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1、第一章 绪论1、土力学：利用力学知识和土工实验技术来研究土的特性及其受力后强度和体积变化规律的一门学科。换句话讲，它是以力学为基础，研究土的渗流、变形和强度特性，并据此进行土体的变形和稳定性计算的学科。2、地基：支承基础的土(岩)体。受到上部荷载的影响会产生压缩变形。（天然地基人工地基）3、基础：埋入土层一定深度的建筑物最下部结构。 浅基础：扩大基础 深基础：桩基础4、持力层：位于基底下的第一层土。5、下卧层：在地基范围内持力层以下的土层。6、软弱下卧层：强度低于持力层的下卧层。 7、基础工程：地基与基础是建筑物的根本，其设计计算和施工统称为基础工程。8、基础工程在土木工程中的重要作用：1）使
2、用上：属地下隐蔽工程，一旦失事难以发现，补救困难，并会危及整个建筑物的安全使用，损失巨大。2）技术上：在地下或水下施工，难度大，其勘察、设计和施工质量的好坏直接影响整个建筑物的安危、经济和正常使用。 3）经济上：所占比例很大，一般高层建筑中占总造价的25%，工期占总工期的25%30%。9、由于地基基础方面的费用较大，对设计方案的安全性、可行性和经济性要全面考虑。10、地基与基础设计必须满足的条件：（1）地基的强度条件：要求建筑物地基保持稳定性，不发生滑动破坏，必须有一定的地基强度安全系数。（2）地基的变形条件：要求建筑物地基的变形不得超过地基变形允许值；第二章 土的物理性质及工程分类第一节 土
3、的生成与特性1、土是地球表层岩石经过风化、剥蚀、搬运、沉积，形成的古亭矿物颗粒、水和气体的集合体。1、 土的风化作用：物理风化、化学风化、生物风化（机械作用、化学作用）。2、 土的结构：单粒结构、蜂窝结构、絮状结构。3、 土的构造：层状构造、分散构造、裂隙构造。4、 土的特性（是指同一土层中成分和大小都相近的颗粒或颗粒集合体的相互关系特征）：压缩性大、强度低、透水性大。5、 土的工程性质：是指土与水的相互作用表现出来的一些性质（如塑性、胀缩性、崩解性等）、土的体积变化、土的强度、应力应变性能、土的渗透性。6、 土的工程性质取决于成分因素和环境因素。7、 土的生成条件与特殊的关系：搬运沉积条件沉
4、积年代沉积的自然地理环境。第二节 土的三相组成1、 土(体) = 固相 + 液相 + 气相2、 土的矿物成分：无机矿物（原生矿物、次生矿物），有机质3、 固体颗粒粒组及其划分。土粒的大小通常以其平均直径d来表示，简称粒径，单位mm。介于一定粒径范围的土粒，其大小相近，性质相似，成为粒组。土中各粒组的相对百分含量，成为土的粒度成分。4、 粒度成分的分析方法：筛析法、静水沉降法（细粒土d0.075mm）5、 粒度成分的表示方法：列表法、累计曲线法、三角坐标法6、 级配土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量（各粒组占土粒总量的百分数）来表示，称为土的颗粒级配（或粒度成分）。不均匀系数C
5、u= 曲率系数Cc=当u, c级配良好，为不均匀土，表明土中大小颗粒混杂，累计曲线显得平缓；若不满足则级配不良，为均匀土，表明土中某一个或几个粒组含量较多，累计曲线中段显得陡直。7、 土中的水：结合水（强结合水和弱结合水），非结合水（毛细水、重力水、水蒸气、冰）8、 土中的气体：游离气体、封闭气体 第三节 土的物理性质指标1、 土的三相草图2、 土的物理性指标第四节 土的物理状态指标一、无黏性土的密实度砂土、碎石土统称无黏性土，反映这类土工程性质的主要指标是密实度。砂土的密实状态可以分别用孔隙比e、相对密度Dr、和标准贯入锤击数N进行评价。1.天然孔隙比e 采用天然孔隙比e 的大小来判别砂土的
