土力學與基礎工程重點概念總結

1、土力學與基礎工程0.土：地球表面的整體巖石在大氣中經(jīng)受長期的風化作用而形成的、覆蓋在地表上碎散的、沒有膠結或膠結很弱的顆粒堆積物。1.土的主要礦物成分： 原生礦物：石英、長石、云母次生礦物：主要是粘土礦物，包括三種類型 高嶺石、伊里石、蒙脫石2.粒徑：顆粒的大小通常以直徑表示。稱為粒徑（mm）或粒度。3.粒組：粒徑大小在一定范圍內、具有相同或相似的成分和性質的土粒集合。4.粒組的劃分：巨粒(200mm) 粗粒(0.075200mm) 卵石或碎石顆粒 (20200mm)圓礫或角礫顆粒 (220mm)砂 (0.0752mm) 細粒(0.075mm) 粉粒(0.0050.075mm)粘粒(0.005

2、mm)5.土的顆粒級配：土由不同粒組的土顆?；旌显谝黄鹚纬桑恋男再|主要取決于不同粒組的土粒的相對含量。土的顆粒級配就是指大小土粒的搭配情況。6.級配曲線法：縱坐標：小于某粒徑的土粒累積含量 橫坐標：使用對數(shù)尺度表示土的粒徑，可以把粒徑相差上千倍的粗粒都表示出來，尤其能把占總重量少，但對土的性質可能有主要影響的顆粒部分清楚地表達出來. 7.不均勻系數(shù)：可以反映大小不同粒組的分布情況，Cu越大表示土粒大小分布范圍廣，級配良好。 8.曲率系數(shù)：描述累積曲線的分布范圍，反映曲線的整體形狀9.土中水-土中水是土的液體相組成部分。水對無粘性土的工程地質性質影響較小，但粘性土中水是控制其工程地質性質的重

3、要因素，如粘性土的可塑性、壓縮性及其抗剪性等，都直接或間接地與其含水量有關。 10.結晶水：土粒礦物內部的水。11.結合水：受電分子吸引力作用吸附于土粒表面的土中水。12.自由水：存在于土粒表面電場影響范圍以外的土中水。13.表示土的三相組成部分質量、體積之間的比例關系的指標，稱為土的三相比例指標。主要指標有：比重、天然密度、含水量（這三個指標需用實驗室實測）和由它們三個計算得出的指標干密度、飽和密度、孔隙率、孔隙比和飽和度。14.稠度：粘性土因含水量的不同表現(xiàn)出不同的稀稠、軟硬狀態(tài)的性質稱為粘性土的稠度。15.粘性土的界限含水量：同一種粘性土隨其含水量的不同，而分別處于固態(tài)、半固態(tài)、可塑狀態(tài)

4、及流動狀態(tài)。由一種狀態(tài)轉變到另一種狀態(tài)的分界含水量，叫界限含水量16.可塑性是粘性土區(qū)別于砂土的重要特征，可塑性的大小用土處在可塑狀態(tài)時的含水量的變化范圍來衡量，從液限到塑限含水量的變化范圍越大，土的可塑性越好。17.塑性指數(shù)：指液限和塑限的差值（省去%號），即土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍，用IP表示。 18.塑性指數(shù)是粘性土的最基本、最重要的物理指標，其大小取決于吸附結合水的能力，即與土中粘粒含量有關，粘粒含量越高，塑性指數(shù)越高（粘土礦物成分、水溶液）。19.液性指數(shù)：粘性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)之比，用IL表示。20.液性指數(shù)表證天然含水量與界限含水量間的相對關系，可塑狀態(tài)的

5、土的液性指數(shù)在01之間；液性指數(shù)大于1，處于流動狀態(tài)；液性指數(shù)小于0，土處于固態(tài)或半固體狀態(tài)。21.滲透：土孔隙中的自由水在重力作用下發(fā)生運動的現(xiàn)象稱為水的滲透，而土被水流透過的性質，稱為土的滲透性。22.土滲透性的影響因素：土的粒度成分及礦物成分、合水膜厚度、土的結構構造、水的粘滯度、土中氣體23.滲透水流施于單位土體內土粒上的力稱為滲流力、動水壓力。24.當滲流力和土的有效重度相同且方向相反時，土顆粒間的壓力等于零，土顆粒將處于懸浮狀態(tài)而失去穩(wěn)定。這種現(xiàn)象稱為流土，此時的水頭梯度成為臨界水頭梯度icr。25.流土：是指在滲流作用下局部土體表面隆起，或土粒群同時起動而流失的現(xiàn)象。它主要發(fā)生在

