土力学总结和.docx

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土力学总结和

一：

基本概念

1）应力：

作用于物体内部或表面单位上的力

2）应变：

物体内部微小线段的伸缩，物体内部微小直角的改变

3）自然（线）应变：

4）位移：

质点位置的改变

5）变形：

内部质点位移，使初始形状、方位、位置发生改变，质点初始位置与变形后位置的比较

6）弹性：

在引起变形的原因（力、温度等）卸除之后能完全恢复其原有形态的性能

7）可逆变形：

弹性变形时可逆变形，即在除去导致变形的荷载后，材料可以恢复到原来状态的那一部分变形叫做可逆变形

8）塑性：

在某种给定的荷载下，材料产生永久变形的材料特性

9）不可逆变形：

朔性变形时不可逆变形，即在某种给定荷载下材料产生不能恢复的永久变形叫做不可逆变形

10）平面应变：

设有很长的柱形体，它的横截面不沿长度变化，在柱面上受有平行于横截面而且不沿长度变化的面力或约束，同时，体力也平行于横截面而且不沿长度变化，因此只剩下平行于XY面的三个形变分量，

11）平面应力：

12）基质吸力：

土壤水吸力表示土壤水分受到基质力（吸附力、毛管力）时所处的能态，称为基质吸力。

基质吸力在数值上等于基质势，但符号相反。

13）活动性：

由朔性指数和黏粒组分之比反应的黏性土的性质叫活动性

14）土的结构：

土粒单元的大小、形状、相互排列及联结关系等形成的综合特征。

一般分为单粒结构、蜂窝结构和絮状结构三个基本类型。

15）组构：

表示土中颗粒、颗粒群和孔隙空间的几何排列方式

16）临界水力梯度：

渗流出逸面处开始发生流土或管涌时的水力梯度

17）流动单元：

原子、分子和参与取决于时间的流动或变形过程的粒子叫流动单元

18）活化能：

碰撞理论认为，反应物分子要能发生反应，必须发生有效碰撞而达到活化状态，由普通分子变为活化分子所需的最低能量称为活化能

19）流变性：

变形与力的响应与时间相关的特性。

由流变性而发生的压缩称为次固结，使正常土呈超固结特性

20）蠕变：

在恒定的荷载作用下变形随时间发展

21）弹性后效：

固体在卸载后弹性变形经过一段时间后才恢复的现象。

22）应力松弛：

在变形恒定的情况下应力随时间减小的特性。

23）长期强度：

在长期剪切过程中结构凝聚力大部分遭受破坏，剪胀性充分发挥，超孔隙水压力充分消散后的最大剪力。

24）本构方程（物性方程，物理方程）：

物理或材料的物性关系在力学领域通常称为本构关系。

25）变弹性：

变弹性模型直接把胡克定律写成增量型，认为弹性系数及弹性模量是变量，假定它们只是应力状态的函数，与应变路径无关。

26）次弹性模型：

只有应力增量张量和应变增量张量间存在一一对应弹性关系的模型。

27）超弹性模型：

分别以弹性理论中应力总量与应变总量之间的唯一性假设和应变能应力总量之间唯一性假设而推导出增量型应力应变关系的模型。

28）塑性应变梯度理论：

在传统弹性说性理论的框架下，增加考虑位移二阶导数（应变梯度项）的影响（可以不变量形式出现在本构关系中），而这些应变梯度不变量与传统应变不变量之间在长度量纲上将存在差异。

