(完整版)土力学课堂笔记
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《土力学简明教程》复习笔记绪论土力学:是研究土体在周围环境与力的作用下的变形和强度以及渗流规律的一门科学。
第一章土的物理性质和工程分类土:一般指覆盖在地表上的碎散矿物几何体,是原岩经物理和化学风化作用形成的堆积物。
土可以分为残积土和运积土两大类:残积土:母岩层经风化作用破碎成为岩屑或细小颗粒后残留在原地的堆积物,其特征是颗粒表面粗糙、多棱角、粗细不均匀、无层理。
运积土:是风化所形成的的土颗粒,受自然力作用,搬运到远景不同的地点所沉积的堆积物,其特点是颗粒比较圆滑。
运积土分类:坡积土、洪积土、冲积土、湖泊沼泽沉积土、海相沉积土、冰积土、风积土。
主要区分坡积土(残积土在雨季水流和重力的作用下,被带到山坡坡脚出聚集起来的堆积物)和洪积土(残积土和坡积土受洪水冲刷带到山麓堆积起来的堆积物)、洪积土(残积土和坡积土受洪水冲刷带到山麓堆积起来的堆积物)和冲积土(由江河水流搬运所形成的沉积物)土的主要物理特征:1、碎散性(岩石的物理风化所致)2、三相体系3、自然变异性土是自然界漫长的地质年代内多形成的性质复杂、不均匀、各向异性且虽时间变化不断变化的物质。
岩石的风化:是指岩石在自然界各种因素和外力的作用下产生破碎与分解。
导致颗粒变小化学成分改变等。
1、物理风化(产生无粘性土,化学成分不变)2、化学风化(产生粘性土颗粒和可溶盐,化学成分改变)3、生物风化(产生腐殖质,改变土壤结构)土的工程特性:1、压缩性高2、强度低3、透水性大土的三相组成:一般情况下是由固态的土颗粒、空隙中的液体、可气体三相组成饱和土:土的空隙完全被水充满非饱和土:空隙部分被水占据另一部分被气体占据干土:空隙全部充满气体土的固体颗粒:界限粒径:按照粒径的范围将土粒分为若干粒组,粒组之间的分界尺寸成为界限尺寸巨粒、粗粒、细粒(60,0.75)土的颗粒级配:土中各粒组的相对含量(各粒组占土粒总含量的百分数)颗粒级配的分析方法:筛分法(适用于>0.075的粗粒)、水分法(适用于细粒)、激光粒度分析法颗粒级配曲线:颗粒级配曲线是根据筛分试验成果绘制的曲线,采用对数坐标表示,横坐标为粒径,纵坐标为小于(或大于)某粒径的土重(累计百分)含量d,表示土中大于此粒径和小于此粒径的土的含量均占土的粗细——平均粒径(5050%)土的粒组分布情况——不均匀系数(1060u d d C =,不均匀系数越大土粒分布的范围越大,土越不均匀,级配越好。
——第一章:土的物理性质及工程分类土是三相体——固相(土颗粒)、液相(土中水)和气相(土中空气)。
固相:是由难溶于水或不溶于水的各种矿物颗粒和部分有机质所组成。
2.土粒颗粒级配(粒度) 2. 土粒大小及其粒组划分b.土粒颗粒级配(粒度成分)土中各粒组相对含量百分数称为土的粒度或颗粒级配。
粒径大于等于0.075mm 的颗粒可采用筛分法来区分。
粒径小于等于0.075mm 的颗粒需采用水分法来区分。
颗粒级配曲线斜率: 某粒径范围内颗粒的含量。
陡—相应粒组质量集中;缓--相应粒组含量少;平台--相应粒组缺乏。
特征粒径: d 50 : 平均粒径;d 60 : 控制粒径;d 10 : 有效粒径;d 30粗细程度: 用d 50 表示。
曲线的陡、缓或不均匀程度:不均匀系数C u = d 60 / d 10 ,Cu ≤5,级配均匀,不好Cu ≥10,,级配良好,连续程度:曲率系数C c = d 302 / (d 60 ×d 10 )。
较大颗粒缺少,Cc 减小;较小颗粒缺少,Cc 增大。
Cc = 1~ 3, 级配连续性好。
粒径级配累积曲线及指标的用途:1.粒组含量用于土的分类定名;2)不均匀系数Cu 用于判定土的不均匀程度:Cu ≥ 5, 不均匀土; Cu < 5, 均匀土;3)曲率系数Cc 用于判定土的连续程度:C c = 1 ~ 3,级配连续土;Cc > 3或Cc < 1,级配不连续土。
4)不均匀系数Cu 和曲率系数Cc 用于判定土的级配优劣:如果 Cu ≥ 5且C c = 1 ~ 3,级配良好的土;如果 Cu < 5 或 Cc > 3或Cc < 1, 级配不良的土。
土粒的矿物成份——矿物分为原生矿物和次生矿物。
原生矿物:岩浆在冷凝过程中形成的矿物(圆状、浑圆状、棱角状) 次生矿物:原生矿物经化学风化后发生变化而形成。
(针状、片状、扁平状) 粗粒土:原岩直接破碎,基本上是原生矿物,其成份同生成它们的母岩。
第一章土的物理性质及工程分类1、土:是由岩石,经物理化学风化、剥蚀、搬运沉积,形成固体矿物、液体水和气体的一种集合体。
2 土的结构:土颗粒之间的相互排列和联接形式。
3、单粒结构:粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的结构。
4、蜂窝状结构:颗粒间点与点接触,由于彼此之间引力大于重力,接触后,不再继续下沉,形成链环单位,很多链环联结起来,形成孔隙较大的结构。
5、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。