6、密实度，是一种较简单的方法。但不足之处是它不能反映砂土的级配和颗粒形状的影响。2.用相对密实度Dr表示砂土的密实程度: 讨论： eemax时, Dr0 ; eemin时, Dr1.03.标准贯入试验锤击数N二、黏性土的稠度 黏性土最主要的物理状态特征是它的稠度。 稠度-是指黏性土在某一含水率下对外力引起的变形或破坏的抵抗能力。 黏性土在含水率发生变化时，它的稠度也随之而变，含水率越大土越软，通常用坚硬、硬塑、可塑、软塑和流塑等术语来描述。界限含水率土从一种状态过渡到另一种状态之间的分界含水率。液限L：液限仪测定 塑限p ：搓条法测定 缩限s三、黏性土的塑性指数和液性指数1、塑性指数 ： Ip=
7、L-p （省去百分号） Ip表示土处于可塑状态的含水率变化的范围，是衡量土的可塑性大小的重要指标。土粒越细，Ip越大。2、液性指数（又称稠度指标）： IL表征土的天然含水率与界限含水率之间的相对关系。第三章 土中水的渗透规律第一节 概述1.渗透：由于土体本身具有连续的孔隙，如果存在水位差的作用时，水就会透过土体孔隙而发生孔隙内的流动。2.土具有被水透过的性能称为土的渗透性。3.土的渗透性问题，一方面是指由于水的渗透引起水头损失或基坑积水，影响工程效益和进度；另一方面将引起土体内部应力状态的变化或土体、地基本身的结构、强度等状态的变化，从而影响建筑物或地基的稳定性或产生有害变形的问题。第二节 D
8、arcy定律一、渗流模型1.渗流的简化不考虑路径的迂回曲折，只是分析它的主要流向；不考虑土体中颗粒的影响，认为孔隙和土粒所占的空间之和均为渗流所充满。作了这种简化后的渗流其实只是一种假想的土体渗流，被称为渗流模型。2.为了使渗流模型在渗流特性上与真实的渗流相一致，它还应该符合以下要求：在同一过水断面，渗流模型的流量等于真实渗流的流量；在任一界面上，渗流模型的压力与真实渗流的压力相等；在相同体积内，渗流模型所受到的阻力与真实渗流所受到的阻力相等。二、达西（Darcy）定律由于土体中的孔隙一般非常微小，水在土体中流动时的粘滞阻力很大、流速缓慢，因此，其流动状态大多属于层流著名的达西渗透定律： 渗透
9、速度：v=ki (m/s) 渗透流量：q=kiF (m3/s) K-渗透系数，m/s i-水头梯度（或水力坡度、水力坡降），i=H/L适用条件：(1)只有当渗流为层流的时候才能适用达西渗透定律,故达西定律也称作土的层流渗透定律。一般中砂、细砂、粉砂等细颗粒土中水的流速满足层流条件。(2)对于渗透系数很小的粘土，存在起始水头梯度i0,故达西定律修正为v=k(i-i0)第三节 渗透系数的测定渗透系数K的大小是直接衡量土的透水性强弱的一个重要的力学性质标，K大土的透水性强，K小土的透水性弱。一、实验室内测定渗透系数1.常水头法：适用于透水性大的粗颗粒土，在整个试验过程中，水头保持不变 2.变水头法：
10、适用于渗透系数较小的细砂及粉砂，在整个试验过程中，水头是随着时间而变化的。 3.成层土的渗透系数水平渗流 竖直向渗流第五节 影响土的渗透性的因素一、土的粒度成分及矿物成分 土的颗粒大小、形状及级配，影响土中孔隙大小及形状，从而影响土的渗透性。土颗粒越粗、越浑圆、越均匀时，渗透性就越大。砂土中有较多粉土及黏土颗粒时，其渗透性就大大降低。二、结合水膜的厚度黏性土中若结合水膜厚度较大时，会减小土的孔隙、降低土的渗透性。三、土的结构构造 天然土层通常不是各向同性的，在渗透性方面往往也是如此。例如，黄土具有竖直方向的大孔隙，所以竖直方向的渗透系数要比水平方向大得多。 四、水的粘滞度水在土中的渗流速度与水