29）许可性原理（相容性原理）：

认为本构关系必须与质量、动量、能量基本定律相容，与熵不等式相容、不能矛盾。

30）有限特征长度比：

表示物体或材料的质点尺寸的大小与物体或工程结构特征长度的比值。

31）变形局部化：

指在一定的外界条件下介质内形成一薄层的强烈变形区，或称剪切带的一种现象。

32）有效应力：

由土骨架承担的应力（指颗粒间传递的总荷载与土体总截面积之比）

33）结合水：

指受电分子吸引力吸附于土颗粒表面的土中水。

34）固结：

在外荷不变的条件下，随着土中超静孔亚的消散，有效应力将增加，土体不断的压缩，直到稳定。

35）固结度：

当前有效应力与总应力之比。

基本定义：

某时刻沉降量与总沉降量之比，给定时间T时的固结沉降量与最终固结沉降量的比值。

36）主固结：

饱和土在压力作用下，孔隙中的一部分水将随时间的迁延而逐渐被排出，同时孔隙体积随之缩小，这一过程称为饱和土的渗透固结或主固结。

37）次固结：

在孔隙压力完全消散后，有效应力应力随时间不再增加的情况下，随时间发展的压缩。

（主次固结间有耦合作用）

38）超静孔隙水压力：

由外荷载引起的，超出静水位以上的那部分孔隙水压力，即外荷载引起的孔隙水压力的增量。

39）孔隙比：

土中孔隙体积与土粒体积之比。

40）淤泥：

当软土由生物化学作用形成并含有有机质且天然孔隙比e>1.5时为淤泥。

41）淤泥质土：

天然孔隙比1<=e<=1.5.时为淤泥质土。

42）土的灵敏度：

原状土样的无侧限抗压强度与重硕土样的无侧限抗压强度的比值。

43）颗粒级配试验：

测定土中各个粒组的相对含量百分比（指各粒组占总量的百分数）的实验。

44）液限：

土由可朔状态转到流动状态的界限含水量。

45）朔限：

土由半固态转到可朔状态的界限含水量。

46）缩限：

土由半固体状态不断蒸发水分，则体积不断缩小，直到体积不再缩小时的界限含水量。

47）塑性指数：

液限和朔限的差值，即土在可朔状态的含水量变化范围。

48）不固结不排水试验：

是在施加周围压力和随后施加竖向压力直到剪切破坏的整个过程中都不允许排水，实验至始至终关闭排水阀门。

49）固结不排水试验：

试样在施加周围压力，打开排水阀门，允许排水固结，待固结稳定后关闭排水阀门，再施加竖向压力，使试样在不排水的条件下剪切破坏。

50）固结排水试验：

试样在施加周围压力时允许排水固结，在固结稳定后再在排水条件下施加竖向压力至试件剪切破坏。

51）不固结排水试验：

是在施加周围压力时关闭排水阀门，稳定后施加竖向压力打开阀门直至试件剪切破坏。

52）先期（前期）固结压力：

土体在固结过程中所受到的最大有效应力

。

53）正常固结：

在历史上所受到的先期固结压力等于现在竖向有效自重应力（

）即

。

54）超固结：

历史上曾经受过大于现有覆盖土重的先期固结压力，即

。

55）欠固结：

先期固结压力小于现有覆盖土重，即

。

56）超固结比OCR：

与

的比值，即

，OCR愈大，土的超固结度愈高，压缩性愈小。

57）应力路径：

对加荷过程中的土体内某点，其应力状态的变化可在应力坐标图中以应力点的移动轨迹来表示，这种轨迹称为应力路径。

58）应变软化：

应力一开始随应变增加而增加，达到一定峰值后，应力随应变增加而下降，最后趋于稳定。

59）应变硬化：

应力一开始随应变增加而增加，但增加速率越来越慢，最后趋于稳定。

60）砂土液化：

饱和砂土在循环荷载作用下，所显现出的完全丧失承载力的性质。

2011-1-29完成高等土力学部分

考试资料（注册岩土、建造师、注册结构工程师等等）：

道客巴巴：

土力学基本概念总结

1.第四纪土按搬运和堆积方式不同可以分为：

1）残积土：

指母岩表层经风化作用破碎成为岩屑或细小颗粒后，未经搬运，残留在原地的堆积物。

2）运积土：

指风化所形成的土颗粒，受自然力的作用，搬运到远近不同的地点所沉积的堆积物。

（可分为坡积土、洪积土、冲积土、湖泊沼泽沉积土、海相沉积土、冰积土、风积土）

2.土的三个主要特征：

1）碎散性：

颗粒之间存在着大量的孔隙，可以透水和透气。

2）三相体性：

自然界的土一般是由固体颗粒、水和气体三种成分所构成。

3）自然变异性：

土是自然界漫长的地质年代内所形成的性质复杂、不均匀、各向异性且随时间而在不断变化的材料。

3.土的粒径级配两种定义：

1）分析粒径的大小及其在土中所占的百分比。

2）土中各粒组的相对含量。

4.土的组成及粒径级配分析方法：

粒径级配

分析方法

5.土的不均匀系数CU和土的粒径级配累积曲线的曲率系数

：

在一般情况下：

1）.工程上把

≤5的土看作是均粒土，属级配不良；

>5时，称为不均粒土；

>10的土属级配良好。

2）.经验证明，当级配连续时，

的范围约为1～3；因此当

<1或

>3时，均表示级配线不连续。

从工程上看：

≥5且

＝1～3的土，称为级配良好的土；不能同时满足上述两个要求的土，称为级配不良的土。

6.粘图矿物依硅片和铝片的组叠形式的不同可以分为：

