土力学期末要点总结

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1、土力学期末考试知识点总结（袁聚云土力学与土质学第四版）第一章土是由 固体颗粒 ， 气体 和水组成的。通常称为土的三相组成。土的液相指的是土孔隙里的水 。可以分为 自由水 和结合水 。结合水指的是存在土颗粒表面水膜总的水 。自由水分为 毛细水 和重力水 。毛细水对公路路基的干湿状态，以及建筑物的防潮有着重要影响，重力水，在重力或压力的状态下能在土中渗流。土的粒度：土颗粒的大小用其直径表示的。对于 0.075mm 以上的土用 筛分析 的方法， 0.075mm 以下的用 沉降分析 的方法。对于粒组的划分各个国家都有不同的标准。常用的土的颗粒及配的方法有表格法 ，累计曲线法 ，三角坐标法 。累计曲线法

2、通常用半对数纸 绘制。其不均匀系数 1060ddCu；曲率系数6010302dddCsd10 称为有效粒径，d60 称为限值粒径。不均匀系数反应的是大小不同粒径的分布状况。其小于 5 称为均粒土， 级配不良； 不均匀系数分配越大证明其粒组分布越广。但是其过大依然有可能表示其中缺少某一粒组，所以又用曲率系数(描绘累积曲线整体形状的指标)来评价。其增大表示较小颗粒缺少，其减小表示较大颗粒缺少。当不均匀系数大于5， 曲率系数在13之间最好。我国最小孔径的筛为0.075，相当于美国的200 号筛。在用孔径最小的筛，筛分时，因该用水筛的方法。土的三相指标可以分为实验类指标和换算类指标。土的实验指标有密度

3、（常用环刀法 测定） ，含水率（用 烘干法 测定） ，比重（是与同体积4C的水的质量相比，可采用重瓶法 测定）。换算指标有：土的干密度： （土的干密度越大，他的强度越高，水稳定性就越好）；土的饱和密度： （即充满孔隙中水的质量和土颗粒的质量与土体积之比）；土的有效重度； 土的孔隙比（可以来评价土的密实程度）；土的孔隙率；土的饱和度（指的是孔隙中的水的体积与孔隙的体积之比） 。三相比例的换算指标：黏性土从一种状态到另一种状态称为界限含水率 。 当粘性土从流动状态到可塑状态时称为液限L,从可塑状态到半固体状态叫塑限P,从半固体状态到固体状态叫缩限S。我国采用圆锥仪法测定液限，仪器为平衡锥式液限仪。

4、锥质量为76g，锥角为30. 塑性指数的用途，它是黏性土最重要，最基本的指标之一，它综合的反应了土的物质组成。可塑性是黏性土区别沙土的重要特征，从液限到塑限的范围越大，说明可塑性越好，这个范围称为 可塑指数 。PLPI液性指数 是指是指黏性土的天然含水率和塑限的差值与塑性指数之比。它可以用来表示粘土的软硬状态 。PLPPP LII. 可塑状态的土的液性指数在01 之间（在LP之间） ，液性指数越大就表示土越软；液性指数大于1 的土处于流动状态（大于L） ；小于 1 的处于固结状态。液性指数可以反应黏性土所处的状态，但是塑限和液限都是用重塑土膏测定的，没有完全反应水对土的原状结构状态。黏性土的状

5、态划分：P18 例题 1-3 土的空隙比可以反映土的密实状态，但沙土的密实程度不单单看土的空隙比，还要考虑土的级配状况。为了同时考虑土的空隙比和颗粒级配的影响，引入了相对密度 的概念。沙土的相对密度是沙土处于最疏松状态的空隙比，与天然状态的空隙比之差和最疏松状态的孔隙率与最紧密状态的孔隙率之差之比。minmaxmax eeeeDr。沙土的密实度决定了沙土的承载力。在工程试验时，通常采用标准贯入击数来划分沙土的密实度。碎石土是指直径大于2mm 的颗粒质量超过总质量的50%的土沙土是指直径大于2mm 的颗粒质量不超过总量的50%， 且粒径大于0.075mm 的颗粒的质量超过总量的50%的土。粒径大

