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1、土力学复习资料整理 土力学复习资料 第一章 绪论1.土力学的概念是什么？土力学是工程力学的一个分支，利用力学的一般原理及土工试验，研究土体的应力变形、强度、渗流和长期稳定性、物理性质的一门学科。2.土力学里的两个理论，一个原理是什么？强度理论、变形理论和有效应力原理3.土力学中的基本物理性质有哪四个？应力、变形、强度、渗流。4. 什么是地基和基础？它们的分类是什么？地基:支撑基础的土体或岩体。 分类:天然地基、人工地基基础:结构的各种作用传递到地基上的结构组成部分。 根据基础埋深分为:深基础、浅基础5.地基与基础设计必须满足的三个条件作用于地基上的荷载效应（基底压应力）不得超过地基容许承载力特

2、征值，挡土墙、边坡以及地基基础保证具有足够防止失稳破坏的安全储备。即满足土地稳定性、承载力要求。基础沉降不得超过地基变形容许值。即满足变形要求。基础要有足够的强度、刚度、耐久性。6.若地基软弱、承载力不满足设计要求如何处理？需对地基进行基础加固处理，例如采用换土垫层、深层密实、排水固结、化学加固、加筋土技术等方法进行处理，称为人工地基。7.深基础和浅基础的区别？通常把埋置深度不大(35m)，只需经过挖槽、排水等普通施工程序就可以建造起来的基础称为浅基础;反之，若浅层土质不良，须把基础埋置于深处的好地层时，就得借助于特殊的施工方法，建造各种类型的深基础(如桩基、墩基、沉井和地下连续墙等。)8.为

3、什么基础工程在土木工程中具有很重要的作用？地基与基础是建筑物的根本，统称为基础工程，其勘察、设计、施工质量的好坏直接影响到建筑物的安危、经济和正常使用。基础工程的特点主要有:由于基础工程是在地下或水下进行，施工难度大在一般高层建筑中，占总造价25，占工期2530隐蔽工程，一旦出事，损失巨大且补救困难，因此基础工程在土木工程中具有十分重要的作用。第二章 土的性质与工程分类1.土:连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，经过不同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。2.三相体系:固相（固体颗粒）、液相（土中水）、气相（气体）三部分组成。3.固相:土的固体颗粒，构成土的骨架，其大小形状

4、、矿物成分及组成情况是决定土物理性质的重要因素。土的矿物成分:土的固体颗粒物质分为无机矿物颗粒和有机质。颗粒矿物成分有两大类:原生矿物、次生矿物。原生矿物:岩浆在冷凝过程中形成的矿物，如石英、长石、云母。次生矿物:原生矿物经化学风化作用的新的矿物，如黏土矿物。黏土矿物的主要类型:蒙脱石、伊利石、高岭石（吸水能力逐渐变小）土的粒组:粒度:土粒的大小。粒组:大小、性质相近的土粒合并为一组。画图:粒径(mm) 粘粒 粉粒 | 砂粒 圆砾 | 碎石 块石 细粒 | 粗粒 | 巨粒土的颗粒级配：土中所含各颗粒的相对含量，以及土粒总重的百分数表示。颗粒级配表示方法: 曲线纵坐标表示小于某土粒的累计百分比，

5、横坐标则是用对数值表示的土的粒径。曲线平缓则表示粒径大小相差很大，颗粒不均匀，级配良好；反之，则颗粒均匀，级配不良。 *书本P7 表2.2和图2.5 判断土质的好坏。反映土颗粒级配的不均匀程度的指标:不均匀系数Cu和曲率系数Cc，用来定量说明天然土颗粒的组成情况。公式: Cu= d60/d10 Cc= (d30) /d60d10 d60小于某粒径的土粒质量占土总质量60的粒径，称限定粒径;d10小于某粒径的土粒质量占土总质量10的粒径，称有效粒径;d30小于某粒径的土粒质量占土总质量30的粒径，称中值粒径。 级配是否良好的判断:级配连续的土:Cu5，级配良好;Cu5和Cc=13两个条件时，才为

