土力学与地基基础实验
土力学与地基基础--典型案例
与土有关的典型工程案例一、与土或土体有关的强度问题1．加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓，由于地基强度破坏发生整体滑动，是建筑物失稳的典型例子。
（1）概况加拿大特朗斯康谷仓平面呈矩形，长59.44 m,宽23.47 m。
高31.0m。
容积36368 m3。
谷仓为圆筒仓，每排13个圆筒仓，共5排65个圆筒仓组成。
谷仓的基础为钢筋混凝土筏基，厚61cm，基础埋深3.66m。
谷仓于1911年开始施工，1913年秋完工。
谷仓自重20000t，相当于装满谷物后满载总重量的42 5% 。
1913年9月起往谷仓装谷物，仔细地装载，使谷物均匀分布、10月当谷仓装了31822m3谷物时，发现1小时内垂直沉降达30.5cm。
结构物向西倾斜，并在24小时间谷仓倾倒，倾斜度离垂线达26o53ˊ。
谷仓西端下沉7.32m，东端上抬加拿大谷仓地基滑动而倾倒端下沉7 32m，东端上抬1.52m。
1913年10月18日谷仓倾倒后，上部钢筋混凝土筒仓艰如盘石，仅有极少的表面裂缝。
（2）事故原因1913年春事故发生的预兆：当冬季大雪融化，附近由石碴组成高为9 14m的铁路路堤面的粘土下沉1m左右迫使路堤两边的地面成波浪形。
处理这事故，通过打几百根长为18.3m的木桩，穿过石碴，形成一个台面，用以铺设铁轨。
谷仓的地基土事先未进行调查研究。
根据邻近结构物基槽开挖试验结果，计算承载力为352kPa，应用到这个仓库。
谷仓的场地位于冰川湖的盆地中，地基中存在冰河沉积的粘土层，厚12.2m.粘土层上面是更近代沉积层,厚3.0m。
粘土层下面为固结良好的冰川下冰碛层,厚3.0 m.。
这层土支承了这地区很多更重的结构物。
1952年从不扰动的粘土试样测得：粘土层的平均含水量随深度而增加从40％到约60％；无侧限抗压强度qu从118.4kPa减少至70.0kPa平均为100.0kPa；平均液限wl =105%，塑限wp=35％，塑性指数Ip=70。
试验表明这层粘土是高胶体高塑性的。
2.土力学与地基基础(土的击实试验)
三、布置作业
土的击实试验报告。
（1）试验原理 土的压实程度与含水率、压实功能和压实方法有密切的关 系。当压实功能和压实方法不变时，土的干密度随含水率增加 而增加，当干密度达到某一最大值后，含水率继续增加反而使 干密度减小，能使土达到最大密度的含水率，称为最优含水率 ω op，与其相应的干密度称为最大干密度ρ （2）仪器设备和试样 1、击实仪：锤质量 2.5kg，筒高 116mm，体积 947.4cm 。 2、天平：称量 200g，分度 0.01g。 3、台称：称量 10kg，分度值 5g。 4、筛：孔径 5mm。
教学过程时间分配序号教学内容学时分配回顾与导入10分钟讲解试验原理20分钟演示试验步骤15分钟分组试验40分钟分钟教学手段理论讲授与示范教学相结合教学形式理实一体教学理论教学实验实训上机教材与参考书地基与基础肖明和主编
硅湖建筑工程系教案
授课周次 课程内容
6 土的击实试验 了解土的压实原理，掌握室内标准击实试验确定土的最大干密度和相应最
备注
提问复习
案例导入
教学
过程 压实度检测。即通过土的击实试验来研究土的干密度与土的含水 组织 望同学们通过本节课的学习，能够学会利用试验测得的最佳含水
量来指导施工， 或者通过现场测定的实际干密度与室内击实试验 所得的最大干密度相比（即压实度）来评价土的压实程度。
二、教授新课
（一）教学内容 1.试验原理 2.仪器设备和试样制备 3.试验步骤与结果整理 （二）分组试验：学生分组试验练习，提高积极性。 （三）小结讲评 1、每组选出一个代表展示试验成果，并谈谈试验心得； 2、以提问的方式让学生回答这次课学习了什么内容，有没 有掌握。
分组