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,形成孔隙较大的结构。
6、土的构造:在同一土层中的物质成分和颗粒大小等都相近的各部分间的相互关系的特征。
7、土的工程特性:压缩性高、强度低(特指抗剪强度)、透水性大8、土的三相组成:固相(固体颗粒)、液相(土中水)、气相(土中气体)9、粒度:土粒的大小10 粒组:大小相近的土颗粒合并为一组11、土的粒径级配:土粒的大小及其组成情况,通常以土中各个粒组的相对含量,占土粒总质量的百分数来表示。
12、级配曲线形状:陡竣、土粒大小均匀、级配差;平缓、土粒大小不均匀、级配好。
13、不均匀系数:Cu=d 60/d10曲率系数:Cc= d 302/d 10* d 60d io (有效粒径)、d3o、d6o (限定粒径):小于某粒径的土粒含量为10%、30%和60%时所对应的粒径。
14、结合水:指受电分子吸引力作用而吸附于土粒表面成薄膜状的水。
15、自由水:土粒电场影响范围以外的水。
16、重力水:受重力作用或压力差作用能自由流动的水。
17、毛细水:受水与空气界面的表面张力作用而存在于土细孔隙中的自由水。
14、土的重度丫:土单位体积的质量。
15、土粒比重(土粒相对密度):土的固体颗粒质量与同体积的4C时纯水的质量之比。
16、含水率w :土中水的质量和土粒质量之比17、土的孔隙比e:土的孔隙体积与土的颗粒体积之比18、土的孔隙率n:土的孔隙体积与土的总体积之比19、饱和度Sr:土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之比20、干密度d :单位土体体积干土中固体颗粒部分的质量21、土的饱和密度sat:土孔隙中充满水时的单位土体体积质量22、土的密实度:单位体积土中固体颗粒的含量。
(完整版)土力学知识点总结·1.土力学是利用力学一般原理,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。
2.任何建筑都建造在一定的地层上。
通常把支撑基础的土体或岩体成为地基(天然地基、人工地基)。
3.基础是将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分,一般应埋入地下一定深度,进入较好的地基。
4.地基和基础设计必须满足的三个基本条件:①作用与地基上的荷载效应不得超过地基容许承载力或地基承载力特征值;②基础沉降不得超过地基变形容许值;③挡土墙、边坡以及地基基础保证具有足够防止失稳破坏的安全储备。
5.地基和基础是建筑物的根本,统称为基础工程。
6.土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒、经过不同的搬运方式,在各种自然坏境中生成的沉积物。
7.土的三相组成:固相(固体颗粒)、液相(水)、气相(气体)。
8.土的矿物成分:原生矿物、次生矿物。
9.黏土矿物是一种复合的铝—硅酸盐晶体。
可分为:蒙脱石、伊利石和高岭石。
10.土力的大小称为粒度。
工程上常把大小、性质相近的土粒合并为一组,称为粒组。
划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。
土粒粒组分为巨粒、粗粒和细粒。
11.土中所含各粒组的相对含量,以土粒总重的百分数表示,称为土的颗粒级配。
级配曲线的纵坐标表示小于某土粒的累计质量百分比,横坐标则是用对数值表示土的粒径。
12.颗粒分析实验:筛分法和沉降分析法。
13.土中水按存在形态分为液态水、固态水和气态水。
固态水又称矿物内部结晶水或内部结合水。
液态水分为结合水和自由水。
自由水分为重力水和毛细水。
14.重力水是存在于地下水位以下、土颗粒电分子引力范围以外的水,因为在本身重力作用下运动,故称为重力水。
15.毛细水是受到水与空气交界面处表面张力的作用、存在于地下水位以下的透水层中自由水。
土的毛细现象是指土中水在表面张力作用下,沿着细的孔隙向上及向其他方向移动的现象。
16.影响冻胀的因素:土的因素、水的因素、温度的因素。
第一章土的物理性质和工程分类1.1 土的形成1、工程上遇到的大多数土都是在第四纪地质历史时期内所形成的。
第四纪地质年代的土又可划分为更新世、全新世两类。
其中第四纪全新世(Q4)中晚期沉积的土,亦即在人类文化期以来所沉积的土称为新近代沉积土,一般为欠固结土(未完全固结的土,会有持续的沉降),强度较低。
表1 土的生成年代2、土的分类:第四纪土由于其搬运和堆积方式不同,又可分为残积土(通常为粗粒土)、运积土(通常为细粒土)两大类;3、残积土:残积土是指母岩表层经风化作用破碎成为岩屑或细小矿物颗粒后未经搬运,残留在原地的堆积物。
他的特征是颗粒粗细不均、表面粗糙、多棱角、无层理。
4、运积土:是指风化所形成的土颗粒,受自然力的作用,搬运到远近不同的地点所沉积的堆积物。
其特点是颗粒经过滚动和相互摩擦,颗粒因摩擦作用而变圆滑,具有一定的浑圆度。
