土力學(xué)與基礎(chǔ)工程知識點考點匯總

/一、緒論土力學(xué)、地基及基礎(chǔ)的概念土：土是連續(xù)、堅實的巖石經(jīng)風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、沉積而形成的散粒積累物。地基：地基是指支撐基礎(chǔ)的土體或巖體。（地基由地層構(gòu)成，但地層不愿定是地基，地基是受土木工程影響的地層）基礎(chǔ)：基礎(chǔ)是指墻、柱地面下的延長擴(kuò)大部分，其作用是將結(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。（基礎(chǔ)可以分為淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)）持力層：持力層是指埋置基礎(chǔ)，干脆支撐基礎(chǔ)的土層。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(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于持力層的強(qiáng)度）?；A(chǔ)工程：地基和基礎(chǔ)是建筑物的根本，統(tǒng)稱為基礎(chǔ)工程。土的工程性質(zhì)：土的散粒性、滲透性、壓縮性、整體強(qiáng)度（連接強(qiáng)度）弱。地基和基礎(chǔ)設(shè)計必需滿足的條件：①強(qiáng)度條件（按承載力極限狀態(tài)設(shè)計）：即結(jié)構(gòu)傳來的荷載不超過結(jié)構(gòu)的承載實力；②變形條件：按正常運(yùn)用極限狀態(tài)設(shè)計，即限制基礎(chǔ)沉降的范圍使之不超過地基變形的允許值二、土的性質(zhì)及工程分類 2.1概述土的三相組成：土體一般由固相（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(jié)構(gòu)（一）土的固體顆粒物質(zhì)分為無機(jī)礦物顆粒和有機(jī)質(zhì)。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(xué)風(fēng)化作用后而形成的新的礦物（如粘土礦物）。它們的顆粒細(xì)小，呈片狀，是粘性土固相的主要成分。次生礦物中粘性礦物對土的工程性質(zhì)影響最大——親水性。粘土礦物主要包括：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(jié)構(gòu)單位層或三層型晶胞。它的親水性特強(qiáng)工程性質(zhì)差。伊利石它的工程性質(zhì)介于蒙脫石和高嶺石之間。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(jié)構(gòu)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(zhì)好。土粒的大小稱為粒度。在工程性質(zhì)中，粒度不同、礦物成分不同，土的工程性質(zhì)也就不同。工程上常把大小、性質(zhì)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(xì)粒三個統(tǒng)稱，再細(xì)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?jǐn)?shù)表示，稱為土的顆粒級配。土的級配曲線的縱坐標(biāo)表示小于某土粒的累計質(zhì)量百分比，橫坐標(biāo)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勻整程度。若曲線平緩則粒徑大小相差懸殊，顆粒不勻整，級配良好；反之，則顆粒勻整，級配不良。工程中常用不勻整系數(shù)和曲率系數(shù)來反映土顆粒的不勻整程度?！∮谀沉降耐亮Ｙ|(zhì)量總土質(zhì)量10%的粒徑，稱為有效粒徑；—小于某粒徑的土粒質(zhì)量總土質(zhì)量30%的粒徑，稱為中值粒徑；—小于某粒徑的土顆粒質(zhì)量占總質(zhì)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)定推斷對于級配連續(xù)的土:5，級配良好；，級配不良。對于級配不連續(xù)的土，級配曲線上呈臺階狀，接受單一指標(biāo)難以全面有效地推斷土的級配好壞，需同時滿足5和兩個條件時，才為級配良好，反之級配不良。