土力学1第三章

第一章：土的物理性质及工程分类第二节、粒度成分的表示方法土的粒度成分是指土中各种不同粒组的相对含量(以干土质量的百分比表示)，它用以描述土中不同粒径土粒的分布特征。

常用的粒度成分的表示方法有表格法、累计曲线法和二角坐标法。

2)累计曲线法：是——种图示的方法，通常用半对数纸绘制，横坐标(核对数比例尺)表示某—粒径，纵坐标表示小于某一粒径的土粒的百分含量。

级配的指标：不均匀系数 C u=d60÷d10曲率系数C s=d302／﹙d60×d10﹚式中：d10、d20、d60—分别相当于累计百分含量为10％、30％和60％的粒径，d10称为有效粒径；d60称为限制粒径。

不均匀系数Cu反映大小不同粒织的分布情况，Cu<5的土称为匀粒土，级配不良；Cu越大，表示粒组分布范围比较广，Cu>=5,Cs=1~3的土级配良好。

但如cu过大，表示可能缺失中间粒径，属不连续级配，故需同时用曲率系数来评价。

曲率系数则是报述累计曲线整体形状的指标。

土粒的形状土粒形状对丁土的密实度和十的强度有显著的影响，棱角状的颗粒互相嵌挤咬合形成比较稳定的结构．强度较高；磨圆度好的颗粒之间容易滑动，土体的稳定性比较差用体积系数和形状系数描述土粒形状体积系数Vc=6V/﹙πd m3﹚式中：V———土粒体积(mm3)；dm——土粒的最大粒径(mm)。

V愈小，土粒愈接近于圆形。

圆球状的Vc＝1,立方体的Vc＝o．37：棱角状的土粒Vc更小形状系数FF=AC/B2式中：A、B、C分别为土粒的最大、中间和最小粒径第三节土的三相比例指标一、试验指标1．土的密度是单位体积土的质量，ρ=m／V由土的质量产生的单位体积的重力称为重力密度γ，简称为重度γ=ρg=W／V2.土粒比重Gs 土粒质量m s同体积4℃时纯水的质量之比Gs=m s／﹙Vsρw1﹚=ρs／ρw13．土的含水量ω是土中水的质量m w与团体(土粒)质量m s之比，ω=m w／m s×100％二、换算指标1．干密度ρd是土的颗粒质量m s与土的总体积V之比，ρd=m s／V土的干密度越大，土越密实，强度就越高，水稳定性也好。

第一章 土的物理性质及其工程分类P 60[2-2] 解：V=21.7cm 3，m=72.49－32.54＝39.95g ，m S =61.28－32.54＝28.74g ，m W =72.49－61.28=11.21g7.2195.39==V m ρ＝1.84g/ cm 3，74.2821.11==sw m m w ＝39％ 07.1184.1)39.01(174.21)1(=-+⨯⨯=-+=ρωρW S d eP 60[2-3] 解：963.0185.1)34.01(171.21)1(=-+⨯⨯=-+=ρωρWS d e 963.01963.071.21++=++=e e d s sat ρ＝1.87 g/ cm 3，87.0187.1=-=-='W sat ρρρ g/ cm 3g ργ'='＝0.87×10＝8.7 kN/m 3P 60[2-4] 解：已知77.1=ρg/cm 3, w ＝9.8％，s d ＝2.67，461.0min =e ,943.0max =e∴656.0177.1)098.01(167.21)1(=-+⨯⨯=-+=ρωρW S d e ，∈=--=--=6.0461.0943.0656.0943.0min max max e e e e D r （0.33，0.67）∴该砂土处于中密状态。