1）高岭石：

颗粒较粗，不容易吸水，失水收缩，或说亲水能力差。

2）蒙脱石：

颗粒细微，具有显著的吸水膨胀、失水收缩的特性，或说亲水能力强。

3）伊利石：

特征介于高岭石和蒙脱石之间。

7.确定三相比例关系的基本指标：

1）密度

i.土粒密度（particledensity）

定义：

土粒密度是指固体颗粒的质量ms与其体积Vs之比；即土粒的单位体积质量：

。

ii.土的密度（soildensity）

定义：

土的密度是指土的总质量m与总体积V之比，也即为土的单位体积的质量：

。

iii.饱和密度（saturatiodensity）

定义：

土的孔隙完全被水充满时的密度称为饱和密度。

即，土的孔隙中全部充满液态水时的单位体积质量，可用下式表示：

。

iv.干密度（drydensity）

定义：

土的孔隙中完全没有水时的密度，称干密度；是指土单位体积中土粒的重量，即：

固体颗粒的质量与土的总体积之比值：

。

注：

有定义可知

。

2）含水率（含水量）

定义：

土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示，即

注：

土的含水率也可用土的密度与干密度计算得到：

3）孔隙率（porosity）与孔隙比（voidratio）

i.孔隙率（n）：

定义：

土的孔隙体积与土体积之比，或单位体积土中孔隙的体积，以百分数表示，即：

。

ii.孔隙比（e）：

定义：

土中孔隙体积与固体颗粒实体体积之比，以小数表示，即：

注：

孔隙比和孔隙率（度）都是用以表示孔隙体积含量的概念。

两者有如下关系：

或

。

4）饱和度（degreeofsaturation）

定义：

土中孔隙水的体积与孔隙体积之比，以百分数表示，即：

或天然含水率与饱和含水率之比：

。

5）土粒比重（或比密度）

定义：

土粒的质量与同体积纯蒸馏水在4。

C时的质量之比，即：

注：

土粒比重在数值上即等于土粒的密度，是无量纲数。

8.土的物理状态指标

1）粗粒土（无粘性土）的密实度：

定义：

土的密实度通常指单位体积中固体颗粒的含量。

i.度量密实度的指标称为相对密度Dr。

注：

当Dr=0时，表示土处于最松状态；当Dr=1时表示土处于最密状态。

2）细粒土（黏性土）的稠度

定义：

土的软硬程度或土对外力引起变形或破坏的抵抗能力。

i.液性界限（

）简称液限：

相当于土从朔性状态转变为液性状态时的含水量。

ii.朔性界限（

）简称朔限：

相当于土从半固态转变为朔性状态时的含水量。

iii.液性指数（

）：

表征土的天然含水量与分界含水量之间相对关系的指标。

iv.朔性指数（

）：

土所能吸着的弱结合水质量与土粒质量之比。

。

9.反应细粒土结构特性的两种性质

1）黏性土的灵敏度St。

定义：

原状土的单轴抗压强度（或称无侧限抗压强度）与重朔土样的单轴抗压强度之比

2）黏性土的触变性

定义：

含水量和密度不变，土因重朔而软化，又因静置而逐渐硬化，强度有所恢复的性质，称为土的触变性。

10.土的总分类体系

11.土的压实性几个相关概念

1）最优含水量（

）：

在外荷载作用下达到最密实时的含水量。

2）最大干密度（

）：

在最优含水量下，以这种方法所测得的密度。

3）压实度（

）：

4）相对密度（

）：

一般用于控制粗粒土的压实标准。

12.土的渗透性

1）

渗流中的总水头与水力坡降

i.总水头h

ii.水力坡降i

2）达西定律

定义：

渗出水量Q与圆筒断面积A和水力坡降成正比，且与土的透水性质有关，即：

其中：

v——断面平均渗透速度，单位mm/s或m/day;

k——反应土的透水性能的比例系数，称为土的渗透系数。

3）影响渗透系数的因素主要有以下几种：

粒径大小与级配、孔隙比、矿物成分、结构、饱和度。

13.层状地基的等效渗透系数

1）水平渗流的特点：

i.总水头损失与各层水头损失相同；

ii.等效土层H的总渗流量等于各层土渗流量之和。

结论：

沿水平方向的渗透系数

2）竖直渗流的特点：

i.根据水流连续性原理，流经各土层的流速与流经等效土层的流速相同；

ii.流经等效土层H的总水头损失等于各层土的水头损失之和。

结论：

沿水平方向的渗透系数

14.土的渗透变形（或称渗透破坏）类型

主要有管涌、流土、接触流土、接触冲刷四种，就单一土层来说，主要是流土和管涌两种基本形式。

1）流土

定义：

在向上的渗透水流作用下，表层土局部范围内的土体或颗粒群同时发生悬浮、移动的现象称为流土。

任何类型的土，只要水力坡降达到一定的大小，都会发生流土破坏。

2）管涌

定义：

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，以致流失；随着土的孔隙不断的扩大，渗透流速不断增加，较粗的颗粒也相继被水流逐渐带走，最终导致土体内形成贯通的渗流管道，造成土体塌陷，这种现象称为管涌。