6、于0.075mm 的颗粒质量不超过总质量的50%的土属于细粒土，按塑性指数，细粒土可以划分为黏性土和粉土。黏性土可以分为粉质黏土和黏土。第四章土中的应力包括自重应力 和附加应力 。前者因为土受到重力作用而产生也称常驻应力；后者是受建筑物等外荷载产生。计算土的应力的方法主要采用弹性理学公式。其计算结构能满足工程的原因有以下几点：1，土的分散性影响2，土的非均匀质和非理想弹性的影响3，地基土可视为半无限体。若土是半无限体，重度为，长度为z，截面积 F=1，设土重为W，土的自重应力计算的基本公式zFWFcz即zcz，深度呈线性增加，呈三角形分布。当土体呈层时，土的自重应力为：iniiczhhh122

7、11.计算地下水位以下的土的自重应力时，因该根据土的性质决定是否考虑浮力作用。常认为沙土因该考虑浮力作用，而黏土视其物理状态决定。一般认为黏性土的液性指数大于等于1时，它处于流动状态，土受到浮力作用；其小于等于0，可以认为他属于固体状态，不受浮力作用；在0 到 1 之间， 处于可塑状态，按在实践中的不利状态考虑。自重应力水下部分土的重度按 浮重度计算 ，其计算方法如同成层土的情况。例题 4-1 P60 基础底面的压力分布问题，涉及到 基础 与地基土 两种不同物体之间的接触压力问题，在弹性理论中称为接触压力问题。其影响因素很多。基地压力的简化计算方法：1，中心荷载作用：FNpN作用在基础底面中心

8、的竖直荷载；F基础底面积。2， 偏心荷载时：)61( minmaxbeFNWMFNpN,M 作用在基地的竖直载荷及弯矩，M=Ne e,荷载偏心距； W，基础底面抵抗矩，对矩形基础62lbW；b,l,基础底面的宽度与长度。从上面可知，按e的大小，基地压力的分布可能出现三种状况：当 6be时，基底压力呈梯形分布；当 （P63）lebNp )2( 32max竖向分布荷载作用下土的应力计算，角点法。 P71 在计算三角形分布荷载时：B 值指的是三角形荷载分布方向的边长。若在半无限体表面作用无限长条形荷载，在计算土中任意一点应力时，只与改点 平面坐标 有关，与荷载方向Y 轴无关。计算土中任意一点的主应力

9、，在土的表面作用均匀条形载荷p,计算中任意一点的M 的最大，最小的主应力3, 1时，可以用材料力学中的相关公式计算。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。2231)2(2xzzxzxxzxz22tan书上 P77.78,80 应力中的其它问题，应力扩散角概念；表面荷载通过土体向深部扩散，在距离地面越深的平面上，应力分布范围越大，z 越小。有效应力 原理是土力学的常用基本原理，阐明了碎散介质的土体与连续固体介质在应力应变关系上的重大区别，使土力学从固体力学中分离出来。在土中某点截取一水平面，其面积为F，截面上作用应力是由土的重力，静水压力，外荷载所产生的应力，称为总应力

10、。饱和土的有效应力原理，它包含两个基本要点：1，土的有效应力等于总应力减去孔隙水压力； 2，土的有效应力控制了土的形变及强度性能。第五章 土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性主要有两点：土的压缩主要由孔隙的体积减少而引起；由于孔隙水的排出而引起的压缩对于饱和黏土是需要时间的，土的压缩随着时间增长的过程叫做固结。这是由于黏性土的排水性很差。建筑物在荷载作用下，地基由于收缩而引起竖直方向位移称为沉降。建筑物的地基沉降包括两个特点： 1，绝对沉降量大小，2，沉降与时间的关系。室内压缩实验（固结实验）是研究土的压缩性最好的方法。实验时应该用环刀钻取天然结构原土土样， 在实验增加荷载时，每一级荷载要求压缩

11、24h 或当 1h 压缩量不超过0.01m 时，认为形变已经稳定，并测定其总的压缩量。ep 曲线的斜率反应土压缩性的大小。压缩系数a （概念，用途） ，1221tanppeepea土的压缩系数越大表示土的压缩性越高。压缩模量 E，定义为土在完全侧限条件下，竖向应力增加量与相应的应变增量的比值。同压缩系数一样，压缩模量也不是常数，而是随着压力大小而变化，显然，在压力小的时候压缩系数大，压缩模量小。压缩指数，回弹指数将 elgp 曲线直线段的斜率用C 来表示， 称为压缩指数， 它是无刚量。 1lg2lg21ppeeCc压缩指数与压缩系数不同，a 随着压力的变化而变化，而Cc 在压力较大的情况下为常

