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土力学与地基基础
土力学是力学的一个分支，研究土体的力学行为和力学性质。
它主要研究土体的强度、变形特性、流变性和孔隙特性等。
土力学的研究内容包括土体的力学性质试验、土体强度理论、土体变形特性、土体的流变性和孔隙特性等。
地基基础是建筑工程中的一个重要组成部分，它是为建筑物提供稳定支撑和传递荷载的基于地面以下部分。
地基基础承受建筑物和荷载产生的重力荷载、水平荷载和地震荷载等，同时还要满足土壤的承载力和变形要求。
地基基础的设计和施工需要考虑土壤的力学性质和承载力，通过合理的设计和施工保证建筑物的安全和稳定。
土力学与地基基础密切相关，土力学的理论和方法为地基基础的设计和分析提供了重要的依据和指导。
通过研究土体的力学性质和力学行为，可以确定地基基础的荷载传递机理和承载力计算方法，以及地基基础的变形控制和稳定性分析等。
在地基基础工程中，土力学的知识和方法被广泛应用于基坑支护、地基处理、地基改良和基础设计等方面，可以提高工程的安全性和经济性。
1。
【绪论】1土力学、地基及基础概念：土力学——工程力学的一个分支，用于研究土体的应力、变形、强度、渗流和长期稳定性的一门学科。
基础工程学——关于地基基础设计与施工的知识。
地基：❖定义：承受建筑物或构筑物荷载、受这些荷载影响的那一部分地层。
❖种类：天然地基和人工地基基础：❖定义：支承上部结构荷载并将其传给地层中地基内的、起到承上启下作用的下部结构。
❖种类：浅基础和深基础。
地基与基础设计的基本条件：❖作用于地基上的荷载效应不得超过地基容许承载力值。
❖基础沉降不得超过地基变形容许值。
❖具有足够防止失稳破坏的安全储备。
3基础工程学学习方法：（1）重视工程地质勘察及现场原位测试（2）重视地区工程经验（3）考虑地基、基础和上部结构的共同工作（4）施工质量的重要性绪论(补充内容)土的物理性质第一节土的形成与颗粒特征一、土体的形成：土是岩石经风化、搬运、堆积而形成的自然历史的产物。
二、土体的三相组成（一）、固体矿物颗粒(固相)1. 矿物成分原生矿物：石英、长石、云母等次生矿物：主要是粘土矿物，包括三种类型高岭石、伊利石、蒙脱石粘土矿物：由硅氧四面体和铝氢氧八面体构成的晶胞所组合而成颗粒大小基本概念粒度:天然土是由大小不同的颗粒组成的,土粒的大小称为粒度。
粒组：天然土的粒径一般是连续变化的，工程上把相近的土粒合并为组，称为粒组。
粒径级配：（1）定义：工程中常用土中各粒组的相对含量，占总质量的百分数来表示，称为土的粒径级配(粒度成分)。
（2）粒径分析方法•筛分法（d>0.075mm的土）•沉降分析法：（d<0.075mm的土）密度计法（d<0.075mm的土）（3）表述方法：表格法3. 颗粒形状：•原生矿物圆状、浑圆状、棱角状•次生矿物针状、片状、扁平状（二）、土体中水(液相)：土中的水即为土体中的液相,其含量根据土体中水分子受到电场力的作用大小,土体中的水主要可以分为：（三）、土体中气体(气相)土体中的气体是指存于土体空隙中未被水占据的部分,存在形式有两种:第二节土的结构定义：土体的结构是指土颗粒之间的相互排列和连接方式。
土力学与地基基础总结土力学与地基基础总结土力学与地基基础总结一第1章绪论1、基本概念土力学：是用力学的观点研究土各种性能一门科学地基：直接承受建筑物荷载的那一部分土层基础：将上部结构的荷载传递到地基中的结构的一部分，通常称为下部结构持力层：直接与基础地面接触的土层下卧层：地基内持力层下面的土层软弱下卧层：地基承载力低于持力层的下卧层天然地基：未经人工处理就可满足设计要求的地基人工地基：地层承载力不能满足设计要求，需进行加固处理的地基基础埋深：从设计地面（一般从室外地面）到基础底面的垂直距离浅基础：埋深小于5m,只需挖槽、排水等普通施工程序即可建造的基础深基础：借助于特殊施工方法建造的基础。
