西科大土力學(xué)考試復(fù)習(xí)

1、地基：直接承受建筑物荷載影響的那一部分地層稱為地基基礎(chǔ)：基礎(chǔ)是將建筑物承受的各種荷載傳遞到地基上的下部結(jié)構(gòu)土：的含義：是由礦物或巖石構(gòu)成的松軟集合體，是由固體顆粒、水和氣體組成的三相體系。土的特性：碎散性、壓縮性、固體顆粒之間相對移動性和滲透性。土的顆粒成分分析方法：篩分法（顆粒大于0.1mm或0.074mm）和水分法(顆粒小于0.1mm或0.074mm)。粒度成分表示發(fā)表示方法：表格法、累計曲線法、三角坐標法。累計曲線法：橫坐標土顆粒的直徑mm縱坐標小于（或大于）某粒徑土的累積含量，用百分比表示由累計曲線的坡度可以大致判斷土的均勻程度或級配是否良好。如曲線較陡，表示粒徑大小相差不多，土粒較均

2、勻，級配不良；反之，曲線平緩，表示粒徑大小相差懸殊，土粒不均勻，級配良好。不均勻系數(shù)（坡度）Cu=d60/d10，反應(yīng)大小不同粒組的分布情況，即土粒大小或粒度的均勻程度。Cu<5的土看做是均粒土，屬級配不良；Cu>10的土，屬級配良好。曲率系數(shù)Cc=d302/d60*d10。累計曲線分布的整體形態(tài)，反映了限制粒徑與有效粒徑之間各粒組含量的分布情況。礫類土或砂類土同時滿足Cu5及Cc=1-3兩個條件時，則為良好級配礫或良好級配砂。對于粗粒土，不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc也是評價滲透穩(wěn)定性的重要指標。黏土礦物的分類及其特性蒙脫石 顆粒細微，具有顯著的吸水膨脹、失水收縮的特性，或者說親水

3、能力強。伊利石 其特征介于高嶺石和蒙脫石之間。高嶺石 顆粒較粗，不容易吸水膨脹，失水收縮，或者親水能力差。土中水 土中水根據(jù)水與土相互作用程度的強度分為結(jié)合水和自由水。結(jié)合水：附著于土粒表面的水，受顆粒表面電場作用力吸引而包圍在顆粒四周，不傳遞靜水壓力，不能任意流動，其冰點低于零度。強結(jié)合水：緊靠于顆粒表面的水分子，所受電場作用力很大，幾乎完全固定排列，喪失液體的特性而接近于固體，完全不能移動，這層水稱為強結(jié)合水。其特征是：沒有溶解鹽類的能力，不能傳遞靜水壓力，只有吸熱變成蒸汽時才能移動；只含強結(jié)合水的土表現(xiàn)為固態(tài)；強結(jié)合水的冰點低于0°C很多，密度要比自由水大，具有蠕變性。自由水：

4、指不受顆粒電場引力作用的水。其水分子無定向排列的現(xiàn)象，與普通水無異，受重力支配，能傳遞靜水壓力并具溶解能力。土的結(jié)構(gòu)分為：單粒結(jié)構(gòu)、蜂窩結(jié)構(gòu)、絮狀結(jié)構(gòu)。單粒結(jié)構(gòu)是碎石土和砂石土的結(jié)構(gòu)特征；蜂窩結(jié)構(gòu)以粉粒為主的土的結(jié)構(gòu)特征絮狀結(jié)構(gòu)是粘土顆粒特有的結(jié)構(gòu)。土的構(gòu)造特征：成層性、裂隙性；層狀結(jié)構(gòu)、分散結(jié)構(gòu)、結(jié)核狀結(jié)構(gòu)、裂隙狀結(jié)構(gòu)。土的三個物理實驗與指標（密度、相對密度、含水量）（1）土的密度 定義：土單位體積的質(zhì)量測定方法：一般用“環(huán)刀法”測定，用一個圓環(huán)刀（刀刃向下）放在削平地原狀土樣面上，徐徐削去外圍的土，邊削邊壓，使保持天然狀態(tài)的土樣壓滿環(huán)刀內(nèi)，稱得環(huán)刀內(nèi)的土樣質(zhì)量，求得它與環(huán)刀容積之比值即為密