班级分为 5 个小组，每组 10 人，进行分组试验，对个别
《土力学与地基基础》教案
《土力学与地基基础》教案第一章：土的性质与分类1.1 教学目标了解土的组成、性质和分类，掌握土的三相指标及土的密度、含水率和塑性指数的概念。
学会使用土工试验仪器进行土的物理性质试验。
理解土的工程特性及其对地基基础的影响。
1.2 教学内容土壤的组成与结构土壤的物理性质：密度、含水率、塑性指数土壤的力学性质：抗剪强度、压缩性、渗透性土的分类与工程特性土工试验：密度试验、含水率试验、塑性指数试验1.3 教学方法课堂讲授：讲解土壤的性质、分类和工程特性。
实验教学：指导学生使用土工试验仪器进行土的物理性质试验。
案例分析：分析实际工程案例，理解土壤性质对地基基础的影响。
第二章：土力学基本理论2.1 教学目标掌握土力学的基本概念、原理和定律，包括剪切强度理论、压缩理论和小应变弹性理论。
学会运用土力学理论分析土壤的力学行为。
土力学的基本概念：应力、应变、应力路径剪切强度理论：抗剪强度、库仑定律、莫尔-库仑准则压缩理论：压缩性、压缩系数、压缩模量小应变弹性理论：弹性模量、泊松比、弹性应变2.3 教学方法课堂讲授：讲解土力学的基本概念、原理和定律。
数值分析：运用数值方法分析土壤的力学行为。
案例分析：分析实际工程案例，运用土力学理论解决问题。
第三章：地基基础设计原理3.1 教学目标掌握地基基础的设计原理和方法，包括浅基础、深基础和地下工程的设计。
学会运用土力学和结构力学的知识进行地基基础的设计。
3.2 教学内容浅基础设计原理：承载力计算、基础尺寸确定、沉降计算深基础设计原理：桩基础、沉井基础、地下连续墙地下工程设计原理：隧道、地铁、地下室3.3 教学方法课堂讲授：讲解地基基础的设计原理和方法。
数值分析：运用数值方法分析地基基础的设计问题。
案例分析：分析实际工程案例，运用土力学和结构力学的知识进行地基基础设计。
第四章：地基承载力与稳定性分析掌握地基承载力和稳定性的分析方法，包括极限平衡法、数值方法和实验方法。
学会运用地基承载力和稳定性分析方法解决实际工程问题。
土力学与地基基础(3、土的物理性质)
土的三相比例指标换算公式（续）
例题：
一块原状土样，经试验测得土的天然密度ρ＝1.67t／m3， 含水量ω＝12.9％，土粒相对密度ds=2.67。求孔隙比e、孔 隙率n和饱和度Ｓr。 （1） e
d s (1 ) w
2.67(1 0.129) 1 1 0.805 1.67
（2）三个基本物理指标
①土的天然密度ρ 定义：土单位体积的质量称为土的密度(单位为g／cm３或 t／m３)，即： m V
测定方法：采用“环刀法”测定。用一个圆环刀(刀刃向 下) 放臵于削平的原状土样面上，垂直边压边削至土样伸出环刀 口为止，削去两端余土，使与环刀口面齐平，称出环刀内土 的质量，求得它与环刀容积之比值即为土的密度。 天然状态下土的密度变化范围很大，一般为ρ＝1.6～ 2.2g／cm3。 规范中一般使用“重度”，单位kN/m3。
IL可以用来表示粘性土
所处的软硬状态；
IL不能反映原状土的结
构状态；
用IL判断扰动土的软硬
状态是合适的。原状
土要比扰动土坚硬。
（3）粘性土的灵敏度和触变性
灵敏度St：用来衡量粘性土结构性对强度的影响的指标。
qu St qu
1.0<St≤2.0 低灵敏 2.0<St≤4.０ 中等灵敏 St>4.0 高灵敏
（2）三个基本物理指标（续）
③土粒相对密度（比重）ds 土的固体颗粒质量与同体积4℃时纯水的质量之比，称 为土粒相对密度(又称为比重)，即：
式中：ρs－土粒密度(g／cm3)； ρw1－纯水在4℃时的密度(单位体积的质量)，等于 lg／cm3或1t／m3。 土粒相对密度可在实验室采用“比重瓶法”测定。土的 比 重值变化不大，其经验值为：砂土2.65～2.69、粉土2.70～ 2.71、粉质粘土2.72～2.73、粘土2.74～2.76；有机质土 2.4～2.5、泥炭土1.5～1.8。(详见教材表2.5)