6、地基或土壩下游滲流逸出處。26.管涌指在滲流作用下土體的細土粒在粗土粒形成的孔隙通道中發(fā)生移動并被帶出的現(xiàn)象。主要發(fā)生在砂礫土中。27.土的壓實性：指在一定的含水率下，以人工或機械的方法，使土體能夠壓實到某種密實程度的性質。28.當含水率較小時，土的干密度隨著含水率的增加而增大，而當干密度增加到某一值后，含水率繼續(xù)增加反而使干密度減小。干密度的這一最大值稱為該擊數(shù)下的最大干密度，此時對應的含水率稱為最優(yōu)含水率29.地基變形的原因是由于土體具有可壓縮性的內在因素和地基受到附加壓力的作用的外在因素。30.只有通過土粒接觸點傳遞的粒間應力，才能使土粒彼此擠緊，從而引起土的變形，而粒間應力又是影響土體

7、強度的一個重要因素，所以粒間應力又稱為有效應力。因此，土中自重應力可定義為土自身有效重力在土體中引起的應力。土中豎向和側向的自重應力一般均指有效自重應力。為簡便起見，常把CZ稱為自重應力，用C表示。 31.基底壓力：基礎底面?zhèn)鬟f給地基表面的壓力，也稱基底接觸壓力。32.影響基底接觸壓力大小和分布的因素：A、地基土種類（土性）。B、基礎埋深。C、荷載大小及分布情況。D、地基與基礎的相對剛度。E、基礎平面形狀、尺寸大小33.基底附加壓力：由建筑物建造后的基底壓力中扣除基底標高處原有的自重應力后，新增加于基底的壓力。34.附加應力：由建筑物荷載在地基中產(chǎn)生的應力35.有效應力：通過粒間接觸面?zhèn)鬟f的應

8、力稱為有效應力，只有有效應力才能使得土體產(chǎn)生壓縮（或固結）和強度。36.孔隙水應力：飽和土體中由孔隙水來承擔或傳遞的應力定義為孔隙水應力，常用u表示。 孔隙水應力的特性與通常的靜水壓力一樣，方向始終垂直于作用面，任一點的孔隙水應力在各個方向是相等的。37.當總應力保持不變時，孔隙水應力和有效應力可以相互轉化，即孔隙水應力減?。ㄔ龃螅┑扔谟行Φ牡攘吭黾樱p?。?8.土的壓縮性：地基土在壓力作用下體積減小的特性。土體積縮小包括兩個方面： 土中水、氣從孔隙中排出，使孔隙體積減??；土顆粒本身、土中水及封閉在土中的氣體被壓縮，很小可忽略不計。39.固結：土的壓縮隨時間增長的過程稱為固結。對于透水性大

9、的無粘性土，其壓縮過程在很短時間內就可以完成。而透水性小的粘性土，其壓縮穩(wěn)定所需的時間要比砂土長得多。40.土的壓縮性：在附加應力作用下，地基土產(chǎn)生體積縮小41.沉降：建筑物基礎的豎直方向的位移（或下沉）42.為了保證建筑物的安全和正常使用，我們必須預先對建筑物基礎可能產(chǎn)生的最大沉降量和沉降差進行估算。如果建筑物基礎可能產(chǎn)生的最大沉降量和沉降差，在規(guī)定的允許范圍之內，那么該建筑物的安全和正常使用一般是有保證的；否則，是沒有保證的。對后一種情況，我們必須采取相應的工程措施以確保建筑物的安全和正常使用。43.壓縮系數(shù)：用單位壓力增量所引起的孔隙比的改變，即壓縮曲線的割線坡度表征土的壓縮性的高低。4

10、4.壓縮指數(shù)Cc：在較高的壓力范圍內，壓縮曲線近似為一直線，很明顯，該直線越陡，意味著土的壓縮性越高。45.壓縮模量 Es：土在完全側限條件下豎向應力增量Dp與相應的應變增量De 的比值側限壓縮模量，MPa46.土體如果曾承受過比現(xiàn)在大的壓力，其壓縮性將降低，也就是說土的應力歷史對壓縮性有很大影響。47.變形模量E0：表示土體在無側限條件下應力應變之比，相當于理想彈性體的彈性模量。其大小反映了土體抵抗變形的能力，是反映土的壓縮性的重要指標之一。48.變形模量與壓縮模量之間的關系：壓縮模量Es：土在完全側限條件下，豎向正應力與相應的變形穩(wěn)定情況下的豎向應變的比值。變形模量E0：土在無側限條件下，

