《土力學》考試重點

1、填空、選擇、判斷顆粒級配曲線的用途： 1）由曲線的坡度可判斷土的均勻程度，確定其不均勻程度：曲線平緩級配良好；曲線較陡級配不良。小于某粒徑的土粒含量為10%時相應(yīng)的粒徑，稱為有效粒徑；小于某粒徑的土粒含量為60%時相應(yīng)的粒徑，稱為限制粒徑。不均勻系數(shù)反映大小不同粒組的分布情況。Cu愈大，土粒粒徑分布愈廣，表示愈不均勻，土愈易于壓實。 Cu愈小，土粒粒徑分布愈窄，表示愈均勻，土愈不易壓實。工程上Cu5的土為均勻土(級配不良土)； Cu10的土為不均勻土(級配良好的土)。 Cc值為13的土級配良好，小于1或大于3時級配不良。礫類土和砂類土同時滿足Cu5和Cc13兩個條件時，為級配良好的砂和礫。不能

2、同時滿足上述條件的土，為級配不良的土。 土中水分為結(jié)合水和自由水兩大類：1、結(jié)合水：(1)強結(jié)合水(2)弱結(jié)合水2、自由水：(1)重力水 (2)毛細水 毛細壓力能使潮濕砂土開挖一定高度，但失水干燥后就會松散坍塌。土的結(jié)構(gòu)分為單粒結(jié)構(gòu)、蜂窩結(jié)構(gòu)和絮狀結(jié)構(gòu)三種基本類型。密實的單粒結(jié)構(gòu)的土較穩(wěn)定，力學性能好，是良好的天然地基；蜂窩和絮狀結(jié)構(gòu)的土強度低、壓縮性高，不可作為天然地基。土的構(gòu)造最主要特征就是成層的層理構(gòu)造和具有裂隙的裂隙構(gòu)造。土工試驗（試驗方法）1、烘干法：測含水率 （當前的含水率）2、環(huán)刀法、灌砂法：測密度 3、比重瓶法：測土粒比重 4、篩分法、密度計法：顆粒分析試驗5、平衡錐式液限儀法

3、、液塑限聯(lián)合測定儀法：測界限含水率（液限、塑限）6、擊實試驗：測最優(yōu)含水率 7、滲透試驗：測滲透系數(shù) 8、固結(jié)試驗：測土體固結(jié)性能（壓縮、固結(jié)）（有側(cè)限抗壓強度）（壓縮系數(shù)、壓縮模量）9、直接剪切試驗：測抗剪強度 （黏聚力、內(nèi)摩擦角）10、三軸剪切（三軸壓縮）試驗：測抗剪強度 （黏聚力、內(nèi)摩擦角）土粒相對密度比重（ds或Gs）：土粒質(zhì)量與同體積(4C) 純水的質(zhì)量之比。土的天然含水率（w）：土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比。土的天然密度（）：土的總質(zhì)量與總體積之比。土的孔隙比（e）：土中孔隙體積與土粒體積之比?？紫侗确从程烊煌翆拥拿軐嵆潭?。e1.0的土是疏松的高壓縮性土。土的孔隙率（n）：土中孔隙體

4、積與土的總體積之比。土的飽和度（Sr）：土中孔隙水的體積與孔隙總體積之比。飽和度愈大，表明土中孔隙充水愈多。Sr為0100%，干土時Sr=0孔隙充滿水時Sr=100%土的干密度（d）：土單位體積中土固體顆粒的質(zhì)量。土的飽和密度（sat）：土的孔隙完全被水充滿時的密度。土的浮密度(有效密度)（）：地下水位以下，土單位體積中土粒的質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之差。同一種土同體積時：satd土的重度指標：即單位體積土的重量。 單位：kN/m3砂土的密實度可分：松散、稍密、中密、密實同一種黏性土隨著含水量的不同分別處于固態(tài)、半固態(tài)、可塑狀態(tài)及流動狀態(tài)。界限含水量中，由可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)變到流動狀態(tài)的液限wL由半固態(tài)轉(zhuǎn)

