土力学总结-土力学期末总复习讲义课件

《土力学》课程总结Review

《土力学》课程总结Review土的三相组成、物理性质和工程分类土的三相组成、物理性质一、土的三相组成土的颗粒级配土的矿物成分土中水和气体土粒与水的相互作用土的结构一、土的三相组成土的颗粒级配土的矿物成分土中水和气体土粒与水土的粗细常用平均粒径（mm）d50表示，d50指土中大于或小于此粒径的土粒含量均占50。特征粒径d10—累计百分含量为10%的粒径，称为有效粒径（de）；d30—累计百分含量为30%的粒径；d60—累计百分含量为60%的粒径，称为控制粒径。土的粗细常用平均粒径（mm）d50表示，d50指土中大于或小土的不均匀系数CuCu表示土的不均匀程度。Cu>5的土称为不均匀土，反之称为均匀土。土的不均匀系数CuCu表示土的不均匀程度。Cu>土的曲率系数CcCc=1~3时，为级配连续；Cc

<1或Cc>3时，级配不连续。土的级配不均匀(Cu>5)，且级配连续(Cc=1~3)的土称为级配良好的土。不能同时满足上述两个条件的土称为级配不良的土土的曲率系数CcCc=1~3时，为级配连续；Cc<1或C（二）土粒成分固体成分矿物质有机质原生矿物石英、长石、云母等次生矿物粘土矿物无定形氧化物胶体可溶盐（二）土粒成分固体矿物质有机质原生石英、长石、次生粘土矿物无二、土的物理性质土的基本物理性质粘性土稠度与可塑性二、土的物理性质土的基本物理性质粘性土稠度与可塑性1、土的三相草图GasWaterSolid（一）土的三相组成在量上的比例特征1、土的三相草图GasWaterSolid（一）土的三相组成2、确定三相比例关系的基本试验指标土的密度与重度：天然密度、干密度、饱和密度土粒密度、土粒比重、土的含水量土的孔隙性2、确定三相比例关系的基本试验指标土的密度与重度：土粒密度、（二）土的物理状态指标1.粗粒土的密实度相对密度Dr根据相对密度Dr，砂类土的分类（二）土的物理状态指标1.粗粒土的密实度相对密度Dr根据相2.粘性土的稠度稠度是指土的软硬程度或土对外力引起的变形或破坏的抵抗能力。粘性土因土中水分在量和质方面的变化而明显地表现出不同的物理状态,称为稠度状态。划分依据：液性指数（1）粘性土的稠度状态2.粘性土的稠度稠度是指土的软硬程度或土对外力引起的变形或土从某种稠度状态转变为另一种状态时的界限含水量称为稠度界限。工程上常用的有液性界限wL和塑性界限wp。（2）稠度界限液性界限，相当于土从塑性状态转变为液性状态时的含水量，简称液限wL土从某种稠度状态转变为另一种状态时的界限含水量称塑性界限，相当于土从半固体状态转变为塑性状态时的含水量，简称塑限wp

