土力学学习小结

1、哪一方，这让我们需要更加用心。下面是土力学前六章的小结。绪论1 土力学、地基及基础的概念土是矿物或岩石碎屑构成的松软集合体：是自然历史的产物；岩石是广义的土。土的工程性质：散粒性、渗透性、压缩性、整体强度弱。地基。大延伸部分，包括深基础和浅基础。持力层：埋置基础，直接 支撑基础的土层。下卧层：卧在持力层下方软弱下卧层：软弱下卧层强度下卧层边坡以及地基基础保证具有具有足够防止失稳破坏的安全储备。一、土的性质及工程分类土的三相组成及土的结构土是三相体系，土的三相数量比例决定着土的物理性质和状态。状态有：轻重、松密、干湿、软硬。形式的不同，可以分为蒙脱石、伊利石和高岭石三种主要类型。 蒙脱石。遇水体

2、积膨胀，亲水性最强，工程性质最差。蒙脱石的晶格是活动的，晶胞之间键力很弱，亲水性强，遇水体积可增大数倍，脱水后则可收缩。 伊利石。其力学性质介于高岭石和蒙脱石之间。 高岭石。遇水稳定，可塑性低，压缩性低，亲水性差。6020.0750.005、卵石（碎石粒组的相对含量，以土粒总重的百分数表示，称为土的颗粒级配。60%的粒径，d6010%的粒径，d1030%的粒径不均匀系数：Cu=d60d10曲率系数：Cc= d 对于级配连续的土：Cu5 级配良好；Cu5Cc=13，级配良好；反之则级配不良。水。自由水是存在于土粒表面电场影响范围以外的土中水。黏土矿物和水分子的相互作用：扩散层：静电引力弱，水化离

3、子和阳离子活动性大。固定层：牢固的吸附水化离子和阳离子。双电层：固定层和扩散层中所含的阳离子（反离子）与土粒表面负电荷一起构成双电层。区还会促使土的冻胀，地下室会过分潮湿，故在工程中药注意防潮、防冻。成冰夹层，土体随之发生隆起，即冻胀现象。融陷：当气温升高、土层解冻时，土中积聚的冰晶体融化，土体随之下陷，即出现融陷现象。土的冻胀现象和融陷现象是季节性冻土的特性，即土的冻胀性。影响冻胀的因素：土的因素、水的因素、温度的因素。防治冻胀的工程措施：将构筑物基础底面置于当地冻结深度以下。三个基本试验指标土的天然密度：土体单位体积的质量，用环刀法测定m V土的含水量：土中水的质量与土粒质量之比mmw10

4、0%mn土的相对密度：土的固体颗粒质量与同体积 4C 是纯水的质量之比d ms1SsVSW1W1-土粒密度Sw14C3土的干密度：土单位体积重固体颗粒部分的质量msdV土的饱和密度土孔隙中充满水是的单位体积质量mVsvwsatV即为单位体积中土粒的有效质量 m V sswVssw土的孔隙比：土中孔隙体积与土粒体积之比VeVVS土的孔隙率：土中孔隙体积与总体积之比Vn V 100%V土的饱和度：土中水的体积与孔隙体积之比VSr 重度w 100%VV土的三相比例指标换算公式SwVsswwsws令V1, 则Ve,V 1e得m d ,m d , m d (1SwVsswwswss m sd (1)V1

5、em s msw sdV1e1esde sdw 1d (1) 1 ew 1(msws(mswVVw d e)satV1esat sat d 1)(sw(swSr 1 edseDeemar maxminDre=max时，表示砂土处于最疏松状态；Dr=1，即e eminr 值可把沙土的密实度状态分为下列三种：r1 r0.67密实r0.67 rr0.33 r0.33中密0松散黏性土从一种状态转变为另一种状态的分界含水量称为界限含水量。塑性指数：Ip=wl-wp 习惯用不带%的百分数表示液限指数：Il=(w-wp)/(wl-wp)一般用小数表示达西定律：q =v=ki=kh/lA式中 q单位渗水量；i

6、- h2L，即水头差与其距离之比，也表示单位渗流长度上的水头损v渗流速k土的渗透系数动水力计算公式：GD=T=r 也称为渗流力。成贯通的渗流通道，造成土体塌陷，这种现象称为管涌。而形成洞穴，这两种作用往往是同时存在的。地基土的工程分类：岩石：岩石是指颗粒间牢固联结，呈整体或具有节理裂缝的岩体。2mmd50%量及颗粒形状可分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。2mm50%50%的土。0.075mm50%，10Ip10 的土。较差。的土。三、土中应力的计算在地表以下深度处自重应力： zczz成层土的自重应力：在一般情况下，天然地基往往由成层土所组成，设各土层的厚度为hi ，则深度z 处土的自重应

