土力学与地基基础复习要点

绪论1、地基：受建筑物荷载的影响，建筑物下一定范围内的土层将产生应力和变形，应力和变形值不可忽略的那部分土层称为地基。

2、基础：起支撑上部结构，并将上部结构荷载传给地基的作用的这部分位于上部结构和地基之间的部分称为基础。

3、持力层：基础以下的第一层土称为持力层。

4、软弱下卧层：在地基范围内持力层以下的土层称为下卧层，若下卧层的承载力低于持力层，则称为软卧下卧层。

5、作为承托建筑物的地基应满足的要求：（1）地基的承载能力不小于作用于地基的压力，在防止地基整体破坏和建筑物失稳方面必须有足够的安全储备。

（2）地基的变形值不能过大，保证建筑物不因沉降量过大而破坏或影响正常使用。

第一章土的物理性质（一）土的形成1、形成：土是由原岩经过风化、剥蚀、搬运、沉积而成的。

2、化作用的分类：（1）物理风化：由于温度变化和岩石裂隙中的水的冻结以及岩类的结晶引起岩石表面逐渐破碎崩解，称为物理风化。

（2）化学风化：地表岩石在水溶液、大气以及有机体的化学作用或生物化学作用下引起的破坏过程称为化学风化。

如氧化、水化、水解、岩溶、碳酸化等。

（3）生物风化：生物活动过程中对岩石产生的破坏称为生物风化。

风化作用结果：导致岩石的强度降低、透水性增强。

3、残积物：残积物中残留碎屑的矿物成分在很大程度上与下卧基岩一致，无层理，无分选。

4、坡积物：其矿物成分与下卧基岩没有直接关系，有分选、无层理。

5、洪积物：有层理、有分选。

分为三个部分1.靠近山区部分，地下水位元元元较低，地势较高，且地基承载力较高，是良好的天然地基。

2.离山区较远地段，周期性干旱作用，土体被析出的可溶盐胶结而坚硬密实，承载力较高。

3.中间过渡阶段，土质较弱，承载力较低。

6、冲积物：有明显的层理构造和分选现象。

（二）土的组成1、土的三项体系：固相、液相、气相，其中饱和土和干土属于二项体系。

2、土的粒径级配：土中土粒的大小及组成情况，通常以各个粒组的相对含量来表示，称为土的粒径级配。

3、界限粒径：粒组与粒组之间的分界尺寸称为界限粒径。

4、土粒粒组的划分：六大粒组：漂石或块石、卵石或碎石、圆砾或角砾、砂粒、粉粒及粘粒。

界限粒径分别是200mm、20mm、2mm、0.075mm、0.005mm这5个。

5、颗粒分析方法有筛分法、密度计法或移液管法。

筛分法适用于粒径大于0.075mm的土。

6、粒径级配曲线：由于土的粒径相差悬殊，所以采用对数表示。

若曲线较陡，土粒均匀，土粒级配不良。

反之，曲线平缓，分布范围广粒径相差悬殊，则土粒级配良好。

7、不均匀系数：常用不均匀系数Cu来反映粒径级配的不均匀程度。

Cu=d60/d10即限制粒径与有效粒径之比。

若Cu<5级配不良；若Cu>5级配良好。

Cu越大，土粒越不均匀。

8、土中的水：分为结合水和自由水。

结合水又为强结合水和弱结合水，都不能传递静水压力。

（三）土的结构和构造1、土的结构类型：单粒结构、蜂窝结构、絮状结构。

蜂窝结构和絮状结构土统称为有结构性土。

土粒之间的连接强度会由于长期的压密作用和胶结作用而加强。

2、土的构造特点：成层性和裂隙性。

（四）土的三项比例指标（重点）（五）土的物理性质1、无粘性土：砂土和碎石土统称为无粘性土。

2、砂土的密实度的判别方法：1.天然孔隙比的大小；2.砂土相对密度Dr：若Dr趋近于1，土样越实；若Dr趋近于0，土样越松散。

3.现场标准贯入实验锤击数N，N越大越密。

