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绪论
  目的与意义
  (1) 掌握土和土力学的概念;(2) 了解土力学的应用领域;(3)了解土力学的发展过程。
 本章主要内容
   本章主要介绍(1) 什么是土,土具有哪些特点? (2) 为什么要学习土力学?(3) 土力学有
哪些内容?(4) 如何学好土力学?
   重点掌握(1)土力学的应用及与其它力学学科之间区别;(2)土力学课程的学习方法。
 基本概念与理论
   1) 土
       土是指地球表面的整体岩石在大气中经过风化、   剥蚀、搬运、沉积等物理、化学、 生物
   作用,在地球表面形成的碎散、没有胶结或胶结很弱的颗粒堆积物。
       土具有碎散性(受力后容易变形、孔隙变化是造成体积变化的主要原因,剪切变形
   主要由颗粒相对位移引起),三相性(土骨架、 气体组成)、
                           水、       自然变异性(非均匀性、 各
   向异性、结构性、时空变异性)。
   2) 土力学
       土力学是研究土的基本物理特性和在建筑荷载作用下的应力、    应变、强度、 稳定以及
   渗透等规律的力学特性的学科。
   3) 为什么要学习土力学?
       土体强度-荷载作用下,地基土发生剪切破坏或失稳;变形-地基产生过大的沉降
   和不均匀沉降,不能保证建筑物的正常使用;渗透-水头高度,渗流通道、颗粒组成等
   因素综合控制。  实际地基中发生的工程事故多基于上述三类原因,因此要了解和掌握土
   的基本力学规律,才能更好的进行工程设计。
   4) 学科区别
          学科         研究对象          研究对象特点

         理论力学        质点或刚体           连续固体

         材料力学   单个弹性杆件(杆、轴、梁)

         结构力学   若干弹性杆件组成的杆件结构

         弹性力学    弹性实体结构或板壳结构

         流体力学    不可压缩的连续流体(水)        连续流体

         土力学      天然的三相碎散堆积物       非连续碎散材料


    5)土力学课程的学习方法
      注意土的基本特点 -通过与其它材料对比;注重理论联系实际 -通过现场观察与试
    验;注重正确学习方法-概念,原理,方法内容间联系,要记忆,但不能死记。
第一章 土的组成
   目的与意义
    通过本章学习掌握的土的形成与结构。
   本章主要内容
    (1) 土的形成,结构与构造;(2) 风化过程、搬运过程和沉积地点。
    重点掌握土的形成、结构与土力学性质之间的联系。
   基本概念与理论:
    1) 固体颗粒
          土粒矿物成份。  矿物成分取决于母岩的矿物成分和风化作用。原生矿物:由岩
            石经过物理风化形成,其矿物成分与母岩相同;次生矿物:岩石经化学风化
            后所形成的新的矿物,其成分与母岩不相同。
          粒组:工程上把大小、性质相近的土粒合并为一组
          土的颗粒级配:工程上为了表示土粒的大小及组成情况,通常以土中各个粒
            组的相对含量(即各粒组占土粒总量的百分数)来表示,称为土的颗粒级配。
            测试方法主要有:筛分法和比重计法。
          颗粒粒径级配曲线 纵坐标表示小于某粒径的土粒含量百分比,横坐标表示土
            粒的粒径(对数坐标)。
    2) 土中水
         土中水的含量明显地影响土的性质(尤其是粘性土)。 土中水除了一部分以结晶水的
    形式吸附于固体颗粒的晶格内部外,还存在结合水和自由水
          结合水,主要包括强结合水和弱结合水。  强结合水:紧靠于颗粒表面、所受电
            场的作用力很大、 几乎完全固定排列、丧失液体的特性而接近于固体;弱结合
            水:紧靠强结合水的外围形成的结合水膜,所受的电场作用力随着与颗粒距
            离增大而减弱
          自由水。 自由水存在于土粒电场影响范围以外,性质和普通水无异,能传递水
            压力,冰点为 0℃,有溶解能力。
    3) 土中气
         土中气体存在于土孔隙中未被水占据的部分,分为与大气连通的非封闭气体和与
    大气不连通的封闭气体。     非封闭气体:受外荷作用时被挤出土体外,对土的性质影响不
    大;封闭气体:受外荷作用,不能逸出,被压缩或溶解于水中,压力减小时能有所复
    原,对土的性质有较大的影响,使土的渗透性减小,弹性增大和延长土体受力后变形
    达到稳定的历时。
    4) 土的结构
          在成土过程中所形成的土粒的空间排列及其联结形式,与组成土的颗粒大小、颗
    粒形状、矿物成分和沉积条件有关
          单粒结构:粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的单粒结构,其
            特点是土粒间存在点与点的接触。 根据形成条件不同,可分为疏松状态和密实
            状态
          蜂窝结构:颗粒间点与点接触,由于彼此之间引力大于重力,接触后,不再
            继续下沉,形成链环单位,很多链环联结起来,形成孔隙较大的蜂窝状结构
          絮状结构:细微粘粒大都呈针状或片状,质量极轻,在水中处于悬浮状态。  当
            悬液介质发生变化时,土粒表面的弱结合水厚度减薄,粘粒互相接近,凝聚
            成絮状物下沉,形成孔隙较大的絮状结构。
5)土的构造
  土的构造是指土体中各结构单元之间的关系。主要特征是土的成层性和裂隙性 ,即层理
构造和裂隙构造,二者都造成了土的不均匀性。
     层理构造:土粒在沉积过程中 ,由于不同阶段沉积的物质成分、颗粒大小或颜
      色不同,而沿竖向呈现出成层特征;
     裂隙构造:土体被许多不连续的小裂隙所分割 ,在裂隙中常充填有各种盐类的
      沉淀物。
第二章 土的物理性质及分类
  目的与意义
   通过本章学习掌握土的三相基本组成及物理性质指标和状态指标,掌握土的工程分类。
本章内容是后续各章节解决土的强度变形等问题的基础,也是以后从事与土相关工作的基
础。
 本章主要内容:
   (1) 熟练掌握土三相组成及结构;(2) 熟练掌握粘土的液塑限、 塑性指数、液性指数以及
无粘性土的密实度;(3) 粘性土的塑限、 液限、  塑性指数、液性指数级工程应用;(4) 无粘性土
的密实度等物理状态指标及应用;(5)土的工程分类。
   重点掌握土的三相指标及相互换算;土的物理性质标、     物理状态指标及工程意义,尤其
要注意粘性土与无粘性土的区别。
 基本概念与理论:
   1) 三相指标及换算
   密度、含水量、孔隙比;孔隙率,饱和度;饱和密度、干密度、有效密度

                        质量m                                   体积V
                                            气                Vw Va
                                                                     Vv
                           mw




