同濟(jì)大學(xué)土力學(xué)復(fù)習(xí)資料

.同濟(jì)大學(xué)物理學(xué)復(fù)習(xí)提綱學(xué)習(xí)目標(biāo)：

第一章土的物理性質(zhì)及其工程分類(lèi)把握土的物理性質(zhì)和土的物理性質(zhì)指標(biāo)計(jì)算方法，把握土的工程分類(lèi)方法。學(xué)習(xí)根本要求：1．了解土的成因和組成2．把握土的物理性質(zhì)指標(biāo)3．?huà)故彀盐諢o(wú)粘性土和粘性土的物理性質(zhì)4．了解土的構(gòu)造性和擊實(shí)性5．把握土的工程分類(lèi)原則，土的類(lèi)別與其工程特性的關(guān)系第一節(jié)土的三相組成土是由固體顆粒、水和氣體三局部組成的，通常稱(chēng)為土的三相組成。隨著三相物質(zhì)的質(zhì)量和體積的比例不同，土的性質(zhì)也將不同。土中顆粒的大小、成分及三相之間的相互作用和比例關(guān)系，反映出土的不同性質(zhì)。一、土的固相土的固相物質(zhì)包括無(wú)機(jī)礦物顆粒和有機(jī)質(zhì)，是構(gòu)成土的骨架最根本的物質(zhì)，稱(chēng)為土粒。對(duì)土粒應(yīng)從其礦物成分、顆粒的大小和外形來(lái)描述?！惨?、土的礦物成分土中的礦物成分可以分為原生礦物和次生礦物兩大類(lèi)?！捕惩恋牧６瘸煞侄康孛枋鐾亮５拇笮〖案鞣N顆粒的相對(duì)含量的方法〔間接的方法：0.075mm地土粒常用篩分析的方法；0.075mm的土粒則用沉降分析的方法。粒度成分：不同粒徑顆粒的相對(duì)含量。描述土的顆粒組成狀況。1、土的粒組劃分〔p6表格自己看著辦〕粒組：大小相近的土粒合并為組，稱(chēng)為粒組。2、粒度成分及其表示方法土的粒度成分〔以干土質(zhì)量的百分比表示用以描述土中不同粒徑土粒的分布特征。常用的粒度成分的表示方法有：表格法、累計(jì)曲線(xiàn)法和三角坐標(biāo)法。表格法：是以列表形式直接表達(dá)各粒組的相對(duì)含量的方法。累計(jì)曲線(xiàn)法：是一種圖示的方法，通常用半對(duì)數(shù)紙繪制，橫坐標(biāo)〔按對(duì)數(shù)比例尺〕表示某一粒徑，縱坐標(biāo)表示小于某一粒徑的土粒的百分含量。在累計(jì)曲線(xiàn)上，可確定兩個(gè)描述土的級(jí)配的指標(biāo)：不均勻系數(shù)： ；曲率系數(shù)： 〔描述累計(jì)曲線(xiàn)整體外形的指標(biāo)〕d10 30 ?d ，d ，d 10％，3060％的粒徑；d10 30 ?10d?稱(chēng)為限制粒徑。d?60?C反映大小不同粒組的分布狀況：?u..uC＜5的土稱(chēng)為勻粒土，級(jí)配不良；uu C越大，表示粒組分布范圍比較廣，C＞10u u但如Cu1 2 三角坐標(biāo)法：這也是一種圖示法，它利用等邊三角形任意一點(diǎn)至三個(gè)邊〔h,h,h〕的垂直距離的總和恒等于三角形之高H1 2 注：三角坐標(biāo)法只適用于劃分為三個(gè)粒組的狀況。三種粒度成分表示方法比較表格法：能很清楚地用數(shù)量說(shuō)明土樣地各粒組含量，但對(duì)于大量土樣之間的比較就顯得過(guò)于冗長(zhǎng)，且無(wú)直觀(guān)概念，使用比較困難。累計(jì)曲線(xiàn)法：能用一條曲線(xiàn)表示一種土的粒度成分，而且可以在一張圖上同時(shí)表示多種土的粒度成分,能直觀(guān)地比較其級(jí)配狀況。三角坐標(biāo)法：能用一點(diǎn)表示一種土地粒度成分，在一張圖上能同時(shí)表示很多土地粒度成分，便于進(jìn)展土料的級(jí)配設(shè)計(jì)，三角坐標(biāo)圖中不同地區(qū)域表示土的不同組成，因而還可以用來(lái)確定按粒度成分分類(lèi)的土名。3、粒度成分分析方法土的顆粒級(jí)配：指土中土顆粒各個(gè)粒組的相對(duì)含量〔各粒組占土?？偭康陌俜?jǐn)?shù)。對(duì)于粗粒土可以承受篩分法，而對(duì)于細(xì)粒土〔粒徑小于0.075mm〕則必需用沉降分析法測(cè)定其粒度成分。篩分法：是用一套不同孔徑的標(biāo)準(zhǔn)篩把各種粒組分別出來(lái)的方法。沉降分析法：是依據(jù)土粒在懸液中沉降的速度與粒徑的平方成正比的司篤克斯公式來(lái)確定各粒組相對(duì)含量的方法。用沉降分析法測(cè)定土的粒度成分可用兩種方法：比重計(jì)法和移液管法?！踩惩亮５耐庑巍瞤8-9自己看〕二、土的液相〔見(jiàn)教材第九頁(yè)〕三、土的氣相〔見(jiàn)教材第九、十頁(yè)〕其次節(jié)土的三相比例指標(biāo)土的三相物質(zhì)在體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系稱(chēng)為三相比例指標(biāo)。土的三相圖：一些說(shuō)明：a w 圖〔c〕VVVVa w a w mmmma w w m〔m＋m表示。w 一、試驗(yàn)指標(biāo)土的密度ρ：是單位體積土的質(zhì)量。 ；重度：..s土粒密度ρ ：土粒密度是干土粒的質(zhì)量與其體積之比。s4但沒(méi)有單位，在用作土的三相指標(biāo)計(jì)算時(shí)必需乘以水的密度值才能平衡量綱。土的含水量w：土中水的質(zhì)量m 與固體〔土粒〕質(zhì)量m之比。w s二、換算指標(biāo)d 〔1〕干密度ρ：土的固相質(zhì)量m 與土的總體積Vd 2〔〕土的飽和密度ρ：土的飽和密度是當(dāng)土的孔隙中全部為水所布滿(mǎn)時(shí)的密度，即全2satw 部布滿(mǎn)孔隙的水的質(zhì)量m 與固相質(zhì)量m 之和與土的總體積Vw 有效重度γ”：扣除浮力以后的固相重力與土的總體積之比〔又稱(chēng)為浮重度。v 土的孔隙比e：孔隙的體積V 與固相體積Vv n：孔隙的體積Vv與土的總體積V之比。r w 土的飽和度S：指孔隙中水的體積V 與孔隙體積r w 三、三相比例指標(biāo)的換算..第三節(jié)土的構(gòu)造〔見(jiàn)教材第十三、十四頁(yè)〕第四節(jié)粘性土的界限含水量一、粘性土的狀態(tài)與界限含水量分界含水量：從一種狀態(tài)變到另一種狀態(tài)的分界點(diǎn)。L液限w：流淌狀態(tài)與可塑狀態(tài)間的分界含水量。LP塑限w：可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)間的分界含水量。PS縮限w：半固體狀態(tài)與固體狀態(tài)間的分界含水量。SP 塑限w和液限wP P塑限w 是用搓條法測(cè)定的。PL液限w 可用兩種方法測(cè)定：平衡錐式液限儀、碟式儀。二、塑性指數(shù)L可塑性是粘性土區(qū)分于砂土的重要特征來(lái)衡量，從液限到塑限含水量的變化范圍愈大，土的可塑性愈好。這個(gè)范圍稱(chēng)為塑性指數(shù)I：IpIp=wL-wp塑性指數(shù)習(xí)慣上用不帶％的數(shù)值表示。塑性指數(shù)是粘土的最根本、最重要的物理指標(biāo)之一，它綜合地反映了粘土的物質(zhì)組成，廣泛應(yīng)用于土的分類(lèi)和評(píng)價(jià)。三、液性指數(shù)I液性指數(shù) 是表示自然含水量與界限含水量相對(duì)關(guān)系的指標(biāo)，其表達(dá)式為：IL..011的土0的土則處于固體狀態(tài)或半固體狀態(tài)。第五節(jié)砂土的密實(shí)度1、相對(duì)密實(shí)度e當(dāng)砂土處于最密實(shí)狀態(tài)時(shí)，其孔隙比稱(chēng)為最小孔隙比 ；而砂土處于最疏松狀態(tài)時(shí)的孔隙emin比則稱(chēng)為最大孔隙比e