6、级配良好。反之则级配不良。 颗粒分析实验:确定各个粒组相对含量的方法。筛分法:（粒径大于0.075mm的粗粒土）水分法: （沉降分析法、密度计法）（粒径小于0.075mm的细粒土）4.液相:土中水按存在形态分为液态水、固态水、气态水。土中液态水分为结合水和自由水两大类。黏土粒表面吸附水（表面带负电荷）结合水是指受电分子吸引力作用吸附于土粒表面成薄膜状的水。分类:强结合水和弱结合水。自由水是指存在于土粒表面电场影响范围以外的土中水。 分类:重力水和毛细水。细粒土的可塑性的本质原因:在于结合水的能力。工程实践中的流砂、管涌、冻胀、渗透固结、渗流时的边坡稳定等问题都与土中水的运动有关。5.气相:土中

7、气体存在于孔隙中未被水所占据的部位。自由气体:对土的性质影响不大。 封闭气体:增大土体的弹性和压缩性。6.土的结构（内部特征）三种基本类型:单粒结构:是粗粒土的主要结构形式。（砂粒）（脱水）蜂窝结构:是粉粒的主要结构形式 （居中）絮凝结构:是黏粒的主要结构形式。 （不脱水）7.土的构造（外部特征）:层状结构;分散结构;结合状结构;裂隙状结构8.土的物理性质直接反映土的松密、软硬等物理状态，也间接反映土的工程性质。而土的松密和软硬程度主要取决于土的三相各自在数量上所占的比例关系。9.土的三相比例指标 物理状态指标（9个） 计算题(10分)三个基本试验指标:土的天然密度(单位g/cm) =m/v土

8、的含水量 =M/Ms100土粒的相对密实度ds（ds为一个数值）保留小数点后两位ds=Ms/Vs1/w1=s/w1（其中w1=1g/cm或1t/m）(比重瓶法)六个推导指标:土的孔隙比e e=Vv/Vs 土的孔隙率n n=Vv/V100土的饱和度Sr Sr=Vw/Vv100Sr=100 Vw=Vv完全饱和土 湿度状态划分：稍湿:Sr50Sr=0 Vw=0 干土 很湿:50Sr80 饱和:Sr80土的干密度d d=ms/v土的饱和密度 sat=(ms+Vvw)/V(其中w=1g/cm)重度:土的重力密度(单位:KN/m) 土的湿重度:=g(其中g=10N/kg) 干重度:d=dg饱和重度sat=

9、satg 有效重度=g大小关系:satd 大小排序:satd(浮密度最小)水的重度w=wg=10KN/m310.判断无粘性土密实度影响砂、卵石等无黏性土工程性质的主要因素是密实度。判断方法:用孔隙比e来描述。e越大表示土中孔隙大，则土质疏松。优点:简单 缺点:未能考虑级配的因素。 用相对密实度Dr描述。Dr=emax-e/emax-emin 00.030.671Dr 松散 | 中密 | 密实 | 试验法。规范中采用标准贯入式试验的锤击数N来评价砂类土的密实度，是一个行之有效的方法。可将砂土分为:101530N(锤击数) | 松散 | 稍密| 中密 | 密实|采用圆锥动力触探，碎石根据野外鉴别方

10、法划分为密实、中密、稍密、松散四种状态。11.黏性土的物理特性可塑性：具有可塑状态的土（即黏性土）在外力的作用下，可塑成任何形状而不产生裂缝，当外力去掉后，仍可保持原形状不变。界限含水量：黏性土从一种状态变成另一种状态的分界。（名词解释4分）液限：由可塑状态变化到流动状态的界限含水量，用WL表示。塑限：土由半固态变化到可塑状态的界限含水量，用Wp表示。缩限：土由半固态不断蒸发水分，体积逐渐缩小，直到体积不再缩小时土的界限含水量，用Ws表示。 图示: 缩限Ws塑限Wp液限Wl含水量 固态 | 半固态 | 可塑状态 | 流动状态 黏性土的界限含水量液限的测定：我国目前采用锥式液限仪。塑限的测定：多

