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朽木易折,金石可镂。千里之行,始于足下。第页/共页第十七章土力学与基础工程一、考试大纲《土力学与基础工程》考试内容分属于注册岩土工程师基础考试的《岩石力学与土力学》和《岩体工程与基础工程》两科当中。考试题量虽不多,但大纲涵盖了本科的几乎所有内容,内容多、笼罩面宽。《土力学》部分的考试大纲15.4土的组成和物理性质15.5土中应力分布及计算15.6土的压缩性与地基沉降15.7土的抗剪强度15.8异常性土15.9土压力15.10边坡稳定分析15.11地基承载力(二)《基础工程》部分的考试大纲17.3浅基础17.4深基础17.5地基处理二、复习指导应按照注册岩土工程师执业资历考试基础考试大纲的要求,着重对大纲涉及内容的基本慨念、基本理论、基本计算主意、计算公式和步骤、相关的实验主意、基本知识的应用等内容有系统、有条理地重点控制。明了其中的道理和关系,控制分析问题的主意。在了解基本计算原理的基础上,应会使用为减小计算工作量或简化、方便计算所制的相关表格。就本章挑选题类型,不允许有很长的答题时光,不必过分追求复杂的原始计算公式和过于繁杂、难度大的知识。从多年考试内容和本科要求重点分析,应要求控制以下重点内容。(一)土的组成和物理性质(1)应熟练控制土的三相组成及相关知识——三相比例指标及其换算,土的矿物成分、结构以及颗粒级配对土的工程性质的影响等有关问题。(2)砂土的密实度及评价主意——砂土密实度指标为孔隙比、相对密度和标准贯入锤击数。(3)粘性土不同状态的分界含水率及状态指标、可塑性指标——液限、塑限、液性指数,塑性指数及用途。(4)土的压实问题一一土的含水量与干重度的关系、最大干重度与最佳含水量的概念。(5)土的工程分类主意与分类。(二)土中应力分布及计算(1)土的自重应力计算——控制分层土、有地下水位、有隔水层条件下土的竖向自重应力计算。(2)土中附加应力计算——基底总压力、基底附加压力计算、土中附加应力分布和计算(常用基础底面形状与荷载分布),会查相应附加应力系数表格。(三)土的压缩性与地基沉降(1)土的压缩性指标——压缩系数、压缩模量、压缩指数、回弹指数、变形模量以及与其相关的压缩实验、压缩曲线(e-p曲线.e-lgp曲线、再压缩曲线)、压缩实验、固结实验等。(2)土的应力历史——超固结土、欠固结土、正常固结土、先期固结压力、超固结比概念,土的不同固结状态对土的压缩性影响。(3)总算沉降计算主意——弹性理论法、分层总和法。(4)有效应力原理——有效应力、孔隙水压力、总应力之间的关系,有效应力与土沉降变形之间的关系。(5)土的一维固结理论——结合有效应力原理,理解饱和土单向排水有效应力,孔隙水压力的变化与时光、排水路径、固结沉降的关系以及固结系数、固结度的概念与计算。(四)土的抗剪强度土的抗剪强度指标为粘聚力与内摩擦角、直剪实验主意与库仑定律、土的三轴实验主意与土的极限平衡条件。土中一点应力状态的表示主意,用总应力、有效应力法分析土抗剪强度及有效抗剪强度指标。异常性土了解软土、黄土、膨胀土、红粘土、盐渍土、冻土、填土、可液化土的普通不良工程性质及处理主意。(六)土压力静止土压力、主动土压力、被动土压力的概念与朗金、库仑土压力理论、适用条件与计算主意。(七)边坡稳定分析土坡失稳的机理和影响因素,均质土坡稳定分析原理与条分法。(八)地基承栽力地基破坏的过程与模式、地基的临塑荷载、临界荷载、极限荷载的概念与计算,斯肯普敦公式、太沙基公式、汉森公式的适用条件与应用。控制决定地基承载力特征值的主意(载荷实验、公式计算、工程经验等主意)。控制按规范修正公式决定修正后的地基承载力特征值的主意。(九)浅基础(1)常见的浅基础结构类型自立基础、条形基础、十字交错基础、筏板基础、箱形基础。这些基础对地基的要求,由高到低;基础刚度、基底面积和所适应的荷载由小到大;对不匀称沉降的适应性由弱到强。(2)地基承载力是同时满意强度和变形两个条件时,地基单位面积上所能承受的最大荷载,称为地基承载力。应控制承载力大小的影响因素及决定地基承载力的常用主意。(3)应熟练控制浅基础设计主意、设计步骤及其之间的关系。(4)在刚强地基上建造建造物时,可以在建造、结构、设计和施工中采取相应的措施,以减轻不匀称沉降对建造物的危害,措施得当可以达到减少甚至不必对地基举行处理的效果。对这些须要的措施应系统地加以了解。控制刚强下卧层验算的主意。(5)控制地基、基础与上部结构互相作用的基本概念。地基、基础与上部结构共同工作是指地基、基础和上部结构三者互相联系成整体来承担荷载而发生变形。(十)深基础(1)异常注重对应用面广、适用面宽的桩基础和其他常见类型深基础特点的了解。