土力學與地基基礎(chǔ)(課件)

土力學與地基基礎(chǔ)

緒論土是什么？土：（課本第1頁）——是巖石風化的產(chǎn)物。——是由地殼表層不同成因的巖石在物理、化學、生物等風化作用后經(jīng)搬運、沉積形成的松散顆粒堆積物。巖石風化殘留原地殘積物巖石風化順坡移動坡積物巖石風化搬運沉積成巖作用沉積巖土碎屑物粗細粉黏土層土與巖石的關(guān)系：土及巖石的分類：巖土巖漿巖沉積巖巖變質(zhì)巖土碎石土砂土粉土黏性土——粉質(zhì)黏土、黏土軟土

—淤泥、淤泥質(zhì)土特殊土膨脹土濕陷性黃土紅黏土填土—素填土、雜填土、沖填土、壓實填土凍土土占地球表面的五分之一，是人類居住和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要用地；也是建筑物的主要用地。無黏性土土的基本特征：（課本第1頁）巖石連續(xù)介質(zhì)礦物與膠結(jié)物土非連續(xù)介質(zhì)巖屑顆粒不膠結(jié)受力易變形強度低、變形大、透水性大土顆粒承擔外力土粒錯位、摩擦抗剪強度土力學是什么？土力學：（課本第2頁）

——是利用力學基本原理和土工測試技術(shù)，研究土的應(yīng)力、應(yīng)變、強度、滲流和穩(wěn)定性等特征及其隨時間變化規(guī)律的科學。它是力學的一個分支。

由于土的復(fù)雜成因和工程特性，目前尚無系統(tǒng)的理論和嚴密計算公式，必須借助工程經(jīng)驗、原位測試、室內(nèi)試驗，輔以理論計算，土力學是一門實踐性很強的學科。土力學的核心內(nèi)容：（課本第2頁）——研究和解決土的三大工程問題，也就是：（1）強度（或穩(wěn)定）問題——受力破壞與否（2）變形問題——變形大?。?）滲透問題——滲透破壞與否（流砂、管涌）應(yīng)用——擋土墻土壓力計算、邊坡穩(wěn)定性分析、地基

承載力確定土力學是什么？建筑物結(jié)構(gòu)劃分：上部結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)：基礎(chǔ)基礎(chǔ)——將房屋上部結(jié)構(gòu)所承受的各種作用（或荷載）

傳遞到地基上的結(jié)構(gòu)組成部分。（課本第2-3頁）地基——支承基礎(chǔ)的土體

或巖體。為直接承受建筑物荷載作用且應(yīng)力應(yīng)變不能忽略的那部分土體或巖體。一、按上下層序來分：（1）持力層——直接和基礎(chǔ)底面接觸的土層（2）下臥層——持力層以下的土層地基的劃分：（課本第2頁）持力層下臥層二、按巖土類別來分：（1）巖層地基（2）土層地基地基的劃分：（課本第2頁）持力層下臥層三、按形成方式來分：（1）天然地基（2）人工地基——地基本身較軟弱，需要經(jīng)過人工加固處理，才能滿足設(shè)計要求。地基的劃分：（課本第2頁）持力層下臥層（課本第3頁）1、獨立基礎(chǔ)：用于單層工業(yè)廠房及框架結(jié)構(gòu)建筑。2、條形基礎(chǔ)（1）墻下條形基礎(chǔ)（2）柱下條形基礎(chǔ)用于磚混結(jié)構(gòu)等用于框架結(jié)構(gòu)等3、十字交叉基礎(chǔ)4、筏形基礎(chǔ)用于磚混結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)。用于框架結(jié)構(gòu)。5、箱形基礎(chǔ)用于高層建筑

工程案例淤泥樁基礎(chǔ)：墩基礎(chǔ)：底部擴大的樁埋深較大的獨立基礎(chǔ)沉井基礎(chǔ)：地下連續(xù)墻：地下連續(xù)墻：基坑地基基礎(chǔ)的重要性：（課本第3-4頁）（1）占用相當?shù)脑靸r和工期基礎(chǔ)工程在地下或水進行，施工難度較大，造價、工期和勞動力消耗量在整個工程中所占的比重也較大。（2）屬于隱藏工程基坑回填后，基礎(chǔ)埋于地下，屬于隱蔽工程。一旦發(fā)生地基事故或基礎(chǔ)事故，因在建筑物下方，整改不易或后果嚴重。地基基礎(chǔ)設(shè)計等級：甲級、乙級、丙級（1）甲級地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級的建筑物包括重要的工業(yè)與民用建筑物；30層以上的高層建筑；體型復(fù)雜、層數(shù)相差超過10層的高低層連成一體的建筑物；大面積的多層地下建筑物（如地下車庫、商場、運動場等）；對地基變形有特殊要求的建筑物；復(fù)雜地質(zhì)條件的坡上建筑物（包括高邊坡）；對原有工程影響較大的新建建筑物；場地和地基條件復(fù)雜的一般建筑物；位于復(fù)雜地質(zhì)條件及軟土地區(qū)的2層及2層以上的地下室的基坑工程；開挖深度大于15m的基坑工程；周邊環(huán)境條件復(fù)雜、環(huán)境保護要求高的基坑工程。地基基礎(chǔ)設(shè)計等級：甲級、乙級、丙級（2）乙級地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為乙級的建筑物為除甲、丙級以外的工業(yè)與民用建筑物；除甲級、丙級以外的基坑工程。（3）丙級地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為丙級的建筑物包括場地和地基條件簡單、荷載分布均勻的7層及7層以下民用建筑及一般工業(yè)建筑物；次要的輕型建筑物；非軟土地區(qū)且場地地質(zhì)條件簡單、基坑周邊環(huán)境條件、環(huán)境保護要求不高且開挖深度小于5.0m的基坑工程。地基基礎(chǔ)設(shè)計等級：甲級、乙級、丙級所有建筑物的地基計算均應(yīng)滿足承載力計算的要求；設(shè)計等級為甲級、乙級的建筑物，還應(yīng)按地基變形條件設(shè)計。在滿足承載力計算的前提下，應(yīng)按控制地基變形的正常使用極限狀態(tài)設(shè)計。設(shè)計等級為丙級的建筑物，一部分需要考慮地基變形，另一部分可不考慮地基變形。對經(jīng)常受水平荷載作用的高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)和擋土墻等，以及建筑在斜坡上或邊坡附近的建筑物，尚應(yīng)驗算其穩(wěn)定性；基坑工程應(yīng)進行穩(wěn)定性驗算；建筑地下室或地下構(gòu)筑物存在上浮問題時，尚應(yīng)進行抗浮驗算。工程案例（成功案例）工程案例（成功案例）工程案例（成功案例）凍土青藏鐵路以橋代路河南駐馬店板橋水庫潰壩：

工程案例（失敗案例）水庫潰壩河南駐馬店板橋水庫潰壩：1975年8月，由于超強臺風蓮娜帶來的特大暴雨引發(fā)淮河上游大洪水，使河南省駐馬店地區(qū)板橋水庫、石漫灘大型水庫，58座小型水庫漫頂垮壩，1100萬畝農(nóng)田受到毀滅性的災(zāi)害，1100萬人受災(zāi)，死亡人數(shù)超過23萬，經(jīng)濟損失近百億元，成為世界最大的水庫垮壩慘劇。原因：1、臺風引起的強降雨；2、板橋水庫、石漫灘水庫防洪水設(shè)計標準太低。3、過多建設(shè)小型水庫，排洪渠道不暢。2005年5月28日，美國有一節(jié)目播放《世界歷史上人為技術(shù)錯誤造成的災(zāi)害TOP10》，包括前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站爆炸事件、印度化工廠泄毒事件等，總結(jié)世界歷史上最慘絕人寰的人為災(zāi)難。而TOP.1，就是中國河南省駐馬店板橋水庫潰堤。

工程案例（失敗案例）水庫潰壩開挖導(dǎo)致山體滑坡：

工程案例（失敗案例）滑坡香港1972年滑坡(20,000m3)(67死、20傷)

