《土力學本科復》PPT課件.ppt

1、土力學復習,一、問 題 二、概 念 三、計 算,一、問 題,1、何謂庫侖的抗剪強度定律?砂土與粘性土的抗剪強度表達式 有何不同? 庫侖的抗剪強度定律將土的抗剪強度表示為剪切面上法向應力的函數(shù)，即f=c + tg ，式中，c，分別為土粘聚力和內(nèi)摩擦角。此式亦為粘性土的抗剪強度表達式，而砂土的抗剪強度表達式為f= tg ，這2個表達式的不同之處在于后者的粘聚力 c=0。 2、簡述影響土抗剪強度的因素。影響土抗剪強度的因素主要有： (1) 土粒的礦物成分、形狀、顆粒大小與顆粒級配； (2) 土的密度；(3) 土的含水量；(4) 土體結(jié)構(gòu)的擾動狀況；(5) 孔隙水壓力的影響。 3、闡述載荷試驗得到的荷

2、載與沉降量（p-s）曲線變形三階段 （并用曲線表示出來）。 壓密階段；剪切階段；破壞階段。 4、簡述影響極限承載力的因素。影響極限承載力的因素主要有：土的重度；土的抗剪強度指標和c；基礎(chǔ)埋深d；基礎(chǔ)寬度b。，c，d，b越大，土的極限承載力也越大。 在這5個影響因素中，對極限承載力影響很大的就是，c，正確采用，c值是合理確定極限承載力的關(guān)鍵。,5、土體發(fā)生剪切破壞的面是否是剪應力最大的面？為什么？ 一般情況下剪切破壞面與最大主應力面成什么角度？土體發(fā)生剪切破壞的面并不是剪應力最大的面。根據(jù)摩爾-庫侖強度理論可知，當土體的內(nèi)摩擦角大于零的情況下，在剪應力最大的面上，摩爾圓位于土體的強度線的下方，所

3、以不會發(fā)生剪切破壞。一般情況下，剪切破壞面與最大主應力面的夾角為（45+/2）。 6、地下水位的升降對土體中應力有何影響？在工程實踐中，有哪些問題應充分考慮其影響？工程實踐中，由于某種原因使地下水位發(fā)生變化，從而使地基土中自重應力也發(fā)生變化。地下水位的降低使地基中原水位以下的有效自重應力增加，地下水位的上升會引起地基中有效自重應力減小。工程實踐中需要考慮地下水位升降影響的情況有很多，如：（1）在沿海地區(qū)深基坑開挖時往往需要降低地下水位，這將對臨近建筑物產(chǎn)生影響；（2）軟土地區(qū)地下水位全面下降將引起地表大面積沉降；（3）地下水位上升可導致地基土的抗剪強度降低；（4）對某些具有濕陷性質(zhì)的地基，地下

4、水位上升會導致地基產(chǎn)生濕陷沉降。 7、有一種觀點認為地基承載力是一定值，即僅取決于土的類別和狀態(tài)，你如何看待這一觀點？這一觀點不對，實際上地基承載力并不是一定值，除了與地基土的自身性質(zhì)（即土的類別和狀態(tài)）有關(guān)，還有很多因素都可能影響地基承載力，根據(jù)地基臨界荷載和極限荷載計算公式可知，地基的承載力還與基礎(chǔ)尺寸大小和基礎(chǔ)埋置深度有關(guān)，如在其他條件不變的情況下，基礎(chǔ)埋置深度越大，地基承載力也增大。 8、影響基底壓力分布的因素有哪些？為什么通?？梢园粗本€分布來計算？基底壓力的分布與多種因素有關(guān)，如基礎(chǔ)的形狀、平面尺寸、剛度、埋深、荷載的大小及性質(zhì)、地基土的性質(zhì)等。根據(jù)彈性力學中圣維南原理，基礎(chǔ)下與其地

5、面距離大于基底尺寸的土中應力分布主要取決于荷載合力的大小和作用點位置，基本上不受基底壓力分布形式的影響。因此，對于具有一定剛度及尺寸較小的柱下獨立基礎(chǔ)和墻下條形基礎(chǔ)等，其基底壓力可近似按直線分布考慮。,二、概 念,1、土是一種松散的顆粒堆積物，它是由固體顆粒、液體和氣體三部分組成。 2、有效應力原理公式為 = + u 。通過土粒承受和傳遞的應力，稱為 有效應力（粒間應力）。 土的變形和強度的變化僅取決于 的變化。 3、土體的應力是指在自重荷載及附加荷載作用下地基土體中的應力，可以分 為：自重應力、附加應力。在成層均質(zhì)地基中，自重應力呈折線分布分布。 設(shè)地基由自重應力產(chǎn)生的豎向應力為Ps，由作用

