土力学复习资料

1.土力学—利用力学的一般原理，研究土的物理、化学和力学性质及土体在荷载、水、温度等外界因素作用下工程性状的应用科学。

它是力学的一个分支。

2.地基：为支承基础的土体或岩体。

在结构物基础底面下，承受由基础传来的荷载，受建筑物影响的那部分地层。

地基分为天然地基、人工地基。

3.基础：将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。

基础依据埋置深度不同划分为浅基础、深基础第二章土的三相组成及土的结构1.土的三相：水（液态、固态）气体（包括水气）固体颗粒（骨架）2.原生矿物。

即岩浆在冷凝过程中形成的矿物。

3.次生矿物。

系原生矿物经化学风化作用后而形成新的矿物4.粘土矿物特点：粘土矿物是一种复合的铝—硅酸盐晶体，颗粒成片状，是由硅片和铝片构成的晶胞所组叠而成。

5.曲率系数:C d d d s =3026010土的级配与工程性质：颗分曲线平缓，不均匀系数C u 大，土粒组合不均匀，土的级配良好，工程性质好 颗分曲线陡峭，不均匀系数C u 小，土粒组合均匀，土的级配良差，工程性质差 工程应用：C u <5土称为匀粒土，级配不良； C u >10土级配良好。

C u ＝5～10，参考曲率系数C s 值，若C s ＝1～3则土的级配良好。

6.毛细水：受到水与空气交界面处表面张力的作用、存在于地下水位以上的透水层中自由水7.结合水－指受电分子吸引力作用吸附于土粒表面的土中水。

这种电分子吸引力高达几千到几万个大气压，使水分子和土粒表面牢固地粘结在一起。

结合水分为强结合水和弱结合水两种。

8.强结合水：紧靠土粒表面的结合水，其性质接近于固体，不能传递静水压力，具有巨大的粘滞性、弹性和抗剪强度，冰点为-78度，粘土只含强结合水时，成固体状态，磨碎后成粉末状态。

9.弱结合水:强结合水外围的结合水膜。

10.土的结构:指土粒单元的大小、形状、相互排列及其联结关系等因素形成的综合特征。

土的结构和构造对土的性质有很大影响。

7.土的构造:物质成分和颗粒大小等都相近的同一土层及其各土层之间的相互关系的特征称之。

第三章1.土的天然密度：土单位体积的质量称为土的密度(单位为g ／cm ３或t ／m ３)，2.土的含水量：土中水的质量与土粒质量之比(用百分数表示)3.土粒相对密度（比重）：土的固体颗粒质量与同体积4℃时纯水的质量之比。

三相比例指标可分为两种，一种是试验指标；另一种是换算指标。

试验指标：土的密度ρ、土粒密度s ρ和含水量w换算指标：土的干密度ρd （干重度）、饱和密度sat ρ（饱和重度）、有效重度'γ、孔隙比e 、孔隙率n 和饱和度S r 。

指标间相互换算及工程应用：指标之间的推算（以基本试验指标为基础）；土样配置及填土压实控制；不同指标之间的数量关系，与工程性质的相关性等。

4. 土的孔隙比：土中孔隙体积与土颗粒体积之比5. 塑性指数 液性指数I L ≤0 坚硬状态 0< I L ≤0.25 硬塑状态L 可塑状态 0.75< I L ≤1 软塑状态 I L>1 流塑状态6.土的水理性质：指土在水作用下表现出的性状特点。

粘性土的胀缩性、 粘性土的崩解性、饱和砂粉土的液化性、 土的冻胀性7.触变性：粘性土结构遭到破坏，强度降低，但随时间发展土体强度恢复的胶体化学性质称为土的触变性。

