河海大学土力学复习知识点
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期末土力学复习资料
土力学是土木工程中的重要学科,研究土体的力学性质和行为。
学习土力学对于理解土壤的力学行为和土壤力学参数的计算具有重
要意义。
为了帮助大家复习土力学知识,本文将从土力学的基本概
念和理论开始,介绍土体的力学行为、土壤参数的计算方法以及一
些常见的土力学实验方法。
一、土力学的基本概念和理论
1.土力学的定义和研究对象
土力学是研究岩土体的力学性质和行为的学科,它主要研究土
壤的力学特性、力学参数和应力应变关系等。
2.土壤的基本性质
土壤是由固体颗粒、水分和空气组成的多相多孔介质。
土壤的
基本性质包括颗粒密实度、含水率、孔隙度等。
3.土壤力学的基本假设
在土力学中,常用的基本假设包括孔隙水压力均衡假设、线弹
性假设和等效应力原理等。
二、土体的力学行为
1.土体力学参数
土体力学参数主要包括弹性模量、剪切模量、泊松比、内摩擦角、内聚力等。
这些参数对于描述土体的力学性质和行为至关重要。
2.土壤的压缩性行为
土壤在受到外加压力时会发生压缩行为,这是由于土壤颗粒重
排和水分压缩引起的。
了解土壤的压缩性行为对工程设计和土地利
用具有重要的影响。
3.土体的剪切行为
土体的剪切行为是指土壤在受到剪切应力时的变形和破坏过程。
了解土体的剪切行为对于土方工程的设计和施工至关重要。
三、土壤参数的计算方法
1.黏塑性土壤的力学参数计算。
1.简述影响土压实性的因素。
答:土压实性的影响因素主要有含水率、击实功能、土的种类和级配以及粗粒含量等。
(1分)对粘性土,含水率的影响主要表现为当含水率较低时,相同击实功能下所获得的干密度较低,随着含水率的增大,所得到的干密度会逐渐提高;当达到某含水率时,对应击实功能下会得到最大干密度,对应含水率称为最优含水率;随着含水率的提高,最大干密度反而会减小。
(1分)击实功能的影响表现为:击实功能越大,所得到的土体干密度也大;最优含水率随击实功能的增大而减小。
(1分)土类和级配的影响表现在:粘性土通常较无粘性土压缩性大;粘粒含量大,压缩性大;级配良好,易于压密,干密度大;(1分)粗粒含量对压实性有影响,大于5mm粒径的粗粒含量大于25%-30%时,需对轻型击实试验的结果进行修正。
(1分)2. 简述用分层总和法求基础沉降的方法步骤。
答:1根据作用在基础上的荷载的性质,计算基底压力和分布(1分)2将地基分层.(0.5分)3计算地基中土的自重应力分布(0.5分)4计算地基中垂向附加应力分布(0.5分)5按算术平均求各分层平均自重应力和平均附加应力(0.5分)6求第I层的压缩量,(1分)7将各个分层的压缩量累加,得到地基的总的沉降量. (1分)3 若在正常固结和超固结粘土地基上,分别施加相同压力增量,试问:它们所引起的压缩量相同吗?(画图说明)答:如图所示A为正常固结粘土,B为超固结粘土,A、B两个土层处于地面以下同一深度,故现有应力相同,但由于经历的历史不同,故在压缩曲线上处于不同的位置。
若施加相同的附加应力增量∆P,两种土的压缩量不同,A 土经现场压缩曲线从A 点达到D 点,超固结土B 则从B ‘点经现场再压缩曲线到D 点,显然超固结土点压缩量要小。
故,必须考虑应力历史对地基沉降的影响。
(5分)4地基破坏的型式有哪几种?各有什么特征? 答:整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪。
(2分)整体剪切破坏:p-s 曲线开始近直线,属弹性变形阶段;随后在基础底两端出现塑性区后缓慢发展,p-s 线为曲线,塑性变形阶段;当压力大于极限承载力后,沉降陡增,塑性区连成一片,两侧土体隆起,形成连续滑动面破坏。
