土力學與基礎工程知識點考點整理匯總

千里之行，始于足下。第2頁/共2頁精品文檔推薦土力學與基礎工程知識點考點整理匯總一、緒論

1.1土力學、地基及基礎的概念

1.土：土是延續(xù)、牢固的巖石經(jīng)風化、剝蝕、搬運、沉積而形成的散粒堆

積物。

2.地基：地基是指支撐基礎的土體或巖體。（地基由地層構成，但地層別一

定是地基，地基是受土木工程妨礙的地層）

3.基礎：基礎是指墻、柱地面下的延伸擴大部分，其作用是將結構承受的

各種作用傳遞到地基上的結構組成部分。（基礎能夠分為淺基礎和深基

礎）

4.持力層：持力層是指埋置基礎，直截了當支撐基礎的土層。

5.下臥層：下臥層是指臥在持力層下方的土層。（軟弱下臥層的強度遠遠小

于持力層的強度）。

6.基礎工程：地基與基礎是建造物的全然，統(tǒng)稱為基礎工程。

7.土的工程性質：土的散粒性、滲透性、壓縮性、整體強度（連接強度）

弱。

8.地基與基礎設計必須滿腳的條件：①強度條件（按承載力極限狀態(tài)設計）：

即結構傳來的荷載別超過結構的承載能力pf

≤；②變形條件：按正常使

s≤用極限狀態(tài)設計，即操縱基礎沉落的范圍使之別超過地基變形的允許值[]

二、土的性質及工程分類

2.1概述

土的三相組成：土體普通由固相（固體顆粒）、液相（土中水）、氣相（氣體）三部分組成，簡稱為三相體系。

2.2土的三相組成及土的結構

（一）土的固體顆粒物質分為無機礦物顆粒和有機質。礦物顆粒的成分有兩大類：（1）原生礦物：即巖漿在冷凝過程中形成的礦物，如石英、長石、云母等。（2）次生礦物：系原生礦物經(jīng)化學風化作用后而形成的新的礦物（如粘土礦物）。它們的顆粒細小，呈片狀，是粘性土固相的要緊成分。次生礦物

中粘性礦物對土的工程性質妨礙最大——親水性。

粘土礦物要緊包括：高嶺石、蒙脫石、伊利石。蒙脫石,它的晶胞是由兩層硅氧晶片之間的夾一層鋁氫氧晶片所組成稱為2:1型結構單位層或三層型晶胞。它的親水性特強工程性質差。伊利石它的工程性質介于蒙脫石與高嶺石之間。高嶺石，它是由一層硅氧晶片和一層鋁氫氧晶片組成的晶胞，屬于1:1型結構單位層或者兩層。它的親水性、膨脹性和收縮性均小于伊利石，更小于蒙脫石，遇水穩(wěn)定，工程性質好。

土粒的大小稱為粒度。在工程性質中，粒度別同、礦物成分別同，土的工程性質也就別同。工程上常把大小、性質相近的土粒合并為一組，稱為粒組。而劃分粒組的分界尺寸稱為界限粒徑。土粒粒組先粗分為巨粒、粗粒和細粒三個統(tǒng)稱，再細分為六個粒組：漂石（塊石）、卵石（碎石）、礫粒、砂粒、粉粒和黏粒。

土中所含各粒組的相對含量，以土?？傊氐陌俜謹?shù)表示，稱為土的顆粒級配。土的級配曲線的縱坐標表示小于某土粒的累計質量百分比，橫坐標則是用對數(shù)值表示土的粒徑。由曲線形態(tài)可評定土顆粒大小的均勻程度。若曲線平緩則粒徑大小相差懸殊，顆粒別均勻，級配良好；反之，則顆粒均勻，級配別良。工程中常用別均勻系數(shù)uC和曲率系數(shù)cC來反映土顆粒的別均勻程度。

