土力学复习资料

绪论地基受建筑物荷载影响的那一部分地层基础建筑物在地面以下并将上部荷载传递至地基的结构持力层直接支承基础的地层第一章地基岩土和地下水岩石形成年代较长，颗粒间牢固联结，呈整体或具有节理裂隙的岩体±:是松散的沉积物，它是岩石经风化、剥蚀、搬运、沉积而成形成年代较短，又称第四纪沉积物岩石的成因类型岩浆岩、沉积岩和变质岩岩浆岩是由岩浆侵入地壳或喷出地表而形成的岩浆喷出地表后冷凝形成的称为喷出岩,在地表以下冷凝形成的称为侵入岩常见岩浆岩有:花岗岩、正长岩、玄武岩等沉积岩是在地表条件下，由原岩经风化剥蚀作用而形成的岩石碎屑变质岩组成地壳的岩石由于地壳运动和岩浆活动等的影响，使其在固态下发生矿物成分，结构构造的改变，从而形成新的岩石土的成因类型残积土、坡积土、洪积土、冲积土残积土原岩经风化作用而残留在原地的碎屑物坡积土高处的岩石风化产物，由于受到雨雪水流的搬运，或由于重力的作用而沉积在较平缓的山坡上，这种沉积土称为坡积土洪积土由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流，将大量的基岩风化产物剥蚀、搬运、堆积于山谷冲沟出口或山前倾斜平原而成冲积土河流两岸的基岩及其上部覆盖的松散物质，被河流流水剥蚀后，经搬运、沉积于河流坡降平缓地带而形成的沉积土特点具有明显的层理构造和分选现象土的组成国体颗粒（血相）、永（液相）、气体（气相）土粒大小与哪些因素有关与其颗粒形状、矿物成分、结构构造存在一定的关系土的粒径级配土中土粒大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量来表示，称为土的粒径级配土的粒径级配的测定方法对于粒径大于

0.075mm的粒组可用筛分法测定对于粒径小于

0.075mm的颗粒则用比重计法或移液管法测定粒径级配曲线如曲线较陡，则表示颗粒大小差不多，土粒较均匀，级配不良如曲线平缓，则表示粒径相差悬殊，土粒级配良好不均匀系数CuCu=d60/dl0（其中d60为限制粒径，diO为有效粒径）Cu〈5的土，看做级配不良，Cu10的士看做级酉己良好土粒的矿物成分取决于母岩的成分及其所经受的风化作用可分为两大类原生矿物和次生矿物原生矿物由岩石经过物理风化生成的，其矿物与母岩成分相同常见的有石英、长石和云母次生矿物由原生矿物经过化学风化后所形成的新矿物，其成分与母岩完全不同常见的有蒙脱石、伊里石和高岭石蒙脱石亲水性最强，高岭石最弱土中液态水可分为结合水和自由水两大类其中结合水是指受电分子吸引力吸附在土粒表面的土中水，又分为强结合水（没有溶解能力，不能传递静水压力，只有在105°C时才蒸发）和弱结合水（仍不能传递静水压力，是粘性土具有可塑性的原因）自由水按其移动时所受作用力的不同，可分为重力水和毛细水土的结构指土粒或土粒集合体的大小、形状、相互排列与联结等一般分为单粒结构、蜂窝结构和絮状结构土的构造在同一土层剖面中，颗粒或颗粒集合体相互间的特征称为土的构造土的构造两大特征层理构造和裂隙构造无粘性土的密实度的判别方法天然孔隙比、相对密实度瓦、标准贯入度N（规范规定）粘性土的界限含水量粘性土由一种状态转到另一种状态的分界含水量液限WL土由可塑状态转到流动状态的界限含水量塑限Wp由半固态转到可塑状态的界限含水量缩限Ws由固态转到半固态的界限含水量塑性指数Ip省去百分号后的液限与塑限的差值Ip=（WL-Wp）X100,规范规定粘性土按照塑性指数值划分为粘土和粉质粘土液性指数IL粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比是用来判断粘性土软硬状态的指标根据液性指数值可将粘性土划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑和流塑五种状态碎石土粒径大于2nlm的颗粒超过总质量50%的土砂zt粒径大于2mm的颗粒不超过总质量50%,而粒径大于

0.075mm的颗粒超过总质量50%的土粉土；塑性指数Ip小于或者等于10,粒径大于

0.075mm的颗粒含量不超过总质量50%的土粘性土:指塑性指数Ip大于10的土按照Ip又可分为粉质粘土（10GpW17）和粘土（Ip〉17）淤泥天然含水量大于液限，天然孔隙比大于或等于L5的粘性土淤泥质土:天然含水量大于液限而天然孔隙比小于