12、数。前期固结压力在elgp 曲线上， 曲线过渡到直线的某拐点是土层历史上曾经受到的最大固结压力，也就是土体在固结过程中受到的最大有效应力，用Pc 表示。绘制方法：在图上找到最小曲率半径的点A，过 A 点做水平线A1 和切线 A3. 做 A1，A3 的平分线A2，与土中曲率直线的延长线相交与点B。B 所对应的应力就是前期固结压力。通过测定的 前期固结压力和自重应力 (Po)的状态比较，可以将土划分为，正常固结土 ，超固结土，欠固结土。并用超固结比OCR=Pc/Po 去判别。 OCR 等于 1 是正常固结土，小于1 是欠固结土，大于1 是超固结土。除了 室内压缩实验以外，还可以通过现场原位实验的方

13、法研究测定土的压缩性。变形模量 supbE)1(20其中取值见书p95，变形模量是反映土的压缩性的重要指标之一，相比室内实验， 现场荷载实验排除了排除了在取样和试样备置过程中应力释放及认为干扰的情况， 更接近于实际工作条件，能比 较真实的反映土在天然条件下的压缩性，但是仍存在一些缺点， 首先是 现场荷载实验需要的设备比较笨重，操作繁杂， 时间较长， 费用较大。此外荷载板得尺寸难取得与原型基础一样的尺寸，所以它只能反映深度不大范围内土的变形，为此深度在23 倍板宽或直径。弹性模量 E 是指正应力与弹性应变的比值。在计算高耸结构物在风荷载作用下的倾斜。因为风荷载是瞬时重复的荷载，因此土孔隙中的水来

14、不及或没有完全排出，因此大部分变形的土会恢复其原型，因此使用弹性模量。关于三种模量的讨论：压缩模量是在室内压缩实验下得到的，他是在土完全侧限条件下，竖向正应力与相应的变形稳定情况下正应变的比值。变形模量是根据现场荷载实验得到的，它是指土在侧向自由膨胀下正应力与相应应变的比值。弹性模量是根据三轴重复压缩实验得到的，指正应力与弹性正应变的比值，其测定方法有两类：静力法，动力法压缩模量和变形模量的应变为总的应变，包括弹性应变和不可恢复的塑性应变。地基沉降的计算方法分层总和法计算最终沉降P100 应力面积法与分层总和法相比主要有以下三个特点1，由于附加应力沿着深度的分布是非线性的，因此如果分层总和法中

15、厚度太大，用分层上下层面附加应力的平均值来作为该分层平均附加应力将产生较大误差；而应力面积法采用了精确“应力面积”的概念，因此可以划分较少的层数，一般可以按地基土的天然层面划分，使计算工作简化。误差小，计算简化。2，地基沉降计算深度的确定方法更加合理3，提出了沉降经验系数，她综合反映了许多因素的影响。应力面积法师一种简化并经过修正的分层总和法。太沙基一维固结理论假定；土是均质的，完全饱和的。土粒和水是不可压缩的，土层的压缩和土中水的渗流只沿着竖向发生，是一维的， 土中水的渗流服从达西定律，且渗透系数保持不变， 孔隙比的变化与有效应力的变化成正比，且压缩系数保持不变，外荷载时一次瞬间施加的。固结

16、度某点的固结度，土层的平均固结度。第六章土的抗剪强度土体发生剪切破坏时，将沿着其内部某一曲线产生相对滑动，而滑动面上的剪切应力就是土的抗剪强度沙土的抗剪强度是由内摩擦力构成的，而黏土是由 内摩擦 和粘聚力 构成的。 内摩擦力是由土粒之间的表面摩擦力以及 土体连续作用而产生的咬合力而形成的。粘聚力是由 土粒水膜受到临粒土之间的引力，土中化合物的胶结作用而形成。根据应力圆与包线之间的几何关系，可以建立土的极限平衡条件三轴实验方法根据排水条件和剪切时的排水条件，三轴实验课分为不固结不排水剪实验（实验在施加周围压力之后施加偏应力直至剪坏，整个过程中都不允许排水），固结排水剪实验（施加周围压力后施加轴向压力直至剪坏，整个过程都将排水阀打开），固结不排水剪实验。 （施加周围压力的时候将排水阀打开，待稳定固结后关闭排水阀，再施加轴向压力）三轴实验的有点是能够控制排水条件可以测量孔隙水中的压力变化。实验是应该注意几点：采用的强度指标应该与所采用的分析方法相吻合。实验中排水条件的控制应该与实际工程相符合。在实际过程中，一些工程情况不一定都是很明确的。直接剪切实验不能