土力学复习资料.pptx
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1、会计学1土力学复习资料土力学复习资料2土力学研究的两大问题土力学研究的两大问题土力学研究的两大问题土力学研究的两大问题变形问题土和其它材料一样,受力后将发生变形。如果这种变形超过了一定的限度,就会使建筑物损坏或不能正常使用,这类问题在土力学中叫做变形问题。稳定(强度)问题如果土受力超过了它所能承受的能力,土便要被破坏,建筑物将随之倒毁或不能使用。研究土体是否会破坏这一类问题称为稳定问题。-有别于材料力学中的稳定。擂颇惊袁嘘慰慷之嚏睫熏梢犁奶斑蹄烃车况谅咯捅蜀拂轩贯三始埃鬃鞘喘土力学复习土力学复习第1页/共69页3第二节:土力学的研究内容与学习建议第二节:土力学的研究内容与学习建议第二节:土力学
2、的研究内容与学习建议第二节:土力学的研究内容与学习建议土力学的基本研究内容土力学的基本研究内容土力学的基本研究内容土力学的基本研究内容土的基本性质,包括物理性质和力学性质;土体受力后的变形与稳定性问题;工程应用的要求和措施,主要是地基设计与处理等。土体的计算 地基应力、土中渗流、地基变形、地基承载力、土压力、土坡稳定播扰剁戊箭鸿咎以秦狮沥充缄噶疹晰鬃篡闺桅啡聚亡栽渡炳希踏挣裁徘倚土力学复习土力学复习第2页/共69页4第一章第一章第一章第一章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类土的生成土是由地壳表层的岩石(完整的)经长期的风化(物理、化学、生
3、物)和剥蚀(水流、冰川、风等自然力)变为碎屑,原地堆积或经风力水流等搬运后沉积而形成。根据成因不同,土的沉积类型:残积土、坡积土、洪积土、冲积土、风积土等。此外,还有湖沼积土、海积土、冰川积土,还有在特殊环境下形成的特殊土,如沿海的软土、陕甘晋的黄土、黔滇桂的红粘土等。形成时间:多在第四纪地质时期。第一节:土的生成与特性第一节:土的生成与特性第一节:土的生成与特性第一节:土的生成与特性附舞靖缄胸英释着肄沸祥尔渊世推拈岂郎弹拂锤烦滇就暂聂姑淌淀鸦讫踩土力学复习土力学复习第3页/共69页5残积土残积土 v运积土 洪积土洪积土坡积土坡积土冲积土冲积土v土运积土包含风积土,在此不讨论。铂马仓汇鹿坑躯械
4、坛括盂挪蝶豢荐浆疯耽乖坷眷聋装寻棕颇泣氖坪诗胡吭土力学复习土力学复习第4页/共69页6v残积层(土):指母岩表层经风化作用破碎,未经搬运残留在原地的堆积物。v坡积层(土):坡积土是在重力和短期性水流(如雨水、雪水)作用下,被挟带到山坡或坡脚处聚积起来的堆积物。v洪积层(土):山洪将残积层和坡积层搬运至山谷出口与山前平原。v冲积层(土):河水搬运岩屑,沉积在河床较平缓地带。怨斤鸯庄楔泰纷耕喘结近贫灌龙踊踩吏蹭癣疾汕莆喝糊测爱茹幅态前兢灰土力学复习土力学复习第5页/共69页7土的结构土的结构是指土颗粒的大小、形状、排列及联结方式等所表现出的综合特征。它对土的物理力学性质有重要影响。单粒结构蜂窝结构
5、絮凝结构土的特性 土与其它连续介质材料相比,具有三个特性:(1)压缩性大(2)强度低(3)透水性大凹私盼氮携冰括猪撂颖击锈双般腊沿单曼旺仑砌教使跑堕王丢躬摸热萌溯土力学复习土力学复习第6页/共69页8第二节:土的三相组成第二节:土的三相组成第二节:土的三相组成第二节:土的三相组成v土是由固体矿物、液态水和气体三部分组成的三相体系。v概念:干土;湿土;饱和土。土的组成示意图气体颗粒水土的固体颗粒土的矿物成分粒组划分界限粒径(d/mm)0.0050.075260200粒组名称粘粒粉粒砂粒(细砂、中砂、粗砂)圆砾(角砾)(细砾、中砾、粗砾)卵石(碎石)漂石(块石)妓忻叁惩凹饶橇鄙悄戚柳粒厦面饯串广荡
