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1、水利水电工程建筑专业中专函授（舟山班）辅导材料土力学土力学课程任务、要求及重点复习自测作业浙江同济科技职业学院培训中心2008年5月土力学课程任务、要求及重点一、课程任务及基本要求土力学是一门主要专业基础课，其主要任务是研究土的物理力学性质及土体在荷载作用下强度与变形的规律及土体压力、地基承载力、地基基础设计计算等有关内容。通过本课程学习，要使学生了解土的基本物理力学性质及土体在外力作用下及其周围环境、介质改变后的性能变化规律，从而掌握水工建筑物地基沉降、稳定及土压力计算的原理与方法，并能运用这些基本知识分析、解决有关的实际工程问题。二、学习重点（一）土的物理性质及其工程分类1、土的三相组成：
2、土是由土料（固相）、水（液相）及空气（气相）组成的三相体系的散料体。散粒性与孔隙性是其主要特征。（1）固相：土的颗粒，对土的性质起决定作用1)粒组：粒径不同、性质相似的土颗料为料组，共六个粒组。2)颗粒级配：土中各个料组干土的相对含量的百分比。3)判断级配的两指标： d60不均匀系数Cu= d10 d230 曲率系数Cc= d60d10当CU5、Cc=1-3时，为组配良好的土（2）液相：水。可分为结合水与自由水，其中结合水对粘性土的性质影响较大，是粘性、可塑性及强度等主要来源。2、土的工程分类：按SL237-001-1999土的工程分类，将土分为一般土及特殊土，其中一般土按粒径再划分。（1）粗
3、粒类土：粗粒（0.1mm）含量占50%以上为粗粒类土。然后根据砾粒组含量次分砾类土（砾、含细料土砾、细粒土质砾）及砂类土（砂、含细粒土砂，细粒土质砂）两类六小类。（2）细粒类土：细粒（0.1mm）含量50%以上为细粒类土。然后根据粗粒组含量分成细粒土与合粗粒的细粒土两类，而细粒土根据塑性图再行划分。3、土的物理性质（1）物理性质指标及换算1)实测指标容重（环刀法），含水量（烘干法）及比重（比重并合法）2)换算指标孔隙率、孔隙比、饱和度、干容重、浮容重、饱和容重3)四个容重之间关系：4)指标换算三相图法及公式法（2）土的物理状态指标1)无粘性土的密实度用孔隙比e判别；相对密实度Dr判别法：max
4、 - 0.67Dr1 密实Dr= 0.33Dr0.67 中密 max-min 0.00icr，则可能发生渗透变形。（4）防止渗透变形措施：防渗、排水减压、加压重、反滤层。2、土的压缩性：土体在压力作用下体积减小的性能。土的压缩主要是由于孔隙中水分和气体被挤出，土粒相互移动靠拢，致使土的孔隙体积减小所致。（1） 压缩系数e1-e2= p2-p1工程中规定p1 =0.1MPa, p2 =0.2MPa的压缩系数既1-2作为判别土的压缩性高低的标准，压缩系数大，土的压缩性高。具体判别法见P44表5-1。（2）压缩模量Es 1+e1 Es= 压缩模量与压缩系数两者之间为反比关系，压缩模量大，土的压缩性小
5、。判别法见P45表5-2。（2） 渗透固结土体在荷载作用下，土孔隙中的自由水随时间而缓慢渗出，土体积逐渐减小的过程，称土的渗透固结。3、土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力。（1）库仑定律=tg+C土的抗剪强度随剪切面法向应力成直线变化，其中、C称土的抗剪强度指标，对于同一种土的C、值，随试验条件不同而变化，并非常数。（2）极限平衡状态及条件土中点任一平面剪应力与抗剪强度比较，有三种可能情况：1) 当时，土体处于剪切破坏状态（3） 影响土的抗剪强度的因素1)土的物理性质：土粒成分，形状与级配；土的含水量及土的初始密度；2)土的应力状态及历史：粘性土的挠动及孔隙水压力的影响。（三）土中的应力
6、与变形1、自重应力土体在自身有效重量作用下产生的应力。一般不产生土体变形。sz=rz自重应力沿深度呈直线（折线）分布，同一水平面为均布。式中r为土体容重，地下水位以上用天然容重，地下水位以下用浮容重。2、附加应力由外荷载在地基内部产生的应力，是地基变形或失稳主要原因。（1）基底压力：作用于基础底面单位面积上的压力，以p表示（2）基底附加压力：建筑物建造后在基础底面新增加的压力，是基底压力减去基底埋深范围内原有自重压力的差，即P0=p-rD（3）附加应力计算1)空间问题，角点下Z 竖直均布荷载p作用下：Z =kSp kS见P36表4-2竖直三角形荷载pT作用下：Z =kTpT kT见P38表4-