。max第六節(jié)粘性土的物理化學(xué)性質(zhì)1、觸變性：膠體的分散和膠溶過(guò)程反復(fù)的交替現(xiàn)象。2、粘性土的脹縮性：指粘性土吸水膨脹，失水收縮這種在含水量變化時(shí)體積變化的性質(zhì)。〔剩下的自己看書(shū)咯〕第七節(jié)土的工程分類(lèi)通常對(duì)建筑地基可分成巖石、碎石土、砂土、粉土、粘性土五大類(lèi)。一、碎石土的分類(lèi)1、碎石土：碎石土是指粒徑大于2mm50％的土。2、碎石土的分類(lèi)：按粒徑和顆粒外形可進(jìn)一步劃分為漂石、塊石、卵石、碎石、圓礫和角礫。如下表。二、砂土分類(lèi)12mm500.075mm的顆粒含量超過(guò)總質(zhì)量的50％的土。25個(gè)亞類(lèi)，即礫砂、粗砂、中砂、細(xì)砂和粉砂，具體劃分見(jiàn)下表。..三、細(xì)粒土分類(lèi)10.075mm50%的土屬于細(xì)粒土。2、細(xì)粒土的分類(lèi)：細(xì)粒土可劃分為粉土和粘性土兩大類(lèi)。粘性土可再劃分為粉質(zhì)粘土和粘土兩個(gè)亞類(lèi)，劃分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)下表〔23頁(yè)〕四、塑性圖分類(lèi)〔23頁(yè)〕思考題1、試比較土中各類(lèi)水的特征，并分析它們對(duì)土的工程性質(zhì)的影響?！辰Y(jié)合水〔吸附水在一起。強(qiáng)結(jié)合水無(wú)溶解力量，不受重力作用，不傳遞靜水壓力，其性質(zhì)接近于固體，具有極大的粘滯性、彈性及抗剪強(qiáng)度。弱結(jié)合水使土具有可塑性。2、比較分析粒度成分分類(lèi)法和塑性指數(shù)分類(lèi)法的差異及其適用條件〔個(gè)人觀(guān)點(diǎn)〕答：差異〕粒度成分分類(lèi)法的分類(lèi)對(duì)象為不同粒徑顆粒；而塑性指數(shù)分類(lèi)法僅限與細(xì)粒土的分類(lèi)〔2〕兩者的依據(jù)不同，粒度成分分類(lèi)法利用的是土顆粒的粒徑大小，而塑性指數(shù)分類(lèi)法用到的是土的塑性指數(shù)。粒土〔0.075mm50%的土。3、比較孔隙比和相對(duì)密實(shí)度這兩個(gè)指標(biāo)作為砂土密實(shí)度評(píng)價(jià)指標(biāo)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。答：孔隙比指標(biāo)很大程度上取決于土的級(jí)配狀況。..相對(duì)密實(shí)度指標(biāo)實(shí)度既考慮砂土的孔隙比，同時(shí)也考慮了土的級(jí)配狀況的影響。孔隙比很難準(zhǔn)確地測(cè)定，這就使相對(duì)密實(shí)度的應(yīng)用受到限制。4、既然可用含水量表示土中含水的多少，為什么還要引入液性指數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)粘性土的軟硬程度？答：土的自然含水量是反映土中水量多少的指標(biāo)，在肯定程度上說(shuō)明土的軟硬與干濕狀況。但僅有含水量確實(shí)定數(shù)值卻不能精準(zhǔn)地說(shuō)明土處在什么狀態(tài)。假設(shè)有幾個(gè)含水量一樣的土樣，但它們的塑限、液限不同，那么這些土樣所處的狀態(tài)可能不同。例如，土樣的含水量為32%30%35%的土來(lái)說(shuō)則是處于可塑狀態(tài)。5、比較砂粒和粘粒粒組對(duì)土的物理性質(zhì)的影響。6、試比較塑性指數(shù)分類(lèi)法和塑性圖分類(lèi)法，說(shuō)明它們的區(qū)分和適用條件。7、進(jìn)展土的三相指標(biāo)計(jì)算至少必需幾個(gè)指標(biāo)？為什么？答：至少三個(gè)指標(biāo)〔土的密度、土粒密度、含水量。由于三相指標(biāo)可以分為兩種，一種是試驗(yàn)指標(biāo)，另一種是換算指標(biāo)。其中，試驗(yàn)指標(biāo)是通過(guò)試驗(yàn)得到的，而換算指標(biāo)都可以通過(guò)試驗(yàn)指標(biāo)推導(dǎo)得到。8、試分析土的礦物成分和環(huán)境條件的變化對(duì)土的構(gòu)造和工程性質(zhì)的影響。9、粘性土的膠體性質(zhì)有何工程意義？其次章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.把握土的滲透定律.了解二維滲流及流網(wǎng)繪制3.生疏土中滲流量計(jì)算.土中水的滲透力與地基滲透變形分析流淌，這種現(xiàn)象稱(chēng)為滲流或滲透。均質(zhì)土層非均質(zhì)土層。各向同性土層各向異性土層。為了使?jié)B流模型在滲流特性上與真實(shí)的滲流相全都，它還應(yīng)當(dāng)符合以下要求：在同一過(guò)水?dāng)嗝?，滲流模型的流量等于真實(shí)滲流的流量；在任意截面上，滲流模型的壓力與真實(shí)滲流的壓力相等；在一樣體積內(nèi)，滲流模型所受到的阻力與真實(shí)滲流所受到的阻力相等。影響滲透系數(shù)大小的因素:(1)土體顆粒的粒度成分(外形、大小等)和礦物成分；(2)土的構(gòu)造構(gòu)造；(3)水的粘滯性。滲透力：人們將滲透水流作用對(duì)土骨架產(chǎn)生的拖曳力稱(chēng)為滲透力。單元體上的作用力可分為二局部，一局部為孔隙水壓力，另一局部為土粒間的作用力。滲透變形：當(dāng)水力梯度超過(guò)肯定的界限值后，土中的滲流水流會(huì)把局部土體或土顆粒沖出、滲透變形。滲透變形主要有二種形式:(1)流土(砂)：滲流水流將整個(gè)土體帶走的現(xiàn)象。(2)管涌：滲流中土體大顆粒之間的小顆粒被沖出的現(xiàn)象。ic稱(chēng)為臨界水力梯度，它可用下式表示：..

=/

=(-1)/(1+e)ws2-26.0m的基坑時(shí)承受板樁圍護(hù)構(gòu)造，基坑在排水后的穩(wěn)定滲ws流流網(wǎng)如下圖。地基土的飽和重度g =19.8kN/m3，地下水位距離地表1.5m。推斷sata～b滲流逸出處是否發(fā)生流土？n=10，總水頭差為h=6.0m－1.5m=4.5m，則相鄰兩等勢(shì)線(xiàn)的水頭損失為：? a～b滲流逸出處的水力梯度i 可用流網(wǎng)網(wǎng)格abcd的平均水力梯度近似表示，從流網(wǎng)圖中可量得網(wǎng)格長(zhǎng)度l=1.6m，則?而流土的臨界水力梯度為：c可見(jiàn)<ia～b滲流逸出處不會(huì)發(fā)生流土現(xiàn)象。c影響土滲透力量的主要因素有哪些

思考題不同的土具有不同的透水力量，主要由土的顆粒組成和孔隙比等打算。何謂滲透模型？為什么要引入這一概念？流所布滿(mǎn)。作了這種簡(jiǎn)化后的滲流其實(shí)只是一種假想的土體滲流，稱(chēng)之為滲流模型，滲透變形的發(fā)生氣理和條件滲流方向與土重力方向相反時(shí)，滲透力的作用將使土體重力減小，當(dāng)單位滲透力j等于土體的單位有效重力〔有效重度〕時(shí)，土體處于流土的臨界狀態(tài)。發(fā)生流土。據(jù)此，可得到發(fā)生流土的條件為：j>w或 ·i>w流土的臨界狀態(tài)對(duì)應(yīng)的水力梯度ic 稱(chēng)為臨界水力梯度，它可用下式表示：c w i=/=(c w ..一條管狀通道，最終土粒在滲流逸出處沖出的一種現(xiàn)象。合力的垂直重量大于土粒的重量時(shí)，土粒即可被向上沖出。第三章土中應(yīng)力分布及計(jì)算學(xué)習(xí)目標(biāo)把握土中自重應(yīng)力計(jì)算、基底壓力計(jì)算以及各種荷載條件下的土中附加應(yīng)力計(jì)算方法。學(xué)習(xí)根本要求把握土中自重應(yīng)力計(jì)算把握基底壓力和基底附加壓力分布與計(jì)算把握?qǐng)A形面積均布荷載、矩形面積均布荷載、矩形面積三角形分布荷載以及條形荷載等條件下的土中豎向附加應(yīng)力計(jì)算方法了解地基中其他應(yīng)力重量的計(jì)算公式第一節(jié)概述一、土中應(yīng)力計(jì)算的目的及方法土中應(yīng)力是指土體在自身重力、構(gòu)筑物荷載以及其他因素(如土中水滲流、地震等)作用下，土中所產(chǎn)生的應(yīng)力。彈性理論公式作均勻的、連續(xù)的、各向同性的半無(wú)限體。這種假定同土體的實(shí)際狀況有差異，可是其計(jì)算結(jié)果能滿(mǎn)足實(shí)際工程的要求，其分析如下：土的分散性影響。前已指出土是三相體，而不是連續(xù)介質(zhì)，土中應(yīng)力是通過(guò)土顆粒間的接觸而傳遞的。但是，由于建筑物的根底面積尺寸遠(yuǎn)大于土顆粒尺寸，而且所爭(zhēng)論的只是計(jì)算平面上的平均應(yīng)力，性理論來(lái)計(jì)算土中應(yīng)力。土的非均質(zhì)性和非抱負(fù)彈性體的影響。一種具有彈塑性或粘滯性的介質(zhì)。但是，在實(shí)際工程中，外部荷載引起土中的應(yīng)力水平較低，土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系接近于線(xiàn)性關(guān)系。因而可承受彈性理論公式。地基土可視為半無(wú)限體。Z在水平向及深度方向相對(duì)于建筑物根底的尺寸而言，可認(rèn)為是無(wú)限延長(zhǎng)的。因此，可以認(rèn)為地基土是符合半無(wú)限體的假定的。二、土中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)〔一〕法向應(yīng)力與剪應(yīng)力方向規(guī)定: 以壓應(yīng)力為正，拉應(yīng)力為負(fù)當(dāng)剪應(yīng)力作用面上的法向應(yīng)力方向與坐標(biāo)軸的正方向一樣時(shí)坐標(biāo)軸正方向全都時(shí)為正，反之為負(fù)；假設(shè)剪應(yīng)力作用面上的法向應(yīng)力方向與坐標(biāo)軸正方向相反時(shí)標(biāo)軸正方向相反時(shí)為正，反之為負(fù)〔二〕二向應(yīng)力狀態(tài)斜截面上的應(yīng)力與主應(yīng)力主平面稱(chēng)為主應(yīng)力..注：應(yīng)力圓的畫(huà)法可以回憶巖體力學(xué)作業(yè)〔三〕自重應(yīng)力與附加應(yīng)力〔應(yīng)力按產(chǎn)生的緣由〕自重應(yīng)力是由土體重力引起的應(yīng)力附加應(yīng)力是在外荷載〔如建筑物荷載、車(chē)輛荷載、土中水的滲流力、地震荷載等〕作用下，在土中產(chǎn)生的應(yīng)力增量其次節(jié)土的自重應(yīng)力計(jì)算一、均質(zhì)土的自重應(yīng)力z處土的自重應(yīng)力〔稱(chēng)豎向自重應(yīng)力〕cZ自重應(yīng)力隨深度z二、成層地基土的自重應(yīng)力各層自重應(yīng)力疊加三、土層中有地下水時(shí)的自重應(yīng)力依據(jù)土的性質(zhì)確定是否需要考慮水下局部土的重度按有效重度γ’γ為水的重度，通常w10kN/m3。水下的砂性土是應(yīng)當(dāng)考慮浮力作用的粘性土則視其物理狀態(tài)而定，一般認(rèn)為：其液性指數(shù)I＞1L可認(rèn)為土體受到水浮力作用；假設(shè)IL≤0，則土處于固體狀態(tài)，土中自由水受到土顆粒間結(jié)合水膜的阻礙不能傳遞靜水壓力，故認(rèn)為土體不受水的浮力作用；假設(shè)0＜IL＜1，土處于塑性狀態(tài)，土顆粒是否受到水的浮力作用就較難肯定，在工程實(shí)踐中一般均按土體受到水浮力作用來(lái)考慮。四、水平向自重應(yīng)力σcx=σcy=K0σcz式中K0為側(cè)壓力系數(shù)，也稱(chēng)靜止土壓力系數(shù)，可在室內(nèi)用K0

