2022土力学复习笔记.pdf

第一章:土的物理性质及工程分类土是三相体一一固相（土颗粒）、液 相（土中水）和 气 相（土中空气）固相：是由难溶于水或不溶于水的各种矿物颗粒和部分有机质所组成2.土粒颗粒级配（粒度）2.土粒大小及其粒组划分b.土粒颗粒级配（粒度成分）土中各粒组相对含量百分数称为土的粒度或颗粒级配粒径大于等于0.075mm的颗粒可采用筛分法来区分粒径小于等于0.075mm的颗粒需采用水分法来区分颗粒级配曲线斜率：某粒径范围内颗粒的含量陡一相应粒组质量集中；缓-相应粒组含量少；平台-相应粒组缺乏特征粒径：d5 0:平均粒径；d）：控制粒径；d10：有效粒径；d30粗细程度：用 皿表示曲线的陡、缓或不均匀程度：不均匀系数Cu=d6o/d“），Cu W5,级配均匀，不好Cu10,级配良好，连续程度:曲率系数Cc=d3o2/（d6o Xdio）较大颗粒缺少，C c 减小；较小颗粒缺少，C c 增大C c=l 3,级配连续性好粒径级配累积曲线及指标的用途：1.粒组含量用于土的分类定名：2）不均匀系数C u用于判定土的不均匀程度：Cu 5,不均匀土；C u 3 或 Cc 1,级配不连续土4）不均匀系数C u和曲率系数C c用于判定土的级配优劣：如 果（2 q 5 且=1 3,级配良好的土；如 果 C u 3 或Cc 、土中水土中水存在于土体的孔隙中或土粒表面，分为自由水和结合水。

自由水就是我们通常所说的地下水，结合水是指受到电分子引力作用而吸附在土粒表面的水结晶水矿物内部的水结合水一一吸附在土颗粒表面的水（强结合水和弱结合水）自由水一一电场引力作用范围之外的水（重力水和毛细水）重力水：在重力作用下可在土中自由流动毛细水：存在于固气之间，在重力与表面张力作用下可在土粒间空隙中自由移动.土中气体自由气体：与大气连通，对土的性质影响不大封闭气体：增加土的弹性；阻塞渗流通道，可能会形成“橡皮土”土的三相比例指标一一反映三相组成间数量关系的指标称为三相比例指标它是评价土体工程性质的基本参数m-水、土总质重，kg；ms-土颗粒质量，kg；mw-土中水质量，kg且 m=ms+mwV土体总体积，m3；Vs-土粒体积，m3；V、,-土中水体积，m3；Va-土中气体体积，m3；Vv-土中孔隙体积，m 且丫=丫计丫丫；Vv=Va+Vw土的三项基本物理指标、.m密度P：单位体积土的质量P=R 常见值：Q =1 6 0 0 22C Q /重力密度Y：单位体积土的重量/=巴*=.目（人“利3）常见值：7 =（1 62 2）K V/根3土粒密度Ps：土中固体颗粒单位体积的质量 2=矍,ws.土粒相对密度ds：土颗粒重量与同体积4 C 时纯水的重量比。

即：一 乙 匕常见值：砂土26.526.9粉土27.0-27.1粘性土27.2-27.4土的含水量3：土中水的质量与固体颗粒质量的比值 0=x 1 O（X%）常见值：砂土（0 4）%；粘性土（2 0-6 0）%”土的六个导出指标 e =1、孔隙比e：土中孔隙体积与土颗粒体积之比 V,常见值：砂土0.51.0,e 1.0 时，为软弱地基2、孔隙率n：土中孔隙体积与土总体积之比常见值：n=（3050）%第三章饱和度Sr：水在空隙中充满的程度/2=-x l()(X%)s=匕 常 见 值：01第四章干密度：土的固体颗粒质量与总体积之比4=必v 2+V o m+ITI+V o /5、饱和密度：土中孔隙完全被水充满时，单位体积质量Psa t=工=:一以（左g/根3）饱和容重：Ysa t-Psa tg 根.一 V p,6、有效密度：地下水位以下，土体受浮力作用时，单位体积的质量 A y 有效重度（浮容重）：Y-pgnP _-（/+KPJ-V KAV-KPW-_ ms+V 匕 4,KAVV+匕夕w -_ P介 s L 8c指标间的换算导出指标与基本指标的关系c _ 2 M _ Ps _ mx-vspw _（A-P ）K _ A-p c _ 砥+匕2，_ 0+汨,”一丁一?17一 用 p v-（i+.）vv n r r%一vms+mw v ms!c o-mse=K _ v K _ P K 1 （1 +M 1 1 1 04（1+。