《土力学与地基基础》实验
根据实验数据，分析地基承载力的变 化规律，研究地基承载力与土的性质 、基础形式等因素的关系。
土的压缩性数据记录与分析
土的压缩性数据记录
在实验过程中，记录不同压力、不同含水量条件下土的压缩 性数据。
土的压缩性分析
根据实验数据，分析土的压缩性变化规律，研究土的压缩性 与土的性质、压力和含水量等因素的关系。
团队协作能力
在实验过程中，学生之间能够相互协作，共同完 成实验任务，团队协作能力得到了锻炼。
实验建议与改进
增加实践环节
加强理论指导
为了更好地让学生理解和掌握土力学与地 基基础的知识，建议增加更多的实践环节 ，提高学生的动手能力。
在实验过程中，部分学生对于土力学与地 基基础的理论知识掌握不够扎实，建议在 实验前加强对相关理论的讲解和指导。
《土力学与地基基础》实验
目
CONTENCT
录
• 实验概述 • 实验设备与材料 • 实验操作过程 • 实验结果与分析 • 实验总结与建议
01
实验概述
实验目的
02
01
03
掌握土力学与地基基础的基本原理和实验技能。
了解土的物理性质、工程分类和工程性质。
掌握土的渗透性、压缩性和抗剪强度等基本实验方法 。
100%
加载设备
选择合适的加载设备，如砝码、 千斤顶等，对地基施加压力。
80%
沉降观测
观察地基的沉降情况，记录数据 ，分析地基的承载能力。
土的压缩性测试
压缩试验
在土样上施加压力，观察土样 的压缩变形情况。
数据记录
记录土样的压力和变形数据， 绘制压缩曲线。
结果分析
根据实验数据，分析土样的压 缩性特征和变形规律。
土力学与地基基础心得报告
土力学与地基基础心得报告引言土力学是土木工程学科中的一个重要分支，它研究土壤的物理力学性质，以及土壤与工程结构之间的相互作用关系。
地基基础是土木工程中最重要的一环，它承载着整个工程的荷载，直接影响工程的安全性和稳定性。
在本次学习过程中，我对土力学与地基基础有了更深入的了解，本文将就此进行总结和心得报告。
理论知识掌握在学习过程中，我通过课堂的学习、参考教材和学习资料的阅读，逐渐掌握了土力学与地基基础的基本理论知识。
其中包括土壤的物理力学性质、土壤中的水分与渗流、土壤的固结与沉降、土壤的承载力与变形性等方面的知识。
这些理论知识为我后续的实践操作提供了必要的基础。
实践操作技能通过课堂上的实践操作、实验室的模拟实验以及实地勘测与观察，我逐渐掌握了相关的实践操作技能。
例如，我学会了如何使用土壤试验仪器进行土壤的力学性质测试，如剪切强度试验、压缩试验等。
我还参与了地基基础的施工监测工作，学会了如何进行地基基础的测量与观测，并掌握了一些常用的地基加固与处理的方法。
实际案例分析在学习过程中，我们还对一些实际的工程案例进行了分析与讨论。
通过分析这些案例，我们可以更加深入地理解土力学与地基基础的理论知识在实际工程中的应用。
例如，我们分析了某一高层建筑工程中地基基础的设计与施工，以及在后续使用过程中的变形与沉降情况。
通过这些案例的分析，我们可以总结出一些规律和经验，为我们今后的工程实践提供借鉴和指导。
心得体会通过学习土力学与地基基础，我深刻体会到了土壤与工程结构之间的紧密联系。
地基基础是工程安全和稳定的基石，合理的设计和施工过程是确保工程质量的关键。
在未来的工程实践中，我将继续加强对土力学与地基基础的学习，在实践中不断提升自己的实践能力与技术水平。
结论通过本次学习，我对土力学与地基基础有了更全面、更深入的认识。
我掌握了相关的理论知识和实践技能，并通过实际案例的分析，深化了对土力学与地基基础的理解。
我相信在今后的工程实践中，我将能够更好地运用土力学与地基基础的知识，为工程建设贡献自己的力量。
土力学与地基基础--典型案例
