土力學(xué)與基礎(chǔ)工程(趙明華)華版全解

rr名詞解釋土力學(xué)利用力學(xué)的一般原理，研究土的物理、化學(xué)和力學(xué)性質(zhì)及土體在荷載、水、溫度等外界素作用下工程性狀的應(yīng)用科學(xué)。它是力學(xué)的一個(gè)分支。地基：為支承基礎(chǔ)的土體或巖體。在結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)底面下，承受由基礎(chǔ)傳來的荷載，受建筑物影的那部分地層。地基分為天然地基、人工地基?；A(chǔ)：將結(jié)構(gòu)承受的各種作用傳遞到地基上的結(jié)構(gòu)組成部分?；A(chǔ)依據(jù)埋置深度不同劃分為淺礎(chǔ)、深基礎(chǔ)2的性質(zhì)及工程分類土的三相：水（液態(tài)、固態(tài)）氣體（包括水氣）固體顆粒（骨架）原生礦物。即巖漿在冷凝過程中形成的礦物。次生礦物。系原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化作用后而形成新的礦物粘土礦物特點(diǎn)：粘土礦物是一種復(fù)合的—酸鹽晶體，顆粒成片狀，是由硅片和鋁片構(gòu)成的晶胞所組疊而成。粒組:介于一定粒度范圍內(nèi)的土。界限粒徑：劃分粒組的分界尺寸稱為顆粒級配土中各粒組的相對含就稱為土的顆粒級配。d>0.075mm時(shí)用篩分法；d，沉降分析）顆粒級配曲線：曲線平緩，表示粒徑大小相差懸殊，土粒不均勻，即級配良好。不均勻系數(shù)C=d/d，映土粒大小的均勻程度越表示粒度分布范圍越大，土粒越不均勻，其級配越好。曲率系數(shù)C=d/(d*d)，反映計(jì)曲線的整體形狀Cc越大，表示曲線向左凸，粗粒越多。（d60為于某粒徑的土重累計(jì)分量為d30d11分別限制粒徑、中值粒徑、有效粒徑）對于級配連續(xù)的土：Cu>5，級配良好；Cu<5級配不良。對于級配不連續(xù)的土，級配曲線上呈臺階狀，采用單一指標(biāo)難以全面有效地判斷土級配好壞，需同時(shí)滿足和Cc=1~3兩個(gè)條件時(shí)，才為級配良好，反之則級配不良。6.結(jié)合水指受電分子吸引力作吸附于土粒表面的土中水電子吸引力高達(dá)幾千到幾萬大氣壓，使水分子和土粒表面牢固地粘結(jié)在一起。結(jié)合水分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水兩種。強(qiáng)結(jié)合水：緊靠于土顆粒的表面受電場作用很大，無安全不能移動，表現(xiàn)出固態(tài)特性弱結(jié)合水：強(qiáng)結(jié)合水外，電場作范圍內(nèi)的水種粘質(zhì)水膜，受力時(shí)可以從水膜厚處向薄處移動，也可因電場引力從一個(gè)土粒周圍轉(zhuǎn)移到另一個(gè)土粒周圍，擔(dān)在重力作用下不會發(fā)生移動。毛細(xì)水受水與空氣交界面處表面張力的作,在于地下水位以上透水層中的自由水。毛細(xì)現(xiàn)象：指土中水在表面張力作用下，沿細(xì)的孔隙向上及其它方向移動的現(xiàn)象。重力水地水面以,土顆粒電子引力范圍以外的,僅重力作用.傳靜水壓力產(chǎn)生浮托力.7.土的結(jié)構(gòu)指土粒單元的大小、形狀、相互排列及其聯(lián)結(jié)關(guān)系等因素形成的綜合特征。土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造對土的性質(zhì)有很大影響粒結(jié)構(gòu)、蜂窩結(jié)構(gòu)、絮凝結(jié)構(gòu)）土的構(gòu)造物成分和顆粒大小等都相近的同一土層及其各土層之間的相互關(guān)系的特征稱之理構(gòu)造、裂隙構(gòu)造、分散構(gòu)造）8.相對密實(shí)度

界限含水量：粘性土由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)到另外一種狀態(tài)的分界含水量。液限()：粘性土由可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)到流動狀態(tài)的界限水量。LLL塑限()：粘性土由半固態(tài)轉(zhuǎn)到可塑狀態(tài)的界限含量。P塑性指數(shù)：液限與塑限之差（去）稱為塑性指數(shù)，用下式表示：反映粘粒含量的多少反映粘性土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍。

