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1、土力学土力学土力学土力学部分部分部分部分Soil MechanicsSoil MechanicsSoil Mechanics青岛房产学校青岛房产学校青岛房产学校 回顾回顾回顾回顾 总总总总目目目目录录录录Soil-MechanicsSoil-Mechanics第第0 0章章 绪论绪论第第1 1章章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类第第2 2章章 地基中的应力计算地基中的应力计算第第3 3章章 土的压缩性和地基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算第第4 4章章 土的抗剪强度与地基承载力土的抗剪强度与地基承载力第第5 5章章 边坡与基坑工程边坡与基坑工程第第6 6章章 地基勘察及测试地基勘
2、察及测试第第7 7章章 天然地基上浅基础设计天然地基上浅基础设计第第8 8章章 桩基础桩基础第第9 9章章 软弱土地基处理软弱土地基处理第第1010章章 区域性地基区域性地基Soil-MechanicsSoil-Mechanics绪论绪论土力学土力学与地基基础的概念与地基基础的概念土力学的两大问题土力学的两大问题1.1.土的变形土的变形绪论绪论绪论绪论土力学发展史土力学发展史土力学发展史土力学发展史土土地基地基基础基础2. 土的强度土的强度1.pf (pmax1.2f)1.1.ss【s s】Soil-MechanicsSoil-Mechanics绪论绪论土力学发展史土力学发展史The Gran
3、dfather of Soil Mechanics Charles Augustin de Coulomb (1736 - 1806)Soil-MechanicsSoil-Mechanics绪论绪论William John Maquorn Rankine(1820 - 1872) Soil-MechanicsSoil-Mechanics绪论绪论The Father of Soil MechanicsKarl von Terzaghi （1883-1963）Soil-MechanicsSoil-Mechanics土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的三相组成及土的结构土的三相组成及土的
4、结构土的三相组成及土的结构土的三相组成及土的结构土的三相比例指标土的三相比例指标土的三相比例指标土的三相比例指标土的物理状态指标土的物理状态指标土的物理状态指标土的物理状态指标土的工程分类土的工程分类土的工程分类土的工程分类第一章第一章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的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类Soil-MechanicsSoil-Mechanics土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土是由土是由土是由土是由固相、液相、气相固相、液相、气相固相、液相、气相固相、液相、气相组成的三相分散系。组成的三相分散系。组成的三相分散系。组成的三相分散系。2.
5、2.颗粒级配累积曲线颗粒级配累积曲线 曲率系数：曲率系数：不均匀系数：不均匀系数：1.1.一、固相一、固相1.1.矿物成分矿物成分 Soil-MechanicsSoil-Mechanics土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类1.1.二、液相二、液相土中水土中水结合水结合水自由水自由水强结合水强结合水弱结合水弱结合水重力水重力水毛细水毛细水三、气相三、气相土中的气体若土中的气体若与大气相通与大气相通，则对土的力学性质，则对土的力学性质影响不大影响不大; ;若若与大气隔绝与大气隔绝，使土的压缩性提高，透，使土的压缩性提高，透水性减小。水性减小。Soil-MechanicsSoil-Mech
6、anics土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类土的三相比例指标及指标间换算土的三相比例指标及指标间换算土的三相比例指标及指标间换算土的三相比例指标及指标间换算Soil-MechanicsSoil-Mechanics土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类1.1.一、无粘性土的密实度一、无粘性土的密实度1. 相对密度相对密度土的物理状态指标土的物理状态指标土的物理状态指标土的物理状态指标2. 标贯试验锤击数标贯试验锤击数N1.1.二、粘性土的二、粘性土的稠度稠度1. 界限含水量界限含水量(又称阿太堡界限又称阿太堡界限) Wp(塑限塑限)WL(液限液限)2. 液性指数液性指数3.3.塑
