土力学复习资料

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1、第一章第一章:土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类 土是三相体土是三相体固相（土颗粒）固相（土颗粒） 、液相（土中水）和气相（土中空气）、液相（土中水）和气相（土中空气） 。 固相：是由难溶于水或不溶于水的各种矿物颗粒和部分有机质所组成。 2.土粒颗粒级配（粒度） 2. 土粒大小及其粒组划分 b.土粒颗粒级配（粒度成分）土中各粒组相对含量百分数称为土的粒度或颗粒级配。 粒径大于等于 0.075mm 的颗粒可采用筛分法来区分。 粒径小于等于 0.075mm 的颗粒需采用水分法来区分。 颗粒级配曲线颗粒级配曲线 斜率: 某粒径范围内颗粒的含量。陡相应粒组质量集中；缓-相应粒组含量少；平台-

2、相应粒组缺乏。 特征粒径: d50 : 平均粒径；d60 : 控制粒径；d10 : 有效粒径；d30 粗细程度： 用 d50 表示。 曲线的陡、缓或不均匀程度：不均匀系数 Cu = d60 / d10 ，Cu 5,级配均匀，不好Cu10,，级配良好， 连续程度:曲率系数 Cc = d302 / (d60 d10 )。较大颗粒缺少，Cc 减小；较小颗粒缺少，Cc 增大。Cc = 1 3, 级配连续 性好。 粒径级配累积曲线及指标的用途：粒径级配累积曲线及指标的用途： 1.粒组含量用于土的分类定名；2）不均匀系数 Cu 用于判定土的不均匀程度：Cu 5, 不均匀土； Cu 3 或 Cc 3 或 C

3、c 、土中水、土中水 土中水存在于土体的孔隙中或土粒表面，分为自由水和结合水。自由水就是我们通常所说的地下水，结合水是指受 到电分子引力作用而吸附在土粒表面的水。 结晶水矿物内部的水 结合水吸附在土颗粒表面的水（强结合水和弱结合水） 自由水电场引力作用范围之外的水（重力水和毛细水）重力水：在重力作用下可在土中自由流动。毛细水：存 在于固气之间，在重力与表面张力作用下可在土粒间空隙中自由移动 . 土中气体土中气体 自由气体：与大气连通，对土的性质影响不大 封闭气体：增加土的弹性；阻塞渗流通道，可能会形成“橡皮土” 。 土的三相比例指标土的三相比例指标反映三相组成间数量关系的指标称为三相比例指标。

4、它是评价土体工程性质的基本参数。m水、土总质重，kg；ms土颗粒质量，kg；mw土中水质量，kg。且 m=ms+mw。 V-土体总体积，m3；Vs-土粒体积，m3；Vw-土中水体积，m3；Va-土中气体体积，m3；VV-土中孔隙体积， m3。且 V=Vs+VV；VV=Va+ Vw。 土的三项基本物理指标土的三项基本物理指标 密度密度 ：单位体积土的质量常见值： 重力密度重力密度 ：单位体积土的重量 常见值：土粒密度土粒密度 s：土中固体颗粒单位体积的质量 土粒相对密度土粒相对密度 ds：土颗粒重量与同体积 4C 时纯水的重量比。 常见值：砂土26.526.9 粉土27.027.1 粘性土27.

5、227.4 土的含水量土的含水量 ：土中水的质量与固体颗粒质量的比值 常见值：砂土（04） ； 粘性土（2060）Vm)(Vgm3mNg3)2216(mkNss sVm3)22001600(mkg(%)100sw mm土的六个导出指标土的六个导出指标 1、孔隙比、孔隙比 e：土中孔隙体积与土颗粒体积之比 常见值：砂土0.51.0，e 1.0 时，为软弱地基 2、孔隙率、孔隙率 n：土中孔隙体积与土总体积之比 常见值：n=(3050)%第 3 章 饱和度饱和度sr：水在空隙中充满的程度 常见值：01vw rVVs 第 4 章 干密度：干密度：土的固体颗粒质量与总体积之比Vmsd5、饱和密度：、饱

