土力学总结复习.ppt

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1、土力学总结复习 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望d60d10d30CuCc0.330.005 0.063662.41v特征粒径特征粒径:d50：平均粒径平均粒径d60：控制粒径控制粒径d10：有效粒径有效粒径d30；v不均匀程度不均匀程度：Cu=d60/d10 不均匀系数不均匀系数Cu 5,级配不均匀级配不均匀v粗细程度粗细程度：用用d50 表示 第一章第一章 4 4、粒径级配累积曲线的应用、粒径级配累积曲线的应用 vv用途：用途：用途：用途：a)a

2、)a)a)直接了解土的粗细程度，用平均粒径表示土的粗细程度。直接了解土的粗细程度，用平均粒径表示土的粗细程度。直接了解土的粗细程度，用平均粒径表示土的粗细程度。直接了解土的粗细程度，用平均粒径表示土的粗细程度。b)b)b)b)判别土颗粒均匀程度和级配优劣（特征粒径）。判别土颗粒均匀程度和级配优劣（特征粒径）。判别土颗粒均匀程度和级配优劣（特征粒径）。判别土颗粒均匀程度和级配优劣（特征粒径）。小于某粒径之土质量百分数（）小于某粒径之土质量百分数（）1009080706050403020100105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒径粒径(mm)土的粒径级配累积曲线土的

3、粒径级配累积曲线d60d50d10d30WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积已知关系五个已知关系五个:共有九个参数共有九个参数:V Vv Vs Va V/ms m ma m剩下三个独立变量剩下三个独立变量物性指标是比例关系物性指标是比例关系:可假设任一参数为可假设任一参数为1对于饱和土对于饱和土,Va=0剩下两个独立变量实验室测定实验室测定其它指标其它指标（一）三相草图（一）三相草图 P18 P18 表表1-51-53 3土的物理状态土的物理状态室内测定的三个物理性质指标室内测定的三个物理性质指标土的密度、土粒比重、土的含水量土的密度、土粒比重、土的含水

4、量6 6土的压实性土的压实性压实：压实：土体在压实能量作用下，土颗粒克服粒间阻力，产生位移，土中土体在压实能量作用下，土颗粒克服粒间阻力，产生位移，土中 孔隙减小，密度增大的过程。孔隙减小，密度增大的过程。压实机理：压实机理：v颗粒被击碎，土粒定向排列；v土粒破碎，粒间联结力被破坏而发生孔隙体积减小；体被挤出或被压缩等。一、细粒土的压实性一、细粒土的压实性土压实的实质：土压实的实质：减小土孔隙中气体的含量，使其达到饱和。（一）最优含水量和最大干密度（一）最优含水量和最大干密度（一）最优含水量和最大干密度（一）最优含水量和最大干密度 最优含水量最优含水量 ：对应于最大干密度 的含水量。试验表明：

5、一般地第二章（二）影响渗透系数的因素P451.土的性质对渗透系数k的影响（1）粒径大小与级配（2）孔隙比e（3）矿物成分（4）结构（5）饱和度Sr2.渗透力其方向与渗透方向一致；其数值与水头梯度成正比；是一种体积力 P41 达西定律及其适用范围（P58（2-51）临界水力坡降公式）这两个因素对k影响最大v防止流土防止流土v1 1）上游做防渗帷幕）上游做防渗帷幕v2)2)上游做水平防渗铺盖上游做水平防渗铺盖v3 3）下游挖减压沟或打减压井）下游挖减压沟或打减压井v防止管涌防止管涌(管涌形成的条件管涌形成的条件P60)P60)v1 1）改变水力条件）改变水力条件(渗透力渗透力)：减小水力梯度（降水

