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高等土力学课件第一章2015年

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土力学与土质学课件第1章

土力学与土质学课件第1章
范围：粘性土和粉土:(0.4~1.2);砂土: (0.3~0.9);
(5) 孔隙率n
定义：土中孔隙所占总体积之比，用百分数表示。 物理意义：表示土中孔隙大小的程度。 公式： n=Vv/V 单位： % 换算公式：
范围：粘性土和粉土:(30~60);砂土: (25~45)。
（6）饱和度Sr
定义：土中水的体积与孔隙体积之比，用%表示。 物理意义：表示水在孔隙中充满的程度。 公式： Sr=Vw/Vv 换算公式：γ=ρ·g=9.81ρ 范围： Sr =0~1 工程应用：饱和度可以反映土的干湿程度，砂 土根据饱和度Sr的指标值分为稍湿、很湿与饱 和三种湿度状态，其划分标准见下表：
1.1 土的形成与特征
1.1.1 1.1.2 1.2.3 1.2.4
土的形成 土的结构与构造 土的工程特性 土的形成与工程特性的关系
1.1.1 土的形成
“土”一词在不同的学科领域有其不同的涵义。就土木 工程领域而言，土是指覆盖在地表的没有胶结和弱胶结 的颗粒堆积物。土与岩石的区分仅在于颗粒间胶结的强 弱。
级配曲线
●不均匀系数Cｕ反映大小不同粒组的分布情况。Cｕ 越大表示土粒大小的分布范围越大、其级配越良好， 作为填方工程的土料时，则比较容易获得较大的密实 度。曲率系数Cc描写累积曲线的分布范围，反映曲线 的整体形状。
●曲线平缓，粒径大小相差悬殊，土粒不均匀。颗粒 级配可以在一定程度上反映土的某些性质。对于级配 良好（ Cｕ>10，且Cc=1~3)的土，较粗颗粒间的孔隙 被较细的颗粒所填充，因而土的密实度较好，相应的 地基土的强度和稳定性也较好．透水性和压缩性也较 小，可用作堤坝或其它土建工程的填方土料。
2.自由水(非结合水)
在双电层影响以外的水为自由液态水，它主要受重力 作用的控制，土粒表面吸引力居次要地位，这部分水 称为非结合水，它包括毛细水和重力水。

土质学与土力学：第1章《绪言》PPT教学课件

土质学与土力学：第1章《绪言》PPT教学课件
60年代以后，现代土力学阶段。
本构关系模型、计算方法、计算机技术的应用。
第一章 绪言
Charles- Auguste de Coulomb (1736-1806) 法国科学家
土力学成为一门独立学科的 重要标志Terzaghi是土力学 的奠基人(1883-1963)
1776 1856 1857 1925 1936 1949
岩石风化 的产物
分散性
非连续介质
▽复杂性 ▽易变形 ▽分散性
第一章 绪言
1.3 土力学的发展和展望
1776年，库仑（Coulomb）提出挡土墙理论标志着土力学的开始； 1925年太沙基出版《土力学》，标志着土力学阶段； 研究土作为刚性体，弹性体的性质，代表理论为太沙基原理 、 有效应力原理、渗透固结理论和极限平衡理论
物理—力学性质及它们之间的相互关系
土的形成 与演化
土质学
三大特性的 理论和参数
连续介质力学 的理论与方法
土力学
分散介质力学 的理论与计算
土的变形、强度、稳定 以及与其有关的工程问题
第一章 绪言
1.2 土及其特点
地球表面的整体岩石在大气中经受长期的风化作 用而形成的，覆盖在地表上碎散的、没有胶结或胶结 很弱的颗粒堆积物。
Coulomb 强度定律，土压力理论(1736-1806)) Darcy 定律 Rankine 新的土压力理论 Terzaghi 有效应力原理及渗透固结理论 第一届国际土力学及基础工程会议 中国土力学研究的兴起
第一章 绪言
土力学之父
Karl Von Terzaghi (1883-1963)
1925年，《土力学》 1943年，《理论土力学》
《土质学与土力学》
第一章 绪言 主讲教师: XXX