6030

udCd=()2

301060cdCdd=?10d—小于某粒徑的土粒質量總土質量10%的粒徑，稱為有效粒徑；

30d—小于某粒徑的土粒質量總土質量30%的粒徑，稱為中值粒徑；

60d—小于某粒徑的土顆粒質量占總質量的60%的粒徑，稱限定粒徑。工程上對土的級配是否良好可按如下規(guī)定推斷

①關于級配延續(xù)的土:Cu5，級配良好；5Cu，級配別良。

②關于級配別延續(xù)的土，級配曲線上呈臺階狀，采納單一指標Cu難以全面有效地推斷土的級配好壞，需并且滿腳Cu

5和13Cu=兩個條件時，才為級配良好，反之級配

別良。確定土中各個粒組相對含量的辦法稱為土的顆粒分析試驗

①篩分法（關于粒徑大于0.075mm的粗粒土）

②沉落分析法（關于粒徑小于0.075mm的細粒土）有密度計法和移液管法

（二）土中水按存在形式分為液態(tài)水、固態(tài)水和藹態(tài)水。固態(tài)水又稱為內部晶格水或內部結合水，是指存在于土粒礦物晶體格架內部或是參與礦物構造的水；土中的液體水分為結合水和自由水（有重力水和結合水兩類）。結合水是受電分子作用吸附于土粒表面成薄膜狀的水。它又能夠細分為強結合水和弱結合水（弱結合水的水膜厚度對工程性質妨礙非常大）。自由水是存在于土粒表面電場妨礙范圍以外的土中水。自由水按所受作用力的別同能夠分為重力水和毛細水。重力水是存在于地下水位以下、土顆粒電分子引力范圍以外的水。毛細水是受到水與空氣交界面處表面張力的作用、存在于地下水位以上的透水層中的自由水。若毛細水上升至地表，會引起土質鹽漬化、沼澤化，而且會使地基潤濕，強度落低，變形增大。在嚴寒地區(qū)還會促使土的凍脹，地下室會過分潮濕，故在工程中要注意防潮、防凍。

（三）土中氣體存在于空隙中未被水占領的部分。封閉氣體對土的工程性質妨礙較大。

土的結構是指土顆?；蚣象w的大小和形狀、表面特征排、列形式以及它們之間的連接特征，而構造是指土層的層理、裂隙和大空隙等宏觀特征，亦稱為宏觀結構。土的結構和構造對土的性質妨礙非常大，普通分為單粒結構、蜂窩結構及絮凝聚構三種基本類型。單粒結構——無粘性土特有的結構，形成緣故為顆粒大、靠自重、引力小，單粒結構能夠是疏松的，能夠是密切的。密切狀單粒結構的土是較為良好的天然地基。疏松單粒結構的土如未經(jīng)處理普通別宜作為建造物的地基。聯(lián)結結構——粘性土特有的結構，形成緣故是顆粒小、靠聯(lián)合、引力大、有連結。類型有蜂窩結構（粉粒0.0750.005）和絮凝聚構（粘粒0.075）。絮凝沉積形成的土在結構上是極別穩(wěn)定的，隨著溶液性質的改變或震蕩后可重新分散。

土的構造最要緊的特征算是層理性，即層理構造。

2.3土的物理性質指標

土的九個物理性質指標（其中有三個基本指標）

A、三個基本指標

d：土體單位體積的質量。

①土的天然密度

s

m

vρ=

②土的含水量w：土中水的質量與土粒質量之比。

100%ws

mmω=?③土粒相對密度：土的固體顆粒質量與同體積4°C時純水的質量之比。11

1sssswwmdvρρρ==wlρ—純水在04C的密度（單位體積的質量）

，等于13/gcm或13/tm。sd可在實驗室采納“比重瓶法”測定。

B、反映土單位體積質量（或重力）的指標

①土的干密度dρ：土單位體積中固體顆粒部分的質量，稱為土的干密度，并以dρ表示，sdmv

ρ=②土的飽和密度wρ：土孔隙中充滿水時單位體積質量。普通在1.8～2.3范圍內。

③土的有效密度（或浮密度）ρ：地下水位以下，單位體積中土粒的質量扣除同體積的水的質量后，即單位土體積中土粒的有效質量。ρ′sswmVV

ρ-=

C、反映土孔隙特征、含水程度的指標

①土的孔隙比e（用小數(shù)表示）：土中孔隙體積與土粒體積之比，稱為土的孔隙比e。vSVeV=②土的孔隙率n：土中孔隙比于總體積的比值（用百分數(shù)表示）稱為土的孔隙率n。100%wv

VeV=?孔隙比和孔隙率基本上反映土體密實程度的重要物理指標。普通e﹤0.6的土是密實的，土的壓縮性小;e﹥1.0的土是疏松的壓縮性高。

③土的飽和度rS（反映土潮濕程度的物理性質的指標）

土中水的體積與空隙體積之比稱為土的飽和度，以百分率計。100%wrvvsv=?

