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昆明理工大学土力学与基础工程学习报告学生姓名指导教师学院土木工程学院专业名称工程管理班级一班学号2014年4月30日工管、工力2011级土力学与基础工程学习报告任务书一、学习报告目的与任务通过学习报告总结《土力学与基础工程》所学知识，作为教学计划中考核的方式，是重要的教学环节，它为检查学生学习掌握本课程专业知识起着重要作用；并为在今后的工程实践中，正确使用规范、适应规范标准的发展，打下基础。二、学习报告的基本要求1、学习报告的格式学习报告一律用A4纸打印，正文字体为宋体，小四号。2、学习报告内容（5500--9000字）（1）、《土力学与基础工程》综述；（土力学与基础工程的基本知识、基本理论和基本方法，相关现行规范的内容以及地基处理等内容）（2）、结合本专业课学习的体会、感兴趣的题材，进行总结。3、完成时间2014年4月30日土力学与基础工程学习报告摘要：众所周知，每一栋建筑都设涉及土力学与地基工程的知识。当涉及土体的问题时，土木工程师需要针对土的特征和工程特点研究土的应力、变形、强度和稳定，才能解决好所面临的问题。而土力学就是从土的特性出发，阐述土的应力、变形、强度和稳定性以及其他的相关问题的基本概念、基本理论、基本方法的一门科学。基础工程不仅将土作为地基来研究，还包括了人类所有的工程活动赖以存在的全部与土有关的工程技术问题。本文首先对本课程的内容进行简要的概述，接着结合本学期学习的内容进行总结，写出自己的心得与体会。关键词：土力学、基础工程、概述、心得与体会作为一名工程管理专业的学生，我们有必要学习与了解《土力学与基础工程》的知识。因为地基与基础的勘察、设计与施工是工程建设的关键性阶段，整个工程的成败在很大程度上取决于地基和基础工程的质量与水平。比如：意大利比萨斜塔、苏州市虎丘塔、天津市人民会堂办公楼都是由于地基出现了不同程度的倾斜。并且地基与基础又是隐蔽工程，施工条件极为复杂，影响工程质量的因素又很多，稍微有不慎会留下安全隐患甚至造成伤亡事故。因此具有丰富工程经验的工程技术人员十分重视地基与基础的各阶段工作。下面是对本课程的概述与学习本课程的心得与体会。一、对本课程内容的概述第一章土的物理性质及工程分类1.1土的组成包括三大部分:构成骨架的固体颗粒以及骨架孔隙中的水和气。由于土颗粒的大小和矿物成分差别很大,在固体、液体和气体组成的三相体系中会发生复杂的物理和化学作用,特别是黏土颗粒,它与周围介质相互作用,对黏性土的性质变化具有重要的影响。建筑工程中遇到的地基土，多数属于第四纪沉积物;它是原岩受到风化作用，经剥蚀、搬运、沉积而未结硬的松散沉积物。按其成因类型分为：残积土和搬运土（包括坡积土、风积土、冲积土、洪积土、琥珀沼泽沉积土、海相沉积土和冰积土等）。1.2土的物理性质指标1.2.1实测指标（三个基本指标）1)土的密度：单位体积土的质量。2)土的含水量：土中水的质量与土粒质量之比。3)土粒相对密度：土的固体颗粒质量与同体积4°C时纯水的质量之比。（纯水在的密度（单位体积的质量），等于1或1。可在实验室采用“比重瓶法”测定。）1.2.2换算指标1)土的干密度：土单位体积中固体颗粒部分的质量。2)土的饱和密度：土孔隙中充满水时单位体积质量。一般在1.8～2.3范围内。3)土的有效密度（也称土的浮密度）：地下水位以下，单位体积中土粒的质量扣除同体积的水的质量后，即单位土体积中土粒的有效质量。4)土的孔隙比e（用小数表示）：土中孔隙体积与土粒体积之比，称为土的孔隙比e。5)土的孔隙率n：土中孔隙比于总体积的比值（用百分数表示）称为土的孔隙率n。6)土的饱和度：土中水的体积与空隙体积之比称为土的饱和度，以百分率计（反映土潮湿程度的物理性质的指标）。1.3黏性土的物理特性1.3.1黏性土的概念具有可塑状态性质的土，它们在外力的作用下，可塑成任何形状而不长生裂缝，当外力去掉后，仍可以保持原形态不变。1.3.2黏性土的物理性质1)黏性土的界限含水量：黏性土从一种状态转变为另一种状态的分界含水量称为界限含水量（包括液限、塑限、缩限）。