第一章 土的物理性质及工程分类
土是岩石经过物理风化、化学风化、生物风化作用后的产物，是由各种大小不同的土粒按各种比例组成的集合体。
土粒之间的孔隙中包含着水和气体，是一种三相体系。
第一节 土的三相组成
无机矿物颗粒 原生矿物：岩浆在冷凝过程中形成的矿物，如石英、长石、云母等
固体颗粒 次生矿物：原生矿物风化作用的新矿物32OAl、32OFe、次生2SiO、
（固相） 粘土矿物以及碳酸盐等
有机质：由于微生物作用，土中产生的复杂的腐殖质矿物，还有动植物残体等有机物，如泥炭等。
土
结合水 强结合水
水 弱结合水
（液相） 自由水 毛细水
重力水
气体 与大气联通： 与空气相似，受到外力作用时排出，对土的工程性质没多大影响。
（气相） 与大气不连通：密闭气体，压力大被压缩或溶解于水中，压力小时气泡恢复原状或重游
离，对土的工程性质有很大影响。
（含气体的土成为非饱和土，非饱和土的工程性质研究已成为土力学的一个新分支）
第二节 土的颗粒特征
1．描述土粒大小及各种颗粒的相对含量的常用方法：对粒径>0.075mm的土粒，筛分法；粒径<0.075mm的土粒，沉降分析法。
沉降分析法是根据土粒在悬液中沉降的速度与粒径的平方成正比的Stokes公式来确定各粒组相对含量的方法。
2．土粒大小划分：块-碎-砾-砂-粉-粘
（粉：砂粉，粘粉；粘：粉粘，粘土）
粘土粒径<0.002mm，为很细小的扁平颗粒，表面具有极强的和水相互作用的能力。
第三节 土的三相比例指标
土的三相五只在体积和质量上的比例关系称为三相比例指标。三相比例指标反映了土的干燥与潮湿、疏松与紧密，是评价土的工程性质的最基本的物理性质指标，也是工程地质勘查报告中不可缺少的基本内容。
填空：
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,简称“三相体系”;
常见的粘土矿物有：蒙脱石、伊利石和高岭石;
由曲线的形态可评定土颗粒大小的均匀程度;如曲线平缓则表示粒径大小相差很大,颗粒不均匀,级配良好；反之,则颗粒均匀,级配不良;
颗粒分析试验方法：对于粒径大于的粗粒土,可用筛分法；对于粒径小于的细粒土,可用沉降分析法水分法;
土的颗粒级配评价：根据颗粒级配曲线的坡度可以大致判断土的均匀程度或级配是否良好;
粒径级配曲线：的越陡,说明颗料粒径比较一致,级配不良;相反,颗粒级配曲线的越缓,说明颗粒不均匀,级配良好;
土中水按存在形式分为：液态水、固态水和气态水;土中液态水分为结合水和自由水两大类；结合水可细分为强结合水和弱结合水两种;
含水量试验方法：土的含水量一般采用“烘干法”测定；在温度100～105℃下烘至恒重;
塑性指数Ip越大,表明土的颗粒愈细,比表面积愈大,土的粘粒或亲水矿物含量愈高,土处在可塑状态的含水量变化范围就愈大;
塑性指数定名土类按塑性指数：Ip﹥17为粘土；10﹤Ip≦17为粉质粘土;
液性指数：IL=ω-ωp/ωL-ωp=ω-ωp/ Ip;当土的天然含水量ω﹤ωp时,IL﹤0,土体处于坚硬状态；当ω﹥ωL时,IL﹥0,土体处于流动状态；当ω在ωp和ωL之间时,IL=0～1,土体处于可塑状态;粘性土根据液性指数可划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑及流塑五种软硬状态; 土的结构和构造有三种基本类型：单粒结构、蜂窝结构及絮凝结构;
影响土的击实压实特性的因素：含水量影响、击实功能的影响、土类及级配的影响;
人工填土按组成物质分类：素填土、杂填土和冲填土三类;
有效应力原理,即有效应力等于上层总压力减去等效孔隙压力；其中,等效孔隙压力等于孔隙压力与等效孔隙压力系数之积,等效系数介于0和1之间;