11、用搓条法，刚好搓至3mm时产生裂缝并开始断裂。 现在发展到液限、塑限联合测定法。塑性指数p=L-p (可塑状态上限与下限含水量之差。) p 比表面积 土的黏粒或亲水矿物 可塑性 液性指数L=(-p)/(L-p)=(-p)/lp灵敏度St=qu/qu 低灵敏度：(1.0st2.0) 中等灵敏(2.0st4.0)和高灵敏度(st4.0) 灵敏度愈高，其结构性愈强，受扰动后土的强度降低就愈明显。12.土的渗透性：土孔隙中的自由水在重力作用下，因为水头差，土被水流过的性质。 渗透：水透过孔隙流动的现象。13.影响土的渗透性的主要因素:砂性土:颗粒大小、级配、密度以及土中封闭气泡。黏性土:土的矿物成分、

12、结合水膜厚度、土的结构构造以及土中气体。14.土的工程分类：直观上分成两大类：粗粒土(无黏性土)、细粒土或者黏性土(有的规范细分粉土或黏性土)规范中把土(岩)作为建筑物地基分为六类：岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土。第3章 土中应力计算1.自重应力(cz):建筑物修建以前，地基中的土体本身的有效重量产生的力。附加应力(z):建筑物修建以后，建筑物重量等外荷载在地基中引起的应力，所谓附加是指在原来的基础上增加的压力。(名词解释，4分)2.弹性理论公式:也就是把地基土视为均匀的、各项同性的半无限弹性体。在计算地基中附加应力之前，首先要确定作用在地理表面(即基础底面)的压力。3.基底压力(

13、P):基础与地基之间产生接触压力(方向向下)。4.基底附加压力(P0):通常是由于新增的建筑物，在土中附加应力的产生的压力。5.地基的附加应力:由于建筑物荷载引起的应力增量。6.竖向自重应力的分布规律:土的自重应力分布线是条折线，折点在土层交界处或地下水位处，在不透水层面处分布线有突变;自重应力随深度增加而变大;在同一层面自重应力各点相等。7.根据荷载偏心矩e的大小，基底压力的分布规律:当eL/6时，由式3.6基底压力呈梯形分布。当e=L/6时，Pmin=0，基底压力呈三角形分布。当eL/6时，Pmin0，也即产生拉应力，由于基底与地基之间不能承受拉应力，此时产生拉应力部分的基底将与地基土局部

14、脱开，致使基底压力重新分布。根据偏心荷载与基底反力平衡的条件，荷载合力F+G应通过三角形反力分布图的形心。Pmax=2(F+G)/3b(l/2-e)8.角点法计算附加应力:计算时，通过M点下的四种情况(M表示M点在荷载作用面上的水平投影，并表示任意深度z处)。计算时，通过M点将荷载面积划分为若干个矩形面积，而M点必须是划分出来的各个矩形面积的公共角点，然后再按式(3.22)计算每个矩形面积角点下同一深度z处的附加应力z，并求代数和。这种方法称为角点法。9.P60z、x、x的等值线图。10.均布矩形荷载下地基附加应力的分布规律:附加应力z自基底算起，随深度呈曲线衰减z具有一定的扩散性。它不仅分布

15、在基底范围内，而且分布在基底荷载面积以外相当大的范围之下。基底下任意深度水平面上的z，在基底中轴线上最大，随距中轴线距离越远越小。 P61的图3.24 对比典型分布荷载作用下的分布(P52图3.10)11.饱和土的有效应力原理(8分)有效应力原理:饱和土中的应力(总应力)为有效应力和孔隙水压力之和。或者说有效应力等于总应力减去孔隙水压力u。土中的附加应力是指有效应力。 12.地下水位的升降，对土的自重应力的影响？讨论(4-8分)当地下水位上升，由于浮力的存在会使土中的自重应力减小，反之，地下水位下降会使土中的自重应力增大。地下水位升降应注意哪些问题？深基坑降水回灌严格控制抽水量。13.自重应力