2)塑性指数和液性指数：可塑性是粘性土区别于砂土的重要特征；土的天然含水量在一定程度上说明土的软硬与干湿状况。3)灵敏度和触变性：灵敏度是衡量天然土因结构受到扰动而使强度改变的特性；触变性是指粘性土的结构受到扰动，导致结构强度降低，但扰动停止后，土的强度又随时间推移而使部分恢复的性质。1.4无黏性土指砂土和碎石土，其工程性质与其密实度密切相关。密实度越大，土的强度越大。因此，密实度是反映无黏性土工程性质的主要指标。评判无黏性土的密实度有以下方法：一根据相对密实度Dr（大小位于0~1之间）判别：密实（1≥Dr≥0.67）；中密（0.67≥Dr≥0.33）；松散（0.33≥Dr≥0）。1.5土的工程分类1.5.1按土的工程分类标准分类巨粒类土、粗粒类土、细粒类土1.5.2按建筑地基基础设计规范分类碎石土、砂土、粉土、黏性土、淤泥、红粘土、人工填土第二章土的渗透性与渗流2.1土的渗透性：土体具有渗透的性质。渗流：在水头差作用下，水透过土体孔隙的流动现象称2.2达西定理：早在1856年，法国学者达西根据砂土渗透试验，发现水的渗透速度与试样两端面间的水头差成正比，而与相应的渗透路径成反比。2.3土体的渗透稳定性：指渗流条件下级配较宽的土体内粗颗粒阻止细颗粒流失的能力。第三章土中应力和地基沉降量计算3.1土的自重应力：由土自重引起的应力即为土体的自重应力。3.2基底压力：建筑物荷载通过基础传给地基，在基础底面与地基之间产生接触压力，称为基底压力。基底压力即接触应力（作用在地基上的是基底压力，作用在基础上的是基底反力）。柔性基础在垂直荷载作用下基础本身无抵抗弯曲变形的能力，柔性基础接触压力分布与其上部荷载分布情况相同；刚性基础特点：基础本身无变形（无挠曲）基底压力分布图形为非均匀。3.3土的压缩性3.3.1概念土在压力作用下体积缩小的特性称为土的压缩性。地基土压缩的原因：固体颗粒被压缩，土中水及封闭气体被压缩、水和气体从孔隙中被挤出。3.3.2压缩性指标1)压缩系数：评价地基土压缩性高低的重要指标之一。压缩性指标a不是一个常量他的取值与起始压力和压力变化范围（在不大的情况下，用直线的斜率代替变化率）有关，工程上一般用来评定土的压缩性高低。2)压缩指数：用来确定土的压缩性大小。3.4地基最终沉降量计算地基最终沉降量是指地基土在建筑荷载作用下，不断产生压缩，直至压缩稳定时地基表面的沉降量。3.4.1分层总和法分层总和法假定地基土为直线变形体，在外荷载作用下的变形只发生在有限厚度的范围内（即压缩层），将压缩层厚度内的地基土分层，分别求出各分层的应力，然后用土的应力一应变关系式求出各分层的变形量，再总和起来作为地基的最终沉降量。分层总和法假设：①地基土是均质、各向同性的半无限体；②地基土在外荷载作用下，只产生竖向变形，侧向不发生膨胀变形，故同一土层的压缩性指标可取，a；③采用基底中心点下的附加应力计算地基变形量。基本原理：胡克定律，叠加原理。薄压缩层地基沉降计算公式计算步骤：①根据条件按比例绘制p-e图；②分层，分层原则厚度≤0.4b，天然土层分界处，地下水位处；③计算各分层界面的自重应力和附加应力并绘制应力分布图；④确定地基沉降深度，对于一般土取若遇到软土则取；⑤计算每层土的平均自重应力和平均附加应力；⑥计算每层土的变形量，根据计算公式；⑦计算最终沉降量，将沉降深度范围内的各层土的沉降量相加。3.4.2规范推荐的方法《建筑地基基础设计规范》方法计算假定条件：a地基土为均质；b压缩性指标，对某一土层是常数，不随深度而改变。重要结论：计算地基土某一层的最终稳定沉降量就归结为求该土层的附加应力面积再除以该土层的压缩模量。计算原理：经过修正后的最终地基沉降量s第四章土的抗剪强度与浅基础的地基承载力4.1土的抗剪强度理论土的抗剪强度：是指土体抵抗剪切破坏的极限能力。莫尔-库仑强度理论：在极限平衡条件下某破坏截面的最大和最小应力4.2土的抗剪强度试验土的剪切强度指标是通过土的抗剪强度试验测定的，不同的抗剪强度指标可以用不同的抗剪强度试验来获得。