工程地质与地基基础02土的性质及工程分类

土力学与基础工程复习重点第一章绪论（1）地基:支承基础的土体或岩体。

（2）天然地基：未经人工处理就可以满足设计要求的地基。

（3）人工地基:若地基软弱、承载力不能满足设计要求，则需对地基进行加固处理。

（4）基础：将结构承受的各重作用传递到地基上的结构组成部分。

第二章土的性质及工程分类（1）土体的三相体系：土体一般由固相(固体颗粒）、液相（土中水）和气相(气体）三部分组成。

（2）粒度:土粒的大小。

（3）界限粒径：划分粒组的分界尺寸。

（4）颗粒级配:土中所含各粒组的相对量,以土粒总重的百分数表示。

（5）土的颗粒级配曲线.（6）土中的水和气（p9)（7）工程中常用不均匀系数和曲率系数来反映土颗粒级配的不均匀程度。

不均匀系数反映了大小不同粒组的分布情况，曲率系数描述了级配曲线分布整体形态。

工程上对土的级配是否良好可按如下规定判断：1.对于级配连续的土：,级配良好：,级配良好。

2.对于级配不连续的土，级配曲线上呈台阶状(见图2。

5曲线C）,采用单一指标难以全面有效地判断土的级配好坏，同时需满足和两个条件时，才为级配良好，反之则级配不良。

颗粒分析实验：确定土中各个粒组相对含量的方法称为土的颗粒分析实验。

对于粒径大于0.075mm的粗粒土，可用筛分法。

对于粒径小于0。

075mm的细粒土，则可用沉降分析法（水分法）。

（7）土的物理性质指标三个基本实验指标1.土的天然密度土单位体积的质量称为土的密度（单位为)，即。

(2。

10）2.土的含水量土中的水的质量与土粒质量之比(用百分数表示）称为土的含水量,即。

（2.11)3.土粒相对密度土的固体颗粒质量与同体积4时纯水的质量之比，称为土粒相对密度，即（2.12）反映土单位体积质量（或重力)的指标1.土的干密度土单位体积中固体颗粒部分的质量，称为土的干密度，并以表示:。

（2.13）2.土的饱和密度土孔隙中充满水的单位体积质量，称为土的饱和密度，即, （2。

14）式中为水的密度,近似取3.土的有效密度（或浮密度）在地下水位以下，单位体积中土粒的质量扣除同体积水的质量后，即为单位土体积中土粒的有效质量，称为土的有效密度，即。

《土力学与地基基础》教案第一章：土的性质与分类1.1 教学目标了解土的组成、性质和分类，掌握土的三相指标及土的密度、含水率和塑性指数的概念。

学会使用土工试验仪器进行土的物理性质试验。

理解土的工程特性及其对地基基础的影响。

1.2 教学内容土壤的组成与结构土壤的物理性质：密度、含水率、塑性指数土壤的力学性质：抗剪强度、压缩性、渗透性土的分类与工程特性土工试验：密度试验、含水率试验、塑性指数试验1.3 教学方法课堂讲授：讲解土壤的性质、分类和工程特性。

实验教学：指导学生使用土工试验仪器进行土的物理性质试验。

案例分析：分析实际工程案例，理解土壤性质对地基基础的影响。

第二章：土力学基本理论2.1 教学目标掌握土力学的基本概念、原理和定律，包括剪切强度理论、压缩理论和小应变弹性理论。

学会运用土力学理论分析土壤的力学行为。

土力学的基本概念：应力、应变、应力路径剪切强度理论：抗剪强度、库仑定律、莫尔-库仑准则压缩理论：压缩性、压缩系数、压缩模量小应变弹性理论：弹性模量、泊松比、弹性应变2.3 教学方法课堂讲授：讲解土力学的基本概念、原理和定律。

