土力学第一章(中南大学)
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第一章土的物理性质1-2根据图1-5上四根粒径分布曲线,列表写出各土的各级粒组含量,估算②、③、④、土的Cu 及Cc 并评价其级配情况。
1-8有一块体积为60cm 3的原状土样,重1.05N,烘干后0.85N 。
已只土粒比重(相对密度)s G =2.67。
求土的天然重度γ、天然含水量w 、干重度γd 、饱和重度γsat 、浮重度γ’、孔隙比e 及饱和度S r1-8解:分析:由W 和V 可算得γ,由W s 和V 可算得γd ,加上G s ,共已知3个指标,故题目可解。
363kN/m 5.1710601005.1=⨯⨯==--V W γ363s d kN/m2.1410601085.0=⨯⨯==--V W γ3w s ws kN/m 7.261067.2=⨯===∴γγγγs sG G %5.2385.085.005.1s w =-==W W w 884.015.17)235.01(7.261)1(s =-+=-+=γγw e (1-12)%71884.06.2235.0s =⨯=⋅=e G w S r (1-14)注意:1.使用国际单位制;2.γw 为已知条件,γw =10kN/m 3;3.注意求解顺序,条件具备这先做;4.注意各γ的取值范围。
1-9根据式(1—12)的推导方法用土的单元三相简图证明式(1-14)、(1-15)、(1-17)。
1-10某工地在填土施工中所用土料的含水量为5%,为便于夯实需在土料中加水,使其含水量增至15%,试问每1000kg 质量的土料应加多少水1-10解:分析:加水前后M s 不变。
于是:加水前:1000%5s s =⨯+M M (1)加水后:ws s 1000%15M M M ∆+=⨯+(2)由(1)得:kg 952s =M ,代入(2)得:kg 2.95w =∆M 注意:土料中包含了水和土颗粒,共为1000kg ,另外,swM M w =。
1-11用某种土筑堤,土的含水量w =15%,土粒比重G s =2.67。
目录1绪论 (3)1.1土、地基及基础的概念 (3)1.2工程构筑物对地基及基础的基本要求 (3)2土的性质及工程分类 (3)2.1土的三相组成及结构构造 (3)2.2土中固体颗粒的级配,土中地下水的渗流规律以及对工程的影响 (3)2.3土的三相比例指标的定义、基本应用及其换算 (3)2.4无粘性土和粘性土的物理特征 (4)2.5土的最优含水量定义及影响土压实效果的因素,各种土的分类依据和各自特点… (4)3土中应力计算 (4)3.1土体自重应力计算方法及其分布规律 (4)3.2基础底面压力的简化计算 (5)3.3矩形和条形均布荷载作用下附加应力的计算 (5)3.4“角点法”的应用掌握附加应力分布规律和有效应力原理 (5)4土的变形性质及地基沉降计算 (6)4.1土的压缩性概念和压缩性指标的确定 (6)4.2计算地基最终沉降量的分层总和法 (6)4.3计算地基最终沉降量《建筑地基基础设计规范》或《公路桥涵地基基础设计规范》等推荐的方法 (6)4.4固结与应力历史的基本概念 (7)5 土的抗剪强度 (7)5.1土的抗剪强度的各种测定方法及各强度指标选用原则 (7)5.2摩尔-库仑强度理论 (8)6 土压力、地基承载力和土坡稳定 (9)6.1三种土压力的形成条件 (9)6.2朗金和库仑土压力理论与计算方法 (9)6.3地基土破坏的三种型式 (10)6.4临塑荷载、地基极限承载力概念 (10)6.5各种特殊情况下的土压力 (11)6.6挡土墙的基本类型与设计验算内容与方法 (12)7 浅基础设计 (12)7.1浅基础的类型和基础埋置深度选择的原则 (12)7.2确定地基承载力的方法 (12)7.3浅基础的设计计算与验算,以及地基的变形验算 (13)7.4 减轻不均匀沉降的措施 (13)8桩基础设计 (13)8.1桩基础特点和适用条件 (13)8.2桩基础类型 (13)8.3单桩、群桩的轴向荷载力的确定方法 (14)8.4桩基础的设计计算内容 (14)9 沉井基础及其它深基础 (14)9.1沉井基础的基本概念和构造 (14)9.2沉井基础作为整体基础(刚性桩)时的受力计算 (15)9.3墩基础、地下连续墙等的基本概念 (15)10 地基处理 (15)10.1熟悉常见地基处理方法、加固原理,及其适用范围 (15)10.2砂垫层的设计计算 (16)●1 绪论(一)了解土、地基及基础的概念①土是矿物或岩石碎屑构成的松软集合体。
土力学讲义适用范围:本课程为大学课程,一般适用于本科、专科以及自考类同学。
参考教材:中南大学土力学及基础工程38讲哈工大土力学及基础工程58讲齐加连主讲讲义大纲:第一章土的组成1土的定义:土是岩石风化的产物。
常见的化学风化作用:水解作用,水化作用,氧化作用。
2土是由固体颗粒,水,和气体组成的三相体系。
3固体颗粒:岩石风化后的碎屑物质简称土粒,土粒集合构成土的骨架4土具有三个重要特点:散体性;多相性;自然变异性5粒组:介于一定粒度范围内的土粒。
土粒的大小叫做粒度。
6采用粒径累计曲线表示土的颗粒级配;不均匀系数Cu:反映大小不同粒组分布的均匀程度,Cu越大,越不均匀。
曲率系数Cc:反映了d10、d60之间各粒组含量的分布连续情况。
Cc过大或过小,均表明缺少中间粒组。
7土粒大小:也称为粒度,以粒径表示;8土体:9粘土矿物10液相11强结合水是指紧靠土粒表面的结合水膜,亦称吸着水弱结合水紧靠强结合水的外围而形成的结合水膜,也称薄膜水。
12自由水指土粒表面引力作用范围之外的水.自由水分为:重力水,毛细水。
重力水是存在于地下水位以下的透水土层中的自由水。
毛细水存在于地下水位以上,受水与空气交界面处表面张力作用的自由水。
13土的构造:指同一土层中的物质成分和颗粒大小都相近的各部分之间的相互关系的特征。
有层理构造,裂隙构造,分散构造14土的结构:指土粒大小、形状、相互排列及其联结关系、土中水性质及孔隙特征等因素的综合特征。
有单粒结构,蜂窝结构,絮状结构15承压水16潜水:17排水距离18双面排水19电泳:在电场作用下向阳极移动;电渗:水分子在电场作用下向负极移动,因水中含有一定量的阳离子(K+,Na+等),水的移动实际上是水分子随这些水化了的阳离子一起移动。
20双电层:反离子层与土粒表面负电荷层组成双电层。
第二章土的物理性质及分类1重度:单位体积土的重量,用γ表示密度:单位体积土的质量,用ρ表示2干密度ρd 干容重γd :单位体积内土粒的质量或重量饱和密度ρsat 与饱和容重γsat :土中孔隙完全被水充满,土处于饱和状态时单位体积土的质量或重量浮密度与浮容重:单位体积内土粒质量与同体积水质量之差3土粒相对密度:土的质量与同体积4℃时纯水的质量之比4土的含水率w :土中水的质量与土粒质量之比.测定方法:烘干法。
《土力学》第一章习题集及详细解答第1章土的组成习题及答案一.填空题1.根据土的颗粒级配曲线,当颗粒级配曲线较时表示土的级配良好。
2.工程中常把的土称为级配良好的土,把的土称为级配均匀的土,其中评价指标叫。
3.不同风化作用产生不同的土,风化作用有、、。
4. 粘土矿物基本上是由两种原子层(称为晶片)构成的,一种是,它的基本单元是Si —0四面体,另一种是,它的基本单元是A1—OH八面体。
5. 不均匀系数Cu、曲率系数Cc 的表达式为Cu=、Cc=。
