土力學(xué)與地基基礎(chǔ)復(fù)習(xí)要點

緒論1、地基：受建筑物荷載的影響，建筑物下一定范圍內(nèi)的土層將產(chǎn)生應(yīng)力與變形，應(yīng)力與變形值不可忽略的那部分土層稱為地基。2、基礎(chǔ)：起支撐上部結(jié)構(gòu)，并將上部結(jié)構(gòu)荷載傳給地基的作用的這部分位于上部結(jié)構(gòu)與地基之間的部分稱為基礎(chǔ)。3、持力層：基礎(chǔ)以下的第一層土稱為持力層。4、軟弱下臥層：在地基范圍內(nèi)持力層以下的土層稱為下臥層，若下臥層的承載力低于持力層，則稱為軟臥下臥層。5、作為承托建筑物的地基應(yīng)滿足的要求：（1）地基的承載能力不小于作用于地基的壓力，在防止地基整體破壞與建筑物失穩(wěn)方面必須有足夠的安全儲備。（2）地基的變形值不能過大，保證建筑物不因沉降量過大而破壞或影響正常使用。第一章土的物理性質(zhì)（一）土的形成1、形成：土是由原巖經(jīng)過風(fēng)化、剝蝕、搬運、沉積而成的。2、化作用的分類：（1）物理風(fēng)化：由于溫度變化與巖石裂隙中的水的凍結(jié)以及巖類的結(jié)晶引起巖石表面逐漸破碎崩解，稱為物理風(fēng)化。（2）化學(xué)風(fēng)化：地表巖石在水溶液、大氣以及有機體的化學(xué)作用或生物化學(xué)作用下引起的破壞過程稱為化學(xué)風(fēng)化。如氧化、水化、水解、巖溶、碳酸化等。（3）生物風(fēng)化：生物活動過程中對巖石產(chǎn)生的破壞稱為生物風(fēng)化。風(fēng)化作用結(jié)果：導(dǎo)致巖石的強度降低、透水性增強。3、殘積物：殘積物中殘留碎屑的礦物成分在很大程度上及下臥基巖一致，無層理，無分選。4、坡積物：其礦物成分及下臥基巖沒有直接關(guān)系，有分選、無層理。5、洪積物：有層理、有分選。分為三個部分1.靠近山區(qū)部分，地下水位元元元較低，地勢較高，且地基承載力較高，是良好的天然地基。2.離山區(qū)較遠地段，周期性干旱作用，土體被析出的可溶鹽膠結(jié)而堅硬密實，承載力較高。3.中間過渡階段，土質(zhì)較弱，承載力較低。6、沖積物：有明顯的層理構(gòu)造與分選現(xiàn)象。（二）土的組成1、土的三項體系：固相、液相、氣相，其中飽與土與干土屬于二項體系。2、土的粒徑級配：土中土粒的大小及組成情況，通常以各個粒組的相對含量來表示，稱為土的粒徑級配。3、界限粒徑：粒組及粒組之間的分界尺寸稱為界限粒徑。4、土粒粒組的劃分：六大粒組：漂石或塊石、卵石或碎石、圓礫或角礫、砂粒、粉粒及粘粒。界限粒徑分別是200mm、20mm、2mm、、這5個。5、顆粒分析方法有篩分法、密度計法或移液管法。篩分法適用于粒徑大于的土。6、粒徑級配曲線：由于土的粒徑相差懸殊，所以采用對數(shù)表示。若曲線較陡，土粒均勻，土粒級配不良。反之，曲線平緩，分布范圍廣粒徑相差懸殊，則土粒級配良好。7、不均勻系數(shù)：常用不均勻系數(shù)Cu來反映粒徑級配的不均勻程度。Cu=d60/d10即限制粒徑及有效粒徑之比。若Cu<5級配不良；若Cu>5級配良好。Cu越大，土粒越不均勻。8、土中的水：分為結(jié)合水與自由水。結(jié)合水又為強結(jié)合水與弱結(jié)合水，都不能傳遞靜水壓力。（三）土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造1、土的結(jié)構(gòu)類型：單粒結(jié)構(gòu)、蜂窩結(jié)構(gòu)、絮狀結(jié)構(gòu)。蜂窩結(jié)構(gòu)與絮狀結(jié)構(gòu)土統(tǒng)稱為有結(jié)構(gòu)性土。土粒之間的連接強度會由于長期的壓密作用與膠結(jié)作用而加強。