常见值为17~28%塑性指数

IP(Plasticindex)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，简称液性指数IL利用两者来判断粘性土的稠度状态以及简单进行土的分类液性指数IL利用两者来判断粘性土的稠度状态以及简单进行土的分三、土的工程分类在实际工程应用中规定，土中粒径d>0.075mm（有的规范用0.1mm）的土粒质量大于全部土粒质量的50%时称为粗粒土，小于50%时称为细粒土。粗粒土可以按粒径级配进一步细分。三、土的工程分类在实际工程应用中规定，土中粒径d>0.075细粒土多用塑性指数Ip或液限wL加塑性指数Ip进行细分。土的工程分类原则：（1）按粒度成分；（2）按塑性特征。熟悉水利部土质分类标准：GBJ145-90熟悉建设部的土质分类标准：GB50021-94细粒土多用塑性指数Ip或液限wL加塑性指数Ip进行细分。熟悉应力分布理论应力分布理论一、重点要掌握的几个基本概念1、线弹性体2、半无限空间3、侧限应力状态4、土力学应力符号的规定一、重点要掌握的几个基本概念二、地基中的自重应力二、地基中的自重应力角点法：概念、原理、应用计算利用角点下的应力计算公式和应力叠加原理，推求地基中任意点的附加应力的方法称为角点法三、矩形面积垂直均布荷载角点法：概念、原理、应用计算三、矩形面积垂直均布荷载四、条形面积竖直均布荷载四、条形面积竖直均布荷载五、基底压力与基底附加压力（一）中心荷载作用五、基底压力与基底附加压力（一）中心荷载作用六、有效应力原理1.有效应力原理的完整表达式：六、有效应力原理1.有效应力原理的完整表达式：土力学总结-土力学期末总复习讲义课件（1）饱和土体内任一平面上受到的总应力可分为有效应力和孔隙水压力两部分，两者之间的关系总满足：（2）土的压缩变形和强度变化都只取决于有效应力的变化。2.有效应力原理要点（1）饱和土体内任一平面上受到的总应力可分为有效应力渗流固结模型饱和土的渗流固结模型(太沙基)钢筒活塞弹簧渗流固结模型饱和土的渗流固结模型(太沙基)钢筒活塞弹簧地基变形计算地基变形计算一、土的压缩性（一）土的压缩性指标1.每级荷载下的孔隙比一、土的压缩性（一）土的压缩性指标1.每级荷载下的孔隙比2.压缩系数（单位：kPa-1）2.压缩系数（单位：kPa-1）4.压缩模量：侧限条件下受压时压应力与相应应变的比值。3.压缩指数4.压缩模量：侧限条件下受压时压应力与相应应变的比值。3.（三）土的前期固结应力土层在历史上曾经受过的最大压力称为先期固结压力p。1.p大于s，为超固结土土层目前承受的上覆自重压力s2.p小于s，为欠固结土3.p等于s，为正常固结土超固结比：（三）土的前期固结应力土层在历史上曾经受过的最大压力二、地基沉降计算ImmediateSettlement瞬时沉降SecondaryCompression次固结沉降ConsolidationSettlement固结沉降Totalsettlement总的沉降二、地基沉降计算ImmediateSecondaryCo分层总和法分层总和法就是采用土层一维压缩变形量的基本计算公式，利用室内压缩曲线成果，分别计算基础中心点下地基中各分土层的压缩变形量，最后将各分土层的压缩变形量总和加起来。分层总和法（一）基本原理分别计算基础中心点下地基中各个分层土的压缩变形量，再将各层的压缩变形量相加；2.计算各层土的压缩变形量时，假设土层只发生竖向变形（一维课题）（一）基本原理分别计算基础中心点下地基中各个分层土的压缩变形（二）计算公式（二）计算公式土力学总结-土力学期末总复习讲义课件（三）计算步骤1.在地质剖面上绘制基础中心下地基中的自重应力分布曲线和附加应力分布曲线。2.确定沉降计算深度3.确定沉降计算深度范围内的分层界面4.计算各分层土的沉降量Si5.计算基础的平均沉降量（三）计算步骤1.在地质剖面上绘制基础中心下地基中的三、饱和土体渗流固结理论饱和土的渗流固结模型(太沙基)三、饱和土体渗流固结理论饱和土的渗流固结模型(太沙基)（一）渗流固结微分方程其中Cv称为固结系数，单位为m2/a或cm2/a。上式称为一维固结微分方程。（一）渗流固结微分方程其中Cv称为固结系数，单位为m2/a（二）固结微分方程的解析解（二）固结微分方程的解析解（三）固结度对某一深度z处，有效应力σzt´对总应力p的比值，也即超静水压力的消散部分u0-uzt对初始孔隙水压力u0的比值，称为该点的固结度。（三）固结度对某一深度z处，有效应力σ土层的平均固结度指在时刻t，土层骨架已经承担起来的有效应力与全部附加应力的比值。土层的平均固结度指在时刻t，土层骨架已经（四）沉降与时间关系的计算利用式：可以计算地基沉降与时间的关系（四）沉降与时间关系的计算利用式：可以计算地基沉降与时间的关抗剪强度理论ShearStrengthofSoil抗剪强度理论ShearStrength土力学总结-土力学期末总复习讲义课件一、土中一点的应力状态一、土中一点的应力状态莫尔应力圆莫尔应力圆主应力与任一方向的力的关系为：某点主应力与x,y方向应力的关系：主应力与任一方向的力的关系为：某点主应力与x,y方向应力的关二、土的抗剪强度和破坏理论二、土的抗剪强度（一）莫尔－库伦破坏理论1.破裂面上，材料的抗剪强度是法向应力的函数，即（一）莫尔－库伦破坏理论1.破裂面上，材料的抗剪强度是法向2.当法向应力不很大时，抗剪强度可以简化为法向应力的线性函数，即表示为库伦公式：3.土单元体中，任何一个面上的剪应力大于该面上的抗剪强度，土单元体即发生破坏。2.当法向应力不很大时，抗剪强度3.土单元体中，任何一个（二）Mohr-Coulomb破坏准则——极限平衡条件对于粘性土：（二）Mohr-Coulomb破坏准则对于粘性土：对于无粘性土：对于无粘性土：三、土的抗剪强度试验方法三、土的抗剪强度1.三轴剪切试验2.直接剪切试验3.无侧限压缩试验4.十字板剪切试验1.三轴剪切试验2.直接剪切试验3.无侧限压缩试验4.（一）三轴剪切试验按剪切前的固结程度和剪切过程中的排水条件三轴试验可分为三种类型：（1）不固结不排水试验（UU）（2）固结不排水试验（CU）（3）固结排水试验（CD）（一）三轴剪切试验按剪切前的固结程度和剪切过程中的排水条件四、土的抗剪强度机理和影响因素四、土的抗剪强度机理抗剪强度摩擦强度粘聚强度抗剪强度摩擦强度粘聚强度挡土结构物上的土压力Retainingwall挡土结构物上Retainingwall一、静止土压力、主动土压力、被动土压力一、静止土压力、主动土（一）静止土压力、主动土压力、被动土压力概念（一）静止土压力、主动土压力、被动土压力概念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称为静止土压力。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，这时在挡土墙上的土压力称为主动土压力。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，称为被动土压力。

