 配置于整个结构物 或柱或柱 之下的无筋或配筋的单个基础 之下的无筋或配筋的单个基础 条形基础 基础长度远大于其宽度的一种基础形式 条形基础 基础长度远大于其宽度的一种基础形式 柱下十字形基础 荷载较大的高层建筑采用的一种基础形式 柱下十字形基础 荷载较大的高层建筑采用的一种基础形式 片筏基础片筏基础 满堂基础满堂基础 地基软弱而荷载又很大 采用十字形基础仍不能满足要求或相邻地基软弱而荷载又很大 采用十字形基础仍不能满足要求或相邻 基槽距离很小时采用的一种基础形式基槽距离很小时采用的一种基础形式 箱形基础箱形基础 是由钢筋混凝土底板 顶板和纵横交叉的隔墙构成 具有很大的整体刚度的一是由钢筋混凝土底板 顶板和纵横交叉的隔墙构成 具有很大的整体刚度的一 种高层建筑物基础形式种高层建筑物基础形式 壳体基础壳体基础 材料省 造价低 弯矩为主转化为轴力为主 实际应用少材料省 造价低 弯矩为主转化为轴力为主 实际应用少 联合基础 当为了满足地基土的强度要求 必须扩大基础平面尺寸 与相邻的单个基础联合基础 当为了满足地基土的强度要求 必须扩大基础平面尺寸 与相邻的单个基础 在平面上相接甚至重叠时 则可将它们连在一起成为联合基础 在平面上相接甚至重叠时 则可将它们连在一起成为联合基础 5 基础按材料分类 基础按材料分类 扩展基础 基础水平截面向下逐渐扩大的基础扩展基础 基础水平截面向下逐渐扩大的基础 无筋扩展基础 刚性基础 由砖 毛石 混凝土等材料组成的无需配置钢筋的墙下无筋扩展基础 刚性基础 由砖 毛石 混凝土等材料组成的无需配置钢筋的墙下 条形基础或柱下独立基础 条形基础或柱下独立基础 钢筋混凝土扩展基础 扩展基础钢筋混凝土扩展基础 扩展基础 柔性基础 由钢筋混凝土等材料组成的能够承受弯柔性基础 由钢筋混凝土等材料组成的能够承受弯 矩和剪力的墙下条形基础或柱下独立基础 矩和剪力的墙下条形基础或柱下独立基础 6 承载力计算与验算 承载力计算与验算 中心荷载中心荷载 Pk Fk Gk A Pk fa 偏心荷载偏心荷载 Pk Fk Gk A Mk W Pkmax 1 2f a且且 Pk fa即 即 Pkmax Pkmin 2 2 fa 7 地基承载力特征值 地基承载力特征值 fak及其影响因素 是指由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性及其影响因素 是指由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性 变形阶段内规定的变形所对应的压力值 其最大值为比例界限值 变形阶段内规定的变形所对应的压力值 其最大值为比例界限值 fak影响因素 影响因素 地基土的成因类型地基土的成因类型 地基土的物理力学性质地基土的物理力学性质 地下水地下水 建筑物情况建筑物情况 8 地基承载力特征值确定方法 地基承载力特征值确定方法 根据根据 规范规范 承载力表格确定承载力表格确定 根据载荷试验根据载荷试验 P S 曲线确定曲线确定 1 若 若 p s 线出现直线段 取线出现直线段 取 a 点对应荷载为点对应荷载为 fak 即取 即取 fak p1 2 若 若 pu 能定 且能定 且 pu 2p1 取极限荷载一半为 取极限荷载一半为 fak 即取 即取 fak pu 2 3 若 若 p s 线不出现直线段 另行讨论线不出现直线段 另行讨论 粘性土 取粘性土 取 s 0 02b 承压板宽度承压板宽度 所对应的荷载作所对应的荷载作 fak 且 且 P 2 砂土 取砂土 取 s 0 01 0 015 b 承压板宽度承压板宽度 所对应的荷载作所对应的荷载作 fak 且 且 P 2 4 n 3 时 且时 且 fakmax fakmin 0 3fak 计算 计算 fak的平均值 的平均值 根据理论公式确定根据理论公式确定 1 临塑荷载公式 临塑荷载公式 fa Pcr Nd d Ncc 2 临界荷载公式 临界荷载公式 中心荷载 中心荷载 fa P1 4 N1 4 b Nd d Ncc 偏心荷载 偏心荷载 fa P1 3 N1 3 b Nd d Ncc 3 极限荷载除以安全系数 极限荷载除以安全系数 fa Pu K 太沙基公式太沙基公式 K 3 斯凯普顿公式 斯凯普顿公式 K 取取 1 1 1 5 4 规范规范 公式 偏心距公式 偏心距 e 0 033b fa Mb b Md md Mkck b 基础底面宽度 大于基础底面宽度 大于 6m 时按时按 6m 考虑 对于砂土 小于考虑 对于砂土 小于 