土质与土力学考试知识点

土质土力学第一章土是有固体颗粒、水、气体三部分组成。土的固相物质包括无机矿物颗粒和有机质，是构成土的骨架的最基本的物质。土中的无机矿物成分又可以可以分为原生矿物和次生矿物。原生矿物是岩浆在冷凝的过程中形成的矿物，如石英、长石、云母等。次生矿物是将原生矿物经过化学风化作用所形成的新的矿物，如三氧化二铝、三氧化二铁、次生二氧化硅、黏土矿物以及碳酸盐等。黏土矿物的主要代表是高岭石、伊利石和蒙脱石。黏土的颗粒越细，表面积越大，亲水能力就越强，对土的工程性质的影响就会越大。土的液相是存在于土孔隙中的水。按照水与土的相互作用的强弱，可将土中的水分为结合水和自由水两大类。结合水是处于土颗粒表面的水，受到表面引力的作用而不服从静水力学规律，其冰点是低于零度的。结合水又分为强结合水和弱结合水。自由水包括毛细水和重力水。天然土的粒径一般是连续的，为了描述方便，工程上常把大小相近的土粒合并为组，称为粒组。卵石粒组与砾石粒组的分界粒径是60mm，黏粒与粉粒的分界粒径为0.002mm或者为0.005mm。常用的土的颗粒级配表示方法有表格法、累计曲线法和三角坐标法。累计曲线法是一种图示的表示方法，常用对数纸绘制，横坐标表示某一粒径，纵坐标表示小于某一粒径的土粒的百分含量。在累计曲线上，可以确定两个指标描述土的级配，不均匀系数和曲率系数。土颗粒的分析方法：颗分试验，可分为筛分法和沉降分析法。对于粒径大于0.075的土粒可采用筛分析方法，对于小于0.075的土粒则必须用沉降分析方法来分析土的颗粒组成情况。土的三相比例指标：试验指标和换算指标试验指标：土的密度、土粒比重和土的含水率换算指标：土的干密度、土的饱和密度、土的有效重度、土的孔隙比、土的孔隙率和土的饱和度。塑限和液限在国际上统称为阿太堡界限。测定黏性土的塑限指数的试验方法是滚搓法。采用圆锥仪法测定液限。塑性指数公式：PLPWWI液限指数公式：PPLIWWI砂土的相对密度：minmaxmaxeeeeDr砂土的相对密度是砂土处于最疏松状态的空隙比与天然状态孔隙比之差和最疏松的状态稍微孔隙比与最紧密状态的孔隙比之差的比值。碎石土的分类：碎石土是指粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量的50%的土。砂土的分类：砂土是指粒径大于2mm的颗粒质量不超过总质量50%，且粒径大于0.075的颗粒质量超过总质量的50%的土。细粒土的分类：粒径大于0.075的颗粒质量不超过总质量的50%的土。第二章键力主要有化学键、分子键及氢键三种。化学键又分为离子键、共价键和金属键。化学键〉氢键〉分子键黏土矿物的结晶结构主要由两个基本单元组成，硅氧四面体和氢氧化铝八面体。三大矿物有蒙脱石、伊利石和高岭石，亲水性逐渐减小。黏土颗粒表面带电成因：（1）边缘破键造成电荷不平衡（2）同晶置换作用（3）水化解离作用（4）选择性吸附强结合水层称为吸附层或者固定层。弱结合水层称为扩散层。固定层和扩散层与土粒表面负电荷一起构成所谓双电层。、电渗电泳现象：在阳极管中，水自下而上浑浊，水位逐渐下降。阴极管中，水仍然是清澈的，水位逐渐上升。利用上述现象，在工程实际中，可以利用高价阳离子置换低价阴离子的办法来改善土的工程性质。第三章毛细水对工程性质的影响：毛细水的上升引起路基的冻害;对于房屋建筑，毛细水上升造成地下水过分潮湿；毛细水的上升造成土的沼泽化和盐渍化，对建筑工程和农业经济都有影响。达西定律水在土中的渗透速度与水头梯度成正比IFvFkIkqv影响土的渗透性的因素：1土的粒度成分和矿物成分2结合水膜的厚度3土的结构构造4水的黏滞度。