I)p

。液性指數(shù)I):

IPI

反映土的軟硬成度9.靈敏度：在不排水條件下，原土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與重塑土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度之比，用表。固結(jié)度：地基在荷載作用下，經(jīng)歷了時(shí)t的降量s與最終沉降量之比值稱為固結(jié)度，它表示時(shí)間地完成的固結(jié)程度<達(dá)同一固結(jié)度，單面排水時(shí)間是雙面排水時(shí)間的4倍土的觸變性：在土的含水量和密度不變的情況下，土因重塑而軟化，又因靜置而逐漸硬化，強(qiáng)有所恢復(fù)的性質(zhì)。10.潛蝕：在滲流情況下，地下對巖土的礦物、化學(xué)成分產(chǎn)生溶蝕、溶濾后這些成分被帶走以及水流將細(xì)小顆粒從較大顆粒的空隙中直接帶走，這種作用稱為潛蝕，前者稱化學(xué)潛蝕，后者稱機(jī)械潛蝕管涌：水在砂性土中滲流時(shí)，細(xì)小顆粒在動水力的作用下，通過粗顆粒形成的孔隙，而被水流走的現(xiàn)象叫管涌。流砂或流土大到某一數(shù)值(有效重度時(shí)向的流力克服了土體向下的重,土浮起而處于懸浮狀態(tài)失去穩(wěn)定土隨水流動的現(xiàn)象。最佳含水量：在一定壓實(shí)功作用下，土最容易壓實(shí)，并能達(dá)到最大干密度時(shí)的含水量。3中應(yīng)力計(jì)算1.、土的應(yīng)力分類：自重應(yīng)力、基地應(yīng)力、地基附加應(yīng)力自重應(yīng)力由土體重力引起的應(yīng)力自重應(yīng)力一般是自土形成之日起就在土中產(chǎn)生）附加應(yīng)力：由于外荷載的作用，在土中產(chǎn)生的應(yīng)力增量基底壓力：在基礎(chǔ)底面與地基之間產(chǎn)生接觸壓力基底壓力分為：柔性基礎(chǔ)基底壓力和剛性基礎(chǔ)基底壓力）

p

FA基底附加壓力（p）

pp0

0

d地基附加應(yīng)力：由建筑物荷載引起的應(yīng)力增量。2.

有應(yīng)原

—總力’—效力u—孔水力飽土有應(yīng)原的整述土的效力于應(yīng)減去隙壓；②的效力制土變和度能三基物指:然密度（環(huán)刀法,比重或相對密度（比重瓶法,水量（烘干法）換指：然密ρ:然狀態(tài)下土單位體積的質(zhì)量(干密度ρ土單位體積中固體顆粒部分的質(zhì)(g/cm3)飽和密度sat:土孔隙中充滿水時(shí)的單位體積質(zhì)(g/cm3)有效密度ρ:單土體積中土粒的有效質(zhì)(g/cm3)土粒相對密(比重):土的固顆粒質(zhì)量與同體積4時(shí)純水的質(zhì)量之比含水量w:土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之(孔隙比e:土中孔隙體積與土顆體積之比孔隙率:土中孔隙體積與總體積之(%)飽和度Sr:土中水的體積與孔隙體積之(%)、何附應(yīng)？基的加力布何點(diǎn)答：建筑物荷載在地基中增加的應(yīng)力稱為附加應(yīng)力。地基中的附加應(yīng)力分布有一下規(guī)律：附加應(yīng)力自基底起，隨深度呈曲線衰減附加應(yīng)力具有一定擴(kuò)散性。它不僅分布在基底范圍內(nèi)，而且分布在基底荷載面積以外的相當(dāng)大范圍之3）基底下任意深度水平面上的加應(yīng)力，在基地中軸線上最大，隨居中軸線距離越遠(yuǎn)而越小、簡飽土滲固過？答：飽和土的滲流固結(jié)過程如下：土體孔隙中自由水逐漸排出；土體孔隙體積逐漸減??；由孔隙水承擔(dān)的壓力逐漸轉(zhuǎn)移到土骨架來承受，成為有效應(yīng)力。、土中生切壞平，不剪力大平？在么況，切壞與大應(yīng)面一的答：土體中發(fā)生剪切破壞的平面一般不是剪應(yīng)力最大的平面。當(dāng)土的莫爾破壞包線與軸行，即f

數(shù)

