《土力学与基础工程》.docx

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1、土力学与基础工程1.1土的物理性质及工程分类1) 1.1本章概述本章介绍了土的生成和演变、土的物质组成、水一一土系统的相互作用、土的结构以及土的物理性质和土的分类等内容1.1.2本章知识点(1)的生成和组成地球表面的整体岩石在阳光、大气、水和生物等因素影响下发生风化作用，使得岩石崩解、破碎，经流水、风、冰川等动力作用，形成形状各异、大小不一的颗粒。其中包括物理风化、化学风化、生物风化。土的组成包括土的固体颗粒、土的矿物成分、土中的水、土中的气体。土的粒径级配直接影响土的性质，要确定各粒组的相对含量，常用方法有筛分法和沉降法。2) )的物理性质指标主要有测定土的密度、土粒相对密度和含水量的实测指

2、标;通过计算求得的土的干密度、饱和密度、有效密度、孔隙比、孔隙率、饱和度的换算指标;三相指标的换算。(3)无黏性土的密实度根据砂土的相对密实度可以反应砂土密实的程度。还有一些如按标准贯入击数、重型圆锥动力触探数、超重型圆锥动力触探数划分方法。(4)黏性土的物理性质黏性土的物理性质包括节界含水量、塑性指标和液性指数、灵敏度和触变性。(5)的压实性土的压实性的研究包括现场填筑试验和室内击实试验两种方法。(6)的工程分类依据土颗粒组成及其特征、土的塑性指标及土中有机质的含量三类指标可以将土进行分类。对于建筑地基基础设计的规范可以把土简单的分为碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土。另外，首先由美国萨格

3、兰德提出的塑性图分类法也成为了世界通用的一种细粒土分类方法。1.2土的渗透性与渗流1. 2.1本章概述本章介绍了达西定律、土的渗透系数测定方法、有效应力原理、二维渗流、流网以及渗透力与渗透稳定性等。1.2. 2本章知识点(1)水头和水力坡降2uvhz,2ygw其中相对于基准面的高度，代表单位水体所具有的位能，叫位置水Z头，m;孔隙水压力，代表单位质量水体所具有的压力势能，kPa;uu一一该点孔隙水压力的水柱高度，叫压力水头，myw渗流速度，m/sV2v单位重量水体所具有的动能这算水柱高度，叫速度水头,m2g总水头，表示单位重量水体所具有的总机械能，mh位置水头Z的大小与基准面的选定有关。因此，

4、水头的大小随着基准面的选取而不同。但实际渗流问题中关心是水头差，基准面可以任取。由于水在土中渗流时所受土的阻力较大，因此一般情况下水在土中渗流的速度很小，产生的速度水头也很小，与位置水头和压力水头比较可忽略其影响。所以公式可以简化为。uhz,y由图可知，水从1点渗流到2点过程中的水头损失为,h,那么可用水在单位渗流过程中的水头损失来表征水在土中渗流的推动力的大小，即用水力坡降i来表示，表达式为：,h,1(2)达西定律法国学者达西根据砂土渗透试验，发表了水在饱和砂土中的流动方程式，即达西定律：,hvkki,L其中断面平均渗透速度，即为单位时间内通过与渗流方向成直角V的单位截面积的水量，为方便起见

5、，以后称之为渗透速度，m/s1.渗流长度，即渗径，m士的渗透系数，m/s或cm/sk(3) 的渗透系数1,渗透系数的室内测定1)带水头渗透试验QAvtAkit,()3Qm总水量，2mA土试样的截面积，收集时间，st2)变水法渗透试验hdqkAdtadh,13dqcms流量，2m水管的截面积，a2mA一一试样截面积，2)现场井点抽水试验确定渗透系数方法1. 3土中应力和地基沉降量计算1.3.1本章概述本章便于了解土中应力的基本形式、基本定义，并掌握其分布规律，熟悉土中自重应力、附加应力和基地压力的计算方法；了解双层地基中附加应力的变化规律。1.3. 2本章知识点（D土中自重应力计算1）均质土中无