5、度。（2）土的相對密度（比重） 定義：土粒密度與4時純水密度之比測定方法：在實驗室內(nèi)用比重瓶法測定，使用于粒徑小于5mm或含少量5mm顆粒的土。原理是將顆粒放入盛有一定水的比重瓶中，排開的水量即為實驗的體積，土粒質(zhì)量可用精密天平測得。若土中含大量的可溶鹽類有機質(zhì)膠粒，則可用中性液體，如煤油、汽油、甲苯和二甲苯，此時必須用排氣法排氣。（3）土的含水量 定義：土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比, 以百分數(shù)計(w=Mw/Ms*100%)測定方法：一般用“烘干法”測定。先稱小塊原狀土樣的濕土質(zhì)量，然后置于烘箱內(nèi)維持100-105烘至恒重，在稱干土質(zhì)量，濕、干土質(zhì)量之差與干土質(zhì)量的比值，就是土的含水量。無黏性土

6、物理狀態(tài)指標：孔隙率e、相對密實度Dr、標準貫入試驗采用天然孔隙率比e的大小來判斷砂土的密實度。相對密實度：Dr=emax-e/(emax-emin)。小于等于0.33疏松，大于0.67密實，中間中密。工程實踐中常用標準貫入擊數(shù)來劃分砂土的密實度。標準貫入試驗是一種原位測試方法，是用規(guī)定的錘重（63.5kg）和落距（76cm）把標準貫入器（帶有刃口的對口器，外徑50mm，內(nèi)徑35mm）打入土中，記錄貫入一定深度（30cm）所需要的錘擊數(shù)N值的原位測試方法。根據(jù)標準貫入錘擊數(shù)N劃分砂土的密實度：N10 松散 ；10N15 稍密；15N30 中密；N30密實。黏性土的物理狀態(tài)指標與物理特征黏性土最

7、主要的物理狀態(tài)是稠度。稠度是指土的軟硬程度或土對外力引起變形或破壞的抵抗能力。稠度界限（界限含水量、阿太堡界限）：稠度狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變界限。常用稠度界限有液性界限和塑性界限。液限：土從塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐盒誀顟B(tài)時的含水量（液限儀測定）wl塑限：土從半固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄誀顟B(tài)時的含水量（搓條法測定）wp塑性指數(shù)：液限與塑限的差值（去掉百分號）塑性指數(shù)=液限-塑限（Ip=Wl-Wp）液性指數(shù)：黏性土天然含水量與塑限的差值和塑性指數(shù)之比IL=(w-wp)/(wl-wp)= 液性指數(shù)：Il=(W-Wp)/(Ip)黏性土軟硬狀態(tài)的劃分：液性指數(shù)Il小于0,堅硬；0-0.25硬塑；0.25-0.75可塑；0.75

8、-1.0軟塑；大于1流塑。地基土分成六大類，即巖土、碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土。碎石土：指粒徑大于2mm顆粒含來那個超過總質(zhì)量50%的土砂土：指粒徑大于2mm的顆粒含量不超過總質(zhì)量的50%，而粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過總質(zhì)量的50%的土黏性土：指塑性指數(shù)Ip10的土粉土：塑性指數(shù)Ip10且粒徑大于0.075mm的顆粒不超過總質(zhì)量的50%的土。滲透變形（滲透破壞）：土工建筑及地基由于滲透作用而出現(xiàn)變形或破壞。滲透變形的類型流土：指在向上滲流作用下，局部土體表面隆起，或者顆粒群同時啟動而流失的現(xiàn)象。主要發(fā)生在地基或土壩下游滲流溢出處?；踊蚯篱_挖時所出現(xiàn)的流砂現(xiàn)象是流土的一種