6、在地表的矩形均布荷載在 地基中產(chǎn)生的豎向附加應力為z，則在矩形中心點以下，隨著深度的增加 Ps增大，z減少 。 4、土的抗剪強度是指抵抗剪切破壞的能力，粘聚力c和內(nèi)摩擦角 稱為土的 抗剪強度指標。土體剪破面與最大主應力平面成 = 450 +/2 。 土中某點處在極限平衡狀態(tài)時，其破壞面與小主應力3作用面的夾角為 45- /2。 f 表示土體抵抗剪切破壞的極限能力，當土體中某點的剪應力 =f時， 土體處于極限平衡狀態(tài)；f時，土體處于破壞狀態(tài)；f時，土體處 于平衡狀態(tài)。,5、地基破壞（失穩(wěn)）的三種型式為: 整體滑動剪切破壞、局部剪切破壞、沖切剪切破壞 。 6、達西定律是根據(jù)砂土滲透實驗得出的：水的

7、滲透速度與水力坡度成正比。 7、土的滲透破壞有四種破壞模式：流土、管涌、接觸流失、接觸沖刷。 8、三軸試驗按剪切前的固結(jié)程度和剪切時的排水程度分為三種試驗方法，即固結(jié)不排水CU、不固結(jié)不排水UU和固結(jié)排水CD 。 直接剪切試驗分為快剪 、固結(jié)快剪和慢剪三種試驗方法。 9、評價無粘性土的粒徑級配指標：不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc。 土樣級配曲線能同時滿足 Cu5 及 Cc=13 的土才能稱為級配良好的土。 若土顆粒級配累計曲線很陡，則表示土粒較均勻 。 10、土體發(fā)生壓縮變形主要是由于孔隙的減少和孔隙水被排出，土體的壓縮性被 認為是由于土體中孔隙體積減小的結(jié)果. 11、土的壓縮性指標有：壓縮系數(shù)

8、a、壓縮指數(shù)Cc和壓縮模量Es。反映土體壓縮 性大小的指標有室內(nèi)試驗得出的指標，也有現(xiàn)場載荷結(jié)果經(jīng)一定轉(zhuǎn)化得出的 指標，前一種方法得出的指標有壓縮系數(shù)、壓縮指數(shù)、壓縮模量等，后一種 方法得出的指標有變形模量. 12、室內(nèi)試驗測得的e-p曲線愈陡，表明土的壓縮性愈高, e-p 曲線愈平緩，表 示該試樣土的壓縮性愈小。 13、根據(jù)粘性土的物理狀態(tài)與含水量的關(guān)系可以將粘性土的狀態(tài)分為固體狀態(tài)、 半固態(tài)、可塑狀態(tài)和流動狀態(tài)。,14、液限L指土從塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐盒誀顟B(tài)時的界限含水量；塑限P指土從半 固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗軕B(tài)時的界限含水量。 土的液、塑限大小與土的含水量無關(guān)。 15、塑性指數(shù)IP=L-P ，液性

9、指數(shù) IL =(-P)/ IP 。根據(jù)土的液性指數(shù)IL大小不同，可將粘性土分為5種軟硬不同的狀態(tài)。 當 IL 0 時，土處于流塑狀態(tài)(液態(tài))； 當 IL =01 時，土為塑態(tài)。 根據(jù)某粘性土的液限、塑限、天然含水量，可計算得這種粘土的塑性指數(shù)IP 和液性指數(shù)IL，進而判斷該土所處于狀態(tài)。 16、飽和度Sr為水在孔隙中充滿的程度，飽和土的Sr=1（或100%） 17、利用土體的極限平衡條件判斷土體是處于彈性平衡狀態(tài)、極限平衡狀態(tài)、破壞狀態(tài)？土中某點處于極限平衡狀態(tài)時，剪破面與大主應力作用面所成的角度為 45+ /2 。 18、影響地基承載力的因素有：、c、b、d。 19、矩形荷載作用下，可直接用

10、公式求得角點下的附加應力。 設(shè)地基表面作用有大小為p的矩形均布荷載（矩形邊長為a,b,ab）則按角點法確定矩形中心點以下深度為z處豎向應力z時，計算公式應為 z = 4k(a/b,2z/b)p,20、主動土壓力：如果擋土墻發(fā)生離開填土方向的位移，使墻后土體達到極限平 衡狀態(tài)，這時墻體受主動土壓力的作用。被動土壓力、靜止土壓力？ 在影響擋土墻土壓力的諸多因素中，擋土墻的位移方向及大小是最主要的因 素。擋土墻有推向土體的位移，其位移量較小，墻后土體尚未達到極限平衡 狀態(tài)，此時的土壓力大小介于靜止土壓力與被動土壓力之間。 21、靜止P0、主動Pa、被動Pp自大到小順序為：PpPoPa。 在相同條件下

