土力学总结-土力学期末总复习讲义课件.ppt

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1、土力学课程总结Review 土的三相组成、物理性质和工程分类一、土的三相组成土的颗粒级配土的矿物成分土中水和气体土粒与水的相互作用土的结构土的粗细常用平均粒径（mm）d50表示，d50指土中大于或小于此粒径的土粒含量均占50。特征粒径d10累计百分含量为10%的粒径，称为有效粒径（de）；d30累计百分含量为30%的粒径；d60累计百分含量为60%的粒径，称为控制粒径。土的曲率系数CcCc=13 时，为级配连续；Cc 3时，级配不连续。土的级配不均匀(Cu5)，且级配连续(Cc=13)的土称为级配良好的土。不能同时满足上述两个条件的土称为级配不良的土（二）土粒成分固体成分矿物质有机质原生矿物石

2、英、长石、云母等次生矿物粘土矿物无定形氧化物胶体可溶盐二、土的物理性质土的基本物理性质粘性土稠度与可塑性2、确定三相比例关系的基本试验指标土的密度与重度：天然密度、干密度、饱和密度土粒密度、土粒比重、土的含水量土的孔隙性（二）土的物理状态指标1.粗粒土的密实度相对密度Dr根据相对密度Dr，砂类土的分类 土从某种稠度状态转变为另一种状态时的界限含水量称为稠度界限。工程上常用的有液性界限wL和塑性界限wp。（2）稠度界限液性界限，相当于土从塑性状态转变为液性状态时的含水量，简称液限 wL液性指数IL利用两者来判断粘性土的稠度状态以及简单进行土的分类三、土的工程分类在实际工程应用中规定，土中粒径d0

3、.075 mm（有的规范用0.1 mm）的土粒质量大于全部土粒质量的50%时称为粗粒土，小于50%时称为细粒土。粗粒土可以按粒径级配进一步细分。应力分布理论 一、重点要掌握的几个基本概念1、线弹性体2、半无限空间3、侧限应力状态4、土力学应力符号的规定二、地基中的自重应力角点法：概念、原理、应用计算利用角点下的应力计算公式和应力叠加原理，推求地基中任意点的附加应力的方法称为角点法三、矩形面积垂直均布荷载四、条形面积竖直均布荷载六、有效应力原理1.有效应力原理的完整表达式：（1）饱和土体内任一平面上受到的总应力可分为有效应力和孔隙水压力两部分，两者之间的关系总满足：（2）土的压缩变形和强度变化都

4、只取决于有效应力的变化。2.有效应力原理要点地基变形计算一、土的压缩性（一）土的压缩性指标1.每级荷载下的孔隙比4.压缩模量：侧限条件下受压时压应力与相应应变的比值。3.压缩指数（三）土的前期固结应力 土层在历史上曾经受过的最大压力称为先期固结压力p。1.p大于s，为超固结土土层目前承受的上覆自重压力s2.p小于s，为欠固结土3.p等于s，为正常固结土超固结比：二、地基沉降计算Immediate Settlement瞬时沉降Secondary Compression次固结沉降Consolidation Settlement固结沉降Total settlement总的沉降分层总和法 分层总和法就

5、是采用土层一维压缩变形量的基本计算公式，利用室内压缩曲线成果，分别计算基础中心点下地基中各分土层的压缩变形量，最后将各分土层的压缩变形量总和加起来。（一）基本原理1.分别计算基础中心点下地基中各个分层土的压缩变形量，再将各层的压缩变形量相加；2.计算各层土的压缩变形量时，假设土层只发生竖向变形（一维课题）（二）计算公式（三）计算步骤1.在地质剖面上绘制基础中心下地基中 的自重应力分布曲线和附加应力分布曲线。2.确定沉降计算深度3.确定沉降计算深度范围内的分层界面4.计算各分层土的沉降量Si5.计算基础的平均沉降量三、饱和土体渗流固结理论 饱和土的渗流固结模型(太沙基)（一）渗流固结微分方程其中

