土力学复习资料总结

第一章土的组成1、土力学：是以力学和工程地质为基础研究与土木工程有关的土的应力、应变、强度稳定性等的应用力学的分支。2、地基：承受建筑物、构筑物全部荷载的那一部分天然的或部分人工改造的地层。3、地基设计时应满足的基本条件：①强度，②稳定性，③安全度，④变形。4、土的定义：①岩石在风化作用下形成的大小悬殊颗粒，通过不同的搬运方式，在各种自然环境中形成的沉积物。②由土粒（固相）、土中水（液相）和土中气（气相）所组成的三相物质。5、土的工程特性：①压缩性大，②强度低，③透水性大。6、土的形成过程：地壳表层的岩石在阳光、大气、水和生物等因素影响下，发生风化作用，使岩石崩解、破碎，经流水、风、冰川等动力搬运作用，在各种自然环境下沉积。7、风化作用：外力对原岩发生的机械破碎和化学风化作用。风化作用有两种：物理风化、化学风化。物理风化：用于温度变化、水的冻胀、波浪冲击、地震等引起的物理力使岩体崩解，碎裂的过程。化学风化：岩体与空气，水和各种水溶液相互作用的过程。化学风化的类型有三种：水解作用、水化作用、氧化作用。水解作用：指原生矿物成分被分解，并与水进行化学成分的交换。水化作用：批量水和某种矿物发生化学反映，形成新的矿物。氧化作用：指某种矿物与氧气结合形成新的矿物。8、土的特点：①散体性：颗粒之间无黏结或一定的黏结，存在大量孔隙，可以透水透气。②多相性：土是由固体颗粒、水和气体组成的三相体系。③自然变异性：土是在自然界漫长的地质历史时期深化形成的多矿物组合体，性质复杂，不均匀，且随时间还在不断变化的材料。9、决定土的物理学性质的重要因素：①土粒的大小和形状，②矿物组成，③组成。10、土粒的个体特征：土粒的大小、土粒的形状。11、粒度：土粒的大小。12、粒组：介于一定粒度范围内的土粒。13、界限粒经：划分粒组的分界尺寸。14、土的粒度成分（颗粒级配）：土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量来表示。15、土的粒度成分（颗粒组配）常用测定方法：①筛分法：用于粒经大于0.07mm的粗粒组。②沉降分析法：用于粒经小于0.07mm的粗粒组。筛分法试验：①将风干、分散的代表性土样通过一套自上而下孔经由大到小的标准，筛称干土重，即可求得各个粒组的相对含量。②通过计算可得到小于某一筛孔直径土粒的累积重量及累计百分比含量。沉降分析法：土粒在水中的沉降原理。土粒的下沉速度：土粒形状、粒经、密度、黏滞度。16、粒经累计曲线：横坐标表示土粒粒经，纵坐标表示小于或大于某粒经的土重含量。判断：曲线较陡：表示粒经大小相差不多，土粒较均匀，→级配不良。曲张平缓：表示粒经大小相差悬殊，土粒不均匀，→级配良好。17、限制粒经d60，中值粒径d30，有效粒径d10。分别相当于小于某粒径土重累计百分含量为60%、30%、10%对应的粒径。d60＞d30＞d1018、不均匀系数：反映大小不同粒组的分布情况。Cu=d60/d10Cu＜5级配不良Cu＞10级配良好曲率系数CC=d302/d10d60反映了限制粒径d60与有效粒径d10之间各粒组含量分布情况。砾类土或砂类土：当Cu≥5和Cu=1∽3良好级配。CC过大或过小，表明土中缺少中间粒组，务粒组间孔隙的连锁充填效应降低，组配变差。19、结合水：当土粒与水相互作用时，土粒会吸附一部分水分子，在土粒表面形成一定厚度的水膜。20.强结合水：指紧靠土粒表面的结合水膜，性质接近于固体，密度约为1.2∽2.4g/cm3，冰点-78℃，有21.极大的黏滞度，弹性和抗剪强度。22.弱结合水：紧靠于强结合水的外围而形成的结合水膜，不能祭奠静水压力。23.自由水：存在于土粒表面电场影响范围以外的水，性质和正常水一样，能祭奠静水压力，冰点为0℃，有溶解能力。24.重力水：存在于地下水位以下的透水土层中的地下水，对土粒有浮力作用。25.毛细水：存在于地下水位以上，受到水满天飞空气交界面处表面张力作用的自由水。强结合水特点：①具有一定的抗剪强度和黏滞度。②不传递静水压力。③e＞1，1.2∽2.4g/cm3。