5、變到可塑狀態(tài)的塑限wP黏性土分類粉土粉質(zhì)黏土黏土塑性指數(shù)IPIP101017黏性土狀態(tài)堅硬硬塑可塑軟塑流塑液性指數(shù)ILIL00IL0.250.25IL0.750.751.0在壓實填土時，填土的含水率是否能達到充分壓實的最大影響因素，因此，需要先通過擊實試驗測定回填土的最優(yōu)含水率和最大干密度。填土分為：素填土、雜填土、沖填土和壓實填土。地下水的運動方式的分類： 按流線形態(tài)分為：層流、紊流水頭梯度：是指沿滲流方向單位距離的水頭損失。無單位。滲流方向單位距離時的水頭損失。 只有在水頭梯度很小的情況下才能適用達西定律；因為在較大水力梯度下，水在土中的流動進入紊流狀態(tài)，滲流速度與水力梯度開始呈非線性關(guān)系

6、，此時達西定律不能適用。砂土完全符合達西定律達西滲透定律的適用條件：只有當滲流為層流的時候才能適用達西滲透定律。實驗室測定滲透系數(shù)分為常水頭試驗和變水頭試驗，常水頭法適用于透水性強的粗粒土，變水頭法適用于透水性弱的細粒土。滲透力（又稱動水壓力）：單位體積土顆粒所受到的滲透水流作用力。其值為：j滲透力，kN/m3；w水的重度，10kN/m3；i水頭梯度。滲透力與水頭梯度成正比，作用力方向與滲流（流線）方向一致。流砂(流土)：當滲透力j(土的有效重度)，土顆粒完全失重，將處于懸浮狀態(tài)而失去穩(wěn)定，并隨水流動的現(xiàn)象。 發(fā)生流砂的條件：當j=(有效重度)時，土顆粒就處于流砂臨界狀態(tài)。此時的水頭梯度稱為臨

7、界水頭梯度（icr）。流砂現(xiàn)象只發(fā)生在土體表面滲流逸出之處，不發(fā)生在土體內(nèi)部，當土顆粒不斷逸出，將形成流砂通道并不斷擴大，從而造成工程事故。管涌：水在土中滲流時，土中細顆粒在滲透力作用下通過粗顆粒的孔隙被水流帶走，土的孔隙不斷擴大，較粗顆粒也被水流逐漸帶走，最終導致土體內(nèi)形成貫通的通道，造成土體塌陷的現(xiàn)象。發(fā)生管涌的條件：1、幾何條件：孔隙直徑細顆粒直徑、Cu102、水力條件：水力梯度臨界水頭梯度由于土是由三相組成的，則應(yīng)由土顆粒、水、氣共同承擔。有效應(yīng)力：由土顆粒承擔的應(yīng)力?？紫稇?yīng)力：由孔隙內(nèi)的水、氣承擔的應(yīng)力?？紫端畨毫Γ河煽紫端袚膽?yīng)力?？紫稓鈮毫Γ河煽紫稓怏w承擔的應(yīng)力。飽和土的有效應(yīng)

8、力原理：自重應(yīng)力：是土體由于自身重力作用而存在的應(yīng)力。附加應(yīng)力：是指土體受到外荷以及地下水滲流、地震、風、雪等作用下附加產(chǎn)生的應(yīng)力增量。它是使地基失去穩(wěn)定和產(chǎn)生變形的主要原因。豎向自重應(yīng)力土體中任意深度處的豎向自重應(yīng)力等于單位面積(1m1m)上土柱的有效重量，單位KN/m2=kPa。地下水位以上，計算豎向自重應(yīng)力用天然重度地下水位以下，計算豎向自重應(yīng)力用有效重度地下水下降，豎向自重應(yīng)力增加基底壓力：是指建筑物的荷載通過自身基礎(chǔ)傳遞給地基，基礎(chǔ)底面單位面積土體所受到的壓力。F基礎(chǔ)頂面的豎向力，kN；G基礎(chǔ)自重及其上土重，kN；G=GAd, G為基礎(chǔ)及其上回填土重的平均重度，取G =20kN/m3

