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1、土 力 学,总复习,成绩组成期末考试 70；习题作业 10；平时表现 20 注意 作业未在规定时间内交齐不得参加期末考试。,土力学期末考试,重点：基础部分 原则：难度一般不会超过作业和习题课内容不要求死记硬背，但一些公式要记 题型： 名词解释 10题，20分 简单题 3题，26分 计算题 3题，44分 学习心得 1题，10分,内容复习,土的三大工程问题,渗透问题：渗流、渗透破坏（管涌、流土） 变形问题：沉降计算；沉降与时间的关系 强度问题：土压力，边坡稳定，地基承载力，液化,土的工程性质,三大基本性质： 渗透特性：达西定律变形特性：渗流固结理论；有效应力原理强度特性：莫尔库伦强度理论,基本知识
2、,土的三个特点：碎散性、多相性、天然性 土的物理性质：组成、状态、结构 土的应力计算：自重应力、附加应力、有效应力原理,重点内容,土的渗透定律和渗透破坏问题达西定律、一维渗流计算渗透力和渗透破坏、流土条件 地基沉降量计算以及与时间关系土的压缩性指标与分层总和法计算沉降量渗流固结理论、沉降量与时间的关系 土的抗剪强度莫尔库伦强度理论、极限平衡条件三轴试验与抗剪强度指标,重点内容,挡土结构物上的土压力土压力类型、朗肯土压力、库伦土压力 土坡稳定分析土坡破坏分析砂土稳定性分析、黏土稳定性分析 地基承载力地基的破坏形式地基的临塑荷载和临界荷载的确定地基的极限承载力和容许承载力,第一章 土的物理性质,
3、1.1 土的形成 1.2 土的三相组成 1.3 土的物理状态 1.4 土的结构 1.5 土的压实性 1.6 土的工程分类,第一章 土的物理性质,1.1 土的形成,风化作用：物理、化学、生物 搬运沉积方式：残积土、运积土一般了解,第一章 土的物理性质,1.2 土的三相组成,固体颗粒粒径级配：粒组，分析方法，级配曲线级配良好：Cu，Cc; 特征粒径矿物成分：原生、次生(高岭、伊利、蒙脱)颗粒形状和比表面积 土中水结合水(强、弱)、自由水(重力、毛细) 土中气 (一般了解),第一章 土的物理性质,重点,1.3 土的物理状态,物理性质指标三相草图试验指标：密度、土粒比重Gs、含水量w常用指标：e, n
4、, w, Sr, , Gs, sat, d, 物理状态指标粗粒土：密实度相对密度细粒土：稠度 液性指数黏性大小塑性指数,第一章 土的物理性质,重点：各物理量定义,重点,1.4 土的结构,粗粒土：单粒结构 细粒土：分散(片堆)结构、凝聚(片架)结构 结构性指标（了解）：黏性土的灵敏度黏性土的触变性,第一章 土的物理性质,1.5 土的压实性,细粒土：相应于一定压实功存在最优含水量、最大干密度压实标准：压实度 粗粒土：不存在最优含水量全干和饱和状态容易压实压实标准：相对密度,第一章 土的物理性质,1.6 土的工程分类,分类依据：粗粒土：级配组成细粒土：矿物成分、亲水性 ( Ip ) 分类标准（了解）
5、：水电部：粒径级配、塑性图(塑性指数、液限)建设部：粒径级配、塑性指数,第一章 土的物理性质,第一章 土的物理性质,重点：土的物理性质指标定义式土的粒径级配曲线土的三相草图与三相换算土的物理状态指标,第一章 土的物理性质,第二章 土的渗透特性, 2.1 土的渗透性与渗透规律 2.2 平面渗流与流网 2.3 渗透力与渗透变形,2.1 土的渗透性与渗透规律,渗透定律：达西定律：v = k i ，适用条件：层流渗透系数 测定方法：常水头、变水头试验影响因素：粒径级配、矿物成分、饱和度,第二章 土的渗透性与渗流问题,重点,重点：一维渗流计算,2.2 平面渗流与流网,平面渗流基本方程：Laplace方程