5、根据搬运的动力不同,运积土又可分为如下几类:坡积土、洪积土、冲积土、湖泊沼泽沉积土、海相沉积土、冰碛土、风积土。
6、风化作用包括:物理风化(原生矿物)、化学风化(次生矿物)、生物风化。
7、物理风化:岩石和土的粗颗粒受机械破坏积各自气候因素影响的作用,产生的矿物称为原生矿物(土颗粒/土块的大小发生变化,成分未发生变化)。
8、化学风化:岩石和土受环境作用而改变其矿物的化学成分,形成新的矿物,也称次生矿物。
9、土的主要特点:碎散性、三相性、自然变形性(性质复杂、不均匀、各向异性且随时间变化)。
1.2土的三相组成1、土颗粒骨架构成的三要素:颗粒级配、矿物成分、颗粒的形状和比表面积。
2、土的粒组分类:表1-2土的粒组分类备注:1、摘自水利行业标准《土工试验规程》(SL237-1999)2、属于粒径范围指该范围粒径占总颗粒50%以上;3、粒径级配分析方法:主要有:筛分法、水分法(比重计法)。
粗粒组应采用筛分法,细粒组应采用水分法;4、级配曲线:d10--有效粒径、d30--用于描述级配曲线的特征粒径、d50--平均粒径、d60--控制粒径(或限制粒径);5、不均匀系数Cu:Cu=d60/d10,(表征土颗粒的均匀性)(1)Cu=d60/d10,Cu越大、d60与d10的差距越大→土体越不均匀、级配曲线越平缓→故一般级配良好的土要求Cu≤5;→Cu≥5的土称为不均匀土,反之称为均匀土。
粒径大于等于0.075mm 的颗粒可采用筛分法来区分。
粒径小于等于0.075mm 的颗粒需采用水分法来区分。
某粒径范围内颗粒的含量。
陡—相应粒组质量集中;缓--相应粒组含量少;平台--相应粒组缺乏。
d 60 : 限定粒径;d 10 : 有效粒径;d 30中值粒径不均匀系数C u = d 60 / d 10 ,Cu ≤5,级配均匀,不好Cu ≥10,,级配良好,曲率系数C c = d 302 / (d 60 ×d 10 )。
较大颗粒缺少,Cc 减小;较小颗粒缺少,Cc 增大。
Cc = 1~ 3, 级配连续性好。
1.不均匀系数Cu 用于判定土的不均匀程度:Cu ≥ 5, 不均匀土; Cu < 5, 均匀土;:如果 Cu ≥ 5且C c = 1 ~ 3,级配良好的土 。
无粘性土的物理特性密实度粘性土的物理特性指标软硬状态。
粘性土从可塑状态转变到流塑状态时含水量的液限,记为WL 。
锥式液限仪粘性土从可塑状态转变到半固体状态时含水量的分界值,塑限,记为Wp 搓条法 塑性指数I p : Ip 。
Ip = W L -Wp 塑性指数反映的是粘性土处于可塑状态时含水量的变化范围;而粘性土与水作用能力的大小与粒径密切相关,这段范围越大,说明土体中细粒土含量越多;土体中蒙脱土矿物含量越多;说明土体中弱结合水含量就越多,土粒表面吸附的阳离子层厚度就越厚,由此推断:土中低价离子含量就越多,土的渗透性就越差、阻水性就越好。
Ip ≥17 粘土10≤Ip <17粉质粘土液性指数 p L p L W W W I --=ω坚硬<0、硬塑0,<0.25、可塑0.25-0.75、软塑0.75-1、流塑>1。
无粘性土的密实度用孔隙比,相对密实度,标准贯入实验的锤击数minmax max e e e e D r --= 0< Dr <0.33 松散;0.33< Dr <0.67中密;0.67< Dr <1.0 密实。
第五章土的抗剪强度5.1、5.2土的抗剪强度理论1、土体的抗剪强度组成:土体的抗剪强度主要由内聚力和内摩擦角组成;2、天然休止角:通过漏斗向地面撒沙的时候,沙堆与地面的夹角称为砂土的天然休止角;天然休止角亦最松散状态下的土体内摩擦角;-------同一种砂土、松散和密实状态土体的内摩擦角是不同的,主要因为越密实土体之间的接触面越大、滑动摩擦抗力越大,且越密实咬合摩擦力越大。
3、土体抗剪强度的影响因素:土体的抗剪强度首先取决于土体的C、值(由土体的组成、土的状态、土的结构、应力历史、毛细水压力等决定),其次取决于土体的应力状态,。
4、土体的抗剪强度指标:主要指土体的C、值。
5、抗剪强度主要解决的土力学问题:①各种类型的滑坡→边坡稳定性问题→第七章内容;②挡土结构物的破坏→土压力问题→第六章内容;③地基破坏→基坑承载及地基土稳定性问题→第八章内容;④砂土液化→土体的振动液化特性→第九章内容。
6、各种类型的滑坡:①崩塌:张拉破坏+剪切破坏共同组成;②平移滑动:主要为无粘性土或少粘性土的边坡破坏形式;③旋转滑动:主要为粘性土边坡的破坏形式;④滑流:边坡遇水产生流体似的滑动。
7、土体的内摩擦角:通常由土体之间的滑动摩擦力与咬合摩擦力组成。
(1)粗粒土的内摩擦角的影响主要影响因素有:密度、粒径级配、颗粒形状、矿物成分等,其中前三项影响土体之间的咬合力和接触面积(影响滑动摩擦力),矿物成分主要因为土体的滑动摩擦系数;(2)细粒土的内摩擦角的影响主要影响因素有:细粒土表面存在吸附水膜,颗粒通过吸附水膜间接接触会影响土体的滑动摩擦力,吸附水膜与土颗粒的含水量有关,故其摩擦角的影响因素更为复杂。