6、头，增加渗径）如设水平：减小水力梯度（降水头，增加渗径）如设水平防渗铺盖；防渗铺盖；v2 2）改变几何条件：在渗流逸出处加盖压重或设置反滤层或垂直防渗墙等。）改变几何条件：在渗流逸出处加盖压重或设置反滤层或垂直防渗墙等。(不均匀系数不均匀系数CuCu对管涌有影响对管涌有影响,Cu10,Cu10的土的土,粗细颗粒相差不多粗细颗粒相差不多,细粒不容易在细粒不容易在孔隙中移动孔隙中移动,故不易发生管涌故不易发生管涌)v判断：管涌现象发生于土体表面渗流逸出处，流土发生于土体内部。（）判断：管涌现象发生于土体表面渗流逸出处，流土发生于土体内部。（）防止渗透变形的方法防止渗透变形的方法第三章第三章第三章第

7、三章 第二节第二节第二节第二节 地基中的自重应力计算地基中的自重应力计算地基中的自重应力计算地基中的自重应力计算1 1 1 1、竖直自重应力、竖直自重应力、竖直自重应力、竖直自重应力（1 1 1 1）若计算点位于地下水位以下，由于水对土体有浮力作）若计算点位于地下水位以下，由于水对土体有浮力作）若计算点位于地下水位以下，由于水对土体有浮力作）若计算点位于地下水位以下，由于水对土体有浮力作用，故水下部分土柱的有效重量应采用浮容重计算。用，故水下部分土柱的有效重量应采用浮容重计算。用，故水下部分土柱的有效重量应采用浮容重计算。用，故水下部分土柱的有效重量应采用浮容重计算。（2 2 2 2）对于由多

8、层土组成地基，其自重应力采用叠加原理计算。）对于由多层土组成地基，其自重应力采用叠加原理计算。）对于由多层土组成地基，其自重应力采用叠加原理计算。）对于由多层土组成地基，其自重应力采用叠加原理计算。如图所示，土中任意深如图所示，土中任意深如图所示，土中任意深如图所示，土中任意深度度度度z z z z处的自重应力为：处的自重应力为：处的自重应力为：处的自重应力为：P70 对一般天然土层，自重应力引起的压缩变形在地质历史上早已完成，不会再引起地基的沉降，附加应力则是由于修建建筑物以后在地基内新增加的应力，因此，它是使地基发生变形，引起建筑物沉降的主要原因。第三章第三章第三章第三章 第三节第三节第三

9、节第三节 地基中的附加应力计算地基中的附加应力计算地基中的附加应力计算地基中的附加应力计算第三章第三章第三章第三章 第三节第三节第三节第三节 地基中的附加应力计算地基中的附加应力计算地基中的附加应力计算地基中的附加应力计算二、矩形面积上受各种分布荷载作用时的附加应力计算二、矩形面积上受各种分布荷载作用时的附加应力计算二、矩形面积上受各种分布荷载作用时的附加应力计算二、矩形面积上受各种分布荷载作用时的附加应力计算（一）矩形面积受竖直均布荷载作用（一）矩形面积受竖直均布荷载作用（1 1 1 1）角点下的附加应力计算）角点下的附加应力计算）角点下的附加应力计算）角点下的附加应力计算微面积微面积 上作

10、用的集中力所产生的上作用的集中力所产生的附加应力为：附加应力为：对整个矩形面积积分，可得对整个矩形面积积分，可得对整个矩形面积积分，可得对整个矩形面积积分，可得M M M M处的处的处的处的附加应力为附加应力为附加应力为附加应力为(P74 3-12)(P74 3-12)(P74 3-12)(P74 3-12)矩形面积受竖直均布荷载作用时，角点以下的竖直附加矩形面积受竖直均布荷载作用时，角点以下的竖直附加矩形面积受竖直均布荷载作用时，角点以下的竖直附加矩形面积受竖直均布荷载作用时，角点以下的竖直附加 应力分布系数。由应力分布系数。由应力分布系数。由应力分布系数。由 查表查表查表查表3-23-23