高等土力学第一章 课件

高等土力学第一章 课件

土的动应力-应 变关系
土的动力性质分 类
地震工程中的土动力学问题
土的动力性质：土的动剪切强度、动压缩强度和阻尼比等 地震工程中的土动力学问题：地震引起的土体液化、震陷、滑坡等 土的动力学模型：土的动力学本构模型、数值模拟方法等 抗震设计方法：基于土动力学原理的抗震设计方法、土体加固技术等
抗震设计方法与措施
土的应力-应变关系
土的应变：土体变形的程度
土的应力：土体受到的压力 或拉力
土的应力-应变关系曲线： 描述土的应力与应变之间的
关系
土的应力-应变关系的影响 因素：如土的种类、含水率、
温度等
04
土的强度与稳定性
土的强度
土的强度定义：土体抵抗剪切破坏的极限能力
土的强度分类：天然强度、有效强度、瞬时强度
地下水渗流 对工程的影 响
排水设计的 基本原则和 方法
排水设施的 种类和特点
排水设施的 布置和设计 要点
排水设施的 施工和维护
渗流对土体稳定性的影响
渗流现象及其产生原因 渗流对土体稳定性的影响 土体排水与加固措施 实际工程中的应用与案例分析
06
土的动力性质与地 震工程
土的动力性质
土的动强度
土的动变形
土力学的基本原理和概念 土力学在土木工程中的应用范围 土力学在土木工程中的具体应用案例 高等土力学在土木工程中的重要性
高等土力学在水利工程中的应用
水利工程中的土压力问题：介绍土压力的 产生、分类和计算方法，以及在水利工程 中的应用。
水利工程中的渗流问题：介绍渗流的基本 原理、计算方法和在水利工程中的应用， 包括堤坝、水库等。
土的物理性质
土的分类：根据土的颗粒大小、矿物成分、结构等特点进行分类 土的物理性质指标：包括密度、含水量、孔隙率、塑性指数等，用于描述土的物理性质 土的力学性质：包括抗剪强度、压缩性、渗透性等，用于描述土在力作用下的行为 土的工程分类：根据土的工程性质和特点，将土分为不同的类型，以便于工程设计和施工

土力学-第一章(1)PPT课件

土力学-第一章(1)PPT课件
1.在填土工程中注意控制土的含水量，在土较干 或较湿时都不容易将土击实到最密实状态。 2.含水量过高或过低对填土工程都是不利的。
（二）击实功能的影响： 同一种土，压实功能小，则能达到的最大干密 也小，最优含水率大；压实功能大，则能达到 的最大干密度也大，最优含水率小
.
52
（三）土类和级配的影响
同样的含水率情况下，粘性土的粘粒含量越高或塑性指 数越大，越难于压实。
.
4
2.土的粒径分组 粒度:颗粒粒径的大小; 粒组:把粒度相近的颗粒合为一组。
《铁路桥涵地基和基础设计规范》 （TB1002.5-99）对粒组的划分见表1—1。
圆粒 卵石 漂石
黏土粒 粉粒 砂粒 角粒 碎石 块石 粒径
0.005 0.05 2
20 200 单位：mm
.
5
(二)用筛析法作土的颗粒大小分析
强度、节理
级配、形状
塑性指数 或塑性图
46
二、特殊土
红黏土：易引起不均匀沉降
湿陷性黄土：遇水易引起湿陷
特殊土
软土：压缩性高承载力与强度低 膨胀土：遇水膨胀，失水收缩
冻土：冻胀融沉
三、特殊土的野外鉴别方法
.
47
三、特殊土的野外鉴别方法
.
48
第六节 土的压实性
一、概述
土的压实性指在一定的含水率下，以人工或 机械的方法，使土体能够压实到某种密实程度 的性质。 土工建筑物，如土坝、土堤及道路填方是用 土作为建筑材料填筑而成，为了保证填土有足 够的强度，较小的压缩性和透水性。在施工中 常常需要压密填料，以提高土的密实度和均匀 性。填土的密实度常以其干密度来表示。 在实验室内研究土的密实性是通过击实试验 进行的。
孔隙中充满水时为饱和土，为二 相体系；

