土力学重点总结
第一章 土的物理性质与工程分类
1. 土的物理性质是土的最基本的特征。
2. 土的物理性质由三相物质的性质、相对含量及土的结构构造等因素决定。
3. 土是松散的颗粒集合体,它由固体、液体和气体三部分组成(也成三相体)
4. 划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。根据界限粒径200mm、20mm、2mm、0·075mm
和0·005mm把土粒分成六大组:漂石颗粒、卵石颗粒、圆粒颗粒、沙粒、粉粒和粘粒。
5. 土中各粒组相对含量百分数称为土的颗粒级配。
6. 小于0·075的土颗粒不能采用筛分的方法分析。
7. 由曲线的陡缓可判断土的均匀程度,曲线较陡,则表示颗粒大小相差不多土粒均匀;
反之曲线平缓,则表示粒径大小相差悬殊,土粒不均匀。
8. 颗粒级配曲线中,由于土中粒径相差悬殊,因此横坐标用对数坐标表示,以突出
显示细小颗粒粒径。
9. 不均匀系数反映颗粒的分布情况,Cu越大,表示颗粒分布范围越广,越不均匀,
其级配越好,作为填方工程的土料时,比较容易获得较大的干密度;Cu越小,颗粒越均匀,级配不良。工程中将Cu《 5的土称为级配不良的土,Cu 》10的土称为级配良好的土。
10. 土中水对细粒土的性质影响很大。根据存在形式可将其分为结晶水、结合水和自由
水。
11. 土的结构是指土颗粒的大小、形状、表面特征、相互排列及其连接关系的综合特征。
一般分为单粒结构、蜂窝结构、絮状结构。
12. 在天然状态下单位土体积内湿土的质量称为土的湿密度,简称天然密度或密度。
13. 单位体积土受到的重力称为土的湿重度。
14. 单位土粒的密度与同体积4摄氏度水的密度之比称为土粒的相对密度。
15. 在天然状态下,土中水的质量与土颗粒的质量之比,称为土的含水量。
16. 土的孔隙体积与土粒体积之比称为孔隙比。
17. 土中水的体积与空隙体积只比称为饱和度,用百分数表示。
18. 砂土的密实度可用天然孔隙比衡量,当e《 0·6时,属密实砂土,强度高,压缩
性小。当e 》0·95时,为松散状态,强度低,压缩性大。
19. 考虑级配的影响,通常用砂土的相对密度Dr表示,Dr在1之0·67之间为密实土;
在0·67之0·33之间为中密土;在0·33之0之间为松散土。
20. 《规范》用标准贯入试验锤击数N63·5来划分砂土的密实度。N63·5是标准贯入时,
用质量为63·5kg重锤,落距76cm,自由落下,将灌入器竖直击入土中30cm所需的锤击数。
21. 原状土的强度与同一种土经重塑后(含水量保持不变)的强度之比称为土的灵敏度,
用符号St表示。
22. 在一定的击实能量作用下使土最容易压实,并能达到最大密实度时的含水量,称为
土的最优含水量,用w op表示。
23. 作为建筑物地基的岩、土,主要依据他们的工程性质和力学性质能分为岩石、碎石
土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等。
24、地基土的工程分类:粗粒土(粒径大于0·075mm)按颗粒形状与粒径大小分类,细
粒土(粒径小于0·075mm)按塑性指数分类。
第二章 土中应力计算
1. 土中应力包括:自重应力、附加应力、渗透应力、振动应力。
2. 在外荷载作用下,地基中各点均会产生应力,称为附加应力。
3. 其他内容见课本。
第三章 地基变形计算
1. 土体在外部压力和周围环境作用下体积减小的特性称为土的压缩性。
2. 土的压缩变形主要是由于土体空隙体积减小的缘故。
3. 土体在外部压力下,压缩随时间增长的过程称为土的固结。
4. 依赖于孔隙水压力变化而产生的固结,称为主固结。
5. 由于颗粒间位置变动引起的固结称为次固结。
6. 利用压缩系数评价土的压缩性详看课本65页。
7. 压缩模量见课本66页。
8. 单向压缩分层总和法看课本70页,。
9. 土层的应力历史:土体在历史上曾经受到过的应力状态。
10. 天然土层在历史上所经受过的最大固结压力,称为先前固结压力。