1.5但大于或等于

1.0时的粘性土或粉土人工填土指人类各种活动而形成的堆积物分为素填土、压实填土、杂填土和冲填土冻土当土的温度降至零下时、土中部分孔隙水将冻结而形成冻土分为季节性冻土和多年冻土施下永分类地下水按埋藏条件可分为上层滞水、潜水和承压水上层滞水指埋藏在地表浅出、局部隔水层的上部且具有自由水面的地下水潜水埋臧在地表以下第一个稳定隔水层以上的具有自由水面的地下水承压水指充填于两个稳定隔水层之间的含水层中的地下水土的渗透性指水流通过土中孔隙的难易程度达西定律v=ki,箕中v是永在主中的棒透速度，i=h/1是水力梯度，k是土的渗透系数公式表示水在土中的渗透速度与水头差h成正比，而与水流过土样的距离1成反比动水力（渗透力）地下水的渗流对土单位体积内的骨架说产生的力是一种体积力，单位KN/m3oj=r iw流砂当动水力等于或大于土的有效重度时，土粒间的压力被抵消，土粒处于悬浮状态，土粒随水流动临界水力梯度匕动水力等于土的有效重度时的水力梯度ic.r7“.当水力梯度大于icr时就会产生流砂管涌当土中渗流的水力梯度小于临界水力梯度时，虽不至诱发流砂现象，但土中细小颗粒仍有可能穿过粗颗粒之间的孔隙渗流夹带而去，在土层中形成管状空洞这种现象称为管痛或磨蚀（简答）防治流砂的原则主要是

（1）沿基坑四周设置连续的截水帷幕，，阻止地下水流入基坑内；

（2）减小或平衡动水力；

（3）使动水力方向向下（简答）判别砂土密实度的方法有哪些

（1）采用孔隙比e的大小来判别；

（2）采用相对密实度来判别；

（3）采用标准贯入度N来判别第二章地基中的应力自重应力由土的自重在地基中产生的应力自重应力的特点对于匀质土层，自重应力是直线分布，对成层土，自重应力是折线分布地下水位上升，自重应力减小，地下水位下降，自重应力增加附加应力由建筑物的荷载或其他外载在地基内所产生的应力有效应力原理饱和土的总应力等于土骨架承担的有效应力与孔隙水承担的孔隙水压力之和基底压力建筑物荷载通过基础传递给地基，在基础底面与地基之间产生的接触应力称为基底灰力基底附加压力从建筑物建造后的基底压力中扣除基底标高处原有土的自重应力后，基底平面处新增加于地基表面的压力附加应力由建筑物等荷载在土体中引起的应力增量地基附加应力的分布规律

（1）附加应力的分布范围相当大，不仅分布在荷载范围面积之内，而且还分布在荷载面积以外，这就是所谓的附加应力扩散现象

（2）在离基础底面不同深度处的各个水平面上，以基底中点下轴线处的附加应力为最大，离开中心轴线越远的点，附加应力越小

（3）在荷载分布范围内任意点竖直线上的附加应力值，随着深度增大逐渐减小

（4）方形荷载所引起的附加应力，其影响深度要比条形基础荷载小的多

（5）当两个或多个荷载距离较近时，扩散到同一区域的竖向附加应力会彼此叠加起来，使该区域的附加应力比单个荷载作用时明显增大这就是所谓的应力叠加现象第三章土的压缩性及地基沉降土的压缩性土在压力作用下体积缩小的特性其实质是土中孔隙体积的减小通过侧限压缩试验来测定土的固结土的压缩随时间而增长的过程压缩系数a土的压缩前后的孔隙比之差与压力差之比压缩系数越大，说明土的压缩性就越rWj压缩模量Es土在完全侧限条件下的竖向附加应力与相应的竖向应变的比值地基的最终沉降量的计算分层总和法和规范法前期固结压力天然土层在历史上所经受过的最大固结压力超固结比OCR:前期固结压力与现有自重应力的比值根据OCR,可将沉积土层分为正常固结土、超固结土和欠固结土三类正常固结土前期固结压力等于现有土的自重应力超固结土历史上曾受过大于现有土自重应力的前期固结压力的土称为超固结土欠固结土土的前期固结压力小于现有土的自重应力的土饱和土有效应力原理:土骨架承担的有效应力与孔隙水承担的孔隙水压力之和等于作用在土中的附加应力固结度地基在某时间t的沉降量与地基的最终沉降量之比的百分数（简答）在一维固结过程中，土层厚度与排水条件对固结时间有何影响土质相同而厚度不同的两层土，当附加应力分布和排水条件相同时，达到同一固结度所需时间之比等于两土层最大排水距离的平方之比而对同一地基情况，若将单面排水改为双面排水，要达到相同的固结度，所需的时间仅为原来的1/4（简答）计算沉降的分层总和法与规范法有何异同？分层总和法是将沉降计算深度范围内的土划分为若干个分层，按侧限条件分别计算各层的压缩量，其总和即为地基最终沉降量规范法计算地基沉降其实质是在分层总和法的基础上，采用平均附加应力面积的概念，按天然土层界面分层，并结合大量工程沉降观测值的统计分析，以沉降计算经验系数对地基最终沉降量计算值加以修正第四章土的抗剪强度和地基承载力抗剪强度土体抵抗剪切破坏的极限能力抗剪强度指标（内摩擦角和内聚力）的测定方法