8、土体的内聚力:主要指细粒土的黏聚强度,取决于土颗粒之间的库伦力(静电力)、范德华力(分子间引力)、胶结作用和毛细水压力。
9、土体的库仑强度公式:总应力强度公式:;有效应力强度公式:;孔隙水压力不影响土体的抗剪强度,故上述两个相同。
被动土压力:若挡土墙在土压力作用下向墙背填土方向移动或转动,当移动量达到某一定量时,墙背填土开始出现连续的滑动面,此时作用在挡土墙的土压力称为被动土压力。
变质岩:组成地壳的岩石(包括岩浆岩、沉积岩和已经生成的变质岩)由于地壳运动和岩浆活动等影响,使其在固态下发生矿物成分结构构造的改变,从而形成新的岩石.不固结不排水剪:试样在施加周围压力和随后施加竖向压力直至剪切破坏的整个过程中都不允许排水,试验至始至终关闭排水阀门。
残积土:原岩表面经风化作用而残留在原地的碎屑物,称为残积土。
超固结比:前期固结压力(Pc)与现有土层自重压力(Po)之比称为超固结比。
超固结土:前期固结压力大于现有土自重应力的这类土称为超固结土。
沉积岩:在地表条件下,由原岩经风化剥蚀作用形成的岩石碎屑、溶液析出物或有机质等,经流水、风、冰川等搬运到陆地低洼出或海洋中,再经成岩作用而形成。
沉降差:是指相邻两单独基础沉降量之差。
沉降量:是指基础中点的沉降值。
承压水:指充满于两个稳定隔水层之间的含水层中的地下水。
冲积土:河流两岸的基岩及其上部覆盖的松散物质被河流流水剥蚀后,经搬运、沉积于河流坡降平缓地带而形成的沉积土称为冲积土。
触变性:粘性土的抗剪强度随时间恢复的胶体化学性质称为土的触变性。
触探:是用静力或动力将金属探头贯入土层,根据土对触探头的贯入阻力或锤击数来间接判断土层及其性质。
地基:受建筑物荷载影响的那一部分地层称为地基。
地基沉降计算深度:是自基底以下需要计算压缩变形的土层总厚度。
地基承载力:地基承受荷载压力的能力。
地基承载力特征值:在保证地基稳定的条件下,使建筑物的沉降量不超过允许值的地基承载力称为地基承载力的特征值。
地基的临塑荷载:是指在外荷载作用下,地基中刚开始产生朔性变形时地基底面单位面积上所承受的荷载。
地基的最终沉降量:是指地基在建筑物荷载作用下,地基表面的最终稳定沉降量。
地基净反力:仅由地基的荷载设计值所产生的地基反力,称为地基净反力,用Po表示,则Po=F/A地基塑性区:当地基土中的各点都处于极限平衡状态时,这一区域就称为地基塑性区。
土力学考试笔记整理这是一门关于土力学的课程笔记的整理,这门课所学的知识重点都总结成了文档,供大家参考参考~~~1强度低○2变形大○3透水性大1、土的基本性质:○2、地基满足的条件:强度条件、变形条件3、土的工程用途有:建筑物地基、建筑材料、建筑环境或介质4、基础工程:以土力学知识为基础介绍工程建筑地基和基础的类型设计计算方法,工程处理等方面的知识的学科。
5、地基:支承基础的土体或岩体,是地层的一部分。
基础:将房屋上部结构所承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。
持力层:直接和基础底面接触的土层。
6、土力学、地基、基础主要研究什么?答:就是利用力学的原理,研究土的应力、应变、强度、稳定和渗透性等特性及其随时间变化的规律的学科,它是以土为研究对象的力学的一个分支,更是地基基础的理论基础、7、土的成因类型:残积土、坡积土、洪积土、冲积土、其他沉积土:海洋沉积土、湖泊沉积土、冰川沉积土、风积土8、地下水的埋藏条件:上层滞水、潜水、承压水9、土的渗流:土中水在各种势能的作用下,通过土中的孔隙,从势能高的位置向势能低的位置流动渗透性:土被水渗流通过的性能10、达西定律:V=ki k为土的渗透系数mm/s i为水头梯度m渗透系数:k=VL/At△h (V为渗流L为长度A为面积t为时间△h为水头差)11、动水力:是一种体积力,量纲与Rw相同,常用单位为KN/m312、渗透变形有两种类型:管涌、流土或流砂13、土三相:固相、液相、气相粒度:即粒径,土粒的平均直径,表示土粒的大小常用d(mm)表示粒组:实际工程中按粒径大小分组,粒径在某一范围内的颗粒大小相近,性质相似的土粒分为一组14、粒组分为六大类:(1)漂石或块石颗粒(2)卵石或碎石颗粒(3)圆砾或角砾(4)砂砾(5)粉粒(6)黏粒15、土的结构:土粒或土粒集合体的大小形状相互排列与联合16、土的结构基本类型:单粒结构、蜂窝结构、絮状结构17、土的构造:在同一土层中,其结构不同部分相互排列的特征18、土的构造分类(主要特征):层理性、裂隙性19、颗粒级配:土中各个粒组的相对含量,即各粒径的质量占总质量的百分数20、颗粒的测定方法:筛分法d>0.075mm (2)沉降分析法:d <0.075mm21、粒度的分析成果:列表法、累计曲线法22、反映土的颗粒级配状况的两个基本指标:1.不均匀系数Cu=d60/d10≥52.曲率系数:Cc=d30/d60*d10 (1~3)d60表示:小于某粒径的土粒质量累计总质量的百分比为60%判断土级配良好:Cu≥5,Cc=1~3时的土级配良好,否则级配不良23、土孔隙中的水:1.结合水:强结合水、弱结合水2.自由水:液态水、气态水、固态水24、三相指标:质量与质量之间、体积与体积之间、质量与体积之间25、三项基本指标(试验指标,自测指标):1. 土的重度(环刀法。