如桩基、墩基、沉井和地下连续墙2、地基与基础设计的基本条件（1）作用于地基上的荷载效应不得超过地基容许承载力值。
（2）基础沉降不得超过地基变形容许值。
（3）具有足够防止失稳破坏的安全储备。
第2章土的物理性质和工程分类1、土的结构：（1）单粒结构；（2）蜂窝结构；（3）絮状结构2、土的构造（1）层状构造；（2）分散构造；（3）裂隙构造（4）结核状构造3、土的工程特性（1）压缩性高；（2）强度低；（3）透水性大4、土的颗粒级配（1）土的粒径： d60 —控制粒径d10 —有效粒径d30 —中值粒径（3）连续程度:Cc = d302 / (d60 ×d10 ) —曲率系数5、土的物理性质（1）土的物理性质指标1）土的密度、有效密度、饱和密度、干密度土的重度、有效重度、饱和重度、干重度2）土粒的比重3）土的饱和度4）土的含水量5）土的孔隙比和空隙率（2）无粘性土的密实度：Dremaxeemaxemin（3）粘性土的物理性质：（4）液性指数和塑性指数IpLpILpLp（5）粘性土的灵敏度（6）粘性土的触变性饱和粘性土受到扰动后，结构产生破坏，土的强度降低。
当扰动停止后，土的强度随时间又会逐渐恢复的现象，称为触变性。
绪论一、土力学、地基及基础1、土力学：土力学的研究对象是“工程土”。
土是岩石风化的产物，是岩石经风化、剥蚀、搬运、沉积而形成的松散堆积物，颗粒之间没有胶结或弱胶结。
土的形成经历了漫长的地质历史过程，其性质随着形成过程和自然环境的不同而有差异。
因此，在建筑物设计前，必须对建筑场地土的成因、工程性质、不良地质现象、地下水状况和场地的工程地质等进行评判，密切结合土的工程性质进行设计和施工。
否则，会影响工程的经济效益和安全使用。
土力学是工程力学的一个分支，是利用力学原理研究土的应力、应变、强度和稳定性等力学问题的一门应用学科。
由于土的物理、化学和力学性质与一般刚体、弹性固体和流体有所不同，因此，土的工程性质必须通过土工测试技术进行研究。
2、地基：建筑物都是建造在土层或岩层上的，通常把直接承受建筑物荷载的土层或岩层称为地基。
未经人工处理就能满足设计要求的地基称为天然地基；需要对地基进行加固处理才能满足设计要求的地基称为人工地基。
3、基础：建筑物上部结构承受的各种荷载是通过基础传递给地基的，所谓基础是指承受建筑物各种荷载并传递给地基的下部结构。
通常情况下，建筑物基础应埋入地面以下一定深度进入持力层，即基础的埋置深度。
按照基础的埋置深度的不同，基础可分为浅基础和深基础。
在建筑物荷载作用下，地基、基础和上部结构三部分是彼此联系、相互影响和共同作用的，如图1所示。
设计时应根据场地的工程地质条件，综合考虑地基、基础和上部结构三部分的共同作用和施工条件，并通过经济、技术比较，选取安全可靠、经济合理、技术可行的地基基础方案。
二、土力学的发展简史生产的发展和生活的需要，使人类早就懂得了利用土进行建设。
西安半坡村新石器时代的遗址就发现了土台和石础；公元前两世纪修建的万里长城及随后修建的京杭大运河、黄河大堤等都有坚固的地基与基础。
这些都说明我国人民在长期的生产实践中积累了许多土力学方面的知识。
十八世纪产业革命以后，随着城市建设、水利工程及道路工程的兴建，推动了土力学的发展。