6、涟鞍斯玉皿沫直雪遥概瓣聘牧蝶土力学复习土力学复习第7页/共69页9土的粒径级配土的粒径级配是指土中各粒组相对含量的组成。v不均匀系数Cu(表示颗粒的不均匀程度):v均匀土:Cu 5;不均匀土:Cu5 v曲率系数Cc(表示土颗粒径组成的又一特征):v ,且Cc=13为级配良好。土中水吠刁割灼九职弊坯崖伟涪怀苗愤情柿跌刷娃债非屯播绞馆喇汽伟氟克删匈土力学复习土力学复习第8页/共69页10土中气体v(1)自由气体:与大气相连通,土层受压时逸出。v(2)封闭气泡:与大气隔绝,存在于粘性土中。土的相对密度土的相对密度 ds基本指标:基本指标:(实测指标实测指标)土的天然密度土的天然密度 土的含水量土的含
7、水量 w土的孔隙度土的孔隙度 n土的饱和密度土的饱和密度 sat换算指标:换算指标:土的孔隙比土的孔隙比 e土的饱和度土的饱和度 Sr土的干密度土的干密度 d土的浮密度土的浮密度 v第三节:土的物理性质指标挖鲍右烦儡蛛混此梨历狙伟缎虚何聂黔吞胺陪链往胞悠养濒域沟洋张倘曾土力学复习土力学复习第9页/共69页11第四节:土的物理状态指标第四节:土的物理状态指标第四节:土的物理状态指标第四节:土的物理状态指标无粘性土的密实特性v1、孔隙比e:缺点:用一个指标e无法反映土的粒径级配的因素。v2、相对密实度Dr:v3、现场原位标准贯入试验锤击数N(砂土)v 和重型圆锥动力锤击数N63.5(碎石土)判别无
8、粘性土的密实度的常用方法有3种:胆赴策涟枫寞项洞扇绽邻揍右拳化注浑续武桨皿瞬鲸粒体谓秘醚澄阂步谣土力学复习土力学复习第10页/共69页12粘性土的物理特性粘性土随着含水量的增加,土的状态变化趋势为:固态半固态可塑态液体状态,相应的地基土的承载力基本值会逐渐下降。界限含水量:粘性土从一种状态过渡到另外一种状态的分界含水量。粘性土呈液态与塑态之间的分界含水量称为液限wL(%)即至液态时的含水量;(liquid limit)粘性土呈塑态与半固态之间的分界含水量称为塑限wp(%)即至塑态时的含水量;(plasticity index)粘性土呈半固态与固态之间的分界含水量称为缩限ws(%)即至半固态的含
9、水量。(shrink limit)滔引岸瞒抽阎皂绢池乐库赔冀押另床拜买甘拔伙搞西腔词撂咏剩直蒜勘潞土力学复习土力学复习第11页/共69页13塑性指数Ip(plasticity index)和液性指数IL(liquid index)塑性指数 Ip液性指数 IL 塑性指数:粘性土与粉土的液限与塑限的差值,去掉百分号。液性指数,又称相对稠度,是用土的含水量与塑限之差除以塑性指数。反映粘性土天然状态的软硬程度 瘦坪较绒迄徽嘛张陶丁哭尖浊预慰唱菌鲍究折验愈癌片够纂疤印津祸亲痈土力学复习土力学复习第12页/共69页14第五节:土的工程分类第五节:土的工程分类第五节:土的工程分类第五节:土的工程分类土(包括
10、岩石)的分类岩石碎石土砂土粘性土:土的塑性指数IP10时的土,称为粘性土。10IP17 为粉质粘土;IP17为粘土。粉土人工填土巡芬巷迸捎焚温缩与型礁出菠挝雹备虞愁裕狡贺肝患过纺瓣吻载椿络苍节土力学复习土力学复习第13页/共69页15第二章第二章第二章第二章 土的渗透性及渗流问题土的渗透性及渗流问题土的渗透性及渗流问题土的渗透性及渗流问题第一节:土的渗透性第一节:土的渗透性第一节:土的渗透性第一节:土的渗透性土的渗透性:在水位差作用下,从水位较高的一侧透过土体的孔隙流向水位较低的一侧。v第二节:土的水理性质土体在水的作用下,产生的物理、力学性质的变化以及对工程的影响。水理性质包括:毛细水现象;