9、，地下水位以下扣除浮力。d基礎(chǔ)埋深，m；從室內(nèi)地面或室內(nèi)外地面算起；A基底面積，m2；矩形基礎(chǔ)A=L(長度)b(寬度)；條形基礎(chǔ)沿長度方向取1m計算，式中A=b1，F(xiàn)、G為單位長度基礎(chǔ)內(nèi)的相應(yīng)值，kN/m。中心荷載 ：上部荷載的重心作用線與構(gòu)件的幾何中心線重合。此時構(gòu)件中只受壓而不受彎矩。偏心荷載：上部荷載的重心作用線偏離構(gòu)件的幾何中心線。此時構(gòu)件既受壓又受彎矩，偏離形心的垂直距離，就是偏心距。 偏心矩e：指偏心受力構(gòu)件中軸向力作用點至截面形心的距離?；赘郊討?yīng)力：建筑物建造后的基底壓力扣除基底標高處原有土的自重應(yīng)力后，新增加的應(yīng)力?；赘郊訅毫Φ扔诨讐毫鄢讟烁咛幵型馏w的自重應(yīng)力。在

10、一般壓力（100600kN)作用下，土粒和水的壓縮與土的總壓縮量之比是很微小的，因此完全可以忽略不計，所以把土的壓縮看作是土中水和氣體從孔隙中被擠出。壓縮固結(jié)實驗的ep曲線圖。壓縮系數(shù)斜率越陡，壓縮系數(shù)越大，則土的壓縮性越大。為了便于應(yīng)用和比較，通常采用壓力間隔由增加到 時所得的壓縮系數(shù) 來評價土的壓縮性。壓縮模量：是土在無側(cè)向變形條件下，豎向應(yīng)力與應(yīng)變的比值。 單位：av壓縮系數(shù)，MPa-1； Es壓縮模量，MPa。壓縮模量Es也是土的一個重要的壓縮性指標，與壓縮系數(shù)av成反比。Es越大，av越小，土的壓縮性越低。av、Es都是反映土體在單向壓縮時對壓縮變形的抵抗力。使用壓縮系數(shù)和壓縮模量判

11、斷土的壓縮性：低壓縮性土：a1-215MPa；中壓縮性土： 0.1MPa-1a1-20.5MPa-1， Es=415MPa；高壓縮性土： a1-20.5MPa-1，Esp0 （相當于挖方）欠固結(jié)土土在自重作用下尚未完全固結(jié)pc85%）。 凍土地區(qū)：選擇非凍脹性填料（爐渣、碎石、粗砂） 不應(yīng)采用：淤泥、耕植土（未固結(jié)、抗剪強度低）和膨脹性黏土（遇水膨脹增加土壓力）。 不含雜物：凍結(jié)土塊、木塊（樹根、樹枝）、建筑垃圾。1、擋土墻的穩(wěn)定性驗算：包括：1）、抗滑移穩(wěn)定性驗算；2）、抗傾覆穩(wěn)定性驗算；2、地基承載力驗算；3、墻身強度驗算。1、擋土墻的穩(wěn)定性驗算：抗滑移穩(wěn)定擋土墻在墻背土壓力作用下可能沿著

12、墻底發(fā)生滑動破壞，要保證擋土墻的抗滑移穩(wěn)定性，必須要求抗滑力和滑動力之比不小于1.3，該比值稱為抗滑安全系數(shù)，即抗傾覆穩(wěn)定擋土墻在墻背土壓力作用下可能繞墻趾向前發(fā)生轉(zhuǎn)動而傾覆，要保證擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定性，必須要求抗傾覆力矩和傾覆力矩之比不小于1.6，該比值稱為抗傾覆安全系數(shù)，即1、土坡：是指具有一定傾斜坡面的土體。3、土坡滑動的原因1) 土體內(nèi)部剪應(yīng)力的增大：坡頂施工、坡頂堆載、降雨土體含水量增加等2) 抗滑力降低：坡底開挖（基坑、路基開挖）3) 土體抗剪強度降低：孔隙水壓力增加而有效抗剪強度降低，降雨產(chǎn)生滲流（滲透力）4) 振動：地震、爆破土坡滑動的預(yù)防措施（1）改善排水條件（2）種植適當?shù)?/p>

