清华大学胡黎明土力学-总复习课件

1、 土 力 学总复习总复习u成绩组成l期末考试 60； 教学试验 15l习题课小测验 20；平时表现 5u注意l作业、试验报告未在规定时间内交齐不得参加期末考试。土力学(1)期末考试任课教师考试地点于玉贞于玉贞四教四教4306 张丙印张丙印四教四教4301张建民张建民四教四教4303 胡黎明胡黎明四教四教4305考试时间: 2014年1月10日星期五下午14:30至16:30土力学期末考试u重点：基础部分u原则：u 难度一般一般不会超过作业和习题课内容u 不要求死记硬背，但一些公式要记u题型：l选择题 10题，30分l判断题 10题，20分l计算题 3题，50分内容复习土的三大工程问题n渗透问题

2、：渗流、渗透破坏（管涌、流土）n变形问题：沉降计算；沉降与时间的关系n强度问题：土压力，边坡稳定，地基承载力，液化土的工程性质n三大基本性质：渗透特性：达西定律变形特性：渗流固结理论；有效应力原理强度特性：莫尔库伦强度理论基本知识n土的三个特点：碎散性、多相性、天然性n土的物理性质：组成、状态、结构n土的应力计算：自重应力、附加应力、有效应力原理重点内容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、极限平衡条件三轴试验与抗剪强度指标第一

3、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：物理、化学、生物n搬运沉积方式：残积土、运积土一般了解第一章 土的物理性质1.2 土的三相组成土的三相组成n固体颗粒粒径级配：粒组，分析方法，级配曲线级配良好：Cu，Cc; 特征粒径矿物成分：原生、次生(高岭、伊利、蒙脱)颗粒形状和比表面积n土中水结合水(强、弱)、自由水(重力、毛细)n土中气 (一般了解)第一章 土的物理性质重点1.3 土的物理状态土的

4、物理状态n物理性质指标三相草图试验指标：密度、土粒比重Gs、含水量w常用指标：e, n, w, Sr, , Gs, sat, d, n物理状态指标粗粒土：密实度相对密度细粒土：稠度 液性指数黏性大小塑性指数第一章 土的物理性质 dsat重点：各物理量定义重点minmaxmaxreeeeD pLpLI 1.4 土的结构土的结构n粗粒土：单粒结构n细粒土：分散(片堆)结构、凝聚(片架)结构n结构性指标（了解）：黏性土的灵敏度黏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：相应于一定压实功存在最优含水量、最大干密度压实标准：压实度n粗粒土：不存在最优含水量全干和饱和状态容易压

5、实压实标准：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：粗粒土：级配组成细粒土：矿物成分、亲水性 ( Ip )n分类标准（了解）：水电部：粒径级配、塑性图(塑性指数、液限)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

6、渗透性与渗透规律n渗透定律：达西定律：v = k i ，适用条件：层流n渗透系数 测定方法：常水头、变水头试验影响因素：粒径级配、矿物成分、饱和度第二章 土的渗透性与渗流问题重点重点：一维渗流计算2.2 平面渗流与流网n平面渗流基本方程：Laplace方程n流网等势线与流线流网特征：正交性、曲边正方形 形状与水位无关 均质地基流网形状与渗透系数无关用于求解水头、水力坡降、流速和渗流量第二章 土的渗透性与渗流问题重点：流网的特征2.3 渗透力与渗透变形n渗透力：孔隙水对土骨架的拖曳和推动力方向与水力坡降一致n土体受力分析：土骨架、土水整体为隔离体n渗透破坏：流土：表层土、向上渗流，icr/w管涌

7、：Cu10， iicr第二章 土的渗透性与渗流问题重点第二章 土的渗透特性重点：达西定律：v = k i, i =H/L, H为总水头差多层土一维渗流计算流网：等势线概念；特征土体受力分析；渗透力的计算： j = i w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侧限应力状态：自重应力平面应变状态

8、：附加应力一般应力状态：附加应力n应力莫尔圆符号规定 正应力压为正、剪应力逆时针为正第三章 土体中的应力计算3.2 土体的自重应力计算n水平地基中的有效自重应力：侧限应力状态均质地基成层地基地下水位的影响 第三章 土体中的应力计算iiszHszsysxK0zsz重点 3.3 地基中的附加应力计算n集中力作用：均质等向线弹性布氏解应力分布特征、应力泡n分布荷载作用附加应力系数、影响因素角点法：矩形、条形基础荷载n影响因素：分层地基、各向异性应力集中、应力扩散第三章 土体中的应力计算重点第三章 土体中的应力计算 3.4 基底压力计算n简化计算：圣维南原理线性分布重点 3.5 有效应力原理n饱和土体

9、的有效应力原理：两条内容n有效应力和孔隙水压力计算自重应力情况： 静水位 稳定渗流条件: 渗透力产生有效应力 两种隔离体取法：土水整体、土骨架附加应力情况：孔压系数A和B第三章 土体中的应力计算u 重点第三章 土体中的应力计算3.1 概述概述3.2 有效应力原理有效应力原理3.3 地基的自重应力计算地基的自重应力计算3.4 基底压力计算基底压力计算3.5 地基中的附加应力计算地基中的附加应力计算3.6 超静孔隙水压力与孔隙水压力系数超静孔隙水压力与孔隙水压力系数第三章 土体中的应力计算3.1 概述n地基中常见的应力状态侧限应力状态、平面应变状态、一般应力状态n画应力莫尔圆时的符号规定（同材料力