工程案例（失敗案例）滑坡巖層產(chǎn)狀三要素：走向傾向傾角加拿大特朗斯康谷倉（上部結(jié)構(gòu)未破壞）：

工程案例（失敗案例）加拿大特朗斯康谷倉（上部結(jié)構(gòu)未破壞）：加拿大特朗斯康谷倉平面呈矩形，長59.44m，寬23.47m，高31.0m。由65個圓筒倉組成，容積36368m3。谷倉的基礎(chǔ)為鋼筋混凝土筏形基礎(chǔ)，厚61cm，基礎(chǔ)埋深3.66m。原因：基礎(chǔ)下存在16m的軟黏土層(承載力190kPa)，初次儲存谷物時基底壓力為320kPa，結(jié)果谷倉陷入土中7.32m。后經(jīng)糾正繼續(xù)使用，但基礎(chǔ)下降4m。

工程案例（失敗案例）意大利比薩斜塔

意大利比薩斜塔修建于1173年，塔高設(shè)計為100米左右，但動工五六年后，塔身從三層開始傾斜，直到完工（共8層、高55m）還在持續(xù)傾斜。目前向南傾斜5.5°，南北兩端沉降差1.8m，塔頂偏離中心垂直線5.27m。原因：比薩斜塔地基有好幾層不同的土層，軟質(zhì)粉土、粉砂和黏土相間形成，造成不均勻沉降。

工程案例（失敗案例）某火車站服務(wù)樓傾斜

某火車站服務(wù)樓建于淤泥層厚薄不勻的軟土地基上，設(shè)計時未從地基—基礎(chǔ)—上部結(jié)構(gòu)相互作用的整體概念出發(fā)進行綜合考慮，以致基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)布局不當，建成后不久，便出現(xiàn)了顯著的不均勻沉降，致使墻體、窗臺、窗頂和鋼筋混凝土梁都出現(xiàn)相當嚴重的裂縫，影響使用和安全。

工程案例（失敗案例）淤泥學習土力學與地基基礎(chǔ)的目的：1、預(yù)防巖土災(zāi)害的發(fā)生2、保證建筑物的安全和正常使用在實際工作中需要回答以下問題：1、地基各巖土層的物理力學性質(zhì)是怎么樣的？2、根據(jù)建筑物上部的荷載和結(jié)構(gòu)，采用什么樣的基礎(chǔ)？3、如何確保地基、基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)相互作用，使建筑物安全？本課程的核心內(nèi)容是研究和解決以下問題：

（課本第2頁）1、強度問題——承載力夠不夠，破壞與否2、變形問題——變形、沉降大小3、穩(wěn)定性問題——是否會滑移、傾覆土力學與地基基礎(chǔ)的研究內(nèi)容：4、滲透問題——滲透破壞（流砂、管涌）

土力學既是一門古老的工程技術(shù)，又是一門新型的應(yīng)用科學。隨著社會的發(fā)展和生活上的需要，人類很早就已創(chuàng)造了自己的地基基礎(chǔ)工藝。如萬里長城、都江堰水利工程、趙州石拱橋、錢塘江南岸木樁護岸工程等。積累了寶貴的知識和經(jīng)驗，但沒有系統(tǒng)的理論總結(jié)。

18世紀工業(yè)革命以后，大規(guī)模的城市建設(shè)和水利、鐵路的興建面臨著許多與土有關(guān)的問題，從而促進了土力學理論的產(chǎn)生和發(fā)展。1773年，法國的庫侖(Coulomb)根據(jù)試驗創(chuàng)立了著名的土抗剪強度公式，提出了計算擋土墻土壓力的滑楔理論。1857年，英國的朗肯(Rankine)通過不同假設(shè)提出了另一種土壓力理論，1885年法國布辛尼斯克推導(dǎo)出半無限彈性體在垂直集中力作用下的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系，1922年瑞典費倫紐斯研究出邊坡穩(wěn)定的分析方法。

本課程的發(fā)展概況：（課本第8-10頁）

通過許多研究者的不懈努力、經(jīng)驗積累，到1925年，美國太沙基(Terzaghi)在歸納發(fā)展以往成就的基礎(chǔ)上，發(fā)表了第一本《土力學》專著，1929年又與其他作者一起發(fā)表了《工程地質(zhì)學》。從此土力學就作為獨立的學科而取得不斷的進展。

隨著世界各國不斷建設(shè)高層建筑、水電站、橋梁、地下工程與核電站等巨型工程和多次強烈地震的發(fā)生，推進了土的彈塑性與黏彈性理論及土的動力特性的研究和發(fā)展。同時，很多單位分別成功研制各種各樣的勘察、試驗及地基處理的設(shè)備，以及計算機在巖土工程分析中普遍應(yīng)用，必將推動土力學學科取得更大的發(fā)展。

本課程的發(fā)展概況：（課本第8-10頁）本章知識點：（1）了解概念：土、土力學、地基、基礎(chǔ)、持力層（2）了解學習本課程的目的（3）了解本課程的核心內(nèi)容，即研究和解決地基基礎(chǔ)的強度問題、變形問題、穩(wěn)定性問題、滲透問題。土力學與地基基礎(chǔ)工程地質(zhì)概述

2.1地質(zhì)作用與地質(zhì)構(gòu)造

2.2巖石的成因類型

2.3土的成因類型

2.4不良地質(zhì)現(xiàn)象與影響

2.5地下水與土的滲透性本章主要內(nèi)容注意：紅色字部分為關(guān)鍵內(nèi)容本章內(nèi)容與《工程地質(zhì)》所學內(nèi)容相同（課本第12頁）地質(zhì)作用：——在地質(zhì)歷史的發(fā)展過程中，由自然動力（人力、外力、內(nèi)力）引起地殼（qiào）組成物質(zhì)、地殼構(gòu)造、地表形態(tài)等不斷地變化和形成的作用。

第一節(jié)地質(zhì)作用與地質(zhì)構(gòu)造自然地質(zhì)作用內(nèi)力巖漿活動地質(zhì)作用地殼運動變質(zhì)作用地震外力風化—溫度、水、氣體、生物剝蝕—河、海、湖、冰川、風搬運—河流、風為主沉積—搬運動能減小、環(huán)境固結(jié)成巖作用工程地質(zhì)作用——人為地質(zhì)作用（課本第12-15頁）相對地質(zhì)年代地質(zhì)年代絕對地質(zhì)年代（課本第15-17頁）為了做好工程，研究地質(zhì)問題一定要關(guān)注巖土層產(chǎn)生的先后時間問題。（課本第17-18頁）地質(zhì)構(gòu)造——是指組成地殼的巖層在地應(yīng)力的長期作用下就會發(fā)生彎曲、斷開或產(chǎn)生位移而形成構(gòu)造變形的遺跡。水平構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造單斜構(gòu)造褶皺構(gòu)造斷裂構(gòu)造節(jié)理斷層不整合水平構(gòu)造、單斜構(gòu)造、褶皺構(gòu)造：（課本第17-18頁）未經(jīng)構(gòu)造運動經(jīng)構(gòu)造運動，巖層向同一方向傾斜經(jīng)構(gòu)造運動后，巖層褶皺和倒轉(zhuǎn)——巖層受構(gòu)造運動影響，發(fā)生彎曲（褶皺zhězhòu），而未喪失其連續(xù)性。褶皺構(gòu)造：（課本第17-18頁）褶皺構(gòu)造：背斜成山向斜成谷——巖層受構(gòu)造運動影響，發(fā)生彎曲（褶皺zhězhòu），而未喪失其連續(xù)性。（課本第17-18頁）斷裂構(gòu)造：——巖層受力斷裂，使原有的連續(xù)完整性遭受破壞而形成斷裂構(gòu)造。節(jié)理斷裂構(gòu)造斷層（課本第18-19頁）斷裂構(gòu)造——節(jié)理：（課本第18-19頁）節(jié)理斷裂構(gòu)造——斷層：（課本第18-19頁）正斷層逆斷層平移斷層斷層巖石：（課本第19-21頁）——是由礦物或類似礦物的物質(zhì)（如有機質(zhì)、玻璃、非晶質(zhì)等）組成的固體集合體。

