土力学复习资料

土力学复习资料 第一章 绪论1.土力学的概念是什么？土力学是工程力学的一个分支，利用力学的一般原理及土工试验，研究土体的应力变形、强度、渗流和长期稳定性、物理性质的一门学科。2.土力学里的"两个理论，一个原理"是什么？强度理论、变形理论和有效应力原理3.土力学中的基本物理性质有哪四个？应力、变形、强度、渗流。4. 什么是地基和基础？它们的分类是什么？地基:支撑基础的土体或岩体。 分类:天然地基、人工地基基础:结构的各种作用传递到地基上的结构组成部分。 根据基础埋深分为:深基础、浅基础5.地基与基础设计必须满足的三个条件作用于地基上的荷载效应（基底压应力）不得超过地基容许承载力特征值，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。即满足土地稳定性、承载力要求。基础沉降不得超过地基变形容许值。即满足变形要求。基础要有足够的强度、刚度、耐久性。6.若地基软弱、承载力不满足设计要求如何处理？需对地基进行基础加固处理，例如采用换土垫层、深层密实、排水固结、化学加固、加筋土技术等方法进行处理，称为人工地基。7.深基础和浅基础的区别？通常把埋置深度不大(35m)，只需经过挖槽、排水等普通施工程序就可以建造起来的基础称为浅基础;反之，若浅层土质不良，须把基础埋置于深处的好地层时，就得借助于特殊的施工方法，建造各种类型的深基础(如桩基、墩基、沉井和地下连续墙等。)8.为什么基础工程在土木工程中具有很重要的作用？地基与基础是建筑物的根本，统称为基础工程，其勘察、设计、施工质量的好坏直接影响到建筑物的安危、经济和正常使用。基础工程的特点主要有:由于基础工程是在地下或水下进行，施工难度大在一般高层建筑中，占总造价25，占工期2530隐蔽工程，一旦出事，损失巨大且补救困难，因此基础工程在土木工程中具有十分重要的作用。第二章 土的性质与工程分类1.土: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。2.三相体系:固相（固体颗粒）、液相（土中水）、气相（气体）三部分组成。3.固相:土的固体颗粒，构成土的骨架，其大小形状、矿物成分及组成情况是决定土物理性质的重要因素。土的矿物成分:土的固体颗粒物质分为无机矿物颗粒和有机质。颗粒矿物成分有两大类:原生矿物、次生矿物。原生矿物:岩浆在冷凝过程中形成的矿物，如石英、长石、云母。次生矿物:原生矿物经化学风化作用的新的矿物，如黏土矿物。黏土矿物的主要类型:蒙脱石、伊利石、高岭石（吸水能力逐渐变小）土的粒组:粒度:土粒的大小。粒组:大小、性质相近的土粒合并为一组。画图:<0.050.075260200>粒径(mm) 粘粒 粉粒 | 砂粒 圆砾 | 碎石 块石 细粒 | 粗粒 | 巨粒土的颗粒级配：土中所含各颗粒的相对含量，以及土粒总重的百分数表示。颗粒级配表示方法: 曲线纵坐标表示小于某土粒的累计百分比，横坐标则是用对数值表示的土的粒径。曲线平缓则表示粒径大小相差很大，颗粒不均匀，级配良好；反之，则颗粒均匀，级配不良。 *书本P7 表2.2和图2.5 判断土质的好坏。反映土颗粒级配的不均匀程度的指标:不均匀系数Cu和曲率系数Cc，用来定量说明天然土颗粒的组成情况。公式: Cu= d60/d10 Cc= (d30)² /d60×d10 d60小于某粒径的土粒质量占土总质量60的粒径，称限定粒径;d10小于某粒径的土粒质量占土总质量10的粒径，称有效粒径;d30小于某粒径的土粒质量占土总质量30的粒径，称中值粒径。 级配是否良好的判断:级配连续的土:Cu>5，级配良好;Cu<5级配不良。级配不连续的土，级配曲线呈台阶状，同时满足Cu>5和Cc=13两个条件时，才为级配良好。反之则级配不良。 颗粒分析实验:确定各个粒组相对含量的方法。筛分法:（粒径大于0.075mm的粗粒土）水分法: （沉降分析法、密度计法）（粒径小于0.075mm的细粒土）4.液相:土中水按存在形态分为液态水、固态水、气态水。土中液态水分为结合水和自由水两大类。黏土粒表面吸附水（表面带负电荷）结合水是指受电分子吸引力作用吸附于土粒表面成薄膜状的水。分类:强结合水和弱结合水。自由水是指存在于土粒表面电场影响范围以外的土中水。 分类:重力水和毛细水。细粒土的可塑性的本质原因:在于结合水的能力。工程实践中的流砂、管涌、冻胀、渗透固结、渗流时的边坡稳定等问题都与土中水的运动有关。5.气相:土中气体存在于孔隙中未被水所占据的部位。自由气体:对土的性质影响不大。 封闭气体:增大土体的弹性和压缩性。6.土的结构（内部特征）三种基本类型:单粒结构:是粗粒土的主要结构形式。（砂粒）（脱水）蜂窝结构:是粉粒的主要结构形式 （居中）絮凝结构:是黏粒的主要结构形式。 （不脱水）7.土的构造（外部特征）:层状结构;分散结构;结合状结构;裂隙状结构8.土的物理性质直接反映土的松密、软硬等物理状态，也间接反映土的工程性质。而土的松密和软硬程度主要取决于土的三相各自在数量上所占的比例关系。9.