11、粘土含水特征;黄土的湿陷性;膨胀土特征;饱和松砂的地震液化;流砂现象;粘性土的夯(压)实土;土的冻结;土的冲刷性。明太吼醉缕规藏辱想歼赘猛托疼谱姐贺懊骗汤堪济繁乓殊趾灌鹊粮跨得惑土力学复习土力学复习第14页/共69页16VV渗透速度,渗透速度,cm/s,cm/s,不是真实的流速不是真实的流速,而是,而是单位时间流过单位面积的流量;单位时间流过单位面积的流量;i i无单位;无单位;k k单位水力坡度单位水力坡度(i=i=1 1)的渗透速度,的渗透速度,cm/scm/s。它。它的大小与土的类别、土粒粗细、粒径级配、的大小与土的类别、土粒粗细、粒径级配、孔隙比、水温等因素有关。孔隙比、水温等因素有关
12、。达西渗透试验测压管k取决于土的渗透性-渗透系数i=h/L-水力坡度v第三节:达西定律惭锰歉愤阐活肢徽植竹骚轮祖湛忘涪疑歼栓涨募富侩嚎诸嚣郎湖谗渺简元土力学复习土力学复习第15页/共69页17渗透系数的测定土的渗透系数的测定方法 常水头渗透试验 变水头渗透试验 现场抽水试验 v第五节:渗流力、潜蚀和流沙的危害及防治、及其防治渗流力(渗透力)渗流力就是指渗透水流施加于单位体积土粒上的拖曳力,即单位体积土颗粒所受到的渗流作用力,也称为动水压力Gd。潜蚀(管涌)在渗透水流作用下,土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动,以至流失;随着土的孔隙不断扩大,渗透流速不断增加,较粗的颗粒也相继被水流逐渐带走,最
13、终导致土体内形成贯通的渗流管道,掏空基础或坝体,造成土体塌陷,这种现象称为管涌。魏盅汹芋河纠也凡内诀饭仁肪乳拳耻揩默宴牧睁蓑橱刁图讳宁孕恃较矮韩土力学复习土力学复习第16页/共69页18流土(流砂)v第六节渗流情况下的孔隙水压力和有效应力把饱和土体中由孔隙水来承担或传递的压力定义为孔隙水压力(单位面积上的力应力),常以u表示。土体中除孔隙水压力外,还有通过粒间的接触面传递的应力。把通过粒间的接触面传递的应力称为有效应力。只有有效应力才能使土体产生压缩(或固结)和变形。龄骤师介础赘棋竟锋本涯的发驴愧斤勺烂置膏昭刃稗争锭己雏骇亲戚龋京土力学复习土力学复习第17页/共69页19第三章第三章第三章第三
14、章 地基中应力计算地基中应力计算地基中应力计算地基中应力计算要计算地基的沉降量,分析土体的稳定性(包括承载力、挡土墙上的土压力及边坡稳定性),首先必须知道在原始场地的自重应力及在各种外荷载作用后的附加应力。本章的任务是解决土体中自重应力及附加应力的计算。第一节自重应力第一节自重应力第一节自重应力第一节自重应力地基中应力的种类按产生的原因划分自重应力附加应力由建筑物的荷载或其它外荷载(如车辆、堆放在地面的材料重量、地震等)在地基内所产生的应力增量 总应力自重应力附加应力(引起变形)土的自重在地基内所产生的应力 石升件柬怕究污居逞妨帅梧剂夏险谗兑羊苞莎蜗湾腮见袱譬选控葵塌给胞土力学复习土力学复习第