数值分析：运用数值方法分析土壤的力学行为。

案例分析：分析实际工程案例，运用土力学理论解决问题。

第三章：地基基础设计原理3.1 教学目标掌握地基基础的设计原理和方法，包括浅基础、深基础和地下工程的设计。

学会运用土力学和结构力学的知识进行地基基础的设计。

3.2 教学内容浅基础设计原理：承载力计算、基础尺寸确定、沉降计算深基础设计原理：桩基础、沉井基础、地下连续墙地下工程设计原理：隧道、地铁、地下室3.3 教学方法课堂讲授：讲解地基基础的设计原理和方法。

数值分析：运用数值方法分析地基基础的设计问题。

案例分析：分析实际工程案例，运用土力学和结构力学的知识进行地基基础设计。

第四章：地基承载力与稳定性分析掌握地基承载力和稳定性的分析方法，包括极限平衡法、数值方法和实验方法。

学会运用地基承载力和稳定性分析方法解决实际工程问题。

答：Cu 反映了大小不同粒组的分布情况，曲率系数Cc 描述了级配曲线分布的整体形态，表示是否有某粒组缺失的情况。

(1) 对于级配连续的Cu>5,级配良好；反之，Cu<5，级配不良。

(2)对于级配不连续的土，级配曲线上呈台阶状，采用单一指标Cu 难以全面有效地判断土的级配好坏，则需同时满足Cu>5 和Cc=1-3 两个条件时，才为级配良好，反之则级配不良。

答：影响砂、卵石等无粘性土工程性质的主要因素是密实度。

答：土层发生冻胀的原因是水分的迁移和积聚所致发生冻胀的条件是土的因素、水的因素、温度的因素也是图层发生冻胀的三个必要条件。

答：毛细水是受到水与空气交壤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。

在粉细砂和粉土，则毛细水高度大，而且上升速度也快，即毛细现象严重。

答：在一定的压实功能下使土最容易压实，并能达到最大密实度时的含水量称为土的最优含水量。

影响击实效果的主要因素最重要的是含水量、击实功能、土的性质。

答：土体在自重作用下只能产生竖向变形，而无侧向位移及剪切变形存在。

一 般土层形成地质年代较长，在自重作用下变形早已稳定，故自重压力再也不引起 建造物基础沉降，但对于近期沉积或者堆积的土层以及地下水位升降等情况，尚 应考虑自重应力作用下的变形， 这是因为地下水位 ide 变动， 引起土的重度改变 的结果。

答：因为受地基容许承载力的限制、加之基础还有一定的埋置深度，其基底压 力呈马鞍形分布，而且其发展趋向于均匀，故可近似简化为基底反力均匀分布； 此外根据弹性理论中圣维南原理可以证明，在基础底面下一定深度所引起的地 基附加应力与基底荷载分布形态无关，而只与合力的大小和作用点位置有关。

中心荷载作用时 P=(F+G)/A.偏心荷载作用时 Pmax=(F+G)/A ±M/WMin答： (1)附加应力σ 自基底起算，随深度呈曲线衰减；(2) σ 具有一定的扩散性。

《土力学地基基础》第四版习题集解答，陈希哲第一章 工程地质1.1如何鉴定矿物？准备一些常见的矿物，如石英、正长石、斜长石、角闪石、辉石、方解石、云母、滑石和高岭土等，进行比较与鉴定。

1.2岩浆岩有何特征？准备若干常见的岩浆岩标本，如花岗岩、正长岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、玢岩和辉岩进行鉴定。