13、植被，避免土壤侵蝕（3）減輕土坡上部的重量，增加坡腳土體的重量（4）減小坡高或坡角（5）避免在坡頂堆放荷載，避免人、畜對坡面的踐踏（6）對陡坡采用一定的坡面或坡體保護措施（7）修復(fù)坡頂裂縫（8）危險評估和預(yù)警右下圖表示坡角為的無黏性土土坡，不考慮滲流的影響。 純凈的干砂顆粒間無黏聚力c，其抗剪強度只有摩擦力(內(nèi)摩擦角)，顆粒的自重W在垂直和平行于坡面方向的分力平行于坡面上的分力T將使土顆粒M向下滑動(滑動力)，而阻止土顆粒下滑的抗滑力則是由垂直于坡面上的分力N引起的最大靜摩擦力Tf則穩(wěn)定性系數(shù)Fs為： 由上式可知，當坡角與砂的內(nèi)摩擦角相等(=)時，穩(wěn)定性系數(shù)Fs=1,此時抗滑力等于滑動力，土坡

14、處于極限平衡狀態(tài)。此時的坡角稱為天然休止角。從上式還可看出，無黏性土土坡的穩(wěn)定性與坡高無關(guān)，僅取決于坡角。只要1) ，土坡就是穩(wěn)定的。為了保證土坡有足夠的安全儲備，可取Fs=1.11.2。所以，天然休止角是干燥松散砂土維持穩(wěn)定的最大坡度。即，天然休止角即天然坡角。松散的無黏性土堆積時能夠保持穩(wěn)定的最大坡角黏性土的土坡穩(wěn)定性系數(shù)求法：圓弧形滑面采用條分法，是一種試算法，基本步驟為：1）按比例畫出土坡剖面，如下圖所示；2）任選圓心o，以oa為半徑作圓弧，此圓弧ab為假定的滑動面，將滑動面以上土體分成任意n個寬度相等的土條；3）計算每個土條的力（沿滑坡橫向取1m）；4）以不同的圓心和不同的半徑進行重

15、復(fù)計算，找出最小的穩(wěn)定性系數(shù)Fs，最小的穩(wěn)定性系數(shù)對應(yīng)的滑弧即為最危險的滑動面。(可編程進行計算)坡率亦稱坡度、坡比，即邊坡高寬比(H:B)。高度較大的邊坡應(yīng)分級開挖，應(yīng)驗算邊坡整體的和各級的穩(wěn)定性。進行地基基礎(chǔ)設(shè)計時，地基必須滿足如下條件：（1)承載力要求（強度要求）：建筑物的基底壓力應(yīng)該在地基所允許的承載能力之內(nèi)。要求：地基承載力基底附加應(yīng)力，才能滿足承載力要求（強度要求）（2)變形要求： 建筑物基礎(chǔ)的沉降或沉降差必須在該建筑物所允許的范圍之內(nèi)。（3)穩(wěn)定要求： 建筑物受水平荷載或建在斜坡上、邊坡附近時，應(yīng)驗算地基穩(wěn)定性 通常在地基計算時，首先應(yīng)根據(jù)地基承載力及基底附加應(yīng)力確定基礎(chǔ)埋置深度

16、和底面尺寸，然后驗算地基變形，必要時驗算地基穩(wěn)定性。地基承載力地基土單位面積上所能承受荷載的能力。分為：極限承載力、承載力特征值。（1）極限承載力地基即將喪失穩(wěn)定性時的承載力。 （2）承載力特征值地基穩(wěn)定有足夠的安全度并且變形控制在建筑物容許范圍內(nèi)時的承載力。1、 土質(zhì)地基承載力特征值的確定（1）現(xiàn)場靜載荷試驗法 （2） 原位測試查表法：根據(jù)標準貫入試驗錘擊數(shù)（N）確定承載力根據(jù)重型觸探試驗錘擊數(shù)（N63.5）確定承載力（3）建筑經(jīng)驗類比法根據(jù)當?shù)亟ㄖ晒?jīng)驗，同一土層的承載力特征值可以采用類比法參考確定。（4）根據(jù)土的抗剪強度指標確定淺基礎(chǔ)的定義：埋深淺，一般d 5m, 或d / b 小于等