16、的计算(10-1520分) 14.基底压力的计算15.附加压力的计算第4章 土的变形性质与地基沉降计算1.压缩性:土在压力作用下体力缩小的特性。 压缩系数:是描述土体压缩性大小的物理量。曲线上任一点的切线斜率就表示了相应压力P作用下的压缩性。 tan=e/2.如何理解地基土被压缩？土是三相分散体系，所以可以理解为:固体土颗粒被压缩土中水及封闭气体被压缩水和气体从孔隙中被挤出。(本质:土孔隙体积缩小)3.土的固结:土体在外力作用下，压缩量随时间增长的过程。4.压缩实验:研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法。土层厚度较小时采用测限压缩试验研究。5.压缩试验的过程是什么？通过测定稳定变形量Si可

17、绘制e-p曲线。p706.评价土体压缩性的指标有哪些？这些指标是如何确定的？评价土体压缩性指标包括: 压缩系数、压缩指数、压缩模量。压缩系数(斜率)的确定:tan=e/p=(e1-e2)/p1-p2. 在工程实践中，通常采用压力间隔由P1=100kpa(0.1MPa)增加到P2=200KPa(0.2MPa)时所得的压缩系数a1-2来评定土的压缩性高低。当: a1-20.1MPa-时，为低压缩性土; 0.1 MPa-a1-20.5MPa-时，为高压缩性土。压缩指数的确定:如果采用e-lgp曲线，它的后段接近直线，其斜率Cc为: Cc=(e1-e2)/(logp2-logp1)=(e1-e2)/l

18、og(p2/p1)压缩模量的确定:土体在完全侧限条件下，竖向附加应力z与相应的应变增量z之比，成为压缩模量，用符号Es表示。 Es=(1+e1)/a 单位:KPa或MPa 由此可知，压缩模量Es与压缩系数a成反比，Es愈大，a就愈小，土的压缩性愈低。Es15MPa时为低压缩性土;Es=415MPa时属中压缩性土。10.什么是回弹曲线？在进行室内试验过程中，当压力加到某一数值Pi(e-p曲线的b点)后，逐级卸压，土样将发生回弹，土体膨胀，孔隙比增大，若测得回弹稳定后的孔隙比，则可绘制相应的孔隙比与压力的关系曲线(图4.7中虚线bc)，称为回弹曲线。由图可见，卸压后的回弹曲线bc并不沿压缩曲线ab

19、回升，而要平缓得多，这说明土受压缩发生变形，卸压回弹，但 变形不能恢复，其中可恢复的部分称为弹性变形，不能恢复的称为残余变形，而土的压缩变形以残余变形为主。P7211.再压缩曲线:重新逐级加压，可测得土的再压缩。(曲线cdf段)12.弹性模量:土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。 画e-p曲线13.静荷载试验:通过承压板，对地基土分级施加压力的沉降s，便可得到压力和沉降(P-S) 的关系曲线。然后根据弹性力学公式反求即可得到土的变形模量及地基承载力。 14.天然土层可分为三种固结状态:超固结状态、正常固结状态、欠固结状态。(填空题)15.测量土最基本的方法:室内侧限压缩实验。(2分)16

20、.变形模量:土体在部分侧限条件下单轴受压时的应力与应变之比，用符号Eo表示。土的变形中包括弹性变形和 残余变形两部分，这是土的变形模量与一般材料的弹性模量相区别之处。E=(1-)p1b/s1 P74 画p-s曲线17.变形模量与压缩模量的关系(一维固结理论):E0是在现场通过静荷载试验测得，土体压缩过程中部分侧限;而Es是通过室内压缩试验获得，土体是在完全侧限条件下的压缩。k0、的经验值。18.地基最终沉降量:地基土在建筑荷载的作用下，不断产生压缩，直至压缩稳定时地基表面的沉降量。18.地基沉降量的计算方法:分层总和法、规范法、弹性力学公式法。19.分层总和法:假定地基土为直线变形体，在外荷载