11、-23-2获得。获得。获得。获得。其中：其中：其中：其中：L L L L为基础底面的长边为基础底面的长边为基础底面的长边为基础底面的长边 ；B B B B为基础底面的短边；为基础底面的短边；为基础底面的短边；为基础底面的短边；（2 2 2 2）任意点的附加应力计算）任意点的附加应力计算）任意点的附加应力计算）任意点的附加应力计算角点法角点法角点法角点法基本思想：基本思想：基本思想：基本思想：利用角点下的应力计算公式和应力叠加原理，推求基础利用角点下的应力计算公式和应力叠加原理，推求基础利用角点下的应力计算公式和应力叠加原理，推求基础利用角点下的应力计算公式和应力叠加原理，推求基础底面任意点的附

12、加应力。底面任意点的附加应力。底面任意点的附加应力。底面任意点的附加应力。第三章第三章 第五节第五节 有效应力原理有效应力原理式（式（式（式（3-393-39）即为饱和土有效）即为饱和土有效）即为饱和土有效）即为饱和土有效应力原理的表达式。应力原理的表达式。应力原理的表达式。应力原理的表达式。本公式适用条件：本公式适用条件：本公式适用条件：本公式适用条件：（1 1）饱和土）饱和土）饱和土）饱和土（2 2）粘性土）粘性土）粘性土）粘性土（3-393-39）p96p96P97 P97 土的压缩变形主要是由于土中哪一部分应力引土的压缩变形主要是由于土中哪一部分应力引土的压缩变形主要是由于土中哪一部分

13、应力引土的压缩变形主要是由于土中哪一部分应力引起的？起的？起的？起的？总应力总应力总应力总应力?有效应力有效应力有效应力有效应力?孔隙水压力孔隙水压力孔隙水压力孔隙水压力?(3-38)(3-38)因颗粒间点接触面积因颗粒间点接触面积因颗粒间点接触面积因颗粒间点接触面积A A A As s s s 0.03A 0.03A 0.03A 0.03A，即：，即：，即：，即：A A A Aw w w w/A/A/A/A 1 1 1 1；而而而而 P P P Psvsvsvsv/A/A/A/A代表全面积代表全面积代表全面积代表全面积A A A A上的平均竖向粒间应力，定义为有效应上的平均竖向粒间应力，定义

14、为有效应上的平均竖向粒间应力，定义为有效应上的平均竖向粒间应力，定义为有效应力，用力，用力，用力，用 /表示。表示。表示。表示。则式（则式（则式（则式（3-383-383-383-38）可写为：）可写为：）可写为：）可写为：(3-39)(3-39)式（式（式（式（3-393-39）即为饱和土有效）即为饱和土有效）即为饱和土有效）即为饱和土有效应力原理的表达式。应力原理的表达式。应力原理的表达式。应力原理的表达式。本公式适用条件：本公式适用条件：本公式适用条件：本公式适用条件：（1 1）饱和土）饱和土）饱和土）饱和土（2 2）粘性土）粘性土）粘性土）粘性土由由由由a-a a-a a-a a-a

15、面竖向平衡条件得：面竖向平衡条件得：面竖向平衡条件得：面竖向平衡条件得：思考题：思考题：思考题：思考题：何谓土中应力？它有哪些分类和用途？何谓土中应力？它有哪些分类和用途？何谓土中应力？它有哪些分类和用途？何谓土中应力？它有哪些分类和用途？式中：式中：AA为孔压系数。为孔压系数。对于饱和土：对于饱和土：B=1B=1，所以，所以故有：故有：P107 P107 （3-573-57）关系曲线中任意两点间割线斜率。关系曲线中任意两点间割线斜率。压缩压缩系数：系数：即：（4-3）*工程中常用工程中常用压压力由力由 到到 时所得的压缩系数时所得的压缩系数来来评评价土的价土的压缩压缩性高低：性高低：第四章第

16、四章第四章第四章 土的压缩性土的压缩性土的压缩性土的压缩性 第二节第二节第二节第二节 土的压缩性土的压缩性土的压缩性土的压缩性P116 根据应力历史可将土（层）分为那三类土（层）？根据应力历史可将土（层）分为那三类土（层）？CV土层的固结系数；t固结历时；排水最长距离（cm）；单面排水：取土层厚度；单面排水：取土层厚度；双面排水：取土层厚度的一半。双面排水：取土层厚度的一半。P145时间因素第四章第四章第四章第四章 土的压缩性土的压缩性土的压缩性土的压缩性 第四节第四节第四节第四节 饱和土体渗流固结理论饱和土体渗流固结理论饱和土体渗流固结理论饱和土体渗流固结理论P145 思考：土的固结时间与其