確定土中各個粒組相對含量的方法稱為土的顆粒分析試驗篩分法（對于粒徑大于0.075mm的粗粒土）沉降分析法（對于粒徑小于0.075mm的細(xì)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)水和氣態(tài)水。固態(tài)水又稱為內(nèi)部晶格水或內(nèi)部結(jié)合水，是指存在于土粒礦物晶體格架內(nèi)部或是參和礦物構(gòu)造的水；土中的液體水分為結(jié)合水和自由水（有重力水和結(jié)合水兩類）。結(jié)合水是受電分子作用吸附于土粒表面成薄膜狀的水。它又可以細(xì)分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水（弱結(jié)合水的水膜厚度對工程性質(zhì)影響很大）。自由水是存在于土粒表面電場影響范圍以外的土中水。自由水按所受作用力的不同可以分為重力水和毛細(xì)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(xì)水是受到水和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(xì)水上升至地表，會引起土質(zhì)鹽漬化、沼澤化，而且會使地基潤濕，強(qiáng)度降低，變形增大。在寒冷地區(qū)還會促使土的凍脹，地下室會過分潮濕，故在工程中要留意防潮、防凍。（三）土中氣體存在于空隙中未被水占據(jù)的部分。封閉氣體對土的工程性質(zhì)影響較大。土的結(jié)構(gòu)是指土顆?；蚣象w的大小和形態(tài)、表面特征排、列形式以及它們之間的連接特征，而構(gòu)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(jié)構(gòu)。土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造對土的性質(zhì)影響很大，一般分為單粒結(jié)構(gòu)、蜂窩結(jié)構(gòu)及絮凝合構(gòu)三種基本類型。單粒結(jié)構(gòu)——無粘性土特有的結(jié)構(gòu)，形成緣由為顆粒大、靠自重、引力小，單粒結(jié)構(gòu)可以是疏松的，可以是緊密的。緊密狀單粒結(jié)構(gòu)的土是較為良好的自然地基。疏松單粒結(jié)構(gòu)的土如未經(jīng)處理一般不宜作為建筑物的地基。聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)——粘性土特有的結(jié)構(gòu)，形成緣由是顆粒小、靠聯(lián)合、引力大、有連結(jié)。類型有蜂窩結(jié)構(gòu)（粉粒0.0750.005）和絮凝合構(gòu)（粘粒0.075）。絮凝沉積形成的土在結(jié)構(gòu)上是極不穩(wěn)定的，隨著溶液性質(zhì)的變更或震蕩后可重新分散。土的構(gòu)造最主要的特征就是層理性，即層理構(gòu)造。2.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的九個物理性質(zhì)指標(biāo)（其中有三個基本指標(biāo)）三個基本指標(biāo)①土的自然密度：土體單位體積的質(zhì)量。②土的含水量w：土中水的質(zhì)量和土粒質(zhì)量之比。③土粒相對密度：土的固體顆粒質(zhì)量和同體積4°—純水在的密度（單位體積的質(zhì)量），等于1或1?？稍谠囼炇医邮堋氨戎仄糠ā睖y定。B、反映土單位體積質(zhì)量（或重力）的指標(biāo)①土的干密度：土單位體積中固體顆粒部分的質(zhì)量，稱為土的干密度，并以表示，②土的飽和密度：土孔隙中充溢水時單位體積質(zhì)量。一般在1.8～2.3范圍內(nèi)。③土的有效密度（或浮密度）：地下水位以下，單位體積中土粒的質(zhì)量扣除同體積的水的質(zhì)量后，即單位土體積中土粒的有效質(zhì)量。′C、反映土孔隙特征、含水程度的指標(biāo)①土的孔隙比e（用小數(shù)表示）：土中孔隙體積和土粒體積之比，稱為土的孔隙比e。②土的孔隙率n：土中孔隙比于總體積的比值（用百分?jǐn)?shù)表示）稱為土的孔隙率n?？紫侗群涂紫堵识际欠从惩馏w密實程度的重要物理指標(biāo)。一般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（反映土潮濕程度的物理性質(zhì)的指標(biāo)）土中水的體積和空隙體積之比稱為土的飽和度，以百分率計。2.4無黏性土的密實度推斷無黏性土的密實度最簡潔的方法是用空隙比e表示，但是由于顆粒的形態(tài)和級配對土的孔隙比有著很大的影響，所以，工程中常用相對密實度表示。