21、作用下的变形只发生在有限厚度的范围内(即压缩层)，将压缩层厚度内的地基土分为若干层，分别求出各分层地基的应力，然后用土的应力-应变关系式求出各分层的变形量，总合起来就是地基的最终沉降量。20.分层总和法的假设(目的:应用第3章附加应力计算公式和室内侧限压缩试验指标。)地基土是均质、各向同性的半无限线性体。(可用弹性理论计算土中应力)地基土在外荷载作用下，只产生竖向变形，侧向不发生膨胀变形。(侧限条件下的压缩性指标。)采用基底中心点下的附加应力计算地基变形量。(为了避免假定条件下所引起的误差，以基底中心的沉降代表整个基础的平均沉降。)21.分层总和法计算原理:先将地基土分为若干水平土层，若以基底

22、中心下截面面积为A、高度为hi的第i层小土柱为例，此时土柱上作用有自重应力和附加应力。但这时(实际情况)的eli应是自重应力pli作用下相应的孔隙比;e2i应是压力从p1i增大到p2i(相当于自重应力与附加应力之和)时，压缩稳定后的孔隙比。这样按式4.1可求得该土层的压缩变形量si为:si=(e1i-e2i)/(1+e1i) *hi22.简述分层总和法的计算步骤(8分) P78分层计算基底压力P及基底附加压力Po计算各分层面上的自重应力czi(4)附加应力zi,并绘制分布曲线。(5)确定沉降计算深度n。(6)计算各分层土的平均自重应力和平均附加应力。(7)按公式计算每一分层土的变形量si(8)

23、计算地基最终沉降量s (9)结果的修正s23.规范法(又叫做应力面积法)是一种简化并经修正了的分层总和法。其关键在于引入了平均附加应力系数的概念，并在总结大量实践经验的基础上，重新规定了地基沉降计算深度的标准及地基沉降计算经验系数。P81 24.地基最终沉降量S由三部分组成，即: S=Sd+Sc+Ss 式中:Sd瞬时沉降 Sd固结沉降 Ss次固结沉降 P8725.弹簧活塞固结模型:可用来说明饱和土的渗透固结。在一个盛满水的圆筒中，装一个带有弹簧的活塞，弹簧表示土的颗粒骨架，圆筒内的水表示土中的自由水，带孔的活塞则表征土的透水性。P91第5章 土的抗剪强度1.土的抗剪强度:土体抵抗剪切破坏的极限

24、能力。即土的强度。(名词解释 4分)2.地基破坏分类:变形破坏:沉降、位移、不均匀沉降等超过规定限值。强度破坏:整体破坏:整体或局部滑移、隆起、土工构筑物失稳、滑坡。3.简述库仑定律:土的抗剪强度是剪切面上的法向总应力的线性函数。(5分)总应力法 砂土:f=tan 黏性土:f=c+tan P99有效应力法 砂土:f=(-u)tan 黏性土:f=c+tan P1004.莫尔-库仑强度理论:当土体中某点任一平面上的剪应力等于土的抗剪强度时，将该点即濒于破坏的临界状态称为极限平衡状态。表征该状态下各种应力之间的关系称为极限平衡条件。(只要有一个面上的剪应力抗剪强度:破坏。)5.P101公式5.4法向

25、应力和剪应力的公式。6.土中剪应力最大的面在哪个位置？应力最大的面是否是最危险的面？土中发生剪切破坏的平面不一定是剪应力最大的面，当土的内摩擦角=0时，破裂面与最大剪应力是一致的，一般情况下，破裂面与最大主应力面成45+/2。7.P101莫尔应力圆与土的抗剪强度包线-i三种位置关系:相离、相割、相切。掌握极限极限平衡状态的公式。P101-P102的公式 黏性土:5.5-5.9 无黏性土 5.10-5.128.抗剪强度的测定方法:直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验、十字板剪切试验。9.在土力学有关稳定性的计算分析工作中，抗剪强度指标是其中最重要的计算参数。能否正确选择土的抗剪强度指标