三軸儀測(cè)得；在原位則可用自鉆式旁壓儀測(cè)試得到 1廣義虎克定律推導(dǎo)出理論關(guān)系為： K01留意在自重應(yīng)力〔自重應(yīng)力分布圖〕計(jì)算中：〔1〕地下水位以上土的自重應(yīng)力用自然重度計(jì)算。地下水位以下的土受到水的浮力作用，減輕了土的有效重力，計(jì)算時(shí)效自重應(yīng)力。有效自重應(yīng)力與水壓力的合力稱(chēng)為總自重應(yīng)力。當(dāng)某土層的液性指數(shù)小于0時(shí)，分層面處的自重應(yīng)力有突變。由于自重應(yīng)力沿深度線(xiàn)性增加，故分層土只要計(jì)算分層處各特征點(diǎn)的自重應(yīng)力，連接這些特征點(diǎn)就獲得自重應(yīng)力沿深度的分布圖。第三節(jié)根底底面壓力分布和計(jì)算建筑物荷載通過(guò)根底傳遞給地基的壓力稱(chēng)基底壓力，又稱(chēng)地基反力..一、根底底面地基反力分布的概念基底地基反力的分布規(guī)律主要取決于根底的剛度和地基的變形條件〔兩者共同作用〕依據(jù)根底的抗彎剛度：確定柔性根底，EI趨近于0：地基反力分布與作用的荷載分布外形一樣；根底底面的沉降則各處不同，中心大而邊緣小。剛性根底，EI趨近于無(wú)窮大：根底不會(huì)發(fā)生撓曲變形；在中心荷載作用下，基底各點(diǎn)的沉降是一樣馬鞍形〔中心小而邊緣大〕變?yōu)閽佄锞€(xiàn)形、鐘形分布〔根底邊緣應(yīng)力很大，使土產(chǎn)生塑性變形，邊緣應(yīng)力不再增加，而使中心局部連續(xù)增大〕二、地基反力的簡(jiǎn)化計(jì)算方法依據(jù)圣維南原理以及土中實(shí)際應(yīng)力的測(cè)量結(jié)果得知，當(dāng)作用在根底上的荷載總值肯定時(shí)，基底壓力分布外形只在肯定深度范圍內(nèi)對(duì)土中應(yīng)力分布產(chǎn)生影響。一般距基底的深度1.5~2.0倍時(shí)，它的影響已很不顯著。中心荷載作用下的地基反力P=N/A & N=F+G & G=γ

Ad式中，N為作用在根底地面形心的豎向荷載，kN；A為根底低面積，m2；F為作用在基G礎(chǔ)頂面通過(guò)基底形心的豎向荷載，kN；G為根底及其臺(tái)階上填土的總重，kN；γ 為根底和填土的平均重度，一般取γ =20kN/m3，地下水位以下取有效重度；d為根底埋置深度GG偏心荷載作用下的地基反力式中：l，b為基底平面的長(zhǎng)邊與短邊尺寸；M為作用在根底底面的力矩，M=N·e，e為偏心距；WW=bl2/6，p >0，基底壓力呈梯形分布;max min>0，p =0，基底壓力呈三角形分布；max minmax 當(dāng)>6時(shí)p p 基底消滅拉應(yīng)力基底地基反力重分布max 三、基底附加壓力計(jì)算一般自然土層在自重作用下的變形早已完畢基底附加壓力才使地基產(chǎn)生附加變形〔的變形〕基底附加壓力是上部構(gòu)造和根底傳到基底的地基反力與基底處原先存在于土中的自重應(yīng)力之差，按下式計(jì)算：p0——基底附加壓力，kN/m2；p——基底地基反力，為區(qū)分于附加壓力，又稱(chēng)基底總壓力，kN/m2；c——基底處自重應(yīng)力，kN/m2；c——d水位以下的土層用有效重度計(jì)算，kN/m3；d——根底埋置深度，簡(jiǎn)稱(chēng)根底埋深，m。..第四節(jié)集中力作用下土中應(yīng)力計(jì)算基底地基反力和基底附加壓力影響。一、集中力作用在地表時(shí)的應(yīng)力計(jì)算計(jì)算根本假定：地基土是連續(xù)、均勻、各向同性的半無(wú)限完全彈性體。

P r z

應(yīng)力系數(shù)α是z 的函數(shù)，可查表得到A(z=0，R=r)s：二、集中力作用在土體內(nèi)的應(yīng)力計(jì)算第五節(jié)豎向分布荷載作用下的土中應(yīng)力計(jì)算一、空間問(wèn)題〔一〕圓形面積上作用均布荷載時(shí)豎向應(yīng)力的表達(dá)式：z

pc式中，R——圓面積的半徑，m；r——應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)Mz軸的水平距離，m；αc——應(yīng)力系數(shù)，它是(r/R)及(z/R)的函數(shù)，查表可得〔二〕矩形面積均布荷載作用時(shí)土中豎向應(yīng)力計(jì)算1Oσ計(jì)算豎向應(yīng)力的表達(dá)式：

pozoa應(yīng)力系數(shù)a0

n=l/bm=z/b的函數(shù)，查表可得、矩形面積角點(diǎn)cσz計(jì)算豎向應(yīng)力的表達(dá)式： pz aaα n=l/bm=z/b的函數(shù)，查表可得az3σ計(jì)算－角點(diǎn)法z將矩形面積按計(jì)算點(diǎn)位置分成假設(shè)干小矩形分為四種狀況，留意看書(shū)！t〔三〕σ計(jì)算t豎向應(yīng)力的表達(dá)式：z

p zαtn=l/bm=z/bb值不是指根底的寬度，而是指三角形荷載分布方向的根底邊長(zhǎng)二、平面問(wèn)題〔一〕均布線(xiàn)荷載作用時(shí)土中應(yīng)力計(jì)算可瞄一下書(shū)，略〔二〕均布條形荷載作用下土中應(yīng)力計(jì)算z1σz豎向應(yīng)力的表達(dá)式 z

pua應(yīng)力系數(shù)au

n’=x/bm=z/b的函數(shù)，查表。留意坐標(biāo)軸的原點(diǎn)是在均布荷載的中點(diǎn)處。2、計(jì)算土中土中任一點(diǎn)的主應(yīng)力〔看書(shū)〕..s〔三〕三角形分布條形荷載作用下的土中應(yīng)力計(jì)算s豎向應(yīng)力的表達(dá)式 z

p應(yīng)力系數(shù)asn’=x/bm=z/b的函數(shù)，查表。留意坐標(biāo)軸的原點(diǎn)是在三角荷載的零點(diǎn)處三、大面積均布荷載下土中附加應(yīng)力計(jì)算力相等，成矩形分布四、成層地基中附加應(yīng)力分布的影響縮土層，即薄壓縮層狀況；另一種是脆弱土層上有一層壓縮性較低的土層，即硬殼層狀況當(dāng)上層土的壓縮性比下層土的壓縮性高時(shí)〔薄壓縮層狀況，即12附加應(yīng)力分布將發(fā)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象。當(dāng)上層土的壓縮性比下層土的壓縮性低時(shí)〔即硬殼層狀況，即1＞E2加應(yīng)力將發(fā)生集中現(xiàn)象。下臥剛性巖層將引起應(yīng)力集中的現(xiàn)象，假設(shè)巖層埋藏越淺，應(yīng)力集中愈顯著。加顯著。五、空間問(wèn)題和平面問(wèn)題附加應(yīng)力的比較略何謂自重應(yīng)力和附加應(yīng)力？

思考題答：自重應(yīng)力是由土體重力引起的應(yīng)力；附加應(yīng)力是在外荷載〔如建筑物荷載、車(chē)輛荷載、土中水的滲流力、地震荷載等〕作用下，在土中產(chǎn)生的應(yīng)力增量。何謂基底總壓力和基底附加壓力？答：基底總壓力是建筑物荷載通過(guò)根底傳遞給地基的壓力，稱(chēng)為基底壓力，又稱(chēng)地基反力基底附加壓力是上部構(gòu)造和根底傳到基底的地基反力與基底處原先存在于土中的自重應(yīng)力之差，按下式計(jì)算：在基底總壓力不變的前提下，增大根底埋深對(duì)土中應(yīng)力分布有什么影響？有兩個(gè)寬度不同的根底，其基底總壓力一樣，問(wèn)在同一深度處，哪一個(gè)根底下產(chǎn)生的附加應(yīng)力大，為什么？加應(yīng)力考慮？地下水位的升降，對(duì)土中應(yīng)力分布有何影響？答:..矩形均布荷載中點(diǎn)下與角點(diǎn)下的應(yīng)力之間有什么關(guān)系？3-12z=0，x/b=0.7能否用表中數(shù)字內(nèi)插求得，為什么？第四章土的壓縮性與地基沉降計(jì)算體積變形和外形變形。土在外力作用積縮小的特性稱(chēng)為土的壓縮性。由于孔隙水的排出而引起的壓縮對(duì)于飽和粘性土來(lái)說(shuō)是需要時(shí)間的的過(guò)程就稱(chēng)為土的固結(jié)。沉降：在建筑物荷載作用下，地基土主要由于壓縮而引起的豎直方向的位移。由于土壓縮性的兩個(gè)特點(diǎn)，因此爭(zhēng)論建筑物地基沉降包含兩方面的內(nèi)容：(1)確定沉降量的大小(最終沉降)；2)沉降與時(shí)間的關(guān)系。慢速壓縮試驗(yàn)法每一級(jí)荷載要求恒壓24小時(shí)或當(dāng)在1小時(shí)內(nèi)的壓縮量不超過(guò)0.005mm時(shí)，認(rèn)為變形已經(jīng)穩(wěn)定，并測(cè)定穩(wěn)H的總壓縮量 ，這稱(chēng)為慢速壓縮試驗(yàn)法。快速壓縮試驗(yàn)法：實(shí)際工程中，為削減室內(nèi)試驗(yàn)工作量，每級(jí)荷載恒壓1～2小時(shí)測(cè)定其壓縮量，在最終一級(jí)荷載下才壓縮到24小時(shí)，這成為快速壓縮試驗(yàn)法。依據(jù)上述壓縮試驗(yàn)可得到的 H ～ p 關(guān)系，可以得到土樣的孔隙比與加荷等級(jí)之間的 e～ p關(guān)系。土樣在壓縮前后變形量為ΔH，整個(gè)壓縮過(guò)程中土粒體積和截面積不變，所以固體顆粒高度不變。H 0 H 1 H1 e0

