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1、土力学与基础工程重点概念总结土力学与基础工程 0.土：地球表面的整体岩石在大气中经受长期的风化作用而形成的、覆盖在地表上碎散的、没有胶结或胶结很弱的颗粒堆积物。 1.土的主要矿物成分： 原生矿物：石英、长石、云母 次生矿物：主要是粘土矿物，包括三种类型 高岭石、伊里石、蒙脱石 2.粒径：颗粒的大小通常以直径表示。称为粒径或粒度。 3.粒组：粒径大小在一定范围内、具有相同或相似的成分和性质的土粒集合。 4.粒组的划分：巨粒(200mm) 粗粒(0.075200mm) 卵石或碎石颗粒 (20200mm) 圆砾或角砾颗粒 (220mm) 砂 (0.0752mm) 细粒(0.075mm)粉粒(0.00
2、50.075mm) 粘粒(0.005mm) 5.土的颗粒级配：土由不同粒组的土颗粒混合在一起所形成，土的性质主要取决于不同粒组的土粒的相对含量。土的颗粒级配就是指大小土粒的搭配情况。 6.级配曲线法：纵坐标：小于某粒径的土粒累积含量 横坐标：使用对数尺度表示土的粒径，可以把粒径相差上千倍的粗粒都表示出来，尤其能把占总重量少，但对土的性质可能有主要影响的颗粒部分清楚地表达出来. 7.不均匀系数：可以反映大小不同粒组的分布情况，Cu越大表示土粒大小分布范围广，级配良好。 8.曲率系数：描述累积曲线的分布范围，反映曲线的整体形状 9.土中水-土中水是土的液体相组成部分。水对无粘性土的工程地质性质影响
3、较小，但粘性土中水是控制其工程地质性质的重要因素，如粘性土的可塑性、压缩性及其抗剪性等，都直接或间接地与其含水量有关。 10.结晶水：土粒矿物内部的水。 11.结合水：受电分子吸引力作用吸附于土粒表面的土中水。 12.自由水：存在于土粒表面电场影响范围以外的土中水。 13.表示土的三相组成部分质量、体积之间的比例关系的指标，称为土的三相比例指标。主要指标有：比重、天然密度、含水量和由它们三个计算得出的指标干密度、饱和密度、孔隙率、孔隙比和饱和度。 14.稠度：粘性土因含水量的不同表现出不同的稀稠、软硬状态的性质称为粘性土的稠度。 15.粘性土的界限含水量：同一种粘性土随其含水量的不同，而分别处
4、于固态、半固态、可塑状态及流动状态。由一种状态转变到另一种状态的分界含水量，叫界限含水量 16.可塑性是粘性土区别于砂土的重要特征，可塑性的大小用土处在可塑状态时的含水量的变化范围来衡量，从液限到塑限含水量的变化范围越大，土的可塑性越好。 17.塑性指数：指液限和塑限的差值，即土处在可塑状态的含水量变化范围，用IP表示。 18.塑性指数是粘性土的最基本、最重要的物理指标，其大小取决于吸附结合水的能力，即与土中粘粒含量有关，粘粒含量越高，塑性指数越高。 19.液性指数：粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比，用IL表示。 20.液性指数表证天然含水量与界限含水量间的相对关系，可塑状态的土的
5、液性指数在01之间；液性指数大于1，处于流动状态；液性指数小于0，土处于固态或半固体状态。 21.渗透：土孔隙中的自由水在重力作用下发生运动的现象称为水的渗透，而土被水流透过的性质，称为土的渗透性。 22.土渗透性的影响因素：土的粒度成分及矿物成分、合水膜厚度、土的结构构造、水的粘滞度、土中气体 23.渗透水流施于单位土体内土粒上的力称为渗流力、动水压力。 24.当渗流力和土的有效重度相同且方向相反时，土颗粒间的压力等于零，土颗粒将处于悬浮状态而失去稳定。这种现象称为流土，此时的水头梯度成为临界水头梯度icr。 25.流土：是指在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动而流失的现象。它主要