7、力可通过对各层土自重应力求和得到，即： h h hn hcz 1 1 22 3 3 i ii1式中 n自天然地面至深度 z 处土的层数;h第 i 层土的厚度；i ，因i为土受到水的浮力影响，其自重应力相应减小。绘土的自重应力步鄹： 建立坐标系； 确定特征点并编号，地面、层面、地下水位面、不透水层层面 计算各点的竖向自重应力 按比例绘出上述各点自重应力的位置基地压力的的简化计算方法：中心荷载作用时pF Gp AG式 中 F 基 础 顶 面 的 竖 向 力 值 ； G基础自重及其上回填土重之和，G Ad ，其中为基础及回G20kN/m3 10kN/m3 的浮力；d基础埋深，一般从室外设计地面或室内

8、外品均设计地面算起； AA=l*b,lb度，对于条形基础，可沿长度方向取1mFG应值。（2）偏心荷载作用时F GMF G6e短柱偏心受压公式：pmax (1)minAWAl式中M作用在基底形心上的力矩值，M=(F+G)ee荷载偏心距W-基础底面的抵抗矩，对矩形基础 W= bl 2 / 6 。从式可知，按荷载偏心距 e 的大小，基地压力的分布可能出现三种情况：p 当e0,基底压力呈梯形分布pminp 当e=l/6时，=0，基底压力呈三角形分布pminp 当el/6时，0,即产生拉应力：pminp max 2(FG)3b(l/2e)基底附加压力：土的自重应力一般不引起地基变形，只有新增的建筑物荷载

9、， 置于地面下一定深度，该处原有自重应力因基坑开挖而卸除。o cd ppo cd 式 cdcd o基底标高以上天然土层的加权平均重度，其中地下水位以下取o有效重度；1 dd 1 h2 h3 地基附加应力单个竖向集中力作用：3Fz z33F 2 R2 COS 3F多个集中力及不规则分布荷载作用FF1Fz1 z2 22 z2 1n z2Fnn z2Fnn FiiFi1四、土的变形性质及地基沉降计算土在压力作用下体积缩小的特性称为土的压缩性。土是三相分散体系，地基土被压缩了，那就是：固体土颗粒被压缩；土中水及封闭气体被压缩；水和气体从孔隙中被挤出。e e e1 e2ppp2 1压缩系数： a tan

10、 式中 a土的压缩系数；p一般指地基某深度处土中竖向自重应力p1p地基某深度处自重应力与附加应力之和；p2ep相应于ep1作用下压缩稳定后土的孔隙比e2 相应于 p2 作用下压缩稳定后土的孔隙比压缩系数是评价地基土压缩性高低的重要指标之一。p为了统一标准，在工程实践中，通常采用压力间隔由=100kPa 增加到p1p2 =200kPa 是所得的压缩系数a 1 2 来土的压缩性高低，当：1 2a0.1MPa11 21 20.1MPa1 a0.5MPa11 21 2a0.5MPa11 2 压缩指数： C e e12c12Es lg p211E1 e a11Elg pE压缩模量Es与压缩系数 a 成反

11、比，s愈大，a就愈小，土的压缩性愈低。也EsEE具有划分土压缩性高低的功能。一般认为，Es15Mpa时为低压缩性土；E=415Mpa 时属中压缩性土。Es 变形模量： Eo Es地基最终沉降量计算1）地基土是均质、各向同性的半无限线性体；地基土在外荷载作用下，只产生竖向变形，侧向不发生膨胀变形；计算步鄹：hi 0.4b；天然土层分界处地下水位处ppo：中心荷载p偏心荷载pF G A2(FG)max 3b(l/2e)op p o计算各分层面上土的自重应力和附加应力，并绘制分布曲线。/确定沉降计算深度。按应力比法确定，即/一般土zn软土zn/czn0.20.1czicz (i 1)2czz (i

