土力学全知识点

第一章：土的物理性质及工程分类第二节、粒度成分的表示方法土的粒度成分是指土中各种不同粒组的相对含量(以干土质量的百分比表示)，它用以描述土中不同粒径土粒的分布特征。常用的粒度成分的表示方法有表格法、累计曲线法和二角坐标法。2)累计曲线法：是——种图示的方法，通常用半对数纸绘制，横坐标(核对数比例尺)表示某—粒径，纵坐标表示小于某一粒径的土粒的百分含量。级配的指标：不均匀系数Cu=d60÷d10曲率系数Cs=d302／﹙d60×d10﹚式中：d10、d20、d60—分别相当于累计百分含量为10％、30％和60％的粒径，d10称为有效粒径；d60称为限制粒径。不均匀系数Cu反映大小不同粒织的分布情况，Cu5的土称为匀粒土，级配不良；Cu越大，表示粒组分布范围比较广，Cu=5,Cs=1~3的土级配良好。但如cu过大，表示可能缺失中间粒径，属不连续级配，故需同时用曲率系数来评价。曲率系数则是报述累计曲线整体形状的指标。土粒的形状土粒形状对丁土的密实度和十的强度有显著的影响，棱角状的颗粒互相嵌挤咬合形成比较稳定的结构．强度较高；磨圆度好的颗粒之间容易滑动，土体的稳定性比较差用体积系数和形状系数描述土粒形状体积系数Vc=6V/﹙πdm3﹚式中：V———土粒体积(mm3)；dm——土粒的最大粒径(mm)。V愈小，土粒愈接近于圆形。圆球状的Vc＝1,立方体的Vc＝o．37：棱角状的土粒Vc更小形状系数FF=AC/B2式中：A、B、C分别为土粒的最大、中间和最小粒径第三节土的三相比例指标一、试验指标1．土的密度是单位体积土的质量，ρ=m／V由土的质量产生的单位体积的重力称为重力密度γ，简称为重度γ=ρg=W／V2.土粒比重Gs土粒质量ms同体积4℃时纯水的质量之比Gs=ms／﹙Vsρw1﹚=ρs／ρw13．土的含水量ω是土中水的质量mw与团体(土粒)质量ms之比，ω=mw／ms×100％二、换算指标1．干密度ρd是土的颗粒质量ms与土的总体积V之比，ρd=ms／V土的干密度越大，土越密实，强度就越高，水稳定性也好。2．土的饱和密度是当土的孔隙中全部为水所充满时的密度，即全部充满孔隙的水的质量mw与固相质量ms之和与土的总体积V之比，ρsat=﹙ms+Vvρw﹚／VV--土的孔隙体积3．当上浸没在水中时，土的固相受到水的浮力作用，单位土体积中土粒的重力扣除同体积水的重力后，即为单位土体积中土粒的有效重度，单位kN／m3γ’=(msg－Vsρw)／V=γsat－γw4．土的孔隙比是e孔隙隙的体积Vv与土粒体积Vs之比，以小数计，e=Vv／Vs5．土的孔隙率n是孔隙隙的体积Vv与土的总体积V之比n=Vv／V×100％6、土的饱和度Sr是孔隙中水的体积Vw与土的总体积Vv之比Sr=Vw／V×100％三、三相比例指标第四节黏性土的界限含水率粘性土从一种状态转到另一种状态的分界含水率；流动状态与可塑状态间的界限含水率成为液限ωL；可塑状态与半固体间称为塑限ωp；半固体状态与固体状态称为缩限ωs塑性指数Ip=ωL－ωp无％，黏粒越多，塑性指数越大液性指数IL=﹙ωL－ωp﹚／Ip=﹙ω－ωp﹚／﹙ωL－ωp﹚有％沙土相对密度：当沙土处于最密实状态时，其孔隙比称为最小孔隙比emin而处于最松散状态时称为最大孔隙比相对密度Dr=﹙emax－e﹚／﹙emax－emin﹚当Dr接近1时最密实，当Dr接近0时最松散第六节土的工程分类粉土是介于沙土和粘性土之间的过渡土类，它具有沙土和粘性土的某些特征，根据黏粒含量可以将粉土再划分为砂质粉土和粘质粉土第二章粘性土的物