P 60[2-5] 解：已知s d ＝2.73，w ＝30％，=L w 33％，=P w 17％土样完全饱和→1=r S ，sat ρρ=819.073.23.01=⨯=⇒==e e wd S S r ，819.01819.073.21++=++=e e d s sat ρ＝1.95 g/ cm 3 3.0195.11+=+=w d ρρ＝1.5 g/ cm 3，161733=-=-=P L p w w I 81.0161730=-=-=P P LI w w I 10＜16=p I ≤17→该土为粉质粘土0.75＜81.0=L I ≤1→该土处于软塑状态[附加1-1]证明下列换算公式：（1）w s d e d ρρ+=1；（2）γee S sw r ++=1γγ；（3）n n w S w s r γγ)1(-=（1）证明：设e V V V V V Ve V S V V SV S +=+===⇒=1,1w s s w s s s s d ed V V d V V V m ρρρρ+====1 （2）证明：设e V V V V V Ve V S V V SV S +=+===⇒=1,1V g V V V g m m V mg V G s s w w s w )()(ρργ+=+===ee S V V V S sw r s s w v r ++=+=1γγγγ （3）证明：设n V n V n VVV s v v -==⇒==1,,1∴nn w gV gV w V V w V V m m V m V V S w s v w s s v w s s ss v w s wv w w v w r γγρρρρρρρ)1(-====== [附加1-2]解：V=72cm 3，m=129.5g ，m S =121.5g ，m W =129.5－121.5=8g%6.65.1218===⇒S W m m ω 6.0172/5.129)066.01(17.21)1(=-+⨯⨯=-+=ρωρW S d e %7.296.07.2066.0=⨯==e d S S r ω 0.1872105.129=⨯===V mg V G γkN/m 36.20106.16.07.21=⨯+=++=W S sat e e d γγkN/m 36.10106.20=-=-='W sat γγγkN/m 39.16106.17.21=⨯=+=W S d e d γγkN/m 3∴γγγγ'>>>d sat[附加1-3]解：已知s d ＝2.68，w ＝32％，土样完全饱和→1=r S86.068.232.01=⨯=⇒==e ed S Sr ω02.1986.1)32.01(1068.286.01)1(=+⨯⨯=⇒=-+=γγωγW S d e kN/m 3[附加1-4]解：已知66.1=ρg/cm 3,s d ＝2.69，（1）干砂→w ＝0 ∴62.0166.1)01(169.21)1(=-+⨯⨯=-+=ρρw d e W S（2）置于雨中体积不变→e 不变∴%2.969.262.04.04.0=⨯=⇒==w e wd S S r [附加1-5]解：已知m=180g ，1w ＝18％，2w ＝25％，sss s s w m m m m m m m w -=-==18011＝18％→s m ＝152.54g∴)(12w w m m s w -=∆＝152.54×（0.25－0.18）＝10.68g[附加1-6]实验室内对某土样实测的指标如下表所示，计算表土中空白部分指标。

第1章土的组成一、填空题1.若某土样的颗粒级配曲线较缓，则不均匀系数数值较，其夯实后密实度较。

2.级配良好的砂土是指不均匀系数≥且曲率系数为的土。

3.利用曲线可确定不均匀系数Cu；为了获得较大密实度，应选择Cu值较的土作为填方工程的土料。

4.能传递静水压力的土中水是水和水。

5.影响压实效果的土中气是与大气的气体，对工程性质影响不大的土中气是与大气的气体。

6.对于粒径小于0.075mm的颗粒分析应采用法，对于粒径大于0.075mm的颗粒分析应采用法。

7.粘性土越坚硬，其液性指数数值越，粘性土的粘粒含量越高，其塑性指数数值越。

8.小于某粒径土的质量占土总质量10%的粒径，称为粒径，小于某粒径土的质量占土总质量60%的粒径，称为粒径。

二、名词解释1.土的结构2.土的构造3.结合水4.强结合水5.颗粒级配三、单项选择题1.对工程会产生不利影响的土的构造为：（A）层理构造（B）结核构造（C）层面构造（D）裂隙构造您的选项（）2.土的结构为絮状结构的是:（A）粉粒（B）碎石（C）粘粒（D）砂粒您的选项（）3.土粒均匀，级配不良的砂土应满足的条件是（C U为不均匀系数，C C为曲率系数）：（A）C U< 5（B）C U>10（C）C U> 5 且C C= 1へ3（D）C U< 5 且C C= 1へ3您的选项（）4.不能传递静水压力的土中水是：（A）毛细水（B）自由水（C）重力水（D）结合水您的选项（）第1章土的物理性质及工程分类一、填空题1.处于半固态的粘性土，其界限含水量分别是、。

2.根据塑性指数，粘性土被分为土及土。

3.淤泥是指孔隙比大于且天然含水量大于的土。

4.无粘性土根据土的进行工程分类，碎石土是指粒径大于2mm的颗粒超过总质量的土。

5.冻胀融陷现象在性冻土中易发生，其主要原因是土中水分向冻结区的结果。

6.粘性土的灵敏度越高，受后其强度降低就越，所以在施工中应注意保护基槽，尽量减少对坑底土的扰动。

第三章土的压缩性与地基沉降计算填空题：1、地下水位的升降会引起土中自重应力的变化，地下水位升高则引起土体中的有效自重应力__________，地下水位下降引起土体中的有效自重应力__________。

