《reviewnew2010土力学.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《reviewnew2010土力学.ppt（76页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第1章：,基本概念,1、土力学,2、土,3、基础,4、地基,5、埋深,第2章：,一、基本概念,1、土,2、粒组,3、级配曲线,各粒组的分界粒径,粘,粉,砂,砾,卵石碎石,漂石块石,、不均匀系数,、曲率系数,、工程上对粗粒土级配是否良好的判断,二、基本规律与基本原理,、土的三相组成：土由固、液、气三相组成,土的固相：由土粒构成的骨架部分,土的液相：土中含有各种离子的水,土的气相：土中的气体,2、土中水,3、土的结构类型,、土的物理性质指标,个直接测定指标，个换算指标,应熟练使用三相图进行各指标间的换算,1. 密度,(g/cm3),容重,三个直接测定指标：,2. 土粒的比重,无量纲,3. 含水量,
2、六个换算指标：,1. 孔隙比,2.孔隙率,干土,饱和土,3. 饱和度,5.饱和容重,6.浮容重,4. 干容重,5、土的物理状态指标,粗粒土的物理状态指的是土的密实程度。,细粒土的物理状态指的是土的软硬程度，或称为粘性土的稠度。,判断粗粒土（无粘性土）密实度的指标：,塑性指数 IP plasticity index,反映细粒土可塑性大小的 指标,液性指数 IL liquidity index,土是坚硬的,土处于塑性状态,土是流塑的,反映粘性土稠度状态（软硬程度）的指标：,三、基本方法,1、颗粒大小分析方法（填空题）,2、容重的测定：环刀法,3、比重的测定：比重瓶法,4、含水量测定：烘干法,5、液
3、塑限测定：液塑限联合试验,6、土的工程分类法,第3章：,一、基本概念,1、土中应力类型（填空或名词解释常考题目)：,由土体自身重量产生的应力,由外部荷载作用增加的应力（如建筑物、车辆、堆放材料在地基土中引起的应力）,又称增加应力,2、 基底压力,基础与地基接触面上的压力，又称接触压力。,地震应力,渗流应力,基础的刚度、大小、形状、埋置深度；,基底压力的影响因素：,基础所受荷载大小及分布；,地基土的性质；,3、基底附加压力,基底附加压力,(有效）基底压力,基底压力,基础与地基接触面上的压力，又称接触压力。,若基础直接砌置于天然地面，或埋深D不大，则,4、饱和土的有效应力原理,1、饱和土在任何受力
4、情况下，均可分解出两个力系：土骨架力系孔隙水力系，且有,2、饱和土的变形和强度，受粒间有效应力支配，与有效应力有唯一对应关系。,有效应力原理的要点：,由土骨架承担，通过颗粒间的接触面传递的应力，又称为粒间应力。,6、孔隙水压力 the pore water pressure,由孔隙水传递的应力。,二、计算,h1+ h2 +h3深度处,1、竖向自重应力,2、侧向自重应力,静止侧压力系数,泊松比,3. 基底压力的简化计算：,条形基础 L/B10,矩形基础 L/B10,基础受中心铅直荷载作用,基础受偏心铅直荷载作用,条形基础 L/B10,矩形基础 L/B10,e B/6,e = B/6,e B/6,
5、一个公式,两种基础,四项注意,矩形基础(L/B10空间问题),条形基础(L/B10平面问题),4、地基中的附加应力计算,1、附加应力 的位置,2、附加应力 的方向,主要指矩基受均布水平荷载作用时的正负号：取决于角点相对于水平荷载作用方向的位置,3、荷载强度 的取值,均布荷载p值相同，三角形荷载p取最大值。,4、附加应力分布系数 的取值,垂直均布荷载,2. 垂直三角形荷载,任一角点下应力,Kc为应力分布系数，为m=L/B和nz/B的函数，查表32,荷载强度为0角点,Kt为应力分布系数，为m=L/B和nz/B的函数，查表33；,pt为三角形分布荷载最大值,B沿三角形分布荷载方向的边长,3. 水平均
6、布荷载,角点下应力,Kh为应力分布系数，为m=L/B和nz/B的函数，查表34,取决于角点相对于水平荷载作用方向的位置,L：垂直于水平荷载方向的边长,B：平行于水平荷载方向的边长,边长B中点下任一深度处由水平荷载引起的附加应力0。,4. 垂直梯形水平均布荷载,=垂直均布三角形均布水平均布,条形基础 L/B10,平面问题,垂直均布荷载,任一点 应力,为应力分布系数，为m=X/B和nz/B的函数，查表36,原点和x轴方向的规定,2. 垂直三角形荷载,任一点 应力,为应力分布系数，为m=X/B和nz/B的函数，查表37,原点：荷载为0处,x轴方向：荷载增大的方向,pt为三角形分布荷载最大值,3. 水