6、和密度：土中孔隙完全被水充满时，单位体积质量 饱和容重： 6、有效密度：、有效密度：地下水位以下，土体受浮力作用时，单位体积的质量有效重度（浮容重）：g指标间的换算指标间的换算导出指标与基本指标的关系导出指标与基本指标的关系eVeV Vmsssss d1)1 (eVeV VVmwssswswss 1)1 ()(ee VVmwswvs 1sat1)1 (101)1 (1)1 (1 sswssssssswssssvdVm VmVVmmVVV VVe粘性土的物理特性指标粘性土的物理特性指标 粘性土的界限含水量及其测定粘性土所处的物理状态（软硬状态）与土的含水量密切相关。 当含水量很小时，感觉较硬，外

7、力作用下，将其压碎成粉沫状；我们称其处于固体状态，固体状态，少加一点水，充分湿润加 压后，感觉稍软，加力压碎后成边缘破裂的饼状，称其为半固态半固态；再加水充分湿润，它就具有一定的可塑性可塑性；水加 的过多，就成了流塑状态流塑状态的泥浆状。粘性土从一种状态转变到另一种状态，含水量应有一个分界值，我们称其为界界 限含水量限含水量，分别称为液限、塑限和缩限。 1.液限液限 WL粘性土从可塑状态转变到流塑状态时含水量的分界值，称为粘性土的液限，记为 WL。 2.塑限塑限 Wp粘性土从可塑状态转变到半固体状态时含水量的分界值，称为粘性土的塑限，记为 Wp 3.缩限缩限 Ws从半固体状态转变到固体状态时含

8、水量的分界值，称为粘性土的缩限，记为 Ws。 塑性指数塑性指数 Ip：粘性土液、塑限差值（去掉百分号）称为粘性土的塑性指数，记为 Ip 。Ip = WL -Wp 塑性指数反映 的是粘性土处于可塑状态时含水量的变化范围； Ip 17 粘土粘土 10Ip 20mm 的颗粒含量大于 50%的土。 三、砂土三、砂土粒径 d 20mm 的颗粒含量不超过全重的 50%，且 d0.075mm 的颗粒含量超过全重 50%的土。 四、粉土四、粉土塑性指数 Ip 10，且 d 0.075mm 的颗粒含量不超过全重 50%的土。 五、粘土五、粘土塑性指数 Ip 10 的土。 六、人工填土六、人工填土由人类活动堆填形

9、成的各类土。 第三章：地基中的应力计算第三章：地基中的应力计算综上所述，各种情况下土中某点的竖向自重应力均可用下式表达：i第 i 层土的容重，kN/m3,地下水位以下土颗粒受到浮力时，应采用有效容重;对不透水层层面及其以下土体，还要考虑其上的水、土总重，即加上水压力。hi第 i 层土土层厚度，m；n计算点至天然地面范围内土层层数。w水的容重，一般情况下，可取w=10kN/m3hw不透水层层面至自由水位面的距离(水位） ，m。 基底压力基底压力基础底面与土之间的接触压力称为基底压力，记为 p。 1.影响基底压力分布的因素影响基底压力分布的因素 （1）地基与基础的相对刚度；（2）土的性质；（3）基

10、础的埋深；（4）上部结构的刚度 2.基底压力的简化计算基底压力的简化计算（1）中心荷载作用）中心荷载作用 FNP p基底压力，kPa；N作用在基础底面上的中心荷载（或上部结构传 下来的竖向集中力） kN F基础底面面积，m2,圆形基础，F=*R2,R 为圆半径，m；矩形基础 F=L*b，b 为基础底面宽度，m；L 为基础底 面长度，m；条形基础，沿长度方向取 1m，即 L=1m，此时 b=F。ZFP cz332211321kHkHkHHHHkz 第四章：土的压缩性与沉降计算第四章：土的压缩性与沉降计算 土的压缩性土的压缩性土在压力作用下体积减少的特性称为土的压缩性，其中 e1 、e2分别为变形