2、计算自重应力时，地下水位以下的重度应取__________。

3、为了简化计算，基底压力常近似按__________分布考虑。

4、某均质地基，已知其重度γ＝17.6kN／m3，则地面下深度为3m处由上部土层所产生的竖向自重应力为__________kPa。

5、均布矩形荷载作用于地表，矩形荷载中心和角点的附加应力分别为σ0和σ1，则σ0和σ1的关系是__________。

6、在相同的压力作用下，饱和粘性土压缩稳定所需时间t1与饱和砂土压缩稳定所需时间t2的关系是__________。

7、若土的初始孔隙比为0.8，某应力增量下的压缩系数为0.3MPa-1，则土在该应力增量下的压缩模量等于__________。

8、按照土体前期固结压力与现有自重应力的关系，可将土分为正常固结土、__________和__________三大类。

9、从应力转化的观点出发，可以认为饱和土的渗透固结无非是：在有效应力原理控制下，土中孔隙压力消散和__________相应增长的过程。

10、在其他条件相同的情况下，固结系数增大，则土体完成固结所需时间的变化是__________。

11、常见的地基最终沉降量的计算方法有__________、__________和弹性力学法。

12、建筑物地基变形的特征有__________、__________、__________和__________四种类型。

选择题：1、自重应力在均匀土层中呈（）分布。

（A）、折线（B）、曲线（C）、直线（D）、均匀2、地下水位升高会引起自重应力（）。

（A）、增大（B）、减小（C）、不变（D）、不能确定3、某场地自上而下的土层分布为：第一层粉土，厚3m，重度Y为18kN／m3；第二层粘土，厚5m，重度为18.4kN／m3，饱和重度γsat=19.0kN／m3，地下水位距地表5m，则地表下6m 处的竖向自重应力等于（）。

第一章损伤土力学1.1引言损伤土力学是损伤理论和经典土力学有机结合而成到的一门刚刚成立的新学科，也是一种新的尝试。

但是，一般来说，岩石土工程界对损伤理论接触较少，故有必要对损伤的基本理论作于简介。

1.2损伤理论的研究内容、意义和研究方法材料内部有许多空隙和微裂缝，在一定外部载荷下，微裂缝会不断的扩展，是材料的强度和刚度等力学性能下降，这些导致材料和结构力学性能劣化的微观结构的变化称为损伤力学。

损伤力学是研究材料或构件从原生缺陷到形成宏观裂纹直至断裂的全过程，也就是通常所指的微裂纹的萌生、扩展或演变，体积元的裂变，宏观裂纹的破裂，宏观裂纹的形成，裂纹的稳定扩展和失稳扩展的全过程。

国内外许多学者将材料中存在的微裂纹理解为连续的变量场（损伤场），用连续介质学的概念和方法研究微裂纹的发展及其对材料力学性能的影响，从而形成连续介质损伤力学。

长期以来，人们对材料和构件宏观力学性能的劣化直至破坏全过程的机理、本够关系、力学模型和计算方法都非常重视，并且用这种理论和方法进行研究。

材料和物理学家从微观角度研究微缺陷产生和扩展的机理，但是所得结果不易与宏观力学量相联系。

力学工作者则着眼于宏观分析，其中最常用的是断裂力学的理论和方法。

断裂力学主要研究裂纹尖端附近的应力场和应变场、能连释放率等，以建立宏观裂纹的起裂、裂纹的稳定扩展和失稳扩展的判据。

但是断裂力学无法分析宏观裂纹出现以前材料中的微缺陷或微裂纹的形成及其发展对材料力学性能的影响，而且微缺陷的存在并不能简化为宏观裂纹，这是断裂力学的局限性。

经典的固定力学理论虽然完备地描述无损材料的力学性能（弹性、粘弹性、塑性、粘塑性等），然而，材料或构件的工作过程就是不断损伤的过程，用无损材料的本构关系描述受损材料的力学性能显然是不合理的。

损伤理论旨在建立受损材料的本构关系、解释材料的破坏机理、建立损伤的演变方程、计算构件的损伤程度，从而达到预估计其寿命的目的。

现今的结构计算方法可用图1.1所示的框图表达，它将损伤耦合到本构方程中进行分析和计算较为合理。