6、 Cv称为固结系数，单位为m2/a或cm2/a。上式称为一维固结微分方程。（二）固结微分方程的解析解（三）固结度 对某一深度 z 处，有效应力zt对总应力 p 的比值，也即超静水压力的消散部分 u0-uzt 对初始孔隙水压力 u0的比值，称为该点的固结度。土层的平均固结度指在时刻 t，土层骨架已经承担起来的有效应力与全部附加应力的比值。（四）沉降与时间关系的计算利用式：可以计算地基沉降与时间的关系抗剪强度理论Shear Strengthof Soil一、土中一点的应力状态莫尔应力圆 主应力与任一方向的力的关系为：某点主应力与x,y方向应力的关系：二、土的抗剪强度和破坏理论（一）莫尔库伦破坏理论

7、1.破裂面上，材料的抗剪强度是法向 应力的函数，即2.当法向应力不很大时，抗剪强度 可以简化为法向应力的线性函数，即表示为库伦公式：3.土单元体中，任何一个面上的剪应 力大于该面上的抗剪强度，土单元 体即发生破坏。（二）Mohr-Coulomb破坏准则 极限平衡条件对于粘性土：对于无粘性土：三、土的抗剪强度试验方法1.三轴剪切试验2.直接剪切试验3.无侧限压缩试验4.十字板剪切试验（一）三轴剪切试验n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三种类型：n（1）不固结不排水试验（UU）n（2）固结不排水试验（CU）n（3）固结排水试验（CD）四、土的抗剪强度机理和影响因素抗剪强度摩擦

8、强度粘聚强度挡土结构物上的土压力Retaining wall一、静止土压力、主动土压力、被动土压力（一）静止土压力、主动土压力、被动土压力概念v 挡土墙在土压力作用下，不向任何方向发生位移和转动时，墙后土体处于弹性平衡状态，作用在墙背上的土压力称为静止土压力。v 当挡土墙沿墙趾向离开填土方向转动或平行移动，且位移达到一定量时，墙后土体达到主动极限平衡状态，填土中开始出现滑动面，这时在挡土墙上的土压力称为主动土压力。v 当挡土墙在外力作用下向墙背填土方向转动或平行移动时，土压力逐渐增大，当位移达到一定量时，潜在滑动面上的剪应力等于土的抗剪强度，墙后土体达到被动极限平衡状态，填土内开始出现滑动面，

9、这时作用在挡土墙上的土压力增加至最大，称为被动土压力。一、静止土压力二、朗肯土压力理论（一）主动土压力为：总主动土压力：朗肯主动土压力系数1.无粘性土2.粘性土总主动土压力（二）被动土压力1.无粘性土总被动土压力朗肯被动土压力系数2.粘性土总被动土压力三、库仑土压力理论力的多边形闭合关系各个力之角度关系土坡稳定分析粘性土坡稳定性分析（一）条分法的基本概念瑞典条分法、毕肖甫法及简布法的对比简化内容 静力平衡力距平衡瑞典条分法忽略条块间作用力的影响不满足 满足简化毕肖甫法假设条块间作用力只有法向力，没有切向力。满足条块力的多边形闭合条件整体满足，条块不满足简布法 假定条块间水平作用力的位置满足 满足极限平衡理论求地基的极限承载力（一）普朗德尔瑞斯纳课题（二）太沙基课题（一）容许承载力的概念 当地基单位面积上所能承受的荷载满足如下两个要求：1.不超过地基的极限承载力；2.有足够的安全度，并且所引起的变 形不超过建筑物的容许变形。地基的容许承载力（二）容许承载力的获取1.极限承载力除以安全系数（2-3）；2.控制地基内极限平衡区的发展范围；3.采用某种经验数据。（二）容许承载力的确定方法根据塑性区发展理论求容许承载力；根据地基规范承载力表确定容许承载力；根据原位测试求容许承载力；根据地基极限承载力求容许承载力；