17、透水性有无关系？第五章第五章 土的抗剪强度土的抗剪强度二、莫尔二、莫尔库仑定律（库仑定律（17761776年年 法国学者）法国学者）该理论认为当法向应力变化范围不大时，土体的抗剪强该理论认为当法向应力变化范围不大时，土体的抗剪强度与法向应力的关系近似为一条直线，即：度与法向应力的关系近似为一条直线，即：粘性土：粘性土：粘性土：粘性土：无粘性土：无粘性土：无粘性土：无粘性土：f=tan f砂土砂土Sand f=c+tan粘土粘土Clayc f对于如图所示的破坏面，依据几何关系，可推导出平衡方程。对于如图所示的破坏面，依据几何关系，可推导出平衡方程。进一步整理可得：进一步整理可得：P164-P16

18、5 三轴剪切试验中，破裂面与大主应力面（试件顶面）成第五章 第五节 土在剪切中的性状和各类抗剪强度指标按排水条件，三轴试验可分为哪三种类型？它们有何差别？按排水条件，三轴试验可分为哪三种类型？它们有何差别？按剪切前的固结程度和剪切过程中的排水条件，三轴试验可分为不固结不排水剪，固结不排水剪及固结排水剪三种类型。1）不固结不排水试验（UU）：试验过程由始至终关闭排水阀门，土样在加压和剪切过程中，含水量始终保持不变，得到的抗剪强度指标用cu、u表示。P1852）固结不排水试验（CU）：先对土样施加周围压力，开启排水阀门排水至土样完全固结，然后关闭排水阀门，施加竖向压力，使土样在不排水条件下剪切破坏

19、，得到的抗剪强度指标用ccu、cu表示。P1893）固结排水试验（CD）：在固结过程和的施加过程中，都让土样充分排水，不产生孔隙水压力。故施加的应力就是作用于土样上的有效应力，得到的抗剪强度指标用ccd、cd表示。P187v静止土压力静止土压力E E0 0 挡土墙为刚性不动时，土处于静止状态不产生位移和变形，此时作用在挡土墙上的土压力。（弹性平衡状态）主动土压力主动土压力E Ea a 挡土墙背离填土方向转动或移动时，随着位移量的逐渐增加，墙后土体受到的土压力逐渐减小，当墙后填土达到极限平衡状态时，土压力降为最小值，这时作用在挡土墙上的土压力。被动土压力被动土压力E Ep p 挡土墙向着填土方向

20、转动或移动时，随着位移量的逐渐增加，墙后土体受到挤压而引起土压力逐渐增大，当墙后填土达到极限平衡状态时，土压力增大为最大值，这时作用在挡土墙上的土压力。第六章第六章第六章第六章 挡土结构上的土压力挡土结构上的土压力挡土结构上的土压力挡土结构上的土压力第一节第一节第一节第一节 二、墙体位移与土压力类型二、墙体位移与土压力类型二、墙体位移与土压力类型二、墙体位移与土压力类型 P199 P199 图图图图6-66-6P223 为什么朗肯理论计算所得的主动土压力偏大，而被动土压力偏小？P224为什么库仑理论计算所得的主动土压力偏小，而被动土压力偏大？第六章第六章第六章第六章 挡土结构上的土压力挡土结构上的土压力挡土结构上的土压力挡土结构上的土压力第五节第五节第五节第五节 朗肯理论与库仑理论的比较朗肯理论与库仑理论的比较朗肯理论与库仑理论的比较朗肯理论与库仑理论的比较v地表有均布荷载时粘性土主动土压力计算地表有均布荷载时粘性土主动土压力计算主动土压力强度主动土压力强度:临界深度临界深度:作用于墙背面的总土压力为：作用于墙背面的总土压力为：