土力学与基础工程知识点总结.pdf
《土力学与基础工程知识点总结.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《土力学与基础工程知识点总结.pdf(27页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、昆明理工大学 土力学与基础工程 学习报告 学生姓名 指导教师 学 院 专业名称 1.土力学与基础工程综述 1.1 土的物理性质及工程分类 1.1.1 本章概述 本章介绍了土的生成和演变、土的物质组成、水土系统的相互 作用、土的结构以及土的物理性质和土的分类等内容 1.1.2 本章知识点(1)土的生成和组成 地球表面的整体岩石在阳光、大气、水和生物等因素影响下发生风 化作用.使得岩石崩解、破碎.经流水、风、冰川等动力作用.形成形 状各异、大小不一的颗粒。其中包括物理风化、化学风化、生物风化。土的组成包括土的固体颗粒、土的矿物成分、土中的水、土中的气 体。土的粒径级配直接影响土的性质.要确定各粒组
2、的相对含量.常用 方法有筛分法和沉降法。(2)土的物理性质指标 主要有测定土的密度、土粒相对密度和含水量的实测指标;通过计 算求得的土的干密度、饱和密度、有效密度、孔隙比、孔隙率、饱和 度的换算指标;三相指标的换算。(3)无黏性土的密实度根据砂土的相对密实度可以反应砂土密实的程度。还有一些如按 标准贯入击数、重型圆锥动力触探数、超重型圆锥动力触探数划分方 法。(4)黏性土的物理性质 黏性土的物理性质包括节界含水量、塑性指标和液性指数、灵敏 度和触变性。(5)土的压实性 土的压实性的研究包括现场填筑试验和室内击实试验两种方法。(6)土的工程分类 依据土颗粒组成及其特征、土的塑性指标及土中有机质的
3、含量三类 指标可以将土进行分类。对于建筑地基基础设计的规范可以把土简单 的分为碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土。另外.首先由美国 萨格兰德提出的塑性图分类法也成为了世界通用的一种细粒土分类 方法。1.2 土的渗透性与渗流 1.2.1 本章概述 本章介绍了达西定律、土的渗透系数测定方法、有效应力原理、二 维渗流、流网以及渗透力与渗透稳定性等。122 本章知识点(1)水头和水力坡降 2.+U+V h=z yw 2g 其中 z相对于基准面的高度代表单位水体所具有的位能叫位置水 头.m;U 孔隙水压力代表单位质量水体所具有的压力势能.kPa;-该点孔隙水压力的水柱高度.叫压力水头.m v 渗流速度
4、.m/s 2-单位重量水体所具有的动能这算水柱高度.叫速度水头,m 2g h 总水头.表示单位重量水体所具有的总机械能.m 位置水头 z 的大小与基准面的选定有关。因此.水头的大小随着基 准面的选取而不同。但实际渗流问题中关心是水头差.基准面可以任 取。由于水在土中渗流时所受土的阻力较大.因此一般情况下水在土 中渗流的速度很小.产生的速度水头也很小.与位置水头和压力水头 比较可忽略其影响。所以公式可以简化为。h=z U 由图可知.水从 1 点渗流到 2 点过程中的水头损失为 h.那么可用 水在单位渗流过程中的水头损失来表征水在土中渗流的推动力的大 小.即用水力坡降 i 来表示.表达式为:(2)
5、达西定律 法国学者达西根据砂土渗透试验.发表了水在饱和砂土中的流动方 程式.即达西定律:v=k ki L 其中 v-断面平均渗透速度.即为单位时间内通过与渗流方向成直角 的单位截面积的水量.为方便起见.以后称之为渗透速度.m/s L-渗流长度.即渗径.m k-土的渗透系数.m/s 或 cm/s(3)土的渗透系数 1.渗透系数的室内测定 1)带水头渗透试验 Q=Avt=A(ki)t Q-总水量,m3 A-土试样的截面积,m2 t收集时间.s 2)变水法渗透试验 dq=kj Adt 二-adh dq-流量,cm3/s a 水管的截面积.m2 A 土试样截面积.m2 2)现场井点抽水试验确定渗透系数
6、方法 1.3 土中应力和地基沉降量计算 1.3.1 本章概述 (2)基地压力(接触应力)计算 Pmin=lb W 本章便于了解土中应力的基本形式、基本定义.并掌握其分布规 律.熟悉土中自重应力、附加应力和基地压力的计算方法;了解双 层地基中附加应力的变化规律。132 本章知识点(1)土中自重应力计算 1)均质土中无地下水条件下的自重应力 二 cz=yz 2)成层土中自重应力 n 二cz=yig y?h2 ynhn 八 yihi 3)水平向自重应力 ex=cy=k。”-cz 1)基地压力的简化计算 中心荷载作用下的基地压力 偏心荷载作用下的基地压力 Pmax 由推论得 3b)2)基地附加压力 P
