福利西科大土力学考试复习

地基：直接承受建筑物荷载影响的那一部分地层称为地基基础：基础是将建筑物承受的各种荷载传递到地基上的下部结构土：的含义：是由矿物或岩石构成的松软集合体，是由固体颗粒、水和气体组成的三相体系。土的特性：碎散性、压缩性、固体颗粒之间相对移动性和渗透性。土的颗粒成分分析方法：筛分法（颗粒大于0.1mm或0.074mm）和水分法(颗粒小于0.1mm或0.074mm)。粒度成分表示发表示方法：表格法、累计曲线法、三角坐标法。累计曲线法：横坐标——土颗粒的直径mm纵坐标——小于（或大于）某粒径土的累积含量，用百分比表示由累计曲线的坡度可以大致判断土的均匀程度或级配是否良好。如曲线较陡，表示粒径大小相差不多，土粒较均匀，级配不良；反之，曲线平缓，表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，级配良好。不均匀系数（坡度）Cu=d60/d10，反应大小不同粒组的分布情况，即土粒大小或粒度的均匀程度。Cu5的土看做是均粒土，属级配不良；Cu10的土，属级配良好。曲率系数Cc=d30^2/d60*d10。累计曲线分布的整体形态，反映了限制粒径与有效粒径之间各粒组含量的分布情况。砾类土或砂类土同时满足Cu5及Cc=1-3两个条件时，则为良好级配砾或良好级配砂。对于粗粒土，不均匀系数Cu和曲率系数Cc也是评价渗透稳定性的重要指标。黏土矿物的分类及其特性蒙脱石颗粒细微，具有显著的吸水膨胀、失水收缩的特性，或者说亲水能力强。伊利石其特征介于高岭石和蒙脱石之间。高岭石颗粒较粗，不容易吸水膨胀，失水收缩，或者亲水能力差。土中水土中水根据水与土相互作用程度的强度分为结合水和自由水。结合水：附着于土粒表面的水，受颗粒表面电场作用力吸引而包围在颗粒四周，不传递静水压力，不能任意流动，其冰点低于零度。强结合水：紧靠于颗粒表面的水分子，所受电场作用力很大，几乎完全固定排列，丧失液体的特性而接近于固体，完全不能移动，这层水称为强结合水。其特征是：没有溶解盐类的能力，不能传递静水压力，只有吸热变成蒸汽时才能移动；只含强结合水的土表现为固态；强结合水的冰点低于0°C很多，密度要比自由水大，具有蠕变性。自由水：指不受颗粒电场引力作用的水。其水分子无定向排列的现象，与普通水无异，，受重力支配，能传递静水压力并具溶解能力。土的结构分为：单粒结构、蜂窝结构、絮状结构。单粒结构是碎石土和砂石土的结构特征；蜂窝结构以粉粒为主的土的结构特征絮状结构是粘土颗粒特有的结构。土的构造特征：成层性、裂隙性；层状结构、分散结构、结核状结构、裂隙状结构。土的三个物理实验与指标（密度、相对密度、含水量）（1）土的密度定义：土单位体积的质量测定方法：一般用“环刀法”测定，用一个圆环刀（刀刃向下）放在削平地原状土样面上，徐徐削去外围的土，边削边压，使保持天然状态的土样压满环刀内，称得环刀内的土样质量，求得它与环刀容积之比值即为密度。（2）土的相对密度（比重）定义：土粒密度与4℃时纯水密度之比测定方法：在实验室内用比重瓶法测定，使用于粒径小于5mm或含少量5mm颗粒的土。原理是将颗粒放入盛有一定水的比重瓶中，排开的水量即为实验的体积，土粒质量可用精密天平测得。若土中含大量的可溶盐类有机质胶粒，则可用中性液体，如煤油、汽油、甲苯和二甲苯，此时必须用排气法排气。（3）土的含水量定义：土中水的质量与土粒质量之比,以百分数计(w=Mw/Ms*100%)测定方法：一般用“烘干法”测定。先称小块原状土样的湿土质量，然后置于烘箱内维持100-105℃烘至恒重，在称干土质量，湿、干土质量之差与干土质量的比值，就是土的含水量。无黏性土物理状态指标：孔隙率e、相对密实度Dr、标准贯入试验采用天然孔隙率比e的大小来判断砂土的密实度。相对密实度：Dr=emax-e/(emax-emin)。小于等于0.33疏松，大于0.67密实，中间中密。工程实践中常用标准贯入击数来划分砂土的密实度。