第二節(jié)巖石的成因類型按成因可分成：（1）巖漿巖（2）沉積巖（3）變質(zhì)巖三大巖石轉(zhuǎn)化示意圖：（課本第19-21頁）沉積巖變質(zhì)巖侵入型巖漿巖噴出型巖漿巖成因侵入巖深成巖淺成巖噴出巖以地表以下3km為界巖漿巖(火成巖)：（課本第19頁）——是由地?；虻貧さ膸r石經(jīng)熔融或部分熔融的物質(zhì)，也就是由巖漿冷卻固結(jié)形成的巖石。花崗巖（深成巖）顏色：肉紅、灰白色主要礦物：石英、正長石和斜長石結(jié)構(gòu)：全晶質(zhì)（中、粗粒狀）構(gòu)造：塊狀產(chǎn)狀：巖基、巖株用途：良好天然建筑材料花崗斑巖（淺成巖）顏色：灰紅、淺紅色主要礦物：石英、正長石和斜長石結(jié)構(gòu)：半晶質(zhì)（斑狀）構(gòu)造：塊狀產(chǎn)狀：小型巖體或大巖體邊緣用途：良好天然建筑材料流紋巖（噴出巖）顏色：淺灰、粉紅及紫灰色主要礦物：石英、正長石和斜長石結(jié)構(gòu)：隱晶質(zhì)構(gòu)造：流紋產(chǎn)狀：噴出巖玄武巖（噴出巖）顏色：灰黑色、黑綠色至黑色礦物：輝石、斜長石結(jié)構(gòu)：隱晶質(zhì)構(gòu)造：氣孔或杏仁狀產(chǎn)狀：噴出巖用途：致密的是較好天然建筑材料沉積巖(水成巖)：（課本第19-20頁）——是在地表和地表下不太深的地方，由母巖的風化產(chǎn)物、火山物質(zhì)、有機質(zhì)等松散堆積物在溫度不高和壓力不大的條件下，經(jīng)過水流的搬運、沉積作用而形成的巖石，是三大類巖石中在地表分布最廣的巖石。沉積巖松散堆積物層理構(gòu)造：（課本第39頁）水平層理斜層理交錯層理層狀構(gòu)造透鏡體尖滅（課本第39頁）層狀構(gòu)造透鏡體尖滅（課本第39頁）沉積巖的分類：

（課本第20頁）

化學及生物化學巖碎屑巖粘土巖礫巖（碎屑巖）原巖顆粒圓角狀、磨圓，分選，粒徑>2mm基底膠結(jié)或孔隙膠結(jié)角礫巖（碎屑巖）原巖顆粒棱角狀、不磨圓，不分選，粒徑>2mm基底膠結(jié)或孔隙膠結(jié)粗砂巖（碎屑巖）粗砂巖：粒徑為0.5～2mm接觸膠結(jié)裝飾材料中砂巖（碎屑巖）中砂巖：粒徑為0.25～0.5mm接觸膠結(jié)裝飾材料細砂巖（碎屑巖）——磨刀石細砂巖：粒徑為0.05～0.25mm接觸膠結(jié)裝飾材料粉砂巖（碎屑巖）——磨刀石粉砂巖：粒徑為0.005～0.05mm接觸膠結(jié)裝飾材料火山角礫巖（碎屑巖）由直徑大于4毫米的火山巖片、角礫沉積形成基底膠結(jié)或孔隙膠結(jié)凝灰?guī)r（碎屑巖）由火山灰沉積形成孔隙膠結(jié)或接觸膠結(jié)泥巖（黏土巖）泥狀：粒徑<0.005mm接觸膠結(jié)石灰?guī)r（化學巖）以方解石為主，灰白色、灰黑色遇稀鹽酸劇烈起泡良好建筑材料、水泥原料變質(zhì)作用(1)接觸變質(zhì)作用——高溫

(2)交替變質(zhì)作用——化學活動

(3)動力變質(zhì)作用——構(gòu)造運動(4)區(qū)域變質(zhì)作用——高壓變質(zhì)巖：（課本第20頁）

——在漫長的地質(zhì)歷史過程中，母巖在溫度、壓力等各種變質(zhì)因素下，改變了原有的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造或礦物成分特征，成為具有了新的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造或礦物成分的巖石。片巖原巖：泥質(zhì)巖石礦物：云母、綠泥石、滑石結(jié)構(gòu)：變晶結(jié)構(gòu)構(gòu)造：片狀用途：無大理巖原巖：石灰?guī)r、白云巖礦物：方解石結(jié)構(gòu)：變晶結(jié)構(gòu)構(gòu)造：塊狀用途：白色者稱漢白玉，良好的裝飾和雕刻原料石英巖原巖：石英砂巖礦物：石英結(jié)構(gòu)：變晶結(jié)構(gòu)構(gòu)造：塊狀用途：良好的建筑石材，但開采、加工困難三大巖類的互相轉(zhuǎn)化：（課本第20-21頁）按成因可分成：（1）巖漿巖（2）沉積巖（3）變質(zhì)巖三大巖石轉(zhuǎn)化示意圖：（課本第19-21頁）沉積巖變質(zhì)巖侵入型巖漿巖噴出型巖漿巖土：（課本第21頁）——是巖石風化的產(chǎn)物?！怯傻貧け韺硬煌梢虻膸r石在物理、化學、生物等風化作用后經(jīng)搬運、沉積形成的松散顆粒堆積物。巖石風化殘留原地殘積物巖石風化順坡移動坡積物

第三節(jié)土的成因類型巖石風化搬運沉積成巖作用沉積巖土碎屑物粗細粉黏土層土與巖石的關(guān)系：土及巖石的分類：巖土巖漿巖沉積巖巖變質(zhì)巖土碎石土砂土粉土黏性土——粉質(zhì)黏土、黏土軟土

—淤泥、淤泥質(zhì)土特殊土膨脹土濕陷性黃土紅黏土填土—素填土、雜填土、沖填土、壓實填土凍土土占地球表面的五分之一，是人類居住和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要用地；也是建筑物的主要用地。無黏性土土的基本特征：巖石連續(xù)介質(zhì)礦物與膠結(jié)物土非連續(xù)介質(zhì)巖屑顆粒不膠結(jié)受力易變形強度低、變形大、透水性大土顆粒承擔外力土粒錯位、摩擦抗剪強度土的分類新沉積土（Q4沉積、性質(zhì)差）老沉積土（Q3之前、性質(zhì)好）按沉積年代劃分按地質(zhì)成因劃分殘積土——風化殘留原地坡積土——風化坍塌于坡下洪積土——洪水沉積沖積土——河流沉積湖積土——湖泊沉積海積土——海相沉積風積土——風力作用沉積冰積土——冰川作用沉積按顆粒級配和塑性指數(shù)劃分碎石土砂土粉土黏性土（課本第21-23頁）土的成因類型：1、殘積土2、坡積土巖石風化殘留原地殘積物巖石風化順坡移動坡積物殘積土工程地質(zhì)性質(zhì)較好；老坡積土性質(zhì)較好，新坡積土性質(zhì)差。（課本第21頁）3、洪積土（洪積扇）山溝出口處山洪暴發(fā)攜帶碎屑物質(zhì)而形成洪積物粗細層理不規(guī)則交錯層理強度高低（課本第22頁）4、沖積土——河流流水作用沖積物粗細水動力強度高低強弱出山口中游下游上游沉積碎石土、砂土中游沉積粉土、砂土下游沉積黏土沖積物水動力強度（課本第22頁）5、風積土碎屑物搬運風力強弱沉積在干旱的氣候條件下，巖石的風化碎屑物被風吹揚，搬運一段距離后，在有利的條件下堆積起來的一類土，最常見的是風成砂和風成黃土。（課本第23頁）分選性6、海洋沉積物層理基本水平或緩傾沉積物粗細強度高低濱海沉積物主要由卵石、圓礫和砂組成，承載力較高。淺海沉積物主要由細粒砂土、黏性土、淤泥和生物化學沉積物組成，有層陸坡和深海沉積物主要是有機質(zhì)軟泥，成分均一。（課本沒有）7、湖泊沉積物湖邊沉積物是湖浪沖蝕湖岸形成的碎屑物質(zhì)在湖邊沉積而形成的。近岸帶多為粗粒卵石、圓礫和砂土，遠岸帶則是細粒的砂土和黏性土。湖心沉積物是由河流攜帶的細小懸浮顆粒到達湖心后沉積形成，主要是黏土和淤泥，常夾有細砂、粉砂薄層，土的壓縮性高，強度低。沼澤土主要由半腐爛的植物殘體——泥炭組成，含水量極高，承載力極低，不宜作天然地基。（課本沒有）強度高沉積物粗細低8、冰積土和冰水沉積土沉積物以巨大塊石、碎石、砂、粉土和黏性土混合組成。棱角狀，無分選、無層理。由冰川或冰水挾帶搬運所形成的沉積物。分選性極差,石料占多數(shù)，冰水沉積物可有一定成層性、分選性。（課本沒有）——是指由于地質(zhì)作用對人類生存和發(fā)展造成的危害。主要有以下幾種類型：（1）地震（2）滑坡（3）泥石流（4）河岸掏蝕（5）巖溶（5）土洞