9、常見形式。（地基）管涌：指在滲流作用下土體中的細顆粒在粗顆粒形成的孔隙-涌土。（積累）自重應(yīng)力：指在未修建建筑之前，地基中由于土體本身的有效重量而產(chǎn)生的應(yīng)力。地基的附加應(yīng)力：是指由新增外加荷載在地基產(chǎn)生的應(yīng)力，它是引起地基破壞的主要因素。土的壓縮性及指標土的壓縮性是指土體在壓力作用下體積縮小的特征。壓縮性指標：壓縮系數(shù)、壓縮指數(shù)、壓縮模量、土的體積壓縮系數(shù)a壓縮系數(shù)a：土體在側(cè)限條件下孔隙比縮小量與豎向有效壓力增量的比值，即e-p曲線中某一壓力段的割線斜率。通常采用壓力段由p1=0.1MPa(100kPa)增加到p2=0.2MPa（200kPa）時的壓縮系數(shù)a1-2來評定土的壓縮性，如下：a1

10、-20.1MPa-1 低壓縮性土；0.1a1-20.5MPa-1 中壓縮性土；a1-20.5MPa-1 高壓縮性土。b壓縮指數(shù)Cc：土體在側(cè)限條件下孔隙比減小量與豎向有效壓力常用對數(shù)值增量的比值，即e-lgp曲線中的某一壓力段的直線斜率。Cc=（e1-e2）/(lgp2-lgp1)=deerta(三角形羅馬數(shù)字)e/(lgp2-lgp1).c土的壓縮模量（側(cè)限模量）E：土體在側(cè)限條件下豎向附加壓應(yīng)力與豎向應(yīng)變的比值。Es=(1+e1)/a.d土的體積壓縮系數(shù)Mv：土體在側(cè)限條件下體積應(yīng)變與豎向壓應(yīng)力增量之比，即在單位壓力作用下土體單位體積的體積變化。Mv=1/Es=a/(1+e1).與壓縮模量

11、成反比。壓縮指數(shù)、壓縮系數(shù)、體積壓縮系數(shù)越大，土的壓縮性越高。土的壓縮模量值越小，土的壓縮性越高。土中有效力：指土中固體顆粒（土粒）接觸點傳遞的粒間應(yīng)力飽和土中任意點的總應(yīng)力總是等于有效應(yīng)力加上空隙水壓力，或有效應(yīng)力總是等于總應(yīng)力減去空隙水壓力。Q=Q-U(Q為色格瑪，U為謬)土的固結(jié)度：指地基土在某一壓力作用下，經(jīng)歷時間t所產(chǎn)生的固結(jié)變形（沉降）量與最終固結(jié)變形（沉降）量之比分層總分法簡述用分層總和法求基礎(chǔ)沉降的方法步驟。（老師給的） 1 根據(jù)作用在基礎(chǔ)上的荷載的性質(zhì)，計算基底壓力和分布 2 將地基分層 3 計算地基中土的自重應(yīng)力分布。 4 計算地基中垂向附加應(yīng)力分布 5 按算術(shù)平均求各分層

12、平均自重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力 6 求第I層的壓縮量 7 將各個分層的壓縮量累加，得到地基的總的沉降量?；炯俣ǎ海?） 土受壓時，只產(chǎn)生土的壓縮變形，無側(cè)向位移（即按有側(cè)限壓縮公式計算）（2） 地基土中的附加應(yīng)力按基礎(chǔ)中心點的最大值考慮（3） 地基最終沉降量只考慮土受壓層范圍內(nèi)各土層的壓縮量之和計算步驟（書上的）（1） 計算基礎(chǔ)底面的附加壓力。（2） 計算地基土的自重應(yīng)力、附加應(yīng)力并繪出分布曲線（3） 按0.2（軟土取0.1）確定壓縮層厚度（從基地算起）（4） 按0.4b或1-2m（通常為1m）劃分地基土為若干層（對于成層土的層面和地下水面應(yīng)為分層面）（5） 低i層土厚度為hi，其壓力由Pi（自

