《土力学与地基基础》复习总结.docx

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《土力学与地基基础》复习总结

第1章绪论

1、基本概念

土力学:

就是用力学的观点研究土各种性能一门科学

地基:

直接承受建筑物荷载的那一部分土层

基础:

将上部结构的荷载传递到地基中的结构的一部分,通常称为下部结构

持力层:

直接与基础地面接触的土层

下卧层:

地基内持力层下面的土层

软弱下卧层:

地基承载力低于持力层的下卧层

天然地基:

未经人工处理就可满足设计要求的地基

人工地基:

地层承载力不能满足设计要求,需进行加固处理的地基

基础埋深:

从设计地面（一般从室外地面）到基础底面的垂直距离

浅基础:

埋深小于5m,只需挖槽、排水等普通施工程序即可建造的基础

深基础:

借助于特殊施工方法建造的基础。

如桩基、墩基、沉井与地下连续墙

2、地基与基础设计的基本条件

（1）作用于地基上的荷载效应不得超过地基容许承载力值。

（2）基础沉降不得超过地基变形容许值。

（3）具有足够防止失稳破坏的安全储备。

第2章土的物理性质与工程分类

1、土的结构:

（1）单粒结构;

（2）蜂窝结构;（3）絮状结构

2、土的构造

（1）层状构造;

（2）分散构造;（3）裂隙构造（4）结核状构造

3、土的工程特性

（1）压缩性高;

（2）强度低;（3）透水性大

（2）不均匀程度:

Cu=d60/d10—不均匀系数

Cu≥5,级配不均匀

4、土的颗粒级配

（1）土的粒径:

d60—控制粒径

d10—有效粒径

d30—中值粒径

（3）连续程度:

Cc=d302/（d60×d10）—曲率系数

5、土的物理性质

（1）土的物理性质指标

1）土的密度、有效密度、饱与密度、干密度

土的重度、有效重度、饱与重度、干重度

2）土粒的比重

3）土的饱与度

4）土的含水量

5）土的孔隙比与空隙率

（2）无粘性土的密实度:

（3）粘性土的物理性质:

（4）液性指数与塑性指数

（5）粘性土的灵敏度

（6）粘性土的触变性

饱与粘性土受到扰动后,结构产生破坏,土的强度降低。

当扰动停止后,土的强度随时间又会逐渐恢复的现象,称为触变性。

土的触变性就是土的结构联结形态发生变化引起的,就是土微观结构随时间变化的宏观表现

第3章土的渗透性与工程降水

1、水在土中任意一点的水头:

如果忽略速度水头,上式可以写成:

2、水力坡降i:

单位渗流长度上的水头损失

3、达西定律

4、动水力J土体中渗流的水对单位体积土体的骨架作用的力,就是水流对土体施加的体积力,kN/m3。

水在土中流动的过程中将受到土阻力的作用,使水头逐渐损失。

同时,水的渗透将对土骨架产生拖曳力,导致土体中的应力与变形发生变化。

这种渗透水流作用对土骨架产生的拖曳力称为动水压力。

在工程计算中,将土的临界水力坡降除以某一安全系数Fs（2～3）,作为允许水力坡降[i]

设计时,为保证建筑物的安全,将渗流逸出处的水力坡降控制在允许坡降[i]内:

5、流土与管涌

A:

流土:

地下水流动时,若水流的方向由上向下,此时动水力的方向与重力方向一致,使土颗粒压得更紧,对工程有利。

如果地下水水流方向相反,动水力的方向与重力方向相反。

当动水力足够大时,会将土体冲起,造成破坏。

当动水力GD的数值等于或者大于土的浮重度时,土体被水冲起的现象,称为流土。

icr称为临界水力坡降,即将产生流土

B:

管涌

当土体颗粒级配不连续时,水流可将土体粗粒孔隙中充填的细粒土冲走,破坏土的结构,这种作用称作管涌。

长期管涌的结果,形成地下土洞,土洞由小变大,可导致地表塌陷。

C:

流土与管涌的区别

a:

流土发生时水力梯度i大于临界水力梯度icr,而管涌可以发生在任何的情况下

b:

流土发生的部位在渗流逸出处,而管涌发生的部位可在渗流逸出处,也可在土体内部;

c:

流土破坏往往就是突发的,而管涌破坏一般有一个时间发展过程,就是一种渐进性质的破坏;

d:

流土发生时水流方向向上,而管涌发生时则没有此限制;

e:

只要水力梯度达到一定数值,任何类型的土都可以发生流土破坏;而管涌只发生在有一定级配（如不均匀系数Cu>10）的无粘性土中,且土中粗颗粒所构成的孔隙直径必须大于细颗粒的直径。

第4章土的应力与有效应力原理

1、土中的自重应力

（1）竖向自重应力

由σcz分布可知竖向自重应力的分布规律为:

1）土的自重应力分布线就是一条折线,折点在土层

交界处与地下水位处,在不透水层面处分布线有突变;

2）同一层土的自重应力按直线变化;

3）自重应力随深度增加而增大;

4）在同一平面自重应力各点相等。

（2）水平向的自重应力

（3）地下水位的变化对自重应力的影响

2、基础底面的压力

（1）轴心荷载下的基底压力

（2）偏心荷载下的基底压力

3、基底附加压力

4、地基中的附加应力

第5章土的压缩与固结

1、有关概念:

固结:

饱与土压缩的全过程叫做土的固结

瞬时沉降:

施加荷载后,土体在很短时间内产生的沉降

主固结沉降:

依赖于孔隙水压力变化而产生的固结

次固结沉降:

指孔隙水压力完全消散,主固结沉降完成后的那部分沉降

压缩系数:

一般取压缩曲线上M1M2两点切线的斜率值,称为土的压缩系数

压缩指数:

压缩模量:

土在完全侧限条件下竖向应力增量与相应的应变增量的比值

变形模量:

指的就是土体在无侧限的情况下单轴受压时的应力与应变之比

体积压缩系数:

先期固结压力:

土体在固结过程中所受的最大竖向有效应力

正常固结土:

先期固结压力等于现时的土压力pc＝p1

超固结土:

先期固结压力大于现时的土压力pc>p1

欠固结土:

先期固结压力小于现时的土压力pc

固结度（Ut）:

土的固结过程中某一时间t的固结沉降量s1与固结稳定的最终沉降量s之比

2、地基沉降量计算的分层总与法

1）划分薄层hi

①不同土层界面;

②地下水位标高处;

③每层厚度≤0、4b（基础宽度）;

2）分别计算每分层界面处的自重应力与附加应力,并画出应力图形

3）确定地基中压力层厚度zn。

采用应力比:

①一般土层:

σz/σsz≤0、2;

②软粘土层:

σz/σsz≤0、1;

4）计算每薄层土沉降量Si

5）计算地基最终沉降量,实际就就是将各薄层土沉降量之与s=∑Si

3、地基变形分类

（1）沉降量

（2）沉降差（3）倾斜（4）局部倾斜

第6章土的抗剪强度

1、土的抗剪强度

第7章土压力

1、土压力的种类

2、土压力的计算

（1）

（2）

3、朗肯土压力理论

4、库伦土压力理论库伦土压力理论的基本假设:

（1）墙后的填土就是理想的散粒体（粘聚力c=0）;

（2）滑动楔体为刚体;

（3）楔体沿着墙背及一个通过墙踵的平面滑动。

5、特殊情况下土压力的计算

（1）填土表面有均布荷载

（2）墙后填土分层（c=0）

（3）墙后有地下水

第8章地基的承载力

地基变形的三个阶段:

压缩阶段;剪切阶段;塑性流动阶段

地基破坏的三个模式:

整体剪切破坏;局部剪切破坏;冲切剪切破坏

（1）临塑荷载:

指在外荷载作用下,地基中刚刚开始产生塑性变形（局部剪切破坏）时基础底面单位面积上所承受的荷载。

对应荷载——沉降曲线上的Pcr的值。

（2）临界荷载:

地基中塑性变形达到一定深度时,基础底面的压力。

（3）极限荷载:

地基在外荷载作用下产生的应力达到极限平衡时的荷载。

对应荷载——沉降曲线上的pu值。

地基的容许承载力:

第9章土坡稳定分析

简单土坡的稳定分析:

第10章浅基础

1、确定基础埋置深度应考虑的因素

2、无筋扩展基础的设计

（1）基础底面积的确定

1）中心受压:

2）偏心受压:

（2）基础高度的确定——刚性角

（3）软弱下卧层承载力的验算

3、扩展基础的设计

（1）墙下条形基础

（2）柱下独立基础设计

4、减轻建筑物有害变形的措施

（1）建筑措施

（2）结构措施

（3）施工措施

第11章桩基础

1、桩基础的分类（摩擦型桩与端承桩）

按实用功能分:

（1）竖向抗压桩（摩擦型桩与端承桩）;

（2）竖向抗拔桩;（3）水平受荷桩;（4）复合受荷桩

按桩身材料分;

（1）混凝土桩;

（2）钢桩;（3）组合材料桩

按施工方法分:

（1）灌注桩（沉管灌注桩、钻孔灌注桩、挖孔灌注桩）;

（2）预制桩

按成桩过程的挤土效应分:

（1）非挤土桩;

（2）挤土桩;（3）部分挤土桩

2、桩基础的构造要求

3、单桩承载力的确定

（1）单桩竖向极限承载力标准值

（2）单桩竖向特征值

4、桩的负摩阻力

定义:

土与桩身发生相对位移时,土对桩侧的摩擦力才能发挥出来。

若桩的沉降大于周围土体的沉降,土就产生向上的支承桩的摩擦力,称正摩擦力。

反之,若桩周上体的沉降大于桩身沉降,则土就对桩产生向下的摩擦力,此种摩擦力,如同施于桩上的荷载,拉桩下沉,称负摩阻力。

产生条件:

1）欠固结的软土或新填土,由于土层在自重下固结而产生;

2）由于软土表面有大面积堆载或新填土,使桩周的上层产生压缩变形;

3）由于软土层下面透水层中抽水或其它原因,地下水降低,土中有效应力增大而引起桩周土的下沉;

4）在自重湿陷性黄土产生自重湿陷时,也会使桩上产生负摩擦力。

在桩周围的土层相对于桩侧作向下的位移时,土产生于桩侧的摩擦阻力方向向下为负摩擦力。

5）灵敏度较高的饱水粘性土,受打桩等施工扰动（振动、挤压、推移）影响,附加超静孔隙水压力增加,软土触变增强,随后又减弱产生新的固结下沉;

6）大面积软土地区打入挤土桩,使原来地面隆起,桩间土内总应力与孔隙水压力都普遍增高,随后这部分桩间土的固结引起土相对于桩体的下沉;

7）打桩与桩静载荷试验作业过程中,当卸荷与桩身向上回弹时,在桩身上部也可能引起桩表面的负摩擦力。

在上述各种情况下,土的自重与地面上的荷载都将通过负摩擦力传递给桩。

由此可见,桩的负摩擦力问题必定与地基内软弱土层或湿陷性土的存在有关。

这种土层愈厚,负摩擦力的影响也就愈大。

5、桩基础的设计

（1）桩数的计算

对于承受竖向中心荷载的桩基,桩数n:

对于承受竖向偏心荷载的桩基,桩数n:

（2）单桩承载力的验算

（3）承台配筋计算

（4）柱对承台的冲切验算

（5）承台变阶处的冲切验算

（6）角桩对承台的冲切验算

（7）承台的抗剪验算

第12章软弱地基处理

1、软弱地基;不良地基

2、换土垫层法的设计

（1）垫层厚度的验算

（2）垫层宽度