第四節(jié)不良地質(zhì)現(xiàn)象不良地質(zhì)現(xiàn)象：（課本第23頁）地震：（課本第23頁）

地震災(zāi)害直接災(zāi)害地表災(zāi)害——滑坡、崩塌、地裂、震陷、液化工程結(jié)構(gòu)災(zāi)害間接災(zāi)害水災(zāi)火災(zāi)堰塞湖泥石流海嘯建筑抗震性能差而破壞結(jié)構(gòu)喪失整體穩(wěn)定性地基失效破壞——承載力下降、地基液化核電站事故——地殼發(fā)生的顫動或振動，是由地球內(nèi)動力作用引起的。房屋損壞房屋損壞和倒塌汶川大地震造成滑坡和崩塌地震造成地裂與震陷

堰塞湖（汶川大地震）堵塞河道火災(zāi)（日本大地震2011.3.11，9級）海嘯（日本大地震2011.3.11，9級）地震造成砂土液化滑坡：（課本第24頁）——在一定的自然條件及其重力的作用下，斜坡上部分巖土體失去穩(wěn)定性，沿斜坡內(nèi)部一個或幾個滑動面（帶）整體地向下滑動的現(xiàn)象?；碌男螤睿簬r質(zhì)邊坡滑坡的發(fā)育過程：地震引發(fā)的滑坡云南徐村水電站溢洪道土坡滑坡－開挖江岸崩塌滑坡－滲流三峽庫區(qū)滑坡問題－蓄水造成的滑坡2001年，重慶市云陽縣發(fā)生兩次大型滑坡，其中武隆邊坡失穩(wěn)造成79人死亡。國務(wù)院撥款40億元用于三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理城市中的滑坡問題（香港，重慶）香港1972年滑坡(20,000m3)(67死、20傷)崩塌：崩塌：泥石流：（課本第24頁）——是含有大量泥砂、石塊等固體物質(zhì)，突然爆發(fā)的、具有很大破壞力的特殊洪流，為高濃度的液相、固相混合流。形成條件：(1)松散固體物質(zhì)：大量的塊石、碎石、砂土、黏土等松散物。(2)水源條件：暴雨、特大暴雨形成山洪爆發(fā)。(3)地形條件：地形特征是地形陡峻，溝谷坡降大。泥石流：泥石流：暴雨與地震引發(fā)泥石流-菲律賓2006年2月17日菲律賓中東部萊特省因連日暴雨和南部地區(qū)里氏2.6級輕微地震，爆發(fā)泥石流致近3000人遇難河岸掏蝕：（課本第24頁）——即河岸侵蝕，也稱為河岸崩塌、崩岸、塌岸?！侵赣赏潦任镔|(zhì)組成的河岸受到水流沖刷，在水力、重力等作用下土石失去穩(wěn)定，并沿河、湖的岸坡產(chǎn)生崩落、崩塌和滑坡等現(xiàn)象，幾乎存在于世界上所有江河沿岸。巖溶：（課本第24頁）——又稱“喀斯特”。——是指可溶性巖石在漫長的地質(zhì)年代里受地表水和地下水經(jīng)化學溶蝕為主，機械侵蝕為輔的綜合作用和由些產(chǎn)生的各種現(xiàn)象的統(tǒng)稱。土洞：（課本第24頁）——是巖溶地區(qū)上覆土層在地表水或地下水作用下形成的洞穴，常發(fā)育于巖溶地區(qū)的覆蓋層中。（課本第25頁）第五節(jié)地下水與水的滲透性滲流：指土中水在重力作用下穿過土中孔隙流動的現(xiàn)象。滲透性：指土具有被水透過的性質(zhì)。引起工程問題滲漏問題——水庫大壩、河流堤岸等水量損失，

甚至造成潰壩、決堤。滲透穩(wěn)定問題——引起土體應(yīng)力、強度、變形

等變化，出現(xiàn)流砂、管涌問題，造成滑坡、基坑或擋土墻失穩(wěn)。土的滲透性：（課本第26頁）浸潤線透水層不透水層滲流量？滲透變形(管涌)土石壩壩基壩身滲流：透水層不透水層板樁支護板樁圍護下的基坑滲流：滲流量？滲透變形？(管涌)滲流量？滲流時地下水位渠道滲流：透水層不透水層地下水位水井滲流：漏斗狀潛水面Q水井滲流量？滲流滑坡：滑坡地下水：地下水位以下的重力水。除特殊情況外，地下水總是處在運動狀態(tài)之中。地下水的運動方式的分類：2、按水流在空間上的分布狀況分為：一維流動（單向流動）、二維流動（雙向流動）、三維流動（三向流動）1、按流線形態(tài)分為：層流、紊流

地下水的運動方式：（課本沒有）水的滲流是由水頭勢能驅(qū)動，從水頭高（勢能大）的地方流向水頭低（勢能?。┑牡胤健！獑挝毁|(zhì)量的水體所具有的能量。用高度表示，常用單位為“米”。

水頭梯度（水力梯度、水力坡降）：——是指沿滲流方向單位距離的水頭損失。無單位。水頭：（課本沒有）ABLH1H2zAzBΔH00基準面A點水頭為H1；B點水頭為H2

；水頭梯度：滲流方向單位距離時的水頭損失。

水頭差：水力坡降線土體水在層流狀態(tài)的滲流中，水的滲透速度與水頭梯度成正比。

滲透速度：

或滲流量：q——單位滲流量，cm3/s；v——滲透速度，cm/s；k——滲透系數(shù)，cm/s；i——水頭梯度（△h/L）；A——過水面積，cm2。v——滲透速度是假想的平均滲流速度，不是地下水的實際流速，是土體斷面包括了土顆粒所占的面積的平均滲透速度，但水僅僅通過土體中的孔隙流動。達西定律：（課本第27頁）

只有在水力坡降很小的情況下才能適用達西定律。因為在較大水力梯度下，水在土中的流動進入紊流狀態(tài)，滲流速度與水力梯度開始呈非線性關(guān)系，此時達西定律不能適用，如圖（c）所示。砂土完全符合達西定律達西定律的適用范圍：（課本第27-28頁）voi0i黏土顆粒滲流結(jié)合水膜對黏性土：達西定律表達式修正

對于黏性很大的密實黏土，有一起始坡降i0，當i<i0時沒有滲流發(fā)生,如右上圖所示。對于i0可解釋為：結(jié)合水膜在水力坡降不大的情況下占據(jù)了土體內(nèi)部的過水通道，只有當i

>i0時，水流擠開結(jié)合水膜的堵塞，滲流才能發(fā)生,如右下圖所示。只有當滲流為層流的時候才能適用達西定律。達西定律的適用范圍：（課本第27-28頁）可分為：（1）常水頭試驗（2）變水頭試驗1、常水頭法是在整個試驗過程中，水頭保持不變。常水頭法適用于透水性強的粗粒土(無黏性土)。

土的滲透系數(shù)：

（課本第28-29頁）一、實驗室內(nèi)測定滲透系數(shù)2、變水頭法在整個試驗過程中，水頭是隨著時間而變化的，適用于透水性弱的細粒土(黏性土)。土的滲透系數(shù)：a、L、A為已知，只要測出t1和t2對應(yīng)的水頭h1和h2就可求出滲透系數(shù)k。過程無需理會二、現(xiàn)場抽水試驗測定滲透系數(shù)3、滿足上述兩個條件后，同時量測單位時間內(nèi)的抽水量和三個井的水位。計算k值：h1、h2——距抽水井距離為r1、r2的1#、2#觀測井的穩(wěn)定水位?，F(xiàn)場抽水試驗需要三個井：一個抽水井（直徑15cm以上），兩個觀測井（直徑10cm以上）。