26、，同样关系到工程设计质量和成败的关键所在。10.三轴试验方法(3种):固结不排水剪(又称固结快剪，符号CU)不固结不排水(又称快剪，符号UU)固结排水剪(又称慢剪，符号CD)只有三轴压缩试验才能严格控制试件固结和剪切过程中的排水条件，而直剪试验因限于仪器条件则只能近似模拟工程中可能出现的固结和排水情况。11.三种试验方法的选择(简答题)P117表5.3试验方法适用范围UU试验地基为透水性差的饱和黏性土或排水不良，且建筑物施工速度快。常用于施工期的强度与稳定验算。CU试验建筑物竣工后较长时间，突遇荷载增大。如房屋加层、天然土坡上堆载等。CD试验地基的透水性较佳(如砂土等低塑性土)和排水条件良好(

27、如黏土层中夹有砂层)，而建筑物施工速度又较慢。第6章 土压力、地基承载力和土坡稳定1.挡土墙是防止土体坍塌的构筑物。2.挡土墙的土压力是指挡土墙后填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力。3.地基承载力是指地基单位面积上承受荷载的能力。4.土坡分为天然土坡和人工土坡。天然土坡是指由于地质作用天然形成的土坡。人工土坡是指因人类平整场地、开挖基坑等而形成的土坡。5.土压力的三种类型。根据挡土墙位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为三种:主动土压力、被动土压力、静止土压力。(3分)6.主动土压力:当挡土墙向土体方向偏移至墙后土体达到极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力。一般用Ea表示。7.

28、被动土压力:当挡土墙在外力作用下，向土体方向偏移至墙后土体达到极限平衡状态时，作用在墙背的土压力。一般用Ep表示。8.静止土压力:当挡土墙静止不动，墙后土体处于弹性平衡状态时，作用在墙背上的土压力。用E0表示。静止土压力沿墙高呈三角形分布，如取单位墙长，则作用在墙上的静止土压力为: E0=1/2hk0 h挡土墙墙高(m) E0的作用点在距墙底h/3处。10.三种土压力与挡土墙位移的关系。图6.211.经验表明，一般a为(0.0010.005)h,而p为(0.010.1)h。12.三种土压力的大小关系。在相同的墙高和填土条件下:EaE0Ep。(2分 选择题)13.朗金土压力理论:通过研究弹性半空

29、间体内的应力状态，根据土的极限平衡条件而得出的土压力计算方法。14.朗金土压力理论假定:挡土墙墙背竖直光滑填土面水平(5分)14.库仑土压力理论:根据墙后土体处于极限平衡状态并形成一滑动楔体时，从楔体的静力平衡条件得出的土压力计算理论。15.库仑土压力理论的基本假设:墙后填土是理想的散粒体(黏聚力c=0)滑动破裂面为通过墙踵的平面。16.库仑土压力理论适用范围:砂土或碎石填料的挡土墙计算，可考虑墙背倾斜以及墙背与填土间的摩擦等多种因素的影响。分析时，一般沿墙长度方向取1m考虑。17.挡土墙设计包括墙型选择、稳定性验算、地基承载力验算、墙身材料强度验算以及一些设计中的构造要求和措施等。18.常用

30、的挡土墙形式有重力式、悬臂式、扶壁式、锚定板及锚杆式和加筋土挡土墙等。19.建筑地基剪切破坏形式分为整体性破坏、局部剪切破坏及冲剪破坏。P143图6.35 地基破坏形式的三个阶段:O-A线性变形阶段 A-B弹塑性变形阶段(局部剪切) B-C(塑性)破坏阶段20.一般紧密的砂土、硬黏性土地基常属整体剪切破坏。中等密实的砂土地基常发生局部剪切破坏。松砂及软土地基常发生冲剪破坏。21.地基的极限承载力(Pu):是地基承受基础荷载的极限压力。22.计算极限承载力常用的计算公式:普朗德尔公式太沙基公式汉森公式地基承载力的安全度。P144-14623.土坡滑动一般系指土坡在一定范围内整体沿某一滑动面向下和向外滑动而丧失稳定性。24.影响土坡稳定的因素:土坡作用力土体抗剪强度降低水压力的作用其他(边坡岩石性质及地质构造、边坡的坡形与坡度、地下水渗流等)25.简单土坡:土坡的坡