                                             水
                      m




                                                                     V

                                           土粒
                           ms




                                                             Vs




           Vw   mw    ωd s   V    e      m   d ρ    ρ
    Sr =      =     =      n= V =    ρd = s = s w =
           VV VV ρW    e      V 1+ e     V   1+ e 1+ ω

                        (d s − 1) ρ w    dρ       d (1 + ω ) ρ w       m d (1 + ω ) ρ w
    ρ ′ = ρ sat − ρ =                 e = s w −1 = s             −1 ρ = = s
                            1+ e          ρd            ρ              V    1+ e
              ms + VV ρ w (d s + e) ρ w
    ρ sat =              =
                  V           1+ e
    2)
    粘性土的物理性质指标
  稠度是指土的软硬程度或土受外力作用所引起变形或破坏的抵抗能力,是粘性土最主要
的物理状态特征

                  缩限ω s 塑限ω P 液限ω L
                0                                                             ω
                固态 半固态 可塑状态     流动状态

    塑性指数 IP 是液限和塑限的差值(省去%),即土处在可塑状态的含水量变化范围。
    I p = ωL − ωP
液性指数 IL 是粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比。
       ω − ωP
IL =
         IP

3) 无粘性土的物理性质指标
  土的密实度----指单位体积土中固体颗粒的含量;孔隙比 e 可以用来表示砂土的密
实度。 对于同一种土,当孔隙比小于某一限度时,处于密实状态。   孔隙比愈大,土愈松
散。
               e max − e
  相对密实度 Dr = e
               max − e min
第三章 土的渗透性及渗流
 目的与意义
  通过本章学习,掌握达西定律以及渗流力和临界水力梯度的概念和计算方法,掌握渗
流破坏现象的机理。  土中水的渗流规律以及与渗流有关的土工问题是土力学重点解决的内容
之一,通过本章学习可以为后续章节与时间有关的地基沉降计算等内容奠定基础。
 本章主要内容
  (1) 水力梯度、渗流力、临界水力梯度、 流土和管涌等概念;(2) 水力梯度、渗流力、临界水
力梯度的计算;(3) 达西定律。
  重点掌握:(1) 达西定律;(2) 水力梯度、渗流力、临界水力梯度概念与计算。
 基本概念与理论:
  1) 达西定律
  水在土中的渗透速度与试样的水力梯度成正比。     要注意达西定律的适用范围及渗透系数
的测试方法。
  2) 水力梯度和临界水力梯度
  水力梯度:即沿渗流方向单位距离的水头损失;
  临界水力梯度 icr:使土体开始发生渗透变形的水力梯度。
                   γ '               Gs − 1 γ sat − γ w
              icr =      或 icr   =         =
                   γw                1+ e       γw
    3)
    渗流力
  渗透力 j 是渗流对单位土体的作用力,是一种体积力,其大小与水力坡降成正比,作
用方向与渗流方向一致,单位为 kN/m3。
                       J   γ hA
                    j=    = w = iγ w
                       AL   AL
    4)流土与管涌
      流土:在渗流作用下,局部土体表面隆起,或某一范围内土 粒群同时发生移动的
    现象。
      管涌:在渗流作用下,无粘性土中的细小颗粒通过较大颗粒的孔隙,发生移动并
    被带出的现象。
      要注意流土与管涌发生的条件以及两者的破坏差别。
第四章 土中应力
 目的与意义
  通过本章学习,掌握土中应力及计算方法,掌握饱和土的有效应力原理。        土中应力是分
析计算地基土体变形和破坏的前提,而决定土体强度及变形的应力是有效应力。        因此通过本
章学习可以为后续章节地基沉降、极限承载力分析等奠定基础。
 本章主要内容
  (1) 自重应力、基底压力、基底附加应力、地基中的附加应力概念;(2) 自重应力、  基底压
力、基底附加应力的计算;(3) 地基中的附加应力的计算;(4) 饱和土的有效应力原理。
  重点掌握:(1) 基底压力与基底附加压力; (2) 地基中附加应力计算;(3) 饱和土的有效
应力原理。
 基本概念与理论:
  1) 自重应力
  自重应力:由于土体本身自重引起的应力。   土体在自重作用下,在漫长的地质历史时期,
已经压缩稳定,因此,土的自重应力不再引起土的变形。      但对于新沉积土层或近期人工充填
土应考虑自重应力引起的变形。
  2) 基底压力
  基底压力:建筑物上部结构荷载和基础自重作用于基础底面传至地基的单位面积压力。
影响基底压力的因素:基础的形状、  大小、刚度,埋置深度,基础上作用荷载的性质(中心、
偏心、倾斜等)及大小、地基土性质。
  基底压力简化计算方法:对于具有一定刚度以及尺寸较小的扩展基础,基底压力近似作
直线分布,按材料力学公式进行简化计算。


                                             F+G


                                             e

                                             e
                                  b


                                             l

                                                   pmin
                                 pmax


           Pmax F + G        Pmax F + G M
                =                 =    ±
           Pmin   A          Pmin   A    W

    3)基底附加压力
      基底附加压力:由于建造建筑物而新增加在地基表面的压力,即导致地基中产生
    附加应力的那部分基底压力。
         P0max Pmax
              =     − γ 0d
         P0min Pmin

    4)   基底附加压力
附加应力:新增外加荷载在地基土体中引起的应力。   假定地基土是连续、均匀各向同性
的半无限线性变形体。
  竖向集中荷载作用下的地基附加应力,1885 年法国学者布辛涅斯克解。

     3 pz 3    3P
σz =        =       cos3 θ
     2πR  5
              2πR 2



  附加应力分布规律:距离地面越深,附加应力的分布范围越广;在集中力作用线上的
附加应力最大,向两侧逐渐减小;同一竖向线上的附加应力随深度而变化;在集中力作用
线上,当 z=0 时,σz→∞,随着深度增加, σz 逐渐减小;竖向集中力作用引起的附加应力
向深部向四周无限传播,在传播过程中,应力强度不断降低(应力扩散)。
  叠加原理:由几个外力共同作用时所引起的某一参数(内力、      应力或位移),等于每个
外力单独作用时所引起的该参数值的代数和
  矩形地基附加应力;条形地基附加应力:均布、三角形荷载分布。
  5) 饱和土有效应力原理
      饱和土体的任一平面上受到的总应力等于有效应力和孔隙水压力之和;
      土的强度的变化和变形只取决于有效应力的变化。
                             σ =σ′+u
  饱和土体的任一平面上受到的总应力等于有效应力和孔隙水压力之和;土的强度的变
化和变形只取决于有效应力的变化。
第五章 土的压缩性
 目的与意义
  通过本章学习掌握压缩系数、  压缩指数、   变形模量等压缩性指标;掌握应力历史对土的
压缩性影响。  结合第四章学习的土中应力计算和本章教学内容,就可以计算地基土体土中应
力从自重应力状态变化至自重应力+附加应力状态的沉降变形。
 本章主要内容
  (1) 侧向压缩及现场载荷试验目的、 原理及意义;压缩性指标计算及工程意义;(2) 压缩
性指标评价土的压缩性;(3) 应力历史,超固结土、   欠固结土以及正常固结土的概念;(4) 重
点讲解应力历史对土的压缩性影响。
  重点掌握:(1) 土的压缩性指标;(2) 应力历史对土的压缩性影响。
 基本概念与理论:
  1) 单向压缩试验
  土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性。
  土的固结:土体在压力作用下,压缩量随时间增长的过程
  需要注重讲解单向压缩与工程实际之间的差别,以及作此假设的合理之处。