1 e ee0 H

0

(1w)H H1

H

0 e0

s 0 10壓縮系數(shù)a土體在側(cè)限條件下孔隙比削減量與豎向壓應(yīng)力增量的比值。壓縮系數(shù)愈大，土的壓縮性愈高

a為壓縮系數(shù)，MPa-1；a ＜0.1MPa-1 低壓縮性土1-2..0.1MPa-1≤a ＜0.5MPa-1 中壓縮性土a ≥0.5MPa-1 高壓縮性土土在完全側(cè)限條件ΔpΔε的比值，稱(chēng)為側(cè)限壓縮模量，E簡(jiǎn)稱(chēng)壓縮模量，用Es

表示。Ep p H1

HH1s HH1

1e1

1e2

1e2壓縮模量也不是常數(shù)，而是隨著壓力大小而變化。s Ea成反比，E愈大，as ce-lgpC來(lái)表示，稱(chēng)為壓縮指數(shù)，ccC與壓縮系數(shù)a不同，它在壓力較大時(shí)為常數(shù)，不隨壓力變化而變化。cc c CC0.2Cc c 0.4。..C卸載段和再壓縮段的平均斜率稱(chēng)為回彈指數(shù)或再壓縮指數(shù)。Cee c e C＜＜CC≈〔0.l～0.2〕Ce c e p對(duì)應(yīng)于曲線(xiàn)段過(guò)渡到直線(xiàn)段的某拐彎點(diǎn)的壓力值是土層歷史上所曾經(jīng)承受過(guò)的最大的固結(jié)壓力，也就是土體在固結(jié)過(guò)程中所受的最大有效應(yīng)力，稱(chēng)為前期固結(jié)壓力，用來(lái)表示。pcc目前最為常用的是依據(jù)室內(nèi)壓縮試驗(yàn)作出e-lgpp薩格蘭德〔Cassagrande〕1936年提出的閱歷作圖法，具體步驟如下：c〔1〕在e-lgp曲線(xiàn)拐彎處找出曲率半徑最小的點(diǎn)A，過(guò)AA1A2；〔2〕作∠1A2A3e-lgp曲線(xiàn)直線(xiàn)段的延長(zhǎng)線(xiàn)交于B點(diǎn)；〔3〕B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的有效應(yīng)力即為前期固結(jié)壓力。0 〔1〕p等于前期固結(jié)壓力p，也就是說(shuō)土自重應(yīng)力就是該土正常固結(jié)土OCR=10 0 〔2〕假設(shè)土層的自重應(yīng)力pp，也就是說(shuō)該土層歷史上受過(guò)超固結(jié)土蝕等緣由，使得原來(lái)長(zhǎng)期存在于土層中的豎向有效壓應(yīng)力減小了，則OCR>10 c 〔3〕pp，也就是說(shuō)該土層在自重作用下的團(tuán)結(jié)尚未完成，這種土稱(chēng)為欠固結(jié)土，如近沉積粘性士、人工填土等，由于沉積的時(shí)間短，在自重作用下還沒(méi)有完全固結(jié)，則c 從圖中p-s曲線(xiàn)可看出，當(dāng)荷載小于某數(shù)值時(shí)，荷載戶(hù)與載荷板沉降之間呈直線(xiàn)關(guān)0a段。依據(jù)彈性理論計(jì)算沉降的公式可反求地基的變形模量：..?p為直線(xiàn)段的荷載強(qiáng)度，kPa；sp的載荷板下沉量；b為載荷板的寬度或直徑；m0.2～0.250.25～0.45；w為沉降影響系數(shù)，對(duì)剛性載荷板取w=0.88(方形板)；w=0.79〔圓形板。rd彈性模量是指正應(yīng)力與彈性〔即可恢復(fù)〕正應(yīng)變d關(guān)于三種模量的爭(zhēng)論

r的比值。E壓縮模量 是土在完全側(cè)限的條件下得到的，為豎向正應(yīng)力與相應(yīng)的正應(yīng)變的比值。該參Es數(shù)將用于地基最終沉降量計(jì)算的分層總和法、應(yīng)力面積法等方法中。E變形模量是依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)E0降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)帶有很大的近似性。iEs與彈性〔即可恢復(fù)〕正應(yīng)e的比值。該參數(shù)常用于用彈性理論公式估算建筑物的初始瞬時(shí)沉降。i壓縮模量與變形模量間的換算關(guān)系E E

1

22

12K0 s 1 00≤μ≤0.50≤β≤1降量。地基沉降的緣由：外因：主要是建筑物荷載在地基中產(chǎn)生的附加應(yīng)力〔宏觀(guān)分析〕通常認(rèn)為地基土層在自重作用下壓縮已穩(wěn)定，主要是建筑物荷載在地基中產(chǎn)生的附加應(yīng)力。內(nèi)因：土的三相組成〔微觀(guān)分析〕具有碎散性，在附加應(yīng)力作用下土層的孔隙發(fā)生壓縮變形，引起地基沉降。彈性理論法計(jì)算沉降根本假定：?布辛奈斯克解針對(duì)荷載作用于地表的情形，近似適用于荷載埋置深度較淺的狀況。1．點(diǎn)荷載作用下地表沉降s確定柔性根底沉降角點(diǎn)的沉降為：scs (1 2)b m ln 1

m 2 1

ln( m

m 2 1)p

(12)bpc E m

0

E c 0..s根底中點(diǎn)的沉降s0s 412

bp

12bp0s根底平均沉降sm

E c 2 0

E 0 0s A

s(x,y)dxdy

12bpm A E m 0確定剛性根底沉降中心荷載作用下，地基各點(diǎn)的沉降相等。依據(jù)這個(gè)條件，可以從理論上得到圓形根底和矩形根底的沉降值：對(duì)一于圓形根底.根底沉降為：對(duì)于矩形根底，數(shù)學(xué)上可以用無(wú)窮級(jí)數(shù)來(lái)表示根底沉降，同樣沉降可寫(xiě)成：s12bpE r 00偏心荷載作用下，根底要產(chǎn)生沉降和傾斜。沉降后基底為一傾斜平面，基底傾斜可由彈性力學(xué)公式求得：對(duì)于圓形根底：

tg12

6Pe對(duì)于矩形根底：

E d3tg128KPeE b3分層總和法計(jì)算最終沉降〔一〕根本假設(shè)根底的平均沉降is為各分層土豎向壓縮量si

之和，式中，n為沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)的分層數(shù)。i計(jì)算si

時(shí)，假設(shè)地基土只在豎向發(fā)生壓縮變形，沒(méi)有側(cè)向變形，故可利用室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗(yàn)成果進(jìn)展計(jì)算?！捕秤?jì)算步驟地基土分層成層土的層面(不同土層壓縮性及重度不同)及地下水面(水面上、下土的有效重度不同)是固然的分層界面，分層厚度一般不宜大于0.4b〔b為基底寬度。計(jì)算各分層界面處土自重應(yīng)力自重應(yīng)力從自然地面起算，地下水位以下一般應(yīng)取有效重度。計(jì)算各分層界面處基底中心下豎向附加應(yīng)力確定地基沉降計(jì)算深度〔或壓縮層厚度〕一般取s/s=0.2)深度以上層厚為；假設(shè)在該深度以下為高壓縮性土，則應(yīng)取z csz/sc=0.1)深度處作為沉降計(jì)算深度的限值。i計(jì)算各分層土的壓縮量Ds：i..isH ei

e eH 1i 2iH

i(p2i

p)1i Hai i ia

1e 1i

1e 1i

1e i1iiHi分層土的厚度；ie i 為對(duì)應(yīng)于第分層土上e i 1i 1i p c(i1) ci1i 2e 為對(duì)應(yīng)于第i分層土自重應(yīng)力平均值p 與上下層面附加應(yīng)力值的平均值Dp之和p從土2i 1i的壓縮曲線(xiàn)上得到的孔隙比。

i 2ip

z(i1)