绪论1.土的用途：可用作建筑物的地基；可用作土工建筑材料；充当建筑物2.土的基本特性：碎散性、多相性、多孔性3.土的特点：自然变异性和易变性4.地基：工程上把受建筑物荷载影响且应力应变不能忽略的那部分地层称为地基。
坚硬的天然地层直接作为建筑物地基的称为天然地基，软弱地层需要经过人工加固处理后作为建筑物地基的称为人工地基。
5.基础：把建筑物向地基地基传递荷载的下部结构称为基础。
基础地面至地面的垂直距离称为基础的埋置深度。
浅基础：埋置深度不大，在计算中基础的侧面摩擦力不必考虑，只需挖槽、排水等普通施工程序就可建造的基础；深基础：指埋置于深处的良好土层上，在计算中应考虑基础侧面的摩擦力，并需借助特殊施工方法建造的基础。
6.地基和基础的重要性：地基和基础是建筑物的根本；地基和基础是地下隐蔽工程，施工难度大；地基和基础工程造价高，工期长7.土力学的研究内容：土的基本性质；土体中的应力计算；地基变形量计算；土体稳定性分析8.基础工程（地基和基础的总称）：基础设计和地基处理第一章1.土层：土是具有成层性的。
物质组成、物理化学状态基本一致，工程性质大致相仿的同一层土。
2.土体：由若干厚度不等、性质各异，以一定上下层序组合在一起的土层集合体。
3.土：残积土：无搬运；运积土：有搬运4.土的三相组成：固体颗粒、水、气。
固体颗粒构成土的骨架，没有液体时是干土，没有气体时是饱和土。
5.粒度：土粒的大小6.粒组：大小、性质相近的土粒合并为一组。
7.界限粒径：划分粒组的分界尺寸。
8.0.075毫米是把土分为细粒土和粗粒土的界限粒径。
9.土的颗粒级配：土中各粒组的相对含量占总质量的百分数10.土的颗粒级配是通过土的颗粒分析试验测定的。
粗粒土采用筛分法测定，细粒土采用沉降分析法（密度计法、移液管法）11.不均匀系数C u表明粒度的不均匀程度，C u越大，表明粒度的分布范围越大，土粒越不均匀，颗粒大小相差越悬殊，其级配越好。
曲率系数C c描述了级配曲线分布的连续程度，表明是否有某粒组缺失的情况。
一、名词解释1. 土力学：是研究土体在力的作用下的应力-应变或应力-应变-时间关系和强度的应用学科，是工程力学的一个分支。
为工程地质学研究土体中可能发生的地质作用提供定量研究的理论基础和方法。
主要用于土木、交通、水利等工程。
2.地基：地基是指建筑物下面支承基础的土体或岩体。
3.基础：是指建筑物地面以下的承重结构，如基坑、承台、框架柱、地梁等。
4.软弱下卧层：在持力层以下受力层范围内存在软土层，其承载力比持力层承载力小得多，该软土层称为软弱下卧层。
5. 土体：土体不是由单一而均匀的土组成的，而是由性质各异、厚薄不等的若干土层以特定的上下次序组合在一起。
因而土体不是简单的土层组合.而是与工程建筑的安全、经济和正常使用有关的土层组合体。
6.界限粒径：界限粒组的物理意义是划分粒组的分界尺寸7. 土的颗粒级配：又称（粒度）级配。
由不同粒度组成的散状物料中各级粒度所占的数量。
常以占总量的百分数来表示。
8.界限含水量：通常是指土的液限、塑限和缩限。
众所周知，液限和塑限是粘性土极为重要的指标，是粘性土工程分类的主要依据，和天然含水量一起，是估价土的工程特性的主要参数。
9. 土的灵敏度：是指原状土强度与扰动土强度之比ST=原状土强度/扰动土强度。
10.自重应力：是岩土体内由自身重量引起的应力。
11.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便产生了荷载效应（接触应力）。
12.基底附加压力：是指建筑物建造后，基底接触压力与基底处土自重应力之差，一般将其作为作用于弹性半空间表面上的局部荷载，并根据弹性理论来求算地基中的附加应力。