       加压活塞
                    透水石
    刚性护环
                       环刀
                             e
                            e0   曲线A
                                   曲线B
              土样
                            e


                                             p
           透水石       底座            e- p曲线
  2) 现场载荷试验方法
     现场载荷试验是在工程现场通过千斤顶逐级对置于地基土上的载荷板施加荷载,
  观测记录沉降随时间的发展以及稳定时的沉降量 s,将上述试验得到的各级荷载与相
  应的稳定沉降量绘制成 p-s 曲线。
     需要对比讲解该方法与单向固结压缩试验两者之间的区别与联系。
  3) 压缩性指标
     压缩性不同的土,曲线形状不同,曲线愈陡,说明在相同压力增量作用下,土的
  孔隙比减少得愈显著,土的压缩性愈高
      压缩系数 α:土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量比值。
      压缩指数 CC:土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖直压力对数增量比值。
      压缩模量 Es:土在侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值,或称为侧限
       模量。
      变形模量 E0 土在无侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值。
  4) 应力历史对土压缩性影响
  土的卸荷回弹曲线不与原压缩曲线重合,说明土不是完全弹性体,其中有一部分为不
能恢复的塑性变形;土的再压缩曲线比原压缩曲线斜率要小得多,说明土经过压缩后,卸
荷再压缩时,其压缩性明显降低。
  土的应力历史:土体在历史上曾经受到过的应力状态;先期固结压力 pc :土在其生成
历史中曾受过的最大有效固结压力。
  正常固结土:先期固结压力等于现时的土压力 pc=p1,OCR=1;超固结土:先期固结
压力大于现时的土压力 pc>p1,OCR>1;先期固结压力小于现时的土压力 pc<p1,OCR<1。

      e            a
       b′
               c
                       b
          d′
                       d

                           f
                               p(lg)
       原位压缩曲线获得过程:沉积 ab;取样 bb′;室内试验 b′cd。
       获得原位压缩曲线:对正常固结土按照卡萨格兰德方法确定先期固结压力 σp=σs;
  (e0, σp)位于原位压缩曲线上;以 0.42 e0 在压缩曲线上确定 C 点;通过 B、C 两点的直
  线即为所求的原位压缩曲线。
第六章 地基变形
  目的与意义
   建筑物荷载通过基础传递给地基,使天然土层原有的应力状态发生变化,在附加的各
应力分量作用下地基土产生了竖向、    侧向和剪切变形,导致建筑物及其周边环境的沉降和位
移。由于荷载差异、  地基不均匀、 地基应力扩散性状等原因,基础各部分的沉降或多或少总是
不均匀的,使得上部结构之中相应地产生额外的应力和变形。    如果基础不均匀沉降超过了一
定的限度,将导致建筑物的开裂、    歪斜甚至破坏(例如砖墙出现裂缝、吊车轮子出现卡轨或
滑轨、 高耸建筑物倾斜、 机器转轴偏斜以及与建筑物连接管道断裂等等)。 因此,研究地基沉
降,对于保证建筑物的正常使用、安全和经济,都具有很大的意义。
 本章主要内容
   本章主要讨论地基的竖向位移—沉降,首先介绍地基变形的弹性力学公式,再介绍基
础最终沉降量(地基最终变形量)的计算方法如分层总和法等以及路基的沉降和位移,最
后介绍地基变形与时间因素有关的饱和土有效应力原理、    一维固结理论、地基固结过程中的
变形量以及利用沉降观测资料推算后期沉降量。
 基本概念与理论:
   分层总和法:地基的最终沉降量,采用分层总和法计算时,应在地基机降计算深度范
围内划分为若干分层来计算各分层的压缩量.然后求其总和。
   有效应力原理:饱和土体内任一平面上受到的总应力等于有效应力加孔隙水压力之和;
土的强度的变化和变形只取决于土中有效应力的变化。
   土的固结:土中应力状态变化引起的土体积变形(压缩)和地基最终固结沉降,都只
依赖于土中有效应力,而与时间无关;然而,研究外荷载作用下地基土体压缩、    孔隙中部分
水量视土透水性强弱和排水条件以不同速率排出时.土体固结速率和相应的有效应力增长
速率则是时间的函数。  在固结过程中,土体强度逐渐增长,而透水性也逐渐降低,所以,土
的压缩和固结不仅是研究地基沉降及其速率的基础,而且与地基和土工建筑物的强度和渗
流等问题密切相关。
   太沙基一维固结理论的基本假设:土是均质、   各向同性和完全饱和的;土粒和孔隙水都
是不可压缩的;土中附加应力沿水平面是无限均匀分布的。    因此土层的压缩和土中水的渗流
都是一维的;土中水的渗流服从于达西定津;在渗透固结中,土的渗透系数和压缩系数都
是不变的;外荷是一次骤然施加的。
   瞬时沉降:瞬时沉降又称初始沉降或不排水沉降。   由于基础边缘上中应力集中,即使施
工初始荷载很小,瞬时沉降亦可出现,而且新的增量将随施工期荷载的增长而即时发生,
直至施工期结束停止发展并在随后的建筑物恒载作用下保持不变,地基软土厚度大、    基础荷
载大、 基底尺寸和埋置深度小时,瞬时沉降在总沉降中所占的比例比较大,曾经观测到深厚
软土地基上重型结构的瞬时沉降占总沉降之比例竟高达 50%的例子。
   固结沉降:固结沉降开始于荷载施加之时,但在施工期之后的恒载作用下继续随土中
孔隙水的排出而不断发展,直至施荷引起的初始孔隙压力完全消散,固结过程才终止。    此时
地基固结度为 100%.相应的固结历时以 表示。固结沉降通常是地基沉降的主要分量。
   次固结沉降:与土骨架蠕变有关的次固结,是在孔隙压力停止消散、   有效应力稳定不变
后仍随时间而缓慢增长的压缩。   次固结沉降虽然在固结沉降稳定之前就可以开始,但一般可
认为在 t= 时才出现。次固结沉降速率与土孔隙中自由水排出速率无关,也与发生次固结
的土层厚度无关、  次固结沉降量常比主固结沉降量小得多,而多可以忽略;但对软土深厚,
龙其是含有胶态腐殖质等有机质、   或地基深部可压缩土层中的附加应力与自重应力之比较小
等情况,则应予以重视。
第七章 土的抗剪强度
 目的与意义
  在外荷载作用下,土体中将产生剪应力和剪切变形,当土中某点由外力所产生的剪应
力达到土的抗剪强度时,土就沿着剪应力作用方向产生相对滑动,该点便发生剪切破坏。即
土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力,是土的重要力学性质之一。工程实践和室
内试验都证实了土是由于受剪而产生破坏,剪切破坏是土体强度破坏的重要特点,因此,
土的强度问题实质上就是土的抗剪强度问题。工程中的地基承载力,挡土墙土压力、土坡稳
定等问题都与土的抗剪强度直接相关。
 本章主要内容
  本章主要介绍土的抗剪强度理论、抗剪强度的测定方法以及饱和粘性土和无粘土的抗剪
强度性状,并简要介绍孔隙压力系数和应力路径等问题。
 基本概念与理论:
  库仑公式:对砂土