13、重應(yīng)力平均值）增加到Pi（自重應(yīng)力平均值+附加應(yīng)力平均值），則第i層土的壓縮變形量，即沉降量為si，地基最終沉降量(i=1-n的Si求和公式)按規(guī)范修正公式計算地基最終沉降量修正的分層總和法采用側(cè)限條件的壓縮指標，但引入了地基平均附加應(yīng)力系數(shù)（羅馬數(shù)字阿爾法上邊一短橫）計算，規(guī)定了地基沉降量計算深度Zn的新標準以及提出了地基沉降量計算經(jīng)驗系數(shù)（羅馬字母fai 下標s），使得計算成果接近于實測值。應(yīng)力歷史對地基沉降的影響先（前）期固結(jié)壓力：天然土層在歷史上受過最大的固結(jié)壓力根據(jù)先期固結(jié)壓力劃分的三類土（主要為黏性土和粉土）：正常固結(jié)土 先期固結(jié)壓力等于現(xiàn)有覆蓋土重超固結(jié)土（超壓密土）先期固結(jié)壓力

14、大于現(xiàn)有覆蓋土重欠固結(jié)土 先期固結(jié)壓力小于現(xiàn)有覆蓋土重抗剪強度測試方法：1直接剪切試驗，2三軸剪切試驗，3無側(cè)限抗壓強度試驗，4十字板剪切試驗。三軸剪切試驗方法：1不固結(jié)不排水剪（UU試驗）：不固結(jié)不排水試驗在施加周圍壓力和隨后施加偏應(yīng)力直至剪壞的整個過程都不允許排水,土中的含水量始終不變,孔隙水壓力不消散.2固結(jié)不排水剪（CU試驗）：固結(jié)不排水試驗在施加周圍外力時,將排水閥門打開,允許試樣充分排水,待穩(wěn)定后關(guān)閉閥門,再施加偏應(yīng)力,使試樣在不排水的條件下剪切破壞.土中含水量較不固結(jié)不排水試驗降低,孔隙水壓力消散.3固結(jié)排水剪（CD試驗）：固結(jié)排水前試驗施加周圍壓力和施加偏應(yīng)力至剪壞的整個過程都

15、將排水閥門打開,充分排水,含水量在三種試驗中最低,孔隙水壓力完全消失.由“有效應(yīng)力原理”知：作用在試樣剪切面上的總應(yīng)力為有效應(yīng)力和孔隙水壓力之和，即=+u。在外荷作用下，隨著時間的增長，孔隙水壓力u因排水而逐漸消散，有效應(yīng)力則不斷增加，所以三種試驗中固結(jié)排水剪測得的強度最大，不固結(jié)不排水測得的強度最小，固結(jié)不排水測得的居中。影響土抗剪強度的因素1土的礦物成分、顆粒形狀和級配的影響。對黏性土來說，主要是礦物成分的影響。對砂性土來說，主要是顆粒的形狀、大小及級配的影響。2含水量的影響。3原始密度的影響。4黏性土觸變性的影響。（觸變性：黏性土的強度因受到擾動而削弱，但經(jīng)過靜置可得到一定程度的恢復(fù)）。

16、5土的應(yīng)力歷史的影響?？s限、塑限、流線的含水量依次增大，抗剪強度一次減?。M軸含水量，數(shù)軸抗剪強度）。同等狀態(tài)主動土壓力（Ea）小于靜止土壓力（E0）小于被動土壓力（Ep）。影響土壓力的因素：（1） 擋土墻的移動方向和位移量（2） 擋土墻的形狀、墻背的光滑程度和結(jié)構(gòu)形式（3） 墻后填土的性質(zhì)，包括填土的重度、含水量、內(nèi)摩擦角和黏聚力的大小及填土面的傾斜程度。靜止土壓力E0=rH2Ko.（r為羅馬字母伽馬）。（無黏性土Ko=1-sin）（羅馬字母fai）Zo=2c/(r*Ka-1)(即臨界深度Zo等于2c除以r倍根號下Ka)朗肯主動土壓力系數(shù)Ka=tan2平方(45度-fai/2)。地面均布荷載