13.地基附加应力：是指荷载在地基内引起的应力增量。
14. 土的压缩性：是指土受压时体积压缩变小的性质。
15. 土的固结：是指松散沉积物转变为固结岩石的过程。
16.压缩系数：是描述物体压缩性大小的物理量。
17.压缩模量Es：是指在侧限条件下受压时压应力6与相应应变qz之比值。
【绪论】1土力学、地基及基础概念：土力学——工程力学的一个分支，用于研究土体的应力、变形、强度、渗流和长期稳定性的一门学科。
基础工程学——关于地基基础设计与施工的知识。
地基：❖定义：承受建筑物或构筑物荷载、受这些荷载影响的那一部分地层。
❖种类：天然地基和人工地基基础：❖定义：支承上部结构荷载并将其传给地层中地基内的、起到承上启下作用的下部结构。
❖种类：浅基础和深基础。
地基与基础设计的基本条件：❖作用于地基上的荷载效应不得超过地基容许承载力值。
❖基础沉降不得超过地基变形容许值。
❖具有足够防止失稳破坏的安全储备。
3基础工程学学习方法：（1）重视工程地质勘察及现场原位测试（2）重视地区工程经验（3）考虑地基、基础和上部结构的共同工作（4）施工质量的重要性绪论(补充内容)土的物理性质第一节土的形成与颗粒特征一、土体的形成：土是岩石经风化、搬运、堆积而形成的自然历史的产物。
二、土体的三相组成（一）、固体矿物颗粒(固相)1. 矿物成分原生矿物：石英、长石、云母等次生矿物：主要是粘土矿物，包括三种类型高岭石、伊利石、蒙脱石粘土矿物：由硅氧四面体和铝氢氧八面体构成的晶胞所组合而成颗粒大小基本概念粒度:天然土是由大小不同的颗粒组成的,土粒的大小称为粒度。
粒组：天然土的粒径一般是连续变化的，工程上把相近的土粒合并为组，称为粒组。
粒径级配：（1）定义：工程中常用土中各粒组的相对含量，占总质量的百分数来表示，称为土的粒径级配(粒度成分)。
（2）粒径分析方法•筛分法（d>0.075mm的土）•沉降分析法：（d<0.075mm的土）密度计法（d<0.075mm的土）（3）表述方法：表格法3. 颗粒形状：•原生矿物圆状、浑圆状、棱角状•次生矿物针状、片状、扁平状（二）、土体中水(液相)：土中的水即为土体中的液相,其含量根据土体中水分子受到电场力的作用大小,土体中的水主要可以分为：（三）、土体中气体(气相)土体中的气体是指存于土体空隙中未被水占据的部分,存在形式有两种:第二节土的结构定义：土体的结构是指土颗粒之间的相互排列和连接方式。
第三节土的三相组成及物理性质指标一. 土的三相图例题1：工程地基经试验测定：原状土样的体积V=70cm3，土的质量m=0.126Kg,土的固体颗粒质量ms=0.1043Kg,土粒密度2.7g/cm3,求土样的密度，干密度，含水量,饱和密度，孔隙比，孔隙率，饱和度。
第四节无粘性土的密实特性定义:土的密实度通常是指单位体积中固体颗粒的含量1、孔隙比e 或孔隙率n 优点：简单方便缺点：不能反映级配的影响且只能用于同一种土2、相对密实度emax 与emin ：最大与最小孔隙比 判别标准：Dr = 1 , 最密状态 Dr = 0 , 最松状态 Dr ≤ 1/3 , 疏松状态1/3 < Dr ≤ 2/3， 中密状态Dr > 2/3 , 密实状态优点：把土的级配因素考虑在内，理论上较为完善 缺点：e 、emin 、 eman 难以准确测定 3、根据现场标准贯入试验判定：标准贯入试验是一种原位测试方法。
试验方法：将质量为63.5kg 的锤头，提升到76cm 的高度，让锤自由下落，打击标准贯入器，使贯入器入土深为30cm 所需的锤击数，记为N63.5，这是一种简便的测试方法。
N 的大小，综合反映了土的贯入阻力的大小，亦即密实度的大小。