（1）直接剪切试验

（2）三轴压缩试验

（3）无侧限抗压强度试验

（4）十字板剪切试验其中前三者为室内试验方法，后者为原位测试方法（简答）直接剪切试验的缺点

（1）人为限制剪切面，而不是沿土样最薄弱的面剪切破坏

（2）剪切面上剪应力分布不均匀，应力条件复杂

（3）在剪切过程中，土样剪切面是逐渐减小的，而计算抗剪强度时却是按原截面计算的

（4）试验时不能严格控制排水条件和测量孔隙水压力地基变形的三个阶段

①线性变形阶段

②塑性变形阶段

③破坏阶段地基的破坏形式

①整体剪切破坏

②局部剪切破坏

③刺入剪切破坏（冲剪破坏）地基承载力指地基承受荷载和能力临塑荷载指地基中刚要出现但尚未出现剪切破坏时的基底压力地基界限荷载对轴心荷载作用下的地基，可取塑性区最大深度等于基础宽度的四分之一时相应的基底压力其计算公式是按条形基础受均布荷载的情况推导而得，如用于矩形基础及圆形基袖时偏于安全太沙基公式和斯肯普顿公式计算地基极限承载力的适用条件太沙基公式适用于匀质地基上基底粗糙的条形基础，一般用于计算地基长期承载力斯肯普顿公式适用于饱和软土地基上的浅基础，用于计算地基短期承载力（简答）地基极限承载力与哪些因素有关？

（1）土的内摩擦角、粘聚力和重度愈大，极限承载力愈大基础底面宽度增加，长期承载力将增大，特别是当土的内摩擦角较大时影响会较明显，但短期承载力与基础宽度无关

（3）基础埋深增加，极限承载力也随之提高第五章土坡稳定和土压力理论自然休止角砂土堆积成的土坡，在自然稳定状态下的极限坡角静止土压力如果挡土墙在土压力作用下不向任何方向移动或转动而保持原来的位置，则作用在墙背上的士压力为静止土压力静止土压力沿着墙高呈三角形分布，其合力作用点在距墙底三分之一墙高处主动土压力土压力作用下，挡土墙向前移动或转动时，墙后土体向墙一侧伸展，使土压力减小，当位移达某一定值时，土体处于极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力为主动土压另被动土压力当挡土墙在外力作用下，向墙背填土方向转动或移动时，墙背挤压土体，使土压力逐渐增大，当土体处于被动极限平衡状态时，则作用在墙背上的土压力为被动土压力朗肯土压力理论的假设1墙后填土面水平2墙背垂直于填土面3墙背光滑临界深度挡土墙主动土压力为零时的深度称为喳界深度重力式挡土墙的分类仰斜、竖直和俯斜挡土墙的稳定验算包括抗倾覆验算（抗倾覆力矩比倾覆力矩）和抗滑移验算（抗滑移力比滑移力）（简答）提高挡土墙抗倾覆、抗滑移稳定性的措施有哪些？提高挡土墙抗倾覆稳定性的措施有

①将墙趾做成台阶式

②加大墙体宽度，以增大墙体自重

③优先选择仰斜式挡土墙

④提高墙后填土质量

⑤做好排水条件提高挡土墙抗滑移稳定性的主要措施有

①将基底做成逆坡，以减小滑移力

②加大墙体宽度，以增加墙体自重

③采取能减小主动土压力的措施第六章工程地质勘查详细勘察详细勘探点宜按建筑物的主要轴线布置，或沿建筑物周边及角点布置，对地基基础设计等级为丙级的建筑物可按建筑物或建筑群的范围布置勘探点勘探点的间距视场地条件、地基土质条件按规范确定详细勘察探孔的深度以能控制地基主要受力层为原则当基础的宽度不大于5m,且在地基沉降计算深度内又无软弱下卧层存在时，勘探孔深度对条形基础一般取3b,独立柱基为