10、学相反）正应力压为正剪应力逆时针为正第三章 土体中的应力计算 3.2 有效应力原理n饱和土体的有效应力原理： 两条内容第三章 土体中的应力计算u 重点3.3 地基的自重应力计算水平地基中的有效自重应力：侧限应力状态n静静水条件水条件均质地基成层地基地下水位的影响 n稳定渗流稳定渗流条件条件：渗透力产生有效应力两种隔离体取法：土水整体、土骨架第三章 土体中的应力计算iiszHszsysxK0zsz重点第三章 土体中的应力计算 3.4 基底压力计算n简化计算：圣维南原理线性分布 3.5 地基中的附加应力计算n集中力作用：均质等向线弹性布氏解应力分布特征、应力泡n分布荷载作用附加应力系数、影响因素角

11、点法：矩形、条形基础荷载n影响因素：分层地基、各向异性应力集中、应力扩散第三章 土体中的应力计算重点 3.6 孔隙水压力与孔隙水压力系数n侧限应力状态n轴对称应力状态孔压系数A、B第三章 土体中的应力计算重点第三章 土体中的应力计算重点：有效应力原理总应力、有效应力的计算；自重应力：静水条件：水平、垂直；水下用浮重度稳定渗流条件：两种隔离体竖直方向自重应力的计算附加应力布氏解；叠加原理；影响因素: l/b, z/b，(x/b)超静孔压计算超静孔压(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 土的压缩性土的压缩性4.2 地基最终沉降量的计算地基最终沉降量的计算分层

12、总和法分层总和法4.3 地基沉降与时间的关系地基沉降与时间的关系4.1 土的压缩性n土的压缩性：压缩性指标 -p 曲线：侧限压缩模量、体积压缩系数e-p曲线：压缩系数e-lgp曲线：压缩(回弹)指数；先期固结压力n先期固结压力的图解法n原位压缩曲线的推求第四章 土的压缩性和地基沉降量计算重点重点(e0, s) (0.42e0, ) Cc, Ce=Const4.2 地基最终沉降量的计算n基本假设 结果影响 修正材料力学：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Sd和Ss的影响n单一土层的沉降量计算n分层总和法第四章 土的压缩性和地基

13、沉降量计算重点iiiiiiiiHeeeHeeS121111siSS22zuCtuvwvaekC)1 (1固结系数tHCTvv2时间因数4.3 地基沉降与时间的关系第四章 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假设条件渗流固结微分方程微分方程解答n固结度的概念一点的固结度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 量测量测 求解求解S),(,332211tSStStStCHtvtvStCHS,?,tS

14、CHStv1233211(1)BttBttUAeSAeS 渗流固结的工程问题：室内试验结果工程问题4.3 地基沉降与时间的关系第四章 土的压缩性和地基沉降量计算重点第四章 土的压缩性和地基沉降量计算重点：土的压缩性：压缩性指标分层总和法计算最终沉降量基本原理：假设计算方法：ep曲线；elgp曲线沉降与时间的关系：土层平均固结度Ut；Tv、Cv沉降计算：固结度 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

15、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强度主要是抗剪强度莫尔-库伦强度理论（三条内容）直剪试验与库伦公式应力状态与莫尔圆莫尔-库伦破坏准则土的极限平衡应力状态土破坏与否的判断滑裂面的位置土的抗剪强度机理摩擦强度与黏聚强度fctg 231(45/ 2)2(45/ 2)ftgc tg45/ 2第五章 土的抗剪强度重点室内试验1.直剪仪：慢剪、固结快剪、快剪 2.三轴仪：固结排水、固结不排水、不排水3.无侧限抗压仪：3 = 0的不排水三轴试验4.其他试验野外测试1.十字板试验：测试软黏土不排水强度指标2.其他现场试验5.2 土的

16、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 总应力路径与有效应力路径五五. 黏性土密度黏性土密度-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. 总应力指标与有效应力指标总应力指标与有效应力指标二二. 三轴试验强度指标三轴试验强

17、度指标三三. 直剪试验强度指标直剪试验强度指标四四. 土的强度指标的工程应用土的强度指标的工程应用 一般采用峰值强度；大变形问题采用残余强度不同现场地基情况与施工条件cd， dcu， u=0ccu， cu; c ， cs， scq， qccq， cq5.4 土的抗剪强度指标第五章 土的抗剪强度重点砂土液化及液化机理：孔压急剧升高；瞬间丧失承载能力影响砂土液化的因素：饱和度、组成、状态、结构等；粉细砂、粉土砂土液化的工程防治：加固、围封、桩/深基础5.5 土的动强度与砂土的振动液化第五章 土的抗剪强度第五章 土的抗剪强度重点：莫尔库伦强度理论库仑公式，强度指标极限平衡条件强度包线与破坏主应力线总应力指标与有效应力指标莫尔圆与应力路径强度指标：三轴试验