名词解释:1、土是松散颗粒的堆积物。
地球表层的整体岩石在大气中经受长期风化作用后形成形状不 同,大小不一的颗粒,这些颗粒在不同的自然环境条件下堆积(或经搬运沉积),即形成 了通常所说的土。
2、不均匀系数:反映土颗粒粒径分布均匀性的系数,定义为限制粒径d60与有效粒径d10 之比3、塑限:可塑状态与半固体状态间的分界含水量称为塑限。
4、液限:指粘性土从流塑状态过度到可塑状态时的界限含水量。
5、土的级配:土中各种大小的粒组中土粒的相对含量称为。
6、相对密实度是以无粘性土自身最松和最密两种极限状态作为判别的基准,定义为:e e e e D r min max 0max --=相对密实度常用来衡量无粘性土的松紧程度。
7、塑性指数:液限和塑限之差的百分数值(去掉百分号),用I P 表示,取整数,即:w w I P L P -=8、最优含水率当含水率较小时,土的干密度随着含水率的增加而增大,而当干密度随着含 水率的增加达到某一值后,含水率的继续增加反而使干密度减小,干密度的这一最大值 称为该击数下的最大干密度,此时相应的含水率称为最优含水率。
9、静止侧压力系数:土体在无侧向变形条件下侧向(水平向)有效应力与自重应力(竖向 有效应力)之比。
10、柔性基础:实际工程中对于柔性较大(刚度较小)能适应地基变形的基础可以视为柔性 基础。
11、刚性基础:对于一些刚度很大不能适应地基变形的基础可视为刚性基础。
12、有效应力是指由土骨架传递(或承担)的应力。
13、孔隙应力是指由土中孔隙流体水和气体传递(或承担)的应力。
14、水在土中的渗透速度与试样两端水平面间的水位差成正比,而与渗径长度成反比,即:ki Lh k v == 即为达西定律。
15、流土是指在渗流作用下局部土体表面隆起,或土粒群同时起动而流失的现象,它主要发生在地基或土坝下游渗流出处。
16、管涌是指在渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发生移动并被带出的现象,主要发生在砂砾土中。
第一章土的组成1、土力学:是以力学和工程地质为基础研究与土木工程有关的土的应力、应变、强度稳定性等的应用力学的分支。
2、地基:承受建筑物、构筑物全部荷载的那一部分天然的或部分人工改造的地层。
3、地基设计时应满足的基本条件:①强度,②稳定性,③安全度,④变形。
4、土的定义:①岩石在风化作用下形成的大小悬殊颗粒,通过不同的搬运方式,在各种自然环境中形成的沉积物。
②由土粒(固相)、土中水(液相)和土中气(气相)所组成的三相物质。
5、土的工程特性:①压缩性大,②强度低,③透水性大。
6、土的形成过程:地壳表层的岩石在阳光、大气、水和生物等因素影响下,发生风化作用,使岩石崩解、破碎,经流水、风、冰川等动力搬运作用,在各种自然环境下沉积。
7、风化作用:外力对原岩发生的机械破碎和化学风化作用。
风化作用有两种:物理风化、化学风化。
物理风化:用于温度变化、水的冻胀、波浪冲击、地震等引起的物理力使岩体崩解,碎裂的过程。
化学风化:岩体与空气,水和各种水溶液相互作用的过程。
化学风化的类型有三种:水解作用、水化作用、氧化作用。
水解作用:指原生矿物成分被分解,并与水进行化学成分的交换。
水化作用:批量水和某种矿物发生化学反映,形成新的矿物。
氧化作用:指某种矿物与氧气结合形成新的矿物。
8、土的特点:①散体性:颗粒之间无黏结或一定的黏结,存在大量孔隙,可以透水透气。
②多相性:土是由固体颗粒、水和气体组成的三相体系。
③自然变异性:土是在自然界漫长的地质历史时期深化形成的多矿物组合体,性质复杂,不均匀,且随时间还在不断变化的材料。
9、决定土的物理学性质的重要因素:①土粒的大小和形状,②矿物组成,③组成。
