清华大学土力学-绪论

上述两个要求的土，称为级配不良的土。 6. 粘图矿物依硅片和铝片的组叠形式的不同可以分为： 1) 高岭石：颗粒较粗，不容易吸水，失水收缩，或说亲水能力差。 2) 蒙脱石：颗粒细微，具有显著的吸水膨胀、失水收缩的特性，或说亲水 能力强。 3) 伊利石：特征介于高岭石和蒙脱石之间。 7. 确定三相比例关系的基本指标： 1) 密度 i. 土粒密度(particle density)
p
s ，OCR 愈大，土的超固结
2011-1-29 完成 高等土力学部分
土力学基本概念总结
1. 第四纪土按搬运和堆积方式不同可以分为： 1) 残积土：指母岩表层经风化作用破碎成为岩屑或细小颗粒后，未经搬运， 残留在原地的堆积物。 2) 运积土：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。 （可分为坡积土、洪积土、冲积土、湖泊沼泽沉积 土、海相沉积土、冰积土、风积土） 2. 土的三个主要特征： 1) 碎散性：颗粒之间存在着大量的孔隙，可以透水和透气。 2) 三相体性：自然界的土一般是由固体颗粒、水和气体三种成分所构成。 3) 自然变异性：土是自然界漫长的地质年代内所形成的性质复杂、不均匀、 各向异性且随时间而在不断变化的材料。 3. 土的粒径级配两种定义： 1) 分析粒径的大小及其在土中所占的百分比。 2) 土中各粒组的相对含量。 4. 土的组成及粒径级配分析方法：
34) 固结：在外荷不变的条件下，随着土中超静孔亚的消散，有效应力将增加， 土体不断的压缩，直到稳定。 35) 固结度：当前有效应力与总应力之比。基本定义：某时刻沉降量与总沉降量 之比，给定时间 T 时的固结沉降量与最终固结沉降量的比值。 36) 主固结：饱和土在压力作用下，孔隙中的一部分水将随时间的迁延而逐渐被 排出，同时孔隙体积随之缩小，这一过程称为饱和土的渗透固结或主固结。 37) 次固结：在孔隙压力完全消散后，有效应力应力随时间不再增加的情况下， 随时间发展的压缩。 （主次固结间有耦合作用） 38) 超静孔隙水压力：由外荷载引起的，超出静水位以上的那部分孔隙水压力， 即外荷载引起的孔隙水压力的增量。 39) 孔隙比：土中孔隙体积与土粒体积之比。 40) 淤泥：当软土由生物化学作用形成并含有有机质且天然孔隙比 e>1.5 时为淤 泥。 41) 淤泥质土：天然孔隙比 1<=e<=1.5.时为淤泥质土。 42) 土的灵敏度：原状土样的无侧限抗压强度与重硕土样的无侧限抗压强度的比 值。 43) 颗粒级配试验：测定土中各个粒组的相对含量百分比（指各粒组占总量的百 分数）的实验。 44) 液限：土由可朔状态转到流动状态的界限含水量。 45) 朔限：土由半固态转到可朔状态的界限含水量。 46) 缩限：土由半固体状态不断蒸发水分，则体积不断缩小，直到体积不再缩小 时的界限含水量。 47) 塑性指数：液限和朔限的差值，即土在可朔状态的含水量变化范围。 48) 不固结不排水试验：是在施加周围压力和随后施加竖向压力直到剪切破坏的 整个过程中都不允许排水，实验至始至终关闭排水阀门。 49) 固结不排水试验：试样在施加周围压力，打开排水阀门，允许排水固结，待 固结稳定后关闭排水阀门，再施加竖向压力，使试样在不排水的条件下剪切 破坏。 50) 固结排水试验：试样在施加周围压力时允许排水固结，在固结稳定后再在排

6 亲水性最弱的粘土矿物是： D 蒙脱石 伊利石 高岭石 方解石 您的选项（ ）
7.土的三相比例指标中需通过实验直接测定的指标为： 含水量、孔隙比、饱和度 密度、含水量、孔隙率 土粒比重、含水量、密度 密度、含水量、孔隙比
您的选项（ C） 8.细粒土进行工程分类的依据是：
塑限 液限 粒度成分 塑性指数 您的选项（ D 9.下列指标中，哪一指标数值越大，密实度越小。 孔隙比 相对密实度 轻便贯入锤击数 标准贯入锤击数 您的选项（ A ） 10.土的含水量 w 是指： 土中水的质量与土的质量之比 土中水的质量与土粒质量之比 土中水的体积与土粒体积之比 土中水的体积与土的体积之比 您的选项（ B ） 11.土的饱和度 Sr 是指： 土中水的体积与土粒体积之比 土中水的体积与土的体积之比 土中水的体积与气体体积之比 土中水的体积与孔隙体积之比
地基，埋深小于 5m 的基础被称为 浅
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 好。
大
，其夯实后密实度较
2.级配良好的砂土是指不均匀系数 ≥ 5 且曲率系数为 1～3
的土。
3.利用 级配 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 大 的 土作为填方工程的土料。
第 2 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
塑限 、 缩限 。
2.根据塑性指数，粘性土被分为
粉土 及 粉质粘土 。
3.淤泥是指孔隙比大于 1.5 且天然含水量大于
wl 的土。
4.无粘性土根据土的 50% 的土。
粒组 进行工程分类，碎石土是指粒径大于
2mm 的颗粒超过总质量