理化学性质胶体活动性指数在工程实践中，提出了一个既能反映粘土矿物成分，又能反映粘土颗粒形状的综合指标AcAc=Ip／p＜0.002p＜0.002是黏粒﹙＜0.002㎜﹚的百分含量；Ac＜0.75非活动性粘土，0.75＜Ac＜1.25正常粘性土，Ac＞1.25活动性粘性土，Ac越大黏粒对土的可塑性影响越大灵敏度St，把原状结构的强度与结构破坏后的强度之比定义为灵敏度，一般粘性土St=2~4，灵敏性粘性土4~8，高灵敏性粘性土≥8触变性在工程建设中，可利用粘土矿物颗粒带电的特性来为生产服务。将纯粘土矿物(高岭石或蒙脱石）与水制成泥浆时，矿物颗粒吸附大量水化离子和水分子，由于颗粒的水膜很厚，颗粒与颗粒之间的引力很薄弱，可以长时期悬浮在水中。当悬浮液在静止状态时，颗粒之间的微弱引力，使其聚集起来，悬液便成为一种糊状、粘滞度较大的流体，可是。一旦受到振动或扰动时，颗粒之间的联结会立刻丧失，又恢复成为流动的液体，这种性质称为触变性第三章土中水的运动规律第二节达西定律:Ikv或IFkqv渗透速度，I---水头梯度I=ΔH／ΔL=﹙H1-H2﹚／Lk---渗透系数（m／s）q---渗透流量（m3／s）F---截面积v=k（I－I0）I0-----粘土的起始水头梯度土的渗透系数k=QL／ΔHFt-----常水头;k=al／Ft㏑﹙H1／H2﹚=2.3al／Ft㏒﹙H1／H2﹚动水力：GD水流作用在单位体积土体中土颗粒上的力，也称为渗流力wwDILhTG(kN/m3)流沙现象GD=γ’=γsat－γw这时土颗粒间的压力等于0，土颗粒将处于悬浮状态而失去稳定，这种现象称为流沙现象﹙土体表面，细沙粉砂粉土中﹚临界水头梯度Icr=γ’／γw=γsat／γw－1容许水头梯度I≦[I]＝Icr／K细小颗粒在动水力作用下通过粗颗粒的孔隙被水流带走，称为管涌﹙局部扩大，任何土﹚第四章土中应力计算第二节自重应力Zcz。砂性土考虑浮重。黏性土：LI》1考虑浮重，LI0不考虑浮重，0LI1视情况定。第三节基底压力1.中心荷载FNp2、偏心荷载)b61(minmaxeFNpp，当6be时，基底压力0minp，基底压力重新分布，KLNLNp2)e-2b(32max第五节土中竖向应力Pz，掌握角点法。第五章土的压缩性与地基沉降计算第二节压缩系数1221tanPPeePea(MPa-1)，1P=100kPa，2P=200kPa所得到的21a作为评定土压缩性高低的指标则，-I21MPa5.0a为高压缩性土，-121MPa5.01.0a为中压缩性土，-121MPa1.0a为低压缩性土压缩模量aePEs11(MPa)，天然土层的划分为正常固结土（OCR=1）、超固结土（OCR1）和欠固结土（OCR1）,0CPP=OCR.三大模量：1、压缩模量Es是根据室内压缩试验得到的，它是指土在完全侧限条件下，竖向正应力与相应的变形稳定情况下正应变的比值；2、变形模量E0是根据现场载荷试验得到的，它是指土在无侧限（侧向自由膨胀）条件下正应力与相应的正应变的比值E0=ωpb﹙1－μ2﹚／ss荷载板下沉量，b荷载板宽度，μ泊松比，ω沉降影响系数；3、弹性模量E是指正应力σ与弹性正应变εd的比值，测法有静力法和动力法。压缩和变形模量的应变为总应变，弹模之包含弹性应变E0=βEs第三节地基沉降地基沉降是假定地基是均质的、各向同性的、线弹性的半无限体。