6、地下水条件下的自重应力,yzcz2）成层土中自重应力n,yhyhyhyh，cznniill22,li3）水平向自重应力,kCXCyCZO（2）基地压力（接触应力）计算D基地压力的简化计算中心荷载作用下的基地压力FG,p,A偏心荷载作用下的基地压力FGM,p,maxIbWFGM,p,minlbW由推论得2（）FG,p,minl3Obe,22）基地附加压力PP,Och（3） 土中附加应力计算D竖向集中力作用下的地基附加应力2）矩形与圆形面积上作用荷载时的土中附加应力3）作用在一条直线上和一条形面积上的均布荷载引起的土中附加应力（4） 土的压缩性D室内侧限压缩试验2）压缩曲线与压缩性指标1 .压缩系

7、数,eee,12a,ppp212 .压缩指数ee,el2c,c,lglglgppp213 .压缩模具,ppz21E,zz(5)地基最终沉降量计算(6)地基变形与时间的关系1. 4土的抗剪强度与浅基础的地基承载力1.4.1本章概述本章介绍了土的抗剪强度理论、抗剪强度指标的测定方法、饱和黏性土与无黏性土的抗剪强度特征、孔隙压力系数、应力路径、地基破坏形式、浅基础的地基临塑荷载、地基临界荷载以及地基承载力的确定1.4. 2本章知识点(1) 土的抗剪强度理论D库伦定律,tan,c,tan,f式中土的抗剪强度，kPa;,f剪切面上的法向应力，kPa;,.土的内摩擦角，()，c土的黏聚力，kPa。,f土的

8、抗剪强度用剪切面上的有效应力来表示更合适，即：，,c,tan,f3)莫尔-库仑强度理论,f()f(2) 的抗剪强度试验土的剪切强度指标是通过土的抗剪强度试验测定的，不同的抗剪强度指标可以用不同的抗剪强度试验来获得。土的抗剪强度试验按照试验进行场所，可分为室内试验和现场试验两大类。室内试验常用的有直接剪切试验、三轴压缩试验和无侧限抗压强度试验;现场试验仅介绍十字板剪切试验。(3)孔隙压力系数孔隙压力的计算系数，即：，,u,B,A,313式中A,B孔隙压力系数。孔隙压力系数B的在各向应力增量相等条件下的孔隙压力系数。计算公式为：,uB,3试样在周围压力增量下产生的孔隙压力增量，kPa;式中,u,0

9、3孔隙压力系数A为偏应力增量作用下的孔隙压力系数，计算公式为：,ulA,B,13式中一一试样在主应力差()下即剪切是产生的孔隙压,U131力，kPaO(4)饱和黏性土的抗剪强度D不固结不排水抗剪强度2)固结不排水抗剪强度3)固结排水抗剪强度4)抗剪强度指标的选择(5)应力路径对土的抗剪强度的影响(6)无黏性土的抗剪强度由于无黏性土的透水性强，在通常的加荷速率下，土体中的孔隙压力常等于零，因此其抗剪强度指标常用三轴固结排水剪切或慢剪试验来测定。(7)竖向荷载作用下地基破坏形式和地基承载力地基因竖向承载力不足引起的破坏有三种形式:整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏。(8)地基临塑荷载和临界荷载,

10、(,cot)rdcO,prdcr,cot,2(9)浅基础的地基极限承载力1)普朗德尔公式普朗德尔极限承载力是一种按照极限平衡理论求解的承载力。p,Nq,Ncuqc2)太沙基公式太沙基承载力是按假定滑动画面法求解的承载力。1 pNqNcNyb,uqcy23)汉森和魏锡克公式IpcNqNbN,ucq,21.5土压力与土坡稳定性1.5.1本章概述本章介绍了各种土压力的形成条件、概念及各种土压力理论。使得我们熟悉了工程中的土压力种类，掌握狼肯士压力理论、库伦士压力理论和规范公式。1.5.2本章知识点(1)挡土墙的土压力1)土压力的类型1 .静止土压力建筑物地下室的外墙面，由于楼面和墙体的支撑作用，外墙