7、o=P-;ch(3)土中附加应力计算 1)竖向集中力作用下的地基附加应力 2)矩形与圆形面积上作用荷载时的土中附加应力 3)作用在一条直线上和一条形面积上的均布荷载引起的土中附加 应力(4)土的压缩性 1)室内侧限压缩试验 2)压缩曲线与压缩性指标 1.压缩系数 e q _e2 a 二 卩 P2-Pl 2.压缩指数 丄 e _ _e2 Igp lg P2 Tg Pi 3.压缩模具 (5)地基最终沉降量计算(6)地基变形与时间的关系 1.4 土的抗剪强度与浅基础的地基承载力 1.4.1 本章概述 本章介绍了土的抗剪强度理论、抗剪强度指标的测定方法、饱和 黏性土与无黏性土的抗剪强度特征、孔隙压力系
8、数、应力路径、地 基破坏形式、浅基础的地基临塑荷载、地基临界荷载以及地基承载 力的确定 P2 Pl 142 本章知识点(1)土的抗剪强度理论 1)库伦定律-;tan f=c 二 ta n 式中-f 土的抗剪强度.kPa;匚剪切面上的法向应力.kPa;土的内摩擦角.)c-土的黏聚力.kPa。土的抗剪强度f用剪切面上的有效应力来表示更合适.即:I I I“=c tan 3)莫尔-库仑强度理论 f=f(二)(2)土的抗剪强度试验 土的剪切强度指标是通过土的抗剪强度试验测定的.不同的抗剪 强度指标可以用不同的抗剪强度试验来获得。土的抗剪强度试验按照 试验进行场所.可分为室内试验和现场试验两大类。室内试
9、验常用的 有直接剪切试验、三轴压缩试验和无侧限抗压强度试验;现场试验仅 介绍十字板剪切试验。(3)孔隙压力系数 孔隙压力的计算系数.即:U=B b;3-A-厶;3 1 式中 A,B孔隙压力系数。孔隙压力系数 B 的在各向应力增量相等条件下的孔隙压力系数。计算 公式为::Uo-3 式中:uo试样在周围压力增量上3下产生的孔隙压力增量.kPa;孔隙压力系数A 为偏应力增量作用下的孔隙压力系数.计算公式为:LU1 A -B 厶;-厶;3 式中“1 试样在主应力差(=1-.弋3)下即剪切是产生的孔隙压 力.kPa。(4)饱和黏性土的抗剪强度 1)不固结不排水抗剪强度 2)固结不排水抗剪强度 3)固结排
10、水抗剪强度 4)抗剪强度指标的选择(5)应力路径对土的抗剪强度的影响(6)无黏性土的抗剪强度 由于无黏性土的透水性强.在通常的加荷速率下.土体中的孔隙 压力常等于零.因此其抗剪强度指标常用三轴固结排水剪切或慢剪试 验来测定。(7)竖向荷载作用下地基破坏形式和地基承载力 Pu 二 Nqq NcC 冷诃 地基因竖向承载力不足引起的破坏有三种形式:整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏。(8)地基临塑荷载和临界荷载 兀(r0d+ccot),Per 0 rod cot _ _ 2(9)浅基础的地基极限承载力 1)普朗德尔公式 普朗德尔极限承载力是一种按照极限平衡理论求解的承载力 Pu 二 Nqq NeC
11、 2)太沙基公式 太沙基承载力是按假定滑动画面法求解的承载力。3)汉森和魏锡克公式 1 cN c qN q bN 1.5 土压力与土坡稳定性 1.5.1 本章概述 本章介绍了各种土压力的形成条件、概念及各种土压力理论。使得 我们熟悉了工程中的土压力种类.掌握狼肯土压力理论、库伦土压力 理论和规范公式。1.5.2 本章知识点(1)挡土墙的土压力 1)土压力的类型 1.静止土压力 建筑物地下室的外墙面.由于楼面和墙体的支撑作用.外墙几乎不 会发生位移.这时作用在外墙面上的填土侧压力可按静止土压力计 算。Po 二 k。yz 2.主动土压力 3.被动土压力(2)狼肯土压力理论 它是根据半无限土体在自重
12、作用下的应力状态和极限平衡条件建 立的。狼肯理论分析挡土墙的土压力时.假设:1.墙后填土表面水平 2.挡土墙背垂直 3.挡墙背面光滑.即不考虑墙与土之间的摩擦力。1)主动土压力 根据土体的极限平衡条件.黏性土中任一点大、小主应力的关系应该 满足:匚 3-1 ta(45 -厅)-2ctan(45 -孑)一 0 计算主动土压力时.Pa G=yz.并令ka二tan(45-)则有:Pa 二 yzka-2c,ka 而对于无黏性土.由于 C=0.则有:Pa二yzka 2)被动土压力(3)库伦土压力理论 库伦根据挡土墙后形成的滑动楔体极限平衡条件.并假定滑动面为 一平面.来求算出挡土墙上的土压力.称为著名的