11、前后的孔隙比；S 为压 缩量；H1为压缩前试样高度。 压缩曲线及压缩性指标压缩曲线及压缩性指标 压缩曲线建立坐标系，描点得 ep 曲线，称为压缩曲线。 压缩性指标：（1）压缩系数 aa 值的大小表示了 ep 曲线的陡、缓程度，反映了 土体压缩性的高低。但同一种土取不同的 p 值，对应 着不同的 a 值。用于工程计算时，应按照实际的压力间隔值选取 p1、p2，一般 p1取自重应力， p2取自重应力和附 加应力之和，当用 a 值判别土体的压缩性高低时，规范规定： p1=100kPa，p2 =200 kPa，相应的压缩系数记为 a1-2 。a1-2 =0.5MPa -1,高压缩性土。 （2）压缩模量

12、 ES完全侧限条件下，土中竖向附加应力与其相应应变的比值称为土的压缩模量，记为 ES 。 计算公式：（3）变形模量 Eo无侧限条件下，土中竖向附加应力与其相应应变的比值称为土的变形模量，记为 Eo 。*地基的最终沉降量地基的最终沉降量 1、分层总和法分层总和法 1.假设：（ 1）土是均质、连续、各向同性的弹性半空间（2）荷载作用下，土仅产生竖向压缩，不产生侧胀； （3）基础的沉降量等于基础下地基中压缩层范围内各土层压缩量之和；（4）对一般的中、小基础可采用基础中心 点下的附加应力值做为计算应力。 2.计算步骤及公式： 画图：画出自重应力 c 和附加应力 z 沿深度的分布图； 按应力比法确定沉降

13、计算深度 Zn ；在某一深度 Zn 处验算：zn /cn 分层：将 Zn 范围内的土层分为若干个小薄层；一般情况下，每一个小薄层厚度 hi 取 0.4b 左右，b 为基础底 面宽度，对大形基础以不超过 2.0m 为宜；分层时，天然土层界面、地下水位面必须为小薄层界面。 分别计算每一个小薄层在无侧胀条件下的最终沉降量 Si 5 计算基础最终沉降 2、规范法计算最终沉降量规范法计算最终沉降量 第五章第五章 土的抗剪强度土的抗剪强度 土的抗剪强度：土体对剪切变形的极限抵抗能力。土体强度问题的实质是抗剪强度；土体抗剪强度的大小决定了土 体的承载能力。 一、库仑公式和莫尔一、库仑公式和莫尔库仑强度理论库

14、仑强度理论 砂土：f = tan f土的抗剪强度,kPa;剪切破坏面上的法向应力，kPa，tan土颗粒间的摩擦系数， 土的内摩擦角 粘性土：f= tan +c c称为粘聚力，kPa；它是粘性土所固有，砂土 c 值可看成是 0。粘性土粘聚力的来源 主要有，电分子引力、粘土颗粒间的胶结作用等。 抗剪强度的测试方法：直接剪切试验、 三轴压缩试验、 排水条件对抗剪强度的影响： 1.不固结不排水剪(快剪,简称 UU 试验)三轴试验时,在试验过程中,排水筏门始终关闭,不让试样排水,直剪试验时, 无论是竖向荷载、还是水平荷载，均都快速施加，土样在几分钟内就发生破坏，没有时间排水。其相应的 记为u ，c 记为

15、 cu 。 2. 固结不排水剪(固结快剪，简称 CU 试验)三轴试验时,加等向围压时，排水筏门打开，让试样充分排水，在整 个施加偏应力过程中,排水筏门始终关闭,不让试样排水,直剪试验时, 竖向荷载施加缓慢，允许试样排水，水平荷载 时，快速施加，土样在几分钟内就发生破坏，没有时间排水。其相应的 记为 cu ，c 记为 ccu 。 3. 固结排水剪(慢剪，简答 CD 试验)三轴试验时,在试验过程中,排水筏门始终打开, 所有荷载都有分级施加，每)1(1 112eHsee级荷载下，土样都有充分的时间，排水固结,直剪试验时,无论是竖向荷载、还是水平荷载，均都分级缓慢施加，在 每级荷载作用下，土样都有充分时间排水固结。其相应的 记为 d ，c 记为 cd 。一般情况下，固结不排水的 c、与 cd 、 d 很接近，工程上可认为 c cd 、 d 。 第六章：挡土墙及土压力计算第六章：挡土墙及土压力计算 挡土墙：