                             ,

    对粘性土

                            。

  莫尔-库仑理论:1910 年莫尔(Mohr)提出材料的破坏是剪切破坏,当任一平面上的
剪应力等于材料的抗剪强度时该点就发生破坏,并提出在破坏面上的剪应力 是该面上法向
应力的函数。理论分析和实验都证明,莫尔理论对土比较合适,土的莫尔包线通常可以近似
地用直线代替,该直线方程就是库伦公式表示的方程。    由库伦公式表示莫尔包线的强度理论
称为莫尔库仑强度理论。
  极限平衡条件:根据极限应力圆与抗剪强度包线之间的几何关系,可建立以土中主应
力表示的土的极限平衡条件如下:


                                    或




  孔隙压力系数:根据有效应力原理,给出土中总应力后,求取有效应力的问题在于孔
隙压力。为此,A.W.斯肯普顿(Skempton)根据三轴试验结果,引用孔隙压力系数 A 和 B,
建立了轴对称应力状态下土中孔隙压力与大、小主应力之间的关系。
  三轴压缩试验:
  不固结不排水试验:试样在施加周围压力和随后施加竖向压力直至剪切破坏的整个过
程中都不允许排水,试验自始至终关闭排水阀门。      固结不徘水试验:试样在施加周围压力时
打开排水阀门,允许排水固结,待固结稳定后关闭排水阀门,再施加竖向压力.使试样在
不排水的条件下剪切破坏。
  固结排水试验:试样在施加周围压力 时允许排水固结,待固结稳定后,再在排水条件
下施加竖向压力至试样剪切破坏。
  应力路径:加荷过程中的土体内某点,其应力状态的变化可在应力坐标图中以应力点
的移动轨迹表示,这种轨迹称为应力路径。
第八章 土压力
 目的与意义
  土建工程中许多构筑物如挡土墙、   隧道和基坑围护结构等挡土结构起着支撑土体,保持
土体稳定,使之不致坍塌的作用,而另一些构筑物如桥台等则受到土体的支撑,土体起着
提供反力的作用。在这些构筑物与土体的接触面处均存在侧向土压力的作用。
 本章主要内容
  本章主要介绍静止土压力、   主动土压力和被动土压力这三种土压力的基本概念、静止土
压力的计算、两种古典理论计算主动、被动土压力。
 基本概念与理论:
  土压力:挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力。
  挡土墙:是防止土体坍塌的构筑物在房屋建筑水利工程铁路工程以及桥梁中得到广泛
应用。
  主动土压力 Ea: 当挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时,作用在墙
上的土压力。
  被动土压力 Ep:当挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时,作用在挡土墙
上的土压力。
  静止土压力 E0: 当挡土墙静止不动土体处于弹性平衡状态时土对墙的压力。
  朗肯土压力理论:是根据半空间体的应力状态和土的极限平衡理论得出的土压力计算
理论。
  库伦土压力理论:是根据墙后土体处于极限平衡状态并形成一滑动楔体时,从楔体的
静力平衡条件得出的土压力计算理论
第九章 地基承载力
 目的与意义
  地基承载力是指地基承担荷载的能力。地基承载力问题是土力学的一个重要研究课题,
其目的是为了掌握地基的承载规律,充分发挥地基的承载能力,合理确定地基承载力,保
证地基不致因荷载作用而发生剪切破坏、变形过大而影响建筑物或土工建筑物的正常使用。
 本章主要内容
  本章主要介绍浅基础的地基破坏模式,再介绍浅基础的地基承载力包括临界荷载和地
基极限承载力,最后介绍确定地基承载力特征值的方法。
 基本概念与理论:
  地基破坏形式有:整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲剪破坏三种破坏形式。
  浅基础地基极限承载力的计算方法有:
  普朗德尔极限承载力理论
  太沙基承载力理论
  魏锡克极限承载力理论
第十章 土坡和地基的稳定性
 目的与意义
  土坡是指具有倾斜坡面的土体,土体在自重和外荷载作用下会出现沿某一界面发生剪
切破坏向坡下运动的现象,称之为滑坡或边坡破坏。 影响土坡滑动的因素复杂多变,但其根
本原因在于土体内部某个滑动面上的剪应力达到了它的抗剪强度,使稳定平衡遭到破坏。 土
坡的稳定性在高速公路、铁路、机场、高层建筑深基坑开挖等土木工程建设中是十分重要的问
题,可通过土坡稳定分析解决。
 本章主要内容
  本章主要介绍无黏性土坡的稳定性、 黏性土坡的稳定性、土坡稳定性的影响因素,最后
介绍地基的稳定性。
 基本概念与理论:
  均质无黏性土坡稳定性分析:假定滑动面是平面,稳定性与坡高无关,与坡角有关。
  均质黏性土坡:采用圆弧滑动面假设用整体稳定分析方法进行验算;
  对成层土粘土土坡,一般可采用条分法进行分析计算
第十一章 土在动荷载作用下的特性
 目的与意义
  土体经常会受到天然振源的地震、 波浪、风和人工振源的交通荷载、打桩、动力机器基础
等引起的动荷载作用。 在这些动荷载作用下,土的强度和变形将受到影响,可能造成土体的
破坏。
 本章主要内容
  本章主要介绍土的压实性及其对工程的评定标准、 土的振动液化及其判别与防治,浅基
础的地基破坏模式,再介绍浅基础的地基承载力,最后介绍确定地基承载力的方法。
 基本概念与理论:
  土的压实性:体能够通过振动、 夯实和碾压等方法调整土粒排列,进而增加密实度的性
质
  土的击实试验:将同一种土配置成不同含水量的土样后进行室内击实试验,得到的含
水量与干密度的击实曲线表明,存在一个含水量可使填土的干密度达到最大值,产生最好
的击实效果。将这种在一定夯击能量下填土最易压实并获得最大密实度的含水量称作土的最
优含水量(或最佳含水量),在最优含水量下得到的干密度称作填土的最大干密度。
  土的振动液化:饱和松散无黏性土在振动荷载作用下,土中孔隙水压力逐渐增加,有
效应力减小直至为 0,土粒悬浮完全丧失强度和承载能力。

