土力学考试期末总复习

土 力 学,总 复 习,土力学考试,土力学有一定难度，侧重基础部分 考试原则： 难度一般不会超过作业 不要求死记硬背，但一些简单公式要记,土力学考试,成绩比例： 土力学部分 60% 考试 60 % ； （36分） 习题课小测验 20%；（12分） 考勤与作业 20 % 。 （12分） 考试内容： 2，3，4、5，6，8，9 每章1题 计算、简答,土 力 学,内容复习,第一章 绪论,土力学的研究内容 什么是土？土有哪些特点？ 地基和基础的概念,第二章 土的组成、性质和工程分类,§2.2 土的形成 §2.3 土的物质组成 §2.5 土的结构 §2.6 土的物理性质指标 §2.7 土的物理状态指标 §2.8 土的压实性 §2.9 土的工程分类,1.了解土的生成和演变过程，了解土的矿物成分和土中水的种类以及粘土矿物的带电性质、土的结构性和灵敏度等。 2.理解土的三相组成、土的三相比例指标的定义并掌握其计算方法(建立土的三相简图，各指标的定义和公式，推导换算公式。重点:可直接测定的三个基本物理指标的意义和测定方法)。 3.掌握土的粒径级配的分析方法(包括粒组的划分、颗粒大小分析试验及粒径级配曲线绘制、级配好坏的判断指标及标准、粒径级配在无粘土分类上的应用)。掌握土的物理状态判断指标和标准(砂性土的相对密度和粘性土的界限含水量)以及利用这些指标来判断其物理状态和工程性质好坏的方法。 4.理解土的压实原理。掌握击实试验方法、最大干重度和最优含水量的概念以及影响土体压实的主要因素。 5.了解土的工程分类的基本方法。 重点：土的三相物理指标及换算关系，土的粒径级配及土的物理状态的判别。 难点：土的三相物理指标的换算。,第二章 土的组成、性质和工程分类,大纲要求：,§2.2 土的形成,风化作用：物理、化学、生物 搬运沉积方式：残积土、运积土 一般了解,第二章 土的组成、性质和工程分类,重点,§2.3 土的物质组成,固体颗粒 颗粒级配：粒组，分析方法，级配曲线（用途） 级配良好：Cu，Cc; 特征粒径 矿物成分：原生、次生(高岭、伊利、蒙脱-黏土矿物的主要成分) 颗粒形状和比表面积（反映黏性土特征-与水作用）,第二章 土的组成、性质和工程分类,重点,曲线的连续性、走势的陡缓可以直接判断土的颗粒粗细、颗粒分布的均匀程度及级配的优略，从而评价土的工程性质。,颗粒级配曲线的应用,d50 : 平均粒径 d60 : 限定粒径 d10 : 有效粒径 d30 : 连续粒径,特征粒径,（1）不均匀系数Cu,（2）曲率系数Cc,工程规定:级配曲线光滑连续，不存在平台段，坡度平缓，并满足 且 ，说明该土级配良好，否则该土为级配不良土。,如何评价？,粒 径 比表面积 胀 缩 性 渗 透 性 强 度 压 缩 性,大 10-20m2/g 小 大 大 小,中 80-100m2/g 中 中 中 中,小 800m2/g 大 小 小 大,比表面积 ：单位质量土颗粒所拥有的总表面积,伊利石,蒙脱石,§2.3 土的物质组成,土中水 结合水(强、弱)、自由水(重力、毛细) 土中气 (一般了解),土中水,OH- H+存在于矿物晶格中 高温下析出成水，原晶格破坏,水分子存在于矿物晶格中 高温下析出成水，原晶格破坏,水分子存在于矿物晶胞中 加热下析出，矿物种类不变 引起矿物分离,强结合水 弱结合水,液态水 重力水或自由水 毛细水 气态水 固态水,结晶水,沸石水,土粒表面结合水,非结合水,结构水,第二章 土的组成、性质和工程分类,重点,§2.5 土的结构,粗粒土：单粒结构 细粒土：分散(片堆)结构、凝聚(片架)结构 结构性指标（了解）： 粘性土的灵敏度 粘性土的触变性,第二章 土的组成、性质和工程分类,重点,§2.6 土的物理性质指标,三相草图 试验（基本）指标：密度、土粒比重Gs、含水量w 常用指标：e, n, w, Sr, , Gs, sat, d, ,重点：各物理量定义,第二章 