第一章绪论一、土力学的研究对象土土体土：天然的地质材料。

岩石：经过风化、搬运/迁移、沉积变成了土。

土是第四纪沉积物，由岩石碎块、矿物颗粒、粘土矿物组成的松散集合体。

土的基本性质：非均质，不连续，各相异性，抗拉强度低，（tension weak）松散性，孔隙性，多相性，在渗流压力下的破碎性，力学压缩性，渗透性。

土力学的研究内容：1、土的工程特性。

2、土工建筑物的变形固结和稳定性。

学科特点：综合性强、经验性强、地区性强（区域土、特殊土）。

土质学是从地质学的角度出发研究土的组成成分、成因、变形机理、强度及其相互关系，并以求能进一步改善土质。

土力学是从工程力学的角度，通过实验来建立物理方程和分析工程特性，即，由控制方程得到土体的应力分布、变形及稳定性。

土力学发展简史沈珠江先生指出现代土力学应该由一个模型、三个理论和四个分支组成，一个模型是指土的本构模型；三个理论是指非饱和土固结理论、液化破坏理论和逐渐破坏理论；四个分支是指理论土力学、计算土力学、试验土力学和应用土力学。

液化破坏理论：动态液化、静态液化、稳定状态稳态强度。

二、土的变形与强度特性1、一般连续介质材料的变形特征（1）、弹性线性弹性、非线性弹性，所谓弹性就是说卸载后没有残余变形，加卸载都是同一路径即沿原曲线回到原点。

弹性的特点：①、加卸载同径，无残余变形 ②、应力应变一一对应③、线弹性时叠加原理成立 ④、与应力路径及应力历史无关σ=E ε；τ=G τ；γ=E/2(1+μ)。

σij p (平面应力) εV (体积应变) εijq (广义剪应力)γ(剪切应变)由上图知：对于弹性材料，剪应力与体积应变无关，而正应力与剪切应变也无关；即平面应力p 于广义剪应变γ无关，广义剪应力q 与体积应变εV 无关。

三向应力状态下的广义胡克定律为：εX = ［σX — γ ( σY +σZ )］/E γxy = τXY /G 体积变形模量（Bulk Modulus ）：m v vpK σεε==, 3m v m K K σεε==。

IP ω L－ω P ②液性指数： 用途：根据其值大小判定土的软硬状态（表1－4） 。 【讨论】液性指数是否会出现 IL>1.0和IL<0的情况？ 【例 1－3】某砂土试样,通过试验测定土粒相对密度Gs=2.7,含水量 ω =9.43%, 天然天然密度ρ=1.66/㎝3。已知砂样牌最密实状态时称得干砂质量 ms1=1.62 ㎏,牌最疏松状态时称得干砂质量 ms2=1.45 ㎏。 试求此砂土的相对密度Dr,并判 断砂土所处的密实状态。 解题思路： ①先利用三个基本指标求出天然孔隙比e ②土最密实时有最大干密度ρdmax和最小孔隙比 emin，土最疏松时有最小干密
土质土力学讲义
2011 年 10 月
绪论 一、土力学学科的重要性 土是地壳岩石经受强烈风化的产物， 是各种矿物颗粒的集合体， 由固体颗粒、 水、和空气三相组成。 土力学学科研究和解决工程中两大类问题：
⎧土体稳定问题 ⎨ ⎩土体变形问题
【工程实例】 二、本课程的主要特点、内容及学习建议
第一章土的物质组成和结构
ρd = ms V ρ sat = m s + Vv ρ ω V
Sr =
Vω × 100% Vv
， （kg/m³） 。
干密度——单位体积中土粒的质量： ， （kg/m³） 。 γ 干重度——单位体积中土粒的重量： d =ρdg， （kN/m³） 。 有效重度（浮重度）
γ′= m s g − Vs γ ω V
⎧ 筛分法— — d ≥ 0.075 mm ⎨ 比重计法— — d ≺ 0.075mm ⎩
试验成果——颗粒级配曲线 【课堂讨论】为什么土的级配曲线用半对数坐标？ ⑶ 级配曲线的特点： 半对数坐标
⎧ 纵坐标－小于某粒径的土质量含量（％） ⎨ 横坐标－对数坐标－土粒粒径（mm ） ⎩