6、发生在地基或土坝下游渗流逸出处。 26.管涌指在渗流作用下土体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。主要发生在砂砾土中。 27.土的压实性：指在一定的含水率下，以人工或机械的方法，使土体能够压实到某种密实程度的性质。 28.当含水率较小时，土的干密度随着含水率的增加而增大，而当干密度增加到某一值后，含水率继续增加反而使干密度减小。干密度的这一最大值称为该击数下的最大干密度，此时对应的含水率称为最优含水率 29.地基变形的原因是由于土体具有可压缩性的内在因素和地基受到附加压力的作用的外在因素。 30.只有通过土粒接触点传递的粒间应力，才能使土粒彼此挤紧，从而引起土的变形，而粒间
7、应力又是影响土体强度的一个重要因素，所以粒间应力又称为有效应力。因此，土中自重应力可定义为土自身有效重力在土体中引起的应力。土中竖向和侧向的自重应力一般均指有效自重应力。为简便起见，常把CZ称为自重应力，用C表示。 31.基底压力：基础底面传递给地基表面的压力，也称基底接触压力。 32.影响基底接触压力大小和分布的因素：A、地基土种类。B、基础埋深。C、荷载大小及分布情况。D、地基与基础的相对刚度。E、基础平面形状、尺寸大小 33.基底附加压力：由建筑物建造后的基底压力中扣除基底标高处原有的自重应力后，新增加于基底的压力。 34.附加应力：由建筑物荷载在地基中产生的应力 35.有效应力：通过粒
8、间接触面传递的应力称为有效应力，只有有效应力才能使得土体产生压缩和强度。 36.孔隙水应力：饱和土体中由孔隙水来承担或传递的应力定义为孔隙水应力，常用u表示。 孔隙水应力的特性与通常的静水压力一样，方向始终垂直于作用面，任一点的孔隙水应力在各个方向是相等的。 37.当总应力保持不变时，孔隙水应力和有效应力可以相互转化，即孔隙水应力减小等于有效应力的等量增加 38.土的压缩性：地基土在压力作用下体积减小的特性。土体积缩小包括两个方面： 土中水、气从孔隙中排出，使孔隙体积减小；土颗粒本身、土中水及封闭在土中的气体被压缩，很小可忽略不计。 39.固结：土的压缩随时间增长的过程称为固结。对于透水性大的
9、无粘性土，其压缩过程在很短时间内就可以完成。而透水性小的粘性土，其压缩稳定所需的时间要比砂土长得多。 40.土的压缩性：在附加应力作用下，地基土产生体积缩小 41.沉降：建筑物基础的竖直方向的位移 42.为了保证建筑物的安全和正常使用，我们必须预先对建筑物基础可能产生的最大沉降量和沉降差进行估算。如果建筑物基础可能产生的最大沉降量和沉降差，在规定的允许范围之内，那么该建筑物的安全和正常使用一般是有保证的；否则，是没有保证的。对后一种情况，我们必须采取相应的工程措施以确保建筑物的安全和正常使用。 43.压缩系数：用单位压力增量所引起的孔隙比的改变，即压缩曲线的割线坡度表征土的压缩性的高低。 44
10、.压缩指数Cc：在较高的压力范围内，压缩曲线近似为一直线，很明显，该直线越陡，意味着土的压缩性越高。 45.压缩模量 Es：土在完全侧限条件下竖向应力增量Dp与相应的应变增量De 的比值侧限压缩模量，MPa 46.土体如果曾承受过比现在大的压力，其压缩性将降低，也就是说土的应力历史对压缩性有很大影响。 47.变形模量E0：表示土体在无侧限条件下应力应变之比，相当于理想弹性体的弹性模量。 其大小反映了土体抵抗变形的能力，是反映土的压缩性的重要指标之一。 48.变形模量与压缩模量之间的关系： 压缩模量Es：土在完全侧限条件下，竖向正应力与相应的变形稳定情况下的竖向应变的比值。 变形模量E0：土在无
11、侧限条件下，竖向正应力与相应的变形稳定情况下的竖向应变的比值。 49.分层总和法的基本假定：土的压缩完全是由于孔隙体积减小导致骨架变形的结果，土粒本身的压缩可忽略不计；土层仅产生竖向压缩，而无侧向变形；土层均质且在土层厚度范围内，压力是均匀分布的；只计算竖向附加应力的作用产生的压缩变形，而不考虑剪应力引起的变形；基底压力是作用于地表的局部柔性荷载，对非均质地基可按均质地基计算。 50.应力历史：土体在历史上曾经受过的应力状态。 51.固结应力：能够使土体产生固结或压缩的应力 52.能够使土体产生固结或压缩的应力：土在历史上曾受到过的最大固结应力pc 53.抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力。