6、 流网等势线与流线流网特征：正交性、曲边正方形形状与水位无关均质地基流网形状与渗透系数无关用于求解水头、水力坡降、流速和渗流量,第二章 土的渗透性与渗流问题,重点：流网的特征,2.3 渗透力与渗透变形,渗透力：孔隙水对土骨架的拖曳和推动力方向与水力坡降一致 土体受力分析：土骨架、土水整体为隔离体 渗透破坏：流土：表层土、向上渗流，icr/w管涌：Cu10， iicr,第二章 土的渗透性与渗流问题,重点,第二章 土的渗透特性,重点：达西定律：v = k i, i =H/L, H为总水头差多层土一维渗流计算流网：等势线概念；特征 土体受力分析；渗透力的计算： j = i w流土的发生条件，临界水力
7、坡降,第二章 土的渗透性与渗流问题,第三章 土体中的应力计算,3.1 概述 3.2 有效应力原理 3.3 地基的自重应力计算 3.4 基底压力计算 3.5 地基中的附加应力计算 3.6 超静孔隙水压力与孔隙水压力系数,第三章 土体中的应力计算,3.1 概述,地基中常见的应力状态侧限应力状态、平面应变状态、一般应力状态 画应力莫尔圆时的符号规定（同材料力学相反）正应力压为正 剪应力逆时针为正,第三章 土体中的应力计算, 3.2 有效应力原理,饱和土体的有效应力原理：有效压力原理：土的总应力 等于有效应力与孔隙水压力 u 之和。,第三章 土体中的应力计算,重点,有效应力原理包含下述两点含义：1、土
8、的有效应力等于总应力减去孔隙水压力u；2 、土的有效应力控制了土的变形及强度性能。,3.3 地基的自重应力计算,水平地基中的有效自重应力：侧限应力状态 静水条件均质地基成层地基地下水位的影响 稳定渗流条件：渗透力产生有效应力两种隔离体取法：土水整体、土骨架,第三章 土体中的应力计算,重点,第三章 土体中的应力计算, 3.4 基底压力计算,简化计算：圣维南原理线性分布, 3.5 地基中的附加应力计算,集中力作用：均质等向线弹性布氏解应力分布特征、应力泡 分布荷载作用附加应力系数、影响因素角点法：矩形、条形基础荷载 影响因素：分层地基、各向异性应力集中、应力扩散,第三章 土体中的应力计算,重点,
9、3.6 孔隙水压力与孔隙水压力系数,侧限应力状态 轴对称应力状态孔压系数A、B,第三章 土体中的应力计算,第三章 土体中的应力计算,重点： 有效应力原理总应力、有效应力的计算； 自重应力：静水条件：水平、垂直；水下用浮重度稳定渗流条件：两种隔离体竖直方向自重应力的计算 附加应力布氏解；叠加原理；影响因素: l/b, z/b，(x/b) 超静孔压计算超静孔压(孔压系数),第三章 土体中的应力计算,第四章 土的压缩性和地基沉降量计算, 4.1 土的压缩性4.2 地基最终沉降量的计算分层总和法4.3 地基沉降与时间的关系,4.1 土的压缩性,土的压缩性：压缩性指标-p 曲线：侧限压缩模量、体积压缩系
10、数e-p曲线：压缩系数e-lgp曲线：压缩(回弹)指数；先期固结压力 先期固结压力的图解法 原位压缩曲线的推求,第四章 土的压缩性和地基沉降量计算,重点,(e0, s) (0.42e0, ) Cc, Ce=Const,4.2 地基最终沉降量的计算,基本假设 结果影响 修正 材料力学：基底压力线性分布 弹性力学：均匀连续各向同性弹性介质 侧限应变条件，基础中点下应力分布 主固结沉降：公式不计入Sd和Ss的影响 单一土层的沉降量计算分层总和法,第四章 土的压缩性和地基沉降量计算,重点,2、分层总和法计算最终沉降,(1) 基本假设:一般取基底中心点下的附加应力来计算各分层土的竖向压缩量，认为基础的平
