土力學複習總結

第1章緒論

1、基本概念

土力學：是用力學的觀點研究土各種效能一門科學

地基：直接承受建築物荷載的那一部分土層

基礎：將上部結構的荷載傳遞到地基中的結構的一部分，通常稱為下部結構

持力層：直接與基礎地面接觸的土層

下臥層：地基內持力層下面的土層

軟弱下臥層：地基承載力低於持力層的下臥層

天然地基：未經人工處理就可滿足設計要求的地基

人工地基：地層承載力不能滿足設計要求，需進行加固處理的地基

基礎埋深：從設計地面（一般從室外地面）到基礎底面的垂直距離

淺基礎：埋深小於5m,只需挖槽、排水等普通施工程式即可建造的基礎

深基礎：借助於特殊施工方法建造的基礎。如樁基、墩基、沉井和地下連續牆

2、地基與基礎設計的基本條件

（1）作用於地基上的荷載效應不得超過地基容許承載力值。

（2）基礎沉降不得超過地基變形容許值。

（3）具有足夠防止失穩破壞的安全儲備。

第2章土的物理性質和工程分類

1、土的結構：

（1）單粒結構；（2）蜂窩結構；（3）絮狀結構

2、土的構造

（1）層狀構造；（2）分散構造；（3）裂隙構造（4）結核狀構造

3、土的工程特性

（1）壓縮性高；（2）強度低；（3）透水性大

4、土的顆粒級配

（1）土的粒徑： d60 —控制粒徑

d10 —有效粒徑

d30 —中值粒徑

（3）連續程度:

cc = d302 / (d60 ×d10 ) — 曲率係數

5、土的物理性質

（1）土的物理性質指標

1）土的密度、有效密度、飽和密度、幹密度

土的重度、有效重度、飽和重度、幹重度

2）土粒的比重

3）土的飽和度

4）土的含水量

5）土的孔隙比和空隙率

（2）無粘性土的密實度

（3）粘性土的物理性質：

（4）液性指數和塑性指數

（5）粘性土的靈敏度

（6）粘性土的觸變性

飽和粘性土受到擾動後，結構產生破壞，土的強度降低。當擾動停止後，土的強度隨時間又會逐漸恢復的現象，稱為觸變性。土的觸變性是土的結構聯結形態發生變化引起的，是土微觀結構隨時間變化的巨集觀表現

第3章土的滲透性與工程降水

1、水在土中任意一點的水頭：如果忽略速度水頭，上式可以寫成：

2、水力坡降 i ：單位滲流長度上的水頭損失

3、達西定律

4、動水力j 土體中滲流的水對單位體積土體的骨架作用的力，是水流對土體施加的體積力，kn/m3。水在土中流動的過程中將受到土阻力的作用，使水頭逐漸損失。同時，水的滲透將對土骨架產生拖曳力，導致土體中的應力與變形發生變化。

這種滲透水流作用對土骨架產生的拖曳力稱為動水壓力。

在工程計算中，將土的臨界水力坡降除以某一安全係數fs(2～3)，作為允許水力坡降[i]。設計時，為保證建築物的安全，將滲流逸出處的水力坡降控制在允許坡降[i]內

5、流土和管湧a：流土：地下水流動時，若水流的方向由上向下，此時動水力的方向與重力方向一致，使土顆粒壓得更緊，對工程有利。

如果地下水水流方向相反，動水力的方向與重力方向相反。當動水力足夠大時，會將土體衝起，造成破壞。當動水力gd的數值等於或者大於土的浮重度時，土體被水沖起的現象，稱為流土。

icr稱為臨界水力坡降，即將產生流土

b：管湧

當土體顆粒級配不連續時，水流可將土體粗粒孔隙中充填的細粒土沖走，破壞土的結構，這種作用稱作管湧。長期管湧的結果，形成地下土洞，土洞由小變大，可導致地表塌陷。

c：流土與管湧的區別

a：流土發生時水力梯度i大於臨界水力梯度icr，而管湧可以發生在任何的情況下

b：流土發生的部位在滲流逸出處，而管湧發生的部位可在滲流逸出處，也可在土體內部；

c：流土破壞往往是突發的，而管湧破壞一般有乙個時間發展過程，是一種漸進性質的破壞；

d：流土發生時水流方向向上，而管湧發生時則沒有此限制；

e：只要水力梯度達到一定數值，任何型別的土都可以發生流土破壞；而管湧只發生在有一定級配（如不均勻係數cu>10）的無粘性土中，且土中粗顆粒所構成的孔隙直徑必須大於細顆粒的直徑。