与土有关的典型工程案例一、与土或土体有关的强度问题1．加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓，由于地基强度破坏发生整体滑动，是建筑物失稳的典型例子。
（1）概况加拿大特朗斯康谷仓平面呈矩形，长59.44 m,宽23.47 m。
高31.0m。
容积36368 m3。
谷仓为圆筒仓，每排13个圆筒仓，共5排65个圆筒仓组成。
谷仓的基础为钢筋混凝土筏基，厚61cm，基础埋深3.66m。
谷仓于1911年开始施工，1913年秋完工。
谷仓自重20000t，相当于装满谷物后满载总重量的42 5% 。
1913年9月起往谷仓装谷物，仔细地装载，使谷物均匀分布、10月当谷仓装了31822m3谷物时，发现1小时内垂直沉降达30.5cm。
结构物向西倾斜，并在24小时间谷仓倾倒，倾斜度离垂线达26o53ˊ。
谷仓西端下沉7.32m，东端上抬加拿大谷仓地基滑动而倾倒端下沉7 32m，东端上抬1.52m。
1913年10月18日谷仓倾倒后，上部钢筋混凝土筒仓艰如盘石，仅有极少的表面裂缝。
（2）事故原因1913年春事故发生的预兆：当冬季大雪融化，附近由石碴组成高为9 14m的铁路路堤面的粘土下沉1m左右迫使路堤两边的地面成波浪形。
处理这事故，通过打几百根长为18.3m的木桩，穿过石碴，形成一个台面，用以铺设铁轨。
谷仓的地基土事先未进行调查研究。
根据邻近结构物基槽开挖试验结果，计算承载力为352kPa，应用到这个仓库。
谷仓的场地位于冰川湖的盆地中，地基中存在冰河沉积的粘土层，厚12.2m.粘土层上面是更近代沉积层,厚3.0m。
粘土层下面为固结良好的冰川下冰碛层,厚3.0 m.。
这层土支承了这地区很多更重的结构物。
1952年从不扰动的粘土试样测得：粘土层的平均含水量随深度而增加从40％到约60％；无侧限抗压强度qu从118.4kPa减少至70.0kPa平均为100.0kPa；平均液限wl =105%，塑限wp=35％，塑性指数Ip=70。
试验表明这层粘土是高胶体高塑性的。
土力学与地基基础设计实例
《土力学与地基基础》课程设计第一部分 墙下条形基础课程设计一、墙下条形基础课程设计任务书（一）设计题目某教学楼采用毛石条形基础，教学楼建筑平面如图4-1所示，试设计该基础。
（二）设计资料⑴工程地质条件如图4-2所示。
杂填土 3K N /m 16=γ粉质粘土 3K N /m 18=γ3.0=b η a M P 10=s E6.1=d η 2KN/m 196=k f淤泥质土a 2M P =s E2KN/m 88=k f⑵室外设计地面-0.6m ，室外设计地面标高同天然地面标高。
图4-1平面图图4-2工程地质剖面图⑶由上部结构传至基础顶面的竖向力值分别为外纵墙∑F1K=558.57kN，山墙∑F2K=168.61kN，内横墙∑F3K=162.68kN，内纵墙∑F4K=1533.15kN。
⑷基础采用M5水泥砂浆砌毛石，标准冻深为1.2m。
（三）设计内容⑴荷载计算（包括选计算单元、确定其宽度）。
⑵确定基础埋置深度。
⑶确定地基承载力特征值。
⑷确定基础的宽度和剖面尺寸。
⑸软弱下卧层强度验算。
（四）设计要求⑴计算书要求书写工整、数字准确、图文并茂。
⑵制图要求所有图线、图例尺寸和标注方法均应符合新的制图标准，图纸上所有汉字和数字均应书写端正、排列整齐、笔画清晰，中文书写为仿宋字。
⑶设计时间五天。
二、墙下条形基础课程设计指导书（一）荷载计算 1.选定计算单元 对有门窗洞口的墙体，取洞口间墙体为计算单元；对无 门窗洞口的墙体，则可取1m 为计算单元（在计算书上应表示出来）。
2.荷载计算 计算每个计算单元上的竖向力值（已知竖向力值除以计算单元宽度）。
（二）确定基础埋置深度dGB50007-2002规定d min =Z d -h max 或经验确定d min =Z 0+（100~200）mm 。