12、1)zi2 ，pczipczizi按下列任一公式计算每一分层土的变形量：s (2i)hei1eeE据压缩系数 a 的定义及Eh)sh)1 eas iaias iai1 e1i(hshsziiEii计算地基最终沉降量：s ssi12ns s12nnisii1饱和土的渗透固结也就是孔隙水压力逐渐消散和有效应力相应增长的过程。孔隙水压力 u:作用在孔隙水中的压力有效应力 ：土粒承受和传递的压力，即粒间接触应力 z u太沙基一维固结理论：C竖向固结系数：CV k (1 e )oaoCw2u uV竖向固结时间系数： Tz2tt CVt固结度：U sctVH2tsc地基固结过程中任意时刻的沉降量计算步鄹：

13、 计算地基附近应力沿深度的分布； 计算地基最终沉降量； 计算土层的竖向固结系数和时间因数；t间；五、土的抗剪强度土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力。库伦公式砂土抗剪强度的表达式： f tan f 土的抗剪强度 作用在剪切面上的法向应力 砂土的内摩擦角黏性土抗剪强度的表达式： f c tan2C土的黏聚力莫尔-库仑强度理论2法向应力 1 21) 1 ( 221)cos 2剪应力 1 21)sin 22莫尔应力圆2于土所能发挥的抗剪强度，因而，该点未被剪破。称为极限应力圆。莫尔应力圆与抗剪强度包线相隔，早已破坏。 tan2 (45 ) 2c tan(45)1322 tan2(45 ) 2c

14、 tan(45)3122最大主应力1最小主应力3 tan2 (45 )32 tan2(45 )12破裂面与大主应力作用面的夹角f三种标准试验方法：CUUUCD 45 2应力变化，这种应力点的轨迹就称为应力路径。六、土压力、地基承载力和土坡稳定挡土墙是防止土体坍塌的构筑物。挡土墙的结构形式可分为重力式、悬臂式和扶壁式等，通常用块石、砖、素混凝土及钢筋混凝土等材料建成。挡土墙的土压力是指挡土墙后填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力。地基承载力是指地基单位面积上承受荷载的能力。挡土墙的位移方向和位移量是影响挡土墙土压力大小及其分布规律的最主要因素。土压力分为三种： 主动土压力：当挡土墙向离开土

15、体方向偏移至墙后土体达到极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力称为主动土压力，一般用 Ea 表示。 被动土压力：当挡土墙在外力作用下，向土体方向偏移至墙后土体达到极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力称为被动土压力，一般用Ep示. 静止土压力：当挡土墙静止不动，墙后土体处于弹性平衡状态时，作用在墙背上的土压力称为静止土压力，用 Eo 表示。填土表面下任意深度 z 处的静止土压力强度：oo k zoo式中ko土的侧压力系数或静止土压力系数； 墙后填土的重度静止土压力沿墙高呈三角形分布，作用在墙上的静止土压力为：1E h2ko2oh主动土压力Kaa朗金主动土压力强度黏性土 zK Kaaa无黏性土 az

16、临界深度zo2cKaa11aKa2cKaEa(h zEaa21)(hK2cK) h2K22chE无黏性土主动土压力：Ea h2 K2a被动土压力：被动土压力强度：Kp黏性土： p zKp 2Kpp无黏性土： pE黏性土总被动土压力为：Ep h2 K1212chKpEKpEp h2 K12p1其他几种情况下的土压力计算（1）填土表面有连续均布荷载：将均布荷载坏算成位于地表以上的当量土重。当填土面水平时，当量的土层厚度h 为：h q，再以h h 为墙高，按填土面无荷载情况计算土压力。如果填土是无黏性土，墙顶a 点的土压力强度为：aaaaabhK qK 墙底b点的土压力强度为： (h h)aaaaa

17、b成层填土：种情况处理小结：求某土层特征点的土压力强度归结为计算该点的土的自重应力再乘以该土Ka层的主动土压力系数。若是黏性土还要减去该层的Ka以黏土主动土压力计算为例： 第一层填土的土压力强度：Kaao1 Kaao1Ka h K2Kaa11 1a11第二层填土的土压力强度： hKa2Ka222a22 Ka2Ka222a221 Kaa22 h K2c hKa2Ka21 122)a22Ka2Ka21 122)a221 h )K2a2a22 h hK2c库仑土压力理论有两个基本假设：墙后填土时理想的散粒体（C=0）朗金理论是库仑理论的特殊情况挡土墙的类型：重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、锚定板及锚杆式挡土墙抗倾覆稳定性验算：抗倾覆安全系数 K t （O 点的抗倾覆力矩与倾覆力矩之比） 1.6:Gx E xKoKE E ax ff 1.6)u)u (Gan1.3nEsnEtatt大荷载。整