(2)控制桩与桩基础最基本的类型与分类主意,而不同的分类主意反映了不同桩基础的某些方面的特点。(3)桩的承载力问题是桩基础设计的重要内容。目前我国决定桩的承载力的规范有《建造地基基础设计规范》(GB50007-2011)本章中简称《地基规范》和《建造桩基技术规范》(JGJ94-2008)。(4)了解群桩效应的概念,控制群桩沉降验算的基本主意。(5)应控制桩基础的设计步骤,重点控制桩基础的受力验算。(十一)地基处理(1)地基处理的目的与地基处理主意分类。(2)每一种地基处理的主意都有它的适用范围、局限性和优缺点。(3)常用的地基处理主意的设计、计算。(4)各种地基处理主意的施工和质量检验。第一节土的物理性质和工程分类一、土力学、地基和基础的概念土力学是使劲学知识和土工测试技术,研究土的物理、力学性质,研究土的变形及其强度逻辑的一门科学。土是由三相体构成的,固体颗粒(简称为土粒)、水和蔼体分离扩散起来,用如下图所示的三相组成暗示图来表示各部分之间的数量关系。图中符号的意义如下:V——土的总体积;Va——土中气体体积;Vw——土中水体积;Va——土粒体积;Vv——土中孔隙体积;Vv=Va+Vw(17一1)mw——土中水质量;ms——土粒质量;m——土的总质量,m=mw+ms。(二)土的组成及相关概念简述1.固相——即土的颗粒,它的矿物成分、颗粒大小、形状与级配影响土的物理力学性质。(1)土的粒组,将士中颗粒按适当粒径范围分组,使各组内土粒大小、性质大体相近。划分粒组的分界尺寸,称为界限粒径。我国按界限粒径200、20、2、0.05、和0.005(单位为mm)把土粒分为六组:漂石(块石)、卵石、圆砾、砂粒、粉粒和粘粒。(2)土的级配,即土中各粒组的相对含量(各粒组质量占所有粒组质量的百分比),可通过颗粒分析实验测得,用级配累计曲线表示。如下图17-3所示为三种土样的级配情况,利用级配曲线可求得不匀称系数C。、曲率系数Cc以判断土的级配情况。不匀称系数Cu=曲率系数C式中:d10、d30、d60——分离相当于累计百分比含量为10%、30%和60%的对应粒径,d10为有效粒径,d60为限制粒径。曲线越缓,Cu越大,表示土粒大小分布范围越大,Cu>10,称为级配良好的土,宜作为良好地基。反之,曲线越陡,土粒大小分布范围越小,Cu<5,称为均粒土,其级配不好,不宜做地基,可做反滤料。但实际上仅用单独一个指标Cu来决定土的级配情况是不够的,还必须同时考察累计曲线的整体形状,故需兼顾曲率系数C。值。当同时满意不匀称系数Cu>5和曲率系数Cc=1~3(3)土的结构,指土粒及其集合体的大小、形状、互相罗列与联结等综合特征。有三种:单粒结构(颗粒较大)如砂粒、碎石;蜂窝结构(颗粒较细)如粉粒;絮状结构(颗粒极细)如粘粒。(4)土的构造,指物质成分和颗粒大小等相近的各部分土层之间的互相联系特点。主要有层理构造(分水平、交错两种)、裂隙构造和凝聚构造。2.液相——即土中水。可以呈固态(冰)、液态(水)、气态(水蒸气)存在于土中。从水膜理论的角度来看,水的分类如下;三、土的三相比例指标(一)由实验直接测定的基本指标(1)土的重度(重力密度):可用环刀法、灌砂法测定。天然状态下单位体积土的重力称为天然重度(kN/m³),W=mg,而它与土的矿物成分、孔隙大小、含水多少等有关。普通在1622kN/m³之间。(2)土的含水率:可用烘干法、酒精燃烧法测定。土中水的重力与土颗粒重力之比,称为含水率,常用百分比表示它反映土的干湿程度。含水率越大土越湿越软,地基土承载力越低,我国沿海软粘土含水量常临近50%,高者达60%—70%,地基土容许承载力仅50~80kPa。(3)土粒相对密度(旧称比重):可用比重瓶法测定。土粒重力与同体积4℃时水的重力之比称为土粒相对密度,即式中:γw——4℃时水的重度,近似取=lOkN/m³。其大小随土粒矿物成分而异。砂土约为2.65~2.69,粘土在2.72~2.76之间。土中含大量有机质时,土粒相对密度则显著减少。(二)换算的物理性质指标(表17—1)1.土的饱和重度Υsat,浮重度Υ′及干土重度Υd(1)饱和重度Υsat。土的孔隙所有被水弥漫时的重度,称为饱和重度Υsat(kN/m3)γ(2)浮重度(有效重度)Υ′。普通从地下水位以下取出的土,其天然重度,可作为饱和重度。当土处于地下水位以下时,则受到水的浮力作用,单位土体积重颗粒的有效重力,由单位土体积中土颗粒的重力扣除浮力后的重度称为土的浮重度Υ′(kN/m3)(3)干重度(干重力密度)单位土体积中固体颗粒的重力称为土的干重度,即
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