(完整版)土力学课堂笔记1 土力学:研究土的应力、变形、强度和稳定以及土与结构物相互作用等规律的一门力学分支称为土力学。
2 地基:支撑建筑物荷载、且受建筑物影响的那一部分地层称为地基。
3 基础:建筑物向地基传递荷载的下部结构就是基础基础下面承受建筑物全部荷载的土体或岩体称为地基。
地基不属于建筑的组成部分而基础属于。
几个概念,原来的时候没搞清。
1,P是截面所受应力,正应力与切应力是他的两个垂直分量。
2,切应力对是成对出现的,截面纵向受剪破坏并不是切应力只出现在纵向而是材料纵向承载能力较弱。
3切应力是直角的改变量,因为变形产生的力,1.地基沉降量甭说了,分层组合法:S=H(e1-e2)/(1+e1)依据e-p曲线,空隙比e1对应原有的土中的“原始应力”p1(自重应力平均值),e2对应现在土中的总应力p2(自重应力平均值与附加应力平均值之和)多数地基的可压缩土层较厚且成层,求基础最终沉降量要对各层求和。
步骤:1,分层。
按h不大于0.4b(b为基础短边宽度),天然土层面,地下水位处分2,计算竖向自重应力,即各土层重度与各土层厚度乘积之和3,计算地基竖向附加应力,等于附加应力系数乘以p0(基底平均附加压力)4,计算自重应力平均值和附加应力平均值,p1i,p2i取以上两平均值5,查表,由e-p曲线确定各层e1,e2值,求出各分土层变形量(公式在上面)6,由第n层的σzn/σcn<(0.1—0.2),确定沉降计算深度Zn。
咱考试也就考两层7,求和,Zn内s求和既得所求注:分层组合法所求结果是偏小的,因为我们采用的是压缩性指标;计算时要采用基础中心点下的附加应力σz来进行变形计算,同一深度中心点处的附加应力最大,向两边减小;基底开挖后没有回弹、实际上只是一种极端情况。
最后这条对土力学有普遍适用性。
2.土的抗剪强度考察莫尔圆与抗剪强度关系的应用。
库伦公式下,土的抗剪强度与所受应力是成比例的,可得出c及内摩擦角,如已知大小主应力1.可以据极限平衡理论验证其是否破坏,如大主应力值大于极限值则破坏。
绪论土力学:是研究土体在周围环境与力的作用下的变形和强度以及渗流规律的一门科学。
第一章土的物理性质和工程分类土:一般指覆盖在地表上的碎散矿物几何体,是原岩经物理和化学风化作用形成的堆积物。
土可以分为残积土和运积土两大类:残积土:母岩层经风化作用破碎成为岩屑或细小颗粒后残留在原地的堆积物,其特征是颗粒表面粗糙、多棱角、粗细不均匀、无层理。
运积土:是风化所形成的的土颗粒,受自然力作用,搬运到远景不同的地点所沉积的堆积物,其特点是颗粒比较圆滑。
运积土分类:坡积土、洪积土、冲积土、湖泊沼泽沉积土、海相沉积土、冰积土、风积土。
主要区分坡积土(残积土在雨季水流和重力的作用下,被带到山坡坡脚出聚集起来的堆积物)和洪积土(残积土和坡积土受洪水冲刷带到山麓堆积起来的堆积物)、洪积土(残积土和坡积土受洪水冲刷带到山麓堆积起来的堆积物)和冲积土(由江河水流搬运所形成的沉积物)土的主要物理特征:1、碎散性(岩石的物理风化所致)2、三相体系3、自然变异性土是自然界漫长的地质年代内多形成的性质复杂、不均匀、各向异性且虽时间变化不断变化的物质。
岩石的风化:是指岩石在自然界各种因素和外力的作用下产生破碎与分解。
导致颗粒变小化学成分改变等。
1、物理风化(产生无粘性土,化学成分不变)2、化学风化(产生粘性土颗粒和可溶盐,化学成分改变)3、生物风化(产生腐殖质,改变土壤结构)土的工程特性:1、压缩性高2、强度低3、透水性大土的三相组成:一般情况下是由固态的土颗粒、空隙中的液体、可气体三相组成饱和土:土的空隙完全被水充满非饱和土:空隙部分被水占据另一部分被气体占据干土:空隙全部充满气体土的固体颗粒:界限粒径:按照粒径的范围将土粒分为若干粒组,粒组之间的分界尺寸成为界限尺寸巨粒、粗粒、细粒(60,0.75)土的颗粒级配:土中各粒组的相对含量(各粒组占土粒总含量的百分数)颗粒级配的分析方法:筛分法(适用于>0.075的粗粒)、水分法(适用于细粒)、激光粒度分析法颗粒级配曲线:颗粒级配曲线是根据筛分试验成果绘制的曲线,采用对数坐标表示,横坐标为粒径,纵坐标为小于(或大于)某粒径的土重(累计百分)含量d,表示土中大于此粒径和小于此粒径的土的含量均占土的粗细——平均粒径(5050%) 土的粒组分布情况——不均匀系数(1060u d d C =,不均匀系数越大土粒分布的范围 越大,土越不均匀,级配越好。
第六章挡土结构物上的土压力1、静止土压力:墙在墙后填土的推力作用下,不产生任何移动或转动时,墙体背后的土压力称为静止土压力。
(1)静止土压力计算:(2)静止侧压力系数:对于无粘性土或正常固结黏土:(经验公式);对于超固结黏土:;式中:为超固结黏土的,为正常固结黏土的;为超固结比;为经验系数,一般取值为0.4~0.5,塑性指数小的取大值;存在问题:超固结黏土的上式如何推导的?超固结土具体是如何影响土体的侧压力的和值的、?2、主动土压力:墙体在土压力的作用下向远离填土方向移动,墙后土体所受约束放松有下滑的趋势,为阻止其下滑,潜在滑动面上剪应力增加。