11、，產(chǎn)生主動土壓力所需的墻身位移量a與產(chǎn)生被動土壓力所 需的墻身位移量p的大小關(guān)系是：a p 。 22、臨塑荷載：地基土中剛剛出現(xiàn)塑性區(qū)時（即Zmax=0）的荷載稱為臨塑荷載 （Pcr）。 臨界荷載：地基中可出現(xiàn)一定范圍的塑性區(qū)，一般可控制Zmax=B/3B/4， 相應的承載力用P1/3、P1/4表示，這時荷載稱為臨界荷載。 如果假設(shè)基礎(chǔ)底面寬度為b，則臨塑荷載 Pcr是指基底下塑性變形區(qū)的深度 z =0，但塑性區(qū)即將出現(xiàn)時的基底壓力。對于同一基礎(chǔ)，臨塑荷載最小.,23、對土粒產(chǎn)生浮力的是重力水。地下水位以上用天然重度，地下水位以下用 浮重度。在計算成層土的自重應力時，地下水位以上土層的重度取天

12、然 重度，地下水位以下的重度取有效重度，不透水層以下的重度取飽和重度。 地下水位的升降會引起土中自重應力的變化，地下水位升高則引起土體中的 有效自重應力減小，地下水位下降會引起土體中的有效自重應力增加。 另外，地下水位上升，地基承載力降低。 24、所謂土的固結(jié)，主要是指超孔隙水壓力消散，有效應力增長的過程。 25、前期固結(jié)壓力Pc與超固結(jié)比OCR。可用OCR判別土體的固結(jié)狀態(tài)，如果 OCR1 屬于超固結(jié)狀態(tài)；OCR=1 屬于正常固結(jié)狀態(tài)；OCRb/6時，基底壓力出現(xiàn)負值（拉應力），設(shè)計是不允許的。 30、全部直接由試驗測定的指標組為：土粒密度、天然重度（天然密度）、含水 量（含水率）。 31、

13、擋土墻的抗傾覆安全系數(shù)的定義。對無粘性土，土坡坡角為，內(nèi)摩擦角為 ，則穩(wěn)定系數(shù)為tg/tg 。 32、可根據(jù)砂土天然孔隙比e、emax、emin，判斷砂土的密實性狀態(tài)。,三、計 算,1、土的極限平衡條件及剪破面的位置 P143-147 土的極限平衡條件：公式（4.11）、（ 4.12 ） 剪破面與大主應力作用面所成角度：= 45+ /2 2、根據(jù)壓縮試驗（e-p曲線或數(shù)據(jù)表格）， 計算地基某土層壓縮量S。 P77 公式（3.17） 或 P102 公式（3.17） 思考：如何確定e1、e2 ? 可由P1確定e1，由P2=P1+P 確定e2。,3、計算擋土墻的土壓力Pa或Pp，并繪土壓力強度 分布

14、圖。例題5.6、例題5.7 思考：某擋土墻高h，墻背直立、光滑，填土表面水平，給定墻后填土的物理力學性質(zhì)指標、C、。試求擋土墻的主動土壓力大小并繪出土壓力強度分布圖。若墻背后不允許出現(xiàn)裂縫，則至少應在填土表面施加多少超載q才能滿足要求？ （1）p0 -2c 0 在墻背上會產(chǎn)生拉裂縫，設(shè)裂縫深度為Z0，則： Z0 主動土壓力的大小為：Ea (h- Z0)/2 并繪土壓力強度分布圖 (2)若不允許出現(xiàn)裂縫，則需保證墻頂位置的主動土壓力大于零。 令：qka-2c 0可得 q= 即至少應在填土表面施加q 的超載才能保證墻背不出現(xiàn)裂縫。,Pa1hka-2c,Pa1,思考：對于某擋土墻墻高h，墻背垂直光滑

15、，墻后填土水平，填土為干砂，容重為，內(nèi)摩擦角，墻后填土表面有超載q，試計算作用在擋墻上主動土壓力Ea和被動土壓力Ep，并分別畫出墻后土壓力強度分布圖。 （1）Ka=tan2(45-/2) Pa0=Kaq Pa1=Ka(h+q) Ea=(Pa0+Pa1)/2h 畫出墻后主動土壓力強度分布圖 (2) Kp=tan2(45+/2) pp0=Kpq pp1=Kp(h+q) Ep=(pp0+pp1)/2h 畫出墻后被動土壓力強度分布圖 4、某土樣若試驗測得、Gs，求孔隙比e，孔隙率n 和飽和度Sr等指標。 P47-53 例題2.1 可利用三相圖計算。,思考：已知某土樣壓密前重量m，土粒相對密度d s（即Gs，數(shù)值上等于s ），飽和度Sr，烘干重量ms。若將該土樣進行壓密，使其達到一定的干密度d 。試求此時土樣的天然重度、含水量、孔隙比和飽和度。,由已知條件可得原土樣的各個三相數(shù)值 m ms mw Vs Vw Vv V 再求土樣壓密后的各個三相數(shù)值 V Vv Vw mw m 最后求解土樣壓密后的天然重度、含水量、孔隙比和飽和度 w e Sr,5、思考：對于某建筑物基礎(chǔ)，存在有偏心荷載，試求基底平均壓力p和邊 緣最大壓力Pmax，并繪制沿偏心方向的基底壓力分布圖。 可先得： 再求出： 其中 最后可得： 其中 再繪出沿偏心方向的基底壓力分布圖,F,6、思考：某一飽和粘性土試樣