時(shí)，剪切破壞平面與最大剪應(yīng)力面是一致的。莫庫倫強(qiáng)度論:以庫倫公式作為抗剪強(qiáng)度公,據(jù)剪力是否達(dá)到抗剪強(qiáng)度作為破壞準(zhǔn)則的理論就稱為莫爾庫倫強(qiáng)度理論朗土力基假是庫土力基假是（）肯壓基原朗肯研究自重應(yīng)力作用下無土體內(nèi)各點(diǎn)的應(yīng)力從彈性平衡狀態(tài)發(fā)展為極限平很狀態(tài)的條件出計(jì)算擋土墻土壓力的理論。假條擋土墻背垂直．墻后填土表面水平．擋墻背面光滑即不考慮墻與土之間的摩擦力。（）倫壓依的理楔體平衡理論基假：a墻的填土是理想散粒體滑動破壞面為通過墻踵的平面滑動土楔為一剛塑性體，本身無變形朗土力庫土力的缺aaa1-aaa1-朗土力論應(yīng)用半空間中的應(yīng)力狀態(tài)和極限平衡理論計(jì)算土壓力念較明確式單，應(yīng)用方便對粘性土和無粘性都可以用該公式直接計(jì)算在程中得到青睞但為了使墻后填土中的應(yīng)力狀態(tài)符合半空間應(yīng)力狀態(tài)，必須假設(shè)墻背是直立光滑的，填土面是水平的，因而使其應(yīng)用范圍受到限制由于該理論忽略了墻背與填土之間摩擦的影響計(jì)的主動土壓力偏大，被動土壓力偏小。庫土力論根據(jù)墻后滑動土楔的靜力平衡條件推導(dǎo)得出土壓力計(jì)算公式，考慮了墻背與土之間的摩擦力并用于墻背傾斜填面傾斜的情況但由于該理論假設(shè)填土是無粘性土因此不能用庫侖公式直接計(jì)算粘性填土的土壓力侖土壓力理論假設(shè)墻后填土破壞時(shí)裂面是一平面，而實(shí)際上是一曲面，因此，庫侖土壓力理論計(jì)算結(jié)果與按曲面的計(jì)算結(jié)果有出入，這種偏差在計(jì)算被動土壓力時(shí)尤為嚴(yán).．朗與侖壓理的用朗肯理論求得的是墻背各點(diǎn)土壓力強(qiáng)度分布，而庫侖理論求得的是墻背上的總土壓力朗肯理論適用于填土表面為水平的無粘性土或粘性土的土壓力計(jì)算庫侖理論只適用于填土表面為水平或傾斜的無粘性土，對粘性土只能用圖解法計(jì)算被動土壓力的計(jì)算常采用朗肯理論（）土墻在滿足墻背直立光滑且填土面水平的條件下，庫侖土壓力理論與朗肯土壓力理論計(jì)得到的土壓力是一致的、飽和性不排條下抗強(qiáng)度標(biāo)不結(jié)排剪：試驗(yàn)過程中試樣含水量和體積保持不變,加壓程只引起試樣的孔隙水壓力變化而效應(yīng)力不變,故剪強(qiáng)度亦不變。固不水(過中試樣含水量和體積減,剪切過程中保持不變,只孔隙水壓力改變,破時(shí)孔隙水壓力完全由樣受剪引起。固排剪CD)：整試驗(yàn)過程中始終打開排水閥,讓樣充分排水固結(jié)保持隙水壓力為零,有應(yīng)力等于總應(yīng)力。4的變形性質(zhì)及地沉降計(jì)算土的壓縮性：土在壓力作用下體積縮小的的特性。（壓縮快慢與滲透性有關(guān)

透水性大的無粘性土，壓縮過程短；透水性小的粘性土，壓縮時(shí)間長壓縮試：研究土的壓縮性大及其特征的室內(nèi)試驗(yàn)方法。步驟：在壓縮儀（或固結(jié)儀）中完成。試驗(yàn)時(shí)，先用金屬環(huán)刀取土，然后將土樣連同環(huán)刀一起放入壓縮儀，上下各蓋一塊透水石，以便土樣受壓后能夠自由排水，透水石上面再施加垂直荷載限）2.壓縮性指標(biāo)：①壓縮系數(shù)是評價(jià)地基土壓縮性高低的重要指標(biāo)之一曲線上任一點(diǎn)的切線斜率，當(dāng)外荷載引起的壓力變化范圍不大時(shí)，可近似a