标准贯入试验是一种原位测试方法，是用规定的锤重（63.5kg）和落距（76cm）把标准贯入器（带有刃口的对口器，外径50mm，内径35mm）打入土中，记录贯入一定深度（30cm）所需要的锤击数N值的原位测试方法。根据标准贯入锤击数N划分砂土的密实度：N≤10松散；10＜N≤15稍密；15＜N≤30中密；N＞30密实。黏性土的物理状态指标与物理特征黏性土最主要的物理状态是稠度。稠度是指土的软硬程度或土对外力引起变形或破坏的抵抗能力。稠度界限（界限含水量、阿太堡界限）：稠度状态之间的转变界限。常用稠度界限有液性界限和塑性界限。液限：土从塑性状态转变为液性状态时的含水量（液限仪测定）wl塑限：土从半固体状态转变为塑性状态时的含水量（搓条法测定）wp塑性指数：液限与塑限的差值（去掉百分号）塑性指数=液限-塑限（Ip=Wl-Wp）液性指数：黏性土天然含水量与塑限的差值和塑性指数之比IL=(w-wp)/(wl-wp)=液性指数：Il=(W-Wp)/(Ip)黏性土软硬状态的划分：液性指数Il小于0,坚硬；0-0.25硬塑；0.25-0.75可塑；0.75-1.0软塑；大于1流塑。地基土分成六大类，即岩土、碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土。碎石土：指粒径大于2mm颗粒含来那个超过总质量50%的土砂土：指粒径大于2mm的颗粒含量不超过总质量的50%，而粒径大于0.075mm的颗粒含量超过总质量的50%的土黏性土：指塑性指数Ip＞10的土粉土：塑性指数Ip≤10且粒径大于0.075mm的颗粒不超过总质量的50%的土。渗透变形（渗透破坏）：土工建筑及地基由于渗透作用而出现变形或破坏。渗透变形的类型流土：指在向上渗流作用下，局部土体表面隆起，或者颗粒群同时启动而流失的现象。主要发生在地基或土坝下游渗流溢出处。基坑或渠道开挖时所出现的流砂现象是流土的一种常见形式。（地基）管涌：指在渗流作用下土体中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙-涌土。（积累）自重应力：指在未修建建筑之前，地基中由于土体本身的有效重量而产生的应力。地基的附加应力：是指由新增外加荷载在地基产生的应力，它是引起地基破坏的主要因素。土的压缩性及指标土的压缩性是指土体在压力作用下体积缩小的特征。压缩性指标：压缩系数、压缩指数、压缩模量、土的体积压缩系数a压缩系数a：土体在侧限条件下孔隙比缩小量与竖向有效压力增量的比值，即e-p曲线中某一压力段的割线斜率。通常采用压力段由p1=0.1MPa(100kPa)增加到p2=0.2MPa（200kPa）时的压缩系数a1-2来评定土的压缩性，如下：a1-2＜0.1MPa^-1低压缩性土；0.1≤a1-2＜0.5MPa^-1中压缩性土；a1-2≥0.5MPa^-1高压缩性土。b压缩指数Cc：土体在侧限条件下孔隙比减小量与竖向有效压力常用对数值增量的比值，即e-lgp曲线中的某一压力段的直线斜率。Cc=（e1-e2）/(lgp2-lgp1)=deerta(三角形罗马数字)e/(lgp2-lgp1).c土的压缩模量（侧限模量）Es：土体在侧限条件下竖向附加压应力与竖向应变的比值。Es=(1+e1)/a.d土的体积压缩系数Mv：土体在侧限条件下体积应变与竖向压应力增量之比，即在单位压力作用下土体单位体积的体积变化。Mv=1/Es=a/(1+e1).与压缩模量成反比。压缩指数、压缩系数、体积压缩系数越大，土的压缩性越高。土的压缩模量值越小，土的压缩性越高。土中有效力：指土中固体颗粒（土粒）接触点传递的粒间应力饱和土中任意点的总应力总是等于有效应力加上空隙水压力，或有效应力总是等于总应力减去空隙水压力。Q’=Q-U(Q为色格玛，U为谬)土的固结度：指地基土在某一压力作用下，经历时间t所产生的固结变形（沉降）量与最终固结变形（沉降）量之比分层总分法简述用分层总和法求基础沉降的方法步骤。（老师给的）1根据作用在基础上的荷载的性质，计算基底压力和分布2将地基分层3计算地基中土的自重应力分布。