4、重型圆锥动力触探锤击数N63.55、野外鉴别法3、粘性土随含水率增加处的状态：固态、半固态、可塑及流塑状态。

4、界限含水率：粘性土由一种状态转到另一种状态的分界含水率。

5、液限：土由可塑状态转到流塑状态的界限含水率，W L塑限：由半固态转到可塑状态的界限含水率W P6、塑性指数：液限和塑限的差值为塑性指数I P。

去掉百分号。

塑性指数越大，可塑性越好。

液性指数：粘性土的天然含水率和塑限的差值与塑性指数之比I L 7、粘性土的状态划分及例题第二章土的力学性质（一）土中应力土中应力的分类：土中应力按其产生原因分为自重应力的附加应力。

自重应力：由土的自重在地基内产生的应力所产生的应力。

以地面为起量点，计算公式33页。

自重应力的变化规律：1.随深度线性增加；2.土的自重应力分布曲线是一条折线，拐点在土层交界处和地下水位处；3.同一土层的自重应力按直线变化。

当地下水位下降时，自重应力增加。

附加应力：由建筑物荷载和其它外荷载在地基内产生的应力。

以基础地面为起量点基底压力：又称接触应力，它是建筑物的荷载通过基础传给地基的压力，也是地基作用于基础地面上的反力。

方向竖直向上，单位KPa 中心荷载下的基底压力：计算公式见37页，注意G的定义及计算偏心荷载作用下基底压力的分布规律：当e<l/6时，基底压力为梯形分布；当e=l/6时，三角形分布；当e>l/6时，基底压力重新分布。

地基附加应力分布规律：附加应力在向四周和向下逐渐扩散，数值并逐渐减小。

角点法计算竖向附加应力（二) 土的压缩性1、土的压缩性：地基土在压力作用下体积缩小的特性称为压缩性。

2、土体变形的原因：（1）土颗粒发相对移动，土中水及气体从空隙中排出，使空隙体积V V减小，是根本原因。

（2）封闭在土中的气体被压缩；（3）土颗粒和土中的水被压缩。

3、测压条件下的压缩试验：金属环刀及护环的限制，土样在压力的作用下只能发生竖向压缩，而无侧向变形。

4、压缩曲线：横坐标表示压力P，纵坐标表示孔隙比e绘出的曲线。

5、压缩指标：（1）压缩系数，压缩曲线上任一点的切线斜率为压缩系数a，a值越大，曲线越陡，压缩性越大，单位MPa-1；（2）压缩模量：是指在完全侧限条件下的竖向附加应力与相应的应变增量的比值，用Es表示，Es越大，压缩性越低，单位MPa。

（三）地基的最终沉降量1、分层总和法步骤（四）地基变形与时间的关系1、达西定律：水的渗透速度与水头差成正比，与渗透路径成反比。

达西定律测得的速度值偏小。

2、影响土的渗透性的因素：（1）土粒的大小和级配级配越好渗透性越低；（2）土的孔隙比孔隙比越小渗透性越小；（3）水的温度温度越高，渗透性越好；（4）土中封闭气体的含量气泡越多渗透性越小。

3、有效应力原理：在整个渗透固结过程中，附加应力σz等于有效应力σ’与孔隙水压力u之和，即为有效应力原理。

4、固结度U：是指任一时刻沉降量St与最终沉降量S的比值。

St=US5、关于沉降量的计算题，注意单面排水与双面排水固结时间规律。

（五）土的抗剪强度与地基承载力1、土的抗剪强度表达式2、土的两个抗剪强度度指标：c土的粘聚力；ψ土的内摩擦角3、土的极限平衡状态：当土中任意点在某一平面上的切应力达到抗剪强度时，称该点处于极限平衡状态。

4、土中任一平面上的正应力和剪应力计算公式5、土的极限平衡条件公式6、关于摩尔应力圆的更多知识点7、三轴剪切试验：橡皮膜包裹的作用是以使试样中的孔隙水与膜外液体完全隔开。