当剪应力增大至抗剪强度时,墙后土体达到极限平衡状态,此时作用在墙上的土压力达到最小值,称为主动土压力。
3、被动土压力:墙体在外力的作用下向着填土方向移动,墙后土体所受挤压有向上滑动趋势,为阻止其上滑,潜在滑动面上剪应力增加(与主动土压力为反方向),使得墙体背后的土压力逐渐增加。
当剪应力增大至抗剪强度时,墙后土体达到极限平衡状态,此时作用在墙上的土压力达到最大值,称为被动土压力。
4、朗肯土压力:--核心为假设墙背为光滑的,认为墙背与土之间无剪应力(1)朗肯主动土压力:假定墙背与土之间无剪应力,作用任意Z深度处土单元上的竖向应力应是最大主应力,而作用在墙背的水平土压力应是最小主应力。
因此,此时的主应力满足极限平衡条件:由上式可得:①无粘性土:此时:②粘性土:即;令:得:;③上式说明粘性土的主动土压力由两部分组成:一部分为土重产生的土压力;是正值;第二部分为粘聚力产生的抗力,表现为负土压力,起减小土压力的作用,其值为常量不随深度变化。
若,此时;因为土体不能受拉,此时的,此时的;③粘性土:滑动面与水平面夹角为;为有效内摩擦角;(2)朗肯被动土压力:当墙推土,使墙后土体达到被动极限状态时,水平压力比竖向大,此时竖向应力应是最小主应力,而作用在墙背的水平土压力应是最大主应力。
第四章 土的抗剪强度与地基承载力4.1 复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】一、概述1.地基的强度问题用载荷试验结果p-s 曲线说明地基的强度问题,如图4-1-1所示。
地基的强度问题建筑地基必须满足的变形和强度条件概述 土的强度的工程应用土的强度地基破坏的机制土体中任一点的应力状态土的极限平衡状态与极限平衡条件 莫尔—库仑强度理论土的极限平衡条件 直接剪切试验 三轴压缩试验 抗剪强度指标的确定 无侧限抗压强度试验 十字板剪切试验 抗剪强度的来源 影响抗剪强度指标的因素 影响抗剪强度指标的各种因素 地基的临塑荷载 地基的临塑荷载和临界荷载 地基的临界荷载 地基的极限荷载概念太沙基(Τerzaghi K )公式地基的极限荷载 斯凯普顿(Skempton )公式汉森(Hansen J B )公式影响极限荷载的因素 土的抗剪强度及地基承载力图4-1-1 载荷试验与地基强度(1)基础底面的压应力p较小时,如p-s曲线开始段Oa,呈直线分布,如图4-1-1(a),地基处于压密阶段工,如图4-1-1(b)所示。
(2)基底压应力p进一步增大,p-s曲线向下弯曲,如图中ab段所示,呈曲线分布;地基处于局部剪切破坏阶段Ⅱ。
此时,地基边缘出现了塑性变形区,如图4-1-1(c)所示。
(3)基底压力p很大,p-s曲线如图中bc段所示,近似呈竖直向下直线分布。
地基达到滑动破坏阶段Ⅲ。
此时,地基中的塑性变形区已扩展,连成一个连续的滑动面,建筑物整体失去稳定,如图4-1-1(d)所示。
2.建筑地基必须满足的变形和强度条件建筑地基必须同时满足下列两个条件:(1)地基变形条件包括地基的沉降量、沉降差、倾斜与局部倾斜,都不超过《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)规定的地基变形允许值。
(2)地基强度条件在建筑物的上部荷载作用下,确保地基的稳定性,不发生地基剪切或滑动破坏。
3.土的强度的工程应用土的强度问题的研究成果工程应用上主要有以下三个方面:(1)地基承载力与地基稳定性;(2)土坡稳定性(包括天然土坡和人工土坡);(3)挡土墙及地下结构上的土压力。
第一章土的组成一、简答题 1.什么是土的颗粒级配 什么是土的颗粒级配曲线 土粒的大小及其组成情况 通常以土中各个粒组的相对含量 各粒组占土粒总量的百分数 来表示 称为土的颗粒级配 粒度成分 。
根据颗分试验成果绘制的曲线 采用对数坐标表示 横坐标为粒径 纵坐标为小于 或大于 某粒径的土重 累计百分 含量 称为颗粒级配曲线 它的坡度可以大致判断土的均匀程度或级配是否良好。
3.土是怎样生成的 有何工程特点 土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒 经过不同的搬运方式 在各种自然环境中生成的沉积物。
与一般建筑材料相比 土具有三个重要特点 散粒性、多相性、自然变异性。
4.什么是土的结构 其基本类型是什么 简述每种结构土体的特点。
土的结构是指由土粒单元大小、矿物成分、形状、相互排列及其关联关系 土中水的性质及孔隙特征等因素形成的综合特征。
基本类型一般分为单粒结构、蜂窝结 粒径0.075~0.005mm 、絮状结构 粒径<0.005mm 。
单粒结构 土的粒径较大 彼此之间无连结力或只有微弱的连结力 土粒呈棱角状、表面粗糙。
蜂窝结构 土的粒径较小、颗粒间的连接力强 吸引力大于其重力 土粒停留在最初的接触位置上不再下沉。
絮状结构 土粒较长时间在水中悬浮 单靠自身中重力不能下沉 而是由胶体颗粒结成棉絮状 以粒团的形式集体下沉。
