土力学期末总复习(含考试试题)

1、土 力 学总 复 习20052005年年1212月月2020日日土 力 学内容复习内容复习土的三大工程问题土的三大工程问题n渗透问题：渗透问题：渗流、渗透破坏（管涌、流土）渗流、渗透破坏（管涌、流土）n变形问题：变形问题：沉降计算；沉降与时间的关系沉降计算；沉降与时间的关系n强度问题：强度问题：土压力，边坡稳定，地基承载力，液化土压力，边坡稳定，地基承载力，液化土的工程性质土的工程性质n三大基本性质三大基本性质：渗透特性：达西定律渗透特性：达西定律变形特性：渗流固结理论；有效应力原理变形特性：渗流固结理论；有效应力原理强度特性：莫尔库仑强度理论强度特性：莫尔库仑强度理论基本知识基本知识n土的三

2、个特点：土的三个特点：碎散性、多相性、天然性碎散性、多相性、天然性n土的物理性质：土的物理性质：组成、状态、结构组成、状态、结构n土的应力计算：土的应力计算：自重应力、附加应力、有效应力原理自重应力、附加应力、有效应力原理重点内容重点内容n土的渗透定律和渗透破坏问题达西定律、一维渗流计算达西定律、一维渗流计算渗透力和渗透破坏、流土条件渗透力和渗透破坏、流土条件n地基沉降量计算以及与时间关系土的压缩性指标与分层总和法计算沉降量土的压缩性指标与分层总和法计算沉降量渗流固结理论、沉降量与时间的关系渗流固结理论、沉降量与时间的关系n土的抗剪强度莫尔库伦强度理论、极限平衡条件莫尔库伦强度理论、极限平衡条

3、件三轴试验与抗剪强度指标三轴试验与抗剪强度指标第一章 土的物理性质1.1 土的形成土的形成1.2 土的三相组成土的三相组成1.3 土的物理状态土的物理状态1.4 土的结构土的结构1.5 土的压实性土的压实性1.6 土的工程分类土的工程分类第一章 土的物理性质1.1 土的形成土的形成n风化作用：风化作用：物理、化学、生物物理、化学、生物n搬运沉积方式：搬运沉积方式：残积土、运积土残积土、运积土一般了解一般了解第一章 土的物理性质1.2 土的三相组成土的三相组成n固体颗粒固体颗粒粒径级配：粒组，分析方法，级配曲线粒径级配：粒组，分析方法，级配曲线级配良好：级配良好：CuCu，Cc; Cc; 特征粒

4、径特征粒径矿物成分：原生、次生矿物成分：原生、次生( (高岭、伊利、蒙脱高岭、伊利、蒙脱) )颗粒形状和比表面积颗粒形状和比表面积n土中水土中水结合水结合水( (强、弱强、弱) )、自由水、自由水( (重力、毛细重力、毛细) )n土中气土中气 ( (一般了解一般了解) )第一章 土的物理性质重点重点1.3 土的物理状态土的物理状态n物理性质指标物理性质指标三相草图三相草图试验指标：密度试验指标：密度 、土粒比重、土粒比重GsGs、含水量、含水量ww常用指标：常用指标：e, n, w, Sr, , Gs, sat, d, n物理状态指标物理状态指标粗粒土：密实度粗粒土：密实度相对密度相对密度细粒

5、土：稠度细粒土：稠度 液性指数液性指数粘性大小粘性大小塑性指数塑性指数第一章 土的物理性质 dsat重点：各物理量定重点：各物理量定义义重点重点minmaxmaxreeeeD pLpLI 1.4 土的结构土的结构n粗粒土：粗粒土：单粒结构单粒结构n细粒土：细粒土：分散分散( (片堆片堆) )结构、凝聚结构、凝聚( (片架片架) )结构结构n结构性指标（了解）：结构性指标（了解）：粘性土的灵敏度粘性土的灵敏度粘性土的触变性粘性土的触变性第一章 土的物理性质1.5 土的压实性土的压实性n细粒土：细粒土：相应于一定压实功存在最优含水量、最大干密度相应于一定压实功存在最优含水量、最大干密度压实标准：压