土的组成、性质和工程分类,重点,§2.7 土的物理状态指标,粗粒土：密实度相对密度 细粒土：稠度 液性指数 粘性大小塑性指数 (物理意义),第二章 土的组成、性质和工程分类,重点,Dr = 1 最密状态 Dr = 0 最松状态 Dr 1/3 疏松状态 1/3 2/3 密实状态,粗粒土密实度标准,IL0 坚硬状态 IL=0 1 可塑状态 IL=0 0.25 硬塑 IL=0.25 0.75 可塑 IL=0.75 1 软塑 IL1 流 态,粘性土的稠度标准,IP=wL-wP,塑限wp,液限wL,稠度界限,固态 半固态,塑态,流态,强结合水膜最大,出现自由水,强结合水,弱结合水,自由水,稠度状态,含水量,土中水的形态,w,缩限ws,§2.8 土的压实性,细粒土： 相应于一定压实功存在最优含水量、最大干密度 压实标准：压实度 粗粒土： 不存在最优含水量 全干和饱和状态容易压实 压实标准：相对密度 影响因素,第二章 土的组成、性质和工程分类,重点,§2.9 土的工程分类,分类依据： 粗粒土：级配组成 细粒土：矿物成分、亲水性 ( Ip ) 分类标准（了解）： 建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002) 土的分类标准（GBJ 145-90)分类法 （重点：表2-7）,第二章 土的组成、性质和工程分类,重点,重点： 土的物理性质指标定义式 土的粒径级配曲线 土的三相草图与三相换算 土的物理状态指标,第二章 土的组成、性质和工程分类,第三章 土的渗透性和渗流,§3.2 土的渗透性与渗透定律 §3.3 渗流破坏和控制,大纲要求：,了解影响土的渗透性的主要因素。掌握达西渗流定律及渗透系数测定的基本方法。理解达西定律的适用范围。 掌握渗透力的概念和计算方法。理解流砂现象和管涌现象发生的条件和判别方法。了解渗透破坏的防止措施。 重点：达西渗流定律及渗透系数的测定。 难点：渗透力的计算。,§3.2 土的渗透性与渗透定律,渗透定律： 达西定律：v = k i ，适用条件：层流 渗透系数 测定方法：常水头、变水头试验 影响因素：粒径级配、矿物成分、饱和度,重点：一维渗流计算,重点,第三章 土的渗透性和渗流,§3.3 渗流破坏与控制,渗透力： 孔隙水对土骨架的拖曳力 方向与渗流方向一致 大小: j = wi 土体受力分析：土骨架、土水整体为隔离体 渗透破坏： 流土：表层土、向上渗流，icr/w 管涌：Cu10， iicr,重点,第三章 土的渗透性和渗流,重点： 达西定律：v = k i, i =H/L, H为总水头差 多层土一维渗流计算 土体受力分析；渗透力的计算： j = i w 流土的发生条件，临界水力坡降,第三章 土的渗透性和渗流,第四章 土体中的应力计算,§4.1 概述 §4.2 土体的自重应力计算 §4.3 基底压力分布与计算 §4.4、4.5 土中附加应力的计算 §4.6 有效应力原理,1.了解土中应力计算的基本假定，了解刚性基础和柔性基础底面应力分布的假定。掌握基底压力计算的简化方法。理解弹性半空间体表面作用集中荷载时土体中应力分布的特点。 2. 掌握自重应力的计算方法，掌握半无限体表面作用各种分布荷载时，土中竖向应力的计算方法(利用图表或公式)。 3. 理解有效应力的基本原理，理解有渗流作用时土中有效应力的计算方法。 重点：各类分布荷载作用下土中竖向应力的计算。 难点：土中有效应力的概念和孔隙水压力的计算。,大纲要求：,§4.1 概述,计算假定 地基中常见的应力状态 侧限应力状态：自重应力 平面应变状态：附加应力 一般应力状态：附加应力 应力莫尔圆符号规定 压为正、逆时针旋转为正,重点,第四章 土的渗透性和渗流,§4.2 土体的自重应力计算,水平地基中的自重应力：侧限应力状态 均质地基 成层地基 地下水位的影响,重点,第四章 土的渗透性和渗流,如何考虑浮力作用：水下部分土的重度按有效重度计算。