3m 时按时按 3m 考虑考虑 根据当地建筑经验确定根据当地建筑经验确定 9 地基承载力的修正 地基承载力的修正 fa fak br b 3 drm d 0 5 基底以下土的重度 地下水位以下取有效重度 基底以下土的重度 地下水位以下取有效重度 b 基础底面宽度 基础底面宽度 m 当基底宽小 当基底宽小 于于 3m 取取 3m 考虑 大于考虑 大于 6m 按按 6m 考虑 考虑 m 基底以上土的加权平均重度 基底以上土的加权平均重度 m ihi hi 10 最不利荷载组合 指组合起来的荷载 应产生相应的最大力学效应 最不利荷载组合 指组合起来的荷载 应产生相应的最大力学效应 11 软弱下卧层的验算 思路 软弱下卧层的验算 思路 z cz fz 注 注 cz d z z按第二章方法计算 按第二章方法计算 当当 Es1 Es2 2 3 3 时 时 z简化计算 简化计算 条基 条基 z p0b b 2ztan 矩形 矩形 z p0lb l 2ztan b 2ztan 12 地基变形特征 地基变形特征 沉降量 沉降量 指基础中心点的沉降值 指基础中心点的沉降值 沉降差 指相邻单独基础中心或基础两点的沉降量之差 沉降差 指相邻单独基础中心或基础两点的沉降量之差 倾斜 指单独基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比值 倾斜 指单独基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比值 局部倾斜 指砌体承重结构沿纵墙局部倾斜 指砌体承重结构沿纵墙 6 10m 之内基础两点的沉降差与其距离之比值 之内基础两点的沉降差与其距离之比值 13 地基稳定性计算 地基稳定性计算 Kmin 抗滑力矩抗滑力矩 滑动力矩滑动力矩 MR MS 1 2 1 2 14 基础尺寸设计 基础尺寸设计 A 中心荷载 中心荷载 p N G A f A N f Gd 如基础底面位于地下水位以下 则如基础底面位于地下水位以下 则 A N f Gd whw B 偏心荷载 试算法 偏心荷载 试算法 p N G A M W N G A 1 6e l W bl2 地基承载力特征值计算 地基承载力特征值计算 fa fak br b 3 drm d 0 5 先按中心荷载求先按中心荷载求 A中 中 考虑偏心影响考虑偏心影响 A偏 偏 1 1 1 5 A中中 是否再次修正地基承载力特征值 是否再次修正地基承载力特征值 计算计算 Pkmax Pkmin p N G A M W 有水平荷载 有水平荷载 Q 时时 p N G A M Qd W 验算验算 Pkmax 1 2f 且 且 Pkmax Pkmin 2 2 f 不满足则加大基础底面积重新计算 不满足则加大基础底面积重新计算 15 影响基础埋置深度的因素 影响基础埋置深度的因素 与建筑物有关的条件 上部结构情况 与建筑物有关的条件 上部结构情况 工程地质条件工程地质条件 水文地质条件水文地质条件 冻结深度冻结深度 场地环境条件 场地环境条件 16 柔性结构 上部结构的变形与地基变形一致 地基的变形对上部结构不产生附加应力 柔性结构 上部结构的变形与地基变形一致 地基的变形对上部结构不产生附加应力 上部结构没有调整地基不均匀变形的能力 对基础的挠曲没有制约作用 即上部结构不参上部结构没有调整地基不均匀变形的能力 对基础的挠曲没有制约作用 即上部结构不参 与地基 基础的共同工作 与地基 基础的共同工作 17 刚性结构 在中心荷载作用下 均匀地基的沉降量相同 基础不发生挠曲 上部结构 刚性结构 在中心荷载作用下 均匀地基的沉降量相同 基础不发生挠曲 上部结构 具有调整地基应力 使沉降均匀的作用 具有调整地基应力 使沉降均匀的作用 18 补偿性基础 浮基础 利用卸除大量地基的自重应力 以抵消建筑物荷载的设计 补偿性基础 浮基础 利用卸除大量地基的自重应力 以抵消建筑物荷载的设计 称为补偿性设计 这种空心基础称为补偿性基础 浮基础 称为补偿性设计 这种空心基础称为补偿性基础 浮基础 18 天然地基上浅基础设计原则 内容与步骤 天然地基上浅基础设计原则 内容与步骤 设计原则 对地基设计原则 对地基 p f s s 或或 对地基 对地基 p f s s 或或 设计内容与步骤设计内容与步骤 初步设计基础的结构型式 材料与平面布置 初步设计基础的结构型式 材料与平面布置 确定基础的埋置深度确定基础的埋置深度 d 计算地基承载力标准值 加深度修正以及宽度修正计算地基承载力标准值