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  • 1. 绪论  目的与意义 (1) 掌握土和土力学的概念;(2) 了解土力学的应用领域;(3)了解土力学的发展过程。  本章主要内容 本章主要介绍(1) 什么是土,土具有哪些特点? (2) 为什么要学习土力学?(3) 土力学有 哪些内容?(4) 如何学好土力学? 重点掌握(1)土力学的应用及与其它力学学科之间区别;(2)土力学课程的学习方法。  基本概念与理论 1) 土 土是指地球表面的整体岩石在大气中经过风化、 剥蚀、搬运、沉积等物理、化学、 生物 作用,在地球表面形成的碎散、没有胶结或胶结很弱的颗粒堆积物。 土具有碎散性(受力后容易变形、孔隙变化是造成体积变化的主要原因,剪切变形 主要由颗粒相对位移引起),三相性(土骨架、 气体组成)、 水、 自然变异性(非均匀性、 各 向异性、结构性、时空变异性)。 2) 土力学 土力学是研究土的基本物理特性和在建筑荷载作用下的应力、 应变、强度、 稳定以及 渗透等规律的力学特性的学科。 3) 为什么要学习土力学? 土体强度-荷载作用下,地基土发生剪切破坏或失稳;变形-地基产生过大的沉降 和不均匀沉降,不能保证建筑物的正常使用;渗透-水头高度,渗流通道、颗粒组成等 因素综合控制。 实际地基中发生的工程事故多基于上述三类原因,因此要了解和掌握土 的基本力学规律,才能更好的进行工程设计。 4) 学科区别 学科 研究对象 研究对象特点 理论力学 质点或刚体 连续固体 材料力学 单个弹性杆件(杆、轴、梁) 结构力学 若干弹性杆件组成的杆件结构 弹性力学 弹性实体结构或板壳结构 流体力学 不可压缩的连续流体(水) 连续流体 土力学 天然的三相碎散堆积物 非连续碎散材料 5)土力学课程的学习方法 注意土的基本特点 -通过与其它材料对比;注重理论联系实际 -通过现场观察与试 验;注重正确学习方法-概念,原理,方法内容间联系,要记忆,但不能死记。
  • 2. 第一章 土的组成  目的与意义 通过本章学习掌握的土的形成与结构。  本章主要内容 (1) 土的形成,结构与构造;(2) 风化过程、搬运过程和沉积地点。 重点掌握土的形成、结构与土力学性质之间的联系。  基本概念与理论: 1) 固体颗粒  土粒矿物成份。 矿物成分取决于母岩的矿物成分和风化作用。原生矿物:由岩 石经过物理风化形成,其矿物成分与母岩相同;次生矿物:岩石经化学风化 后所形成的新的矿物,其成分与母岩不相同。  粒组:工程上把大小、性质相近的土粒合并为一组  土的颗粒级配:工程上为了表示土粒的大小及组成情况,通常以土中各个粒 组的相对含量(即各粒组占土粒总量的百分数)来表示,称为土的颗粒级配。 测试方法主要有:筛分法和比重计法。  颗粒粒径级配曲线 纵坐标表示小于某粒径的土粒含量百分比,横坐标表示土 粒的粒径(对数坐标)。 2) 土中水 土中水的含量明显地影响土的性质(尤其是粘性土)。 土中水除了一部分以结晶水的 形式吸附于固体颗粒的晶格内部外,还存在结合水和自由水  结合水,主要包括强结合水和弱结合水。 强结合水:紧靠于颗粒表面、所受电 场的作用力很大、 几乎完全固定排列、丧失液体的特性而接近于固体;弱结合 水:紧靠强结合水的外围形成的结合水膜,所受的电场作用力随着与颗粒距 离增大而减弱  自由水。 自由水存在于土粒电场影响范围以外,性质和普通水无异,能传递水 压力,冰点为 0℃,有溶解能力。 3) 土中气 土中气体存在于土孔隙中未被水占据的部分,分为与大气连通的非封闭气体和与 大气不连通的封闭气体。 非封闭气体:受外荷作用时被挤出土体外,对土的性质影响不 大;封闭气体:受外荷作用,不能逸出,被压缩或溶解于水中,压力减小时能有所复 原,对土的性质有较大的影响,使土的渗透性减小,弹性增大和延长土体受力后变形 达到稳定的历时。 4) 土的结构 在成土过程中所形成的土粒的空间排列及其联结形式,与组成土的颗粒大小、颗 粒形状、矿物成分和沉积条件有关  单粒结构:粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的单粒结构,其 特点是土粒间存在点与点的接触。 根据形成条件不同,可分为疏松状态和密实 状态  蜂窝结构:颗粒间点与点接触,由于彼此之间引力大于重力,接触后,不再 继续下沉,形成链环单位,很多链环联结起来,形成孔隙较大的蜂窝状结构  絮状结构:细微粘粒大都呈针状或片状,质量极轻,在水中处于悬浮状态。 当 悬液介质发生变化时,土粒表面的弱结合水厚度减薄,粘粒互相接近,凝聚 成絮状物下沉,形成孔隙较大的絮状结构。
  • 3. 5)土的构造 土的构造是指土体中各结构单元之间的关系。主要特征是土的成层性和裂隙性 ,即层理 构造和裂隙构造,二者都造成了土的不均匀性。  层理构造:土粒在沉积过程中 ,由于不同阶段沉积的物质成分、颗粒大小或颜 色不同,而沿竖向呈现出成层特征;  裂隙构造:土体被许多不连续的小裂隙所分割 ,在裂隙中常充填有各种盐类的 沉淀物。
  • 4. 第二章 土的物理性质及分类  目的与意义 通过本章学习掌握土的三相基本组成及物理性质指标和状态指标,掌握土的工程分类。 本章内容是后续各章节解决土的强度变形等问题的基础,也是以后从事与土相关工作的基 础。  本章主要内容: (1) 熟练掌握土三相组成及结构;(2) 熟练掌握粘土的液塑限、 塑性指数、液性指数以及 无粘性土的密实度;(3) 粘性土的塑限、 液限、 塑性指数、液性指数级工程应用;(4) 无粘性土 的密实度等物理状态指标及应用;(5)土的工程分类。 重点掌握土的三相指标及相互换算;土的物理性质标、 物理状态指标及工程意义,尤其 要注意粘性土与无粘性土的区别。  基本概念与理论: 1) 三相指标及换算 密度、含水量、孔隙比;孔隙率,饱和度;饱和密度、干密度、有效密度 质量m 体积V 气 Vw Va Vv mw 水 m V 土粒 ms Vs Vw mw ωd s V e m d ρ ρ Sr = = = n= V = ρd = s = s w = VV VV ρW e V 1+ e V 1+ e 1+ ω (d s − 1) ρ w dρ d (1 + ω ) ρ w m d (1 + ω ) ρ w ρ ′ = ρ sat − ρ = e = s w −1 = s −1 ρ = = s 1+ e ρd ρ V 1+ e ms + VV ρ w (d s + e) ρ w ρ sat = = V 1+ e 2) 粘性土的物理性质指标 稠度是指土的软硬程度或土受外力作用所引起变形或破坏的抵抗能力,是粘性土最主要 的物理状态特征 缩限ω s 塑限ω P 液限ω L 0 ω 固态 半固态 可塑状态 流动状态 塑性指数 IP 是液限和塑限的差值(省去%),即土处在可塑状态的含水量变化范围。 I p = ωL − ωP