2、土的構(gòu)造特點：成層性與裂隙性。（四）土的三項比例指標(biāo)（重點）（五）土的物理性質(zhì)1、無粘性土：砂土與碎石土統(tǒng)稱為無粘性土。2、砂土的密實度的判別方法：1.天然孔隙比的大??；2.砂土相對密度Dr：若Dr趨近于1，土樣越實；若Dr趨近于0，土樣越松散。3.現(xiàn)場標(biāo)準貫入實驗錘擊數(shù)N，N越大越密。4、重型圓錐動力觸探錘擊數(shù)N5、野外鑒別法3、粘性土隨含水率增加處的狀態(tài)：固態(tài)、半固態(tài)、可塑及流塑狀態(tài)。4、界限含水率：粘性土由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)的分界含水率。5、液限：土由可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)到流塑狀態(tài)的界限含水率，WL塑限：由半固態(tài)轉(zhuǎn)到可塑狀態(tài)的界限含水率WP6、塑性指數(shù)：液限與塑限的差值為塑性指數(shù)IP。去掉百分號。塑性指數(shù)越大，可塑性越好。液性指數(shù)：粘性土的天然含水率與塑限的差值及塑性指數(shù)之比IL7、粘性土的狀態(tài)劃分及例題第二章土的力學(xué)性質(zhì)（一）土中應(yīng)力土中應(yīng)力的分類：土中應(yīng)力按其產(chǎn)生原因分為自重應(yīng)力的附加應(yīng)力。自重應(yīng)力：由土的自重在地基內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力所產(chǎn)生的應(yīng)力。以地面為起量點，計算公式33頁。自重應(yīng)力的變化規(guī)律：1.隨深度線性增加；2.土的自重應(yīng)力分布曲線是一條折線，拐點在土層交界處與地下水位處；3.同一土層的自重應(yīng)力按直線變化。當(dāng)?shù)叵滤幌陆禃r，自重應(yīng)力增加。附加應(yīng)力：由建筑物荷載與其它外荷載在地基內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力。以基礎(chǔ)地面為起量點基底壓力：又稱接觸應(yīng)力，它是建筑物的荷載通過基礎(chǔ)傳給地基的壓力，也是地基作用于基礎(chǔ)地面上的反力。方向豎直向上，單位KPa中心荷載下的基底壓力：計算公式見37頁，注意G的定義及計算偏心荷載作用下基底壓力的分布規(guī)律：當(dāng)e<l/6時，基底壓力為梯形分布；當(dāng)e=l/6時，三角形分布；當(dāng)e>l/6時，基底壓力重新分布。地基附加應(yīng)力分布規(guī)律：附加應(yīng)力在向四周與向下逐漸擴散，數(shù)值并逐漸減小。角點法計算豎向附加應(yīng)力（二)土的壓縮性1、土的壓縮性：地基土在壓力作用下體積縮小的特性稱為壓縮性。2、土體變形的原因：（1）土顆粒發(fā)相對移動，土中水及氣體從空隙中排出，使空隙體積VV減小，是根本原因。（2）封閉在土中的氣體被壓縮；（3）土顆粒與土中的水被壓縮。3、測壓條件下的壓縮試驗：金屬環(huán)刀及護環(huán)的限制，土樣在壓力的作用下只能發(fā)生豎向壓縮，而無側(cè)向變形。4、壓縮曲線：橫坐標(biāo)表示壓力P，縱坐標(biāo)表示孔隙比e繪出的曲線。5、壓縮指標(biāo)：（1）壓縮系數(shù)，壓縮曲線上任一點的切線斜率為壓縮系數(shù)a，a值越大，曲線越陡，壓縮性越大，單位MPa-1；（2）壓縮模量：是指在完全側(cè)限條件下的豎向附加應(yīng)力及相應(yīng)的應(yīng)變增量的比值，用Es表示，Es越大，壓縮性越低，單位MPa。