7、平均布荷载,任一点 应力,为应力分布系数，为m=X/B和nz/B的函数，查表38,原点：水平荷载面宽度的一个端点,x轴方向：顺水平荷载作用方向,4. 梯形分布铅直荷载,1,2,3,应力叠加原理,习题3-8,？空间问题（矩基）：非角点下应力,分布综合角点法：,附加应力计算步骤小结：,1、判断是空间问题(矩基)还是平面(条基)问题,2、据基底受力情况求解基底附加压力,3、据基底附加压力求解附加应力： 若为空间问题，分布综合角点法查表或利用公式计算附加应力； 若为平面问题，直接查表计算附加应力。,5、有效应力原理的应用,自重应力、基底压力、附加应力作用情况下的两种力系，即自重应力、基底压力、附加应力
8、情况下的 孔隙水压力、有效应力和总应力的求解。,第4章：,一、基本概念,土坝,水闸,水在土的孔隙中发生流动的现象叫渗透。,1、渗透,土体具有被水等液体透过的性质,2、渗透性,3、水力坡降,4、临界水力坡降,土体开始发生渗透破坏时的水力坡降。,流土,临界坡降,允许抗渗坡降,5、渗透力,渗流作用于土骨架单位体积上的力。,体积力,6、渗透破坏的几种形式,流土,在渗流作用下，粘性土或无粘性土某一范围内的颗粒或颗粒群同时发生移动的现象。发生部位通常在渗流出逸处。,管涌,在渗流作用下，无粘性土中的细小颗粒通过其粗大孔隙发生移动或被水流带出的现象。发生部位可在渗流出逸处，也可在土体内部。,接触流土,渗流垂直
9、于渗透系数相差较大的两层土的接触面流动时，将其中一层颗粒带出并通过另一层土的较大孔隙冲走的现象。,接触冲刷,渗流沿着不同介质的接触面流动时，把颗粒带走的现象。,二、基本规律和基本原理,2、达西定律算出的渗透速度是一个假象的平均流速，而不是水在土中实际的渗透速度。,Note:,1、 达西定律的适用范围：流动状态为层流的情况。,2、土的渗透系数 k的测定：,3、土的渗透系数 k的影响因素(课本P84),1、土粒大小和级配,2、土的密度（孔隙比或孔隙率）,3、水的动力粘滞系数（水的温度）,4、土中封闭气体含量（饱和度）,渗流作用下的有效应力状态与渗流方向有关：,4、渗流作用下的应力状态,渗流作用下的
10、有效应力状态，当以土骨架为准时，可用试样的有效重度 土骨架上所承受的渗透力 表示。,两种力系表示方法，结果是一致的。,5、渗透破坏形式的判别,粘性土：流土破坏,无粘性土：,Cu5的均匀土，破坏形式为流土。,2) Cu5的不均匀砂砾石，主要取决于级配情况和细粒含量,级配不连续,细料含量25,管涌型,细料含量35,流土型,细料含量2535,过渡型,Do可流动的填料直径d5 , 破坏形式为管涌；,Do可流动的填料直径d3 , 破坏形式为流土；,Dod3 d5 , 破坏形式为过渡型；,b. 级配连续,渗透破坏：土体在渗流作用下发生破坏的现象。,6、渗透破坏的临界坡降(临界梯度）,临界坡降：土体开始发生
11、渗透破坏时的水力坡降。,7、平面稳定渗流基本方程的解答,流网 （flow net）,isotropic soil,anisotropic soil,转化坐标比尺,8、成层土体中的渗流 ( kx和ky是推证常考题目),成层土体中的渗流（推证题常考题目）,沿x方向的平均渗透系数kx,所用的两个物理概念： 总渗透量各层渗透水量之和； 各层的水头损失相等。 kx可近似由最透水一层的渗透系数和厚度控制,所用的两个物理概念： 总渗透量各层渗透量；总水头损失 各层水头损失之和。 ky可近似由最不透水一层的渗透系数和厚度控制,沿y方向的平均渗透系数ky,第5章：,一、基本概念,土体在外部压力及周围环境作用下，
12、体积变化的性质。此处的体积变化包括土体体积的缩小，增大，及体积不变时土体形状的改变。,1、土的压缩性,2、土的压缩性指标（7个）及各指标间的关系,压缩性指标,1）压缩系数,压缩系数不是常数,e-p 曲线,低,中,高,2） 压缩指数,e-lgp 曲线,Cc是常数,低,中,高,3）体积压缩系数,侧限条件下，单位压力增量引起的体应变（线应变）。,4）侧限压缩模量,侧限条件下，土的垂直向应力与应变之比。,高,中,低,5）变形模量,无侧限条件下，土的垂直向应力与应变之比。,弹性模量,无侧限条件下，处于弹性阶段垂直向应力与应变之比。,思考题:,弹性模量、变形模量、压缩模量三者的联系和区别？(简答题常考题目