7、32)应力积聚与扩散应力扩散：与力作用点水平距离越远，距力作用面深度越大，应力分布面积越大，附加应力越小。应力积聚：在邻近多个集中力作用下，相邻荷载间的附加应力增大。3)平面问题（条形基础L/B5），生标法计算Z竖直均布荷载p作用下：Z =kSZp k3Z见P39表4-4竖直三角形荷载pT作用下：Z =kTZpT kTZ见P40表4-53、地基沉降量计算（1）计算方法：分层总和法，规范计算法（2）地基变形特征值：沉降量、现降差、倾斜、局部倾斜。（3）分层总和法 e1i-e2i _1)基本公式Si=hi= zihi 1+e1i 1+e1i S=Si2)计算步骤：见P48,可分六步（四）土压力与挡
8、土垟挡土垟背后填土作用与垟背的侧向压力。1、分类：有主动、静止及被动土压力三类（1）土动土压力：垟体移离填土，垟后土体极限平衡状态的最小土压力。（2）静止土压力：垟体无位移而静止不动，垟后填土弹性平衡状态时土压力。（3）被动土压力：垟体移向填土，垟背土体极限平衡状态的最大土压力。所以，PpP0Pa2、朗肯理论适用于垟背垂直、光滑，垟后填土水平的情况，实际运用中，垟背有摩擦作用。所以误差较大，但偏于安全，且计算简便，既可计算无粘性土，又可计算粘性土，并可求得土压力分布，所以工程中被广泛采用。（1）主动土压力计算公式 Pa=rztg2(45-/2)-2ctg(45-/2) =rzk-2c（2）被动
9、土压力计算公式 Pb=rztg2(45+/2)+2ctg(45+/2) =rzkp+2c （3）几种常见情况1)填土表面有均布荷载:，将化成的填土高度；2)填土中有地下水：把土压力，水压力分开计算，水下部分填土浮容重计；3)填土成层：应分层计算，交介面处土压力有突变。3、减小主动土压力的措施（1）选用抗剪指标较大或轻质填土，（2）设置减压平台（3）垟体设排水措施（4）排除填土表面上堆放的垂物4、挡土垟设计（1）挡土垟分类及特点：见P85表7-5；（2）挡土垟设计1) 垟身断面型式及尺寸拟定2) 垟体稳定及强度计算3) 垟体构造（五）地基承载力在正常使用前提下，地基单位面积所能承受荷载的能力，称
10、地基承载力，即同时满足地基强度与变形要求的承载能力，它与地基土的物理力学性质（、）、地基土的分布、基础尺寸、埋置深度及上部结构有关。1、按原位测试成果确定地基承载力（1）标准贯入试验：根据标准贯入击实N63.5 来评定地基承载力；（2）静力触探试验：根据贯入阻力大小来评定地基承载力。2、按工程规范确定地基承载力 式中： 地基承载力设计值（由基础实际尺寸、深度修正后承载力） 标准值（考虑土工试验离散性的回归修正后承载力）（六）基础设计与地基处理1、浅基础设计（1）类型：柱基础、条形基础、板式基础，倒拱基础；（2）基础埋置深度：基础底面至设计地面的距离。它与工程地质（持力层承载力）、水文地质（地下
11、水位，冲刷深度）、冻融条件（防冻要求）及施工、造价等因素有关。（3）基础尺寸及地基承载力、稳定验算。2、地基处理（1）目的：降低地基土压缩性，减少沉降量；提高地基承载力和稳定性；增强抗渗性或加速排水固结。（2）方法：换土垫层，碾压与夯实，排水固结，砂桩挤密与振冲等。（3）换土垫层1)定义：挖除地基内软土，换以硬土；2)作用与特点：提高地基承载力和稳定性；减小地基沉降量；加速软土排水固结；防止土体膨胀，清除膨胀土的胀缩作用；结构简单学，施工方便，就地取材，造价较低。4) 适用性：淤泥、湿陷性黄土，素填土等软土地基。复习自测作业一、名词解释1、土的粒径级配2、土的容重3、土粒比重4、塑限5、水力坡降6、渗透变形7、基底附加压力8、附加应力的应力扩散现象9、土的渗透固结10、土的抗剪强度11、主动土压力12、挡土垟13、地基承载力14、地基15、基础埋置深度二、填空题1、土的_和_是土区别于其它固体材料的本质特征。2、土是由_、_和_组织的一种三相体。其中，土的_对土的物理力学性质起到决定性作用。3、土的粒径级配是指_，通常以_