ea＝12ppp21表示壓力間隔由P1=100kp增加到P2=200時(shí)所得壓縮系數(shù)評定土的壓縮高低。<0.1Mpa時(shí)，為低壓縮性土，0.1－≤

a

<

0.5Mpa－時(shí)，為低壓縮性土、≥0.5－②壓縮指數(shù)公式4.5、Cc來確定土的壓縮性大小，Cc愈大。土的壓縮性0E0E(1)愈高Cc<0.2時(shí)性土性土?xí)r，屬高壓縮性土。P71③壓縮模量（或側(cè)限壓縮模土體在完全側(cè)限條件下，豎向附加應(yīng)σz與相應(yīng)的應(yīng)變增量εz之比，用符Es表示。（1+e/a一般認(rèn)為Es<4Mpa時(shí)為高壓縮性土?xí)r為低壓縮性土4～15MPa時(shí)屬中壓縮性土3.載試：加荷穩(wěn)壓裝置、反力裝置、觀測裝置三部分組。變形模：土體在無側(cè)限條件下，單軸受壓時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變之，用E表彈性模：側(cè)限條件下彈性階段豎向應(yīng)力與應(yīng)變之比。E0與Es關(guān)土的荷試驗(yàn)終止加的條件（1）承載板周圍的土明顯側(cè)向擠出或發(fā)生裂紋。(2)沉降s急劇增大，荷載-沉降（p-s）曲線出現(xiàn)陡降段。在某一荷載下，小時(shí)內(nèi)沉降速度不能達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。沉降s大于等于（b為承載板寬度或直徑）4.

應(yīng)歷：在形成的地質(zhì)年代中經(jīng)受應(yīng)力變化的情況應(yīng)路:在外作用下土中某一點(diǎn)的應(yīng)力變化過程在應(yīng)力坐標(biāo)圖中的軌跡。地變與間關(guān)：要取決于土的滲透性和土層厚度和土的滲透固結(jié)過程是孔隙水壓力向有效應(yīng)力轉(zhuǎn)化的過程。土固：體在外力作用下，壓縮隨時(shí)間增長的過程。天然土分為三種固狀態(tài)①超固狀態(tài)天然土層在地質(zhì)歷史上受到過的固結(jié)壓力Pc大于目前的上覆壓力P1，即OCR大于1.②.正常固狀態(tài)土層在歷史上最大固結(jié)壓力作用下壓縮穩(wěn)定沉積后土層厚度無大變化，以后也沒有受到過其他荷載的繼續(xù)作用③.欠固結(jié)態(tài)土層逐漸沉積到現(xiàn)在地面，但沒達(dá)到固結(jié)穩(wěn)定狀態(tài)。先固壓力：在其生成歷史中曾受過的最大有效固結(jié)壓力。6.沉量組：瞬沉:載后地基瞬時(shí)發(fā)生的沉降;采用彈性理論采不排水變形模量sd

主結(jié)降飽和與接近飽和的粘土在基礎(chǔ)荷載作用,隨著超靜孔隙水壓力的消散,土骨架產(chǎn)生形所引起的沉降;sc次結(jié)降主固結(jié)結(jié)束后,在有應(yīng)力不變的條件,土骨架仍隨時(shí)間發(fā)生變形.利用S-lgt曲,次固結(jié)指數(shù)進(jìn)行計(jì)算ss太沙一固理的基假:土體是均質(zhì)彈性,完全飽;土粒和水不能壓;水的滲出以及土的壓縮只能沿豎向發(fā);水的滲流服從Darcy定理,且滲透系數(shù)k不;孔隙比的變化與有效應(yīng)力的變化成正壓縮系數(shù)a變;ff(6)外載一次瞬時(shí)施加滲固：體中由附加應(yīng)力引起的超靜水壓力隨時(shí)間逐漸消散，附加應(yīng)力轉(zhuǎn)移到土骨架上，骨架上有效應(yīng)力逐漸增加，土體發(fā)生固結(jié)的過程稱為滲透固結(jié)。5的抗剪強(qiáng)度1.土的抗剪強(qiáng)度：土體抵抗剪切破壞的極限能力。（

土抗強(qiáng)的成⑴摩力滑動摩擦剪切土粒間表面粗糙所產(chǎn)生的摩擦咬合摩擦土粒相互嵌入所產(chǎn)生的咬合,其起土的剪脹顆粒的破碎與重排列⑵粘力土間的膠結(jié)作用和各種物化學(xué)鍵力作用的結(jié)果大小與土的礦物組成和壓密程度有關(guān)靜電引力包括侖力侖力和離靜電力范德華力物質(zhì)極化分子與相鄰另一極化分子間通過相反的偶極吸引膠結(jié)力土水中碳、硅、鉛鐵等氧化物對土顆粒形成膠結(jié)作用，其粘聚力可達(dá)幾百千帕表觀粘聚力如細(xì)力、非飽和土中吸力等）2.