挡土墙在土压力作用下，不向任何方向发生位移和转动时，墙后土体一、静止土压力二、朗肯土压力理论一、静止土压力（一）主动土压力为：总主动土压力：朗肯主动土压力系数1.无粘性土（一）主动土压力为：总主动土压力：朗肯主动土1.无粘性土2.粘性土总主动土压力2.粘性土总主动土压力（二）被动土压力1.无粘性土总被动土压力朗肯被动土压力系数（二）被动土压力1.无粘性土总被动土压力朗肯被动土2.粘性土总被动土压力2.粘性土总被动土压力三、库仑土压力理论力的多边形闭合关系各个力之角度关系三、库仑土压力理论力的多边形闭合关系土坡稳定分析土坡稳定分析粘性土坡稳定性分析（一）条分法的基本概念粘性土坡稳定性分析瑞典条分法、毕肖甫法及简布法的对比简化内容静力平衡力距平衡瑞典条分法忽略条块间作用力的影响不满足满足简化毕肖甫法假设条块间作用力只有法向力，没有切向力。满足条块力的多边形闭合条件整体满足，条块不满足简布法假定条块间水平作用力的位置满足满足瑞典条分法、毕肖甫法及简布法的对比简化内容静力力距瑞典条分法极限平衡理论求地基的极限承载力（一）普朗德尔－瑞斯纳课题（二）太沙基课题极限平衡理论求地基的极限承载力（一）普朗德尔－瑞斯纳课题（一）容许承载力的概念当地基单位面积上所能承受的荷载满足如下两个要求：1.不超过地基的极限承载力；2.有足够的安全度，并且所引起的变形不超过建筑物的容许变形。地基的容许承载力（一）容许承载力的概念当地基单位面积上所能承受（二）容许承载力的获取1.极限承载力除以安全系数（2-3）；2.控制地基内极限平衡区的发展范围；3.采用某种经验数据。（二）容许承载力的获取1.极限承载力除以安全系数（2-3）（二）容许承载力的确定方法根据塑性区发展理论求容许承载力；根据地基规范承载力表确定容许承载力；根据原位测试求容许承载力；根据地基极限承载力求容许承载力；（二）容许承载力的确定方法根据塑性区发展理论求容许承载力；《土力学》课程总结Review

《土力学》课程总结Review土的三相组成、物理性质和工程分类土的三相组成、物理性质一、土的三相组成土的颗粒级配土的矿物成分土中水和气体土粒与水的相互作用土的结构一、土的三相组成土的颗粒级配土的矿物成分土中水和气体土粒与水土的粗细常用平均粒径（mm）d50表示，d50指土中大于或小于此粒径的土粒含量均占50。特征粒径d10—累计百分含量为10%的粒径，称为有效粒径（de）；d30—累计百分含量为30%的粒径；d60—累计百分含量为60%的粒径，称为控制粒径。土的粗细常用平均粒径（mm）d50表示，d50指土中大于或小土的不均匀系数CuCu表示土的不均匀程度。Cu>5的土称为不均匀土，反之称为均匀土。土的不均匀系数CuCu表示土的不均匀程度。Cu>土的曲率系数CcCc=1~3时，为级配连续；Cc