觀測要求和方法：1、抽水井單位時間出水量穩(wěn)定；2、三個井的水位穩(wěn)定；（課本沒有）三、采用經(jīng)驗值確定滲透系數(shù)在野外難以取得原狀粗顆粒土進行室內(nèi)試驗；而現(xiàn)場抽水試驗需要施工三個井，有一定難度。因此，對于中、小型工程，可參照有關(guān)經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定常見土的滲透系數(shù)，如下表。

（課本第30頁）影響滲透系數(shù)的主要因素：（1）土的粒度成分和礦物成分（2）土的結(jié)構(gòu)（3）土中氣體（4）滲透水的性質(zhì)（課本第30頁）滲透力（又稱動水壓力）：單位體積土顆粒所受到的滲透水流作用力。其值為：j——滲透力，kN/m3；γw——水的重度，10kN/m3；i——水頭梯度。滲透力與水頭梯度成正比，作用力方向與滲流（流線）方向一致。（課本第30-31頁）發(fā)生滲流時，土顆粒對水產(chǎn)生阻力作用，引起水頭損失，同時水也會對土顆粒施加滲流作用力?；绢愋土魃肮苡繚B透變形（滲透破壞）：——是指水在土中滲透時土體在滲透力的作用下，發(fā)生的變形或破壞。形成條件防治措施（課本第31頁）當水自上而下運動時，滲透力方向與土體重力方向一致，土顆粒被壓密，對工程有利。當水自下而上運動時，滲透力方向與土體重力方向相反，土顆粒重力減小，對工程不利。當滲透力j≥γ′(土的有效重度)，土顆粒完全失重，將處于懸浮狀態(tài)而失去穩(wěn)定，并隨水流動。這種現(xiàn)象稱為流土(流砂)。1、流土（流砂）：（課本第31頁）當j=γ′(有效重度)時，土顆粒就處于流砂臨界狀態(tài)。此時的水頭梯度稱為臨界水頭梯度（icr）。滲透力有效重度飽和重度流砂現(xiàn)象比較容易在細砂、粉砂和粉土地層中發(fā)生。流砂現(xiàn)象只發(fā)生在土體表面滲流逸出之處，不發(fā)生在土體內(nèi)部，當土顆粒不斷逸出，將形成流砂通道并不斷擴大，從而造成工程事故。發(fā)生流砂的條件：（課本第31頁）透水層不透水層基坑降水和預(yù)防流土發(fā)生的措施：

基坑1、井點降水：在基坑周邊打抽水井，把地下水位降低到基坑下0.5～1.0m。注意：抽水泵不能停電，否則水位恢復(fù)，基坑浸水、地下室浮起。漏斗狀潛水面（課本第31頁）透水層不透水層

基坑2、設(shè)置地下連續(xù)墻或鋼板樁：在基坑周邊施工地下連續(xù)墻或打鋼板樁，隔斷地下水，同時在基坑內(nèi)設(shè)置集中井，把地下水位降低到基坑下0.5～1.0m。（課本第31頁）基坑降水和預(yù)防流土發(fā)生的措施：流土引起路面塌陷（滲透破壞）地震引起的砂土液化（振動液化）——水在土中滲流時，土中細顆粒在滲透力作用下通過粗顆粒的孔隙被水流帶走，土的孔隙不斷擴大，較粗顆粒也被水流逐漸帶走，最終導(dǎo)致土體內(nèi)形成貫通的通道，造成土體塌陷的現(xiàn)象。發(fā)生條件1、幾何條件：孔隙直徑＞細顆粒直徑、Cu＞102、水力條件：水力梯度＞臨界水頭梯度預(yù)防措施1、改變土粒幾何條件：設(shè)置反濾層——用砂礫石層或土工布、土工網(wǎng)和土工格柵等土工合成材料；保護土的細顆粒、讓水滲流通過。2、改變水力條件：防滲處理、打板樁2、管涌：（課本第31頁）反濾層封閉管涌口板樁管涌現(xiàn)象管涌與反濾層流土和管涌的比較：（課本第31頁）相同點：土體被水帶走（滲透力足夠大）不同點：（1）發(fā)生土體位置不同（2）產(chǎn)生的條件不同（3）水流的方向不同本章知識點（1）了解概念：地質(zhì)作用、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)現(xiàn)象、滲透變形（流土、管涌）（2）熟悉巖石和土的成因類型土力學與地基基礎(chǔ)土的物理性質(zhì)和工程分類

3.1土的三相組成

3.2土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造

3.3土的三相比例指標

3.4土的物理狀態(tài)

3.5巖土的工程分類本章主要內(nèi)容注意：紅色字部分為關(guān)鍵內(nèi)容本章內(nèi)容與《工程地質(zhì)》所學內(nèi)容相同土——是由巖石風化生成的松散沉積物。

第一節(jié)土的三相組成（課本第34頁）固體顆粒構(gòu)成土的骨架，水和氣體為粒間孔隙的充填物。土的三相：固相——土顆粒液相——水氣相——氣體土中孔隙全部被水充滿，稱為飽和土?？紫度勘粴怏w充滿，稱為干土。孔隙同時有水和空氣時，稱為非飽和土。特殊情況的土：（課本第34頁）土的固相——土中固體顆粒：（課本第34頁）土的固體顆粒(簡稱土粒)的大小和形狀、礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造是決定土的物理力學性質(zhì)的重要因素。

土的粒徑——即顆粒大小。是劃分土的類別、名稱的重要依據(jù)。

60mm2mm0.075mm0.005mm巨粒粗粒砂粒粉粒黏粒粒徑透水性大小塑性無有黏性無有強度高低變形難易將土中各種不同粒徑的土粒，按適當?shù)牧椒秶譃槿舾闪＝M，各個粒組隨著分界尺寸的不同而呈現(xiàn)出一定質(zhì)的變化。劃分粒組的分界粒徑稱為界限粒徑。

土粒粒組劃分及名稱見下表：（課本第34-35頁）黏性土非黏性土0.075~0.25漂石粒徑>200mm卵石粒徑為60～200mm圓礫粒徑為2～60mm砂粒粒徑為0.075～2mm粉粒像水泥粉，黏粒像米漿。土的顆粒級配：（課本第35頁）——土中土顆粒的大小及其組成情況——工程上常用以土中各個粒組的相對含量(即各粒組占土粒總量的百分數(shù))來表示，稱為土的顆粒級配。顆粒分析試驗：篩分法、沉降分析法使用烘干、分散樣——適用粒徑0.075mm＜d＜60mm的

粗粒土標準篩——粗篩孔徑60、40、20、10、5、2mm

細篩孔徑2、1、0.5、0.25、0.075mm土的顆粒級配：（課本第35頁）顆粒分析試驗：篩分法105.02.01.00.50.250.10.075200g101618242238721009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分數(shù)P（％）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm)P%958778665536土的粒徑級配累積曲線土的粒徑越大，需要土試樣越多。土的顆粒級配：（課本第35頁）顆粒級配曲線——根據(jù)標準篩各篩顆粒重量，計算出各級累積重量的百分比，繪制如下圖所示的顆粒級配累積曲線。橫坐標（對數(shù)坐標）為土的粒徑d（mm），縱坐標為小于某粒徑含量百分比（%）。（課本第36頁）顆粒級配曲線的用途：（1）對粗粒土進行分類（詳見課本第50頁）根據(jù)顆粒粒徑和含量來劃分碎石土：（課本第50頁）根據(jù)顆粒粒徑和含量來劃分砂土：（課本第50頁）顆粒級配曲線的用途：（課本第35-36頁）確定d60、d30、d10的粒徑（2）由曲線的坡度可判斷土的均勻程度，確定其不均勻程度：

曲線平緩——級配良好；曲線較陡——級配不良。（課本第35-36頁）不均勻系數(shù)：曲率系數(shù)：d60——小于某粒徑的土粒含量為總質(zhì)量的60%時所對應(yīng)的粒徑，又稱限制粒徑（mm）d30——小于某粒徑的土粒含量為總質(zhì)量的30%時所對應(yīng)的粒徑，又稱中值粒徑（mm）d10——小于某粒徑的土粒含量為總質(zhì)量的10%時所對應(yīng)的粒徑，又稱有效粒徑（mm）（課本第36頁）不均勻系數(shù)Cu——反映大小不同粒組的分布情況。Cu愈大，土粒粒徑分布越廣，表示越不均勻，顆粒大小相差越懸殊，土越容易壓實。