p ppi 2 2i 1i i疊加計(jì)算根底的平均沉降量： ii1n為沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)的分層數(shù)?！踩澈?jiǎn)潔爭(zhēng)論(1)在當(dāng)壓縮土層厚度同基底荷載分布面積相比很薄時(shí)才比較接近。如當(dāng)不行壓縮巖層上壓縮土層厚度H不大于基底寬度之半(b/2)力及巖層層面阻力對(duì)可壓縮土層的限制作用，土層壓縮只消滅很少的側(cè)向變形。(2)假定地基土側(cè)向不能變形引起的計(jì)算結(jié)果偏小，取基底中心點(diǎn)下的地基中的附加(3)當(dāng)需考慮相鄰荷載對(duì)根底沉降影響時(shí)，通過(guò)將相鄰荷載在基底中心下各分層深度處引起的附加應(yīng)力疊加到根底本身引起的附加應(yīng)力中去來(lái)進(jìn)展計(jì)算。(4)當(dāng)基坑開(kāi)挖面積較大、較深以及暴露時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，由于地基土有足夠的回彈量，因此根底荷載施加之后，不僅附加壓力要產(chǎn)生沉降，基底地基土的總應(yīng)力到達(dá)原自重應(yīng)力狀態(tài)的初始階段也會(huì)發(fā)生再壓縮量沉降。有效應(yīng)力原理：(1)飽和土體內(nèi)任一平面上受到的總應(yīng)力等于有效應(yīng)力加孔隙水壓力;(2)土的強(qiáng)度的變化和變形只取決于有效應(yīng)力的變化。...太沙基的一維滲流固結(jié)理論〔一〕根本假設(shè)〔1〕土是均質(zhì)的、完全飽和的；〔2〕土粒和水是不行壓縮的；〔3〕土層的壓縮和土中水的滲流只沿豎向發(fā)生，是一維的；〔4〕土中水的滲流聽(tīng)從達(dá)西定律，且滲透系數(shù)h保持不變；〔5〕de/d=，且壓縮系數(shù)保持不變；〔6〕外荷載是一次瞬時(shí)施加的。0zt時(shí)刻豎向有效應(yīng)力與起始超孔隙水壓力ut時(shí)刻的固結(jié)度。0t地基平均固結(jié)度：土層在固結(jié)過(guò)程中，t時(shí)刻土層各點(diǎn)土骨架擔(dān)當(dāng)?shù)挠行?yīng)力圖面積與起始超孔隙水壓力(或附加應(yīng)力)圖面積之比，稱(chēng)為t時(shí)刻土層的平均固結(jié)度，用U 表示t固結(jié)沉降變形而引起的沉降，是粘性土地基沉降最主要的組成局部。次固結(jié)沉降是指超靜孔隙水壓力消散為零，在有效應(yīng)力根本上不變的狀況下，隨時(shí)間連續(xù)粘滯流淌的形態(tài)緩慢移動(dòng)，造成水膜厚度相應(yīng)地發(fā)生變化，使土骨架產(chǎn)生徐變的結(jié)果。第五章 土的抗剪強(qiáng)度學(xué)習(xí)大綱：1.把握抗剪強(qiáng)度公式，生疏抗剪強(qiáng)度的影響因素2．把握摩爾-庫(kù)侖抗剪強(qiáng)度理論和極限平衡理論3．把握抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定方法把握不同固結(jié)和排水條件下土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的意義及應(yīng)用了解應(yīng)力路徑的概念第一節(jié) 概述土的抗剪強(qiáng)度：是指土體對(duì)于外荷載所產(chǎn)生的剪應(yīng)力的極限抵抗力量工程實(shí)踐和室內(nèi)試驗(yàn)都證明白土是由于受剪而產(chǎn)生破壞要特點(diǎn)，因此，土的強(qiáng)度問(wèn)題實(shí)質(zhì)上就是土的抗剪強(qiáng)度問(wèn)題地基破壞：強(qiáng)度破壞，變形破壞其次節(jié)土的強(qiáng)度理論與強(qiáng)度指標(biāo)一、抗剪強(qiáng)度的庫(kù)侖定律庫(kù)侖定律：在一般應(yīng)力水平下，土的抗剪強(qiáng)度與滑動(dòng)面上的法向應(yīng)力之間呈直線(xiàn)關(guān)系Τf=σtanθ〔砂性土〕 Τf=σtanθ+ψ二、土的抗剪強(qiáng)度的構(gòu)成力粘聚力：包括原始粘聚力、固化粘聚力和毛細(xì)粘聚力三 土的強(qiáng)度理論——極限平衡理論1、摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論1910年摩爾(Mohr)提出了材料破壞的第三強(qiáng)度理論即最大剪應(yīng)力理論，并指出在破壞面上的切應(yīng)力τf是為該面上法向應(yīng)力σ的函數(shù)，即這個(gè)函數(shù)在τf-σ座標(biāo)中是一條曲τf＝f〔σ〕..2、土中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)3、土中應(yīng)力與土的平衡狀態(tài)莫爾圓，相交，相割，相切時(shí)表示意義4、土的極限平衡理論

tan

245o

2ctan45o 1 3 2

2 3

tan

245o

22ctan45o 2無(wú)粘性土：c=0 依據(jù)相應(yīng)指標(biāo)可以判定土的應(yīng)力狀態(tài)第三節(jié) 土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的試驗(yàn)方法及其應(yīng)用一、直接剪切試驗(yàn)測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度的最簡(jiǎn)潔的方法是直接剪切試驗(yàn)〔直剪儀〕按加荷方式的不同，直剪儀可分為應(yīng)變掌握式和應(yīng)力掌握式兩種。前者是以等速水平推動(dòng)試樣產(chǎn)生位移并測(cè)定相應(yīng)的剪應(yīng)力;后者則是對(duì)試樣分級(jí)施加水平剪應(yīng)力，同時(shí)測(cè)定相應(yīng)的位移〔我國(guó)目前一普遍承受的是應(yīng)變掌握式直剪儀〕直剪試驗(yàn)原理：剪切前施加在試樣頂面上的豎向壓力為剪破面上的法向應(yīng)力。TA，在法向應(yīng)力作用下，剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線(xiàn)，依據(jù)曲線(xiàn)得到該作用下，得到土的抗剪強(qiáng)度。直接剪切試驗(yàn)?zāi)壳罢张f是室內(nèi)土的抗剪強(qiáng)度最根本的測(cè)定方法。試驗(yàn)和工程實(shí)踐都說(shuō)明土的抗剪強(qiáng)度是與土受力后的排水固結(jié)狀況有關(guān)，因而在土工工程設(shè)計(jì)中所需要的強(qiáng)度指標(biāo)試驗(yàn)方法必需與現(xiàn)場(chǎng)的施工加荷實(shí)際相結(jié)合〔直剪儀的構(gòu)造無(wú)法做到任意掌握土樣是否排水的要求〕直剪試驗(yàn)方法分類(lèi)：0.8mm/min的剪切速率快速施加水剪應(yīng)力使試樣剪切破壞。一般從加荷到土樣剪壞只用3～5min。由于剪切速率較快，可認(rèn)為10－6cm/s的粘性土在剪切過(guò)程中試樣沒(méi)有排水固結(jié)，近似模擬了“不排水剪切”過(guò)程，得到的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)用cq，φq表示。0.8mm/min的剪切速率快速施加水平剪應(yīng)力使試樣剪切破壞。固結(jié)快剪試驗(yàn)近似模擬了“固結(jié)不排水剪切”過(guò)程，它也只適用于滲透系數(shù)小于10－6cm/s的粘性土，得到的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)用ccq，φcq表示3〕慢剪。慢剪試樣是在對(duì)試樣施加豎向壓力后，讓試樣充分排水固結(jié)，待沉降穩(wěn)定后，以小于0.02mm/min的剪切速率施加水平剪應(yīng)力直至試樣剪切破壞水和產(chǎn)生體積變形，模擬了“固結(jié)排水剪切”過(guò)程，得到的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)用cs，φs表示直剪試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)：..優(yōu)點(diǎn)：儀器構(gòu)造簡(jiǎn)潔，試樣的制備和安裝便利，易于操作缺點(diǎn)：l〕剪切面限定在上下盒之間的平面，而不是沿土樣最薄弱的面剪切破壞；〔上下盒的中軸線(xiàn)不重合，主應(yīng)力的大小及方向都是變化的；試驗(yàn)時(shí)不能?chē)?yán)格掌握排水條件，并且不能量測(cè)孔隙水壓力；試驗(yàn)時(shí)上下盒之間的縫隙中易嵌入砂粒，使試驗(yàn)結(jié)果偏大二、三軸壓縮試驗(yàn)土的抗剪強(qiáng)度的試驗(yàn)方法有多種，目前室內(nèi)最常用的是直接剪切試驗(yàn)和三軸壓縮試驗(yàn)。三軸壓縮試驗(yàn)也稱(chēng)三軸剪切試驗(yàn)，是測(cè)定抗剪強(qiáng)度的一種較為完善的方法常規(guī)三軸試驗(yàn)一般按如下步驟進(jìn)展：將土樣切制成圓柱體套在橡膠膜內(nèi)，放在密閉的壓力室中，依據(jù)試驗(yàn)排水要求啟閉有關(guān)的閥門(mén)開(kāi)關(guān)。向壓力室內(nèi)注入氣壓或液壓，使試樣承受四周壓力σ3作用，并使該四周壓力在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中保持不變。3〕通過(guò)活塞桿對(duì)試樣加豎向壓力，隨著豎向壓力漸漸增大，試樣最終將因受剪而破壞三軸試驗(yàn)方法1〕三軸不固結(jié)不排水試驗(yàn)〔UU試驗(yàn)〕試樣在施加四周壓力和隨后施加偏應(yīng)力直至剪壞的整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中都不允許排水即從開(kāi)始加壓直至試樣剪壞土中的含水量始終保持不變孔隙水壓力也不會(huì)消散試驗(yàn)指標(biāo)：cu、ψu(yù), 這種試驗(yàn)方法所對(duì)應(yīng)的實(shí)際工程條件相當(dāng)于飽和軟粘土中快速加荷時(shí)的應(yīng)力狀況三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)〔CU試驗(yàn)〕試樣在施加四周壓力排水固結(jié)和隨后施加偏應(yīng)力直至剪壞的整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中不允許排水。試驗(yàn)指標(biāo)：ccu、cu

固結(jié)不排水剪試驗(yàn)是常常要做的工程試驗(yàn)，它適用的實(shí)際工程條件常常是一般正常固結(jié)土層在工程竣工或在使用階段受到大量、快速的活荷載或增加的荷載的作用時(shí)所對(duì)應(yīng)的受力狀況。三軸固結(jié)排水試驗(yàn)〔CD試驗(yàn)〕試樣在施加四周壓力和隨后施加偏應(yīng)力直至剪壞的整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中均允許排水。試驗(yàn)指標(biāo)：cd、 d三軸試驗(yàn)的突出優(yōu)點(diǎn)是能夠掌握排水條件以及可以量測(cè)土樣中孔隙水壓力的變化。此壓縮儀是土工試驗(yàn)不行缺少的儀器設(shè)備三軸壓縮試驗(yàn)的主要缺點(diǎn)是試件所受的力是軸對(duì)稱(chēng)的，也即試件所受的三個(gè)主應(yīng)力中，有兩個(gè)是相等的可在不同的三個(gè)主應(yīng)力作用下進(jìn)展試驗(yàn)3、三軸試驗(yàn)結(jié)果的整理和表達(dá)土的抗剪強(qiáng)度的試驗(yàn)成果一般有兩種表示方法:一種是在τf-σ關(guān)系圖中的橫坐標(biāo)用總應(yīng)力表示，稱(chēng)為總應(yīng)力法.另一種是在τf-σ關(guān)系圖中的橫坐標(biāo)用有效應(yīng)力σ‘表示，稱(chēng)為有效應(yīng)力法..應(yīng)力應(yīng)有對(duì)應(yīng)關(guān)系，這一點(diǎn)已為很多試驗(yàn)所證明3三、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)(無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)是三軸剪切試驗(yàn)的特例，對(duì)試樣不施加四周壓力，即=0，只施加軸向壓力直至發(fā)生破壞，試樣在無(wú)側(cè)限壓力條件下，剪切破壞時(shí)試3q，稱(chēng)為無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度)u粘性土的原狀土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與原土構(gòu)造完全破壞的重塑土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的比值(反映土的構(gòu)造受q動(dòng)對(duì)強(qiáng)度的影響程度).S t強(qiáng)度降低就愈多四、十字板剪切試驗(yàn)(略)A、B