17、于1。只考慮基底以下的土體承受荷載。淺基礎(chǔ)的三種破壞模式整體剪切破壞局部剪切破壞刺入剪切破壞（沖切剪切破壞）淺基礎(chǔ)破壞模式的影響因素和判別因素很多，主要是：地基土的特性和基礎(chǔ)尺寸、埋深。概括為：土質(zhì)較硬、密實，壓縮性小，基礎(chǔ)埋深不大，一般出現(xiàn)整體剪切破壞現(xiàn)象。地基土質(zhì)松軟，壓縮性大，則容易出現(xiàn)局部剪切破壞或刺入剪切破壞。隨著基礎(chǔ)埋深的增加，常見的是局部剪切破壞和刺入剪切破壞。若基礎(chǔ)埋深大，即使是密實的砂土，也不會出現(xiàn)整體剪切破壞現(xiàn)象。深基礎(chǔ)埋深大，建筑物荷載由基礎(chǔ)側(cè)面土的摩阻力和基礎(chǔ)底面以下土的承載力共同承受。臨塑荷載：是指基礎(chǔ)邊緣地基中剛要出現(xiàn)塑性變形區(qū)時，基底單位面積上所承擔的荷載。臨界荷

18、載：是指容許地基產(chǎn)生一定范圍塑性變形區(qū)所對應(yīng)的荷載。即ab點之間的某點的荷載。工程實踐表明：采用臨塑荷載pcr作為地基容許承載力偏于保守；對于中等強度以上的地基土，采用塑性區(qū)深度為b/4(中心荷載)和b/3(偏心荷載)的臨界荷載pu作為地基容許承載力，是經(jīng)濟合理的。根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB 50007-2011），采用載荷試驗、原位測試、經(jīng)驗值等方法確定的地基承載力特征值，當基礎(chǔ)寬度大于3m或基礎(chǔ)埋置深度大于0.5m，時，地基承載力特征值需修正。名詞解釋、問答土的顆粒級配：是指土中各個粒組的相對含量，即各粒組占土粒總量的百分數(shù)。土的擊實性：是指土在反復(fù)沖擊荷載作用下能被壓密的特性。最優(yōu)含

19、水量：是指在一定的壓實能量下使土最容易壓實，并能達到最大干密度時的含水量。最大干密度：是指在一定的壓實能量下使土最容易壓實，與最優(yōu)含水量相對應(yīng)的干密度。界限含水量黏性土由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)的分界含水量。滲流土中水在重力作用下穿過土中孔隙流動的現(xiàn)象。達西定律水在層流狀態(tài)的滲流中，水的滲透速度與水頭梯度成正比。 水頭梯度：是指沿滲流方向單位距離的水頭損失。無單位。滲透力（又稱動水壓力）：單位體積土顆粒所受到的滲透水流作用力。滲透變形：是指水在土中滲透時土體在滲透力的作用下，發(fā)生的變形或破壞。流砂(流土)：當滲透力j(土的有效重度)，土顆粒完全失重，將處于懸浮狀態(tài)而失去穩(wěn)定，并隨水流動的現(xiàn)象。 管涌：水在土中滲流時，土中細顆粒在滲透力作用下通過粗顆粒的孔隙被水流帶走，土的孔隙不斷擴大，較粗顆粒也被水流逐漸帶走，最終導致土體內(nèi)形成貫通的通道，造成土體塌陷的現(xiàn)象。自重應(yīng)力：是土體由于自身重力作用而存在的應(yīng)力。附加應(yīng)力：是指土體受到外荷以及地下水滲流、地震、風、雪等作用下附加產(chǎn)生的應(yīng)力增量。它是使地基失去穩(wěn)定和產(chǎn)生變形的主要原因?；讐毫Γ菏侵附ㄖ锏暮奢d通過自身基礎(chǔ)傳遞給地基，基礎(chǔ)底面單位面積土體所受到的壓力?；赘郊討?yīng)力：建筑物建造后的基底壓力扣除基底標高處原有土的自重應(yīng)力后，新增加的應(yīng)力。土的壓縮性：土在壓力作用下體積減小的