1.5b,但不小于5m为了合理进行统计，每一场地每一土层的试样数量不应少于6组，同一土层的孔内原位测试数据不应少于6组勘探方法坑探、钻探和触探坑探坑探是一种挖掘探井的简单勘探方法，是指通过探坑开挖取得直观资料和原状土样钻探是用钻机在底层中钻孔，以鉴别和划分地层，也可沿孔深取样，用以测定岩石和土层的物理力学性质，同时也可直接在孔内进行某些原位测试触探是用静力或动力将金属探头贯入土层，根据土对触探头的贯入阻力或锤击数来间接判断土层及其性质触探按其贯入方式的不同，分为静力触探和动力触探标准贯入试验将

63.5kg的穿心锤以760mm的落距自由下落，先将贯入器竖直打入土中150mm,然后记录每打入土中300nlm的锤击数标准贯入试验适用于砂土、粉土和一般粘性土轻便触探试验试验时先用轻便钻具开孔至被测试的土层，然后提升质量为10kg的穿心锤,使其以500mni的落距自由下落，把尖锥头竖直打入土中每贯入300nini的锤击数以小表示适用于粘性土和粘性素填土地基的勘探第七章天然地基上的浅基础基础埋置深度是指基础底面至地面的距离（简答）影响基础埋置深度选择的因素1与建筑物及场地环境有关的条件2土层的性质和分布3地下水条件4土的冻胀影响地基承载力特征值在保证地基稳定的条件下，使建筑物的沉降量不超过允许值的地基承载力（简答）确定地基承载力特征值的方法主要有哪些？1根据土的抗剪强度指标以理论公式计算；2由现场载荷试验曲线确定；3按工程经验确定软弱下卧层承载力显著低于持力层的高压缩性土层地基沉降按其特征可分为四种沉降量、沉降差（框架结构和单层排架结构）、倾斜（多层、高层和高耸结构）和局部倾斜（砌体承重结构）第八章桩基础（简答）什么情况下可考虑选择桩基础1高层建筑或重耍的和有纪念性的大型建筑，不允许地基有过大沉降和不均匀沉降2重型工业厂房；3高耸结构物；4需要减弱振动影响的大型精密机械设备基础；5软弱地基或某些特殊土上的永久性建筑物；6以桩基作为抗震措施的地震区建筑桩的分类按施工方法的不同，可分为预制桩和灌注桩；按桩的性状和竖向受力情况，可分为摩擦型桩和端承型桩摩擦型桩桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受的桩端承型桩桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受的桩桩的设置效应随着桩的设置方法不同，桩孔处原土和桩周土所受的排挤作用也很不相同，排挤作用会引起桩周土天然结构、物理状态和应力状态的变化，从而影响桩的承载力和沉降，这些问题属于桩的设置效应问题按设置效应，可将桩分为挤土桩、部分挤土桩和非挤土桩负摩阻力当土层相对于桩侧向下位移时，产生于桩侧的向下的摩阻力称为负摩阻力单桩竖向承载力的确定取决于两个方面，1取决于桩本身的材料强度；2取决于地层的支撑力群桩效应群桩基础受竖向荷载作用后，由于承台一桩-土的相互作用使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而与单桩明显不同，这种现象称为群桩效应桩的间距一般采用3~4倍桩径第九章软弱地基处理软弱土一般指土质疏松、压缩性高、抗剪强度低的软土、松散砂土和未经处理的填土软土的特征1压缩性高，其压缩性往往随着液限的增大而增加；2软土强度低；3软土的透水性较差；4软土具有显著的结构性；5软土的流变性比较明显液化在周期性的振动荷载作用下，孔隙水压力逐渐累积，甚至可以抵消有效应力，使土粒处于悬浮状态，此时土体完全失去抗剪强度而显示出近似液体的特征，这种现象称为液化常见地基处理方法1换填垫层法；2深层挤密法；3强夯法；4预压法；5胶结法；6加筋法换填垫层法原理直接置换地基持力层软弱土的处理方法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理换填垫层法的作用1提高地基持力层的承载力；2减少基础沉降量；3加速地基的排水固结O砂垫层的宽度的确定苣从两方面考虑，1是要满足压力扩散角的要求；2是要有足够的宽度以防止砂垫层向两侧挤出振冲法原理有效的增加很湿至饱和状态的非密实砂土的密实度水泥土搅拌法原理使用特制的搅拌机械，以水泥浆或石灰粉作为固化剂，在土层中强行与土搅拌，使土硬结成水泥土桩或连成地下桩排。