uq ” 土的靈敏度愈高，其構(gòu)造性愈強(qiáng)，受擾動(dòng)后土的u斯肯普頓(Skempton)等人認(rèn)為，土中的孔隙壓力不僅是由于法向應(yīng)力所產(chǎn)生，而且剪力的作用也會(huì)產(chǎn)生的孔隙壓力增量。在三軸試驗(yàn)爭(zhēng)論的根底上，提出了在簡(jiǎn)單壓力狀態(tài)下的孔隙壓力表達(dá)式為：孔隙壓力系數(shù)A的數(shù)值取決于偏應(yīng)力所引起的體積變化。高壓縮性粘土的A值較大，超固結(jié)粘土在剪應(yīng)力作用下會(huì)發(fā)生體積膨脹，從而產(chǎn)生負(fù)的孔隙壓力，A則為負(fù)值六、抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)方法與指標(biāo)的選用三軸試驗(yàn)和直剪試驗(yàn)各自的三種試驗(yàn)方法而僅是為了通過(guò)快和慢的剪切速率來(lái)解決土樣的排水條件問(wèn)題。所以，當(dāng)把慢剪與排水剪，試驗(yàn)方法及相應(yīng)的強(qiáng)度指標(biāo)的選用條件。試驗(yàn)方法法。有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)力能通過(guò)試驗(yàn)、計(jì)算或其它方法加以確定時(shí)，宜承受有效應(yīng)力法不固結(jié)不排水剪指標(biāo)土樣進(jìn)展不固結(jié)不排水剪切時(shí)，所施加的外力將全部由孔隙水壓力擔(dān)當(dāng)，土樣完全保持4〕固結(jié)不排水剪指標(biāo)..σ3將全部轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力,而施加的偏應(yīng)力將產(chǎn)生孔隙水壓力。在對(duì)土層較薄、滲透性較大、施工速度較慢的工程進(jìn)展分析時(shí)固結(jié)不排水剪的強(qiáng)度指標(biāo)。七、應(yīng)力路徑的概念應(yīng)力路徑是指在外力作用下土中某一點(diǎn)的應(yīng)力變化過(guò)程在應(yīng)力坐標(biāo)圖中的軌跡與強(qiáng)度特性也將消滅很大的差異第四節(jié)關(guān)于土的抗剪強(qiáng)度影響因素的爭(zhēng)論(如土的顆粒組成、原始密度、枯性土的觸變性等)和應(yīng)力狀態(tài)(如前期固結(jié)壓力等)兩個(gè)方面。一、土的礦物成分、顆粒外形和級(jí)配的影響就粘性土而言，主要是礦物成分的影響。不同的粘土礦物具有不同的晶格構(gòu)造，它們的穩(wěn)定性、親水性和膠體特性也各不一樣，因而對(duì)粘土的抗剪強(qiáng)度(主要是對(duì)粘聚力)產(chǎn)生顯著的影響。一般來(lái)說(shuō)，粘性土的抗剪強(qiáng)度隨著粘粒和粘土礦物含量的增加而增大。就砂性土而言，主要是顆粒的外形、大小及級(jí)配的影響。二、含水量的影響含水量的增高一般將使土的抗剪強(qiáng)度降低。這種影響主要表現(xiàn)在兩方面：一是;一是粘土顆粒外表結(jié)合水膜的增厚使原始粘聚力減小。三、原始密度的影晌一般來(lái)說(shuō)，土的原始密度越大，其抗剪強(qiáng)度就越高。對(duì)于粗顆粒土(例如砂性土)對(duì)于細(xì)顆粒土(粘性土)來(lái)說(shuō)，密度越大意味著顆粒之間的距離越小，水膜越薄，因而原始粘聚力也就越大。其它條件一樣時(shí)，粘性土的抗剪強(qiáng)度是隨著密度的增大而增大的。在實(shí)際允許較小剪應(yīng)變的條件下，密砂的抗剪強(qiáng)度明顯大于松砂。四、粘性土觸變性的影響粘性土的強(qiáng)度會(huì)因受擾動(dòng)而減弱，但經(jīng)過(guò)靜置又可得到肯定程度的恢復(fù)，對(duì)粘性土的這一特性稱(chēng)為觸變性則試樣就不能反映其自然強(qiáng)度，土的靈敏度愈大，這種影響就愈顯著另一方面，當(dāng)擾動(dòng)停頓后，粘性土的強(qiáng)度又會(huì)隨時(shí)間而漸漸增長(zhǎng)。如在粘性土中進(jìn)行打樁時(shí)，樁側(cè)土因受到擾動(dòng)而導(dǎo)致強(qiáng)度降低，但在停頓打樁以后，土的強(qiáng)度則漸漸恢復(fù)，樁的承載力也隨之漸漸增加，這種現(xiàn)象就是受土的觸變性影響的結(jié)果五、土的應(yīng)力歷史的影響土的受壓過(guò)程所造成的土體受力歷史狀態(tài)的不一樣，對(duì)土體強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果也是有影響的〔具體影響看不懂〕思考題試比較直剪試驗(yàn)和三軸試驗(yàn)的土樣的應(yīng)力狀態(tài)有什么不同？答：直剪試驗(yàn)：土樣受兩個(gè)方向相互垂直的兩個(gè)力，正應(yīng)力σ和剪應(yīng)力Τ。三軸試驗(yàn)：土樣受三個(gè)方向相互垂直的三個(gè)力，主應(yīng)力σ1，圍壓σ2=σ3=σ試比較直剪試驗(yàn)的三種方法及其相互間的主要異同點(diǎn)答：這三種方法的不同主要表達(dá)在剪切速率和排水條件，一樣則表達(dá)在原理和試驗(yàn)過(guò)程上，..具體如下：0.8mm/min的剪切速率快速施加水剪應(yīng)力使試樣剪切破壞。一般從加荷到土樣剪壞只用3～5min。由于剪切速率較快，可認(rèn)為10－6cm/s的粘性土在剪切過(guò)程中試樣沒(méi)有排水固結(jié)，近似模擬了“不排水剪切”過(guò)程，得到的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)用cq，φq表示。0.8mm/min的剪切速率快速施加水平剪應(yīng)力使試樣剪切破壞。固結(jié)快剪試驗(yàn)近似模擬了“固結(jié)不排水剪切”過(guò)程，它也只適用于滲透系數(shù)小于10－6cm/s的粘性土，得到的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)用ccq，φcq表示3〕慢剪。慢剪試樣是在對(duì)試樣施加豎向壓力后，讓試樣充分排水固結(jié)，待沉降穩(wěn)定后，以小于0.02mm/min的剪切速率施加水平剪應(yīng)力直至試樣剪切破壞水和產(chǎn)生體積變形，模擬了“固結(jié)排水剪切”過(guò)程，得到的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)用cs，φs表示如何從庫(kù)倫定律和莫爾應(yīng)力圓原理說(shuō)明：當(dāng)σ1不變，而σ3變小時(shí)土可能破壞，反之，當(dāng)σ3不變時(shí)，σ1增大時(shí)土也可能發(fā)生破壞當(dāng)1不變，而3變小時(shí)〔不知道，當(dāng)3不變時(shí)，1增大時(shí)，σ1tanθ+ψ，其中Τf增大到大于土樣的抗剪強(qiáng)度時(shí)，土樣發(fā)生破壞。莫爾應(yīng)力圓：畫(huà)出莫爾圓，當(dāng)σ1，σ3〔莫爾圓在此不畫(huà)，諸位悠著點(diǎn)〕試從應(yīng)力狀態(tài)角度說(shuō)明通常進(jìn)展三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)時(shí)，先加等向固結(jié)壓力σ3是否合理，為什么？答：不合理，假設(shè)開(kāi)頭施加等向固結(jié)壓力為σ3，使試樣充分排水，在排水的過(guò)程中，σ3σ3已經(jīng)不是初始時(shí)刻施加的圍壓，但我們計(jì)算時(shí)卻承受了初始圍壓。故不合理〔我的高見(jiàn)，諸位嗅著看〕孔隙水壓力和含水量變化的狀況答：不知所云學(xué)習(xí)目標(biāo)

第六章土壓力計(jì)算 把握土壓力的根本概念與常用計(jì)算方法，初步具備將土壓力理論應(yīng)用于一般工程問(wèn)題的力量。學(xué)習(xí)要求1．把握靜止土壓力、主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力的形成條件；2．把握朗肯土壓力理論；3.把握庫(kù)侖土壓力理論；4．了解有超載、成層土、有地下水狀況的土壓力計(jì)算；5.了解土壓力計(jì)算在實(shí)際工程中存在的問(wèn)題。第一節(jié)概述1土壓力。2、由于土壓力是作用在擋土構(gòu)造上的主要荷載，因此設(shè)計(jì)擋土構(gòu)造時(shí)首先要確定土壓力的性質(zhì)、大小、方向和作用點(diǎn)。3、作用在擋土構(gòu)造上的土壓力，按擋土構(gòu)造的位移方向、大小及土體所處的三種極限平衡狀態(tài)，可分為三種：靜止土壓力、主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力。..4〔移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)墻后填土處于彈性平衡狀態(tài)時(shí)，作用在擋土墻背的土壓力稱(chēng)為靜止土壓力。5、主動(dòng)土壓力：擋土構(gòu)造在土壓力作用下向離開(kāi)土體的方向位移，隨著這種位移的增大，作用在擋土構(gòu)造上的土壓力將從靜止土壓力漸漸減小。當(dāng)上體到達(dá)主動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在擋土構(gòu)造上的土壓力稱(chēng)為主動(dòng)土壓力。6、被動(dòng)土壓力：擋土構(gòu)造在荷載作用下向土體方向位移，使土體到達(dá)被動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí)的土壓力稱(chēng)為被動(dòng)土壓力。其次節(jié)靜止土壓力計(jì)算一、墻背豎直時(shí)的靜止土壓力計(jì)算土壓力計(jì)算p依據(jù)半無(wú)限彈性體在無(wú)側(cè)移的條件下側(cè)壓力與豎向應(yīng)力可按下式計(jì)算：p0K在缺乏試驗(yàn)資料時(shí)，可用下述閱歷公式估算：K0土壓力分布E的靜止土壓力為：E00，E的作用點(diǎn)在距墻底h/3處。0第三節(jié)朗肯土壓力理論根本假設(shè)：擋土墻背垂直、光滑；其后土體外表水平并無(wú)限延長(zhǎng)。一、朗肯主動(dòng)土壓力1、主動(dòng)土壓力計(jì)算方法..依據(jù)土的極限平衡理論，可推導(dǎo)出主動(dòng)土壓力強(qiáng)度p的計(jì)算公式如下：a2、主動(dòng)土壓力分布規(guī)律無(wú)粘性土作用在單位長(zhǎng)度擋墻上的土壓力為三角形分布面積，即：，土壓力作用點(diǎn)在距墻底h/3高度處。z粘性土臨界深度：z0..單位長(zhǎng)度擋墻上的主動(dòng)土壓力為：主動(dòng)土壓力E0的作用點(diǎn)通過(guò)三角形的形心，即作用在離墻底例題：