10、土粒的个体特征:土粒的大小、土粒的形状。
11、粒度:土粒的大小。
12、粒组:介于一定粒度范围内的土粒。
13、界限粒经:划分粒组的分界尺寸。
14、土的粒度成分(颗粒级配):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来表示。
第一章影响压实性的因素?土压实性的影响因素主要有含水率、击实功能、土的种类和级配以及粗粒含量等对粘性土,含水率的影响主要表现为当含水率较低时,相同击实功能下所获得的干密度较低,随着含水率的增大,所得到的干密度会逐渐提高;当达到某含水率时,对应击实功能下会得到最大干密度,对应含水率称为最优含水率;随着含水率的提高,最大干密度反而会减小击实功能的影响表现为:击实功能越大,所得到的土体干密度也大;最优含水率随击实功能的增大而减小土类和级配的影响表现在:粘性土通常较无粘性土压缩性大;粘粒含量大,压缩性大;级配良好,易于压密,干密度大粗粒含量对压实性有影响,大于5mm粒径的粗粒含量大于25%-30%时,需对轻型击实试验的结果进行修正。
第二章渗透系数K的影响因素:(1)土的粒度成分及矿物成分。
土颗粒大小、形状及级配,影响土中孔隙,因而影响土的渗透性。
土颗粒越粗,越均匀,渗透性大。
砂土中含有较多粉土及粘土颗粒时,渗透系数降低。
(2)结合水膜厚度。
粘性土中土粒的结合水膜厚度较厚时,阻塞土的孔隙,降低土的渗透性。
(3)土的结构构造。
天然土层不是各向同性的,渗透性也是。
(4)水的粘滞度。
水在土中的渗流速度与水的容重及粘滞度有关,影响到土的渗透性。
防止渗透变形的根本措施:1.减小水力梯度:增加渗径,减小水头差2.在渗流溢出处加盖重压,建物下游设置减压井,上堵下疏流网性质有哪些?1、流线与等势线正交2、流线之间的单宽流量相等3、等势线之间的水头差相等4、流线越密集,流速越大5、网格为曲边正方形第四章e-p曲线和e-logp曲线的区别?本质区别:e-logp曲线可以推求现场压缩曲线(即e-logp的优点是考虑了应力历史的影响),真实反映土层压缩情况。
计算沉降量的差异:e-logp曲线假定试样初始孔隙比是原位孔隙比;e-p曲线假设试样在自重应力下再压缩后的孔隙比为原位孔隙比。
分层总和法计算步骤:1、选择沉降计算剖面,在剖面上选择若干计算点2、地基分层3、计算各分层点的自重应力σs(从地面算)4、计算各分层点的附加应力σz(从基底算),确定压缩层厚度σz=0.2σs5、各分层自重应力平均值和附加应力平均值之和作为该分层受压后所受总应力6、查出初始孔隙比与压缩稳定孔隙比,计算各分层的压缩量7、计算基础平均最终沉降量何为正常固结土、超固结土、欠固结土?判别依据为何?根据超固结比OCR判别,用前期固结应力和现有有效应力之比表示.OCR>1,则为超固结土;OCR=1,则为正常固结土,单向固结理论的基本假定?1.土是均质的,各向同性的,饱和的.2.土粒和孔隙水是不可压缩的,土体的压缩完全来自孔隙体积减小.3.压缩与固结仅在竖向产生.4.孔隙水的排出符合达西定律,固结快慢取决于渗透速度.5.渗透系数,压缩系数视为常数.6.外载为均布荷载,一次施加.第五章莫尔-库仑强度理论内容?1.任一平面的抗剪强度是该面上法向应力的函数2.在一定应力范围内,该函数视为线性3.若某点其任一平面上的剪应力达到该平面的抗剪强度则认为该点破坏剪切试验分为哪几类?分别模拟何种工程情况?不固结不排水剪(UU)或快剪(Q):透水性差的黏土地基在快速荷载中被剪破固结不排水剪(CU)或固结快剪(R):中等透水性土在中等加荷速率下的剪破固结排水剪(CD)或慢剪(S):黏土地基在自重下压缩稳定后受缓慢荷载剪破直剪试验与三轴试验的优缺点直剪试验:优点:直剪仪构造简单,操作简单,在一般工程中应用广泛。