6、实度压实标准：压实度n粗粒土：粗粒土：不存在最优含水量不存在最优含水量全干和饱和状态容易压实全干和饱和状态容易压实压实标准：相对密度压实标准：相对密度第一章 土的物理性质1.6 土的工程分类土的工程分类n分类依据：分类依据：粗粒土：级配组成粗粒土：级配组成细粒土：矿物成分、亲水性细粒土：矿物成分、亲水性 ( ( Ip ) )n分类标准（了解）：分类标准（了解）：水电部：粒径级配、塑性图水电部：粒径级配、塑性图( (塑性指数、液限塑性指数、液限) )建设部：粒径级配、塑性指数建设部：粒径级配、塑性指数第一章 土的物理性质第一章 土的物理性质重点：土的物理性质指标定义式土的物理性质指标定义式土的粒

7、径级配曲线土的粒径级配曲线土的三相草图与三相换算土的三相草图与三相换算土的物理状态指标土的物理状态指标第一章 土的物理性质第二章 土的渗透特性2.1 土的渗透性与渗透规律土的渗透性与渗透规律2.2 平面渗流与流网平面渗流与流网2.3 渗透力与渗透变形渗透力与渗透变形2.1 土的渗透性与渗透规律n渗透定律：渗透定律：达西定律：达西定律：v = k i v = k i ，适用条件：层流适用条件：层流n渗透系数渗透系数 测定方法：常水头、变水头试验测定方法：常水头、变水头试验影响因素：粒径级配、矿物成分、饱和度影响因素：粒径级配、矿物成分、饱和度第二章 土的渗透性与渗流问题重点重点重点：一维渗流计重

8、点：一维渗流计算算2.3 渗透力与渗透变形n渗透力：渗透力：孔隙水对土骨架的拖曳力孔隙水对土骨架的拖曳力方向与渗流方向一致方向与渗流方向一致n土体受力分析：土体受力分析：土骨架、土水整体为隔离体土骨架、土水整体为隔离体n渗透破坏：渗透破坏：流土：表层土、向上渗流，流土：表层土、向上渗流，i icr cr / / ww管涌：管涌：Cu10Cu10， iiiicr cr第二章 土的渗透性与渗流问题重点重点第二章 土的渗透特性重点：达西定律：达西定律：v = k i, i = H/L, H为为总水头总水头差差多层土一维渗流计算多层土一维渗流计算流网：等势线概念；特征及应用流网：等势线概念；特征及应用

9、土体受力分析；渗透力的计算：土体受力分析；渗透力的计算： j = i ww流土的发生条件，临界水力坡降流土的发生条件，临界水力坡降第二章 土的渗透性与渗流问题第三章 土体中的应力计算3.1 地基中的应力状态地基中的应力状态3.2 土体的自重应力计算土体的自重应力计算3.3 地基中的附加应力计算地基中的附加应力计算3.4 基底压力计算基底压力计算3.5 有效应力原理有效应力原理第三章 土体中的应力计算3.1 地基中的应力状态n地基中常见的应力状态地基中常见的应力状态侧限应力状态：自重应力侧限应力状态：自重应力平面应变状态：附加应力平面应变状态：附加应力一般应力状态：附加应力一般应力状态：附加应力

10、n应力莫尔圆符号规定应力莫尔圆符号规定 压为正、逆时针旋转为正压为正、逆时针旋转为正第三章 土体中的应力计算3.2 土体的自重应力计算n水平地基中的自重应力：水平地基中的自重应力：侧限应力状态侧限应力状态均质地基均质地基成层地基成层地基地下水位的影响地下水位的影响 n第三章 土体中的应力计算iiszHszsysxK0zsz重点重点 3.3 地基中的附加应力计算n集中力作用：集中力作用：均质等向线弹性均质等向线弹性布氏解应力泡、应力分布特征布氏解应力泡、应力分布特征n分布荷载作用分布荷载作用附加应力系数、影响因素附加应力系数、影响因素角点法：矩形、条形基础荷载角点法：矩形、条形基础荷载n影响因素