高度處。..二、朗肯被動(dòng)土壓力1、被動(dòng)土壓力計(jì)算2、被動(dòng)土壓力分布規(guī)律作用在單位長(zhǎng)度擋土墻上的土壓力Ep：..Ep的作用線(xiàn)通過(guò)土壓力強(qiáng)度分布圖的形心：對(duì)無(wú)粘性土，Eph/3高度處；p1 對(duì)粘性土，E 的作用點(diǎn)在離墻底h/3處，E 的作用點(diǎn)在離墻底h/2p1 三、幾種狀況下朗肯土壓力的計(jì)算土體外表有均布荷載當(dāng)墻后土體外表有連續(xù)均布荷載q作用時(shí)，土壓力的計(jì)算方法是將均布荷載換算為當(dāng)量的土重，即用假想的土重代替均布荷載。當(dāng)土體外表水尋常(如圖)，當(dāng)量的土層厚度為：A”B為墻背，按土體外表無(wú)荷載的狀況計(jì)算土壓力。p qK以無(wú)粘性土為例，土體外表A點(diǎn)的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度為：aA a墻底B點(diǎn)的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度為：

p (h＋q)KaB a實(shí)際的土壓力分布圖為梯形ABCD局部，土壓力的作用點(diǎn)在梯形的重心。例題：..〔二〕成層土體中的朗肯土壓力計(jì)算〔圖見(jiàn)教材第133頁(yè)〕在計(jì)算土壓力時(shí)，第一層的土壓力按均質(zhì)土計(jì)算，土壓力的分布為圖6-11中的abc局部；計(jì)算其次層土壓力時(shí)，將第一層土按重度換算為與其次層土一樣的當(dāng)量土層，即其當(dāng)量土層厚度為：..1 然后以〔h+h )為墻高按均質(zhì)土計(jì)算土壓力，但只在其次層土層范圍內(nèi)有效，如圖6-11中的bdfe1 例題：..〔三〕墻后土體中有地下水的水壓力計(jì)算1、假定浸水前后土體的內(nèi)摩擦角不變所謂“水土分算”法合滲透性大的砂土層狀況；“水土合算”法在計(jì)算土壓力時(shí)則將地下水位以下的土體重度取為飽和重度，水壓力不再單獨(dú)計(jì)算疊加，這種方法比較適合滲透性小的粘性土層狀況。水土分算法〔適用無(wú)粘性土和滲透系數(shù)較大的粘性土〕水土合算法〔適用滲透系數(shù)較小的粘性土〕..2、考慮土體浸水前后土體內(nèi)摩擦角φ值變化w土體浸水將使地下水位以下土體的內(nèi)摩擦角φ值降低為φ 計(jì)算土壓力時(shí)以地下水位為界將土體分為具有不同切值的上、下兩層，按分層土方法計(jì)算土壓力。w首先求地下水位以上局部土體的土壓力；φ然后將上層土體作為均布荷載作用在層土體上計(jì)算下層土體的土壓力〔土體重度取有效重度，計(jì)算土壓力系數(shù)時(shí)承受 ，并疊加上靜水壓力。φw第四節(jié)庫(kù)倫土壓力理論1、根本假定擋土墻后土體為均勻各向同性無(wú)粘性土；擋土墻后產(chǎn)生主動(dòng)或被動(dòng)土壓力時(shí)墻后土體形成滑動(dòng)土楔，其滑裂面為通過(guò)墻踵的平面；滑動(dòng)土楔可視為剛體。庫(kù)侖土壓力理論依據(jù)滑動(dòng)土楔處于極限平衡狀態(tài)時(shí)的靜力平衡條件來(lái)求解主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力。思考題1、靜止土壓力、主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力產(chǎn)生的條件是什么？與哪些因素有關(guān)？其中影響最大的因素是什么？1〕產(chǎn)生條件的水平壓應(yīng)力。土壓力。因素：擋土墻的位移方向和位移量、作用在擋土構(gòu)造上的土體性質(zhì)、擋土構(gòu)造本身的材料等。..其中影響最大的因素是擋土構(gòu)造的位移狀況〔位移方向和位移量。2、朗肯土壓力理論的假定是什么？無(wú)視墻背與土體之間的摩擦力對(duì)土壓力的計(jì)算結(jié)果有什么影響？1〕平面和墻的反面均為主平面〔在這兩個(gè)平面上的剪應(yīng)力為零，作用在該平面上的法向應(yīng)力即為主應(yīng)力。〔2〕墻背粗糙則墻背與填土間有摩擦力產(chǎn)生，剪應(yīng)力不為0。那么，土體內(nèi)的任意水平面和墻的反面則不能作為主平面。3、庫(kù)侖土壓力理論的假定是什么？它假定裂開(kāi)面為平面，與實(shí)際狀況有什么區(qū)分？對(duì)土壓力的計(jì)算結(jié)果有什么影響？〔〕假定：擋土墻后土體為均勻各向同性無(wú)粘性土壓力時(shí)墻后土體形成滑動(dòng)土楔，其滑裂面為通過(guò)墻踵的平面；滑動(dòng)土楔可視為剛體。實(shí)際的裂開(kāi)面往往是一個(gè)曲面。假設(shè)裂開(kāi)面為平面，那么裂開(kāi)面上的力的大小未知，但是方向是的；而裂開(kāi)面是一個(gè)曲面的話(huà)，那么裂開(kāi)面上的力的大小和方向都是未知的，這樣就無(wú)法計(jì)算土壓力。第七章土坡穩(wěn)定分析學(xué)習(xí)目標(biāo)土坡穩(wěn)定分析的條分法。學(xué)習(xí)根本要求把握無(wú)粘性土土坡的穩(wěn)定性分析法把握粘性土土坡的圓弧穩(wěn)定分析法，了解畢肖普等其它常用分析方法第一節(jié) 概述土坡包括自然土坡和人工土坡:自然土坡是指自然形成的山坡和江河湖海的岸坡。人工土坡則是指人工開(kāi)挖基坑、基槽、路塹或填筑路堤、土壩形成的邊坡。土坡滑動(dòng)失穩(wěn)的緣由一般有以下兩類(lèi)狀況：外界力的作用破壞了土體內(nèi)原來(lái)的應(yīng)力平衡狀態(tài)。土的抗剪強(qiáng)度由于受到外界各種因素的影響而降低，促使土坡失穩(wěn)破壞滑坡的實(shí)質(zhì)是土坡內(nèi)滑動(dòng)面上作用的滑動(dòng)力超過(guò)了土的抗剪強(qiáng)度土坡的穩(wěn)定程度通常用安全系數(shù),可定義為:滑動(dòng)面上抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比，即：K=Mf/M也有用粘聚力、摩擦角、臨界高度表示的其次節(jié) 砂性土土坡的穩(wěn)定分析對(duì)砂性土構(gòu)成的土坡，破壞時(shí)滑動(dòng)面大多近似于平面，一般均假定滑動(dòng)面是平面簡(jiǎn)潔土坡：土坡的頂面和底面都是水平的，并伸至無(wú)窮遠(yuǎn)，土坡由均質(zhì)土組成滑動(dòng)穩(wěn)定安全系數(shù)K為〔如圖：..K≥1.25～1.30依據(jù)這一原理，工程上可以通過(guò)堆砂錐體法確定砂土的內(nèi)摩擦角〔也稱(chēng)為砂土的自然休止角〕第三節(jié) 粘性土土坡的整體穩(wěn)定分析一、粘性土坡滑動(dòng)面的形式實(shí)際滑動(dòng)面位置總是發(fā)生在受力狀況最不利或者土性最薄弱的地方，而我們常假定土坡是沿著圓弧裂開(kāi)面滑動(dòng)，以簡(jiǎn)化土坡穩(wěn)定驗(yàn)算的方法：一般可形成如下三種形式：B點(diǎn)，稱(chēng)為坡腳圓E點(diǎn)，稱(chēng)為坡面圓圓弧滑動(dòng)面發(fā)生在坡角以外的A中點(diǎn)圓實(shí)際土坡在滑動(dòng)時(shí)形成的滑動(dòng)面與坡角β大小、土的強(qiáng)度指標(biāo)以及土中硬層的位置等有關(guān)。簡(jiǎn)潔土坡BC為一平面的土坡二、土坡圓弧滑動(dòng)整體穩(wěn)定分析的根本概念r 土坡滑動(dòng)的K可以用M與Mr AD最危急的滑動(dòng)面Kmin的滑動(dòng)面確定最危急滑動(dòng)面圓心的閱歷方法：費(fèi)倫紐斯&泰勒三、費(fèi)倫紐斯確定最危急滑動(dòng)面圓心的方法φ=0時(shí)費(fèi)倫紐斯提其圓心為D點(diǎn)φ>0時(shí)費(fèi)倫紐斯提出，這時(shí)最危急滑動(dòng)面也通過(guò)坡腳，其ED的延長(zhǎng)線(xiàn)上，E點(diǎn)的位置距坡腳B點(diǎn)的水平距離為4.5H,距坡頂?shù)呢Q直2H，圓心越向外移。..四、泰勒分析方法N用圖表的形式給出了確定簡(jiǎn)潔粘性土坡最危急滑動(dòng)面圓心位置和穩(wěn)定因數(shù) 的方Ns法5個(gè)計(jì)算參數(shù)，即γ、土坡高度Hβ及土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c、φs3c、γ、HN，稱(chēng)為穩(wěn)定因數(shù)，即sφ>3腳圓，其最危急滑動(dòng)面圓心位置，可依據(jù)φ及β角值，從圖表曲線(xiàn)查得θ及α值作圖求得；φ＝0°，且β>53°時(shí)，滑動(dòng)面也是坡腳圓，其最危急滑動(dòng)面圓心位置，同樣可7-7中的θφ值作圖求得當(dāng)φ＝0 °，且β<53°時(shí)，滑動(dòng)面可能是中點(diǎn)圓，也有可能是坡腳圓或坡面圓，它取決于硬層的埋藏深度。