  • 5. 液性指数 IL 是粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比。 ω − ωP IL = IP 3) 无粘性土的物理性质指标 土的密实度----指单位体积土中固体颗粒的含量;孔隙比 e 可以用来表示砂土的密 实度。 对于同一种土,当孔隙比小于某一限度时,处于密实状态。 孔隙比愈大,土愈松 散。 e max − e 相对密实度 Dr = e max − e min
  • 6. 第三章 土的渗透性及渗流  目的与意义 通过本章学习,掌握达西定律以及渗流力和临界水力梯度的概念和计算方法,掌握渗 流破坏现象的机理。 土中水的渗流规律以及与渗流有关的土工问题是土力学重点解决的内容 之一,通过本章学习可以为后续章节与时间有关的地基沉降计算等内容奠定基础。  本章主要内容 (1) 水力梯度、渗流力、临界水力梯度、 流土和管涌等概念;(2) 水力梯度、渗流力、临界水 力梯度的计算;(3) 达西定律。 重点掌握:(1) 达西定律;(2) 水力梯度、渗流力、临界水力梯度概念与计算。  基本概念与理论: 1) 达西定律 水在土中的渗透速度与试样的水力梯度成正比。 要注意达西定律的适用范围及渗透系数 的测试方法。 2) 水力梯度和临界水力梯度 水力梯度:即沿渗流方向单位距离的水头损失; 临界水力梯度 icr:使土体开始发生渗透变形的水力梯度。 γ ' Gs − 1 γ sat − γ w icr = 或 icr = = γw 1+ e γw 3) 渗流力 渗透力 j 是渗流对单位土体的作用力,是一种体积力,其大小与水力坡降成正比,作 用方向与渗流方向一致,单位为 kN/m3。 J γ hA j= = w = iγ w AL AL 4)流土与管涌 流土:在渗流作用下,局部土体表面隆起,或某一范围内土 粒群同时发生移动的 现象。 管涌:在渗流作用下,无粘性土中的细小颗粒通过较大颗粒的孔隙,发生移动并 被带出的现象。 要注意流土与管涌发生的条件以及两者的破坏差别。
  • 7. 第四章 土中应力  目的与意义 通过本章学习,掌握土中应力及计算方法,掌握饱和土的有效应力原理。 土中应力是分 析计算地基土体变形和破坏的前提,而决定土体强度及变形的应力是有效应力。 因此通过本 章学习可以为后续章节地基沉降、极限承载力分析等奠定基础。  本章主要内容 (1) 自重应力、基底压力、基底附加应力、地基中的附加应力概念;(2) 自重应力、 基底压 力、基底附加应力的计算;(3) 地基中的附加应力的计算;(4) 饱和土的有效应力原理。 重点掌握:(1) 基底压力与基底附加压力; (2) 地基中附加应力计算;(3) 饱和土的有效 应力原理。  基本概念与理论: 1) 自重应力 自重应力:由于土体本身自重引起的应力。 土体在自重作用下,在漫长的地质历史时期, 已经压缩稳定,因此,土的自重应力不再引起土的变形。 但对于新沉积土层或近期人工充填 土应考虑自重应力引起的变形。 2) 基底压力 基底压力:建筑物上部结构荷载和基础自重作用于基础底面传至地基的单位面积压力。 影响基底压力的因素:基础的形状、 大小、刚度,埋置深度,基础上作用荷载的性质(中心、 偏心、倾斜等)及大小、地基土性质。 基底压力简化计算方法:对于具有一定刚度以及尺寸较小的扩展基础,基底压力近似作 直线分布,按材料力学公式进行简化计算。 F+G e e b l pmin pmax Pmax F + G Pmax F + G M = = ± Pmin A Pmin A W 3)基底附加压力 基底附加压力:由于建造建筑物而新增加在地基表面的压力,即导致地基中产生 附加应力的那部分基底压力。 P0max Pmax = − γ 0d P0min Pmin 4) 基底附加压力
  • 8. 附加应力:新增外加荷载在地基土体中引起的应力。 假定地基土是连续、均匀各向同性 的半无限线性变形体。 竖向集中荷载作用下的地基附加应力,1885 年法国学者布辛涅斯克解。 3 pz 3 3P σz = = cos3 θ 2πR 5 2πR 2 附加应力分布规律:距离地面越深,附加应力的分布范围越广;在集中力作用线上的 附加应力最大,向两侧逐渐减小;同一竖向线上的附加应力随深度而变化;在集中力作用 线上,当 z=0 时,σz→∞,随着深度增加, σz 逐渐减小;竖向集中力作用引起的附加应力 向深部向四周无限传播,在传播过程中,应力强度不断降低(应力扩散)。 叠加原理:由几个外力共同作用时所引起的某一参数(内力、 应力或位移),等于每个 外力单独作用时所引起的该参数值的代数和 矩形地基附加应力;条形地基附加应力:均布、三角形荷载分布。 5) 饱和土有效应力原理  饱和土体的任一平面上受到的总应力等于有效应力和孔隙水压力之和;  土的强度的变化和变形只取决于有效应力的变化。 σ =σ′+u 饱和土体的任一平面上受到的总应力等于有效应力和孔隙水压力之和;土的强度的变 化和变形只取决于有效应力的变化。