动水力：水流作用在单位体积土体中土颗粒上的力称为动水力。动水力的方向和水流的方向一致。若水的渗流方向由下而上，当水的动水力与土的有效重度相等时，土颗粒间的压力为零，土颗粒将处于悬浮状态而失去稳定，这种现象称为流砂现象。水在流砂土中渗流时，土中的一些细小颗粒在动水压力的作用，可能通过粗颗粒的空隙被带走，这种现象称为管涌。流砂现象发生在土体表面渗流溢出处，不发生于土体内部，而管涌现象可以发生在渗流溢出处，也可以发生在土体内部。第四章柔性基础和刚性基础基地压力的简化计算方法：基底压力的分布是比较复杂的，根据弹性理论中的圣维南原理以及图中实际应力的测试结果得知，当作用在基础上的荷载总值一定时，基底压力分布形状对土中应力的分布影响，只在一定深度范围内，一般距基底的深度超过基础宽度的1.5~2.0倍时，它的影响已经很不显著。因此，在实用上对基底压力的分布可近似的认为是按直线规律变化，可以采用简化方法。应力扩散角：应用弹性理论计算土中应力结果表明表面荷载通过土体向深部扩散，在距地表越深的平面上，应力分布范围越大，z越小，根据这种应力扩散概念提出一种简化方法，即应力分布扩散角法。饱和土的有效应力原理：1土的有效应力等于总应力减去孔隙水压力2土的有效应力控制了土的变形及强度性能。第五章土的固结：由于孔隙水的排出而引起压缩对于饱和黏性土来说是需要时间的，土的压缩随时间的增长的过程称为土的固结。太沙基一维固结理论的假定：土是均质的，完全饱和的;土粒和水是不可压缩的；土层的压缩和土中水的渗流只沿竖向发生；土中水的渗流符合达西定律，且渗透系数保持不变；孔隙比的变化与有效应力的变化成正比，压缩系数保持不变；外荷载时一次瞬时施加的。固结度：深度z的A点在t时刻竖向有效应力与起始超孔隙水压力的比值，称为A点t时刻的固结度。土层的平均固结度：t时刻土层各点土骨架承担的有效应力图的面积与起始超孔隙水压图面积之比，称为t时刻土层的平均固结度。饱和黏性土地基沉降的三个阶段：1瞬时沉降2固结沉降3次固结沉降第六章土的抗剪强度计算题直接剪切试验目前仍然是室内土的抗剪强度最基本的测定方法，有快剪、固结快剪和慢剪。三轴试验方法：不固结不排水剪试验、固结不排水剪试验和固结排水试验。饱和黏性土是不固结不排水。土的抗剪强度的影响因素：1土的矿物成分、颗粒形状和集配的影响2土的含水率的影响3土的密度的影响4黏性土触变性的影响5土的应力历史的影响。第七章三种土压力：静止土压力、主动土压力和被动土压力。例题7-2朗金土压力与库伦土压力的比较P163第八章圆弧滑动面的形式有三种：圆弧滑动面通过坡脚的，称为坡脚圆；圆弧滑动面通过坡面的，成为坡面圆；圆弧滑动面通过坡脚以外的点，称为中点圆。分析方法的适用性：1土坡圆弧滑动按整体稳定分析法，主要适用于均质简单土坡，所谓简单土坡是指土坡上下两个土面是水平的，坡面是平面。2条分法分析土坡稳定，条分法对非均质土坡、土坡外形复杂、土坡部分在水下时适用。第九章地基承载力是指地基土单位面积上所能承受的荷载的能力。通常把地基不致失稳时地基土单位面积上所能承受的最大荷载称为地基极限承载力。当地基土中将要出现但尚未出现塑性区时，地基所承受的荷载称为临塑荷载。当地基土中的塑性区发展到某一深度时，其相应的荷载为临界荷载。当土基中的塑性区充分发展并形成连续滑动面时，其相应的荷载为极限荷载。地基承载力的方法P193第十章土体液化：是指饱和状态砂土或者粉土在一定强度的动荷载作用下表现出类似液体的性状，完全失去强度和刚度的现象。