dxx 當(dāng)土坡高度為H，硬層的埋藏深度為nH，假設(shè)滑動(dòng)面為中點(diǎn)圓，則圓心位置在坡面中點(diǎn)M的鉛直線(xiàn)上，且與硬層相切，滑動(dòng)面與土面的交點(diǎn)為A，A點(diǎn)距坡腳B距離為nH，nH值可依據(jù)nβdxx 邊坡的安全系數(shù)有：第四節(jié) 粘性土土坡穩(wěn)定分析的條分法費(fèi)倫紐斯、畢肖普等提出了粘性土土坡穩(wěn)定分析的條分法一、費(fèi)倫紐斯條分法條分法的根本原理：如下圖土坡，取單位長(zhǎng)度土坡按平面問(wèn)題計(jì)算。設(shè)可能的滑動(dòng)面是一圓弧AD，其圓ORABCDA分成很多豎向土條，土條寬度一般可取b=0.1R。假設(shè)不考慮土條兩側(cè)的條間作用力效應(yīng)。一般說(shuō)這樣得到的穩(wěn)定安全系數(shù)是偏小的。AD時(shí)的穩(wěn)定安全系數(shù)為：..二、畢肖普條分法畢肖普在求解時(shí)補(bǔ)充了兩個(gè)假設(shè)條件：i X X =0無(wú)視土條間的豎向剪切力X及X 的作用，即i X X =0i i+1T的大小作了規(guī)定。土坡的K為：式中三、按有效應(yīng)力法分析土坡穩(wěn)定前面所介紹的土坡穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算公式都是屬于總應(yīng)力法總應(yīng)力指標(biāo)。假設(shè)土坡是由飽和粘土產(chǎn)生孔隙水壓力，使土的有效應(yīng)力減小應(yīng)當(dāng)考慮孔隙水壓力的影響，承受有效應(yīng)力法計(jì)算：費(fèi)倫紐斯條分法：畢肖普條分法：..第五節(jié) 土坡穩(wěn)定分析的幾個(gè)問(wèn)題一、土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)及安全系數(shù)的選用在實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)結(jié)合土坡的實(shí)際加載狀況、填土性質(zhì)和排水條件等，選用適宜的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)?？旒艋蛉S不排水剪試驗(yàn)指標(biāo)，用總應(yīng)力法分析。有效應(yīng)力法分析土坡穩(wěn)定的安全系數(shù)1.25。二、坡頂開(kāi)裂時(shí)的穩(wěn)定計(jì)算P地表水滲入裂縫后，將產(chǎn)生靜水壓力 ，它是促使土坡滑動(dòng)的作用力，故在土坡穩(wěn)定Pw分析中應(yīng)當(dāng)考慮進(jìn)去三、滲流對(duì)土坡穩(wěn)定性的影響D:dG — 作用在單位體積土體上的動(dòng)水力，kNd/m3;w 3γ— 水的重度，w 3A — 滑動(dòng)土體在浸潤(rùn)線(xiàn)以下局部(fgBf)的面積，m。m2I — fgBf)近似地假定Ifg連線(xiàn)的坡度。四、挖方、填方邊坡的特點(diǎn)當(dāng)填土完畢時(shí)邊坡的穩(wěn)定性用總應(yīng)力法和不排水強(qiáng)度來(lái)分析大粘性土中挖方形成的邊坡卸載條件下不排水和排水抗剪強(qiáng)度來(lái)表示，但是與填與填方邊坡不同，最不利的條件是長(zhǎng)期穩(wěn)定性思考題土坡失穩(wěn)破壞的緣由有哪幾種？答：滑坡的實(shí)質(zhì)是土坡內(nèi)滑動(dòng)面上作用的滑動(dòng)力超過(guò)了土的抗剪強(qiáng)度，土坡滑動(dòng)失穩(wěn)的緣由一般有以下兩類(lèi)狀況：外界力的作用破壞了土體內(nèi)原來(lái)的應(yīng)力平衡狀態(tài)。土的抗剪強(qiáng)度由于受到外界各種因素的影響而降低，促使土坡失穩(wěn)破壞土坡穩(wěn)定安全系數(shù)的意義是什么？在本章中有哪幾種表達(dá)形式？安全系數(shù)最不利條件下具有的安全保障。土坡的安全系數(shù)可定義為滑動(dòng)面上抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比，即：K=Mf/M；或是TfT之比，即：K=Tf/T；..或?qū)嵱械目辜魪?qiáng)度τf與土坡中最危急滑動(dòng)面上產(chǎn)生的剪應(yīng)力τ的比值，即：K=τf/τ；也有用粘聚力、摩擦角、臨界高度表示的。答：1〕B點(diǎn)，稱(chēng)為坡腳圓E點(diǎn)，稱(chēng)為坡面圓圓弧滑動(dòng)面發(fā)生在坡角以外的A點(diǎn)，且圓心位于坡面中點(diǎn)的垂直線(xiàn)上，稱(chēng)為中點(diǎn)圓H穩(wěn)定性還同坡高有關(guān)，試分析其緣由。如何用泰勒的穩(wěn)定因數(shù)圖表確定土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。對(duì)簡(jiǎn)潔條分法〔費(fèi)倫紐斯條分法、畢肖普法的異同進(jìn)展比較。從土力學(xué)觀(guān)點(diǎn)看，土坡穩(wěn)定性計(jì)算的主要問(wèn)題是什么？用總應(yīng)力法及有效應(yīng)力法分析土坡穩(wěn)定時(shí)有何不同之處？各適用于何種狀況？第八章 地基承載力學(xué)習(xí)大綱：了解地基破壞模式把握確定地基臨塑荷載、臨界荷載方法〔標(biāo)準(zhǔn)方法〕把握地基極限承載力的簡(jiǎn)化計(jì)算方法第一節(jié) 概述地基承載力kPa的最大荷載稱(chēng)為極限荷載或極限承載力安全系數(shù)K=pu/p(pu與基底壓力P之比)一.地基土的承載性狀確定方法p與相應(yīng)的穩(wěn)定沉降量sp-s曲線(xiàn)的特性進(jìn)展分析，就可以了解地基的承載性狀-s三個(gè)階段〔具體見(jiàn)課本：壓密階段〔或稱(chēng)線(xiàn)彈性變形階段〕剪切階段〔或稱(chēng)彈塑性變形階段〕破壞階段地基剪切破壞的3種形式：整體剪切破壞，局部剪切破壞，沖剪破壞形式〔破壞形式主要與土的壓縮性有關(guān)，還與根底埋深、加荷速率有關(guān)〕二.確定地基承載力的方法1p-s曲線(xiàn)來(lái)確定p-s曲線(xiàn)上能夠明顯地區(qū)分其承載過(guò)程的三個(gè)階段pcrpu2、依據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定3、依據(jù)地基承載力理論公式確定其次節(jié) 臨塑荷載和臨界荷載臨塑荷載和臨界荷載的大小與塑性區(qū)的開(kāi)展深度有關(guān)...p1/4：臨塑荷載及臨界荷載計(jì)算公式的適用條件：1〕計(jì)算公式適用于條形根底。這些計(jì)算公式是從平面問(wèn)題的條形均布荷載狀況下導(dǎo)得的，假設(shè)將它近似地用于矩形根底，其結(jié)果是偏于安全的。2〕計(jì)算土中由自重產(chǎn)生的主應(yīng)力時(shí)，假定土的側(cè)壓力系數(shù)K0＝1，這與土的實(shí)際狀況不符，但這樣可使計(jì)算公式簡(jiǎn)化。3〕在計(jì)算臨界荷載時(shí)，土中已消滅塑性區(qū)，但這時(shí)仍按彈性理論計(jì)算土中應(yīng)力，這在理論上是相互沖突的，其所引起的誤差隨著塑性區(qū)范圍的擴(kuò)大而擴(kuò)大第三節(jié)極限承載力計(jì)算1、普朗特爾根本解條形根底置于地基外表d，地基土無(wú)重量〕件下公式：2、雷斯諾對(duì)普朗特爾公式的補(bǔ)充不考慮土重力時(shí)，埋置深度為d 的條形基礎(chǔ)的極限荷載公式：3、泰勒對(duì)普朗特爾公式的補(bǔ)充思考題地基破壞的形式有哪幾種？它與土的性質(zhì)有何關(guān)系？答：有三種破壞形式：整體剪切破壞，局部剪切破壞，沖剪破壞形式〔破壞形式主要與土的壓縮性有關(guān)，還與根底埋深、加荷速率有關(guān)〕素有關(guān)。砂性土或粘性土地基，最常見(jiàn)的破壞形態(tài)是局部剪切破壞。第一節(jié)概述在根底設(shè)計(jì)時(shí)，一般要考慮以下幾個(gè)因素：①建筑根底所用的材料及根底的構(gòu)造型式；..限、施工方法及所需的施工設(shè)備等。其次節(jié)淺根底的類(lèi)型〔包括十字穿插條形根底、筏板根底、箱型根底及殼體根底等。依據(jù)根底所用材料的性能分為剛性根底和柔性根底。第三節(jié)地基根底設(shè)計(jì)原則保持必需的整體穩(wěn)定性。第四節(jié)根底埋置深度根底的埋置深度〔簡(jiǎn)稱(chēng)埋深〕是指根底地面到自然地面的垂直距離。程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件；③相鄰建筑物根底埋深的影響；④地基土凍脹和融陷的影響影響凍脹的因素有土的粒徑大小、土中含水量的多少以及地下水補(bǔ)給的可能性等。第五節(jié)地基承載力和變形驗(yàn)算臥層。根底底面為長(zhǎng)方形，且依據(jù)偏心距的大小給出長(zhǎng)短邊之比。地基承載力驗(yàn)算：包括持力層承載力驗(yàn)算和脆弱下臥層承載力驗(yàn)算。(一)持力層承載力驗(yàn)算各類(lèi)建筑物淺根底的地基承載力驗(yàn)算均應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：p≤fP—根底底面處的平均總壓力設(shè)計(jì)值;當(dāng)根底底面位于地下水位以