高等土力学第一章 课件

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高等土力学第一章课件
汇报人：
目录
CONTENTS
01 添加目录标题 03 土的应力与应变
02 土力学基本概念 04 土的强度与稳定性
05 土压力与挡土墙设 计
06 地基承载力与沉降 计算
07 特殊土工程性质与 处理方法
添加章节标题
土力学基本概念
土的气组成的自然体
黄土的工程分类：根据黄土的工程性质，可 以将黄土分为不同的类型，不同类型的黄土 在工程中的处理方法也有所不同。
黄土的处理方法：包括排水固结法、强夯 法、换填法等，这些方法可以有效地改善 黄土的工程性质，提高工程的稳定性和安 全性。
膨胀土工程性质与处理方法
膨胀土的定义与分类
膨胀土的工程性质
膨胀土的膨胀机理
土的应变：土体变形的大小 和方向
土的应力-应变关系曲线：描述 土的应力与应变之间关系的曲 线
土的应力：土体受到的力，包 括压应力、剪应力和弯应力等
土的应力-应变关系特点：非 线性和弹塑性等
土的强度与稳定性
土的强度
土的强度定义：土体抵抗剪切破坏的极限能力 土的强度分类：天然强度、残余强度、有效强度等 影响土强度的因素：土的成分、结构、应力历史、环境条件等 土的强度试验方法：直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压试验等
稳定的能力。
地基承载力的影响 因素：包括土的物 理性质、力学性质、 地质条件、地下水 位、荷载大小和分
布等。
添加标题
添加标题
地基承载力与沉降 计算的关系：地基 承载力是影响建筑 物沉降的重要因素 之一，通过合理的 地基设计和沉降计 算，可以确保建筑 物的稳定性和安全
性。
添加标题
地基承载力与建筑 物安全性的关系： 地基承载力不足可 能导致建筑物沉降、 倾斜甚至倒塌，因 此在进行建筑设计 时，必须充分考虑 地基承载力的要求。

土力学基础工程ppt课件(完整版)精选全文

土力学基础工程ppt课件(完整版)精选全文

b d 0[x ()2z2]2
z p [ n (am n r a cr tn m c a 1 ) t n ( n a m ( 1 n ) n 2 1 ) m 2 ] s p 0
2.4 土的压缩性
土的压缩性高低，常用压缩性指标定量 表示。压缩性指标，通常由工程地质勘 察取天然结构的原状土样，进行室内压 缩试验测定。
<0.005
0 4 0
小 于 某 粒 径 的 土 粒 质 量 /%
100
80
60
40
20
0 10
1
0 .1
0 .0 1
1 E -3
粒 径 /mm
1.1.2 土中水
（1）结合水
强结合水、弱结合水
（2）自由水
重力水、毛细水
（3）气态水
（4）固态水
双电层
• 结合水概念
强结合水、弱结合水
• 双电层概念
k l e 2
2.2.4 基底附加压力
p 0p ch p 0 h
2.3 地基附加应力
2.2.1 基本概念
1、定义
附加应力是由于外荷载作用，在地基中产生的应力增 量。
2、基本假定
地基土是各向同性的、均质的线性变形体，而且在深 度和水平方向上都是无限延伸的。
2.2.2 竖向集中力作用时的地基附加 应力布辛奈斯克解答
• 均布条形荷载下地基中附加应力的分布规律：
(1) 地基附加应力的扩散分布性； (2) 在离基底不同深度处各个水平面上，以基底中心点下轴
线处最大，随着距离中轴线愈远愈小； (3) 在荷载分布范围内之下沿垂线方向的任意点，随深度愈
向下附加应力愈小。
4、三角形分布条形荷载
dp pd