第3章土的應力與有效應力原理

1、土中的自重應力

（1）豎向自重應力

由σcz分布可知豎向自重應力的分布規律為：

1）土的自重應力分布線是一條折線，折點在土層

交界處和地下水位處，在不透水層面處分布線有突變；

2）同一層土的自重應力按直線變化；

3）自重應力隨深度增加而增大；

4）在同一平面自重應力各點相等。

（2）水平向的自重應力

（3）地下水位的變化對自重應力的影響

2、基礎底面的壓力

（1）軸心荷載下的基底壓力

（2）偏心荷載下的基底壓力

3、基底附加壓力

4、地基中的附加應力

第5章土的壓縮和固結

1、有關概念：

固結：飽和土壓縮的全過程叫做土的固結

瞬時沉降：施加荷載後，土體在很短時間內產生的沉降

主固結沉降：依賴於孔隙水壓力變化而產生的固結

次固結沉降：指孔隙水壓力完全消散，主固結沉降完成後的那部分沉降

壓縮係數：一般取壓縮曲線上m1m2兩點切線的斜率值，稱為土的壓縮係數

壓縮指數：

壓縮模量：土在完全側限條件下豎向應力增量與相應的應變增量的比值

變形模量：指的是土體在無側限的情況下單軸受壓時的應力和應變之比

體積壓縮係數：

先期固結壓力：土體在固結過程中所受的最大豎向有效應力

正常固結土：先期固結壓力等於現時的土壓力pc＝p1

超固結土：先期固結壓力大於現時的土壓力pc>p1

欠固結土：先期固結壓力小於現時的土壓力pc固結度（ut）：土的固結過程中某一時間t的固結沉降量s1與固結穩定的最終沉降量s之比

2、地基沉降量計算的分層總和法

1)劃分薄層hi

①不同土層介面；

②地下水位標高處；

③每層厚度≤0.4b(基礎寬度）；

2)分別計算每分層介面處的自重應力和附加應力，並畫出應力圖形

3)確定地基中壓力層厚度zn。採用應力比:

① 一般土層：σz/σsz ≤0.2；

② 軟粘土層：σz/σsz ≤0.1 ；

4)計算每薄層土沉降量si

5) 計算地基最終沉降量，實際就是將各薄層土沉降量之和s= si

3、地基變形分類

（1）沉降量（2）沉降差（3）傾斜（4）區域性傾斜

第6章土的抗剪強度

1、土的抗剪強度

第7章土壓力

1、土壓力的種類

2、土壓力的計算

（1）主動土壓力

（2）被動土壓力

3、朗肯土壓力理論

4、庫倫土壓力理論庫倫土壓力理論的基本假設：

（1）牆後的填土是理想的散粒體（粘聚力c=0）；

（2）滑動楔體為剛體；

（3）楔體沿著牆背及乙個通過牆踵的平面滑動。

5、特殊情況下土壓力的計算

（1）填土表面有均布荷載

（2）牆後填土分層（c=0）

（3）牆後有地下水

第8章地基的承載力

地基變形的三個階段：壓縮階段；剪下階段；塑性流動階段

地基破壞的三個模式：整體剪下破壞；區域性剪下破壞；沖切剪下破壞

（1）臨塑荷載：指在外荷載作用下，地基中剛剛開始產生塑性變形（區域性剪下破壞）時基礎底面單位面積上所承受的荷載。對應荷載——沉降曲線上的pcr的值。

（2）臨界荷載：地基中塑性變形達到一定深度時，基礎底面的壓力。

（3）極限荷載：地基在外荷載作用下產生的應力達到極限平衡時的荷載。對應荷載——沉降曲線上的pu值。

地基的容許承載力：

第9章土坡穩定分析

簡單土坡的穩定分析

第10章淺基礎

1、確定基礎埋置深度應考慮的因素

2、無筋擴充套件基礎的設計

（1）基礎底面積的確定

1）中心受壓

2）偏心受壓

（2）基礎高度的確定——剛性角

（3）軟弱下臥層承載力的驗算

3、擴充套件基礎的設計

（1）牆下條形基礎

（2）柱下獨立基礎設計

4、減輕建築物有害變形的措施

（1）建築措施

（2）結構措施

（3）施工措施

第11章樁基礎

1、樁基礎的分類（摩擦型樁和端承樁）

按實用功能分：

1．豎向抗壓樁（摩擦型樁和端承樁）；2．豎向抗拔樁；3．水平受荷樁；4．復合受荷樁

按樁身材料分;

1.混凝土樁2.鋼樁3.組合材料樁

按施工方法分：

1.灌注樁（沉管灌注樁、鑽孔灌注樁、挖孔灌注樁）

2.預製樁

按成樁過程的擠土效應分：

1.非擠土樁2.擠土樁3.部分擠土樁

2、樁基礎的構造要求

3、單樁承載力的確定

（1）單樁豎向極限承載力標準值

（2）單樁豎向特徵值

4、樁的負摩阻力

定義土和樁身發生相對位移時，土對樁側的摩擦力才能發揮出來。若樁的沉降大於周圍土體的沉降，土就產生向上的支承樁的摩擦力，稱正摩擦力。反之，若樁周上體的沉降大於樁身沉降，則土就對樁產生向下的摩擦力，此種摩擦力，如同施於樁上的荷載，拉樁下沉，稱負摩阻力。

產生條件：

1）欠固結的軟土或新填土，由於土層在自重下固結而產生；

2）由於軟土表面有大面積堆載或新填土，使樁周的上層產生壓縮變形；

3）由於軟土層下面透水層中抽水或其它原因，地下水降低，土中有效應力增大而引起樁周土的下沉；

4）在自重濕陷性黃土產生自重溼陷時，也會使樁上產生負摩擦力。在樁周圍的土層相對於樁側作向下的位移時，土產生於樁側的摩擦阻力方向向下為負摩擦力。

5）靈敏度較高的飽水粘性土，受打樁等施工擾動(振動、擠壓、推移)影響，附加超靜孔隙水壓力增加，軟土觸變增強，隨後又減弱產生新的固結下沉；

6）大面積軟土地區打入擠土樁，使原來地面隆起，樁間土內總應力和孔隙水壓力都普遍增高，隨後這部分樁間土的固結引起土相對於樁體的下沉；

7）打樁和樁靜載荷試驗作業過程中，當卸荷和樁身向上回彈時，在樁身上部也可能引起樁表面的負摩擦力。

在上述各種情況下，土的自重和地面上的荷載都將通過負摩擦力傳遞給樁。由此可見，樁的負摩擦力問題必定與地基內軟弱土層或溼陷性土的存在有關。這種土層愈厚，負摩擦力的影響也就愈大。

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