Cu愈小，土粒粒徑分布越窄，表示越均勻，顆粒大小越接近，土越不易壓實。工程上，Cu＜5的土為均勻土(級配不良土)；

Cu＞10的土為不均勻土(級配良好的土)。

（課本第36頁）曲率系數(shù)Cc——描述的是級配曲線的整體形狀。Cc=1～3的土為級配良好，Cc<1或Cc>3的土為級配不良。礫類土和砂類土同時滿足Cu≥5和Cc＝1～3兩個條件時，為級配良好的砂和礫。作為填方工程的土料時，則比較容易獲得較大的密實度。不能同時滿足上述條件的土，為級配不良的土。

土中水可以處于液態(tài)、固態(tài)和氣態(tài)三種狀態(tài)，其含量和性質(zhì)明顯地影響土的性質(zhì)。當溫度＜0°C，形成凍土，其強度增大；但融化后強度急劇降低。氣態(tài)水對土的性質(zhì)影響不大。土中水分為結(jié)合水和自由水兩大類：1、結(jié)合水：在靜電引力作用下，被牢牢吸附在土顆粒周圍，形成一層不能自由移動的水。2、自由水：是存在于土粒表面電場影響范圍以外的水。它的性質(zhì)和普通水一樣，能傳遞靜水壓力。土的液相——土中水：（課本第36-37頁）強結(jié)合水：是指緊靠土粒表面的結(jié)合水弱結(jié)合水：是指緊靠于強結(jié)合水的外圍形成的一層結(jié)合水結(jié)合水：（課本第37頁）結(jié)合水使土的顆?；ゲ唤佑|，便具有滑移的可能；同時又使顆粒間具有一定的聯(lián)結(jié)強度，所以黏性土又具有黏性和可塑性。弱結(jié)合水強結(jié)合水土顆粒按其移動所受作用力的不同，可以分為：（1）重力水：是在重力或壓力差作用下，能自由流動的自由水。一般指地下水位以下的透水層中的地下水，它對土粒有浮力作用，直接影響土的應(yīng)力狀態(tài)，因此，基坑（槽）開挖要采取降（排）水措施，建筑物的地下室需要進行防滲處理。自由水：（課本第37頁）表面張力親水性憎水性表面張力（2）毛細水：是受到水與空氣交界面處表面張力作用的自由水。存在于地下水位以上的透水層中，對建筑物底層的防潮有重要影響。土粒由于毛細水壓力互相靠近而壓緊，土因而具有微弱的黏聚力，稱為毛細壓力。自由水：（課本第37頁）毛細壓力能使潮濕砂土開挖一定高度，但失水干燥后就會松散坍塌。表面張力土中氣體可分：（1）自由氣體——是存在于土的孔隙中的氣體。與大氣聯(lián)通，在土受壓時較快逸出，對土的工程性質(zhì)影響不大。（2）封閉氣泡——在土受壓時可能被壓縮或溶解于水中，增加土的彈性變形，這類氣體對土的工程性質(zhì)影響較大。土的氣相——土中氣體：（課本第37頁）砂土和碎石土

粉土黏土

第二節(jié)土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造土的結(jié)構(gòu)——是指土?；蛲亮＜象w的大小、形狀、互相排列及其聯(lián)結(jié)等因素形成的綜合特征。分為單粒結(jié)構(gòu)、蜂窩結(jié)構(gòu)和絮狀結(jié)構(gòu)三種基本類型。（課本第38-39頁）密實的單粒結(jié)構(gòu)的土較穩(wěn)定，力學性能好，是良好的天然地基；蜂窩和絮狀結(jié)構(gòu)的土強度低、壓縮性高，不可作為天然地基。砂土和碎石土

粉土黏土（課本第38-39頁）（課本第39頁）土的構(gòu)造——是指在同一土層中其結(jié)構(gòu)不同部分相互

排列的特征。主要特征——成層的層理構(gòu)造和具有裂隙的裂隙構(gòu)造層狀構(gòu)造透鏡體尖滅層狀構(gòu)造透鏡體尖滅（課本第39頁）選擇哪層土作持力層？表層填土清除表層各種沉積土靈敏度：（課本第39頁）——黏性土的原狀土無側(cè)限抗壓強度與同一土樣經(jīng)重塑后（完全擾動但含水率不變）的無側(cè)限抗壓強度的比值：根據(jù)靈敏度可將飽和黏性土分為：低靈敏度土1<St≤2中靈敏度土2<St≤4高靈敏度土

4<St黏性土受擾動后強度降低，會對工程建設(shè)非常不利，所以在施工時應(yīng)該盡量減少對土結(jié)構(gòu)的擾動。土的物理性質(zhì)：——是土的三相的質(zhì)量與體積間的相互比例關(guān)系，以及固、液兩相相互作用所表現(xiàn)出來的性質(zhì)。土的三相比例指標無黏性土的密實度黏性土的物理狀態(tài)特征

第三節(jié)土的三相比例指標（課本第40頁）土的物理性質(zhì)土的各組成部分的質(zhì)量和體積之間的比例關(guān)系，能直接反映土的狀態(tài)和物理力學性質(zhì)，間接反映土的工程特性。因此，需要對土的組成情況進行數(shù)量上的研究，這就需要進行土工試驗。（課本第40頁）土的物理性質(zhì)指標（三相比例指標）1、烘干法：測含水率

2、環(huán)刀法、灌砂法：測密度

3、比重瓶法：測土粒比重

4、篩分法、密度計法：顆粒分析試驗5、平衡錐式液限儀法、液塑限聯(lián)合測定儀法：測界限含水率（液限、塑限）6、擊實試驗：測最優(yōu)含水率和最大干密度7、滲透試驗：測滲透系數(shù)

8、固結(jié)試驗：測土體固結(jié)性能（壓縮、固結(jié)）（有側(cè)限抗壓強度）（壓縮系數(shù)、壓縮模量）9、直接剪切試驗：測抗剪強度（黏聚力、內(nèi)摩擦角）10、三軸剪切試驗：測抗剪強度（黏聚力、內(nèi)摩擦角）

土工試驗（試驗方法）（重點）

土工試驗（成果表）土的三相比例指標比重天然含水率天然密度孔隙比孔隙率飽和度干密度飽和密度有效密度重度干重度飽和重度有效重度基本指標（試驗）非基本指標（換算）土的物理性質(zhì)指標（三相比例指標）（課本第40-42頁）

土工試驗（鉆孔取巖芯）XY-1鉆機巖芯管（圖在課本第44頁）

土工試驗（巖芯）表層巖芯鉆孔號深層巖芯

土工試驗（巖芯取樣）環(huán)刀土樣環(huán)刀取樣環(huán)刀

土工試驗（實驗室）土的質(zhì)量密度（ρ）：簡稱土的密度——土的總質(zhì)量與總體積之比。

單位：g/cm3天然密度反映土的緊密程度，密度越大表示土的顆粒越多，即越緊密。砂土1.6～2.0g/cm3粉土、黏性土1.8～2.0g/cm3測定方法：環(huán)刀法。環(huán)刀的土重除以環(huán)刀容積。（課本第40頁）公式各部分計算過程：（課本沒有，補充內(nèi)容）環(huán)刀土樣環(huán)刀土的重量密度、重力密度（r）：簡稱土的重度——土的總重量與總體積之比。

單位：kN/m3砂土16～20kN/m3粉土、黏性土18～20kN/m3不需測量，直接用密度進行換算。（課本第40頁）重度r=密度ρx重力加速度g土的含水率（w）：也稱為土的含水量（課本第40-41頁）——土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比。

單位：%mw——水的質(zhì)量，ms——土粒質(zhì)量。天然含水率標示土的天然含水程度（即濕度），與土的種類、埋藏條件及其所處自然地理環(huán)境等有關(guān)。土的含水率（w）——土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比。

單位：%（課本第40-41頁）測定方法：烘干法。天然土樣稱重后，置于烘箱內(nèi)烘干，再稱干土重。粗集料細集料（課本第40-41頁）測定方法：烘干法。天然土樣稱重后，置于烘箱內(nèi)烘干，再稱干土重。公式各部分計算過程：（課本第41頁）（課本沒有，補充內(nèi)容）土粒的相對密度（ds或Gs）：也稱為土粒比重——土粒重量與同體積純水在4°C時的重量之比。