庫定：土所受法向應(yīng)力不很大時(shí)，土的抗剪強(qiáng)度與法向應(yīng)力可近似用線性關(guān)系表示，這一表征體抗剪強(qiáng)度與法向應(yīng)力的公式即為庫侖定律表達(dá)式莫爾庫強(qiáng)度理論（簡答。自己結(jié)要點(diǎn)）莫爾年出當(dāng)法向應(yīng)力范圍較大時(shí)抗強(qiáng)度線往往呈非線性質(zhì)的曲線形狀剪強(qiáng)度指標(biāo)c和并恒值而由該點(diǎn)的切線性質(zhì)決定隨的大而增加φ隨σ的增大而點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度時(shí)，即土發(fā)生破壞。

達(dá)到該莫爾認(rèn)為f曲線，=f直線（庫侖定律：）替（將莫爾曲線簡ff化為直線為爾庫侖強(qiáng)度理論。4.述直接剪切試驗(yàn)三軸壓試驗(yàn)間的優(yōu)點(diǎn)和適用范。①直接剪切試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：直剪儀構(gòu)造簡單，操作簡便，并符合某些特定條件。缺點(diǎn)）剪切過程中試樣內(nèi)的剪應(yīng)變和剪應(yīng)力分布不均勻。（2）剪切面人為地限制在上、下盒的接觸面上，而該平面并非是試樣抗剪最弱的剪切面）剪切過程中試樣面積逐漸減小，且垂直荷載發(fā)生偏心，但計(jì)算抗剪強(qiáng)度時(shí)卻按受剪面積不變和剪應(yīng)力均勻分布計(jì)算格控制排水條件，因而不能量測試樣中的孔隙水壓力）根據(jù)試樣破壞時(shí)的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力，雖可算出大、小主應(yīng)1、3的數(shù)值，但中主應(yīng)力2無法確定。②三軸壓縮試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)：試樣制備和試驗(yàn)操作比較復(fù)雜，試樣中的應(yīng)力與應(yīng)變?nèi)匀徊粔蚓鶆?。?yōu)點(diǎn)試驗(yàn)中能嚴(yán)格控制試樣的排水條件準(zhǔn)備測定試樣在剪切過程中孔隙水壓力變化從而可定量獲得土中有效應(yīng)力的變化情況與直剪試驗(yàn)對比起來，試樣中的應(yīng)力狀態(tài)相對地較為明確和均勻，不硬性指定破裂面位置除抗剪強(qiáng)度指標(biāo)外還可測定如土的靈敏度側(cè)壓力系數(shù)孔隙水壓力系數(shù)等力學(xué)指標(biāo)。6壓力、地基承載和土坡穩(wěn)定擋土墻（結(jié)）為了防止土體邊坡的塌失穩(wěn)，保護(hù)邊坡的穩(wěn)定，人工完成的構(gòu)筑

擋土墻土壓力：擋土墻后填土因自重或外荷載作用對墻背產(chǎn)生的側(cè)向壓力。土壓力：①主動壓力當(dāng)擋土墻向離開土體方向偏移至墻后土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在墻背上的土壓力稱為主動土壓力。用表示。被動土力當(dāng)擋土墻在外力作用下土體方向偏移至墻體后土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在墻背上的土壓力稱為被動土壓力。用表示。靜止土力當(dāng)擋土墻靜止不動墻后土體處于彈性平衡狀態(tài)時(shí)作用在墻背上的土壓力稱為靜止土壓力。用E。表示。止壓力強(qiáng)度用公式σ

K0γZ提示：三者關(guān)Ea<E<Ep朗理論與庫侖理論的比較（簡答）相同點(diǎn)：朗肯與庫侖土壓力理論均屬于極限狀態(tài)，計(jì)算出的土壓力都是墻后土體處于極限平衡態(tài)下的主動與被動土壓力和。不同點(diǎn)：①研究出發(fā)點(diǎn)不同：朗肯理論是從研究土中一點(diǎn)的極限平衡應(yīng)力狀態(tài)出發(fā)，首先求出是