土力学简答题与名词解释1. 地基破坏的型式有哪几种?未修正的太沙基极限承载力公式适用于哪种破坏型式的地基?利用太沙基极限承载力公式具体说明地下水位的位置对承载力是怎么的影响?答:有整体剪切破坏,局部剪切破坏和冲剪破坏。
未修正的太沙基极限承载力公式适用于整体剪切破坏的条形基础的地基。
太沙基极限承载力公式12r q cf BN DN cNγγ=++。
地下水位埋深较大时,式中第1、2项中的γ均不受影响;若地下水位在基底处,则第1项中的γ应用浮容重,承载力降低;若地下水位上升到地面处或以上时,则第1、2项中的γ均应用浮容重,承载力进一步降低。
2.土力学中什么叫“土”?土与其它材料相比有哪些特点?土力学课程重点学习了土的哪些特性与规律?答:土是岩石风化的产物,堆积在地表的松散堆积物。
土的特点:碎散型,自然变异性,三相体系,与其它材料相比土是多相,非延续介质,受力易变形,各相共同承担外荷载又有相互作用,在受到外荷载时土中各相体积与质量易发生相对变化。
土力学课程重点学习了土的基本物理性质,土的受力分析,渗流问题,压缩与固结,强度,土压力,边坡稳定,地基承载力。
3.粘性土与无粘性土的分类原则有何不同?为什么?答:无粘性土分类原则主要根据粒径与级配,粘性土的分类主要根据塑性图。
无粘性土的颗粒粒径较大,比表面积小,吸着水少,工程性质受含水率变化的影响小,工程性质主要受颗粒大小,形状以及级配的影响。
粘性土粒径小,比表面积大,吸着水多,含水率变化对粘性土的工程性质有很大影响,所以分类主要根据为塑性图。
4.什么是固结?土的固结与土的哪些性质有关?固结程度与附加应力有关么?答:固结:饱和粘质土在压力作用下,孔隙水逐渐排出,孔隙水应力逐渐消散,土产生压缩,体积逐渐减小,有效应力逐渐增加的过程。
影响因素:土的性质及组成成分,荷载的大小,时光因数,应力历史,排水条件,温度等。
固结程度和荷载的大小没有关系,与荷载的分布有关。
5.计算沉降时e-lgp曲线法与e-p曲线法有何异同?答:计算地基沉降时,e-lgp曲线法与e-p曲线法基本想法相似,都是以无侧限变形条件下压缩量的基本公式和分层总和法为前提。
土力学课后习题与答案第一章思考题11-1 什么叫土?土是怎样形成的?粗粒土和细粒土的组成有何不同?1-2 什么叫残积土?什么叫运积土?他们各有什么特征?1-3 何谓土的级配?土的粒径分布曲线是怎样绘制的?为什么粒径分布曲线用半对数坐标?1-4 何谓土的结构?土的结构有哪几种类型?它们各有什么特征?1-5 土的粒径分布曲线的特征可以用哪两个系数来表示?它们定义又如何?1-6 如何利用土的粒径分布曲线来判断土的级配的好坏?1-7 什么是吸着水?具有哪些特征?1-8 什么叫自由水?自由水可以分为哪两种?1-9 什么叫重力水?它有哪些特征?1-10 土中的气体以哪几种形式存在?它们对土的工程性质有何影响?1-11 什么叫的物理性质指标 是怎样定义的?其中哪三个是基本指标?1-12 什么叫砂土的相对密实度?有何用途?1-13 何谓粘性土的稠度?粘性土随着含水率的不同可分为几种状态?各有何特性?1-14 何谓塑性指数和液性指数?有何用途?1-15 何谓土的压实性?土压实的目的是什么?1-16 土的压实性与哪些因素有关?何谓土的最大干密度和最优含水率?1-17 土的工程分类的目的是什么?1-18 什么是粗粒土?什么叫细粒土? 习题11-1有A 、B 两个图样,通过室内实验测得其粒径与小于该粒径的土粒质量如下表所示,试绘出它们的粒径分布曲线并求出u C 和c C 值。