5.什么是土的构造 其主要特征是什么 土的宏观结构 常称之为土的构造。
是同一土层中的物质成分和颗粒大小等都相近的各部分之间的相互关系的特征。
其主要特征是层理性、裂隙性及大孔隙等宏观特征。
6.试述强、弱结合水对土性的影响。
强结合水影响土的粘滞度、弹性和抗剪强度 弱结合水影响土的可塑性。
7.试述毛细水的性质和对工程的影响。
在那些土中毛细现象最显著 毛细水是存在于地下水位以上 受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水。
土中自由水从地下水位通过土的细小通道逐渐上升。
它不仅受重力作用而且还受到表面张力的支配。
土力学一、土的物理性质及工程分类1、土具有散体性、多相性、日然变异性三个重要特征。
2、土离的分类试验:筛分法(>0.1mm );沉降法(<0.1mm)。
3、颗粒级配及分部曲线:横坐标为粒径(用相对对数表示),纵坐标表示小于某粒径的百分含量。
若曲线陡:表示粒径大小相差不多,土离较均匀,级配不良。
若曲线平缓:表示粒径大小相差较多,土离较不均匀,级配良好。
不均匀系数:1060d d C u =;6010230*d d d C c =工程上把Cu<5的土看做均匀土,属于级配不良;Cu>10的土看做不均匀土,属于级配良好。
3~1;5=≥Cc C u 的土看做良好级配砂。
4、土的矿物成分:黏土矿物:蒙脱石、伊利石、高岭石。
5、土中水:结合水(强结合水,弱结合水);自由水(重力水和毛细水)。
6、土的电泳和电透:土带负电往阳极移动叫电泳,各类活泼金属往负极移动叫电渗。
电泳和电渗同时发生。
7、土的三相及指标计算: (1)、实验室必须测定的三个指标:土粒相对密度(s d );土粒含水率(ω);土的重度(γ)。
(2)、其余几个指标的含义:孔隙比e :s v v v e /=,孔隙体积与固体体积之比。
孔隙率n :v v n v /=,孔隙体积与总体积之比。
饱和度Sr :v w v v Sr /=,水体积与孔隙体积之比。
(3)、三相比例图:常用计算公式:8、粘性土的物理性质 (1)、土的几种状态:固态、半固态、可塑状态及流塑状态。
(2)、几种含水率:s ω(缩限);p ω(塑限);l ω(液限)。
(3)、三个指数:塑性指数:p L p I ωω-=;工程上按照塑性指数对土实施工程分类。
大于17黏土;10-17粉质粘土;粉土小于10,且0.075不超过全重的50%。
粉土根据e 分为密实(0.75);中密(0.9);稍密(大于0.9)。
含水量,湿度分类。
稍湿(20%);湿(30%);很湿(大于%)液性指数:PL pL I ωωωω--=;反映工程土的软硬状态:0≤L I 坚塑;0.25硬塑;0.75可塑;1软塑;大于1流塑。
1 土力学:研究土的应力、变形、强度和稳定以及土与结构物相互作用等规律的一门力学分支称为土力学。
2 地基:支撑建筑物荷载、且受建筑物影响的那一部分地层称为地基。
3 基础:建筑物向地基传递荷载的下部结构就是基础
基础下面承受建筑物全部荷载的土体或岩体称为地基。
地基不属于建筑的组成部分而基础属于。
几个概念,原来的时候没搞清。
1,P是截面所受应力,正应力与切应力是他的两个垂直分量。
2,切应力对是成对出现的,截面纵向受剪破坏并不是切应力只出现在纵向而是材料纵向承载能力较弱。
3切应力是直角的改变量,因为变形产生的力,
1.地基沉降量
甭说了,分层组合法:S=H(e1-e2)/(1+e1)
依据e-p曲线,空隙比e1对应原有的土中的“原始应力”p1(自重应力平均值),e2对应现在土中的总应力p2(自重应力平均值与附加应力平均值之和)多数地基的可压缩土层较厚且成层,求基础最终沉降量要对各层求和。
步骤:1,分层。
按h不大于0.4b(b为基础短边宽度),天然土层面,地下水位处分
2,计算竖向自重应力,即各土层重度与各土层厚度乘积之和
3,计算地基竖向附加应力,等于附加应力系数乘以p0(基底平均附加压力)
4,计算自重应力平均值和附加应力平均值,p1i,p2i取以上两平均值
5,查表,由e-p曲线确定各层e1,e2值,求出各分土层变形量(公式在上面)
6,由第n层的σzn/σcn<(0.1—0.2),确定沉降计算深度Zn。
咱考试也就考两层
7,求和,Zn内s求和既得所求
注:分层组合法所求结果是偏小的,因为我们采用的是压缩性指标;计算时要采用基础中心点下的附加应力σz来进行变形计算,同一深度中心点处的附加应力最大,向两边减小;基底开挖后没有回弹、实际上只是一种极端情况。
最后这条对土力学有普遍适用性。
2.土的抗剪强度
考察莫尔圆与抗剪强度关系的应用。
库伦公式下,土的抗剪强度与所受应力是成比例的,可得出c及内摩擦角,如已知大小主应力
1.可以据极限平衡理论验证其是否破坏,如大主应力值大于极限值则破坏。
2.由莫尔圆我们可以求出破坏截面的正应力和剪应力,以及最大剪应力。
注:最大剪应力
发生在45°处。
库伦公式:砂土Tf(抗剪强度)=σ(法向总应力)tanψ(内摩擦角)粘性土Tf = C + σtanψ