土的抗剪强度试验按照试验进行场所，可分为室内试验和现场试验两大类。室内试验常用的有直接剪切试验、三轴压缩试验和无侧限抗压强度试验；现场试验仅介绍十字板剪切试验。4.3孔隙压力系数孔隙压力的计算系数。4.4饱和黏性土的抗剪强度包括不固结不排水抗剪强度；固结不排水抗剪强度；固结排水抗剪强度；抗剪强度指标的选择。4.5无黏性土的抗剪强度抗剪强度指标常用三轴固结排水剪切或慢剪切试验来测定。4.6浅基础的地基极限承载力地基从局部剪切阶段过渡到破坏阶段的分界荷载，是地基达到完全破坏剪切时的最小压力。（计算公式有：普朗德尔公式、太沙基公式、汉森和魏锡克公式）4.7影响极限荷载的因素土的抗剪强度指标、土的容重、基础埋深、基础宽度第五章土压力与土坡稳定性5.1挡土墙：指防止土体坍塌的构筑物。5.2挡土墙的土压力：指挡土墙后填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力。5.3土压力的类型：5.3.1静止土压力:当挡土墙静止不动时，墙后土体处于弹性平衡状态时，作用在墙背上的土压力就叫做静止土压力。产生的条件：①位移为零；②土体处于弹性平衡状态，当墙后土体具备以上两个条件时，作用在墙上的侧向压力。5.3.2主动土压力：当挡土墙向离开土体的方向偏移至墙后土体达到极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力称为主动土压力。产生的条件：①位移方向（负位移）或绕墙踵逆时针转动；②应力状态土体达到极限（主动）平衡状态。5.3.3被动土压力：当挡土墙在外力作用下，向土体的方向偏移至墙后土体达到极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力称为被动土压力。产生的条件：①位移方向（正位移）或绕墙踵顺时针转动；②应力状态土体达到极限（被动）平衡状态。5.4朗肯土压力理论：朗肯理论基于土单元体的应力极限平衡条件来建立，采用的假定是墙背竖直光滑，填土面为水平，其计算结果偏于保守。5.5库仑土压力理论：基于滑动块体的静力平衡条件来建立，采用的假定是破坏面为平面。但当墙背与填土的摩擦角较大时，在土体中产生的滑动面往往是一个曲面，会产生较大的误差。5.6朗肯理论与库伦理论比较：基本假定：前者假定挡墙光滑、直立、填土面水平；后者假定填土为散体（c=0）。基本方法：前者应用半空间中应力状态和极限平衡理论；后者按墙后滑动土楔体的静力平衡条件导出计算公式。结果比较：朗肯理论忽略了墙背与填土之间的摩擦影响，使计算的主动土压力偏大，被动土压力偏小；库伦理论假定破坏面为一平面，而实际上为曲面。实践证明，计算的主动土压力误差不大，而被动土压力误差较大。5.7挡土墙的类型有重力式挡土墙、锚定式挡土墙、薄壁式挡土墙、加筋土挡土墙。对于重力式挡土墙的构造涉及了墙背倾斜形式的选用、挡土墙剖面的拟定、排水设施、沉降缝和伸缩缝。第六章岩土工程勘察6.1岩土工程勘察的任务和内容6.6.1岩土工程勘察等级不同的建筑场地地质条件不同，存在的工程地质问题也各异，因此建筑物所采取的地基基础设计方案也可能不同。岩土工程勘察的分级根据岩土工程的安全等级、场地的复杂程度和地基的复杂程度来划分。不同等级的岩土工程勘察因其复杂和难易程度不同，对勘察测试工作、分析计算评价工作、施工监测控制工作等级等的规模、工作量、工作深度与质量也相应有不同的要求。岩土工程的重要性等级根据破坏后果分为一级、二级和三级；场地复杂程度根据其复杂的程度分为一级、二级和三级；地基复杂程度根据复杂的程度分为一级、二级和三级；岩土工程勘察的等级综合了以上三个方面进行了划分。6.1.2勘察的内容首先进行可行性研究勘察：收集分析所在地的工程地质资料；进行现场调查，了解场地的地层结构和其他基本情况：对工程地质条件复杂，工程资料不符合要求的，可根据具体情况，进行工程地质测绘及必要的勘察工作。然后进行初步勘察，整理初勘应得的资料，完成所需的主要工作内容。如查明地质构造，对不良地质现象查明原因等一系列工作。另外对勘探线、点布置的要求要落实。最后