2.4無黏性土的密實度

推斷無黏性土的密實度最簡單的辦法是用空隙比e表示，然而由于顆粒的形狀和級配對土的孔隙比有著非常大的妨礙，因此，工程中常用相對密實度表示。maxmaxminree

Dee-=-

依照rD（普通以百分數(shù)表示）的值能夠把砂土的密實狀態(tài)分為三種：

10.67rD≥>密實

0.670.33rD≥>中密

0.330rD≥>松散

還能夠經(jīng)過采納標準貫入實驗的錘擊數(shù)來評價砂類土的密實度，依照N可將砂土分為松散、稍密、中密與密實四種密實度。假如是碎石能夠依照野外鑒不辦法劃分為密實、中密、稍密、松散四種密實度狀態(tài)。

2.5黏性土的物理特性

①黏性土的概念

黏性土算是具有可塑狀態(tài)性質的土，它們在外力的作用下，可塑成任何形狀而別長生裂縫，當外力去掉后，仍能夠保持原形態(tài)別變。

②黏性土的界限含水量：黏性土從一種狀態(tài)轉變?yōu)榱硪环N狀態(tài)的分界含水量稱為界限含水量。

液限(lw）：土由可塑狀態(tài)變化到流淌狀態(tài)的界限含水量；土處于可塑狀態(tài)的最大含水量，稍大即流態(tài)；土的界限含水量；

塑限(Pw)：土由半固態(tài)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水量；土處于可塑狀態(tài)的最小含水量，稍小即半固態(tài)；

縮限(Sw)：土由固態(tài)變?yōu)榘牍虘B(tài)的界限含水量；土處于半固態(tài)的最小含

水量，稍小即為固態(tài)?？s限塑限液限含水量

固態(tài)半固態(tài)可塑狀態(tài)流淌狀態(tài)

我國目前采納錐式液限儀來測定黏性土的液限，塑限多用“搓條法”測定。

③黏性土的塑性指數(shù)和液性指標數(shù)

塑性指數(shù)PI：液限與塑限之差值。適應上用別帶%的百分數(shù)表示。取小數(shù)

點后一位，第二位四舍五入。塑性指數(shù)常作為工程上對黏性土舉行分類的依據(jù)。

PlpIww=-

液限指數(shù)LI：表征土的天然含水量與分界含水量之間的相對關系的指標。表示黏性土的軟硬程度，普通用小數(shù)表示。黏性土依照液性指數(shù)可劃分為堅硬、硬塑、可塑、軟塑及流塑五種軟硬狀態(tài)。

p

pLlpPwwwwIwwI--==-

④黏性土的靈敏度和觸變性

靈敏度即土的結構性，當土體受到外力擾動作用，其結構遭受破壞時，土的強度落低，壓縮性增高，工程上常用靈敏度來衡量黏性土結構性對強度的妨礙。依照靈敏度可將飽和黏性土分為低靈敏度、中等靈敏度和高靈敏度三類。土的靈敏度愈高，其結構性愈強，受擾動后土的強度落低就愈明顯。所以，在基礎工程設施中必須注意愛護基槽，盡可能減少對土結構的擾動。

觸變性：指黏性土擾動后的抗剪強度隨時刻自行恢復的能力（屬于膠體化學性質），這種性質要緊表如今某些軟粘土擾動后，結構盡管破壞，強度落低，但土的強度隨時刻又會逐漸增長，這是因為土

體中土顆粒，離子和水分子體系隨時刻而逐

漸趨于新的平衡狀態(tài)的原因。

2.6土的滲透及滲流

①滲流的概念：土孔隙中的自由水在重力作

用下，只要有水頭差，就會發(fā)生動。水透過

土孔隙流淌的現(xiàn)象，稱為滲流或滲透，而土被水流透過的性質，稱為土的滲流。②層流滲透定律：普通土的空隙較小，水在土體流淌過程中流速十分緩慢，所以，多數(shù)事情下其流淌狀態(tài)屬于層流，即相鄰兩個水分子的運動的軌跡相互平衡而別是混流。

達西定律：

QHqkAkAitL

?===qvkiA==其中：q—單位滲水量

i—水力梯度或水力坡度，,12hhiL

-=V—滲透速度

k—土的滲透系數(shù)，是反映土的透水性大小的系數(shù)，物理意義為：單位水力梯度i=1時的滲透速度

少數(shù)黏土服從修正的達西定律：()bvkii=-；碎土等服從哲才定律。③滲透系數(shù)

常用的水的滲透系數(shù)的測定辦法，室內有常水頭法和變水頭法，室內測定的滲透系數(shù)用k表示：

現(xiàn)場抽水試驗中測定的滲透系數(shù)：

()()