土力学课件PPT课件

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(三)其它沉积物 除了上述四种成囚类型的沉积物外，还有海洋沉积物
(Q”)、 湖泊沉积物(Q‘)、 冰川沉积物(Q”)及风积物(Q”‘)等，它们是分别由海洋， 湖泊、冰川及风等的地质作用形成的．
第16页/共139页
1-3 土 的 组 成
一 土的固体颗粒 · 土中的固体颗粒(简称土粒)的大小和形状、 矿物成分及其组成情况是决定土的物理力学性 质的重要因素。
第13页/共139页
(二)冲积物(Q) 冲积物是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖 的坡积、洪积物质剥蚀后搬运、沉积在河流坡降平缓地 带形成的沉积物。
第14页/共139页
1平原河谷冲积物 平原河谷除河床外，大多数都有河漫滩及阶地等地貌单元 (图1—7)。
2．山区河谷冲积层 在山区，河谷两岸陡削，大多仅有河谷阶地(图1-8)。
形成电场，在土粒电场范围内的水分子和水溶液中的阳离
子(如Na’、Ca”、A1”等)一起吸附在土粒表面。因为水分
子是极性分子(氢原子端显正电荷，氧原子端显负电荷)，
它被土粒表面电荷或水溶液中离子电荷的吸引而定向排列
(图1—13)。
双电子层
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第23页/共139页
(1)强结合水 强结合水是指紧靠土粒表面的结合水 (2)弱结合水 弱结合水紧靠于强结合水的外围形成一层结合水膜。 2自由水 自由水是存在于土粒表面电场影响范围以外的水。它 的性质和普通水一样，能传递静水压力，冰点为0℃，有 溶解能力。 自由水按其移动所受作用力的不同，可以分为重力水 和毛细水。 (1)重力水 重力水是存在于地下水位以下的透水层中的地下水， 它是在重力或压力差作用下运动的自由水，对土粒有浮 力作用。
三 地质年代的概念 地质年代--地壳发展历史与地壳运动，沉积环境 及生物演化相对应的时代段落。 相对地质年代--根据古生物的演化和岩层形成的 顺序，所划分的地质年代。 在地质学中，根据地层对比和古生物学方法把地 质相对年代划分为五大代(太古代、元古代、古生代、 中生代和新生代)，每代又分为若干纪，每纪又细分为 若干世及期。在每一个地质年代中，都划分有相应的地 层（参见表1-6） 在新生代中最新近的一个纪称为第四纪，由原岩 风化产物（碎屑物质），经各种外力地质作用(剥蚀、 搬运、沉积)形成尚未胶结硬化的沉积物(层)，通称

高等土力学 第一章 特殊土

高等土力学 第一章 特殊土

(二)填土的工程性质 (1)填土的不均匀性。 (2)自重压密性（欠固结土）。 (3)湿陷性。 (4)低强度和高压缩性。
二、填土的勘察 (一)填土勘察内容 (1) 调查：地形和地物的变迁，填土的来源、堆积年限和堆积 方式。 (2)查明填土的分布、厚度、物质成分、颗粒级配、均匀性、密 实性、压缩性和湿陷性。 (3)判定地下水对建筑材料的腐蚀性。 (二)填土的勘察工作布置 1．勘探点布置 填土应属复杂场地，勘探点应在常规要求的基础上适当加密。 勘探孔的深度应穿透填土层。 2．勘探方法 勘探方法应根据填土性质确定，对由粉土或黏性土组成 的素填土，可采用钻探取样、轻型钻具与原位测试相结合的 方法；对含有较多粗粒成分的素填土和杂填土宜采用动探、 钻探，并应有一定数量的探井。
第一章 特殊性岩土 特殊性岩土是指在特定自然地理环境或人 为条件下形成具有特殊的物理力学性质的岩土。 特殊岩土的分布一般具有明显区域性。常 见特殊性岩土有湿陷性土、红黏土、软土、混 合土、填土、多年冻土、膨胀岩土、盐渍岩土、 风化岩与残积土及污染土等。
第一节
湿陷性土
湿陷性土有湿陷性黄土和湿陷性土两种。 一、湿陷性黄土 黄土的湿陷性与黄土的时代和地理位置有关。
2．黄土湿陷性判定 黄土湿陷性是按室内压缩试验在一定压 力下的湿陷系数δ s值确定的。当 δ s≥0.015时，为湿陷性黄土；δ s＜ 0.015时，为非湿陷性黄土，非湿陷性黄土 作为建筑物地基时，可按一般黏性土地基 进行设计和施工。
3.总湿陷量 （1）自重湿陷量：
zs 0 zsi hi
(4 2)
式中 Δ zs——自重湿陷量，cm； δ zsi——第i层的自重湿陷性系数； hi——第i层土的厚度，cm； β 0 ——因土质地区而异的修正系数，对陇西 地区取1.5，对陇东、陕北地区取1.2，对关中 地区取0.7，对其他地区取0.5。