式中 Z d ——设计冻深，Z d = Z 0·ψzs ·ψzw ·ψze ； Z 0——标准冻深；ψzs ——土的类别对冻深的影响系数，按规范中表5.1.7-1；ψzw ——土的冻胀性对冻深的影响系数，按规范中表5.1.7-2；ψze ——环境对冻深的影响系数，按规范中表5.1.7-3；（三）确定地基承载力特征值f a)5.0()3(m d b ak a -+-+=d b f f γηγη式中 f a ——修正后的地基承载力特征值（kPa ）； f ak ——地基承载力特征值（已知）(kPa)；ηb 、ηb ——基础宽度和埋深的地基承载力修正系数（已知）；γ——基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度(kN/m 3)；γm ——基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度(kN/m 3)； b ——基础底面宽度（m ），当小于3m 按3m 取值，大于6m 按6m 取值；d ——基础埋置深度（m ）。
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缩
实
二、实验内容
验
·
测定土样在不同压应力作用下及浸水后的高度变化情况，
从而判断其压缩等级及是否具有湿陷性。
三、主要仪器设备
固结仪10台，百分表10只，电子天平一台。
实验一 黄土浸水压缩实验
土木工程学院
·
实
验
四、解释
一
School of civil engineering
黄土系一种粘性土，它在天然状态下具有肉眼可见的孔隙， 黄
备
简
2.杠杆比： 1：12
介
3.加荷形成：砝码
·
4.最大垂直荷重：400kPa
5.压力级别：50kPa、100kPa、200kPa、300kPa、400kPa
6.最大水平剪切力：1.2KN
7.主要实验任务：土的抗剪强度实验
8.本仪器用于测定土的抗剪强度,通常采用四个试样,分别在不
同的垂直压力下,施加剪切力进行剪切,求得破坏时的剪应力,然后
根据库仑定律确定强度参数、内摩擦角和内聚力。
实验一 黄土浸水压缩实验
土木工程学院
·
实 • 实验性质：操作性 验 • 实验类别：专业基础课 一 • 每组人数： 3～4
School of civil engineering
黄 土
一、实验目的
浸 水
掌握黄土的压缩系数及湿陷系数的测定方法，以判断土的
压
压缩等级以及是否为湿陷性黄土。
时
4人一组，每组一套实验设备，在规定时间内独立完成实验测定、
·
数据处理，并撰写实验报告。
序号
项
目
1 黄土浸水压缩实验 2 土的抗剪强度实验
实验性质 学时
验证 综合 设计
2
√
√
2√
实验主要设备简介
土木工程学院
·
School of civil engineering
实 实验主要设备简介
验
主 要
WG型单杠杆固结仪
设
1.主要技术指标：试样面积：30cm2及50cm2
备
简
2.杠杆比：24：1及20：1
介
3.加荷形成：砝码
·
4.最高压力：4000kPa(30cm2) 2000 kPa (50cm2)
5.压力范围：12.5kPa-4000kPa
6.主要实验任务：压缩实验
7. 测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力或孔隙比
浸
水
余土测定含水量和土粒比重。
压 缩
3.在渗压容器底板上顺序放上护环、洁净的透水石和干滤纸，
实
再把环刀（已装好试样）放入护环内，然后在试样面上顺次放
验
上洁净的干滤纸一张，透水石一块，最后放下加压导环和传压
·
活塞。
4.检查加压设备是否灵敏，利用平衡锤调整杠杆横梁至水平
位置。
实验一 黄土浸水压缩实验
土木工程学院
载作用下受水浸湿时失去它的本身结构的坚固和稳定性的叫做