212221ln/rrqkhhπ=-④動力水及滲流破壞

動水力：水流作用在單位體積中土顆粒上的力。也叫滲流力

動水力的公式：GwDTiγ==

臨界水頭梯度：GwcrDTiγγ===′/1satcrww

iγγγγ==-幾種形式的滲透破壞：①流砂：地下水自下向上滲透時,滲透產(chǎn)生的動水壓力大于土體的有效重力,土顆粒之間的有效應力等于零,土顆粒懸浮在水中,隨水一起流淌的現(xiàn)象。②管涌：當?shù)叵铝魈实乃ζ露确浅４髸r，水流由層流變?yōu)槲?/p>

流，此刻滲透力將土體粗?？紫吨谐涮畹募毩Ｍ翈ё?，最后導致土體內部形成貫穿的滲流管道，造成土體塌陷，這種現(xiàn)象就叫做管涌。③潛蝕在自然條件下發(fā)生的滲透破壞，分為機械和化學潛蝕，機械潛蝕指滲流的機械力將細粒土沖走而形成洞穴：化學潛蝕是指水流溶解了土中的易溶鹽和膠結物使土變得松散，細粒土被沖走而形成洞穴。后果：形成土洞，別斷擴大，導致地表塌陷，使建造物破壞。

2.7土體液化是指飽和狀態(tài)砂土或粉土在一定強度的動荷載作用下表現(xiàn)出類似液體性質而徹底喪失承載力的現(xiàn)象。

2.8地基土的分類

A、巖石（顆粒間堅固聯(lián)結，呈整體或具有解理裂隙的巖體）

B、碎石土（指粒徑大于2mm的顆粒含量超過50%的土，依照粒組含量及顆粒形狀可分為漂石、塊石、卵石、圓礫和角礫，碎石土的密實度可按錘擊數(shù)分為松散、稍密、中密、密實）

C、砂土（指粒徑大于2mm的顆粒含量別超過全重的50%而粒徑大于0.075mm的顆粒超過全重50%的土。可分為礫砂、粗砂、中砂、細砂和粉砂）

D、粉土（指粒徑大于0.075mm的顆粒含量別超過全重的50%，且塑性指數(shù)小于或等于10的土，其性質介于黏性土和砂土之間）分為砂質粉（粒徑小于0.005mm的顆粒含量別超過全重的10%）和粘質粉土（粒徑小于0.005mm的顆粒含量超過全重的10%）粉土的密實度與天然那孔隙比有關。，0.90.750.9,

ee≥≤≤普通時，為稍密，強度稍低，屬軟弱地基；為中密；e0.75,為密實，其強度高，屬于良好的天然地基

E、黏性土（指塑性指數(shù)大于10的土）

其分類，按黏性土的狀態(tài)能夠分為堅硬、硬塑、可塑、軟塑、流塑；按沉積年代能夠分為：老黏土、普通黏土、新近沉積黏土。

F、人工填土（是指由于人類活動而堆填形成的各類土）

能夠分為素填土、雜填土、充填土。

G、特別土

特別類土有軟土、紅黏土、膨脹土、黃土、多年凍土和鹽漬土，他們的工程性質特別，因此在工程建造中要特殊的注意。

三、土中應力計算

3.1土的自重應力

概念：由土自重引起的應力即為土體的自重應力。

計算公式：均質土的自重應力czzσγ=

成層土的自重應力1122331n

cziiihhhhσγγγγ==+++=∑

注意：iγ——第i層土的天然重度，若土在地下水位線以下則應用有效重度來表示。

繪制土的自重應力曲線的步驟：①建立標準坐標系；②確定特征點的編號〈地面、土層界面、地下水位面、別透水層面〉;③計算各點的豎向自重應力，應用公式舉行計算;④按比例繪出各點自重應力的位置；⑤用直線連接各點；⑥校核：注意地下水位處，別透水層處。

3.2基底壓力

概念：建造物荷載經(jīng)過基礎傳給地基，在基礎底面與地基之間產(chǎn)生接觸壓力，稱為基底壓力。基底壓力即接觸應力（作用在地基上的是基底壓力，作用在基礎上的是基底反力）。柔性基礎在垂直荷載作用下基礎本身無反抗彎曲變形的能力，柔性基礎接觸壓力分布與其上部荷載分布事情相同；剛性基礎特點：基礎本身無變形（無撓曲）基底壓力分布圖形為非均勻。

基底壓力計算公式：中心荷載作用下FGPA+=

偏心荷載作用下maxmin61FGMFGePAWAl++??=±=±???

上式中：G——基礎自重及回填土自重之和，G