《土力学》第一章总结 ppt课件

《土力学》第一章总结 ppt课件
《土力学》
第一章 总结
§1.1 土的形成与特征
一、土的概念
岩石经过风化作用在不同条件下形成的自然历史产物
二、土的种类
1. 残积土(sedentary or residual soil) 2. 运积土(sedimentary soil) 1)坡积土(cliff soil)；2)洪积土(flood soil)；3)冲积土 (alluvial soil)；4)湖泊沼泽沉积土：5)海相沉积土：6) 冰积土：7)风积土
2. 其它六个常用指标(换算指标)
– (1) 特定条件下的密度（重度）
• ① 干密度(dry density)d • ② 饱和密度 (water-saturated density) sat • ③ 有效密度(浮密度buoyant density)
– (2) 表示土中孔隙含量的指标
①孔隙比(void ratio)e ②孔隙率( porosity) n
§1.2 土的三相组成
一、土的固体颗粒（土粒）
1. 土的颗粒级配曲线分析
不均匀系数Cu = d60 / d10 ，曲率系数Cc =
2. 土粒矿物成份
d320 d10 d60
➢ 一类是原生矿物，如石英、长石、云母等，粗粒土的土粒往往都是原 生矿物；
➢ 另一类是次生矿物，土中的次生矿物主要是粘土矿物，蒙脱石，伊里 石，高岭土是三种最常见的粘土矿物。
m dsVs w (1 w) ds w (1 w)
V Vs (1 e)
1 e
经变换得：e ds (1 w)w 1
错误做法：
证明题要详细的证
证明：
明，计算题可以用 结论
ds (1 w)w
1 e
右
ds (1 w)w

大学课件-土力学(完整)

大学课件-土力学(完整)

n Vv 100% V
Sr
V Vv
100 %
饱和度描述土中孔隙被水充满的程度。干土Sr=0,饱和土 Sr=100%。砂土根据饱和度分为三种状态: Sr≤50%稍湿； 50％＜Sr≤80%很湿； Sr＞80%饱和
m ms mw Vs Vw Va
VV
质量m 气 水
体积V 3.不同状态下土的密度和重度
例：石英、云母、长石等 特征：矿物成分的性质较稳定，由其组成的土具
有无粘性、透水性较大、压缩性较低的特点
次生矿物：岩石经化学风化后所形成的新的矿物，其
成分与母岩不相同
例：粘土矿物有高岭石、伊利石、蒙脱石等
特征：性质较不稳定，具有较强的亲水性，遇水
易膨胀的特点
• 二、土中的水
土中水的含量明显地影响土的性质(尤其是粘性土)。 土中水除了一部分以结晶水的形式吸附于固体颗 粒的晶格内部外，还存在结合水和自由水 1.结合水
于重力，接触后，不再继续下沉，形成链环单位,很多链 环联结起来，形成孔隙较大的蜂窝状结构
蜂窝结构
絮状结构
3.絮状结构：细微粘粒大都呈针状或片状，质量极轻，
在水中处于悬浮状态。当悬液介质发生变化时，土粒表
面的弱结合水厚度减薄，粘粒互相接近，凝聚成絮状物
下沉，形成孔隙较大的絮状结构
• 五、土的构造
土的构造是指土体中各结构单元之间的关系。主要特 征是土的成层性和裂隙性,即层理构造和裂隙构造， 二者都造成了土的不均匀性
固相 土 液相
气相
土中颗粒的大小、成分及三相 之间的相互作用和比例关系， 反映出土的不同性质
§1.1 土的组成及其结构与构造
• 一、土的固相
土粒的大小、相关矿物成分以及大小搭配情况 对土的物理力学性质有明显影响 1.土的颗粒级配