依據(jù)（一般以百分?jǐn)?shù)表示）的值可以把砂土的密實狀態(tài)分為三種：密實中密松散還可以通過接受標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的錘擊數(shù)來評價砂類土的密實度，依據(jù)N可將砂土分為松散、稍密、中密和密實四種密實度。假如是碎石可以依據(jù)野外鑒別方法劃分為密實、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就是具有可塑狀態(tài)性質(zhì)的土，它們在外力的作用下，可塑成任何形態(tài)而不長生裂縫，當(dāng)外力去掉后，仍可以保持原形態(tài)不變。②黏性土的界限含水量：黏性土從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)的分界含水量稱為界限含水量。液限(）：土由可塑狀態(tài)變更到流淌狀態(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()：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()：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)我國目前接受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(biāo)數(shù)塑性指數(shù)：液限和塑限之差值。習(xí)慣上用不帶%的百分?jǐn)?shù)表示。取小數(shù)點后一位，其次位四舍五入。塑性指數(shù)常作為工程上對黏性土進(jìn)行分類的依據(jù)。液限指數(shù)：表征土的自然含水量和分界含水量之間的相對關(guān)系的指標(biāo)。表示黏性土的軟硬程度，一般用小數(shù)表示。黏性土依據(jù)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)。④黏性土的靈敏度和觸變性靈敏度即土的結(jié)構(gòu)性，當(dāng)土體受到外力擾動作用，其結(jié)構(gòu)遭受破壞時，土的強(qiáng)度降低，壓縮性增高，工程上常用靈敏度來衡量黏性土結(jié)構(gòu)性對強(qiáng)度的影響。依據(jù)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(jié)構(gòu)性愈強(qiáng)，受擾動后土的強(qiáng)度降低就愈明顯。因此，在基礎(chǔ)工程設(shè)施中必需留意愛惜基槽，盡量削減對土結(jié)構(gòu)的擾動。觸變性：指黏性土擾動后的抗剪強(qiáng)度隨時間自行復(fù)原的實力（屬于膠體化學(xué)性質(zhì)），這種性質(zhì)主要表現(xiàn)在某些軟粘土擾動后，結(jié)構(gòu)雖然破壞，強(qiáng)度降低，但土的強(qiáng)度隨時間又會慢慢增長，這是因為土體中土顆粒，離子和水分子體系隨時間而慢慢趨于新的平衡狀態(tài)的緣由。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(zhì)，稱為土的滲流。②層流滲透定律：一般土的空隙較小，水在土體流淌過程中流速特別緩慢，因此，多數(shù)狀況下其流淌狀態(tài)屬于層流，即相鄰兩個水分子的運(yùn)動的軌跡相互平衡而不是混流。達(dá)西定律：其中：—單位滲水量i—水力梯度或水力坡度，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)黏土聽從修正的達(dá)西定律：；碎土等聽從哲才定律。③滲透系數(shù)常用的水的滲透系數(shù)的測定方法，室內(nèi)有常水頭法和變水頭法，室內(nèi)測定的滲透系數(shù)用表示：現(xiàn)場抽水試驗中測定的滲透系數(shù)：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：臨界水頭梯度：′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(yīng)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(dāng)?shù)叵铝魈实乃ζ露群艽髸r，水流由層流變?yōu)槲闪鳎藭r滲透力將土體粗?？