,§4.3 基底压力分布与计算,重点,第四章 土的渗透性和渗流,影响因素 荷载条件（大小、方向、分布） 地基条件（刚度形状大小埋深） 基础条件（土类、密度、土层结构等） 分布规律（条形基础，垂直均部荷载） 弹性地基，完全柔性基础：均匀分布 弹性地基，完全刚性基础：中间小，两端大 弹性地基，有限刚度基础 简化计算(圣维南原理线性分布) 中心荷载 偏心荷载, 当el/6时，梯形 当e=l/6时，三角形 当el/6时，基底压力重新分布,§ 4.4、4.5 地基中的附加应力计算,集中力作用：均质等向线弹性 布氏解应力泡、应力分布特征 分布荷载作用 附加应力系数、影响因素 角点法：矩形、条形基础荷载 影响因素：各向异性应力集中、应力扩散,重点,重点,第四章 土的渗透性和渗流,§ 4.6 有效应力原理,饱和土体的有效应力原理： 两条内容 有效应力和孔隙水压力计算 自重应力情况： 静水位：地下水/海洋土/毛细饱和区 稳定渗流条件：渗透力产生有效应力 附加应力情况：孔压系数A和B 饱和土：B=1,重点,第四章 土的渗透性和渗流,第四章 土体中的应力计算,重点： 自重应力：水平、垂直；水下用浮容重 竖直方向自重应力的计算 附加应力： 布氏解；叠加原理；影响因素: L/B, z/B，(x/B) 有效应力原理： 总应力、有效应力的计算； 孔压计算： 静水压力、渗流中孔压、超静孔压(孔压系数),第五章 土的压缩与固结,§5.1 概述 §5.2 土体的压缩特性 §5.3 地基沉降计算 §5.5 饱和土体的固结理论,（1）土的压缩性和沉降计算 掌握压缩试验方法及压缩曲线的绘制、压缩性高低的判别、侧限变形条件下压缩变形计算的各种公式。掌握压缩系数和压缩指数的概念和意义。理解回弹指数和先期固结压力等的概念和确定方法。了解现场压缩试验曲线的修正方法。掌握正常固结土体沉降的计算方法。理解超固结土及欠固结土的概念及其沉降计算方法。掌握利用分层总和法计算最终沉降量的方法。了解规范法计算最终沉降量的方法。 （2）土体的渗透固结理论 理解太沙基一维固结理论的基本假定和适用条件。掌握不同定解条件下通过图表确定固结度和沉降量或由固结度确定时间因素、有效应力和沉降时间的方法。了解多维固结理论的基本概念。 重点：分层总和法计算沉降量。 难点：太沙基固结理论。,大纲要求：,§5.1 概述,第五章 土的压缩与固结,重点,引起土体变形的原因 土体的沉降组成 瞬时沉降 主固结沉降 次固结沉降,§5.2 土体的压缩特性,土的压缩性：压缩性指标 ep曲线：压缩系数；侧限压缩模量 elgp曲线：压缩指数 应力历史对土的压缩性的影响 先期固结压力 正常固结、超固结、欠固结土（概念、判别） 原位压缩曲线的推求（了解）,(e0,) (0.42e0, ) Cc, Ce=Const,第五章 土的压缩与固结,重点,§5.3 地基沉降计算,基本假设 结果影响 修正 材料力学：基底压力线性分布 弹性力学：均匀连续各向同性弹性介质 侧限应变条件，基础中点下应力分布 主固结沉降：公式不计入Sd和Ss的影响 单一土层的沉降量计算 分层总和法 *为什么要分层？,第五章 土的压缩与固结,重点,固结系数：,时间因素：,§5.5 饱和土体的固结理论,太沙基一维固结微分方程及其解答 假设条件 渗流固结微分方程 微分方程解答 固结度的概念 一点的固结度 土层平均固结度,重点：土层平均固结度,第五章 土的压缩与固结,重点,单面排水时孔隙水压力分布,双面排水时孔隙水压力分布,z,z,排水面,不透水层,排水面,排水面,渗流,渗流,渗流,Tv=0,Tv=0.05,Tv=0.2,Tv=0.7,Tv=,Tv=0,Tv=0.05,Tv=0.2,Tv=0.7,Tv=,计算公式,问题1：已知 求解 问题2：已知 求解,渗流固结的工程问题：,§5.5 饱和土体的固结理论,第五章 土的压缩与固结,重点