土力学与-基础工程计划重点考点整理汇总.doc
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1、|一、绪论 1.1 土力学、地基及基础的概念1. 土:土是连续、坚固的岩石经风化、剥蚀、搬运、沉积而形成的散粒堆积物。2. 地基:地基是指支撑基础的土体或岩体。 (地基由地层构成,但地层不一定是地基,地基是受土木工程影响的地层)3. 基础:基础是指墙、柱地面下的延伸扩大部分,其作用是将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。 (基础可以分为浅基础和深基础)4. 持力层:持力层是指埋置基础,直接支撑基础的土层。5. 下卧层:下卧层是指卧在持力层下方的土层。 (软弱下卧层的强度远远小于持力层的强度) 。6. 基础工程:地基与基础是建筑物的根本,统称为基础工程。7. 土的工程性质:土的散粒性、
2、渗透性、压缩性、整体强度(连接强度)弱。8. 地基与基础设计必须满足的条件:强度条件(按承载力极限状态设计):即结构传来的荷载不超过结构的承载能力 ;变形条件:按正pf常使用极限状态设计,即控制基础沉降的范围使之不超过地基变形的允许值 s:二、土的性质及工程分类2.1 概述土的三相组成:土体一般由固相(固体颗粒) 、液相(土中水) 、气相(气体)三部分组成,简称为三相体系。2.2 土的三相组成及土的结构(一)土的固体颗粒物质分为无机矿物颗粒和有机质。矿物颗粒的成分有两大类:(1)原生矿物:即岩浆在冷凝过程中形成的矿物,如石英、长石、云母等。 (2)次生矿物:系原生矿物经化学风化作用后而形成的新
3、的矿|物(如粘土矿物) 。它们的颗粒细小,呈片状,是粘性土固相的主要成分。次生矿物中粘性矿物对土的工程性质影响最大 亲水性。粘土矿物主要包括:高岭石、蒙脱石、伊利石。蒙脱石,它的晶胞是由两层硅氧晶片之间的夹一层铝氢氧晶片所组成称为 2:1 型结构单位层或三层型晶胞。它的亲水性特强工程性质差。伊利石它的工程性质介于蒙脱石与高岭石之间。高岭石,它是由一层硅氧晶片和一层铝氢氧晶片组成的晶胞,属于 1:1 型结构单位层或者两层。它的亲水性、膨胀性和收缩性均小于伊利石,更小于蒙脱石 ,遇水稳定,工程性质好。土粒的大小称为粒度。在工程性质中,粒度不同、矿物成分不同,土的工程性质也就不同。工程上常把大小、性
4、质相近的土粒合并为一组,称为粒组。而划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。土粒粒组先粗分为巨粒、粗粒和细粒三个统称,再细分为六个粒组:漂石(块石) 、卵石(碎石) 、砾粒、砂粒、粉粒和黏粒。 土中所含各粒组的相对含量,以土粒总重的百分数表示,称为土的颗粒级配。土的级配曲线的纵坐标表示小于某土粒的累计质量百分比,横坐标则是用对数值表示土的粒径。由曲线形态可评定土颗粒大小的均匀程度。若曲线平缓则粒径大小相差悬殊,颗粒不均匀,级配良好;反之,则颗粒均匀,级配不良。工程中常用不均匀系数 和曲率系数 来反映土颗粒的不均匀程度。uCc603ud23016cd小于某粒径的土粒质量总土质量 10%的粒径,称为有效粒
5、径;10小于某粒径的土粒质量总土质量 30%的粒径,称为中值粒径;3d小于某粒径的土颗粒质量占总质量的 60%的粒径,称限定粒径。60工程上对土的级配是否良好可按如下规定判断 对于级配连续的土: 5,级配良好; ,级配不良。Cu5Cu 对于级配不连续的土,级配曲线上呈台阶状,采用单一指标 难以全面有效地判断土u的级配好坏,需同时满足 5 和 两个条件时,才为级配良好,反之级配13:不良。|确定土中各个粒组相对含量的方法称为土的颗粒分析试验 筛分法(对于粒径大于 0.075mm 的粗粒土) 沉降分析法(对于粒径小于 0.075mm 的细粒土)有密度计法和移液管法(二)土中水按存在形式分为液态水、