（三）地基的最終沉降量1、分層總與法步驟（四）地基變形及時間的關(guān)系1、達西定律：水的滲透速度及水頭差成正比，及滲透路徑成反比。達西定律測得的速度值偏小。2、影響土的滲透性的因素：（1）土粒的大小與級配級配越好滲透性越低；（2）土的孔隙比孔隙比越小滲透性越小；（3）水的溫度溫度越高，滲透性越好；（4）土中封閉氣體的含量氣泡越多滲透性越小。3、有效應(yīng)力原理：在整個滲透固結(jié)過程中，附加應(yīng)力σz等于有效應(yīng)力σ’及孔隙水壓力u之與，即為有效應(yīng)力原理。4、固結(jié)度U：是指任一時刻沉降量St及最終沉降量S的比值。St=US5、關(guān)于沉降量的計算題，注意單面排水及雙面排水固結(jié)時間規(guī)律。（五）土的抗剪強度及地基承載力1、土的抗剪強度表達式2、土的兩個抗剪強度度指標(biāo)：c土的粘聚力；ψ土的內(nèi)摩擦角3、土的極限平衡狀態(tài)：當(dāng)土中任意點在某一平面上的切應(yīng)力達到抗剪強度時，稱該點處于極限平衡狀態(tài)。4、土中任一平面上的正應(yīng)力與剪應(yīng)力計算公式5、土的極限平衡條件公式6、關(guān)于摩爾應(yīng)力圓的更多知識點7、三軸剪切試驗：橡皮膜包裹的作用是以使試樣中的孔隙水及膜外液體完全隔開。三軸剪切試驗根據(jù)試樣中的固結(jié)情況與排水條件分為：不固結(jié)不排水試驗UU、固結(jié)不排水試驗CU、固結(jié)排水試驗CD。8、地基土的破壞形式：整體剪切破壞、局部剪切破壞、沖剪破壞。9、臨塑荷載：是指基礎(chǔ)邊緣地基中剛要出現(xiàn)塑性變形時基地單位面積上所承擔(dān)的荷載。Zmax=0；極限荷載：指地基在外荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力達到極限平衡時的荷載界限荷載：塑性區(qū)的最大深度Zmax可控制在基礎(chǔ)寬度的1/4，相應(yīng)的荷載用P1/4表示，稱為界限荷載。Zmax=1/4d。10、地基極限承載力公式各部分的意義：CNc—滑動面上粘聚力產(chǎn)生的抗力；qNq—基礎(chǔ)兩側(cè)基礎(chǔ)底面均布載荷γd產(chǎn)生的抗力；γNγ—滑動以上，基礎(chǔ)底面以的土體自重產(chǎn)生的抗力地基勘察及測試1、地質(zhì)作用分類：根據(jù)能量來源不同分為內(nèi)力作用與外力作用。其中內(nèi)力作用包括巖漿活動、地殼活動、地震作用與變質(zhì)作用；外力作用包括風(fēng)化、剝蝕、搬運及沉積作用。2、地質(zhì)構(gòu)造：褶皺與斷裂（節(jié)理與斷層）斷層不是簡單平面帶有寬度3、地下水分類：上層滯水、潛水、承壓水4、潛水定義：埋藏在地表以下第一個穩(wěn)定隔水層以上具有自由水面的地下水稱為潛水。承壓水：是指充滿于兩個穩(wěn)定隔水層之間的含水層中的地下水。承受一定的進水壓力。5、勘察工作：分為可行性研究勘察、初步勘察與詳細勘察三個階段。6、勘察的結(jié)果：地基勘察報告書7、勘探方法：鉆探、井探槽探與洞探、地球物理勘探。其中地球物理勘探兼有勘探與測試的雙重功能。第四章天然地基上的淺基礎(chǔ)1、基礎(chǔ)分類：天然地基上的基礎(chǔ)，根據(jù)埋置深度與施工方法的不同，可分為淺基礎(chǔ)與深基礎(chǔ)兩大類。一般埋置深度小于5米，用一般施工方法即可施工的基礎(chǔ)稱為淺基礎(chǔ)；若埋置深度大于5米，需用特殊方法施工的基礎(chǔ)稱為深基礎(chǔ)。2、設(shè)計地基基礎(chǔ)應(yīng)該滿足的要求：（1）地基應(yīng)該有足夠的強度與穩(wěn)定性（2）基礎(chǔ)的沉降量應(yīng)小于地基的允許變形值。