也就是说土的结构逐步恢复而导致强度的恢复。

（了解）8.碎石土分类：碎石土：粒径大于2mm 的颗粒含量超过全重50%的土。

P L P w w I -=漂石块石 圆形及亚圆形为主棱角形为主 粒径大于200mm 的颗粒超过全质量50% 卵石碎石 圆形及亚圆形为主棱角形为主 粒径大于20mm 的颗粒超过全质量50% 圆砾角砾 圆形及亚圆形为主棱角形为主 粒径大于2mm 的颗粒超过全质量50%（了解）9.砂土分类：砂土：粒径大于2mm 的颗粒含量不超过全重的50%、粒径大于0.075mm 的颗粒超过全重的50%。

砾砂 粒径大于2mm 的颗粒占全质量25 -- 50% 粗砂 粒径大于0.5mm 的颗粒超过全质量50% 中砂 粒径大于0.25mm 的颗粒超过全质量50% 细砂 粒径大于0.075mm 的颗粒超过全质量85%粉砂 粒径大于0.075mm 的颗粒超过全质量50%（了解）10.淤泥类土特性①高孔隙比、饱水、天然含水量大孔隙比常见值为1.0～2.0；液限一般为40％～60％，饱和度一般>90％，天然含水量多为50～70％。

淤泥类土天然含水量大于液限； ②未扰动时，处于软塑状态，一经扰动，结构破坏，处于流动状态；③透水性极弱：一般垂直方向的渗透系数较水平方向小些；④高压缩性：a 1~2一般为0.7～1.5MPa －1，且随天然含水率的增大而增大；⑤抗剪强度很低，且与加荷速度和排水固结条件有关；⑥有较显著的触变性和蠕变性； ⑦分为：淤泥(e ≥1.5)、淤泥质土(1.0≤e ＜1.5)。

11.砂土的密实度相对密实度：D e e e e r =--m ax m ax m in12.人工填土特性①性质很不均匀，分布和厚度变化上缺乏规律性；②物质成分异常复杂。

有天然土颗粒，有砖瓦碎片和石块，以及人类活动和生产所抛弃的各种 垃圾；③是一种欠压密土，一般具有较高的压缩性，孔隙比很大;④往往具有浸水湿陷性；⑤按照成分和堆填方式分为：素填土、杂填土、吹填土。

13. 渗透定律与渗透系数达西（Dracy ）渗透定律kAi lh kAq =∆= 或 i k A q v ⋅==14. 渗透力与渗透变形渗透力：水在土中流动的过程中将受到土阻力的作用，使水头逐渐损失。

同时，水的渗透将对土骨架产生拖曳力，导致土体中的应力与变形发生变化。

这种渗透水流作用对土骨架产生的拖曳力称为渗透力。

单位渗透力为：i l h J J wW s ⋅=⋅=-=γγ渗透变形：渗透变形主要有二种形式，即流土与管涌。

渗流水流将整个土体带走的现象称为流土；渗流中土体大颗粒之间的小颗粒被冲出的现象称为管涌。

第四章 土中的应力计算1.自重应力：未修建建筑物之前，由土体重力在土中产生的应力。

2.附加应力3.中心荷载作用下基底压力计算 基底附加压力（p 0）4.地基边缘最大与最小反力W M AG F p ±=＋minmaxG ——基础及其台阶上填土的总重，kN ，AdG G γ=，其中Gγ为基础和填土的平均重度，一般取3kN/m20=G γ，地下水位以下取有效重度，d 为基础埋置深度；M ——作用在基础底面的力矩，e G F M ⋅+=)(，e 为偏心距；W ——基础底面的抗弯截面模量，62blW =，l 、b 为基底平面的长边与短边尺寸。

将W 的表达式代入得⎪⎭⎫⎝⎛±+=l e lb G F p 61)(minmax 三种情况：1）当 e<1/6时，基底地基反力呈梯形分布，pmin ＞0；2）当e ＝1/6时，基底地基反力呈三角形分布，pmin ＝0min p =0；3）e>1/6时，即荷载作用点在截面核心外，pmin ＜0；基底地基反力出现拉力。