A 土样实验资料(总质量500g )粒径d (mm ) 5 2 1 0.5 0.25 0.1 0.075小于该粒径的质量(g )500 460 310 185 125 75 30B 土样实验资料(总质量30g )粒径d (mm ) 0.075 0.05 0.02 0.01 0.005 0.002 0.001小于该粒径的质量(g )30 28.8 26.7 23.1 15.9 5.7 2.11-2 从地下水位以下某粘土层取出一土样做实验,测得其质量为15.3g ,烘干后质量为10.6g ,土粒比重为2.70,求试样的含水率、孔隙比、孔隙率、饱和密度、浮密度、干密度及其相应的重度。
土力学知识点总结·第一篇: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。
第一章土的结构: 粗粒土的结构(单粒结构), 细粒土的结构(蜂窝结构/絮凝结构)土的构造:层理构造、裂隙构造、分散构造土的压实性: 影响因素:1)含水量 2)击实功(能) 3)土类及级配特殊土:软土、红黏土、黄土、膨胀土、多年冻土、盐渍土人工填土:素填土、杂填土、冲填土常见的粘土矿物:蒙脱石、伊利石、高岭石;三者的亲水性、膨胀性和收缩性依次降低粒组:介于一定粒度范围内的土粒。
界限粒径:划分粒组的分界尺寸颗粒级配:土中各粒组的相对含量就称为土的颗粒级配。
(d > 0.075mm时,用筛分法;d <0.075,沉降分析)颗粒级配曲线:曲线平缓,表示粒径大小相差悬殊,土粒不均匀,即级配良好。
不均匀系数:C u=d60/d10,反映土粒大小的均匀程度,C u 越大表示粒度分布范围越大,土粒越不均匀,其级配越好。
曲率系数:C c=d302/(d60*d10),反映累计曲线的整体形状,Cc 越大,表示曲线向左凸,粗粒越多。
(d60 为小于某粒径的土重累计百分量为60% ,d30 、d10 分别为限制粒径、中值粒径、有效粒径)强结合水:紧靠于土颗粒的表面,受电场作用很大,安全不能移动,表现出固态特性弱结合水:强结合水外,电场作用范围内的水,是一种粘质水膜,受力时可以从水膜厚处向薄处移动,也可因电场引力从一个土粒周围转移到另一个土粒周围,在重力作用下不会发生移动。
毛细水:受到水与空气交界面处表面张力的作用,存在于地下水位以上透水层中的自由水。
重力水:地下水面以下,土颗粒电分子引力范围以外的水,仅受重力作用.传递静水压力产生浮托力。
毛细现象:指土中水在表面张力作用下,沿细的孔隙向上及其它方向移动的现象。
相对密实度:()()dd d d d d re e e e D ρρρρρρmin max max min min max max --=--= 界限含水量:粘性土由一种状态转到另外一种状态的分界含水量。
液限(L ω):粘性土由可塑状态转到流动状态的界限含水量。
塑限(P ω):粘性土由半固态转到可塑状态的界限含水量。
塑性指数:液限与塑限之差(去掉%)称为塑性指数,用下式表示:100)(⨯-=p L p w w I 。
反映粘粒含量的多少,反映粘性土处在可塑状态的含水量变化范围。
液性指数(I L ): P L P L L L I I ωωωωωω-=--= 反映土的软硬成度。
最优含水量:在一定压实功作用下,使土最容易压实,并能达到最大干密度时的含水量。
物理状态指标:三个基本物理指标:天然密度(环刀法),比重或相对密度(比重瓶法),含水量(烘干法)换算指标:天然密度ρ:天然状态下土单位体积的质量(g/cm3)干密度ρd :土单位体积中固体颗粒部分的质量( g/cm3)饱和密度ρsat :土孔隙中充满水时的单位体积质量(g/cm3)有效密度ρ: 单位土体积中土粒的有效质量(g/cm3)土粒相对密度(比重)ds :土的固体颗粒质量与同体积4℃时纯水的质量之比含水量w : 土中水的质量与土粒质量之比(%)孔隙比e :土中孔隙体积与土颗粒体积之比孔隙率 n :土中孔隙体积与总体积之比(%)饱和度 Sr : 土中水的体积与孔隙体积之比(%)第二章何谓附加应力?地基中的附加应力分布有何特点?答:建筑物荷载在地基中增加的应力称为附加应力。