土的三相比例指标 物理状态指标（9个） 计算题(10分)三个基本试验指标:土的天然密度(单位g/cm³) =m/v土的含水量 =M/Ms×100土粒的相对密实度ds（ds为一个数值）保留小数点后两位ds=Ms/Vs×1/w1=s/w1（其中w1=1g/cm³或1t/m³）(比重瓶法)六个推导指标:土的孔隙比e e=Vv/Vs 土的孔隙率n n=Vv/V×100土的饱和度Sr Sr=Vw/Vv×100Sr=100 Vw=Vv完全饱和土 湿度状态划分：稍湿:Sr50Sr=0 Vw=0 干土 很湿:50Sr80 饱和:Sr>80土的干密度d d=ms/v土的饱和密度 sat=(ms+Vv·w)/V(其中w=1g/cm³)重度:土的重力密度(单位:KN/m³) 土的湿重度:=×g(其中g=10N/kg) 干重度:d=d×g饱和重度sat=sat×g 有效重度'='×g大小关系:sat>>d>' 大小排序:sat>>d>'(浮密度最小)水的重度w=wg=10KN/m310.判断无粘性土密实度影响砂、卵石等无黏性土工程性质的主要因素是密实度。判断方法:用孔隙比e来描述。e越大表示土中孔隙大，则土质疏松。优点:简单 缺点:未能考虑级配的因素。 用相对密实度Dr描述。Dr=emax-e/emax-emin 00.030.671>Dr 松散 | 中密 | 密实 | 试验法。规范中采用标准贯入式试验的锤击数N来评价砂类土的密实度，是一个行之有效的方法。可将砂土分为:101530>N(锤击数) | 松散 | 稍密| 中密 | 密实|采用圆锥动力触探，碎石根据野外鉴别方法划分为密实、中密、稍密、松散四种状态。11.黏性土的物理特性可塑性：具有可塑状态的土（即黏性土）在外力的作用下，可塑成任何形状而不产生裂缝，当外力去掉后，仍可保持原形状不变。界限含水量：黏性土从一种状态变成另一种状态的分界。（名词解释4分）液限：由可塑状态变化到流动状态的界限含水量，用WL表示。塑限：土由半固态变化到可塑状态的界限含水量，用Wp表示。缩限：土由半固态不断蒸发水分，体积逐渐缩小，直到体积不再缩小时土的界限含水量，用Ws表示。 图示: 缩限Ws塑限Wp液限Wl>含水量 固态 | 半固态 | 可塑状态 | 流动状态 黏性土的界限含水量液限的测定：我国目前采用锥式液限仪。塑限的测定：多用"搓条法"，刚好搓至3mm时产生裂缝并开始断裂。 现在发展到液限、塑限联合测定法。塑性指数p=L-p (可塑状态上限与下限含水量之差。) p >比表面积 土的黏粒或亲水矿物 可塑性 液性指数L=(-p)/(L-p)=(-p)/lp灵敏度St=qu/qu' 低灵敏度：(1.0st2.0) 中等灵敏(2.0st4.0)和高灵敏度(st>4.0) 灵敏度愈高，其结构性愈强，受扰动后土的强度降低就愈明显。12.土的渗透性：土孔隙中的自由水在重力作用下，因为水头差，土被水流过的性质。 渗透：水透过孔隙流动的现象。13.影响土的渗透性的主要因素:砂性土:颗粒大小、级配、密度以及土中封闭气泡。黏性土:土的矿物成分、结合水膜厚度、土的结构构造以及土中气体。14.土的工程分类：直观上分成两大类：粗粒土(无黏性土)、细粒土或者黏性土(有的规范细分粉土或黏性土)规范中把土(岩)作为建筑物地基分为六类：岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土。第3章 土中应力计算1.自重应力(cz):建筑物修建以前，地基中的土体本身的有效重量产生的力。附加应力(z):建筑物修建以后，建筑物重量等外荷载在地基中引起的应力，所谓"附加"是指在原来的基础上增加的压力。(名词解释，4分)2.弹性理论公式:也就是把地基土视为均匀的、各项同性的半无限弹性体。在计算地基中附加应力之前，首先要确定作用在地理表面(即基础底面)的压力。3.基底压力(P):基础与地基之间产生接触压力(方向向下)。4.基底附加压力(P0):通常是由于新增的建筑物，在土中附加应力的产生的压力。5.地基的附加应力:由于建筑物荷载引起的应力增量。6.竖向自重应力的分布规律:土的自重应力分布线是条折线，折点在土层交界处或地下水位处，在不透水层面处分布线有突变;自重应力随深度增加而变大;在同一层面自重应力各点相等。7.根据荷载偏心矩e的大小，基底压力的分布规律:当eL/6时，由式3.6基底压力呈梯形分布。当e=L/6时，Pmin=0，基底压力呈三角形分布。当e>L/6时，Pmin<0，也即产生拉应力，由于基底与地基之间不能承受拉应力，此时产生拉应力部分的基底将与地基土局部脱开，致使基底压力重新分布。根据偏心荷载与基底反力平衡的条件，荷载合力F+G应通过三角形反力分布图的形心。Pmax=2(F+G)/3b(l/2-e)8.角点法计算附加应力:计算时，通过M'点下的四种情况(M'表示M点在荷载作用面上的水平投影，并表示任意深度z处)。计算时，通过M'点将荷载面积划分为若干个矩形面积，而M'点必须是划分出来的各个矩形面积的公共角点，然后再按式(3.22)计算每个矩形面积角点下同一深度z处的附加应力z，并求代数和。这种方法称为"角点法"。