紫吨谐涮畹募?xì)粒土帶走，最終導(dǎo)致土體內(nèi)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(jī)械和化學(xué)潛蝕，機(jī)械潛蝕指滲流的機(jī)械力將細(xì)粒土沖走而形成洞窟：化學(xué)潛蝕是指水流溶解了土中的易溶鹽和膠結(jié)物使土變得松散，細(xì)粒土被沖走而形成洞窟。后果：形成土洞，不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致地表塌陷，使建筑物破壞。2.7土體液化是指飽和狀態(tài)砂土或粉土在確定強(qiáng)度的動荷載作用下表現(xiàn)出類似液體性質(zhì)而完全丟失承載力的現(xiàn)象。2.8地基土的分類A、巖石（顆粒間堅實聯(lián)結(jié)，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，依據(jù)粒組含量及顆粒形態(tài)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的顆粒含量不超過全重的50%而粒徑大于0.075mm的顆粒超過全重50%的土?？煞譃榈[砂、粗砂、中砂、細(xì)砂和粉砂）D、粉土（指粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過全重的50%，且塑性指數(shù)小于或等于10的土，其性質(zhì)介于黏性土和砂土之間）分為砂質(zhì)粉（粒徑小于0.005mm的顆粒含量不超過全重的10%）和粘質(zhì)粉土（粒徑小于0.005mm的顆粒含量超過全重的10%）粉土的密實度和自然那孔隙比有關(guān)。，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)可以分為堅硬、硬塑、可塑、軟塑、流塑；按沉積年頭可以分為：老黏土、一般黏土、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）可以分為素填土、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(zhì)特別，所以在工程建筑中要特別的留意。三、土中應(yīng)力計算3.1土的自重應(yīng)力概念：由土自重引起的應(yīng)力即為土體的自重應(yīng)力。計算公式：均質(zhì)土的自重應(yīng)力成層土的自重應(yīng)力留意：——第i層土的自然重度，若土在地下水位線以下則應(yīng)用有效重度來表示。繪制土的自重應(yīng)力曲線的步驟：①建立標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系；②確定特征點的編號〈地面、土層界面、地下水位面、不透水層面〉;③計算各點的豎向自重應(yīng)力，應(yīng)用公式進(jìn)行計算;④按比例繪出各點自重應(yīng)力的位置；⑤用直線連接各點；⑥校核：留意地下水位處，不透水層處。基底壓力概念：建筑物荷載通過基礎(chǔ)傳給地基，在基礎(chǔ)底面和地基之間產(chǎn)生接觸壓力，稱為基底壓力?；讐毫唇佑|應(yīng)力（作用在地基上的是基底壓力，作用在基礎(chǔ)上的是基底反力）。柔性基礎(chǔ)在垂直荷載作用下基礎(chǔ)本身無抗拒彎曲變形的實力，柔性基礎(chǔ)接觸壓力分布和其上部荷載分布狀況相同；剛性基礎(chǔ)特點：基礎(chǔ)本身無變形（無撓曲）基底壓力分布圖形為非勻整?；讐毫τ嬎愎剑褐行暮奢d作用下偏心荷載作用下上式中：G——基礎(chǔ)自重及回填土自重之和，其中為基礎(chǔ)及回填土之平均重度，取20，地下水以下部分應(yīng)扣除10的浮力;W——基礎(chǔ)底面的抗拒矩，對于矩形基礎(chǔ)M——作用在基底形心上的力矩值，基底附加壓力計算公式:3.3地基附加應(yīng)力（由建筑物荷載引起的應(yīng)力增量相對于自重應(yīng)力而言的）①單個豎向集中力下的地基附加應(yīng)力：其中稱為集中力作用下的地基豎向應(yīng)力系數(shù)②多個集中力及不規(guī)則分布荷載作用產(chǎn)生的附加應(yīng)力：③分布荷載作用下地基的附加應(yīng)力：④空間問題的附加應(yīng)力計算：常見的空間問題有均布矩形荷載、三角形分布的矩形荷載及圓形荷載。矩形面積上豎向均布荷載作用角點下的附加應(yīng)力：對上式積分可簡寫成：稱為均布矩形角點下的豎向附加應(yīng)力系數(shù)簡稱角點應(yīng)力系數(shù)，應(yīng)用時可以按和查表得到。隨意點下的附加應(yīng)力：用角點法可以求得。