17、換算成填土當量土層厚度：h=q/r（q為均布荷載）。計算最大主應(yīng)力色格瑪1f大于實測色格瑪1或計算最小主應(yīng)力色格瑪3f小于色格瑪3，即Q1f大于Qf或Q3f小于Q3時，穩(wěn)定。反之不穩(wěn)定。等于則極限平衡。擋土墻類型：1重力式擋土墻，2懸臂式擋土墻，, 3扶壁式擋土墻，4錨定板與錨桿式擋土墻，5其他類型擋土墻（如加筋土擋墻）。抗傾覆穩(wěn)定性Kt大于等于1.6；抗滑移穩(wěn)定性Ks大于等于1.3.墻背傾斜的形式劃分擋土墻：仰斜式小于90度，直立式等于90度，俯斜式大于90度。對于墻背不同傾斜方向的擋土墻，如用相同的計算方法和計算指標進行計算，其主動土壓力以仰斜為最小，直立居中，俯斜最大。因此就墻背所受的主

18、動土壓力而言，仰斜墻背較為合理。如在開挖臨時邊坡以后筑墻，采用仰斜墻背可與邊坡緊密貼合，而俯斜墻則須在墻背回填土，因此仰斜墻比較合理。反之，如果在填方地段筑墻，仰斜墻背填土的夯實比俯斜墻或直立墻困難，此時俯斜墻和直立墻比較合理。從墻前地形的陡緩看，當較為平坦時，用仰斜墻背較為合理。如墻前地形較陡，則宜用直立墻，因為俯斜墻的土壓力較大，而用仰斜墻時，為了保證墻趾與墻前土坡面之間保持一定距離，就要加高墻身，時砌筑工程量增加。為何設(shè)排水孔？（重點）擋土墻所在地段往往由于排水不良，大量雨水經(jīng)墻后填土下滲，結(jié)果使墻后土的抗剪強度降低，重度增高，土壓力增大，有的還受水的滲流或靜水壓力影響，在一定條件下，或

19、因土壓力過大，或因地基軟化，結(jié)果造成擋土墻的破壞。并且若填土凍脹，則會使擋土墻開裂或倒塌。因此擋土墻必須有良好的排水設(shè)施，以免墻后填土因積水而造成地基松軟，從而導(dǎo)致承載力不足。穩(wěn)定安全系數(shù)K=抗滑力/滑動力=tan fai / tan beita。fai為羅馬數(shù)字，表示坡角；beita為羅馬數(shù)字，表示內(nèi)摩擦角。地基剪切破壞的三種模式及特點（1）整體剪切破壞當基礎(chǔ)上荷載較小時，基礎(chǔ)下形成一個三角壓密區(qū)I，這時p-s曲線呈現(xiàn)直線關(guān)系。隨著荷載增加，壓密區(qū)向兩側(cè)擠壓，土中出現(xiàn)塑性區(qū)，從基礎(chǔ)邊緣處逐步擴展為II、III塑性區(qū)，這是p-s曲線呈現(xiàn)曲線性狀。當荷載大道極限值以后，土中形成連續(xù)滑裂面，并延伸

20、到地基土表面，土從基礎(chǔ)兩側(cè)擠出并隆起，地基沉降量急劇增加，導(dǎo)致地基失穩(wěn)破壞，如p-s曲線a所示有一個明顯的轉(zhuǎn)折點。整體剪切破壞一般出現(xiàn)在淺埋基礎(chǔ)下的密砂或者硬黏土等堅實地基中。（2）局部剪切破壞隨著荷載的增加，地基中也出現(xiàn)壓密區(qū)I和塑性區(qū)II，但是塑性區(qū)的發(fā)展被限制在地基中的某一范圍內(nèi)，地基中的滑裂面并不延伸到地基表面，僅在基礎(chǔ)兩側(cè)地面微微隆起，不出現(xiàn)明顯的裂縫。其p-s曲線也有一個拐點，但不像整體剪切破壞那樣顯著，拐點以后的沉降也沒有出現(xiàn)類似整體破壞那樣的急劇增加。局部剪切破壞一般發(fā)生于中等密砂中。（3）沖剪破壞（刺入剪切破壞）隨著荷載增加，基礎(chǔ)下土層發(fā)生壓縮變形，基礎(chǔ)隨之下沉，當荷載繼續(xù)增