[精彩]土力学课件--第一章土的物理性质和工程分类

[精彩]土力学课件--第一章土的物理性质和工程分类

§1.1 土的生成
物理风化：岩石经受风、霜、雨、雪的侵蚀，或受波浪的冲击、地震等引起各种 力的作用，温度的变化、冻胀等因素使整体岩石产生裂隙、崩解碎裂成岩块、岩 屑的过程。
化学风化：岩体（或岩块、岩屑）与氧气、二氧化碳等各种气体、水和各种水溶 液等物质相接触，经氧化、碳化和水化作用，使这些岩石或岩屑逐渐产生化学变 化，分解为极细颗粒的过程。
10/22/2020
土力学课件
La Conchita 滑坡
绪论
1996年发生在美国加 州的La Conchita ，因 居民已提前撤离固未造
成人员伤亡
10/22/2020
土力学课件
Santa Tecla 滑坡
2001年1月13日，萨尔 瓦多发生了7.6级的强震， 震中位于Santa Miguel 西南60英里。因此在 Santa Tecla 造成 山体 滑坡，最终导致700多人 遇难
当土骨架的孔隙仅含空气时，就成为干土；
一般在地下水位以上地面以下一定深度内的土的孔隙中兼含空气和水，此时的土体属三
相系，称为湿土。
根据土的粘性分：
粘性土：颗粒很细；
无粘性土：颗粒较粗，甚至很大。砂、碎石、甚
至堆石（直
径几十cm甚至1m）
10/22/2020
不同类型的土
土力学课件
§1.2 土的三相组成
土力学课件
§ 1.1 土的生成
• 一、土的概念
• 土： 覆盖在地表上的碎散矿物集合体。
• 岩石：构成地壳的基本物质，是一种或多种
矿物的聚合体。
• 统称为大自然的产物 土是岩石经过风化后在不同条风件化下、形搬成运的、自堆然积历史的产物
岩石
土
压密、岩化
10/22/2020

高等土力学 第一章 特殊土

高等土力学 第一章 特殊土

2．湿陷类型判别 1)自重湿陷性判别 自重湿陷性的判别是指湿陷性土在饱和自重压力 下的湿陷程度。通常用自重湿陷性系数划分。 δ zs＜0.015时，判别为非自重湿陷性黄土；当 δ zs≥0.015时，则判别为自重湿陷性黄土。 自重湿陷性系数也是通过室内压缩试验测定的， 与湿陷性系数测定方法相同，只是压力标准不同， 所采用压力标准为加压至土的饱和自重压力。
二、红黏土的分类 (一)红黏土的状态分类 红黏土状态按含水比划分应符合表4-5的规定。
表4-5 状 坚 硬 可 软 流 硬 塑 塑 塑 塑 态 红黏土的状态分类（ aω =0.45IL+0.55） 含水比aω
aω ≤0.55 0.55＜aω ≤0.70 0.70＜aω ≤0.85 0.85＜aω ≤1.00 aω ＞1.00
三、软土地基的岩土工程评价 (一) 软土地基承载力评价 软土地基的承载力应采用原位测试、 理论计算及地区建筑经验相结合的综合分 析的方法确定。
(二)软土地基的变形评价 包括软土的总沉降量、沉降差----不均匀变形以及低 级的稳定性评价。 地基沉降计算可采用分层总和法或土的应力历史法。 特别是：当建筑物相邻高低层载荷相差较大时，应分 析其变形差异和相互影响；当地面有大面积堆载时，应分 析对相邻建筑物的不利影响。 (三)地基基础及地基处理评价 (1)分析评价地基的均匀性，选择适宜的持力层。 (2)提出基础形式或地基处理的建议。 对暗埋的塘、浜、沟、坑穴当范围不大时，一般采用基 础加深或换垫处理；范围较大时，一般采用灌浆、短桩处 理。对于大面积厚层软土地基，可采用真空预压、堆载预 压、排水固结或深层搅拌等方法，对载荷大、沉降限制严 格的建筑物，宜采用桩基。
第五节
填
土
一、填土的分类及工程性质 (一)填土的分类 填土是指由人类活动而堆填的土，按其 组成物质、特性和堆填方式可分为： (1)素填土。由碎石、砂、粉土和黏性土等一种 或几种材料组成，不含杂质或含杂质很少。 (2)杂填土。含有大量建筑垃圾、工业废料或生 活垃圾等杂物。 (3)冲填土。由水力冲填泥沙形成。 (4)压实填土。按一定标准控制材料成分、密度、 含水量，分层压实或夯实而成。