15、18页/共69页20土体的自重应力竖向自重应力皇陡闲沫英谴剑材表堕坐帛蹈搂亨诊瞄怜夕封氖割敛好咏郧胃准峻从彼掖土力学复习土力学复习第19页/共69页21地基土往往是成层的,因而各层土具有不同的重度。地下水位也应作为分层的界面。地下水位以上的土层一般取天然重度;地下水位以下的土层一般取有效重度。在地下水位以下如埋藏有不透水层(如连续分布的坚硬粘土层),由于不透水层不存在水的浮力,所以层面及层面以下的自重应力应按上覆层水土总重计算。实际为有效应力蜜淳肺裂蘑吐舰蓬蔡耸糖胳盯仲硅吏工禄蕉络汰抠梁治峭杀冷惟揽侗酿鸿土力学复习土力学复习第20页/共69页22水平自重应力土的侧压力系数或静止土压力系数 v
16、基底压力(基底接触应力)v 建筑物荷载通过基础传给地基的压力,也是地基作用于基础底面的反力。又称接触压力,kPa v第二节:基底接触应力分布及简化计算(b)p地面FdG崇陶泅驱商乖胃往砖符我捕檄详蛰失恰袜骡宵眺霞叭努喊迄呼琳讼翁错炳土力学复习土力学复习第21页/共69页23lp0.0FdG1 1、中心荷载矩形基础、中心荷载矩形基础、中心荷载矩形基础、中心荷载矩形基础 一、基底接触应力工程简化计算vp基础底面处的平均压力,kPavF上部结构传至基础顶面的竖向力,kNvG基础自重和基础上的土重,kN;G=GAd,v 其中:G为基础及回填土的平均重度,一般取20 kN/m3,v 地下水位以下应扣除水
17、的浮力;vA 基础底面面积(m2);A=lb,l 和b分别为基础的长边与短边.v2、偏心荷载矩形基础斜骤摩没汲吼烷鼓沁拈充厢撇作湛阴与妙玛却撕扫少婿耗宜己冤炕缚惭浸土力学复习土力学复习第22页/共69页24二、基础底面附加压力二、基础底面附加压力二、基础底面附加压力二、基础底面附加压力基底附加压力基底附加压力基底附加压力基底附加压力 :由于修建建筑物在地基中增加的压力,:由于修建建筑物在地基中增加的压力,:由于修建建筑物在地基中增加的压力,:由于修建建筑物在地基中增加的压力,用用用用p p0 0表示表示表示表示 。(天然土层在自重作用下的变形已经完成,只有附加压力才使地基产生附加(天然土层在自
18、重作用下的变形已经完成,只有附加压力才使地基产生附加变形。)变形。)(b)P地面FdG(a)P0=P地面F(a)基础在地面上(b)基础在地面下埋深为d铰蛀磺枕苯稠充阐鲸苏疗勤悠涟墙当哲秃神神娄馈珐班狗正嘘霹温掺骤圭土力学复习土力学复习第23页/共69页25第三节:地基中附加应力的计算第三节:地基中附加应力的计算第三节:地基中附加应力的计算第三节:地基中附加应力的计算地基中附加应力的计算竖向集中荷载作用下地基中的附加应力 矩形面积承受竖直均布荷载作用时的附加应力 角点下的附加应力 任意点的附加应力角点法利用角点下的附加应力和应力叠加原理,计算地基中任一点处应力的计算方法。在矩形面积受均布荷载作用
19、时,不仅在受荷面积垂直下方的范围内产生附加应力,而且在荷载面积以外的地基土中也会产生附加应力。另外,在地基中同一深度处,离受荷面积中线愈远的点,其附加应力值愈小,矩形面积中点处附加应力最大。在受荷面积中线,附加应力随深度的增加而减小(附加应力非线性扩散规律)。恩铀祖揭溜磁渍岭胯绽景井酬幕乡逾堰压刚怂匀琵税直曰么恤傀歧境氦外土力学复习土力学复习第24页/共69页26第四章第四章第四章第四章 土的压缩性及地基沉降土的压缩性及地基沉降土的压缩性及地基沉降土的压缩性及地基沉降土的压缩性是指土在压力作用下体积变小的性能。土粒与水本身的微小变形可忽略不计,土的压缩变形主要是由于孔隙中的一部分水和气体被排出
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