3、地基變形特征：（1）沉降量：基礎(chǔ)中心的沉降量s；（2）沉降差：兩相鄰基礎(chǔ)沉降量的差值；（3）傾斜：指單獨基礎(chǔ)傾斜方向兩端點的沉降差及其距離的比值;（4）局部傾斜：指砌體稱重結(jié)構(gòu)沿縱墻6-10m之內(nèi)基礎(chǔ)兩點間的沉降差及距離的比值，墻身開裂，大多數(shù)都是墻身局部傾斜超過允許值所引起的。4、地基承載力特征值的計算公式Fa-修正后的地基承載力特征值；Fak-地基承載力特征值；ηb、ηd-基礎(chǔ)寬度與埋置深度的地基承載力修正系數(shù)。γ-基礎(chǔ)底面以下土的重度；b基礎(chǔ)底面寬度；γm-基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度；d-基礎(chǔ)埋置深度5、基礎(chǔ)埋置深度的影響因素：（1）建筑物的用途及基礎(chǔ)構(gòu)造的影響；（2）作用在基礎(chǔ)上的荷載大小與性質(zhì)的影響；（3）工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件的影響；（4）相鄰建筑物基礎(chǔ)的影響；（5）地基凍脹性的影響：要求基礎(chǔ)埋置深度大于凍結(jié)深度。第五章樁基礎(chǔ)1、樁分類：（1）按施工方法分為預(yù)制樁與灌注樁。（2）按承臺及地面相對位置不同，分為低承臺樁與高承臺樁。（3）按樁的形狀與豎向受力情況分為摩擦型樁與端承型樁。摩擦型樁的樁頂豎向荷載主要由樁側(cè)阻力承受；端承型樁的樁頂豎向荷載主要由樁端阻力承受。（4）按樁的設(shè)置效應(yīng)分為擠土樁、部分擠土樁與非擠土樁。2、單樁豎向荷載專遞過程：（1）樁身位移與樁身荷載隨深度遞減（2）樁側(cè)摩阻力自上而下逐步發(fā)揮。3、負摩阻力定義：樁在軸向荷載作用下，樁身與樁端土將產(chǎn)生壓縮變形，如果樁周土層由于某種原因而下沉，并且它的下沉量大于樁身的下沉量時，在樁側(cè)將會產(chǎn)生向下的摩阻力，稱為負摩阻力。4、單樁承載力根據(jù)樁身的材料強度與土對樁的支承力兩方面確定。5、樁基的破壞模式：樁身破壞與地基破壞。6、裙樁效應(yīng)：豎向荷載作用下的群樁基礎(chǔ)，由于承臺、樁、土相互作用，其樁基的承載力與沉降性狀往往及相同地質(zhì)條件與設(shè)置方法的同樣單樁有明顯差別，這種現(xiàn)象稱為群樁效應(yīng)。第六章土壓力與邊坡穩(wěn)定1、計算擋土墻土壓力時主要考慮的因素：位移方向與位移量2、土壓力的類型：（1）靜止土壓力E0：如果擋土墻靜止不動，在土壓力的作用下不向任何方向發(fā)生移動或轉(zhuǎn)動，此時作用在墻身背后的土壓力稱為靜止土壓力E0。（2）主動土壓力Ea：如果擋土墻向離開土體方向已定或轉(zhuǎn)動，墻后土壓力逐漸減小。當(dāng)位移達到一定值是，墻后土體即將出現(xiàn)滑裂面，此時作用在墻身背上的土壓力稱為主動土壓力Ea。（3）被動土壓力Ep：擋土墻在外力作用下，向墻背方向已定或轉(zhuǎn)動時，墻擠壓土體，墻后土壓力逐漸增大，當(dāng)?shù)竭_一定位移量時，土體即將上隆，此時土壓力達到最大值，該土壓力稱為被動主壓力Ep3、朗肯土壓力結(jié)論：（1）Ea<E0<Ep;(2)相同條件下，達到被動土壓力時的位移圓圓大于主動土壓力的位移。4、朗肯土壓力假設(shè)條件：（1）擋土墻是無限均質(zhì)土體的一部分；（2）墻背垂直光滑；（3）墻后填土是水平的。5、粘性土壓力的組成部分：（1）粘聚力c引起的負側(cè)壓力，（2）由土的自重應(yīng)力引起的正側(cè)壓力。6、主動土壓力計算機及分布圖7、庫倫土壓力假設(shè)條件：庫倫土壓力是從滑動楔