<1或Cc>3时，级配不连续。土的级配不均匀(Cu>5)，且级配连续(Cc=1~3)的土称为级配良好的土。不能同时满足上述两个条件的土称为级配不良的土土的曲率系数CcCc=1~3时，为级配连续；Cc<1或C（二）土粒成分固体成分矿物质有机质原生矿物石英、长石、云母等次生矿物粘土矿物无定形氧化物胶体可溶盐（二）土粒成分固体矿物质有机质原生石英、长石、次生粘土矿物无二、土的物理性质土的基本物理性质粘性土稠度与可塑性二、土的物理性质土的基本物理性质粘性土稠度与可塑性1、土的三相草图GasWaterSolid（一）土的三相组成在量上的比例特征1、土的三相草图GasWaterSolid（一）土的三相组成2、确定三相比例关系的基本试验指标土的密度与重度：天然密度、干密度、饱和密度土粒密度、土粒比重、土的含水量土的孔隙性2、确定三相比例关系的基本试验指标土的密度与重度：土粒密度、（二）土的物理状态指标1.粗粒土的密实度相对密度Dr根据相对密度Dr，砂类土的分类（二）土的物理状态指标1.粗粒土的密实度相对密度Dr根据相2.粘性土的稠度稠度是指土的软硬程度或土对外力引起的变形或破坏的抵抗能力。粘性土因土中水分在量和质方面的变化而明显地表现出不同的物理状态,称为稠度状态。划分依据：液性指数（1）粘性土的稠度状态2.粘性土的稠度稠度是指土的软硬程度或土对外力引起的变形或土从某种稠度状态转变为另一种状态时的界限含水量称为稠度界限。工程上常用的有液性界限wL和塑性界限wp。（2）稠度界限液性界限，相当于土从塑性状态转变为液性状态时的含水量，简称液限wL土从某种稠度状态转变为另一种状态时的界限含水量称塑性界限，相当于土从半固体状态转变为塑性状态时的含水量，简称塑限wp