13、库伦土压力理论。它假设:1.墙后填土为均匀的无黏性土(c=0).填土表面可以是倾斜 的;2.挡土墙是刚性的墙背可以是倾斜的倾角为 a;3.墙面粗糙.墙面与土体之间存在摩擦力.摩擦角大于 0 1)主动土压力 1 2 E-yH2Ka y墙后填土的容重.H墙的高度 Ka库伦主动土压力系数 a墙背倾角(墙背与铅直线的夹角).以铅垂线为准顺时针为负.称仰斜.逆时针为正.称俯斜 二一一墙背与填土之间的摩擦角.由试验确定.无试验资料时.一般 取 3 3 二一一墙后填土的内摩擦角 1填土表面的倾角 2)被动土压力 dEp PPP(4)朗肯理论与库伦土压力理论比较(5)挡土墙的设计 挡土墙的类型、断面尺寸与构造
14、措施 挡土墙有重力式挡土墙、锚定式挡土墙、薄壁式挡土墙、加筋土挡 土墙。对于重力式挡土墙的构造涉及了墙背倾斜形式的选用、挡土墙 剖面的拟定、排水设施、沉降缝和伸缩缝(6)土坡的稳定性分析 1.6 岩土工程勘察 1.6.1 本章概述 本章主要介绍了构成天然地基的岩石和土的成因类型及其主要 特征、地基勘察任务、现场任务、现场测试方法以及地基勘察报告的 编写。1.6.2 本章知识点(1)岩土工程勘察的任务和内容 1)岩土工程勘察等级 不同的建筑场地地质条件不同.存在的工程地质问题也各异.因此 建筑物所采取的地基基础设计方案也可能不同。岩土工程勘察的分级 根据岩土工程的安全等级、场地的复杂程度和地基的
15、复杂程度来划 分。不同等级的岩土工程勘察因其复杂和难易程度不同.对勘察测试 工作、分析计算评价工作、施工监测控制工作等级等的规模、工作量、工作深度与质量也相应有不同的要求。岩土工程的重要性等级根据破坏后果分为一级、二级和三级;场地 复杂程度根据其复杂的程度分为一级、二级和三级;地基复杂程度根 据复杂的程度分为一级、二级和三级;岩土工程勘察的等级综合了以 上三个方面进行了划分。2)勘察的内容 首先进行可行性研究勘察:收集分析所在地的工程地质资料;进行 现场调查.了解场地的地层结构和其他基本情况:对工程地质条件复 杂.工程资料不符合要求的.可根据具体情况.进行工程地质测绘及必 要的勘察工作。然后进
16、行初步勘察.整理初勘应得的资料.完成所需的主要工作内 容。如查明地质构造.对不良地质现象查明原因等一系列工作。另外 对勘探线、点布置的要求要落实。最后.进行详细勘察。整理资料.完成所需的主要工作内容.如查明 建筑范围各岩石的资料.对一级建筑物和部分二级建筑物提供地基变 形计算参数.预测建筑物的变形.查明一些埋藏物等。(2)岩土工程勘察的方法 1)工程地质测绘和调查 2)勘察与取样 勘察的方法包括掘探、钻探、触探和物探 4 大类。其中钻探的方法 根据钻进方式不同分为回转钻进、冲击钻进、锤击钻进、振动钻进、冲洗钻进。取样是岩土工程勘察中经常性的工作.是定量评价岩土工程条件和 岩土工程问题必不可少的
17、工作。取样包括岩土样和水样.取样工作贯 穿于整个岩土工程勘察工作的始终.甚至工程运行和检测阶段都要进 行岩试样成水样的采取。3)原位测试 原位测试指的是在土体的本来位置.对于处于天然状态下的土体所 进行工程性质的测试.它具有直接性、真实性和实用性的特点.对于土 体工程性质的判断起着非常重要的作用。原位测试主要有载荷试验、十字板剪切试验、标准贯入试验.静力触探试验、圆锥动力触探试验(4)岩土工程勘察报告 在岩土工程勘察过程中.通过收集、调查、勘察、室内试样和原位 测试.获得了大量的原始资料.对这些资料还应该进行整理、检查、分 析、归纳和综合.最后以勘察报告书及有关图表形式.形成完整的岩土 工程勘
18、察报告。1.7 浅基础 1.7.1 本章概述 本章介绍了不同建筑物安全等级条件下的地基与基础设计的内容.叙述了天然地基上的浅基础设计.主要包括:浅基础的类型、基础埋 置深度的选择、地基承载力特征值的确定基础底面尺寸的确定、扩展 基础、钢筋砼扩展基础设计.以及柱下条形基础、交叉基础、筏形基 础、箱型基础的设计。1.7.2 本章知识点(1)地基基础设计原则 为了保证建筑物的安全与正常使用.根据建筑物的安全等级和长期 荷载作用下地基变形对上部结构的影响程度.地基基础设计和计算应 该满足:1.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;2.控制地基的变形.使之不超过建筑物的地基变形允
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 土力学 基础 工程 知识点 总结
限制150内