11、豎向正應力與相應的變形穩(wěn)定情況下的豎向應變的比值。49.分層總和法的基本假定：土的壓縮完全是由于孔隙體積減小導致骨架變形的結果，土粒本身的壓縮可忽略不計；土層僅產(chǎn)生豎向壓縮，而無側向變形；土層均質且在土層厚度范圍內，壓力是均勻分布的；只計算豎向附加應力的作用產(chǎn)生的壓縮變形，而不考慮剪應力引起的變形；基底壓力是作用于地表的局部柔性荷載，對非均質地基可按均質地基計算。50.應力歷史：土體在歷史上曾經(jīng)受過的應力狀態(tài)。51.固結應力：能夠使土體產(chǎn)生固結或壓縮的應力52.能夠使土體產(chǎn)生固結或壓縮的應力：土在歷史上曾受到過的最大固結應力pc53.抗剪強度：土體抵抗剪切破壞的極限能力。54.破壞準則：土體達

12、到破壞狀態(tài)時的應力組合稱為破壞準則。55.在直剪試驗過程中，不能量測孔隙水應力，也不能控制排水，所以只能以總應力法來表示土的抗剪強度。但是為了考慮固結程度和排水條件對抗剪強度的影響，根據(jù)加荷速率的快慢可將之間試驗劃分為快剪、固結快剪、慢剪56.直剪試驗的缺點：剪切破壞面固定為上下盒之間的水平面；試驗中試驗的排水程度靠試驗速度的快慢控制；由于上下土盒的錯動，剪切過程中試樣的有效面積減小，使試樣中的應力分布不均勻，主應力方向發(fā)生變化，當剪切變形較大時這一缺陷表現(xiàn)更為突出。57.土壓力：擋土墻后的填土因自重或外荷載作用對墻背產(chǎn)生的側壓力58.土壓力的大小和分布規(guī)律不僅與擋土墻的高度、填土的性質有關還

13、與擋土墻的剛度及其位移的方向與大小密切相關。59.靜止土壓力E0、s0擋土墻為剛性，不動時土處于彈性平衡狀態(tài)，不產(chǎn)生位移和變形，此時作用在擋土墻上的土壓力稱為靜止土壓力。60.主動土壓力 Ea、 s a擋土墻背離填土方向轉動或移動時，隨著位移量的逐漸增加，墻后土體受到的土壓力逐漸減小，當墻后填土達到極限平衡狀態(tài)時，土壓力降為最小值，這時作用在擋土墻上的土壓力成為主動土壓力。61.被動土壓力 Ep、 s p擋土墻向填土方向轉動或移動時，隨著位移量的逐漸增加，墻后土體受到擠壓而引起土壓力逐漸增大，當墻后填土達到極限平衡狀態(tài)時，土壓力增大為最大值，這時作用在擋土墻上的土壓力成為被動土壓力。62.朗肯

14、土壓力理論：基本原理：墻后填土達到極限平衡狀態(tài)時，與墻背接觸的任一土單元體都處于極限平衡狀態(tài)，然后根據(jù)土單元體處于極限平衡狀態(tài)時應力所滿足的條件來建立土壓力的計算公式?；炯俣ǎ和馏w是具有水平表面的半無限體，墻背豎直光滑，采用這樣假定的目的是控制墻后單元體在水平和豎直方向的主應力方向。63.庫倫土壓力理論：破壞面為平面滑動體為剛體滑動體整體處于極限平衡狀態(tài)，在滑動面上抗剪強度已充分發(fā)揮。64.朗肯與庫侖土壓力理論存在的主要問題：朗肯理論基于土單元體的應力極限平衡條件來建立，采用的假定是墻背豎直光滑，填土面為水平，其計算結果偏于保守。庫侖土壓力理論基于滑動塊體的靜力平衡條件來建立，采用的假定是破

15、壞面為平面。但當墻背與填土的摩擦角較大時，在土體中產(chǎn)生的滑動面往往是一個曲面，會產(chǎn)生較大的誤差。被動土壓力的計算常采用朗肯理論。65.朗肯理論與庫倫理論比較：(1)、基本假定：前者假定擋墻光滑、直立、填土面水平；后者假定填土為散體（c=0）。(2)、基本方法：前者應用半空間中應力狀態(tài)和極限平衡理論；后者按墻后滑動土楔體的靜力平衡條件導出計算公式。(3)、結果比較：朗肯理論忽略了墻背與填土之間的摩擦影響，使計算的主動土壓力偏大，被動土壓力偏??；庫倫理論假定破壞面為一平面，而實際上為曲面。實踐證明，計算的主動土壓力誤差不大，而被動土壓力誤差較大。66.擋土墻的類型: 1、重力式擋土墻2、懸臂式擋土