c为土的粘聚力,单位千帕。
砂土c=0
内摩擦角是岩体在垂直重力作用下发生剪切破坏时错动面的倾角,是滑动摩擦和咬合摩擦的概化。
有点类似于高中物理斜面上放砝码,大于该角,砝码就会滑下,岩体就破坏了。
貌似是通过三轴试验测出的。
注意:c、ψ为土的抗剪强度指标,通过实验测得。
有效应力的表达式Tf = C’+ (σ’) tanψ’σ’=σ-u(空隙水压力)谈到孔隙水压力,要注意太沙基的有效应力原理。
因为压力是由土中的土颗粒、水气共同承担的,但只有土颗粒能变形产生剪应力,所以有些实验前要先排水,来得到有效应力。
排水固结等各种试验的选择就是看所分析的过程中土怎样受力,是否固结。
比如饱和软粘土的短期稳定问题,过程中的土没固结,也不存在排水,故用不固结不排水法。
顺便超固结、正常固结和欠固结土概念。
顾名思义。
是第五章学的,以超固结比划分,超固结比即先期固结压力与现有覆盖土重之比,比值大于1为超固结,等于1为正常固结,小于1为欠固结土。
3.莫尔圆
也是抗剪强度的内容
45°截面是剪力最大的地方,但材料的受力能力却未必能达到这一数值。
通过把莫尔圆与抗剪强度线在同一图中表达我们可求出土的破坏截面。
莫尔圆(以正应力为横坐标,剪应力为纵坐标的那个圆)得到σ1(大主应力)σ3(小主应力),可求出任意截面上应力的大小。
σ=0.5(σ1+σ3)+0.5(σ1-σ3)cos2α
T=0.5(σ1-σ3)sin2α
α为截面与水平面夹角。
同材料力学,知正应力最大处阿尔法为零度,切应力最大处为45°
由莫尔圆与抗剪强度包线(2中公式定出的图线)的关系,可以确定极限平衡状态的存在及位置。
极限平衡条件
σ1=σ3tan^2(45°+ψ/2)+2ctan(45°+ψ/2)
本式括号内角度也是破坏面与大主应力作用面的夹角。
与小主应力夹角?
无粘性土c等于0
注:假设已知大小主应力,将σ3代入,若所求出的大主应力小于已知的实际值,那么土层就破坏了
4.土压力
考主动土压力。
运用朗肯土压力理论绘出主动土压力分布图。
可以看下213页例8-1
三种土压力,主动(Ea)、被动(Ep)、静止(Eo)土压力。
试验表明相同条件下Ea<Eo<Ep,且被动土压力产生的微小位移大大超过主动土压力。
因为主动土压力下墙体是背离土体的,土体会有下沉扩张趋势,极限平衡时墙后土压力处在最小值。
被动土压力则相反。
临界深度,填土下主动土压力一直为零的那段深度。
沿墙背某一深度z处的土压力分布强度σa(单位千帕,千牛每平米)为
σa=γzKa-2c[(Ka)^0.5]
γ:墙后填土重度Ka:主动土压力系数,Ka=tan^2(45°-φ/2),φ为填土内摩擦角
对于砂土,c=0
Ea(单位,千牛每米)
Ea=(1/2)γ(H^2)Ka
Ea为无粘性土的主动土压力,Ea通过三角形形心(墙后土压力三角形分布),即作用在离墙底H/3处。
咱肯定不考粘性土的主动土压力计算。
这次考试是考的230页,8-7类型……不行再往桌子上抄。
5.地基承载力
考察的地方比较多,大题考太沙基极限承载力
土的三种破坏形式:整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲剪破坏。
整体剪切破坏时土中应力状态的三个阶段:压缩阶段、剪切阶段、隆起阶段。
分别为直线变形阶段、塑性变形阶段和塑性流动阶段。
整体剪切破坏的变形曲线,即P-s曲线反过来和铸铁压缩条件下应力应变曲线有点像,挺有趣,不过只有两个分界点,从压缩阶段过渡到剪切阶段的比例界限荷载,又称临塑荷载,记为Pcr。
另一个分界点称为极限荷载记为Pu。
由此取Pcr或Pu/K(K为安全系数)确定浅基础的地基容许承载力。
注:第232页有三种破坏的p-s曲线,回学校可以看一下,三个图可以放在同一个坐标系内。
地基产生何种破坏不仅与土体的压缩性有关,还与基础宽度、加荷速率与埋深等因素有关,目前尚无统一判别标准。
课本9.2.2说的是影响因素和判别。
不过,似乎什么也没说出来。
9.3中还介绍了地基塑性变形区边界方程。
推导过程有求任意点大小主应力的方法。
非重点
临塑荷载:是指基础边缘地基中刚要出现塑性变形区时基底单位面积上所承担的荷载,相当于地基土中应力状态从压缩阶段过渡到剪切阶段的界限荷载,是由塑性变形区边界方程导出的
Pcr=[π(ccotφ+q)]/(cotφ+φ-π/2)+q
即Pcr=cNc+qNq
Nc,Nq为承载力系数,φ的函数.详见课本237页
临界荷载:是允许地基产生一定范围塑性变形区所对应的荷载。
根据经验,中心荷载下控制塑性区最大开展深度Zmax=b/4,对应临界荷载p1/4,偏心荷载下控制Zmax=b/3,对应临界荷载p1/3
P1/4=cNc+qNq+rbN1/4
P1/3=cNc+qNq+rbN1/3
N1/4,N1/3为承载力系数,均为φ的函数。
237
太沙基极限承载力,在假定条形基础下基底发生整体剪切破坏时得到
Pu=cNc+qNq+(1/2)rbNr
Nc,Nq,Nr为粗糙基底的承载力系数,详见242页,使用时由246页表格查的。
习题9-7。