由于地基土不可能承受拉力，此时基底与地基土局部脱开，使基底地基反力重新分布。

根据偏心荷载与基底地基反力的平衡条件，地基反力的合力作用线应与偏心荷载作用线重合得基底边缘最大地基反力p ’max 为：b e l N p ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=232'max 。

第五章 土的力学性质2.有效应力原理 σ —总应力; σ’—有效应力; u —孔隙水压力。

饱和土的有效应力原理的完整表述：土的的有效应力等于总应力减去孔隙水压力； ②土的有效应力控制了土的变形和强度性能3.压缩系数a 土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量的比值4.（1）先期固结压力p c ：土在其生成历史中曾受过的最大有效固结压力。

(2)土的固结状态土层的天然固结状态划分为三种，即正常固结、超固结和欠固结。

d p p 00γ-=u +'=σσ土层天然固结状态的定量指标――超固结比OCR ：cσcp OCR =5.莫尔—库仑强度理论（简答。

自己总结要点）莫尔(Mohr)1910年提出当法向应力范围较大时，抗剪强度线往往呈非线性性质的曲线形状。

抗剪强度指标c 和φ并非恒定值，而应由该点的切线性质决定。

c φ随σ的增大而减小。

莫尔认为土中某点τ 达到该点的抗莫尔认为 τ f =f f σ）用直线（库仑定律： ）代替（将莫尔曲线简化为直线），称之为莫尔—库仑强度理论。

当土体中某点任一平面上的剪应力等于土的抗剪强度时，将该点即濒于破坏的临界状态称为“极限平衡状态”。

表征该状态下各种应力之间的关系称为“极限平衡条件”抗剪强度的库仑公式ϕστtg f ⋅+=c式中 f τ—— 土的抗剪强度，kPa ； σ—— 剪切滑动面上的法向应力，kPa ；c —— 土的粘聚力，kPa ； ϕ—— 土的内摩擦角，度。

抗剪强度的有效应力表达式：'tan ''f ϕστ+=c 或 'tan )('f ϕστu c -+=6.土的剪切试验（1）分类测定土的抗剪强度指标的试验方法主要有室内剪切试验和现场剪切试验二大类。

室内剪切试验──直接剪切试验、三轴压缩试验和无侧限抗压强度试验等。

现场剪切试验──主要有十字板剪切试验。

（2）直剪试验试验原理：试验时对同一种土取3～4个试样，分别在不同的法向应力下剪切破坏，可将试验结ϕστtg c f +=由此产生了三种不同的直剪试验方法:快剪、固结快剪和慢剪。

3．无侧限抗压强度试验的其他应用土的灵敏度的概念、测定(4) 十字板剪切试验假定土体为各向同性体，即V τ=H τ，并记作+τ，可求得十字板测定的土的抗剪强度+τ如下：⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+322D H D M πτ（5）抗剪强度试验方法与指标的选用第六章1．土的压缩试验与压缩性指标（1）室内压缩试验加荷：常规压缩试验通过逐级加荷进行试验，常用的分级加荷量p 为：50、100、200、300、400kPa 。

孔隙比e 与压缩量H ∆的关系：（根据压缩过程中土粒体积不变、土样横截面不变即土粒高度hs 不变的条件导出）)1(00e H H e e +∆-=1221tan p p e e pe a --=∆∆==α式中a ——压缩系数，MPa -1；压缩系数愈大，土的压缩性愈高。

工程中一般采用100～200kPa 压力区间内对应的压缩系数a 1－2来评价土的压缩性。

压缩模量E s1/H H p p E s ∆∆=∆∆=ε其他关系： 11112111H e e H e e e H +∆=+-=∆ 或 11e e +∆=∆ε压缩系数a 与压缩模量E s 之间的关系：ae E s 11+=*同压缩系数a 一样，压缩模量s E 也不是常数，而是随着压力大小而变化。