單位：無ms——固體顆粒質(zhì)量，Vs——固體顆粒體積，ρw——4°C時水的密度，1g/cm3或1t/m3。土的比重取決于組成土的礦物成分?？捎帽戎仄糠y出（課本第41頁）土粒比重（ds或Gs）：可用比重瓶法測出（課本第41頁）（課本沒有，補充內(nèi)容）公式各部分計算過程：（課本沒有，補充內(nèi)容）土的孔隙比（e）：土中孔隙體積與土顆粒體積之比。

單位：無Vv——土中孔隙體積，Vs——土中土粒體積?？紫侗确从程烊煌翆拥拿軐嵆潭取<0.6的土是密實的，壓縮性小e>1.0的土是疏松的，壓縮性大（課本第41頁）非基本指標——換算土的孔隙率（n）：土中孔隙體積與土的總體積之比。

單位：%

Vv——土中孔隙體積，V——土的總體積。孔隙率也反映天然土層的密實程度。土的孔隙率通常為30～50%。（課本第41頁）土的飽和度（Sr）：土中孔隙水的體積與孔隙總體積之比。

單位：%Vw——土中孔隙水的體積，Vv——孔隙體積。飽和度與含水率一樣，反映土的含水程度。飽和度越大，表明土中孔隙充水越多。Sr的取值范圍在為0～100%，干土時Sr=0，孔隙充滿水時Sr=100%。（課本第41頁）土的干密度（ρd）：土單位體積中土固體顆粒的質(zhì)量。

單位：g/cm3ms——土粒的質(zhì)量，V——土的體積。工程上把干密度作為評定土體緊密程度的標準，以控制填土工程的施工質(zhì)量。當干密度>1.6g/cm3以上時，土體密實。（課本第41頁）土的干重度（rd）：土單位體積中土固體顆粒的重量。

單位：kN/m3ms——土粒的質(zhì)量，V——土的體積。（課本第41頁）重度r=密度ρx重力加速度g土的飽和密度（ρsat）：土中孔隙完全被水充滿時

土的密度。

單位：g/cm3土的飽和密度一般為：1.8～2.3g/cm3。（課本第41頁）土的飽和重度（rsat）：土中孔隙完全被水充滿時

土的重度。

單位：kN/m3（課本第41頁）重度r=密度ρx重力加速度g土的有效密度(浮密度)（ρ′）：在地下水位以下的土受到水的浮力作用，扣除浮力后的情況，即：單位體積土粒的質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之差。

單位：g/cm3同一種土：（課本第42頁）土的有效重度(浮重度)（r′）：在地下水位以下的土受到水的浮力作用，扣除浮力后的情況，即：單位體積土粒的重量與同體積水的重量之差。

單位：kN/m3同一種土：（課本第42頁）重度r=密度ρx重力加速度g土的有效密度(浮密度)（ρ′）

單位：g/cm3土的飽和密度（ρsat）

單位：g/cm3故有（課本第40-42頁）對于r、ρ有：飽和-有效=水密度與重度是一一對應(yīng)的。土力學中經(jīng)常使用重度指標總結(jié)：（課本第40-42頁）g—重力加速度，g=9.8m/s2≈10m/s2重度r=密度ρx重力加速度g同一種土，對于r、ρ有：飽和-有效=水飽和>天然>干>有效令Vs=1，換算左圖的各項質(zhì)量與體積，如右圖經(jīng)過土工試驗，已知Gs、w、ρ三個指標，其他指標進行換算求出。三相比例指標之間的換算：（課本第42頁）即：已知Gs、w、ρ、Vs=1換算指標：只有e為未知數(shù)那么：在土工試驗室中，采集完成Gs、w、ρ三個指標后，其他指標均由程序系統(tǒng)自動計算。三相比例指標之間的換算：（課本第42頁）例3-1：（課本第42頁）例3-1：（課本第43頁）例3-2：（課本第43頁）例3-2：（課本第44頁）土的物理性質(zhì)土的三相比例指標無黏性土的密實度黏性土的物理狀態(tài)特征（課本第44頁）

第四節(jié)土的物理狀態(tài)

無黏性土包括砂土、碎石、卵石等粗顆粒土，它們都是單粒結(jié)構(gòu)，無黏聚力。最主要的物理狀態(tài)指標為密實度。衡量方法——單位體積中固體顆粒含量的多少或孔隙含量的多少。土顆粒越多，孔隙越少，土就越密實，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，壓縮性越小，強度越大，可作為良好的天然地基；反之，壓縮性大，強度低，屬不良地基。密實度是指單位體積中固體顆粒的含量。無黏性土的物理狀態(tài)：（課本第44頁）emax與emin：最大與最小孔隙比,使用漏斗法和振動法測定。（2）采用相對密度表示emax

（1）采用天然孔隙比表示但要采取天然狀態(tài)的砂測定天然孔隙比非常困難。上式中還是需要測定天然孔隙比e，因此，上述兩種方法在實際應(yīng)用中受到限制。emin

1、砂土的密實度：（課本第44頁）XY-1鉆機巖芯管（課本第44頁）（3）按規(guī)范采用原位標準貫入試驗的錘擊數(shù)來判定砂土的密實度：（3）按規(guī)范采用原位標準貫入試驗的錘擊數(shù)來判定砂土的密實度：按《巖土工程勘察規(guī)范》，采用原位標準貫入試驗的錘擊數(shù)來判定砂土的密實度：

密實度松散稍密中密密實標準貫入錘擊數(shù)NN≤1010<N≤1515<N≤30N>30按《巖土工程勘察規(guī)范》，采用重型圓錐動力觸探試驗的錘擊數(shù)來判定碎石土、卵(礫)石土的密實度：

密實度松散稍密中密密實重型觸探錘擊數(shù)N63.5N63.5≤55<N63.5≤1010<N63.5≤20N63.5>20（課本第44-45頁）黏性土含水量變化較硬-變軟-流動黏性土含水量的大小，對黏性土的工程性質(zhì)有很大的影響，同一種黏性土隨著含水量的不同分別處于固態(tài)、半固態(tài)、可塑狀態(tài)及流動狀態(tài)。

反映黏性土物理狀態(tài)指標的不是密實度，而是軟硬程度。含水量增加較硬變軟流動黏性土的物理狀態(tài)：（課本第45頁）塑限wp液限wL軟硬界限固態(tài)或半固態(tài)可塑狀態(tài)

流動狀態(tài)

強結(jié)合水膜最大出現(xiàn)自由水只有強結(jié)合水還有弱結(jié)合水還有自由水軟硬狀態(tài)含水率土中水的形態(tài)w%土顆粒強結(jié)合水弱結(jié)合水土顆粒強結(jié)合水土顆粒自由水弱結(jié)合水強結(jié)合水（課本第45頁）

黏性土由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)的分界含水率稱為界限含水率。由可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)到流動狀態(tài)的界限含水量——液限wL由半固態(tài)轉(zhuǎn)到可塑狀態(tài)的界限含水量——塑限wp由固態(tài)轉(zhuǎn)到半固態(tài)的界限含水量——縮限ws（課本第45頁）界限含水率中，以由可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)變到流動狀態(tài)的液限wL和由半固態(tài)轉(zhuǎn)變到可塑狀態(tài)的塑限wP最能反映土的物理特征。因此，室內(nèi)土工試驗采取對原狀土進行加水配制不同含水率的方法，測定黏性土液限和塑限兩個指標。（課本第45-46頁）液限、塑限聯(lián)合測定法（雙對數(shù)坐標圖）使用三組不同含水率w的樣品，測出圓錐不同的入土深度(mm)液塑限聯(lián)合測定儀（錐式液限儀）（課本第45-46頁）使用三組不同含水率w的樣品，測出圓錐不同的入土深度(mm)（課本第45-46頁）使用三組不同含水率w的樣品，測出圓錐不同的入土深度(mm)（課本第45-46頁）···使用三組不同含水率w的樣品，測出圓錐不同的入土深度(mm)（課本第45-46頁）當確定土的液限值用于了解土的物理性質(zhì)和用于國際交流時,應(yīng)采用椎體沉入土中17mm時的含水率為液限；而用于工程按國標《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021）和《鐵路工程巖土分類標準》（TB10077）等進行黏土分類和確定黏性土承載力標準時,需按椎體沉入土中10mm確定的液限計算塑性指數(shù)、液限指數(shù)和含水率。（課本第45-46頁）···（課本第46頁）入土深度為10mm的點所對應(yīng)的含水量——液限wL入土深度為2mm的點所對應(yīng)的含水量——塑限wp塑限液限如圖所示，室內(nèi)土工試驗測定了黏性土的液限wL和塑限wP兩個指標，再加上天然含水率w指標，這三者之間構(gòu)成的關(guān)系即為塑性指數(shù)IP和液性指數(shù)IL。指標應(yīng)用：用IP對黏性土進行分類，