15.应力—应变关系假定

1）关于连续介质问题：

在研究宏观土体的受力问题时，土体的尺寸远远大于土颗粒尺寸，此时可以将土体当作连续介质来处理。

2）关于线弹性体问题：

理想弹性体的应力与应变成正比直线关系，且应力卸除后变形可以完全恢复。

3）关于均质、等向问题：

均质是指受力体各点的性质完全相同；等向则是指同一点处的各个方向上性质相同。

16.地基中的几种应力状态

1）三维应力状态（空间应力状态）：

每一点的应力状态都可以用9个应力分量（独立的有6个）来表示。

写成矩阵形式为：

2）二维应变状态（平面应变状态）：

由于土不能切成薄片受力，故土中二维问题往往都是平面应变问题而不是平面应力问题（具体定义见前面）。

由平面应变问题的定义可知：

应力分量只是x、z两个坐标的函数，并且沿y方向的应变为0，由于对称性，

，从而可得到相应的应力矩阵表达式。

3）侧限应力状态：

侧限应力状态是指侧向应变为0的一种应力状态，如地基在自重作用下的应力状态即属于此种应力状态。

由于把地基视为半无限弹性体，因此同一深度Z处的土单元受力条件均相同，土体不可能发生侧向变形，而只能发生竖向的变形。

又由于任何竖直面都是对称面，故在任何竖直面和水平面上都不会有剪应力存在，即

，故同样可以得到相应的应力矩阵表达式。

17.土的侧压力系数K0。

定义：

侧限条件下土中水平向有效应力与竖直向有效应力之比即为土的侧压力系数，所以侧限状态又称为

状态。

公式表示即为：

（主要根据胡克定律推导而得，详细推导过程见附录1）

18.地基中的附加应力（引起建筑物沉降的主要原因）计算（详见土力学P70）

1）集中荷载作用下的附加应力计算

i.竖直集中力作用——布辛内斯克课题

其中

称为集中力作用下的应力分布系数

ii.水平集中力作用——西罗提课题：

其中

2）矩形面积上各种分布荷载作用下的附加应力计算

i.矩形面积竖直均布荷载，简写为：

，其中的Ks称为矩形竖直向均布荷载角点下的应力分布系数，

ii.矩形面积竖直三角形荷载，简写

iii.矩形面积水平均布荷载,简写

水平均布荷载时角点下的应力分布系数，

注：

i）中的

iii）中

B为平行于水平荷载作用方向的边长。

19应力路径

1）应力历史：

土在其形成的地质年代中所经受的应力变化情况。

2）应力水平：

在应力变化的过程中达到最大剪应力与抗剪强度的比值称为剪应力水平，简称应力水平。

3）应力路径：

土体中某一特定面上的应力在应力圆上表示为一个点，因此这个面上的应力变化过程即可用该点在应力坐标上的移动轨迹来表示，这个应力点的移动轨迹称为应力路径。

表示总应力变化的轨迹就是总应力路径，表示有效应力的变化轨迹则是有效应力路径。

20土的压缩与地基沉降

1）侧限压缩实验（固结实验）

目前最常用的测定土的压缩性的室内试验方法。

（具体实验步骤详见土力学P113）

2）三轴压缩实验（侧向能变形）

三轴压缩实验，亦称三轴剪切试验，是测定土的应力—应变关系（压缩性）和强度的一种常用的室内试验方法。

（具体实验步骤详见土力学P119）

3）荷载试验与旁压试验

i.载荷试验，又称为平板载荷试验，是一种常用的、比较可靠的现场测定土的压缩性（变形模量）和地基承载力的方法。

ii.上述载荷试验一般只适用于在地表下不深处（<1~2m）进行。

如果要测定地下深处土层的压缩性，可在钻孔中做旁压试验，又称横压试验。

4）一维压缩变形量的基本计算公式

式中：

（侧限变形模量Es的推导过程详见附录2）

5）黏性土地基的沉降计算

黏性土地基的沉降S可以认为是由机理不同的三部分沉降组成，亦即：

2011-2-5完成土力学部分

岩土朔性力学基础

1岩土朔性力学的基本内容：

1）岩土类材料的弹朔性本构关系（ConstitutiveRelation）理论和模型；

2）岩土类材料的极限分析理论；

3）它们在岩土工程设计和施工中的应用。

2连续固体材料本构关系分类：

3

4