弱结合水特点：①具有一定塑性；②不传递静水压力；③e＝1∽1.7g/cm3，100℃＜沸点＜680℃，-0.5＜冰点＜-78℃重力水特点：浮力、流动性。毛细水特点：①存在于砂土、粉土中；②毛细水与孔隙大小形状有关。25、气相分为①自由气体：与大气连通；②封闭气体：与大气隔绝，在外力作用下，土吉封闭气体易溶于水，外力没了后，溶解的气体又重新释放出来，使土的弹性增加，透水性减小。27、黏性土矿物：主要有黏土矿物和其他化学胶结物或有机质，其中黏土矿物的结晶结构特征对黏性土的工程性质影响较大。①蒙脱石：两层Si-O四面体，夹一层AL-OH八面体，晶胞松散，水理性强。②伊利石：③高岭石：一层Si-O四面体，一层AL-OH八面体28、土的结构形成：单粒结构、蜂窝结构、絮状结构。土的构造特征：①成层性；②裂隙性：裂隙、降低土体强度和稳定，加大透水。第二章土的物理性质及分类1、土的物质成分包括：①土骨架的固态矿物颗粒；②土骨架孔隙中的液态水；③溶解物质；④孔隙中的气体。2、反映土粒均匀程度：粒度成分、颗粒级配。3、决定土的物理力性质的因素：大小、形状、矿物成分、组成状况。4、三相比例批量标：表示土的三相比例关系的指标。包括：土粒相对密度dS，土的含水量w、密度ρ。5、土粒相对密度：土粒质量与同体积的4℃时纯水的质量之比。dS=mS/vSρW1=ρS/ρW1mS→土粒质量;vS→土粒体积cm3；ρS→土粒密度，土粒单位体积的质量g/cm3；ρW1→纯水在4℃时的密度，等于1/cm3。6、土的含水量：土中水的质量与土粒质量之比。W=mw/mS×100%,用“烘干法”测定。7、土的密度ρ=m/v=mw+mS/v；用“环刀法”测定。8、土的干密度：土单位体积中固体颗粒部分的质量。ρd=mS/v9、饱和密度：土孔隙中充满水时的单位体积质量。ρsat=mS+VVρW/v(VV土的体积)10、重度：土单位体积的重力γ=ρg(KN/m3)ρsat≥ρ≥ρd＞ρ’γsat≥γ≥γd＞γ’11、土的孔隙比：土中孔隙体积与土粒体积之比e=VV/VS。e＜0.6密实的低压缩性土e＞1.0疏松的高压缩性土12、土的孔隙率：土中孔隙所占体积与土总体积之比。n=VV/V×100%(n=e/1+e)13、土的饱和度：土中水体积与土中孔隙体积之比。Sr=VW/VV×100%14流塑性（状态）：保持天然结构的原准确度上，在其含水量达到液限以后，并不处于流动状态。可塑性（状态）：当黏性土在某含水量范围内，可用我力塑成任何形状而不发生裂纹，并当外力移去后仍能保持即得的形状的性能。15、液限：土由可塑状态转到流动状态的界限含水量。WL塑限：土由可塑状态转为半固态的界限含水量。Wp缩限：土由半固态不断蒸发水分，则体积继续逐渐减小，寺到体积不再收缩时，对应土的界限含水量WS液限WL采用锥式液限代测定。塑限Wp采用搓条法测定。16、塑性指数：土处在可塑状态的含水量变化范围（液限和塑限的差值）IP=WL-WPIP愈大，土处于可塑状态的含水量范围愈大。黏性土（IP＞10→①黏土IP＞17；②粉质黏土10＜IP≤17。17、液性指数：反映土的软硬件程度，指黏性土的天然含水量和限的差值与塑限指数之比。IL=W-WP/WL-WP=W-WP/IP。坚硬状态：当W＜WP时，IL＜0。流动状态：当W＞WL时，IL＞1。可塑状态：当WP＜W＜WL时，0＜IL≤1。IL愈大，土质愈软，反之，愈硬。IL:---------┴------------┴-----------┴-----------┴----------→坚硬0硬塑0.25可塑0.75软塑1流塑IL≤0;0＜IL≤0.25;0.25＜IL≤0.75;IL＞1.0。18、天然稠度：批量状土样测定的液限和天然含水量的差值与塑性指数之比。用于确定路基的干温程度。WC=WL-WP/IP=WL-W/WL-WP19、黏性土的活动度：用塑性指数与黏粒含量百分数之比值。A=IP/mm→（粒径＜0.02mm的）黏粒含量百分比。不活动黏性A＜0.75正常黏性土0.75＜A＜1.25活动黏性土A＞1.2520、黏性土的灵敏度：原状土的强度与该土经过重塑后的强度之比。