16、墻3、扶壁式擋土墻67.擋土墻的計算:設計方法：先假定截面尺寸，然后驗算穩(wěn)定性及強度，若不滿足要求，再修改設計。計算內容：（1）穩(wěn)定性驗算，包括抗傾覆和抗滑動驗算；（2）地基承載力驗算；（3）墻身強度驗算。68.土坡：具有傾斜坡面的土體69.邊坡：具有傾斜坡面的巖土體。70.土坡種類：天然土坡、人工土坡。71.滑坡:一部分土體在外因作用下，相對于另一部分土體滑動72.滑坡的根本原因：邊坡中土體內部某個面上的剪應力達到了它的抗剪強度。73滑坡的具體原因：(1) 滑面上的剪應力增加：如填土作用使邊坡的坡高增加、滲流作用使下滑力產(chǎn)生滲透力、降雨使土體飽和，容重增加、地震作用等； (2) 滑面上的抗剪

17、強度減?。喝缃饔檬雇馏w軟化、含水量減小使土體干裂，抗滑面面積減小、地下水位上升使有效應力減小等。74.土坡的穩(wěn)定分析就是利用土力學理論研究發(fā)生滑坡時滑面可能的位置和形式、滑面上的剪應力和抗剪強度的大小、抵抗下滑的因素以及如何采取措施等問題。土坡的穩(wěn)定安全度用安全系數(shù)表示。75.剪切破壞的型式:整體剪切破壞、沖剪破壞、局部剪切破壞76.沖剪破壞：隨著荷載的增加，基礎出現(xiàn)持續(xù)下沉，主要因為地基土的較大壓縮以至于基礎呈現(xiàn)連續(xù)刺入。地基不出現(xiàn)連續(xù)滑動面，基礎側面地面不出現(xiàn)隆起，因而基礎邊緣下的地基垂直剪切破壞。77.局部剪切破壞：靜荷載曲線沒有明顯的直線段，地基破壞的曲線也不呈現(xiàn)沖剪破壞那樣的明顯

18、的陡降。當基底壓力達到一定數(shù)值即相應的極限荷載時，基礎兩側微微隆起，然而剪切破壞區(qū)僅僅被限制在地基內部的某一區(qū)域，未形成延伸至底面的連續(xù)滑動面。78.地基的破壞形式，主要與地基土的性質尤其是與壓縮性質有關。較堅硬或密實的土，具有較低的壓縮性，通常呈現(xiàn)整體剪切破壞。軟弱粘土或松砂土地基，具有中高壓縮性，常常呈現(xiàn)局部剪切破壞或者沖剪破壞。與基礎埋埋深有關。79.地基、基礎的類型：天然地基 人工地基淺基礎 深基礎80.人工地基：加固上部土層，提高土層的承載力，再把基礎做在這種經(jīng)過人工加固后的土層上。這種地基叫做人工地基。81.樁基礎：在地基中打樁，把建筑物支撐在樁臺上，建筑物的荷載由樁傳到地基深處較

19、為堅實的土層。這種基礎叫做樁基礎。82.深基礎：把基礎做在地基深處承載力較高的土層上。埋置深度大于5m或大于基礎寬度。在計算基礎時應該考慮基礎側壁摩擦力的影響。這類基礎叫做深基礎。83.地基基礎設計的基本原則：防止地基土發(fā)生剪切破壞和喪失穩(wěn)定性，應具有足夠的安全度；控制地基的變形量，使之不超過建筑物的地基特征變形允許值；基礎本身應具有足夠的強度、剛度和耐久性。84.天然地基上的淺基礎：做在天然地基上，埋置深度小于5米的一般基礎（柱基或墻基）以及埋置深度雖超過5米，但小于基礎寬度的大尺寸基礎85.剛性基礎：指受壓極限強度較大，而受彎、受拉極限強度較小的材料所建造的基礎。86.柔性基礎：指鋼筋混凝土基礎。利用其抗彎、抗拉性能。不受臺階寬高比限制，可寬基淺埋。87.地基基礎設計分甲、乙、丙三個設計等級。88.基礎埋置深度：是指基礎底面至地面（一般指設計地面）的距離。89.基礎埋深選擇的意義：建筑物的安全和正常使用；基礎施工技術措施；施工工期；工程造價。對高層穩(wěn)定、滑移的影響；地基強度、變形的影響；基礎由于凍脹或水影響下的耐久性。90.基礎埋深選擇的原則：在保證建筑物安全、穩(wěn)定、耐久使用的前提下，應盡