11、：影响因素：各向异性应力集中、应力扩散各向异性应力集中、应力扩散第三章 土体中的应力计算 3.4 基底压力计算n简化计算：简化计算：圣维南原理线性分布圣维南原理线性分布重点重点 3.5 有效应力原理n饱和土体的有效应力原理：饱和土体的有效应力原理：两条内容两条内容n有效应力和孔隙水压力计算有效应力和孔隙水压力计算自重应力情况：自重应力情况： 静水位静水位 稳定渗流条件稳定渗流条件 两种隔离体取法：土水整体、土骨架两种隔离体取法：土水整体、土骨架附加应力情况：孔压系数附加应力情况：孔压系数A A和和B B第三章 土体中的应力计算u 渗透力产生有效应力渗透力产生有效应力重点重点第三章 土体中的应力

12、计算重点：自重应力：自重应力：水平、垂直；水下用浮容重水平、垂直；水下用浮容重竖直方向自重应力的计算竖直方向自重应力的计算附加应力：附加应力：布氏解；叠加原理；影响因素布氏解；叠加原理；影响因素: L/B, z/B: L/B, z/B，(x/B)(x/B)有效应力原理：有效应力原理：总应力、有效应力的计算；两种隔离体总应力、有效应力的计算；两种隔离体孔压计算孔压计算 静水压力、渗流中孔压、超静孔压静水压力、渗流中孔压、超静孔压( (孔压系数孔压系数) )第三章 土体中的应力计算第四章 土的压缩性和地基沉降量计算4.1 变形特性测试方法变形特性测试方法4.2 一维压缩性及其指标一维压缩性及其指标

13、4.2 地基最终沉降量的计算地基最终沉降量的计算4.3 饱和土体的渗流固结理论饱和土体的渗流固结理论4.1 变形特性测试方法变形特性测试方法第四章 土的压缩性和地基沉降量计算一、常规三轴试验（方法）二、侧限压缩试验（方法）三、普遍应力应变关系及本构模型（特点）四、现场原位试验（了解）4.2 一维压缩性及其指标n土的压缩性：土的压缩性：压缩性指标压缩性指标epep曲线；压缩系数；侧限压缩模量曲线；压缩系数；侧限压缩模量elgpelgp曲线；先期固结压力；压缩指数曲线；先期固结压力；压缩指数n先期固结压力的图解法先期固结压力的图解法n原位压缩曲线的推求原位压缩曲线的推求第四章 土的压缩性和地基沉降

14、量计算重点重点(e0, ) (0.42e0, ) Cc, Ce=Const4.3 地基最终沉降量的计算地基最终沉降量的计算n基本假设基本假设 结果影响结果影响 修正修正材料力学：基底压力线性分布材料力学：基底压力线性分布弹性力学：均匀连续各向同性弹性介质弹性力学：均匀连续各向同性弹性介质侧限应变条件，基础中点下应力分布侧限应变条件，基础中点下应力分布主固结沉降：公式不计入主固结沉降：公式不计入S Sd d和和S Ss s的影响的影响n单一土层的沉降量计算单一土层的沉降量计算n分层总和法分层总和法第四章 土的压缩性和地基沉降量计算重点重点iiiiiiiiHeeeHeeS121111siSS22z