地基中的附加应力分布有一下规律:1)在地面下任意深度的水平面上。
各点的附加应力非等值,在集中力作用线上的附加应力最大,向两侧逐渐减小。
2)距离地面越深,附加应力分布的区域越广,在同一竖向线上的附加应力随深度而变化。
超过某一深度后,深度越大,附加应力越少。
附加应力:在建筑物等外荷载作用下,土体中各点产生的应力增量。
自重应力:建筑物修建以前,地基中由土体本身的有效重量所产生的应力。
角点法:利用角点下的应力计算公式和应力叠加原理推求地基中任意点的附加应力的方法称为角点法。
第三章管涌:水在砂性土中渗流时,细小颗粒在动水力的作用下,通过粗颗粒形成的孔隙,而被水流带走的现象叫管涌。
流砂或流土:当Δh增大到某一数值(有效重度)时, 向上的渗流力克服了土体向下的重力, 土体浮起而处于悬浮状态失去稳定, 土粒随水流动的现象。
管涌、流土两者之间区别二维流网的特点:1)流线与等势线互相正交; 2)流网为曲边正方形; 3)任意两相邻等势线之间的水头损失相等;4)任意两相邻流线间的单位渗流亮相等影响渗透系数的因素有哪些?1)土粒大小与级配:细粒含量愈多,土的渗透性愈小,例如砂土中粉粒及粘粒含量愈多时,砂土的渗透系数就会大大减小。
2)土的密实度:同种土在不同密实状态下具有不同的渗透系数,土的密实度增大,孔隙比降低,渗透系数相应减小。
3)土中封闭气体含量:土中封闭气体阻塞渗流通道,使土的渗透系数降低。
封闭气体含量愈多,土的渗透系数愈小。
4)土的矿物成分:粘土矿物的结合水占据孔隙蒙脱土膨胀,阻塞孔隙;淤泥不透水——含有机质。
——渗透系数减小第四章固结度:地基在荷载作用下,经历了时间t的沉降量t s与最终沉降量s之比值称为固结度,它表示时间t地基完成的固结程度。
达同一固结度,单面排水时间是双面排水时间的4倍。
土的压缩性:土在压力作用下体积缩小的特性。
土的压缩变形快慢与土的渗透性有关:透水性大的无粘性土,压缩过程短;透水性小的粘性土,压缩时间长。
土的固结:土体在外力作用下,压缩随时间增长的过程。
渗透固结:土体中由附加应力引起的超静水压力随时间逐渐消散,附加应力转移到土骨架上,骨架上的有效应力逐渐增加,土体发生固结的过程称为渗透固结。
压缩性指标:压缩系数:当压力变化范围不大时,孔隙比的变化值与压力的变化值的比值。
压缩指数:土体在侧限条件下孔隙比减小量与有效压应力常用对数增量的比值压缩模量:土体在完全侧限条件下,竖向附加应力与相应的应变增量之比说明:土的压缩模量Es与土的的压缩系数a成反比,Es愈大,a愈小,土的压缩性愈低载荷试验:由加荷稳压装置、反力装置、观测装置三部分组成。
变形模量:指土体在无侧限条件下,单轴受压时的应力与应变之比,用E0表示弹性模量:无侧限条件下弹性阶段竖向应力与应变之比。
E0与Es关系应力历史:土在形成的地质年代中经受应力变化的情况应力路径: 在外力作用下土中某一点的应力变化过程在应力坐标图中的轨迹。
超固结比:把土在历史上曾经受到的最大有效应力称为前期固结应力,以p c表示;而把前期固结应力与现有应力p o'之比称为超固结比OCR,对天然土,OCR>1时,该土是超固结土,当OCR=1时,则为正常固结土。
地基变形与时间的关系:主要取决于土的渗透性和土层厚度;饱和土的渗透固结过程,就是孔隙水压力向有效应力转化的过程。
简述饱和土的渗透固结过程?答:饱和土的渗流固结过程如下:(1)土体孔隙中自由水逐渐排出;(2)土体孔隙体积逐渐减小;(3)由孔隙水承担的压力逐渐转移到土骨架来承受,成为有效应力。