1.3沉积岩最显著的特征是什么？准备多种常见的沉积岩标本，如砾岩、角砾岩、砂岩、凝灰岩、泥岩、页岩、石灰岩和泥灰岩等，进行对比鉴定。

1.4变质岩有什么特征？准备几种常见的变质岩，如大理岩、石英岩、板岩、云母片岩和片麻岩进行比较与鉴定。

1.5解：水池长度、宽度、高度分别为50、20、4m 壁厚0.3m。

水池与地面齐平。

1）底板浮力计算：底板~水面之间的水位深度h=4-2.5=1.5m底板静水压力强度：Pw=γw h=10×1.5=15KPa=15KN/m 2底板面积S 底板=50×20=1000m 2底板上的浮力P 浮= Pw×S 底板=15000KN2）不考虑钢筋混凝土水池自重的侧壁摩擦阻力F 1和抗浮安全系数计算：钢筋混凝土水池的侧壁面积S 侧壁=2×[（50×4）+（20×4）]= 560m 2已知侧壁与土体之间的摩擦强度为μ=10KPa； 侧壁总摩擦力F 1=μ×S 侧壁=10×560＝5600KN∵F 1＜P 浮，抗浮安全系数K= F 1/P 浮=5600/15000=0.37＜1，∴在不考虑钢筋混凝土水池自重时，水池刚竣工，未充水，也不考虑池中水重量，此时不安全。

3）考虑钢筋混凝土水池自重的抗浮安全系数计算：钢筋混凝土的重度一般为γ砼=24KN/m 3；钢筋混凝土水池四个侧壁体积V 1=2×[（50×4×0.3）+（20-2×0.3）×4×0.3]=166.56m 3扣掉侧壁厚度尺寸后钢筋混凝土水池底板体积V 2：V 2=[（50-0.6）×（20-0.6）] ×0.3=287.5m 3所以，水池本身钢筋混凝土的体积V=V 1+V 2=454 m 3钢筋混凝土水池重量W=γ砼×V=24×454＝10896KN∵F 1+W=16496＞P 浮，抗浮安全系数K= 16496/15000=1.1＞1， ∴在考虑钢筋混凝土水池自重时，此时安全。

土力学地基基础复习土的物理性质及其工程分类1、粒径级配曲线上：纵坐标为10%所对应的粒径d10称为有效粒径；纵坐标为60%所对应的粒径d60称为限定粒径；d60与d10的比值称为不均匀系数C u，不均匀系数为表示土颗粒组成的重要特征。

当C u很小时曲线很陡，表示土均匀；当C u很大时表示曲线平缓，表示土的级配良好。

2、曲率系数C c为表示土颗粒组成的又一特征，计算方法如下：C c=(d30)2/d10*d60砾石和砂石级配C u≥5且C c=1~3为级配良好；级配不同时满足上述两个要求，则级配不良。

3、结合水：强结合水由粘土表面的电分子力牢固地吸引的水分子紧靠土粒表面，厚度小于0.003微米，这种强结合水的性质与普通水不同，它的性质接近固体不传递静水压力，100度不蒸发，并且具有很大的粘滞性，弹性和抗剪强度。

弱结合水在强结合水外侧，也是由粘土表面的电分子力吸引的水分子，厚度小于0.5微米，弱结合水也不传递静水压力，成粘滞状态，对粘性土的影响最大。

自由水在土粒表面的电场作用以外自由散乱的排列。

它分为重力水、毛细水、气态水、固态水。

4、土的密度为单位体积土的质量，重度为单位体积土所受的重力，其测定方法有环刀法、灌水法。

土粒比重Gs(d s)为土中固体矿物的质量与同体积4度的纯水质量的比值，其测定方法有比重瓶法、经验法。

土的含水率表示土中含水的数量，为土体中水的质量与固体矿物质量的比值，其测定方法有烘箱法。

5、土的空隙比e=孔隙体积/固体颗粒体积。

土的孔隙度n=孔隙体积/土体总体积6、土的饱和度S r=水的体积/孔隙体积，砂土与粉土以饱和度作为湿度划分的标准。

7、土的干密度通常用作填方工程，包括土坝、路基和人工压实地基，土体压实质量控制的标准。

土的饱和密度ρsat=孔隙全部充满水的总质量/土的总体积，土的有效重度γ=γsat-γw48、相对密度D t=（e max-e）/（e max-e min），0~1/3为松散，1/3~2/3为中密，2/3~为密实。