12、 54.破坏准则：土体达到破坏状态时的应力组合称为破坏准则。 55.在直剪试验过程中，不能量测孔隙水应力，也不能控制排水，所以只能以总应力法来表示土的抗剪强度。但是为了考虑固结程度和排水条件对抗剪强度的影响，根据加荷速率的快慢可将之间试验划分为快剪、固结快剪、慢剪 56.直剪试验的缺点：剪切破坏面固定为上下盒之间的水平面；试验中试验的排水程度靠试验速度的快慢控制；由于上下土盒的错动，剪切过程中试样的有效面积减小，使试样中的应力分布不均匀，主应力方向发生变化，当剪切变形较大时这一缺陷表现更为突出。 57.土压力：挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力 58.土压力的大小和分布规律不仅
13、与挡土墙的高度、填土的性质有关还与挡土墙的刚度及其位移的方向与大小密切相关。 59.静止土压力E0、s0 挡土墙为刚性，不动时土处于弹性平衡状态，不产生位移和变形，此时作用在挡土墙上的土压力称为静止土压力。 60.主动土压力 Ea、 s a 挡土墙背离填土方向转动或移动时，随着位移量的逐渐增加，墙后土体受到的土压力逐渐减小，当墙后填土达到极限平衡状态时，土压力降为最小值，这时作用在挡土墙上的土压力成为主动土压力。 61.被动土压力 Ep、 s p 挡土墙向填土方向转动或移动时，随着位移量的逐渐增加，墙后土体受到挤压而引起土压力逐渐增大，当墙后填土达到极限平衡状态时，土压力增大为最大值，这时作用
14、在挡土墙上的土压力成为被动土压力。 62.朗肯土压力理论： 基本原理：墙后填土达到极限平衡状态时，与墙背接触的任一土单元体都处于极限平衡状态，然后根据土单元体处于极限平衡状态时应力所满足的条件来建立土压力的计算公式。 基本假定：土体是具有水平表面的半无限体，墙背竖直光滑，采用这样假定的目的是控制墙后单元体在水平和竖直方向的主应力方向。 63.库伦土压力理论： 破坏面为平面 滑动体为刚体 滑动体整体处于极限平衡状态，在滑动面上抗剪强度已充分发挥。 64.朗肯与库仑土压力理论存在的主要问题： 朗肯理论基于土单元体的应力极限平衡条件来建立，采用的假定是墙背竖直光滑，填土面为水平，其计算结果偏于保守。
15、 库仑土压力理论基于滑动块体的静力平衡条件来建立，采用的假定是破坏面为平面。但当墙背与填土的摩擦角较大时，在土体中产生的滑动面往往是一个曲面，会产生较大的误差。 被动土压力的计算常采用朗肯理论。 65.朗肯理论与库伦理论比较： (1)、基本假定：前者假定挡墙光滑、直立、填土面水平；后者假定填土为散体。 (2)、基本方法：前者应用半空间中应力状态和极限平衡理论；后者按墙后滑动土楔体的静力平衡条件导出计算公式。 (3)、结果比较：朗肯理论忽略了墙背与填土之间的摩擦影响，使计算的主动土压力偏大，被动土压力偏小；库伦理论假定破坏面为一平面，而实际上为曲面。实践证明，计算的主动土压力误差不大，而被动土压力误差较大。 66.挡土墙的类型:1、重力式挡土墙2、悬臂式挡土墙3、扶壁式挡土墙 67.挡土墙的计算:设计方法：先假定截面尺寸，然后验算稳定性及强度，若不满足要求，再修改设计。计算内容：稳定性验算，包括抗倾覆和抗滑动验算；地基承载力验算；墙身强度验算。 68.土坡：具有倾斜坡面的土体 69.边坡：具有倾斜坡面的岩土体。 70.土坡种类：天然土坡、人工土坡。 71.滑坡:一部分土体在外因作用下，相对于另一部分土体滑动 72.滑坡的根本原因：边坡中土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度。 7