7、性指数塑性指数 Soil-MechanicsSoil-Mechanics土中应力分布及计算土中应力分布及计算第二章第二章第二章第二章地基中应力计算地基中应力计算地基中应力计算地基中应力计算土的自重应力计算土的自重应力计算基底压力分布和计算基底压力分布和计算土中附加应力计算土中附加应力计算土中的应力按引起的原因可分为土中的应力按引起的原因可分为: :(1)(1)由土本身有效自重在地基内部引起的由土本身有效自重在地基内部引起的自重应力自重应力; ;(2)(2)由外荷由外荷( (静荷载或动荷载静荷载或动荷载) ) 在地基内部引起的在地基内部引起的附加应力附加应力。Soil-MechanicsSoil
8、-Mechanics土中应力分布及计算土中应力分布及计算理论依据：理论依据：1.1.假设地基土为连续、均匀、各向同性、半无限的线弹性体假设地基土为连续、均匀、各向同性、半无限的线弹性体; ; 2.2.弹性理论。弹性理论。一、自重应力计算：一、自重应力计算：地下水位以上地下水位以上, ,地下水位以下地下水位以下, ,不透水层层面及其下不透水层层面及其下, ,Soil-MechanicsSoil-Mechanics土中应力分布及计算土中应力分布及计算刚性基础下的基底压力分布刚性基础下的基底压力分布二、基底压力计算二、基底压力计算基底压力的分布规律主要是取决于基底压力的分布规律主要是取决于上部结构上
9、部结构、基础的刚度基础的刚度和和地地基的变形条件基的变形条件，是三者共同工作的结果。，是三者共同工作的结果。1.1.中心荷载下的基底压力中心荷载下的基底压力(a)(a)内墙或内柱基础基础内墙或内柱基础基础 (b)(b)外墙或外柱基础外墙或外柱基础Soil-MechanicsSoil-Mechanics土中应力分布及计算土中应力分布及计算2.2.偏心荷载下的基底压力偏心荷载下的基底压力3.3.基底附加压力基底附加压力单向偏心荷载下的基底压力分布单向偏心荷载下的基底压力分布基底平均附加压力的计算基底平均附加压力的计算Soil-MechanicsSoil-Mechanics土中应力分布及计算土中应力
10、分布及计算基于布辛奈斯克解基于布辛奈斯克解三、地基附加应力计算三、地基附加应力计算1.1.集中力作用下集中力作用下附加应力分布规律Soil-MechanicsSoil-Mechanics土中应力分布及计算土中应力分布及计算2.2.均布矩形荷载作用下均布矩形荷载作用下KcKc为均布矩形荷载为均布矩形荷载角点下角点下的竖向附的竖向附加应力系数，加应力系数，b b恒为短边恒为短边。非角点下运用非角点下运用角点法角点法Soil-MechanicsSoil-Mechanics土中应力分布及计算土中应力分布及计算3.3.三角形分布矩形面积作用下三角形分布矩形面积作用下Kt1Kt1为三角形分布为三角形分布p
11、=0p=0角点下角点下的竖向附加应的竖向附加应力系数，力系数，b b为三角形分布方向边长。为三角形分布方向边长。4.4.均布条形基础均布条形基础5.5.三角形分布条形基础三角形分布条形基础条形基础下求地基内的附加应力时，必须注意坐标系条形基础下求地基内的附加应力时，必须注意坐标系统的选择。统的选择。Soil-MechanicsSoil-Mechanics土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算第三章第三章第三章第三章土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性的试验和指标土的压缩性的试验和指标地基沉降计算实用方法地基沉降计算
12、实用方法饱和粘性土地基沉降与时间的关系饱和粘性土地基沉降与时间的关系基础沉降：荷载引起的基础下沉基础沉降：荷载引起的基础下沉地基沉降：正应力作用引起的土体体积变形地基沉降：正应力作用引起的土体体积变形地基变形：包括体积变形和剪切变形地基变形：包括体积变形和剪切变形Soil-MechanicsSoil-Mechanics土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性试验和指标土的压缩性试验和指标试验室测定土的压缩性试验称为试验室测定土的压缩性试验称为侧限压缩试验侧限压缩试验。土的压缩是由于土的压缩是由于孔隙体积的减小孔隙体积的减小，所以土的变形常用孔隙比，所以土的变形常用孔隙比表示。
13、表示。试验指标：压缩系数试验指标：压缩系数a a，压缩模量，压缩模量EsEs成果：成果：Soil-MechanicsSoil-Mechanics土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算沉降计算实用方法沉降计算实用方法分层总和法分层总和法应力面积法应力面积法第第i i层层 地基土分层：地基土分层： 自重应力计算：自重应力计算： 附加应力计算：附加应力计算：Fd 0.4b 0.4b 或或 12m12m，及土层分界面、及土层分界面、地下水位面地下水位面第第二二层层第第一一层层分层总和法计算步骤分层总和法计算步骤Soil-MechanicsSoil-Mechanics土的压缩性与地基沉降计算土