三轴剪切试验根据试样中的固结情况和排水条件分为：不固结不排水试验UU、固结不排水试验CU、固结排水试验CD。

8、地基土的破坏形式：整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲剪破坏。

9、临塑荷载：是指基础边缘地基中刚要出现塑性变形时基地单位面积上所承担的荷载。

Zmax=0；极限荷载：指地基在外荷载作用下产生的应力达到极限平衡时的荷载界限荷载：塑性区的最大深度Zmax可控制在基础宽度的1/4，相应的荷载用P1/4表示，称为界限荷载。

Zmax=1/4d。

10、地基极限承载力公式各部分的意义：CNc—滑动面上粘聚力产生的抗力；qNq—基础两侧基础底面均布载荷γd产生的抗力；γNγ—滑动以上，基础底面以的土体自重产生的抗力第三章地基勘察与测试1、地质作用分类：根据能量来源不同分为内力作用和外力作用。

其中内力作用包括岩浆活动、地壳活动、地震作用和变质作用；外力作用包括风化、剥蚀、搬运与沉积作用。

2、地质构造：褶皱和断裂（节理和断层）断层不是简单平面带有宽度3、地下水分类：上层滞水、潜水、承压水4、潜水定义：埋藏在地表以下第一个稳定隔水层以上具有自由水面的地下水称为潜水。

承压水：是指充满于两个稳定隔水层之间的含水层中的地下水。

承受一定的进水压力。

5、勘察工作：分为可行性研究勘察、初步勘察和详细勘察三个阶段。

6、勘察的结果：地基勘察报告书7、勘探方法：钻探、井探槽探和洞探、地球物理勘探。

其中地球物理勘探兼有勘探和测试的双重功能。

第四章天然地基上的浅基础1、基础分类：天然地基上的基础，根据埋置深度和施工方法的不同，可分为浅基础和深基础两大类。

一般埋置深度小于5米，用一般施工方法即可施工的基础称为浅基础；若埋置深度大于 5米，需用特殊方法施工的基础称为深基础。

2、设计地基基础应该满足的要求：（1）地基应该有足够的强度和稳定性（2）基础的沉降量应小于地基的允许变形值。

3、地基变形特征：（1）沉降量：基础中心的沉降量s；（2）沉降差：两相邻基础沉降量的差值；（3）倾斜：指单独基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值;（4）局部倾斜：指砌体称重结构沿纵墙6-10m 之内基础两点间的沉降差与距离的比值，墙身开裂，大多数都是墙身局部倾斜超过允许值所引起的。

4、地基承载力特征值的计算公式Fa-修正后的地基承载力特征值；Fak-地基承载力特征值；ηb、ηd-基础宽度和埋置深度的地基承载力修正系数。

γ-基础底面以下土的重度；b基础底面宽度；γm-基础底面以上土的加权平均重度；d-基础埋置深度5、基础埋置深度的影响因素：（1）建筑物的用途及基础构造的影响；（2）作用在基础上的荷载大小和性质的影响；（3）工程地质和水文地质条件的影响；（4）相邻建筑物基础的影响；（5）地基冻胀性的影响：要求基础埋置深度大于冻结深度。

第五章桩基础1、桩分类：（1）按施工方法分为预制桩和灌注桩。

（2）按承台与地面相对位置不同，分为低承台桩和高承台桩。

（3）按桩的形状和竖向受力情况分为摩擦型桩和端承型桩。

摩擦型桩的桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受；端承型桩的桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受。

（4）按桩的设置效应分为挤土桩、部分挤土桩和非挤土桩。

2、单桩竖向荷载专递过程：（1）桩身位移和桩身荷载随深度递减（2）桩侧摩阻力自上而下逐步发挥。

3、负摩阻力定义：桩在轴向荷载作用下，桩身和桩端土将产生压缩变形，如果桩周土层由于某种原因而下沉，并且它的下沉量大于桩身的下沉量时，在桩侧将会产生向下的摩阻力，称为负摩阻力。

4、单桩承载力根据桩身的材料强度和土对桩的支承力两方面确定。

5、桩基的破坏模式：桩身破坏和地基破坏。

6、裙桩效应：竖向荷载作用下的群桩基础，由于承台、桩、土相互作用，其桩基的承载力和沉降性状往往与相同地质条件和设置方法的同样单桩有明显差别，这种现象称为群桩效应。