11、的密度及粘滞度有关。水的密度一般随温度变化很小，可忽略不计，但水的动力粘滞系数随温度变化而变化。五、土中气体当土孔隙中存在密闭气泡时，会阻止水的渗流，从而降低土的渗透性。第六节 渗透作用对土的影响一、渗透力： 单位体积内土骨架所受到的水推力称为渗透力（或动水压力） GD=wi(kN/m3) 方向与渗流方向一致二、流砂、管涌现象1.流砂：在向上的渗透水流作用下，土颗粒之间的压力等于零，土颗粒将处于悬浮状态而失去稳定的现象。 位置：土体表面渗流逸出处 土质：细砂、粉砂及轻亚粘土 临界水头梯度 24流砂的判别： iicr 土产生流砂现象在设计时，为保证建筑物的安全，通常要求水头梯度i限制在容许梯度i
12、之内 ii=icr/FS流砂现象的防治措施：减少或消除水头差，如采取基坑外的井点降水法降低地下水位；增长渗流路径如打板桩；在向上渗流出口处地表用透水材料覆盖压重以平衡渗流力；土层加固处理，如冻结法、注浆法等。2.管涌：在渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发生移动并被带出的现象。管涌可以发生在渗流逸出处，也可能发生于土体内部。管涌现象防治措施：改变几何条件，在渗流溢出部位铺设反滤层是防止管涌破坏的有效措施。改变水力条件，降低水力梯度，如打板桩。第四章 地基土中的应力计算第一节 概述一、地基土中应力分类1. 地基应力计算的目的： 计算土体变形，比如建筑物地基的沉降； 土体承载力与稳定
13、性分析。2.按引起的原因分为自重应力和附加应力；按作用原理或应力传递方式分为有效应力和孔隙应（压）力有效应力：土粒所传递的粒间应力，它是控制土的体积（或变形）和强度变化的土中应力。孔隙应（压）力：由土孔隙中的水和气体所传递的应力。3.视地基土体为 连续体 半无限的线弹 均质各向同性体二、基本假设：连续性假设、半无限假设、线弹性假设、各向同性假设三、土中一点的应力状态土力学中，法向应力以压应力为正，拉应力为负。这与弹性力学或材料力学等一般固体力学中的规定有所不同。剪应力的正负号规定是：1.当剪应力作用面上的法向应力方向与坐标轴的正方向一致时，则剪应力的方向与坐标轴正方向一致为正，反之为负。2.当
14、剪应力作用面上的法向应力方向与坐标轴的正方向相反时，则剪应力的方向与坐标轴正方向相反为正，反之为负。第二节 自重应力的计算1.竖向自重应力 2.水平向自重应力3.地基为不同土层且无地下水4.通常认为水下的砂土、粉土均是透水性土，应该考虑浮力作用；黏性土是否透水则要视黏性土的性质而定，但是偏砂性的亚粘土一般都视为透水性土，考虑其浮力。液性指数IL1时考虑浮力，取浮重度计算；液性指数IL 0时不考虑浮力，取天然重度计算。液性指数0IL 1时依最不利原则考虑。5.当地下水位下降时，会引起有效自重应力的增加；6.地下水位的升降，使地基土中自重应力也相应发生变化。当地下水位长期下降时，地基中有效应力增加，从而引起地面大面积沉降；当地下水位长期上升时，会引起地基承载力减少、湿陷性土的塌陷等现象。第三节 基底压力和基底附加压力计算地基-建筑物影响范围内的有限土层。基础-建筑物向地基传