第i层土压缩模量isiiihEPs,Δsi=εiHi=﹙e1i－e2i﹚／﹙1+e1i﹚×Hi=ai﹙p2i－p1i﹚／﹙1+e1i﹚×Hi，εi平均压缩应变，Hi土厚，e1i第i层上下层面自重应力值的平均值p1i=﹙σcz﹙i－1﹚+σcz﹚／2从土的压缩曲线上得到的孔隙比第四节固结度：深度z的A点在t时刻竖向有效应力σt’与起始超孔隙水压力p的比值，称为A点t时刻的固结度。Ut=1－t时刻面积／起始面积固结度系数Cv，固结度是时间因数的函数，时间因数Tv越大，固结度Ut越大。Tv=Cv×t／H2Cv=k﹙1＋e﹚／aγw粘性土地基沉降的三阶段:1、瞬时沉降2、固结沉降3、次固结沉降20为基础及日填土的平均重度第六章土的抗剪强度土的抗剪强度cftan（kpa），大主应力)245(tan2)245(tan231c，小主应力)245(tan2)245(tan213c，剪切破裂面与大主应力1作用平面的夹角为245抗剪强度指标的试验测定方法：直接剪切试验、三轴剪切试验、无侧限抗压试验、十字板剪切试验饱和粘性土剪切试验方法的选择：1．不固结不排水剪(或称快剪)2．固结不排水剪(或称固结快剪)3．固结排水剪(或称慢剪)在实际工程中应当具体采用上述哪种试验方法，要根据地基土的实际受力情况和排水条件而定。鉴于近年来国内房屋建筑施工周期缩短，结构荷载增长速率较快，因此验算施工结束时的地基短期承载力时，《建筑地基基础设计规范》(GBJ7—89)建议采用不排水剪，以保证工程的安全。该规范还规定，对于施工周期较长，结构荷载增长速率较慢的工程，宜根据建筑物的荷载及预压荷载作用下地基的固结程度，采用固结不排水剪。第七章土压力计算土压力：挡土结构都承受着来自他们与土体界面上侧向压力的作用，土压力就是这些侧向压力的总称。分为1、静止土压力2、主动土压力3、被动土压力主动土压力aaaKczK2p,245tan2Ka，c土的黏聚力ψ内摩擦角Ka主动土压力系数拉力区高度Kac2h0aE距离墙底（H-0h）/3)2)(h(21E0aaaKczKH被动土压力aaKczK2pp,245tan2Ka，填土面有均布荷载主动土压力aaaKcKz2qp）（库仑土压力理论Ea=Qmax=1／2×γH2KaEax=EaCOSθ=1／2×γH2KacosθEay=Easinθ=1／2×γH2KasinθEa位置C1=H／3第八章土坡稳定性分析土坡滑动系数﹙土坡未定安全系数﹚tantanK，——土坡坡角，——土的内摩擦角。第三节圆弧滑动面滑动力矩Ms=WaW重力，a－W对圆心o的力臂稳定力矩Mr=τfLRτf土的抗剪强度L圆弧长R半径第九章地基承载力地基承载力是指地基土单位面积上所能承受菷载的能力，kPa地基破坏过程：压密、剪切、破坏阶段，临朔荷载c0qcrcNDNP，临界荷载c0q1/4cNDNBNPB基础宽度，Nγ、Nq、Nc承载力系数与ψ有关，c黏聚力名称符号三相比例表达式用试验指标计算的公式用其他指标计算的公式换算指标孔隙比esvVVe1)1(sGersGes1sdGe饱和重度satVVWvssat)1()1(ssGGsateeGsat1)(s饱和度rs)1(ssGGsreGsrs干重度dgVWdsd1deGd1s孔隙率n%100VVnv)1(1sGneen1有效重度VVgmss)1()1(ssGGsat液性指数IL状态液性指数IL状态IL≤0坚硬0.75＜IL≤1软塑0＜IL≤0.25硬塑IL＞1流塑0.25＜IL≤0.75可塑细粒土分类粉土划分土的名称塑性指数Ip土的名称黏粒含量黏土Ip＞17砂质粉土粒径小于0.005mm的颗粒质量小于等于总重量的10%粉质粘土10＜Ip≤17黏质粉土粒径小于0.005mm的颗粒质量超过总重量的10%粉土Ip≤10