湿陷性黄土；荷载作用下受水浸湿时几乎没有什么反应，结构
仍旧稳定的叫做非湿陷性黄土。
实验一 黄土浸水压缩实验
土木工程学院
·
实
验
五、实验步骤
一
School of civil engineering
黄
1.按照实验要求制样。
土
2.擦净环刀外壁，称环土总质量，准确至0.01克。取制样时
实验一 黄土浸水压缩实验
土木工程学院
·
实
验
五、实验步骤
一
School of civil engineering
黄 土
8.第二级荷重增加50 kPa，第三级加至200 kPa。
浸
9.在荷重200 kPa下试样稳定后，自下而上浸水，浸水后
土力学与地基基础实验是理论教学的重要实践性环节，通过实验进一 步加深对理论知识的理解，熟悉常见土的各种工程特性，了解常用土工 试验仪器的工作原理及操作方法，掌握土力学有关理论指标如何通过室 内实验测出，为今后从事工程实践和科学研究打下良好基础。
·
目录
目 录
土木工程学院
School of civil engineering
验
整数，记下作为初读数，然后去掉砝码盘上质量。
·
7.加第一级荷重50 kPa，并在加上砝码同时开动秒表，记 下时间。加荷后每经1、2、5、10、20分钟，以后每30分钟直 至压缩稳定（每小时百分表读数变化不超过0.01mm）时，各 记录百分表读数一次（实验课因时间限制，只读至5-10分钟， 即认为变形已经稳定）。
·
目
录
实验一 黄土浸水压缩实验
实验二 土的抗剪强度实验
·
目
录
·
目 录
·
目 录
·
试验项目及学时
土木工程学院
·
School of civil engineering
试
试验项目及学时
验
项
目
土力学与地基基础实验课程包括2个实验项目, 均为必作实验，
及
学 共4个学时。实验项目及学时的分配见下表所示。实验要求学生3～
土木工程实验教学中心
Experimental Teaching Center of Civil Engineering
《土力学与地基基础》 实验
土木工程实验教学中心
Experimental Teaching Center of Civil Engineering
课程简介
土力学的任务是讲授土力学的基本概念和基本原理，运用这些原理和 概念，掌握地基沉降计算、土压力计算及土坡稳定分析等基本理论和方 法。基础工程主要讲授常见的地基基础的设计理论和计算方法，通过学 习使学生掌握地基基础设计的基本原则，具有进行一般工程基础设计的 能力，在学习土力学的基础上结合有关结构设计和施工技术知识，分析 和解决地基基础设计与施工问题。
·
School of civil engineering
实 验五、实验步骤来自一5.把装好的渗压容器放在加压台的正中，使传压活塞的凹部
黄 土
与加压横梁的凸头密合，装上测微表，调整其伸长距离，并检
浸
查表是否灵敏和垂直。
水
压
6.借加压设备，在试样上加荷约1.0kPa（折合砝码实际质
缩 实
量41.7克），使容器各部分接触妥帖，这时调整百分表读数为
土
而孔隙的大小远超过组成土骨架的颗粒。湿陷性黄土在工程地
浸 水
质方面的主要特征，就是它在天然含水量时能够承受较大的荷
压
载，变形也较小，但一旦被水浸湿后，往往会发生突然附加下
缩
实
沉，即湿陷，使得其上的建筑物产生严重变形，甚至破坏。
验
但并不是所有的黄土都具有湿陷性，根据它在荷载作用下
·
浸湿时土粒结构变形情况可以分为湿陷性和非湿陷性两类。荷
和压力的关系、变形和时间的关系，以便计算土的单位沉降量、
压缩系数、压缩指数、回弹指数、压缩模量、固结系数及原状
土的先期固结压力等。
实验主要设备简介
土木工程学院
·
School of civil engineering
实 实验主要设备简介
验
主 要
ZJ应变控制式直剪仪
设
1.主要技术指标：试样尺寸：30cm2高2cm