常见值为17~28%塑性指数

IP(Plasticindex)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，简称液性指数IL利用两者来判断粘性土的稠度状态以及简单进行土的分类液性指数IL利用两者来判断粘性土的稠度状态以及简单进行土的分三、土的工程分类在实际工程应用中规定，土中粒径d>0.075mm（有的规范用0.1mm）的土粒质量大于全部土粒质量的50%时称为粗粒土，小于50%时称为细粒土。粗粒土可以按粒径级配进一步细分。三、土的工程分类在实际工程应用中规定，土中粒径d>0.075细粒土多用塑性指数Ip或液限wL加塑性指数Ip进行细分。土的工程分类原则：（1）按粒度成分；（2）按塑性特征。熟悉水利部土质分类标准：GBJ145-90熟悉建设部的土质分类标准：GB50021-94细粒土多用塑性指数Ip或液限wL加塑性指数Ip进行细分。熟悉应力分布理论应力分布理论一、重点要掌握的几个基本概念1、线弹性体2、半无限空间3、侧限应力状态4、土力学应力符号的规定一、重点要掌握的几个基本概念二、地基中的自重应力二、地基中的自重应力角点法：概念、原理、应用计算利用角点下的应力计算公式和应力叠加原理，推求地基中任意点的附加应力的方法称为角点法三、矩形面积垂直均布荷载角点法：概念、原理、应用计算三、矩形面积垂直均布荷载四、条形面积竖直均布荷载四、条形面积竖直均布荷载五、基底压力与基底附加压力（一）中心荷载作用五、基底压力与基底附加压力（一）中心荷载作用六、有效应力原理1.有效应力原理的完整表达式：六、有效应力原理1.有效应力原理的完整表达式：土力学总结-土力学期末总复习讲义课件（1）饱和土体内任一平面上受到的总应力可分为有效应力和孔隙水压力两部分，两者之间的关系总满足：（2）土的压缩变形和强度变化都只取决于有效应力的变化。2.有效应力原理要点（1）饱和土体内任一平面上受到的总应力可分为有效应力渗流固结模型饱和土的渗流固结模型(太沙基)钢筒活塞弹簧渗流固结模型饱和土的渗流固结模型(太沙基)钢筒活塞弹簧地基变形计算地基变形计算一、土的压缩性（一）土的压缩性指标1.每级荷载下的孔隙比一、土的压缩性（一）土的压缩性指标1.每级荷载下的孔隙比2.压缩系数（单位：kPa-1）2.压缩系数（单位：kPa-1）4.压缩模量：侧限条件下受压时压应力与相应应变的比值。3.压缩指数4.压缩模量：侧限条件下受压时压应力与相应应变的比值。3.（三）土的前期固结应力土层在历史上曾经受过的最大压力称为先期固结压力p。1.p大于s，为超固结土土层目前承受的上覆自重压力s2.p小于s，为欠固结土3.p等于s，为正常固结土超固结比：（三）土的前期固结应力土层在历史上曾经受过的最大压力二、地基沉降计算ImmediateSettlement瞬时沉降SecondaryCompression次固结沉降ConsolidationSettlement固结沉降Totalsettlement总的沉降二、地基沉降计算ImmediateSecondaryCo分层总和法分层总和法就是采用土层一维压缩变形量的基本计算公式，利用室内压缩曲线成果，分别计算基础中心点下地基中各分土层的压缩变形量，最后将各分土层的压缩变形量总和加起来。分层总和法（一）基本原理分别计算基础中心点下地基中各个分层土的压缩变形量，再将各层的压缩变形量相加；2.计算各层土的压缩变形量时，假设土层只发生竖向变形（一维课题）（一）基本原理分别计算基础中心点下地基中各个分层土的压缩变形（二）计算公式（二）计算公式土力学总结-土力学期末总复习讲义课件（三）计算步骤1.在地质剖面上绘制基础中心下地基中的自重应力分布曲线和附加应力分布曲线。2.确定沉降计算深度3.确定沉降计算深度范围内的分层界面4.计算各分层土的沉降量Si5.计算基础的平均沉降量（三）计算步骤1.在地质剖面上绘制基础中心下地基中的三、饱和土体渗流固结理论饱和土的渗流固结模型(太沙基)三、饱和土体渗流固结理论饱和土的渗流固结模型(太沙基)（一）渗流固结微分方程其中Cv称为固结系数，单位为m2/a或cm2/a。上式称为一维固结微分方程。（一）渗流固结微分方程其中Cv称为固结系数，单位为m2/a（二）固结微分方程的解析解（二）固结微分方程的解析解（三）固结度对某一深度z处，有效应力σzt´对总应力p的比值，也即超静水压力的消散部分u0-uzt对初始孔隙水压力u0的比值，称为该点的固结度。（三）固结度对某一深度z处，有效应力σ土层的平均固结度指在时刻t，土层骨架已经承担起来的有效应力与全部附加应力的比值。土层的平均固结度指在时刻t，土层骨架已经（四）沉降与时间关系的计算利用式：可以计算地基沉降与时间的关系（四）沉降与时间关系的计算利用式：可以计算地基沉降与时间的关抗剪强度理论ShearStrengthofSoil抗剪强度理论ShearStrength土力学总结-土力学期末总复习讲义课件一、土中一点的应力状态一、土中一点的应力状态莫尔应力圆莫尔应力圆主应力与任一方向的力的关系为：某点主应力与x,y方向应力的关系：主应力与任一方向的力的关系为：某点主应力与x,y方向应力的关二、土的抗剪强度和破坏理论二、土的抗剪强度（一）莫尔－库伦破坏理论1.破裂面上，材料的抗剪强度是法向应力的函数，即（一）莫尔－库伦破坏理论1.破裂面上，材料的抗剪强度是法向2.当法向应力不很大时，抗剪强度可以简化为法向应力的线性函数，即表示为库伦公式：3.土单元体中，任何一个面上的剪应力大于该面上的抗剪强度，土单元体即发生破坏。2.当法向应力不很大时，抗剪强度3.土单元体中，任何一个（二）Mohr-Coulomb破坏准则——极限平衡条件对于粘性土：（二）Mohr-Coulomb破坏准则对于粘性土：对于无粘性土：对于无粘性土：三、土的抗剪强度试验方法三、土的抗剪强度1.三轴剪切试验2.直接剪切试验3.无侧限压缩试验4.十字板剪切试验1.三轴剪切试验2.直接剪切试验3.无侧限压缩试验4.（一）三轴剪切试验按剪切前的固结程度和剪切过程中的排水条件三轴试验可分为三种类型：（1）不固结不排水试验（UU）（2）固结不排水试验（CU）（3）固结排水试验（CD）（一）三轴剪切试验按剪切前的固结程度和剪切过程中的排水条件四、土的抗剪强度机理和影响因素四、土的抗剪强度机理抗剪强度摩擦强度粘聚强度抗剪强度摩擦强度粘聚强度挡土结构物上的土压力Retainingwall挡土结构物上Retainingwall一、静止土压力、主动土压力、被动土压力一、静止土压力、主动土（一）静止土压力、主动土压力、被动土压力概念（