土力学基本知识ppt课件

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稠度状态与含水量有关
稠度状态 固态 半固态
强结合水 含水量
塑态 弱结合水
流态 自由水
w
稠度界限 缩限WS 塑限wp
液限wL Ip wl wp
强结合水膜最大
出现自由水
粘性土的稠度反映土中水的形态
吸附弱结合 水的能力
塑性指数
粘性土四种物理状态状态：固态、半固态、可塑状 态及流动状态
界限含水率
粘性土从一种状态过渡到另一种状态，可用某一界限含水 率来区分，这种界限含水率称为稠度界限或阿太堡界限
h hm
Δh x
z k1
v
k2
H1 H2 H
H Hm
等效渗透系数:
hm
vHm km
vm
km
hm Hm
vH h
kz
vH kz
vHm km
k3
H3
承压水
H
1
kz
Hm H
1 km
kz
Hm km
H1 1.0m, k1 0.01m / day
算例
H2 1.0m, k 2 1m / day
(1) 水平渗流
1
2 Δh
x
条件:
im
i h L
qx qmx
q1x
z k1
H1
q2x
k2
H2 H
q3x
k3
H3
H Hm
等效渗透系数:
qx=vxH=kxiH Σqmx=ΣkmimHm
1
L
2 不透
水层
1
kx H
Hmkm
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Hm H
km
层状地基的等效渗透系数
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直接剪切试验绘图
• 绘制-关系曲线。以剪应力为纵坐标，剪切位移为横坐标， 绘制剪应力与剪切位移关系曲线。选取土的剪应力与剪切 位移关系曲线上的峰值或稳定值作为土的抗剪强度
• 绘制-关系曲线。以剪应力为纵坐标，垂直应力为横坐标， 绘制剪应力与垂直应力关系曲线。根据-关系曲线，求出
土的凝聚力c和内摩擦角 300
第一节 室内试验
⑶环剪仪(torsional(ring) shear apparatus)
试样是环状的，剪切沿着圆 周方向旋转，剪切面的总面积不 变。特别适用于：
①量测大应变后土的残余强 度或终极强度；
②不同材料间接触面的剪切 特性（如土与砼、土与钢、土与 土工合成材料）。
侧限压缩试验（固结试验）
济，尤其对于砂土和渗透系数k<10‐7cm/s 的粘性土能很快得到抗剪强度试验结果。
第一节 室内试验
直剪仪的主要缺点：剪切面 是人为确定的，其面积因位移而 减小，边界上存在应力集中，剪 切过程中存在明显的应力，应变 不均匀，且十分复杂，试样内各 点应力状态及应力路径不同。在 剪切面附近土单元上的主应力大 小是变化的，方向是旋转的。
剪应力 τ( )
抗剪强度 ( )
4
200
ф
3 2
100
1
剪切位移△ ( )
位移关系曲线
100
200
300
400
垂直压力( )
剪切强度与垂直压力关系曲线
第一节 室内试验
(2)TAW—800大型直接剪切仪 主要功能：粗粒土的直接剪切， 土与结构物的剪切试验等。 主要技术参数：上剪切盒尺寸： 500×500×150mm；下剪切盒尺寸 670×670×150mm ；最大轴力 800kN；最大水平力（两个方向） 400kN；轴向活塞最大行程600mm； 水平活塞最大行程（两个方向） 300mm。
第一节 室内试验
二、土工试验的分类 土工试验包括： ①室内试验：如容重试验、含水量试验、 直剪试验、无侧限压缩试验等。 ②原型测试或现场测试：平板荷载试验、 静力触探、十字板剪切试验等 ③模型试验（模拟试验）：小比尺模型试， 足尺模型试验 ④原型监测（观测）：深基坑开挖工程监测、 隧道施工监测、软土上路堤沉降监测等
土的侧限压缩试验(固
结试验)是通过测量土样