11、几乎不会发生位移，这时作用在外墙面上的填土侧压力可按静止土压力计算。pkyz,002 .主动土压力3 .被动土压力(2)狼肯士压力理论它是根据半无限土体在自重作用下的应力状态和极限平衡条件建立的。狼肯理论分析挡土墙的土压力时，假设：1,墙后填土表面水平2,挡土墙背垂直3,挡墙背面光滑，即不考虑墙与土之间的摩擦力。1)主动土压力根据土体的极限平衡条件，黏性土中任一点大、小主应力的关系应该,200满足:,tan(45)2tan(45)c,3122,0计算主动土压力时，并令p,yzk,tan(45)a31a2PyZkCk,2则有：aaa而对于无黏性土，由于c=0,则有：PyZk,aa2)被动土压力(

12、3)库伦士压力理论库伦根据挡土墙后形成的滑动楔体极限平衡条件，并假定滑动面为一平面，来求算出挡土墙上的土压力，称为著名的库伦士压力理论。它假设：1,墙后填土为均匀的无黏性(C=O),填土表面可以是倾斜的;2,挡土墙是刚性的，墙背可以是倾斜的，倾角为a;3,墙面粗糙，墙面与土体之间存在摩擦力，摩擦角大于01)主动土压力12EyIIK,aa2墙后填土的容重，yH墙的高度库伦主动土压力系数Ka墙背倾角(墙背与铅直线的夹角)，以铅垂线为准，顺时针为a负，称仰斜，逆时针为正，称俯斜,一一墙背与填土之间的摩擦角，由试验确定，无试验资料时，一，12般取，()33,墙后填土的内摩擦角,填土表面的倾角2)被动土

13、压力dEppyzK,ppdz(4)朗肯理论与库伦士压力理论比较(5)挡土墙的设计挡土墙的类型、断面尺寸与构造措施挡土墙有重力式挡土墙、锚定式挡土墙、薄壁式挡土墙、加筋土挡土墙。对于重力式挡土墙的构造涉及了墙背倾斜形式的选用、挡土墙剖面的拟定、排水设施、沉降缝和伸缩缝。(6)土坡的稳定性分析1.6岩土工程勘察1. 6.1本章概述本章主要介绍了构成天然地基的岩石和土的成因类型及其主要特征、地基勘察任务、现场任务、现场测试方法以及地基勘察报告的编写。1.6. 2本章知识点（1）岩土工程勘察的任务和内容1）岩土工程勘察等级不同的建筑场地地质条件不同，存在的工程地质问题也各异，因此建筑物所采取的地基基础

14、设计方案也可能不同。岩土工程勘察的分级根据岩土工程的安全等级、场地的复杂程度和地基的复杂程度来划分。不同等级的岩土工程勘察因其复杂和难易程度不同，对勘察测试工作、分析计算评价工作、施工监测控制工作等级等的规模、工作量、工作深度与质量也相应有不同的要求。岩土工程的重要性等级根据破坏后果分为一级、二级和三级;场地复杂程度根据其复杂的程度分为一级、二级和三级;地基复杂程度根据复杂的程度分为一级、二级和三级;岩土工程勘察的等级综合了以上三个方面进行了划分。2）勘察的内容首先进行可行性研究勘察:收集分析所在地的工程地质资料;进行现场调查，了解场地的地层结构和其他基本情况:对工程地质条件复杂，工程资料不符合要求的，可根据具体情况，进行工程地质测绘及必要的勘察工作。然后进行初步勘察，整理初勘应得的资料，完成所需的主要工作内容。如查明地质构造，对不良地质现象查明原因等一系列工作。另外对勘探线、点布置的要求要落实。最后，进行详细勘察。整理资料，完成所需的主要工作内容，如查明建筑范围各岩石的资料，对一级建筑物和部分二级建筑物提供地基变形计算参数，预测建筑物的变形，查明一些埋藏物等。（2）岩土工程勘察的方法1）工程地质测绘和调查2）勘察与取样勘察的方法包括掘探、钻探、触探和物探4大类。其中钻探的方法根据钻进方式不同分为回转钻进