11、均沉降量s为各分层土竖向压缩量si之和。 即：,计算si ，假设地基土只在竖向发生压缩变形，无侧向变形，故可利用室内侧限压缩试验成果进行计算。,第四章 土的压缩性和地基沉降量计算,(2) 计算步骤, 地基土分层 分层原则: A. 成层土的层面、地下水面是自然的分界面；B. 分层厚度Hi0.4b (b为基底宽度)。 计算各分层界面处土的自重应力czi土的自重应力以天然地面起算，地下水位以下的土层一般取有效重度。 计算各分层界面处基底中心下竖向附加应力zi，按第三章介绍的方法。,第四章 土的压缩性和地基沉降量计算, 确定地基沉降计算深度zn（或压缩层厚度）一般按zn /czn 0.2(对软土0.1
12、)确定。即取地基附加应力zn小于或等于自重应力czn的20深度处作为沉降计算深度的限值。(对软土取10) 计算各分层土的平均自重应力 和平均附加应力 ,及总应力, 计算各分层土的压缩量si 计算沉降计算深度范围内地基的总变形量，即最终沉降量。, 按各分层的p1i和p2i在e-p曲线上查取相应的孔隙比e1i和e2i 。,第四章 土的压缩性和地基沉降量计算,3、应力面积法计算最终沉降,基础平均沉降量为：,第四章 土的压缩性和地基沉降量计算,固结系数,时间因数,4.3 地基沉降与时间的关系,第四章 土的压缩性和地基沉降量计算,一维渗流固结微分方程及其解答假设条件渗流固结微分方程微分方程解答固结度的概
13、念一点的固结度土层平均固结度,重点：土层平均固结度,计算公式,问题1：已知求解问题2：已知求解问题3：已知量测求解,渗流固结的工程问题：室内试验结果工程问题,4.3 地基沉降与时间的关系,第四章 土的压缩性和地基沉降量计算,第四章 土的压缩性和地基沉降量计算,重点：土的压缩性：压缩性指标分层总和法计算最终沉降量基本原理：假设计算方法：ep曲线；elgp曲线沉降与时间的关系：土层平均固结度Ut；Tv、Cv沉降计算：固结度 时间,第四章 土的压缩性和地基沉降量计算,第五章 土的抗剪强度,5.1 土体破坏与强度理论 5.2 土的抗剪强度的测定试验 5.3 应力路径与破坏主应力线 5.4 土的抗剪强度
14、指标 5.5 土的动强度与砂土的振动液化,5.1 土体破坏与强度理论,土的抗剪强度 土的强度主要是抗剪强度 莫尔-库伦强度理论（三条内容） 直剪试验与库伦公式 应力状态与莫尔圆 莫尔-库伦破坏准则 土的极限平衡应力状态 土破坏与否的判断 滑裂面的位置 土的抗剪强度机理 摩擦强度与黏聚强度,第五章 土的抗剪强度,重点,室内试验 直剪仪：慢剪、固结快剪、快剪 三轴仪：固结排水、固结不排水、不排水 无侧限抗压仪：3 = 0的不排水三轴试验 其他试验 野外测试 十字板试验：测试软黏土不排水强度指标 其他现场试验,5.2 土的抗剪强度的测定试验,第五章 土的抗剪强度,重点：不同类型三轴试验,一. 应力路
15、径 二. p-q平面上的应力路径与莫尔圆 三. 强度包线与破坏主应力线sin = tg；a = c cos 四. 总应力路径与有效应力路径总应力状态与有效应力状态总应力路径与有效应力路径 五. 黏性土密度-有效应力-抗剪强度的唯一性关系,应力莫尔圆平移,应力点平移,5.3 应力路径与破坏主应力线,第五章 土的抗剪强度,一. 总应力指标与有效应力指标 二. 三轴试验强度指标三. 直剪试验强度指标四. 土的强度指标的工程应用一般采用峰值强度；大变形问题采用残余强度不同现场地基情况与施工条件,cd，d,cu， u=0,ccu， cu; c，,cs， s,cq， q,ccq， cq,5.4 土的抗剪强度指标,第五章 土的抗剪强度,重点,砂土液化及液化机理：孔压急剧升高；瞬间丧失承载能力 影响砂土液化的因素：饱和度、组成、状态、结构等；粉细砂、粉土 砂土液化的工程防治：加固、围封、桩/深基础,5.5 土的动强度与砂土的振动液化,第五章 土的抗剪强度,第五章 土的抗剪强度,重点：莫尔库伦强度理论库仑公式，强度指标极限平衡条件强度包线与破坏主应力线总应力指标与有效应力指标莫尔圆与应力路径强度指标：三轴试验强度指标间的关系CD，CU，UU,第五章 土的抗剪强度,