13、）,压缩性指标之间的换算,压缩系数av和压缩指数Cc的关系（NC土）：,2）压缩系数av和体积压缩系数mv的关系,3）压缩系数av和侧限压缩模量Es的关系,4）压缩系数av和变形模量E的关系（要求证明，考试的推证或简答题中会出现）,5）侧限压缩模量Es和变形模量E的关系（要求证明，考试的推证或简答题中会出现）,天然土层在历史上所受过的最大有效固结压力。,超固结比OCR,先期固结压力与现有固结压力的比值。,正常固结土(normalconsolidated soil),超固结土(overconsolidated soil),欠固结土,4、固结,土体在外部压力下，压缩量随时间增长的过程。,5、固结度
14、（Degree of consolidation）,地基在一定压力下，经某段时间产生的变形St与地基最终变形Sod 的比值。表征地基固结或超静水压力消散的程度。,时间因数,固结系数,适用条件：,对于双面透水情况，一律取,不同应力分布下Ut-Tv关系曲线,1、 计算单一土层的地基最终沉降量(熟记公式）,据压缩定律,且,且,应据题目所给条件，灵活使用这4个公式。,二、基本原理和方法,2、 分层总和法求地基最终变形步骤,4、 太沙基一维固结理论：假设、推证、,5、地基变形与时间的关系,时间因数,固结系数,3、 考虑应力历史的地基最终变形计算,第6章：,一、基本概念,土体抵抗剪切破坏的极限应力。,1、
15、抗剪强度,2、极限平衡状态,土体中剪应力等于抗剪强度时（ f）的状态。,3、极限平衡条件,土体处于极限平衡状态时土的应力状态与土的抗剪强度指标间的关系。，f(c、),4、 应力路径,土中某一点的应力状态变化在应力坐标图中的移动轨迹。,5、剪胀性：紧砂或OC粘土受剪体积膨胀，松砂或NC粘土受剪体积收缩的性质。,8、液化,饱和砂土在动荷载作用下，土孔隙中的水排不出去，孔隙水压力升高，有效应力降低至0，土的抗剪强度完全消失，这种现象为液化。,6、临界孔隙比ek：,无粘性土在剪切过程中对应的一体积既不缩小也不膨胀的孔隙比。不是常数。,7、天然坡角（天然休止角）：,砂土处于疏松状态零压下的内摩擦角。,松
16、砂的内摩擦角干燥状态下砂土的天然坡角,实用上取试验极限Mohr应力圆的公切线（莫尔包线）。该曲线用一直线简单代替，该直线即为库仑抗剪强度线。,摩尔通过试验研究发现，破裂面上法向应力与抗剪强度f为一曲线关系：,二、基本理论和方法,1、Mohr-Coulomb抗剪强度理论,2、土中一点的应力状态和Mohr应力圆,3、土中任意截面上的应力分量表达式,4、 极限平衡条件,相切,相割,既不相切也不相割,土体未剪坏,土体处于极限平衡状态,土体已剪坏,对于无粘性土，c=0,极限平衡条件的推导（要求推证过程）,思考：破坏面是否发生在最大剪应力作用面上？,破坏面？,最大剪应力作用面？,破坏面与大主应力作用面的夹
17、角,5、破坏面的位置,6、 土的剪切试验,确定抗剪强度指标c、,直接剪切试验,三轴剪切试验,单轴压缩试验（无侧限抗压强度试验）,现场十字板剪切试验,原理、分类、优缺点,直剪试验,无粘性土,粘性土,仪器：直剪仪,三轴剪切试验,仪器：三轴（剪切）仪,2、分类,单轴压缩试验（无侧限抗压强度试验）,原理：相当于30的三轴剪切试验,仪器：无侧限压力仪,无侧限抗压强度qu,单轴压缩试验中，在垂直压力作用下土样发生破坏时的轴向压力1 。,Cu为不排水强度,灵敏度,粘性土的触变性,同一种土的原状和重塑试样无侧限抗压强度qu和qu 的比值。,灵敏度反映土受扰动后强度的变化。,粘性土的结构受扰动后，土的强度降低，部分降低的强度随着时间增长可逐渐恢复，称为触变性。,现场十字板剪切试验,对饱和软粘土最适用,类似于不排水剪试验条件，结果接近于无侧限抗压强度试验,仪器：十字板剪切仪,7、 孔隙压力系数A和B,B与土的饱和程度有关,完全饱和土,干土,非饱和土,A与土的应力历史、土的种类有关，反映土的剪胀性,A1/3，剪缩； A1/3，剪胀。,8、应力路径的两种表示方法(特征点的选取),1、坐标,、坐标,需预知或假定破坏面方向,不需预知或假定破坏面方向,9、有效应力路径和总应力路径,10、粘性土和无粘性土的强度机理、影响因素和剪切特性 11、土的抗剪强度指标的选用,