  • 9. 第五章 土的压缩性  目的与意义 通过本章学习掌握压缩系数、 压缩指数、 变形模量等压缩性指标;掌握应力历史对土的 压缩性影响。 结合第四章学习的土中应力计算和本章教学内容,就可以计算地基土体土中应 力从自重应力状态变化至自重应力+附加应力状态的沉降变形。  本章主要内容 (1) 侧向压缩及现场载荷试验目的、 原理及意义;压缩性指标计算及工程意义;(2) 压缩 性指标评价土的压缩性;(3) 应力历史,超固结土、 欠固结土以及正常固结土的概念;(4) 重 点讲解应力历史对土的压缩性影响。 重点掌握:(1) 土的压缩性指标;(2) 应力历史对土的压缩性影响。  基本概念与理论: 1) 单向压缩试验 土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性。 土的固结:土体在压力作用下,压缩量随时间增长的过程 需要注重讲解单向压缩与工程实际之间的差别,以及作此假设的合理之处。 加压活塞 透水石 刚性护环 环刀 e e0 曲线A 曲线B 土样 e p 透水石 底座 e- p曲线 2) 现场载荷试验方法 现场载荷试验是在工程现场通过千斤顶逐级对置于地基土上的载荷板施加荷载, 观测记录沉降随时间的发展以及稳定时的沉降量 s,将上述试验得到的各级荷载与相 应的稳定沉降量绘制成 p-s 曲线。 需要对比讲解该方法与单向固结压缩试验两者之间的区别与联系。 3) 压缩性指标 压缩性不同的土,曲线形状不同,曲线愈陡,说明在相同压力增量作用下,土的 孔隙比减少得愈显著,土的压缩性愈高  压缩系数 α:土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量比值。  压缩指数 CC:土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖直压力对数增量比值。  压缩模量 Es:土在侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值,或称为侧限 模量。  变形模量 E0 土在无侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值。 4) 应力历史对土压缩性影响 土的卸荷回弹曲线不与原压缩曲线重合,说明土不是完全弹性体,其中有一部分为不 能恢复的塑性变形;土的再压缩曲线比原压缩曲线斜率要小得多,说明土经过压缩后,卸
  • 10. 荷再压缩时,其压缩性明显降低。 土的应力历史:土体在历史上曾经受到过的应力状态;先期固结压力 pc :土在其生成 历史中曾受过的最大有效固结压力。 正常固结土:先期固结压力等于现时的土压力 pc=p1,OCR=1;超固结土:先期固结 压力大于现时的土压力 pc>p1,OCR>1;先期固结压力小于现时的土压力 pc<p1,OCR<1。 e a b′ c b d′ d f p(lg) 原位压缩曲线获得过程:沉积 ab;取样 bb′;室内试验 b′cd。 获得原位压缩曲线:对正常固结土按照卡萨格兰德方法确定先期固结压力 σp=σs; (e0, σp)位于原位压缩曲线上;以 0.42 e0 在压缩曲线上确定 C 点;通过 B、C 两点的直 线即为所求的原位压缩曲线。
  • 11. 第六章 地基变形  目的与意义 建筑物荷载通过基础传递给地基,使天然土层原有的应力状态发生变化,在附加的各 应力分量作用下地基土产生了竖向、 侧向和剪切变形,导致建筑物及其周边环境的沉降和位 移。由于荷载差异、 地基不均匀、 地基应力扩散性状等原因,基础各部分的沉降或多或少总是 不均匀的,使得上部结构之中相应地产生额外的应力和变形。 如果基础不均匀沉降超过了一 定的限度,将导致建筑物的开裂、 歪斜甚至破坏(例如砖墙出现裂缝、吊车轮子出现卡轨或 滑轨、 高耸建筑物倾斜、 机器转轴偏斜以及与建筑物连接管道断裂等等)。 因此,研究地基沉 降,对于保证建筑物的正常使用、安全和经济,都具有很大的意义。  本章主要内容 本章主要讨论地基的竖向位移—沉降,首先介绍地基变形的弹性力学公式,再介绍基 础最终沉降量(地基最终变形量)的计算方法如分层总和法等以及路基的沉降和位移,最 后介绍地基变形与时间因素有关的饱和土有效应力原理、 一维固结理论、地基固结过程中的 变形量以及利用沉降观测资料推算后期沉降量。  基本概念与理论: 分层总和法:地基的最终沉降量,采用分层总和法计算时,应在地基机降计算深度范 围内划分为若干分层来计算各分层的压缩量.然后求其总和。 有效应力原理:饱和土体内任一平面上受到的总应力等于有效应力加孔隙水压力之和; 土的强度的变化和变形只取决于土中有效应力的变化。 土的固结:土中应力状态变化引起的土体积变形(压缩)和地基最终固结沉降,都只 依赖于土中有效应力,而与时间无关;然而,研究外荷载作用下地基土体压缩、 孔隙中部分 水量视土透水性强弱和排水条件以不同速率排出时.土体固结速率和相应的有效应力增长 速率则是时间的函数。 在固结过程中,土体强度逐渐增长,而透水性也逐渐降低,所以,土 的压缩和固结不仅是研究地基沉降及其速率的基础,而且与地基和土工建筑物的强度和渗 流等问题密切相关。 太沙基一维固结理论的基本假设:土是均质、 各向同性和完全饱和的;土粒和孔隙水都 是不可压缩的;土中附加应力沿水平面是无限均匀分布的。 因此土层的压缩和土中水的渗流 都是一维的;土中水的渗流服从于达西定津;在渗透固结中,土的渗透系数和压缩系数都 是不变的;外荷是一次骤然施加的。 瞬时沉降:瞬时沉降又称初始沉降或不排水沉降。 由于基础边缘上中应力集中,即使施 工初始荷载很小,瞬时沉降亦可出现,而且新的增量将随施工期荷载的增长而即时发生, 直至施工期结束停止发展并在随后的建筑物恒载作用下保持不变,地基软土厚度大、 基础荷 载大、 基底尺寸和埋置深度小时,瞬时沉降在总沉降中所占的比例比较大,曾经观测到深厚 软土地基上重型结构的瞬时沉降占总沉降之比例竟高达 50%的例子。 固结沉降:固结沉降开始于荷载施加之时,但在施工期之后的恒载作用下继续随土中 孔隙水的排出而不断发展,直至施荷引起的初始孔隙压力完全消散,固结过程才终止。 此时 地基固结度为 100%.相应的固结历时以 表示。固结沉降通常是地基沉降的主要分量。 次固结沉降:与土骨架蠕变有关的次固结,是在孔隙压力停止消散、 有效应力稳定不变 后仍随时间而缓慢增长的压缩。 次固结沉降虽然在固结沉降稳定之前就可以开始,但一般可 认为在 t= 时才出现。次固结沉降速率与土孔隙中自由水排出速率无关,也与发生次固结 的土层厚度无关、 次固结沉降量常比主固结沉降量小得多,而多可以忽略;但对软土深厚, 龙其是含有胶态腐殖质等有机质、 或地基深部可压缩土层中的附加应力与自重应力之比较小 等情况,则应予以重视。