6、固态水和气态水。固态水又称为内部晶格水或内部结合水,是指存在于土粒矿物晶体格架内部或是参与矿物构造的水;土中的液体水分为结合水和自由水(有重力水和结合水两类) 。结合水是受电分子作用吸附于土粒表面成薄膜状的水。它又可以细分为强结合水和弱结合水(弱结合水的水膜厚度对工程性质影响很大) 。自由水 是存在于土粒表面电场影响范围以外的土中水。自由水按所受作用力的不同可以分为 重力水和毛细水。重力水是存在于地下水位以下、土颗粒电分子引力范围以外的水。毛细水是受到水与空气交界面处表面张力的作用、存在于地下水位以上的透水层中的自由水。若毛细水上升至地表,会引起土质盐渍化、沼泽化,而且会使地基润湿,强度降低,
7、变形增大。在寒冷地区还会促使土的冻胀,地下室会过分潮湿,故在工程中要注意防潮、防冻。(三)土中气体存在于空隙中未被水占据的部分。封闭气体对土的工程性质影响较大。土的结构是指土颗粒或集合体的大小和形状、表面特征排、列形式以及它们之间的连接特征,而构造是指土层的层理、裂隙和大空隙等宏观特征,亦称为宏观结构。土的结构和构造对土的性质影响很大,一般分为单粒结构、蜂窝结构及絮凝结构三种基本类型。单粒结构无粘性土特有的结构,形成原因为颗粒大、靠自重、引力小,单粒结构可以是疏松的,可以是紧密的。紧密状单粒结构的土是较为良好的天然地基。疏松单粒结构的土如未经处理一般不宜作为建筑物的地基。联结结构粘性土特有的结
8、构,形成原因是颗粒小、靠联合、引力大、有连结。类型有蜂窝结构(粉粒 0.075 0.005)和絮凝结构(粘粒:0.075) 。絮凝沉积形成的土在结构上是极不稳定的,随着溶液性质的改变或震荡后可重新分散。土的构造最主要的特征就是层理性,即层理构造。2.3 土的物理性质指标土的九个物理性质指标(其中有三个基本指标)|A、三个基本指标土的天然密度 :土体单位体积的质量。sdmv土的含水量 w:土中水的质量与土粒质量之比。10%wsm土粒相对密度:土的固体颗粒质量与同体积 4C 时纯水的质量之比。1sswdv纯水在 的密度(单位体积的质量) ,等于 1 或 1 。wl04C3/gcm3/t可在实验室采
9、用“比重瓶法”测定。sdB、反映土单位体积质量(或重力)的指标土的干密度 :土单位体积中固体颗粒部分的质量,称为土的干密度,d并以 表示, d sdmv土的饱和密度 : 土孔隙中充满水时单位体积质量。一般在 1.82.3 范围w内。 土的有效密度(或浮密度) :地下水位以下,单位体积中土粒的质量扣除同体积的水的质量后,即单位土体积中土粒的有效质量。 swmVC、反映土孔隙特征、含水程度的指标土的孔隙比 e(用小数表示) :土中孔隙体积与土粒体积之比,称为土的孔|隙比 e 。 vSVe土的孔隙率 n:土中孔隙比于总体积的比值(用百分数表示)称为土的孔隙率 n 。 10%wveV孔隙比和孔隙率都是
10、反映土体密实程度的重要物理指标。一般 e0.6 的土是密实的,土的压缩性小;e1.0 的土是疏松的压缩性高。土的饱和度 (反映土潮湿程度的物理性质的指标)rS土中水的体积与空隙体积之比称为土的饱和度,以百分率计。 10%wrvs2.4 无黏性土的密实度判断无黏性土的密实度最简单的方法是用空隙比 e 表示,但是由于颗粒的形状和级配对土的孔隙比有着很大的影响,所以,工程中常用相对密实度表示。maxinreD根据 ( 一般以百分数表示)的值可以把砂土的密实状态分为三种:rD密实10.67r中密.3rD松散r还可以通过采用标准贯入实验的锤击数来评价砂类土的密实度,根据 N 可将砂土分为松散、稍密、中密
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