21、加，基礎(chǔ)周圍附近土體發(fā)生豎向剪切變形，使基礎(chǔ)刺入土中。地基的側(cè)向變形較小，基礎(chǔ)兩側(cè)的土體也沒有明顯移動以及隆起現(xiàn)象。隨著荷載的增大而增加，沖剪破壞的P-S圖曲線上沒有明顯的拐點，沒有比例極限和極限荷載。沖剪破壞通常發(fā)生在松砂及軟土地基中。整體破壞的三個階段：（1）壓密階段（直線變形階段） Pcr比例界限（臨塑荷載），（2）剪切階段 Pu地基的極限荷載，（3）破壞階段。地基容許承載力：考慮一定安全儲備后的地基承載力，記作pa.臨界荷載：把土中塑性區(qū)開展到不同深度時所對應(yīng)的荷載臨塑荷載：地基土中將要出現(xiàn)但是尚未出現(xiàn)塑性區(qū)，即塑性區(qū)開展深度為0時的淺基礎(chǔ)基地壓力臨塑荷載Pcr小于臨界荷載Pu 。淺基

22、礎(chǔ)：通常將埋置深度較淺（一般在5m以內(nèi)），且施工簡單的基礎(chǔ)。常用的淺基礎(chǔ)：無筋擴展基礎(chǔ)（剛性基礎(chǔ)）、擴展基礎(chǔ)（柔性基礎(chǔ)，配鋼筋）、柱下條形基礎(chǔ)、十字交叉條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)（滿堂紅）、箱型基礎(chǔ)。基礎(chǔ)埋置深度一般是指基礎(chǔ)底面至設(shè)計底面的垂直距離。基礎(chǔ)的埋置深度（除巖石地基外）應(yīng)在天然地面以下不小于0.5m，基礎(chǔ)頂面應(yīng)低于設(shè)計地面0.1m以上。沉降量：獨立基礎(chǔ)或剛性特別大地基礎(chǔ)中心的沉降量。對于單層排架結(jié)構(gòu)的樁基，應(yīng)限制其沉降量，尤其是多跨排架中受荷較大的中排樁基的沉降量，以免支承于其上的相鄰屋架發(fā)生相對傾斜而使兩端部相互碰撞。沉降差：兩相鄰獨立基礎(chǔ)中心點沉降量之差。對于框架結(jié)構(gòu)和單層排架結(jié)構(gòu)、砌體

23、墻填充的邊排架，設(shè)計計算應(yīng)由沉降差來控制，并要求沉降量不宜過大。傾斜：獨立基礎(chǔ)在傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值。對于高聳結(jié)構(gòu)物、高層建筑物，控制地基特征變形的主要是整體傾斜局部傾斜：砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱向610m內(nèi)基礎(chǔ)兩點的沉降差與其距離的比值。對于砌體承重結(jié)構(gòu)，房屋的損壞主要是由于墻體撓曲引起的局部彎曲，而引起房屋外墻由拉應(yīng)變形成的裂縫，故地基變形主要由局部傾斜控制剛性角：臺階寬度與其高度比值的允許值所對應(yīng)的角度減輕建筑物不均勻沉降危害的措施消除或減輕不均勻沉降危害的途徑通常有：a采用樁基礎(chǔ)或其他深基礎(chǔ)；b進行地基處理；c根據(jù)地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同作用的概念，采取建筑、結(jié)構(gòu)與施工措施。具體來說有：一建筑措施（1）建筑物體型應(yīng)力求簡單（2）控制建筑物的長高比及合理布置縱