  • 12. 第七章 土的抗剪强度  目的与意义 在外荷载作用下,土体中将产生剪应力和剪切变形,当土中某点由外力所产生的剪应 力达到土的抗剪强度时,土就沿着剪应力作用方向产生相对滑动,该点便发生剪切破坏。即 土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力,是土的重要力学性质之一。工程实践和室 内试验都证实了土是由于受剪而产生破坏,剪切破坏是土体强度破坏的重要特点,因此, 土的强度问题实质上就是土的抗剪强度问题。工程中的地基承载力,挡土墙土压力、土坡稳 定等问题都与土的抗剪强度直接相关。  本章主要内容 本章主要介绍土的抗剪强度理论、抗剪强度的测定方法以及饱和粘性土和无粘土的抗剪 强度性状,并简要介绍孔隙压力系数和应力路径等问题。  基本概念与理论: 库仑公式:对砂土 , 对粘性土 。 莫尔-库仑理论:1910 年莫尔(Mohr)提出材料的破坏是剪切破坏,当任一平面上的 剪应力等于材料的抗剪强度时该点就发生破坏,并提出在破坏面上的剪应力 是该面上法向 应力的函数。理论分析和实验都证明,莫尔理论对土比较合适,土的莫尔包线通常可以近似 地用直线代替,该直线方程就是库伦公式表示的方程。 由库伦公式表示莫尔包线的强度理论 称为莫尔库仑强度理论。 极限平衡条件:根据极限应力圆与抗剪强度包线之间的几何关系,可建立以土中主应 力表示的土的极限平衡条件如下: 或 孔隙压力系数:根据有效应力原理,给出土中总应力后,求取有效应力的问题在于孔 隙压力。为此,A.W.斯肯普顿(Skempton)根据三轴试验结果,引用孔隙压力系数 A 和 B, 建立了轴对称应力状态下土中孔隙压力与大、小主应力之间的关系。 三轴压缩试验: 不固结不排水试验:试样在施加周围压力和随后施加竖向压力直至剪切破坏的整个过 程中都不允许排水,试验自始至终关闭排水阀门。 固结不徘水试验:试样在施加周围压力时 打开排水阀门,允许排水固结,待固结稳定后关闭排水阀门,再施加竖向压力.使试样在 不排水的条件下剪切破坏。 固结排水试验:试样在施加周围压力 时允许排水固结,待固结稳定后,再在排水条件 下施加竖向压力至试样剪切破坏。 应力路径:加荷过程中的土体内某点,其应力状态的变化可在应力坐标图中以应力点 的移动轨迹表示,这种轨迹称为应力路径。
  • 13. 第八章 土压力  目的与意义 土建工程中许多构筑物如挡土墙、 隧道和基坑围护结构等挡土结构起着支撑土体,保持 土体稳定,使之不致坍塌的作用,而另一些构筑物如桥台等则受到土体的支撑,土体起着 提供反力的作用。在这些构筑物与土体的接触面处均存在侧向土压力的作用。  本章主要内容 本章主要介绍静止土压力、 主动土压力和被动土压力这三种土压力的基本概念、静止土 压力的计算、两种古典理论计算主动、被动土压力。  基本概念与理论: 土压力:挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力。 挡土墙:是防止土体坍塌的构筑物在房屋建筑水利工程铁路工程以及桥梁中得到广泛 应用。 主动土压力 Ea: 当挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时,作用在墙 上的土压力。 被动土压力 Ep:当挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时,作用在挡土墙 上的土压力。 静止土压力 E0: 当挡土墙静止不动土体处于弹性平衡状态时土对墙的压力。 朗肯土压力理论:是根据半空间体的应力状态和土的极限平衡理论得出的土压力计算 理论。 库伦土压力理论:是根据墙后土体处于极限平衡状态并形成一滑动楔体时,从楔体的 静力平衡条件得出的土压力计算理论
  • 14. 第九章 地基承载力  目的与意义 地基承载力是指地基承担荷载的能力。地基承载力问题是土力学的一个重要研究课题, 其目的是为了掌握地基的承载规律,充分发挥地基的承载能力,合理确定地基承载力,保 证地基不致因荷载作用而发生剪切破坏、变形过大而影响建筑物或土工建筑物的正常使用。  本章主要内容 本章主要介绍浅基础的地基破坏模式,再介绍浅基础的地基承载力包括临界荷载和地 基极限承载力,最后介绍确定地基承载力特征值的方法。  基本概念与理论: 地基破坏形式有:整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲剪破坏三种破坏形式。 浅基础地基极限承载力的计算方法有: 普朗德尔极限承载力理论 太沙基承载力理论 魏锡克极限承载力理论
  • 15. 第十章 土坡和地基的稳定性  目的与意义 土坡是指具有倾斜坡面的土体,土体在自重和外荷载作用下会出现沿某一界面发生剪 切破坏向坡下运动的现象,称之为滑坡或边坡破坏。 影响土坡滑动的因素复杂多变,但其根 本原因在于土体内部某个滑动面上的剪应力达到了它的抗剪强度,使稳定平衡遭到破坏。 土 坡的稳定性在高速公路、铁路、机场、高层建筑深基坑开挖等土木工程建设中是十分重要的问 题,可通过土坡稳定分析解决。  本章主要内容 本章主要介绍无黏性土坡的稳定性、 黏性土坡的稳定性、土坡稳定性的影响因素,最后 介绍地基的稳定性。  基本概念与理论: 均质无黏性土坡稳定性分析:假定滑动面是平面,稳定性与坡高无关,与坡角有关。 均质黏性土坡:采用圆弧滑动面假设用整体稳定分析方法进行验算; 对成层土粘土土坡,一般可采用条分法进行分析计算
  • 16. 第十一章 土在动荷载作用下的特性  目的与意义 土体经常会受到天然振源的地震、 波浪、风和人工振源的交通荷载、打桩、动力机器基础 等引起的动荷载作用。 在这些动荷载作用下,土的强度和变形将受到影响,可能造成土体的 破坏。  本章主要内容 本章主要介绍土的压实性及其对工程的评定标准、 土的振动液化及其判别与防治,浅基 础的地基破坏模式,再介绍浅基础的地基承载力,最后介绍确定地基承载力的方法。  基本概念与理论: 土的压实性:体能够通过振动、 夯实和碾压等方法调整土粒排列,进而增加密实度的性 质 土的击实试验:将同一种土配置成不同含水量的土样后进行室内击实试验,得到的含 水量与干密度的击实曲线表明,存在一个含水量可使填土的干密度达到最大值,产生最好 的击实效果。将这种在一定夯击能量下填土最易压实并获得最大密实度的含水量称作土的最 优含水量(或最佳含水量),在最优含水量下得到的干密度称作填土的最大干密度。 土的振动液化:饱和松散无黏性土在振动荷载作用下,土中孔隙水压力逐渐增加,有 效应力减小直至为 0,土粒悬浮完全丧失强度和承载能力。