當(dāng)Mˊ在荷載面內(nèi)部時：當(dāng)M′在荷載面邊緣時：當(dāng)M′在荷載面邊緣外側(cè)時：當(dāng)M′在荷載面角點外側(cè)時：②矩形面積上作用三角形分布荷載時：荷載為零角點下的豎向附加應(yīng)力：荷載最大邊角點下的豎向附加應(yīng)力：其中應(yīng)力系數(shù)、為，的函數(shù)。3.4有效應(yīng)力原理土顆粒間的接觸應(yīng)力在截面積上的平均應(yīng)力稱為有效應(yīng)力。有效應(yīng)力原理：四、土的變形和地基沉降量4.1土的壓縮性：土在壓力作用下體積縮小的特性稱為土的壓縮性。地基土壓縮的緣由：固體顆粒被壓縮，土中水及封閉氣體被壓縮、水和氣體從孔隙中被擠出。土的固結(jié)：土體在外力作用下，壓縮隨時間增長的過程，稱為土的固結(jié)。壓縮性指標(biāo)：壓縮系數(shù)、壓縮指數(shù)、壓縮模量、變形模量①壓縮系數(shù)a（是反映壓縮程度凹凸的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，是孔隙比對壓力的變更率）（負(fù)號是因為孔隙比變更方向和壓力方向相反，變更率越大，土的壓縮性愈高，地基愈軟弱，承載力愈低，反之亦然）壓縮系數(shù)是評價地基土壓縮性凹凸的重要指標(biāo)之一。壓縮性指標(biāo)a不是一個常量他的取值和起始壓力和壓力變更范圍（在不大的狀況下，用直線的斜率代替變更率）有關(guān)，工程上一般用來評定土的壓縮性凹凸。＜0.1時,為低壓縮性土；0.1＜＜0.5時,為中壓縮性土；≥0.5是,為高壓縮性土。②壓縮指數(shù)（可以用來確定土的壓縮性大小）計算公式：越大土的壓縮性越大＜0.2時為低壓縮性土；＝0.2～0.4時為中壓縮性土；＞0.4為高壓縮性土。③壓縮模量(土體在完全側(cè)限條件下，豎向附加應(yīng)力和相應(yīng)的應(yīng)變增量之比)計算公式：（為原始孔隙比）壓縮模量是土的壓縮性指標(biāo)的又一個表達(dá)方式，壓縮模量和壓縮系數(shù)a成反比，愈大，a就愈小，土的壓縮性愈低。一般認(rèn)為，＜4時為高壓縮性土；＞15時為低壓縮性土；=4～15為中壓縮性土。④變形模量（指土體在無側(cè)限條件下單軸受壓時的應(yīng)力和應(yīng)變之比，一般狀況下壓縮模量比變形模量大）計算公式：4.2地基最終沉降量計算地基最終沉降量是指地基土在建筑荷載作用下，不斷產(chǎn)生壓縮，直至壓縮穩(wěn)定時地基表面的沉降量。⑴分層總和法分層總和法假定地基土為直線變形體，在外荷載作用下的變形只發(fā)生在有限厚度的范圍內(nèi)（即壓縮層），將壓縮層厚度內(nèi)的地基土分層，分別求出各分層的應(yīng)力，然后用土的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系式求出各分層的變形量，再總和起來作為地基的最終沉降量。分層總和法假設(shè)：①地基土是均質(zhì)、各向同性的半無限體；②地基土在外荷載作用下，只產(chǎn)生豎向變形，側(cè)向不發(fā)生膨脹變形，故同一土層的壓縮性指標(biāo)可取，a；③接受基底中心點下的附加應(yīng)力計算地基變形量?；驹恚汉硕?，疊加原理。薄壓縮層地基沉降計算公式計算步驟：①依據(jù)條件按比例繪制p-e圖；②分層，分層原則厚度≤0.4b，自然土層分界處，地下水位處；③計算各分層界面的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力并繪制應(yīng)力分布圖；④確定地基沉降深度，對于一般土取若遇到軟土則?。虎萦嬎忝繉油恋钠骄灾貞?yīng)力和平均附加應(yīng)力；⑥計算每層土的變形量，依據(jù)計算公式；⑦計算最終沉降量，將沉降深度范圍內(nèi)的各層土的沉降量相加。⑵《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》方法計算假定條件：a地基土為均質(zhì)：b壓縮性指標(biāo)，對某一土層是常數(shù)，不隨深度而變更。重要結(jié)論：計算地基土某一層的最終穩(wěn)定沉降量就歸結(jié)為求該土層的附加應(yīng)力面積再除以該土層的壓縮模量。計算原理：經(jīng)過修正后的最終地基沉降量s計算公式：地基沉降計算深度①一般通過“變形比”試算確定：②若無相鄰荷載影響，基礎(chǔ)寬度在1～30m的范圍內(nèi)時，基礎(chǔ)中點的地基沉降量③若沉降計算深度范圍內(nèi)存在基巖時，可以取至基巖表面。計算步驟：①求基底壓力和基底附加壓力；②確定沉降計算深度；③沉降計算；④確定沉降閱歷系數(shù)。