土力学总结

11060ddCu6010230dddCc土力学复习总结第一章：土的物理性质指标和工程分类1.土：是岩石经过分化后在不同条件下形成的自然历史的产物。物理分化原生矿物无粘性土1.1.土的形成：①化学分化次生矿物粘性土生物分化有机质残积土：岩石经分化后仍留在原地未经搬运的堆积物②运积土：岩石分化后经流水、风、冰川、人类活动等动力搬运离开生成地点后的堆积物，包括坡积土、冲积土、风积土、冰碛土和沼泽土。1.2.土的组成：成土矿物：原生矿物：石英、云母次生矿物：高岭石、伊利石、蒙脱石粘土矿物的晶体结构：硅—氧四面体、铝—氧八面体大小与级配：粒组：工程性质相近的一定尺寸范围的土粒①固相级配：土中各种大小的粒组中土粒的相对含量颗分试验：粒径分布曲线、粒组频率曲线指标：不均匀系数：曲率系数：结晶水：矿物内部参与结构组成的水②液相吸着水：吸附在土颗粒表面的水，分强吸着水和弱吸着水自由水：电场引力作用范围之外的水，分毛细管水和重力水自由气体：与大气相连，对土的性质影响不大③气相封闭气体：可增加土的弹性，使土的渗透性减小1.3.土的结构：粒间作用力：重力、毛细力①单粒结构（原生矿物）接触形式：点与点、点与面接触②分散结构（次生矿物）：面与面接触粒间作用力：表③絮状结构（次生矿物）：角、边与面接触或边与边搭接面力、胶结力2awSawsVVVmmmVm)(44无因次CWSCWSssVmGsssVm%100swmm)(无量纲，以小数表示vsVVe%100VVnV%100VwrVVSVmsdVVmwvssatwsatwssVVm'''dsatdsatddddddreeeeDminmaxmaxminminmax0max31：中密3231rD：密实132rDw2.土的物理性质指标：密度：；重度：3/mkNg①直接指标土粒比重：；含水率：孔隙比：孔隙率：饱和度：②间接指标干密度：；干重度：gdd饱和密度：；饱和重度：gsatsat浮密度：；浮重度：wgsat''3.土的稠度和压实性3.1.无粘性土的相对密实度：0Dr：疏松3.2.粘性土的稠度：指粘性土在干湿程度或在一定含水率下抵抗外力作用而变形或破坏的能力。①稠度状态：固态、半固态、可塑态、流态稠度状态：固态半固态可塑态流态②界限含水率：土中水的形态：强结合水弱结合水自由水含水率：稠度界限：缩限ws塑限wp液限wl3取整数plpwwI小数ppplplI流动可塑坚硬:0.1:0.10:0lllIII塑性指数③指标：液性指数3.3.土的压实性：在一定的含水率下，以人工或机械的方法，使土能够压实到某种密实程度的性质。①获取方法：击实试验（重型40mm，轻型5mm）含水率：最大干密度dmax最优含水率opw②影响因素：击实功能土类与级配粗粒含量第二章：土的应力计算1.概念1.1.地基：支承建筑物荷载的土层与建筑物底面直接接触的土层：持力层持力层之下：下卧层1.2.应力：自重应力：土体自身重量所产生的自重应力原因附加应力：由外荷引起的土中应力应力应力有效应力：由土骨架传递的应力传递孔隙应力：由土中孔隙流体水和气体传递的应力方式总应力=有效应力+孔隙应力2.土基中的自重应力自重应力（地下水位以上）：zcz自重应力（地下水位以下）：zcz'自重应力水平向应力：为静止侧压力系数00KKczcycxch孔隙水应力（为球应力）：wwhu0（hw为侧压管水头高度）总应力：竖向：0uczv水平向：0uchh4avkPAFblGPpleblFppv61minmaxbebFppv61minmaxsinRFhblFphhbFphh2zPKzhhzzpK21ttzpK11bznblmK：0:rzKrbznbxmK：3.基地压力与基地附加应力3.1.概念：①基地压力：上部结构荷载与基础自重通过基础传递，在基础底面处施加于地基上的单位面积压力；②基底附加应力：基地压力扣除因基地埋深所开挖土的自重应力后。在基底处施加于地基上的单位面积压力；③柔性基础、弹性基础、刚性基础3.2.刚性基础下的基底压力分布：①中心荷载下：②偏心荷载下：矩形面积基底：压力分布条形基础：③倾斜偏心荷载R下：cosRFv②或3.3.基底附加应力（基地净压力）：①基底压力均匀分布时：dpppcn0②基底压力为梯形分布时：dppn0min；minmaxpppt4.地基中的附加应力4.1.基本解答（竖向集中力）：竖向均布荷载+矩形基底+角点：nszpK三角形分布荷载+矩形基底+角点：ttzpK224.2.空间问题水平荷载+矩形基底+角点：均布荷载+圆形基底+角点：nrzpK均布荷载：nzszpK；nxsxpK；nsxzpK4.3.平面问题三角形荷载：tztzpK；txtxpK；ttxzpK水平荷载：hzhzpK；hxhxpK；hhxzpK5ikLhkvAhtVlk2112lnhhttAaLkHHkHkHkiniix''11''''1HHkkHHkniiiy212212lnhhrrqk第三章：土的渗透性1.定义1.1.渗透：土体内具有连续的孔隙，存在水位差的作用时，水透过土体孔隙而产生孔隙内流动的现象。1.2.渗透性：土具有被水透过的性能。①使用条件：层流（大部分砂土、粉土）；疏松的粘土及砂性较重的粘性土②达西渗透定律：AikAvq2.