4计算地基中垂向附加应力分布5按算术平均求各分层平均自重应力和平均附加应力6求第I层的压缩量7将各个分层的压缩量累加，得到地基的总的沉降量。基本假定：（1）土受压时，只产生土的压缩变形，无侧向位移（即按有侧限压缩公式计算）（2）地基土中的附加应力按基础中心点的最大值考虑（3）地基最终沉降量只考虑土受压层范围内各土层的压缩量之和计算步骤（书上的）（1）计算基础底面的附加压力。（2）计算地基土的自重应力、附加应力并绘出分布曲线（3）按≤0.2（软土取0.1）确定压缩层厚度（从基地算起）（4）按0.4b或1-2m（通常为1m）划分地基土为若干层（对于成层土的层面和地下水面应为分层面）（5）低i层土厚度为hi，其压力由Pi（自重应力平均值）增加到Pi（自重应力平均值+附加应力平均值），则第i层土的压缩变形量，即沉降量为si，地基最终沉降量niiss1(i=1-n的Si求和公式)按规范修正公式计算地基最终沉降量修正的分层总和法采用侧限条件的压缩指标，但引入了地基平均附加应力系数（罗马数字阿尔法上边一短横）计算，规定了地基沉降量计算深度Zn的新标准以及提出了地基沉降量计算经验系数s（罗马字母fai下标s），使得计算成果接近于实测值。应力历史对地基沉降的影响先（前）期固结压力：天然土层在历史上受过最大的固结压力根据先期固结压力划分的三类土（主要为黏性土和粉土）：正常固结土先期固结压力等于现有覆盖土重超固结土（超压密土）先期固结压力大于现有覆盖土重欠固结土先期固结压力小于现有覆盖土重抗剪强度测试方法：1直接剪切试验，2三轴剪切试验，3无侧限抗压强度试验，4十字板剪切试验。三轴剪切试验方法：1不固结不排水剪（UU试验）：不固结不排水试验在施加周围压力和随后施加偏应力直至剪坏的整个过程都不允许排水,土中的含水量始终不变,孔隙水压力不消散.2固结不排水剪（CU试验）：固结不排水试验在施加周围外力时,将排水阀门打开,允许试样充分排水,待稳定后关闭阀门,再施加偏应力,使试样在不排水的条件下剪切破坏.土中含水量较不固结不排水试验降低,孔隙水压力消散.3固结排水剪（CD试验）：固结排水前试验施加周围压力和施加偏应力至剪坏的整个过程都将排水阀门打开,充分排水,含水量在三种试验中最低,孔隙水压力完全消失.由“有效应力原理”知：作用在试样剪切面上的总应力为有效应力和孔隙水压力之和，即σ=σ’+u。在外荷作用下，随着时间的增长，孔隙水压力u因排水而逐渐消散，有效应力则不断增加，所以三种试验中固结排水剪测得的强度最大，不固结不排水测得的强度最小，固结不排水测得的居中。影响土抗剪强度的因素1土的矿物成分、颗粒形状和级配的影响。对黏性土来说，主要是矿物成分的影响。对砂性土来说，主要是颗粒的形状、大小及级配的影响。2含水量的影响。3原始密度的影响。4黏性土触变性的影响。（触变性：黏性土的强度因受到扰动而削弱，但经过静置可得到一定程度的恢复）。5土的应力历史的影响。缩限、塑限、流线的含水量依次增大，抗剪强度一次减小（横轴含水量，数轴抗剪强度）。同等状态主动土压力（Ea）小于静止土压力（E0）小于被动土压力（Ep）。影响土压力的因素：（1）挡土墙的移动方向和位移量（2）挡土墙的形状、墙背的光滑程度和结构形式（3）墙后填土的性质，包括填土的重度、含水量、内摩擦角和黏聚力的大小及填土面的倾斜程度。静止土压力E0=rH^2Ko.（r为罗马字母伽马）。（无黏性土Ko=1-sinФ）（罗马字母fai）Zo=2c/(r*Ka^-1)(即临界深度Zo等于2c除以r倍根号下Ka)朗肯主动土压力系数Ka=tan^2平方(45度-fai/2)。地面均布荷载换算成填土当量土层厚度：h=q/r（q为均布荷载）。计算最大主应力色格玛1f大于实测色格玛1或计算最小主应力色格玛3f小于色格玛3，即Q1f大于Qf或Q3f小于Q3时，稳定。反之不稳定。等于则极限平衡。挡土墙类型：1重力式挡土墙，2悬臂式挡土墙，,3扶壁式挡土墙，4锚定板与锚杆式挡土墙，5其他类型挡土墙（如加筋土挡墙）。抗倾覆稳定性Kt大于等于1.6；抗滑移稳定性Ks大于等于1.3.墙背倾斜的形式划分挡土墙：仰斜式