4.3應(yīng)力歷史對地基沉降的影響⑴自然土層應(yīng)力歷史應(yīng)力歷史：是指土在形成的地質(zhì)年頭中經(jīng)受應(yīng)力變更的狀況。自然土層劃分為三種固結(jié)狀態(tài)。①超固結(jié)狀態(tài)：自然土層在地質(zhì)歷史上受到過的固結(jié)壓力大于目前的上覆壓力。②正常固結(jié)狀態(tài)：指的是土層在歷史上最大固結(jié)壓力作用下壓縮穩(wěn)定，但沉積后土層厚度無大變更，以后也沒有受到過其它荷載的接著作用的狀況。③欠固結(jié)狀態(tài)：土層慢慢沉積到現(xiàn)在地面，但沒有達(dá)到固結(jié)穩(wěn)定狀態(tài)。4.4地基變形和時間的關(guān)系飽和粘土在壓力作用下，孔隙水將隨時間的遷延而慢慢被排出，同時孔隙體積也隨之縮小，這一過程稱為飽和土的滲透固結(jié)。滲透固結(jié)所需時間的長短和土的滲透性和土層厚度有關(guān)，土的滲透性愈小、土層愈厚，孔隙水被擠出所需的時間就愈長。固結(jié)：飽和粘性土的壓縮隨時間而不斷增長的過程。飽和土的滲透固結(jié)也就是孔隙水壓力慢慢消散和有效應(yīng)力相應(yīng)增長的過程?？紫端畨毫Γ鹤饔迷诳紫端械膲毫?，也稱為超靜水壓力。有效應(yīng)力：土粒承受和傳遞的壓力，即顆粒間的接觸應(yīng)力。太沙基一維固結(jié)理論假設(shè)：土中水的滲流只沿豎向發(fā)生，而且滲流聽從達(dá)西定律，土的滲透系數(shù)k為常數(shù)。相對土的孔隙，土顆粒和土中水都是不行壓縮的，因此，土的變形僅是孔隙體積壓縮的結(jié)果壓縮定律。土是完全飽和的，土的體積壓縮量同土的孔隙中排出的水量相等，而且壓縮變形速率取決于途中水的滲流速率。固結(jié)度：地基在荷載作用下，歷經(jīng)的時間t的固結(jié)沉降量和其最終沉降量的比值。地基固結(jié)過程中隨意時刻的沉降量計算步驟：①計算地基附加應(yīng)力沿深度的分布；②計算地基最終沉降量；③計算土層的豎向固結(jié)系數(shù)和時間因數(shù)；④求解地基固結(jié)過程中某一時刻t的沉降量，或者沉降量達(dá)到已知數(shù)值所須要的時間.用到的公式有：雙面排水H取土層厚度的一半，單面排水H取土層厚度。93五、土的抗剪強(qiáng)度5.1土的抗剪強(qiáng)度：是指土體抗拒剪切破壞的極限實力。①砂土抗剪強(qiáng)度的表達(dá)式②粘性土抗剪強(qiáng)度的表達(dá)式③土的有效應(yīng)力強(qiáng)度的表達(dá)式（黏性土）（無黏性土）C——粘性土的粘聚力；——土的內(nèi)摩擦角；c和是地基土的兩個力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)99⑵莫爾─庫倫強(qiáng)度理論當(dāng)土體中某點任一平面上的剪應(yīng)力等于土的抗剪強(qiáng)度時，將該點即瀕于破壞的臨界狀態(tài)稱為“極限平衡狀態(tài)”。表征該狀態(tài)下各種應(yīng)力之間的關(guān)系稱為“極限平衡條件”。M點莫爾應(yīng)力圓整體位于抗剪強(qiáng)度包線的下方，莫爾應(yīng)力圓和抗剪強(qiáng)度線相離，表明該點在任何平面上的剪應(yīng)力均小于土所能發(fā)揮的抗剪強(qiáng)度，因而，該點未被剪破。M點莫爾應(yīng)力圓和抗剪強(qiáng)度包線相切，說明在切點所代表的平面上，剪應(yīng)力恰好等于土的抗點破壞面的抗剪強(qiáng)度，該點就處于極限平衡狀態(tài)，莫爾應(yīng)力圓亦稱極限應(yīng)力圓。由圖中切點的位置還可確定M點的破壞面的方向。M點莫爾應(yīng)力圓和抗剪強(qiáng)度包線相割，M點早已破壞。事實上圓所代表的應(yīng)力狀態(tài)是不行能存在的，因為M點破環(huán)后，應(yīng)力已超出彈性范疇。莫爾-庫侖強(qiáng)度理論在極限平衡條件下某破壞截面的最大和最小應(yīng)力：對于黏性土而言：對于無黏性土而言：101其破壞面和大主應(yīng)力作用面間的夾角5.2抗剪強(qiáng)度的測定方法①干脆剪切試驗運(yùn)用的儀器稱為干脆剪切儀（簡稱直剪儀），分為應(yīng)變限制式和應(yīng)力限制式兩種。前者對試樣接受等速剪應(yīng)變測定相應(yīng)的剪應(yīng)力，后者則是對試樣分級施加剪應(yīng)力測定相應(yīng)的剪切位移。硬粘土和密實砂土曲線的可出現(xiàn)剪應(yīng)力土的的峰值，即為土的抗剪強(qiáng)度。