达西定律③水力梯度i（无因次）；渗透系数k（反映土体的渗透性能）④特例：粗砾土、粘性土⑤实际平流速度假象平流速度vv'①室内试验常水头法（粗土粒）：变水头法（粘性土）：②成层土的与层面平行的渗流：渗透系数3.渗透系数与层面垂直的渗流：③现场试验（抽水试验）：602222yhxh2052112.2ddnGiscr①拉普拉斯方程（二向渗流）；组成：等势线+流线②流网：方法：解析法（理论基础）、数值法、电解法流线与等势线彼此正交；特征：每个网格长宽比为常数，常取1；4.渗流相邻等势线间的水头损失相等；各流槽的渗流量相等。定义：渗透水流施于单位土体内土粒上的拖拽力，方向③渗流力：与渗流方向一致；公式：)/(3mkNijwVjJ流土：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；管涌：在渗流作用下土体中的细粒土在粗粒土形成的④渗透变形：孔隙通道中发生移动并被带出的现象；分类：管涌型土、过度型土、流土型土；抗渗强度：流土型土：nGiscr11（临界水力梯度）管涌型土：①饱和土体中：有效应力原理：'孔隙水应力：wwhu5.孔隙水应力（u）②静水条件下和有效应力（'）③稳定渗流下第四章：土的压缩与固结1.定义：1.1.沉降：在附加应力作用下，地基将产生体积缩小，从而引起建筑物基础的竖向位移。1.2.土的特点（碎散、三相）沉降具有时间效应沉降速度7)(11221MPapeppeeav1221lglgppeeCc)(1110kPaEeamsvv)(10kPaaeEzzvsε))(121(2kPaEEs'0ppOCRc2.土的压缩特性①定义：压缩：在外力作用下，土颗粒重新排列，土体体积缩小。固结：土的压缩随时间增长的过程。单项固结：孔隙水只沿一个方向排出，土的压缩也只②单项固结在一个方向上发生（一般为竖向）。模型',,0':0upput模型：',,0':0upput',0,':upupt压缩曲线：e-p曲线、e-lgp曲线压缩系数)(peav：③压缩指标：压缩指数Cc（e-lgp）：土的压缩特性再压缩指数：Cs（e-lgp）：CcCs)2.01.0(体积压缩系数：其他：压缩模量：变形模量：应力历史：土体在历史上曾受到过的应力状态。④应力历史对固结应力：能使土体产生固结和压缩的应力。压缩性的影响前期固结应力pc：土在历史上曾受到过的最大有效应力；现有有效应力：p0’；自重应力：p0。超固结比：OCR1：超固结土OCR=1：pc=p0:正常固结Pc=p0’:欠固结8HeeeS1211pHEpHmpHeaSsvv1112.0sz1.0sz：自重应力：附加应力sziiiiiHeeeS1211)/()1(21scmaekmkCwwvv2HtCTvvSSUt3.沉降计算（分层总和法）①单项压缩公式：或压缩层：粘性土：软粘土：e-p曲线法：基地压力地基分层（mHi4~2）地基中土的自重应力沉降计算：②分层总和法每层平均自重应力和附加应力isiiep11每层压缩量izisiiep22求和iiS正常固结土e-lgp曲线法：超固结土次固结土4.土的单项固结理论（沉降与时间的关系）4.1.基本假定4.2.固结系数：4.3.时间因数（无因次）：（H为最大排水距离）①定义：在某一附加应力下，经某一时间t后，土体发生固结或孔隙水应力消散的程度。4.4.固结度②公式：③平均固结度：0001uuuuuUz9)245tan(2)245(tan213cff)245tan(2)245(tan231cff245:ff5.一般条件下的地基沉降瞬时沉降（Si）：加荷后立即产生的沉降，为形状变形；①三维应力主固结沉降（Sc）条件下次固结沉降（Ss）：主固结沉降完成后，有效应力不变的情况下，土体随时间增长进一步产生的沉降，为体积蠕变。②原因：土的变形、应力与时间有关的性质（即为流变性）。表现为蠕变。第五章：土的抗剪强度1.莫尔-库伦理论1.1.土的抗剪强度：指土体对于外荷载所产生的剪应力的极限抵抗能力，是土固有的力学性能。1.2.莫尔应力圆：1.3.莫尔-库伦破坏准则：砂土：tanf①抗剪强度规律粘性土：tancf注：c—土的粘聚力，kPa；—土的内摩擦角。②土的极限平衡条件注：当时，土体稳定。、3311ff③破坏角：剪破面与大主应力面的夹角2sin22cos22223131312312231一般条件下的地基沉降10ffffffuu3311''322maxDHDMf31uB312uBAA131111ABuB2.确定强度指标（、c）的试验2.1.直接剪切试验（缺点：破坏面固定，排水条件不宜控制，应力分布不均。）2.2.三轴压缩试验①不固结不排水剪（UU）UUC、②固结不排水剪（CU）CUCUC、③固结排水剪（CD）ddC、2.3.无侧限抗压强度试验2.4.原位十字板剪切试验（用于测定饱和粘性土的原位不排水强度）3.三轴压缩试验中的孔隙应力系数①孔隙应力系数②孔隙应力系数A：)(312BAu③A：④B：饱和土：)(131231AuuAAB、、、⑤分类：饱和土+UU试验：)(313Au饱和土+CU试验：)(312Auu饱和土+CD试验：0u三轴