i匕 K 匕 P P y y粘性土的物理特性指标粘性土的界限含水量及其测定一一粘性土所处的物理状态（软硬状态）与土的含水量密切相关当含水量很小时，感觉较硬，外力作用下，将其压碎成粉沫状；我们称其处于固体状态，少加一点水，充分湿润加压后，感觉稍软，加力压碎后成边缘破裂的饼状，称其为半固态；再加水充分湿润，它就具有一定的可塑性：水加的过多，就成了流塑状态的泥浆状粘性土从一种状态转变到另一种状态，含水量应有一个分界值，我们称其为界限含水量，分别称为液限、塑限和缩限1 .液限W L粘性土从可塑状态转变到流塑状态时含水量的分界值，称为粘性土的液限，记为WL2 .塑限W p粘性土从可塑状态转变到半固体状态时含水量的分界值，称为粘性土的塑限，记为W p3 .缩限Ws 从半固体状态转变到固体状态时含水量的分界值，称为粘性土的缩限，记为Wso塑性指数+粘性土液、塑限差值（去掉百分号）称为粘性土的塑性指数，记为I pIp =WL-W p塑性指数反映的是粘性土处于可塑状态时含水量的变化范围；而粘性土与水作用能力的大小与粒径密切相关，这段范围越大，说明土体中细粒土含量越多；土体中蒙脱土矿物含量越多：说明土体中弱结合水含量就越多，土粒表面吸附的阳离子层厚度就越厚，由此推断：土中低价离子含量就越多，土的渗透性就越差、阻水性就越好。

因此，塑性指数Ip 是粘性土各种影响因子作用后的一个综合反映，从一定程度上，反映了粘性土的工程性质它是粘性土命名的依据工程上，用塑性指数Ip 对粘性土进行工程分类Ip 17 粘土 1 0 WIp 1 7粉质粘土液性指数II一一粘性土的天然含水量与塑限的差值和塑性指数之比，记为I I稠度指标，反映粘性土的软、硬程度（O _ W c o _ WIL=-即L 当天然含水量3小于等于塑限W p时，土体处于固态或者是半固态，此时II小于或等W T，于零；当天然含水量3大于等于液限WL时，土体处于流塑状态，此时I I大于或等于1当天然含水量在液限WL和塑限W p之间变化时，IL值处于01.0之间，此时粘性土处于可塑状态各类规范根据IL 值的大小，将粘性土的软硬状态分为土坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑等几种状态Q 0.?5 0J5 1,.0:L坚硬 硬塑 可塑 软塑 流塑液、塑限的测定1.液限测定：国家标准：锥式液限仪凭经验调好土样（调成土湖状），分层放入盛土碗内，用刀抹平盛土碗表面将锥顶角3 0 、重 76g的圆锥体锥尖对准土样表面，松手后让其在自重作用下下沉，5s沉入土中深度恰好为10mm时,土样含水量即为液限WL。

2.塑限Wp：搓条法手工搓泥条，直径3m m,恰好在土条表面开始产生均匀裂纹时的含水量即为塑限灵 敏 度 粘性土原状土强度与结构完全破坏的重塑土的相应强度的比值灵敏度反映粘性土结构性的强弱5,=生粘性土的灵敏度qu一原 状 土（粘性土）无侧限抗压强度qu重 塑 土（粘性土）无侧限抗压强度；砂土的密实度粘土颗粒间有粘聚力，呈团聚状态；砂土则不然，颗粒间基本上无联结，其颗粒排列的紧密程度直接决定了它的承载能力；砂土的密实程度决定了砂土的承载能力孔隙比是反映土体密实程度的一个指标，但土体孔隙比的值与土的粒径组成有关在某一固定粒度条件下，以最疏松状态制样可以达到其最大孔隙比em”，当振动、加压、捣实后可以获得最小孔隙比emin砂土的相对密度Di天然状态下，其孔隙比设为e,则该砂土在天然状态下的密实程度可以用天然孔隙比在最大en1ax、最小孔隙比emin之间的相对位置来表示，即相对密度Dr：比 二 幺 当 e=emaD r=o时；表示土体P Pin ax min处于最疏松状态；当 0=61i1.,Dr=1.0；表示土样处于最紧密状态一般情况下，可以用相对密度D r的值对砂土的密实程度进行划分：0 Dr 1/3松散；l/3D r2/3中密；2/3 Dr 10-3cm/s）的土，例如砂土。