過峰值后強(qiáng)度隨剪曲切位移增大而降低，稱應(yīng)變軟化特征；軟粘土和松砂曲線則往往不出現(xiàn)峰值，強(qiáng)度隨剪切位移增大而緩慢增大，稱為變硬化特征。②三軸壓縮試驗（室內(nèi)）：三軸壓縮試驗是一種比較完善的測定土抗剪強(qiáng)度試驗方法，和干脆剪切試驗相比較，三軸壓縮試驗試樣中的應(yīng)力相對比較明確和勻整。其中繪極限應(yīng)力圓的公切線，即為該土樣的抗剪強(qiáng)度包線。③無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗十字板剪切試驗在土的抗剪強(qiáng)度現(xiàn)場原位測試方法中，最常用的是十字板剪切試驗。它具有無需鉆孔取得原狀土樣而使土少受擾動，試驗時土的排水條件、受力狀態(tài)等和實際條件特別接近，因而特別適用于難于取樣和高靈敏度的飽和軟粘土。通過測力設(shè)備測出最大扭矩M，據(jù)此可推算出土的抗剪強(qiáng)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)粘性土在不同固結(jié)和排水條件下的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)①固結(jié)不排水剪，又稱固結(jié)快剪，以符號表示②不固結(jié)不排水剪，又稱快剪，以符號表示110③固結(jié)排水剪，又稱慢剪，以符號表示六、土壓力、地基承載力和土坡穩(wěn)定6.1概述擋土墻是指防止土體坍塌的構(gòu)筑物。分類：重力式『直立式（墻被和鉛垂面重合）、俯斜式（墻被和鉛垂面有逆時針夾角）仰斜式（墻被和鉛垂面有順時針夾角）』、懸臂式（三塊板均設(shè)有鋼筋混凝土板，配筋放在受拉區(qū)）、扶壁式、衡重式。擋土墻的土壓力指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。地基承載力：指地基單位面積承受荷載的實力。作用在擋土墻上的土壓力⑴主動土壓力：當(dāng)擋土墻向離開土體的方向偏移至墻后土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時，作用在墻背上的土壓力稱為主動土壓力。產(chǎn)生的條件：①位移方向（負(fù)位移）或繞墻踵逆時針轉(zhuǎn)動；②應(yīng)力狀態(tài)土體達(dá)到極限（主動）平衡狀態(tài)。⑵被動土壓力：當(dāng)擋土墻在外力作用下，向土體的方向偏移至墻后土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時，作用在墻背上的土壓力稱為被動土壓力。產(chǎn)生的條件：①位移方向（正位移）或繞墻踵順時針轉(zhuǎn)動；②應(yīng)力狀態(tài)土體達(dá)到極限（被動）平衡狀態(tài)。⑶靜止土壓力:當(dāng)擋土墻靜止不動時，墻后土體處于彈性平衡狀態(tài)時，作用在墻背上的土壓力就叫做靜止土壓力。產(chǎn)生的條件：①位移為零；②土體處于彈性平衡狀態(tài)，當(dāng)墻后土體具備以上兩個條件時，作用在墻上的側(cè)向壓力。所謂主動土壓力極限平衡狀態(tài)是由位移方向和側(cè)向應(yīng)力不斷減小所致。側(cè)向應(yīng)力慢慢減小是因為摩擦力在慢慢增大。﹤﹤郎金土壓力理論⑴朗金土壓力理論依據(jù)：①彈性半空間理論是（視地基土為表面水平的半無限體，并處于彈性平衡狀態(tài)，當(dāng)土體處于靜止?fàn)顟B(tài)時，因為豎直截面是對稱面所以豎直截面和水平截面上的剪應(yīng)力為零）；②極限平衡理論（設(shè)想由于某種緣由土體在水平方向伸展或收縮，法向應(yīng)力不變。由于水平方向上的應(yīng)力變更，土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)）⑵主動土壓力125⑶被動土壓力126⑷其它幾種狀況下的土壓力計算：Ⅰ填土面有連續(xù)均布荷載填土面水平即B=0；原則：將土體荷載化為當(dāng)量土層厚度方法計算假象墻高的土壓力；設(shè)計墻后填土C=0127繪土壓力強(qiáng)度分布圖求土壓力作用點的位置Ⅱ墻后填土為成層填土計算原則將每層土視為作用和下層土的均布荷載并化為當(dāng)量土層厚度，按第一種狀況處理求個限制點土壓力強(qiáng)度分析第一層：分析其次層：將第一層土化為和之相當(dāng)?shù)漠?dāng)量土層厚度分析第三層：總結(jié)一下規(guī)律：求某一層特征點土的壓力強(qiáng)度歸結(jié)為計算該點的土的自重應(yīng)力在乘以該土層的主動土壓力系數(shù)，若是粘性土還要減去該層的。。。。。