St=qu/q,uqu→原状试样的无侧限抗压强度KPA。q,u→重塑试样的无侧限抗压强度KPA。St愈高，结构性愈强。受扰动后土的强度降低的愈多。21、触变性：黏性土的抗剪强度随时时恢复的胶体化学性质。22、相对密实度(无黏性土①砂土，②碎石土)Dr=密实：中实松散23、粉土性质：①易于液化接近砂土；②易于湿陷；③冻肽接近黏土。24、土的胀缩性：批量黏性土具有吸水膨胀和失水收缩的两种变形特征。25、膨胀土：黏粒成分主要由亲水性矿物组成具有显著胀缩性的黏性土。26、土的温陷性：批量土在自重压力作用下或自重压力和附加压力综合作用下，受水浸温后土的结构迅速破坏而发生显著附加下陷的特征。27、土的冻胀性：批量土的冻胀和冻融给建筑物或土工建筑物带来危害的变形特性。28、土按颗粒级配和塑性指数划分：①碎石土：粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。②砂土：粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%，且粒径大于0.75mm的颗粒含量全重50%的土；③粉土：介于砂土与黏性土之间，塑性指数IP≤10，粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%的土；④黏性土：塑性指数大于10的土。第三章土的渗透性及渗流1、渗透：液体从物质微孔中透过的现象。渗透性：土具有被液体透过的性质。2、砂土的渗透定律：地下水在土的孔隙或微小裂缝中以不大的速度连续渗透时，属于层流运动。V=Ki=q/A（砂土、层流）K→土的渗透系数，相当于滴溜溜转和梯度i=1时的渗流速度。i→水力梯度，单位渗流尺度上的水头损失i=或局部土体产生移动，导致土体变形②由于渗流作用，使水压力和浮力发生变化导致土体成结构物失稳。主要变现为岩坡滑动等构造物整体失稳。6.流砂：在向上的渗流力作用下，粒间有效应力为零时，颗粒群发生悬浮、移动的现象。7、临界水力梯度：使土体发生流砂现象时的水力梯度。8、管涌：在水流渗透作用下，土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动，以至流失；随着土的孔隙不断扩大，渗流速度不断增加，较粗的颗粒也相继被水流逐渐带走，最终导致土体内形成贯通的渗流管道，造成土体塌陷的现象。9、管涌防治：①改变水力条件；②改变几何条件；③减小渗流力；④渗流逸出处加反滤层。10、流砂防治：①改变土质；②覆盖压重以平衡渗透力；③增加渗透路径；④减少水头差。11、层流原因：土中孔隙一般非常微小曲折水在土中所受的粘滞阻力很大，流速十分缓慢，因此，大多数情况相邻两个水分子运动轨迹相平行而不混流。第四章土中应力1、土中应力：批量土体在自重、建筑荷载、交通荷载或其他因素的作用下，土中所产生的应力。包括：自重应力、附加应力。2、自重应力：批量土体受到自身重力作用而存在的应力。①竖向自重应力：②侧向自重应力：M—波松比KO—土的侧压力系数KM/1-M3、自重应力特点：①在自重应力作用下，土不产生侧向变形和剪切变形；②沿任一水平面上自重应力均匀无限分布；③自重应力一般不使地基产生变形。天然地下任意z处的竖向有效自重应力KPO成层土中自重应力：6C=n—深度Z范围内的土层总数；hi—第i层土的厚度γi—第i层的天然重度。4、基底压力：建筑物的荷载通过自身基础传给地基，在基础底面与地基之间使产生了荷载效应基底压力（P）的大小和分布状况与什么有关？①荷载的大小和分布；②基础的刚度；③基础埋深；④地基土的性质。5、基底压力P：①中心荷载下：基底面积：A=ρBγG=20KN/M3基础其上回填土总重力→G=γGAd（d—基础埋深）矩形基底②偏心荷载下：⑴e＜ρ/b时，基底压力P分布图呈梯形。⑵e=ρ/b时，基底压力P分布图呈三角形。⑶e＞ρ/b时，距心荷载较远的基底边缘返力为负值。PMAX=K—单向偏心作用点至具有最大压力的基底边缘的距离。6、基底附加压力（DO）：批量基底特号除基底处建造前土中自重应力。是