6. 砂类土样级配曲线能同时满足及的土才能称为级配良好的土。
7. 土是的产物,是各种矿物颗粒的集合体。
土与其它连续固体介质相区别的最主要特征就是它的和。
8. 土力学是利用一般原理和技术来研究土的物理性质以及在所受外力发生变化时的应力、变形、强度、稳定性和渗透性及其规律一门科学。
9.最常用的颗粒分析方法有法和法。
10. 著名土力学家的《土力学》专著问世,标志着现代土力学的开始。
二,选择题1.在毛细带范围内,土颗粒会受到一个附加应力。
这种附加应力性质主要表现为( c )(A)浮力; (B)张力; (C)压力。
2.对粘性土性质影响最大的是土中的( c )。
(A)强结合水; (B)弱结合水; (C)自由水; (D)毛细水。
3.土中所含“不能传递静水压力,但水膜可缓慢转移从而使土具有一定的可塑性的水,称为( d )。
(A)结合水; (B)自由水; (C)强结合水; (D)弱结合水。
4.下列粘土矿物中,亲水性最强的是(c )。
(2005年注册土木工程师(岩土)职业资格考试题,三峡大学2006年研究生入学考试试题)(A)高岭石; (B)伊里石;(C)蒙脱石; (D)方解石。
5.毛细水的上升,主要是水受到下述何种力的作用?( c )(A)粘土颗粒电场引力作用; (B)孔隙水压力差的作用(C)水与空气交界面处的表面张力作用。
6.土的可塑性范围与比表面大小有关,下列说法正确的是(a )(A)粘土的比表面比砂土大,所以可塑性范围大(B)粘土的比表面比砂土小,所以可塑性范围大(C)粘土的比表面与砂土相似,颗粒细,故可塑性范围大7.土粒大小及级配,通常用颗粒级配曲线表示,土的颗粒级配曲线越平缓,则表示( c )。
中南大学土力学教学安排二、课程的基本要求学完“土力学”后,应达到以下基本要求:①认识土为松散体这一特点,并以此解释土的变形规律、渗透性质、强度特性;②掌握土的物理性质及其基本指标,土的分类,确定土的物理状态和土的定名,以及土的物理性质指标和土的强度和变形的关系;③掌握土中应力分布,地基变形,一维渗透固结理论,库仑——莫尔强度理论;④要求掌握库仑、朗金土压力计算理论及适用范围,以及几种常见情况的土压力计算;⑤掌握土坡稳定的一些基本概念和土坡稳定计算的条分法,了解摩擦圆法和增加土坡稳定的一些措施。
三、课程的基本内容以及重点难点绪论介绍“土力学”的主要内容、任务和工程应用成就。
第一章土的物理力学性质讲授内容:土的生成,土的粒径组成和矿物成分,土中的水和气体,土的三相含量指标,土的物理状态及指标,土的工程分类。
自学内容:土的结构及其联结,土的膨胀、收缩及冻胀。
重点:土的组成,三相含量指标和物理状态指标的计算,土的分类。
上述实验方法和资料整理。
难点:认识土的物理指标和状态指标的变化对土性质的影响。
第二章土的渗透性及水的渗流、第三章土中应力和地基应力分布讲授内容:土中一点的应力状态和应力平衡方程,土的渗透性,饱和土的有效压力和孔隙水压力,在简单受力条件下地基中应力分布,基底的接触应力,刚性基础基底压力简化算法,弹性半无限体内的应力分布。
自学内容:部分饱和土的孔隙压力及有效压力,孔隙压力系数。
重点:土的渗透性和有效压力的概念,饱和土的有效压力和孔隙水压力计算,弹性半无限体内的应力分布计算。
难点:在渗透条件下,土的有效压力和孔隙水压力计算。
第四章土的变形性质及地基沉降计算讲授内容:土的弹性变形性质,土的压缩性,饱和粘土的渗透固结和太沙基一维固结理论,试验方法测定土的变形模量,地基沉降计算,沉降差与倾斜,饱和粘土的沉降过程。
自学内容:太沙基一维固结方程的详细推导和固结度公式的推导。
重点:土的压缩性和压缩性指标,土的固结概念,地基沉降的计算。