當(dāng)墻后土有地下水時，工程上一般可忽視水對砂土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的影響，但對于黏性土，隨著含水量的增加，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)明顯降低，導(dǎo)致墻背土壓力增大。因此，擋土墻應(yīng)具有良好的排水措施。地下水位以下土的重度應(yīng)取浮重度，并計入地下水對擋土墻產(chǎn)生的靜水壓力。。。。。的影響，因此作用在墻背上總的側(cè)壓力為土壓力和水壓力之和。庫倫土壓力理論⑴基本假設(shè)庫侖土壓力理論是依據(jù)墻后土體處于極限平衡狀態(tài)并形成一滑動楔體時，從楔體的靜力平衡條件得出的土壓力計算理論。其基本假設(shè)為：①墻后填土是志向的散粒體（黏聚力c=0）；②滑動裂開面為通過墻踵的平面。土壓力計算的幾個應(yīng)用問題朗金理論和庫侖理論比較：朗金土壓力理論概念明確，公式簡潔，便于記憶，可用于粘性和無粘性填土，在工程中應(yīng)用廣泛。但必需假定墻背豎直、光滑，填土面水平，使計算條件和適用范圍受到限制，并由于該理論忽視了墻背和填土之間的摩擦影響，使計算的主動土壓力值偏大，被動土壓力值偏小，結(jié)果偏于平安。擋土墻位移大小和方式。實際工程中，擋土墻移動的大小和方式影響著墻被土壓力的大小和分布。③土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：填土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的確定極為困難，必需考慮擋土墻在長期工作下墻后填土狀態(tài)的變更及長期強(qiáng)度的下降因素，方能保證擋土墻的平安。④墻背和填土的外摩擦角的取值大小對計算結(jié)果影響較大。擋土墻設(shè)計⑴擋土墻設(shè)計包括墻型選擇、穩(wěn)定性驗算地基承載力驗算墻身材料強(qiáng)度驗算以及一些設(shè)計中的構(gòu)造要求和措施等.重力式擋土墻：墻高一般小于8m，當(dāng)h=8≈12m時，宜用衡重式；懸臂式擋土墻：適用于墻高大于5m，地基土土質(zhì)較差，當(dāng)?shù)厝鄙偈系葼顩r。多用于市政工程及貯料倉庫。扶壁式擋土墻：扶壁見填土可增加抗滑和抗傾覆實力，一般用于重要的大型土建工程。錨定板及錨桿式擋土墻：特別適用于地基承載力不大的地區(qū)。其它形式的擋土墻⑵擋土墻的計算擋土墻的截面尺寸一般按試算法確定，即先依據(jù)擋土墻的工程地質(zhì)條件、填土性質(zhì)以及墻身材料和施工條件等憑閱歷初步擬定截面尺寸，然后進(jìn)行驗算。如不滿足要求，則修改截面尺寸或?qū)嵭衅渌胧?。依?jù)＜建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范＞，擋土墻基底面積及埋深按地基承載力確定，傳至基礎(chǔ)底面的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常運(yùn)用極限狀態(tài)荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合。土體自重、墻體自重均按實際的重力密度計算，在地下水位以下時應(yīng)扣去水的浮力，相應(yīng)的抗力應(yīng)接受承載力特征值。計算擋土墻的土壓力應(yīng)接受承載實力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)基本組合，但荷載效應(yīng)組合設(shè)計值S中的荷載分項系數(shù)均為1.0；但在計算擋土墻內(nèi)力、確定配筋和驗算材料強(qiáng)度時，上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載效應(yīng)組合和相應(yīng)的基底反力，應(yīng)按承載實力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合，接受相應(yīng)的荷載系數(shù)。即永久荷載對結(jié)構(gòu)不利的分項系數(shù)取1.35，對結(jié)構(gòu)有利是取1.0.⑶抗傾覆穩(wěn)定性驗算1.6①若驗算結(jié)果不能滿足式要求時，可按以下措施處理：A、增大擋土墻斷面尺寸增大，使G增大，但工程量也相應(yīng)增大；B、加大，伸長墻趾。但墻趾過長，若厚度不夠，則需配置鋼筋；C、墻背做成仰斜，可減小土壓力；D、在擋土墻垂直墻背