我国《岩土工程勘查规范》（GB50021－94）规定砂土的密实度按表标准贯入锤击数进行划分。
判定标准：第五节 粘性土的物理特性➢ 粘性土的物理特性可以用稠度表示。
➢ 稠度是指粘性土含水量不同时所表现出的物理状态，反映土的软硬程度。
➢ 粘性土从一种状态过度到另一种状态的分界含水量称为界限含水量。
粘性土的稠度反映土中水的形态 砾砂、粗砂、密实度e ＞0.95e ＞0.85 松散0.85＜e ≤0.950.70≤e ≤0.85 e ＜0.70 细砂、粉砂0.75＜e ≤0.850.60≤e ≤0.75 e ＜0.60中砂稍密中密密实土的名称一、界限含水量：2、塑限ωp：滚搓法：将天然湿度的土体在毛玻璃上搓成直径为3mm土条时，土条恰好产生裂缝并开始断裂时的含水量。
液、塑性联合测定法：利用液、塑性联合测定仪同时测定3份不同含水量的同一个土样，得到圆锥下沉深度和含水量关系曲线，则曲线上对应深度为10mm及2mm时土样的含水量就分别为该土的液限和塑限。
二、塑性指数Ip和液性指数IL塑性指数Ip——表明吸附结合水的能力、粘性大小；大致反映粘土颗粒含量工程上常用作粘性土与粉土定名的依据不同的粘土矿物结合水的能力不同缺点：不能充分反映粘土颗粒含量注意：仅适用于重塑土——反映粘性土天然状态的软硬程度工程上作为确定粘性土承载力的重要指标第六节土的工程分类土的工程分类是将工程性质相近的土进行分类，以便于工程应用及研究分类依据：能反映土的物理力学性质——土的组成、土的状态、土的结构本节主要介绍建筑地基基础设计规范GBJ7-89分类法：碎石土：土的名称颗粒形状粒组含量砂土：土的名称粒组含量粉土：粒径大于0.075mm的颗粒含量小于全质量50%而塑性指数Ip≤10的土粘性土：塑性指数Ip>10的土10<Ip≤17的土粉质粘土Ip>17的土粘土例题2：住宅楼基坑取土样经试验测定天然含水量w=20.5%,塑限wp=18.5%，液限wL=28.7%，试确定土样的名称及所处的物理状态。
例题3：对下表中的3个土样分别定名。
注：分类时应根据粒组含量由大到小以最先符合者确定。
【第一章】地质构造与地质条件第一节概述内容：地质作用、地质构造；地形地貌；不良地质条件；水文地质等。
地球的构造：地壳、地幔、地核。
地壳：地球的固体外壳。
大陆上厚的70公里，海洋里薄的今10公里，平均厚度在33km左右。
地幔：中间构造层，富含铁镁的硅酸盐物质。
地核：主要化学成分是铁，镍，所以又称铁镍核心。
第二节地质构造一、构造运动：是一种机械运动，涉及的范围包括地壳及上地幔上部即岩石圈，可分为水平运动和垂直运动。
水平方向的构造运动使岩块相互分离裂开或是相向聚汇，发生挤压、弯曲或剪切、错开；垂直方向的构造运动则使相邻块体作差异性上升或下降。
二、地质构造：在漫长的地质历史发展过程中，地壳在内外力地质作用下，不断运动演变所造成的地层形态，统称为地质构造。
●褶皱构造和断裂构造。
第三节地质作用一、地质作用定义：引起地壳成分（岩石和土）变化和构造变化的作用。
根据能量来源不同，分为内力地质作用和外力地质作用。
内力地质作用：由地球自转产生的旋转能和放射性元素蜕变产生热能等引起的地质作用。
外力地质作用：由太阳辐射能和地球重力位能引起的地质作用。
二、岩石的类型（1）岩浆岩成因：由地球内部的岩浆侵入地壳或喷出地面冷凝而成岩浆岩。
（2）沉积岩成因：岩石经风化、剥蚀成碎屑，经水流、风力或冰川搬运至下游处沉积，再经长时代的压紧或化学作用硬结而成沉积岩。
（3）变质岩成因：地壳外壳的原岩因地壳运动、岩浆活动，在高温、高压和化学性活泼的物质作用下，改变了原岩的结构、构造和成分，形成一种新的岩石，称为变质岩。