饱和的有效应力原理：1体内任一平面上受到的总应力等于有效应力加之和；2土的强度的变化和变形只取决于土中的变化;
实训练习七：地基承载力验算
一、设计目的
用极限承载力公式确定地基承载力
二、设计条件
一条形水闸基础，地基土的饱和重度γsat=20kN/m3，湿重度γ=19kN/m3，内摩擦角φ=18°，粘聚力c=10kPa，地下水位与基底齐平，基础宽度b=20m，基础埋深d=1.8m，闸前后地面水平。在水闸蓄水至设计水位时，垂直总荷载Fv=1600kN/m，偏心距eb=0.75m。总水平荷载为Fh=320kN/m。
三、设计任务
试按汉森公式确定地基承载力，并验算该水闸是否安全。
四、参考答案
解：由φ=18°，查表得Nr =2.49，Nq =5.25，Nc =14.83。按题意作偏心荷载及水平荷载修正。因eb=0.75m，故b'=b-2eb =20-2×0.75=17.0 (m)。而2.0160320tanvhFF，查表得ir=0.47，iq=0.69，ic=0.61。由于d/ b'很小，在此不作深度修正即dr≈dq≈dc≈1。对条形基础，Sr=Sq=Sc=1.0则
)(1.25561.083.141069.025.58.11947.049.20.17)1020(2121kPadSicNdSiqNdSiNbpccccqqqqrrrru
取安全系数k=2，则地基承载力
kPaKpfu6.12721.255
地基所受的最大基底压力为
)(98)2075.061(201600)61(maxkPabebFpb
因f>pmax，故水闸安全。
第十章 地基承载力
本章学习要点：
地基承载力是指地基土单位面积上所能承受的荷载，这是土力学的重要问题之一。由于地基土的复杂性，要准确地确定地基极限承载力也是比较复杂的问题。
本章学习地基在外荷裁作用下的破坏形式，地基的临塑荷载、临界荷载与极限荷载，确定地基承载力的理论公式、地基承载力设计值的确定和影响地基承载力的因素，要求掌握地基承载力的确定与计算，并从这些计算公式中了解影响地基承载力的因素。
第一节 概述
地基随建筑物荷载的作用后，内部应力发生变化，表现在两方面：一种是由于地基土在建筑物荷载作用下产生压缩变形，引起基础过大的沉降量或沉降差，使上部结构倾斜，造成建筑物沉降；另一种是由于建筑物的荷载过大，超过了基础下持力层土所能承受荷载的能力而使地基产生滑动破坏。
因此在设计建筑物基础时，必须满足下列条件：
地基： 强度——承载力——容许承载力
变形——变形量（沉降量）——容许沉降量
一、几个名词
1、地基承载力：指地基土单位面积上所能随荷载的能力。地基承载力问题属于地基的强度和稳定问题。
2、容许承载力：指同时兼顾地基强度、稳定性和变形要求这两个条件时的承载力。它是一个变量，是和建筑物允许变形值密切联系在一起。
3、地基承载力标准值：是根据野外鉴别结果确定的承载力值。包括：标贯试验、静力触探、旁压及其它原位测试得到的值。
4、地基承载力基本值：是根据室内物理、力学指标平均值，查表确定的承载力值，包括载荷试验得到的值）。
通常0fffk
5、极限承载力：指地基即将丧失稳定性时的承载力。
二、地基承载力确定的途径
目前确定方法有：
1．根据原位试验确定：载荷试验、标准贯入、静力触探等。每种试验都有一定的适用条件。
2．根据地基承载力的理论公式确定。
3．根据《建筑地基基础设计规范》确定。
根据大量测试资料和建筑经验，通过统计分析，总结出各种类型的土在某种条件下的容许承载力，查表。
一般：一级建筑物：载荷试验，理论公式及原位测试确定f；