15、uCtuvwvaekC)1 (1固结系数固结系数tHCTvv2时间因素时间因素4.4 饱和土体渗流固结理论饱和土体渗流固结理论第四章 土的压缩性和地基沉降量计算n一维渗流固结微分方程及其解答一维渗流固结微分方程及其解答假设条件假设条件渗流固结微分方程渗流固结微分方程微分方程解答微分方程解答n固结度的概念固结度的概念一点的固结度一点的固结度土层平均固结度土层平均固结度重点：土层平均固结度重点：土层平均固结度计算公式计算公式aekCHtCTTfUUSSwvvvvttt)1 (. 4/. 3)(. 2. 112问题问题1：已知：已知 求解求解问题问题2：已知：已知 求解求解问题问题3：已知：已知 量

16、测量测 求解求解S),(,332211tSStStStCHtvtvStCHS,?,tSCHStv123321SAeSAeUvvBTtBTt)1 (1渗流固结的工程问题：渗流固结的工程问题：室内试验结果室内试验结果工程问题工程问题4.4 饱和土体渗流固结理论饱和土体渗流固结理论第四章 土的压缩性和地基沉降量计算重点重点第第四四章章 土的土的压缩性和地基沉降量计算压缩性和地基沉降量计算重点：土的压缩性：土的压缩性：压缩性指标压缩性指标分层总和法计算最终沉降量分层总和法计算最终沉降量基本原理：基本原理：假设假设计算方法：计算方法：epep曲线；曲线；elgpelgp曲线曲线沉降与时间的关系：沉降与时

17、间的关系：土层平均固结度土层平均固结度UtUt；TvTv、CvCv沉降计算：固结度沉降计算：固结度 时间时间第四章 土的压缩性和地基沉降量计算第五章 土的抗剪强度5.1 土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论5.2 土的抗剪强度的测定试验土的抗剪强度的测定试验5.3 应力路径与破坏主应力线应力路径与破坏主应力线5.4 土的抗剪强度指标土的抗剪强度指标5.5 土的动强度与砂土的振动液化土的动强度与砂土的振动液化5.1 土体破坏与强度理论土的抗剪强度土的抗剪强度土的强度主要是抗剪强度土的强度主要是抗剪强度莫尔莫尔- -库伦强度理论（三条内容）库伦强度理论（三条内容）直剪试验与库伦公式直剪试验与库伦公

18、式应力状态与莫尔圆应力状态与莫尔圆莫尔莫尔- -库伦破坏准则库伦破坏准则土的极限平衡应力状态土的极限平衡应力状态土破坏与否的判断土破坏与否的判断滑裂面的位置滑裂面的位置土的抗剪强度机理土的抗剪强度机理摩擦强度与粘聚强度摩擦强度与粘聚强度tgcf)2/45(2)2/45(213tgctgf2/45第五章 土的抗剪强度重点重点室内试验室内试验1.直剪仪：直剪仪：慢剪、固结快剪、快剪慢剪、固结快剪、快剪 2.三轴仪：三轴仪：固结排水、固结不排水、不排水固结排水、固结不排水、不排水3.单轴压缩试验：单轴压缩试验： 3 = 0的不排水三轴试验的不排水三轴试验4.其他试验其他试验野外测试野外测试1.十字板

19、试验：十字板试验：测试软粘土不排水强度指标测试软粘土不排水强度指标2.其他现场试验其他现场试验5.2 土的抗剪强度的测定试验第五章 土的抗剪强度重点：不同类型三轴试验重点：不同类型三轴试验一一. . 应力路径应力路径二二. p-q平面上的应力路径与莫尔圆平面上的应力路径与莫尔圆 三三. . 强度包线与破坏主应力线强度包线与破坏主应力线sin = tg ；a = c cos 四四. 总应力路径与有效应力路径总应力路径与有效应力路径 总应力状态与有效应力状态总应力状态与有效应力状态 总应力路径与有效应力路径总应力路径与有效应力路径五五. 粘性土密度粘性土密度-有效应力有效应力-抗剪强度的唯一性关系抗剪强度的唯一性关系应力莫尔圆平移应力点平移5.3 应力路径与破坏主应力线第五章 土的抗剪强度一一.