11. 土层在历史上所受到的先期固结压力等于现有上覆土重时,称为正常固结土;土层
在历史上所受到的先期固结压力大于现有上覆土重时,成为超固结土;土层在历史上所受到的先期固结压力小于现有上覆土重时,称为欠固结土。(课本82页)
12. 在水头差的作用下,水透过土中孔隙流动的现象称为渗透或渗流。土能被水透过的
性能称为土的渗透性。
13. 掌握达西定律,(水在土中的渗透速度与水力梯度成正比,即v=ki)见课本88页。
14. 有渗透水流作用于单位土体内土粒上的拖拽力称为渗流力。
15. 砂土表面出现类似沸腾的现象称为流土。
16. 渗透失稳可分为流土和管涌两种基本类型。
17. 有效应力原理:饱和土中任意点的总应力总是等于有效应力与孔隙水压力之和。
18. 由太沙基模型分析可知:土层的排水固结过程是土中孔隙水压力消散、有效应力增
长的过程,即两种应力的相互转换过程。
19. 饱和土的单向渗透固结理论见课本94——98页。
20. 地基变形特征:沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。(101页)
21. 实践证明,由于地基不均匀、荷载差异很大或体型复杂等因素引起的地基变形,对砌体承重结构基础应有局部倾斜控制;对框架结构和单层排架基础应由相邻两柱基的沉降差控制;对多层或高层建筑结构基础和高耸结构基础应由倾斜值控制。
第三章 土的抗剪强度与地基承载力
1. 土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力。土的抗剪强度的数值等于剪切破坏时滑动面上的剪应力大小。
2. 土的抗剪强度受多种因素影响:a、土的基本性质;b、土当前所受的应力状态;c、试验中仪器种类和试验方法;d、试样的不均一、试验误差。
3. 库仑定律,莫尔圆准则详见课本108——112页,重点看例题4-2。
4. 如果某一平面上只有法向应力,没有切向应力,则该平面称为主应力平面,而作用在主应力面上的法向应力就称为主应力。
5.
6. 直剪试验,三轴压缩试验,见课本113——116页。
7. 按照试验的固结排水情况,常规三轴试验有三种方法:(1)不固结不排水剪;(2)固结不排水剪;(2)固结排水剪。
8. 三轴试验的主要特点是能严格控制试样的排水条件,量测试样中孔隙水压力,定量地获得土中有效应力的变化情况,而且试样中的应力分布比较均匀,故三轴压缩试验成果较直剪试验成果更加可靠、准确。
9. 地基承受荷载的能力称为地基的承载力。通常可分为两种:一是极限承载力,二是容许承载力。
10. 研究表明,地基的剪切破坏随着土的性状而不同,一般可分为整体剪切、局部剪切、冲剪等三种破坏形式。
11. 三种破坏形式各自的特征详见课本125页。
12. 于坚硬或紧密的土,将出现整体剪切破坏;而对于松软土,将出现局部剪切或冲剪破坏。二是与基础埋深及加荷速率有关,基础浅埋,加荷速率慢,往往出现整体剪切破坏;基础埋深较大,加荷速率较快时,往往发生局部剪切或冲剪破坏。
13. 地基承载力理论计算见课本126——133页。
第五章 土压力与土坡稳定
1. 土压力是指挡土墙墙后填土对墙背产生的侧压力。
2. 根据挡土墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态,土压力分为静止土压力、主动土压力和被动土压力三种。
3. 静止土压力:挡土墙在压力作用下不发生任何变形和位移,墙后填土处于弹性平衡状态时,作用在挡土墙背的土压力。
4. 主动土压力:在土压力作用下,挡土墙离开土体向前位移至一定数值,墙后土体达到主动极限平衡状态时,作用在墙背的土压力。
5. 被动土压力:在外力作用下,挡土墙推挤土体向后位移至一定数值,墙后土体达到被动极限平衡状态时,作用在墙上的土压力。
6. 实验研究表明,在相同的墙高和填土条件下,主动土压力小于静止土压力,
而静止土压力又小于被动土压力,即Ea《 E0《 Ep 。而且产生被动土压力所需的位移量比产生主动土压力所需的位移量要大得多。