14、的压缩性与地基沉降计算 确定计算深度：确定计算深度： 计算分层压缩量：计算分层压缩量： 总沉降量计算：总沉降量计算：沉沉降降计计算算深深度度FdSoil-MechanicsSoil-Mechanics土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算Soil-MechanicsSoil-Mechanics土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算沉沉降降计计算算深深度度F Fd d应力面积法计算步骤应力面积法计算步骤Soil-MechanicsSoil-Mechanics土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算 基底附加应力计算：基底附加应力计算： 确定平均附加应力系数：确定平均附
15、加应力系数： 分层沉降计算：分层沉降计算： 沉降计算深度确定：沉降计算深度确定： 总沉降量计算：总沉降量计算： 确定沉降计算经验系数：确定沉降计算经验系数：查查P88 P88 表表4-84-8Soil-MechanicsSoil-Mechanics土的压缩性与地基沉降计算土的压缩性与地基沉降计算饱和粘性土地基沉降与时间的关系饱和粘性土地基沉降与时间的关系1.1.一维渗透固结理论一维渗透固结理论H H土层最远的排水距离，当土层为单面土层最远的排水距离，当土层为单面( (上面或下面上面或下面) )排水时，排水时，H H取土层厚度；双面排水时，水由土层中心分别向上下两方向取土层厚度；双面排水时，水由
16、土层中心分别向上下两方向排出，此时排出，此时H H应取土层厚度之半。应取土层厚度之半。3.3.平均固结度平均固结度2.2.时间因数时间因数Soil-MechanicsSoil-Mechanics土的抗剪强度土的抗剪强度第四章第四章第四章第四章土的抗剪强度与地基承载力土的抗剪强度与地基承载力土的抗剪强度与地基承载力土的抗剪强度与地基承载力土的抗剪强度理论及极限平衡条件土的抗剪强度理论及极限平衡条件抗剪强度指标测定方法及选用抗剪强度指标测定方法及选用地基承载力地基承载力Soil-MechanicsSoil-Mechanics土的抗剪强度土的抗剪强度库伦定理库伦定理: :极限平衡条件极限平衡条件:
17、:Soil-MechanicsSoil-Mechanics土的抗剪强度土的抗剪强度直接剪切试验优点：仪器构造简单，操作方便缺点：1）剪切面不一定是试样抗剪能力最弱的面；2）剪切面上的应力分布不均匀3）而且受剪切面面积愈来愈小； 4）不能严格控制排水条件三轴剪切试验优点：1）能严格控制试样排水条件及测定孔隙水压力；2）最薄弱面破坏；缺点：1）操作复杂；所需试样较多2）试样的受力状态为轴对称情况，与实际情况不完全符合。 Soil-MechanicsSoil-Mechanics土的抗剪强度土的抗剪强度地基承载力地基承载力1.1.地基变形的三个阶段地基变形的三个阶段 0 0sppcrpua b c a
18、.a.线性变形阶段线性变形阶段b.b.弹塑性变形阶段弹塑性变形阶段c.c.破坏阶段破坏阶段2.2.临塑荷载和界限荷载临塑荷载和界限荷载1.1.3. 3. 极限荷载极限荷载Soil-MechanicsSoil-Mechanics土压力计算土压力计算第五章第五章第五章第五章边坡与基坑工程边坡与基坑工程边坡与基坑工程边坡与基坑工程土压力理论土压力理论朗肯土压力理论及应用朗肯土压力理论及应用库仑土压力理论库仑土压力理论Soil-MechanicsSoil-Mechanics土压力计算土压力计算朗肯土压力理论及应用朗肯土压力理论及应用1.1.基本假定（适用条件）基本假定（适用条件）2.2.依据依据3.3
19、.主动土压力应力计算主动土压力应力计算4.4.被动土压力应力计算被动土压力应力计算土压力为墙高范围内应力分布的面积。土压力为墙高范围内应力分布的面积。5.5.不同情况下的应用：分层土，地下水，土表均布荷载不同情况下的应用：分层土，地下水，土表均布荷载几种常见情况的主动土压力计算几种常见情况的主动土压力计算成层土的土压力计算成层土的土压力计算土压力强度分布线将表土压力强度分布线将表现为在土层分界面处斜现为在土层分界面处斜率发生变化的折线分布率发生变化的折线分布土压力强度分布线斜率土压力强度分布线斜率不同，并在交界面处发不同，并在交界面处发生突变：生突变：Soil-MechanicsSoil-Me
20、chanics土压力计算土压力计算地下水位以下填土重量将因受到水的浮力而减小计算土压力地下水位以下填土重量将因受到水的浮力而减小计算土压力时应用浮容重时应用浮容重； 地下水对墙背产生静水压力作用。地下水对墙背产生静水压力作用。水土合算水土合算 粘性土粘性土水土分算水土分算 无粘性土无粘性土Soil-MechanicsSoil-Mechanics土压力计算土压力计算有地下水位时土压力的计算有地下水位时土压力的计算局部荷在作用下，土压力应力沿墙高分布范围缺乏在理论上的局部荷在作用下，土压力应力沿墙高分布范围缺乏在理论上的严格分析。近似认为地面局部荷载产生的土压力是沿平行于破严格分析。近似认为地面局部荷载产生的土压力是沿平行于破裂面的方向传递至墙背上的。裂面的方向传递至墙背上的。Soil-MechanicsSoil-Mechanics土压力计算土压力计算连续均布荷载作用连续均布荷载作用地表局部荷载作用地表局部荷载作用Soil-MechanicsSoil-Mechanics土压力计算土压力计算库仑土压力理论库仑土压力理论1.1.适用条件适用条件2.2.作用方向作用方向