用IL確定黏性土的天然狀態(tài)。天然含水率w塑性指數(shù)、液性指標及其應(yīng)用：（課本第46頁）黏性土分類粉土粉質(zhì)黏土黏土塑性指數(shù)IPIP≤1010<IP≤17IP>17黏性土狀態(tài)堅硬硬塑可塑軟塑流塑液性指數(shù)ILIL≤00<IL≤0.250.25<IL≤0.750.75<IL≤1IL>1用IP對黏性土進行分類：（課本第50-51頁）用IL確定黏性土的天然狀態(tài)：（課本第47頁）塑性指數(shù)、液性指標及其應(yīng)用：——是指土在反復(fù)沖擊荷載作用下能被壓密的特性。土的擊實性：（課本第47頁）在工程建筑中，經(jīng)常遇到填土的壓實問題。如修筑道路、堤壩、飛機場跑道、運動場、擋土墻、埋設(shè)管道、建筑物地基的回填等。填土是松散的，孔隙比和壓縮性大、強度低，為了提高填土的強度，增加填土的密實度，降低其透水性和壓縮性，通常用分層壓實的辦法來處理地基。在壓實填土時，填土的含水率是能否達到充分壓實的最大影響因素。因此，需要先通過擊實試驗測定回填土的最優(yōu)含水率和最大干密度?！侵竿猎诜磸?fù)沖擊荷載作用下能被壓密的特性。土的擊實性：（課本第47頁）針對不同的土料采用輕型或重型擊實試驗，而且對同一種土料，選取不同的含水量進行試驗，得到擊實試驗曲線。最優(yōu)含水率：是指在一定的壓實能量下使土最容易壓實，并能達到最大干密度時的含水率。最大干密度：是指在一定的壓實能量下使土最容易壓實，與最優(yōu)含水率相對應(yīng)的干密度。土的擊實性：（課本第47-48頁）土料的最優(yōu)含水率和最大干密度是隨擊實能量（即擊實功）而變化。在工程中，采用重型碾壓機和增加碾壓遍數(shù)來取得較大的干密度。在實際施工中，常把填料的含水量調(diào)成稍大于最優(yōu)含水率，在碾壓時，由于水分揮發(fā)則容易接近最優(yōu)含水率，從而較易取得最大干密度。土的擊實性：（課本第47-48頁）土的動力特性——是指土體在動荷載作用下抗剪強度降低，并產(chǎn)生附加變形的特性。動荷載對土體的影響?zhàn)ね?、粉質(zhì)黏土——影響不大圓礫、卵石、漂石類——無影響飽和砂土—振動液化、壓縮性增大、強度降低飽和粉土—振動液化、壓縮性增大、強度降低飽和軟土—振動時結(jié)構(gòu)破壞、強度及黏性降低因此，建筑物地基土中如果存在飽和砂土、粉土時，規(guī)范規(guī)定必須進行液化判別，防止振動液化造成建筑物破壞。（課本沒有，補充內(nèi)容）在地震、爆破、機械震動、車輛運行、機器基礎(chǔ)等動力作用下，對部分土體的壓縮、抗剪強度影響如下：巖土巖漿巖沉積巖巖變質(zhì)巖土碎石土砂土粉土黏性土——粉質(zhì)黏土、黏土軟土

—淤泥、淤泥質(zhì)土特殊土膨脹土濕陷性黃土紅黏土填土—素填土、雜填土、沖填土、壓實填土凍土土占地球表面的五分之一，是人類居住和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要用地；也是建筑物的主要用地。無黏性土

第五節(jié)巖土的工程分類（課本第49頁）巖石：（課本第49頁）弱(中)風化微風化未風化強風化全風化弱(中)風化帶微、未風化帶強風化帶填土層殘積土層全風化帶巖石：（課本第49頁）巖石：（課本第49頁）巖石：（課本第49頁）巖石：（課本第49-50頁）0.55～0.35≥35巖石：（課本第49-50頁）根據(jù)顆粒粒徑和含量來劃分碎石土：（課本第50頁）根據(jù)顆粒粒徑和含量來劃分砂土：（課本第50頁）黏性土分類粉土粉質(zhì)黏土黏土塑性指數(shù)IPIP≤1010<IP≤17IP>17黏性土狀態(tài)堅硬硬塑可塑軟塑流塑液性指數(shù)ILIL≤00<IL≤0.250.25<IL≤0.750.75<IL≤1.0IL>1.0用IP對黏性土進行分類：（課本第50-51頁）用IL確定黏性土的天然狀態(tài)：（課本第47頁）粉土、黏性土：人工填土：（課本第51頁）根據(jù)其組成和成因，可分為：（1）素填土（2）壓實填土（3）雜填土（4）沖填土素填土：為由碎石、砂土、粉土或黏性土等一種或幾種土組成人工填土。經(jīng)過壓實或夯實的素填土，為壓實填土。

素填土、壓實填土：（課本第51頁）工程性質(zhì)：素填土孔隙比大、密實度差；黏性土堆填時間<10年時，固結(jié)程度差，堆填時間>10年時，有一定的固結(jié)度和密實度。以黏性土為主的素填土，未經(jīng)處理不能作為建筑物地基；碎石土和砂性土因為較容易被壓密實，是換填軟土地基的良好材料。壓實填土的施工方法：采用級配良好、最優(yōu)含水量的填土料，每次回填300mm，壓實到150～200mm，達到設(shè)計所需要的密實度后，再回填一層再壓實。雜填土：是指含有建筑垃圾、工業(yè)廢料、生活垃圾或植物的一種或幾種雜物的填土。工程性質(zhì)：1、不均勻性。含有各種雜物，回填成分不均勻。2、空隙、孔隙大，結(jié)構(gòu)松散，具有浸水濕陷和沉降、固結(jié)時間長等特點。3、未經(jīng)處理的雜填土不能作為建筑物地基。雜填土：（課本第51頁）沖填土：是由水力沖填泥砂形成的填土。工程性質(zhì)：1、沖填物分布不均勻。吹填入口處至水出口處，沉積的顆粒由粗變細。2、含水率大，透水性差，一般呈軟塑或流塑狀態(tài)。3、強度低、壓縮性高，對樁基的樁側(cè)會產(chǎn)生負摩擦力。4、需要采取排水固結(jié)、預(yù)壓、地基處理等各種措施，進行軟土處理。沖填土：（課本第51頁）特殊土軟土膨脹土濕陷性黃土紅黏土填土凍土鹽漬土污染土特殊土：（課本第51頁）軟土：泛指淤泥及淤泥質(zhì)土。第四紀后期沉積物。分布：沿海的濱海相、瀉湖相、三角洲相，內(nèi)陸的湖相、沖洪積沼澤相。沉積環(huán)境：靜水或非常緩慢的流水環(huán)境。成分：黏粒——水云母、蒙脫石，粉?！?、長石、云母顏色：灰、灰藍、灰綠和灰黑。結(jié)構(gòu)：蜂窩狀。構(gòu)造：薄層構(gòu)造，夾薄層粉砂、泥炭分類當e≥1.5時，稱為淤泥當1.0≤e＜1.5時，稱為淤泥質(zhì)土當有機質(zhì)含量為5%～10%時，稱為有機質(zhì)土當有機質(zhì)含量為10%～60%時，稱為泥炭質(zhì)土當有機質(zhì)含量≥60%時，稱為泥炭，性質(zhì)極差軟土：（課本第51頁）高含水量：天然含水量50%～70%，w＞液限滲透性低：排水困難，固結(jié)速度很低壓縮性高：a1-2為0.7～1.5MPa-1?？紫侗纫虼俗冃未笄也痪鶆?，容易造成建筑物差異沉降和傾斜；滲透性低，水分不易排出、影響土顆粒固結(jié)，建筑物沉降時間長且容易破壞。抗剪強度低：天然狀態(tài)下內(nèi)摩擦角φ