7. 土压力的影响因素:挡土墙的位移;挡土墙的形状;填土的性质。
8. 朗肯土压力理论的基本假定:墙是刚性的,墙背铅直;墙后填土面水平;
墙背光滑,与填土之间没有摩擦力。
9. 用朗肯土压力理论计算主动土压力和被动土压力在课本140——144页。
10. 库伦土压力理论的基本假定:墙后填土是均匀的散粒体(即无粘性土);滑
动破坏面为通过墙踵的平面;滑动楔体视为刚体。
11. 朗肯与库仑土压力理论比较:朗肯土压力理论基于土单元体的应力极限平衡
条件建立的,采用墙背竖直、光滑、填土表面水平的假定,与实际情况存在误差,主动土压力偏大,被动土压力偏小;库仑土压力理论基于滑动块体的静力平衡条件建立的,采用破坏面为平面的假定,与实际情况存在一定差距(尤其是当墙背与填土间摩擦角较大时),计算被动土压力太大,因此只用于计算主动土压力。
12. 土体抗剪强度指标:必须考虑长期工作时填土状态的变化及长期强度的下降
因素。一般可取为标准抗剪强度的1/3左右,或计算内摩擦角=标准值-2°,粘聚力为标准值的(0.3-0.4)倍。
13. 外摩擦角δ:取决于墙背的粗糙程度、填土类别以及墙背的排水条件。还与
超载及填土面的倾角有关。
14. 挡土墙类型:重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶臂式挡土墙、锚定板式与锚
杆式挡土墙。
15. 重力式挡土墙不满足抗倾覆要求时,可采用的措施: 增大挡土墙断面尺寸,使重量增大 伸长墙趾,增大抗倾覆力的力臂 墙背仰斜,减小土压力 作卸荷台
16. 抗滑移不满足时,可采用下列措施: 修改挡墙尺寸,增大重量 墙底做砂石垫层,提高摩擦系数
基底逆坡,土质地基0.1:1;岩质地基0.2:1 墙踵后加拖板,利用其上的土重抗滑
17、重力式挡土墙按墙背倾斜方向分为仰斜、直立和俯斜三种形式,三种形式应
根据使用要求、地形和施工情况综合确定
18、无粘性土土坡稳定性分析要看课本上161页。
第七章 天然地基上的浅基础设计
1、 地基规范根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建
筑物破坏或影响正常使用的程度,将地基基础的设计分为甲乙丙三级。
2、 地基基础设计三原则:
在防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面,应具有足够的安全度。
基础的材料、型式、尺寸和构造除应适应上部结构、符合使用要求、满足上述地基承载力(稳定性)和变形要求外,还应满足对基础结构的强度、刚度和耐久性要求。另外,力求灾害荷载作用时,经济损失最小。
3、 浅基础的类型:无筋扩展基础、扩展基础、柱下条形基础、筏板基础、箱形基础、
壳体基础。
4、 基础埋置深度的影响因素:建筑物的用途和基础构造;荷载的大小和性质;工程
地质和水文地质条件;相邻建筑物的基础埋深;地基土冻胀和融陷。
5、 地基土结冻而体积增大、地面隆起的现象称为冻胀,冻土融化引起沉陷称为融陷。
6、 浅基础的设计与计算熟练掌握,见课本203—206页。
7、 减轻建筑物不均匀沉降的措施有建筑措施、结构措施、施工措施。
第八章 桩基础及其他深基础
1、 桩的分类: 按承载性能分,有摩擦型桩和端承型桩;按桩身材料分,有木
桩、混凝土桩及钢筋混凝土桩、钢桩;按成桩方法分,有非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩;按桩径大小分,有小直径桩、中等直径桩、大直径桩。
2、 静荷载试验确定单桩竖向抗压承载力见课本223页,要掌握。
3、 理解群桩承载力计算在课本232页。
4、 其它深基础:沉井基础、墩基础、地下连续墙。
5、 换填法处理地基在课本294页。
6、 换填法垫层厚度的选择——垫层厚度一般不宜大于3 m。垫层太厚造价太高,
且施工困难;太薄则垫层作用不明显。通常砂垫层厚度为1~2 m。