粘性土沉降组成:瞬时沉降:加载后地基瞬时发生的沉降; 采用弹性理论,采用不排水变形模量主固结沉降:饱和与接近饱和的粘性土在基础荷载作用下,随着超静孔隙水压力的消散,土骨架产生变形所引起的沉降;次固结沉降:主固结结束后,在有效应力不变的条件下,土骨架仍随时间发生变形. 利用S-lgt 曲线,次固结指数进行计算最终沉降量的计算方法(分层总和法)基本假定:(1)地基是均质、各向同性的半无限线性变形体,可按弹性理论计算土中应力,附加应力计算时取基础中心点下的附加应力进行计算;(2)在压力作用下,地基土不产生侧向变形,可采用侧限条件下的压缩性指标分层总和法的计算步骤:(1) 分层 分层原则 b h i 4.0≤; 天然土层面及地下水位处(2)绘制基础中心点下地基中自重应力和附加应力分布曲线(3)确定地基沉降计算深度 按照 2.0/≤czn zn σσ(软土取0.1)确定(4)计算各分层土的平均自重应力和平均附加应力(5)计算各分层沉降量(6)计算基础最终沉降量有效应力原理:总应力由有效应力及孔隙水压力组成;土的变形和强度只与有效应力有关太沙基一维固结理论的基本假定:(1)土体是均质弹性,完全饱和;(2)土粒和水不能压缩;(3)水的渗出以及土的压缩只能沿竖向发生;(4)水的渗流服从Darcy定理,且渗透系数k不变;(5)孔隙比的变化与有效应力的变化成正比,压缩系数a不变;(6)外荷载一次瞬时施加.S表示。
灵敏度:在不排水条件下,原状土的无侧限抗压强度与重塑土的无侧限抗压强度之比,用t土的触变性:在土的含水量和密度不变的情况下,土因重塑而软化,又因静置而逐渐硬化,强度有所恢复的性质。
第五章库仑定律:当土所受法向应力不很大时,土的抗剪强度与法向应力可近似用线性关系表示,这一表征土体抗剪强度与法向应力的公式即为库仑定律表达式土的抗剪强度的组成⑴摩擦力滑动摩擦: 剪切面土粒间表面粗糙所产生的摩擦咬合摩擦: 土粒间相互嵌入所产生的咬合力, 其引起土的剪胀颗粒的破碎与重排列⑵粘聚力:由土粒间的胶结作用和各种物理-化学键力作用的结果,其大小与土的矿物组成和压密程度有关静电引力: 包括库仑力仑力和离子-静电力范德华力: 物质的极化分子与相邻另一极化分子间通过相反的偶极吸引胶结力: 土或水中碳、硅、铅、铁等氧化物对土颗粒形成胶结作用,其粘聚力可达几百千帕表观粘聚力: 如毛细力、非饱和土中吸力等影响抗剪强度的因素有哪些?摩擦力: 剪切面上的法向总应力、土的初始密度、土粒级配、土粒形状以及表面粗糙程度粘聚力: 土中矿物成分、粘粒含量、含水量以及土的结构土体中发生剪切破坏的平面,是不是剪应力最大的平面?在什么情况下,剪切破坏面与最大剪应力面是一致的?土体中发生剪切破坏的平面一般不是剪应力最大的平面。
当土的莫尔破坏包线与σ轴平行时,即常数=fτ时,剪切破坏平面与最大剪应力面是一致的。
莫尔-库伦强度理论:以库伦公式作为抗剪强度公式,根据剪力是否达到抗剪强度作为破坏准则的理论就称为莫尔-库伦强度理论.直剪试验与三轴试验的优缺点直剪试验:优点:直剪仪构造简单,操作简单,在一般工程中应用广泛。
缺点:a.不能严格控制排水条件,不能量测试验过程中试样的孔隙水压力。
b.剪切面不是沿土样最薄弱的面剪切破坏。
c.剪切过程中剪切面上的剪应力分布不均匀,剪切面积随剪切位移的增加而减小。
三轴试验:优点:a. 试验中能严格控制试样的排水条件,准确测定试样在剪切过程孔隙水压力的变化,从而定量获得土中有效应力的变化情况;b. 与直剪试验相比,试样中的应力状态相对地较为明确和均匀,不硬性指定破裂面位置;C.除抗剪强度指标外,还可测定,如土的灵敏度,压力系数、孔隙水压系数等力学指标。
缺点:a.试验仪器较复杂,操作技术要求高,且试样制备比较麻烦。