Q-qt-vAt-kiAt-k At=k-L hAt2.变水头试验一一整个试验过程水头随时间变化适用于透水性差，渗透系数小的粘性土任一时刻t 的水头差为h,经时段d t后，细玻璃管中水位降落d h,在时段d t内流经试样的水量dQ=a-dh在时段d t内流经试样的水量dQ=k.LA.dt=k.A.h/L.dt管内减少水量=流经试样水量一a.dh=k.A.h/L.dt分离变量，积分k=aLAl n a3.现场抽水试验单一土层可以取样在室内测定，实际上土体都是成层的，有时室内测定结果很难代表现场实际,这时亦可采用现场测试方法确定k 值根据井底土层的情况此井可分为完整井（井底位于不透水层）和非完整井（井底位于透水土层）两种类型；假设抽水孔钻至不透水层层面，属于完整井钻孔一一1个抽水孔，12 个观测孔，开始抽水！在A t时间内，抽水量为Q,并在土中形成一个降落漏斗，假定在任一半径处，水头梯度为常数，即 1=曲/，任一点的过水断面为 2.r.hQ=k.i.A.t=k.（dh/dr）.A.t=k.（dh/dr）.（2.n.r.h）.t，J =.2,人 d h=Q In =h%.八一斤）k=兀 枕 备 _ 串,吟4.水平渗流层状地基的等效渗透系数条件T=j=竽H=YHJ等效渗透系数：qx=vxH=kx-i-H,六=百 q=立，与 即得：&ri四、竖直渗流层状地基的等效渗透系数条件：v AA=Z 的 H=H jvHjk；因为M=A/z =M,推出k.乙)等效渗透系数 k z：V j =k j (A h j/H j)=A/6.成层土的渗透系数实际工程中均是成层土，其渗透分为竖向渗透和水平向渗透两种。

a.水平向渗流的平均渗透系数kx设各层土的渗透系数分别为k i、k 2、k 3 ,层厚分别为Hi、氏、田，面积分别为R、F2、F 3 ,流量为Qi、Q2、Q3，总流量为Q，则Q i=k .i i.F i.t,Q2=k2.i2.F2.t,Q 3 =k i 3.F 3水平向流动，各层土的水头梯度均相同，即i=i2=i 3总截面面积 F=F i +F2+F3，总流量 Q=Q i +Q 2+Q 3 即总流量 Q=kh.i.F.t =如i.F +k2.i2.F2.t +k3.i3.F3.t 所以有.k；K 书 +&2，B+&3 书:l F当宽度相等时i=lnZYf=lb.竖向渗流的平均渗透系数kz此时，总流量等于各层流量,即Q =Q产Q 2 =Q 3,总水头损失等于各土层水头损失之和;渗流面积相等:F =F l =F 2=F 3,A h=A h i+A h 2 +A h j.一QF-i-t F._ _ _竺 _ _ _ _t(“1+%+%)0(乩+H2+4)F.(A/ij+A/Z2+A4)t从+用)f-(-+-r-卜 Ik2-F2-t%+%+用 文%&H H=71L+-A+-A 寸 iK k?k.3 z=i kj影响渗透性的因素1.土粒大小与级配一一细粒含量愈多，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.土的密实度一一同种土在不同的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，土的渗透性也减小3.水的动力粘滞系数一一动力粘滞系数随水温发生明显的变化水温愈高，水的动力粘滞系数愈小，土的渗透系数则愈大4.土中封闭气体含量一一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，土的渗透性愈小动水力一渗透力、渗流力水流作用在单位体积土体中土颗粒上的力GDGD=J/V =y w h/L=y W i渗透变形一一土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏基本类型：流砂与管涌六、流砂：在向上的渗透作用下，表层局部土体颗粒同时发生悬浮移动的现象形成原因：W G)n i =，=乙v =W。