第四节地形和地貌典型的地貌单元●山地丘陵冲积平原第五节水文地质条件一、地下水（1）地下水的埋藏条件定义：存在于地表下面土和岩石的孔隙、裂隙或溶洞中的水称为地下水。
按其埋藏条件分为上层滞水、潜水和承压水。
上层滞水：埋藏于地表浅处，局部隔水层上部，且具有自由水面的水；潜水：埋藏在地表以下第一个稳定隔水层之上，具有自由水面的重力水；潜水面的标高称为地下水位。
承压水：充满于两个稳定隔水层之间含水层中的地下水。
潜水：是位于第一个稳定隔水层以上的含在透水层中、能够自由流动的地下水。
其水面是起伏不平的面，称为潜水面。
潜水主要由大气降水和地表水补给。
多数情况下，补给区与分布区一致。
所以潜水的埋藏深度及含水层厚度经常是变化的，而且变化范围较大，其中以气候、地形的影响最为显著。
对采矿工作来说，潜水对建井及露天开采的影响较大，对地下开采影响较小。
承压水（自流水）：是埋藏在两个隔水层之间的透水层中的地下水，其运动受上下隔水层的约束和水压的作用，通常是从补给区流向排泄区。
其补给区与分布区不一致，受大气降水变化的影响较小，不易受污染。
（2）动水力动水力：水流对单位体积土的骨架作用力；流砂：当动力水的大小等于或大于土的浮重度时，土体失重，随水流动，称为流砂。
潜蚀：土中水流把土体粗颗粒孔隙中所充填的细粒土带走，在土层中形成管状空洞，破坏土的结构，这种作用称为潜蚀。
潜蚀包括机械潜蚀和化学潜蚀.机械潜蚀作用:指渗流的机械冲刷力把细小的土颗粒携走,而较大的颗粒仍留在原处.化学潜蚀作用:指当土中含有可溶盐类的颗粒或胶结物时,水流溶蚀了它们,使土的结构变松,孔隙度增大,水流的渗透能力加强.机械潜蚀和化学潜蚀一般是同时进行的,且二者是相互影响,相互促进的.强烈的渗透变形会在渗流出口处侵蚀成孔洞,孔洞又会促使渗透途经已经缩短,水力梯度有所增大的渗流向它集中,而在孔洞末端集中的渗透水流就具有更大的侵蚀能力,所以孔洞就不断沿最大水力梯度线溯源发展,最终形成一条水流集中的管道,由管道中涌出的水携带较大量的土颗粒,即管涌(piping).管涌是由潜蚀强烈发展而出现的一种特有的不良地质作用,往往形成地质灾害.流砂一般出现在粉砂层或粘土颗粒含量小于10％、粉粒含量大于75％的土层，地下水动水压力较大，基坑(槽)内外的水位高差大，动水将粉砂颗粒冲流冒出，粉砂层被破坏，形成流砂。
流砂挖掘愈多，将使基坑(槽)外附近的地基下陷、沉塌。
流砂与管涌的比较：流砂管涌现象土体局部范围的颗粒同时发生移动土体内细颗粒通过粗粒形成的孔隙通道移动位置只发生在水流渗出的表层可发生于土体内部和渗流溢出处土类只要渗透力足够大，可发生在任何土中一般发生在特定级配的无粘性土或分散性粘土历时破坏过程短破坏过程相对较长后果导致下游坡面产生局部滑动等导致结构发生塌陷或溃口图为发生在上海黄浦江隧道施工中流砂带来的灾害。
施工中发生渗水后，随后出现大量流砂涌入施工中的隧道，导致中山南路部分地面下沉，建筑倾斜。
图为发生在湖南望城湘江大堤最大的管涌。
由于暴雨使湘江水猛长，使土体中的水力坡降增加，加之土结构的几何原因，发生了图中的管涌。
沙袋用来提高逸出口水位，以降低水力坡降。
此外还抛了一些大的砾石形成反滤层。
二、地下水引发的工程问题：土中通常含有水，土中含水量的变化及土体中水的流动对土特性的影响非常大。
有时这种影响可能会带来灾难。
水对土特性影响的直观理解为：土的含水量小时，土比较硬，土中适当含水可使散粒土颗粒粘合在一起，使其具有一定的粘结强度，但当土的含水量过大时则会变软。
当水在土中流动的比较急时，将引起坝基渗流、基坑渗流、塌方、泥石流及流砂等灾害。