在各级压力Pi作用下产生 的压缩变形量Si，计算出 对应于每一级压力下土样
的孔隙比ei，从而绘制出 压缩曲线e-P，计算土的压 缩系数a1-2、压缩模量Es， 评价土的压缩性。
固结仪
侧限压缩试验（固结试验）
试 验 步 骤
1 制备土样
侧限压缩试验（固结试验）
6 将环刀土样置于剪力盒上
直接剪切试验
试 验 步 骤
7 加蜡纸
直接剪切试验
试 验 步 骤
8 加透水石
直接剪切试验
试 验 步 骤
9 用加压盖板将土样压入剪力盒中
直接剪切试验
试 验 步 骤
10 移去环刀
直接剪切试验
试 验 步 骤
11 装好土样的剪力盒
直接剪切试验
试 验 步 骤
12 将滑动槽中放入钢珠
试 验 步 骤
2 打开固结仪器的压力盒
侧限压缩试验（固结试验）
试 验 步 骤
3 压力盒中底部放入透水石和潮湿的滤纸
直接剪切试验
试 验 步 骤
25 剪切至百分表读数不动或倒退时,停止剪切，卸 载。换第2块土样试验，一组剪切试验需3~5块土样。
直接剪切试验计算
试验结果整理
（1）计算每一试样的剪应力及剪应力剪切位移
为
CR
L L(nR)
式中 ——剪应力，kPa； L ——剪切位移，0.01mm； C ——量力环校正系数，kPa/0.01mm； R——量力环测微表读数，0.01mm； L ——手轮转一转的剪切位移量，0.001mm； n——手轮转数。
第一节 室内试验
剪切试验的目的
(a)土体滑坡
(b) 挡土墙
(c)地基失稳
图1.1-1 土体破坏示意图
抗剪强度参数： Sc.tg
第一节 室内试验
⑴常规直剪仪(drect shear appratus) 常规直剪仪（刚性单剪仪）是土力学
中最古老(1776年,Coolmb)的仪器之一。 直剪仪的主要优点：直观、简便、经
直接剪切试验
试 验 步 骤
19 施加荷载
直接剪切试验
试 验 步 骤
20 拔去销钉
直接剪切试验
试 验 步 骤
21 百分表归零
直接剪切试验
试 验 步 骤
22 选择自动挡挡位
直接剪切试验
试 验 步 骤
23 将开关打到剪切方向,开始剪切
直接剪切试验
试 验 步 骤
24 手轮每转一圈,读一次百分表读数
直接剪切试验
直 剪 试 验 设 备
直接剪切试验
试 验 步 骤
1 制备好的土样与剪力盒
直接剪切试验
试 验 步 骤
2 放透水石、蜡纸于剪力盒底部
直接剪切试验
试 验 步 骤
3 放剪力盒上部份
直接剪切试验
试 验 步 骤
4 对齐上下剪力盒
直接剪切试验
试 验 验 步 骤
直接剪切试验
试 验 步 骤
13 将剪力盒放入仪器
直接剪切试验
试 验 步 骤
14 放加压框
直接剪切试验
试 验 步 骤
15 选择手动挡位
直接剪切试验
试 验 步 骤
16 旋转手轮使仪器各部位接触
直接剪切试验
试 验 步 骤
17 仪器接触好时,百分表指针开始转动
直接剪切试验
试 验 步 骤
18 调杠杆水平
第一节 室内试验
⑵多环单剪仪(direct simple shear apparatus) 用一系列环形圈代替刚性盒，因而没有明显的应
力、应变不均匀，试样内所加的应力被认为是纯剪。 应力摩尔圆圆心不变，其直径逐渐扩大，直至与
强度线相切。这种仪器可以做动静剪切试验（动单剪 试验），有很多明显的有优点。
高等土力学 Advance Soil Mechnics
汤连生 教授 博导 ,714051028
中山大学
第一章 土工试验及测试
• 1.1 室内实验 • 1.2 模型试验 • 1.3 现场测试与原型观测 • 1.4 试验检验与验证
第一节 室内试验
一、土工试验的目的和意义 （1）揭示土的一般的或特有的物理力学性质； （2）针对具体土样的试验，揭示区域性土、 特殊土、人工复合土的物理力学性质； （3）确定理论计算和工程设计参数； （4）验证计算理论的正确性及实用性； （5）原位测试、原型监测直接为土木工程服 务，也是分析和实现信息化施工的手段。