土力学 第1章资料
土力学复习资料
基础：建筑物最底下的这一部分结构。
地基：承受由基础传来荷载的土层（或岩层）。
持力层：位于基础底面下的第一层土。
下卧层：持力层下的土层。
地基的分类：按地质情况分：土基、岩基。
按设计施工情况分：天然地基：不需处理而直接利用的地基。
人工地基：经过人工处理而达到设计要求的地基。
土的特点：碎散性、压缩性、固体颗粒间的相对移动性及透水性。
连续介质的固体材料。
土的用途：作为地基；作为建筑材料（e.g.路基，堤坎）土力学的研究对象：研究土的本构关系以及土与结构物相互作用的规律。
土的本构关系：即土的应力——应变——强度——时间四变量之间的内在联系。
地基设计中，必须满足的两个技术条件：1、地基的变形条件：（沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜）保证建筑物不因地基变形而损坏或者影响其正常使用。
2、地基的强度条件：要求作用于地基的荷载不超过地基的承载力，保证地基在防止整体破坏方面有足够的安全储备。
基础设计中，必须满足的两个技术条件：基础应当具有足够的强度和耐久性。
土的概念: 土是岩石风化的产物，是母岩风化后经搬运、沉积等地质作用形成的岩石碎屑和土颗粒组成的集合体。
土的分类（1）按有机质含量 :有机土；无机土（2）按粒间粘聚程度: 粘性土,无粘性土土力学的概念 :以土和土体为研究对象，研究其物理、力学特性、稳定性以及土与结构的相互作用的一门学科。
土的性质包括 :物理性质 ,力学性质 ,水理性质 ,工程性质土的成因 :土的形成要经历风化、剥蚀、搬运、沉积等作用过程。
残积土:残积土是残留在原地未被搬运的那一部分岩石风化剥蚀后的碎屑堆积物，其成分与母岩相同，一般没有层理构造，均质性差，孔隙度较大，作为建筑物地基容易引起不均匀沉降。
洪积土:是指在山区或高地由暂时性水流(山洪急流)作用，将大量的残积物、坡积物搬运堆积在山谷中或山前平原上的堆积物。
冲积土:是由河流流水的地质作用，将两岸基岩及其上部覆盖的坡积、洪积物质剥蚀后搬运沉积在河流平缓地带形成的沉积物。
工程地质及土力学复习资料(自考02404)
工程地质及土力学复习资料第一章岩石和地质构造一、什么叫矿物质和岩石？说明几种主要的造岩矿物和岩石的种类？矿物：具有一定化学成分和物理性质的自然元素单质和化合物，主要造岩矿物：白云母、角闪石、石英、白云石等。
岩石：是地壳中由一种或多种矿物组成的物质。
岩石有岩浆石、沉积石、变质石等。
何谓岩石的结构和构造?岩石的结构：是指组成岩石的矿物结晶程度、晶粒大小、晶体形状及相互结合的方式。
构造指矿物在岩石中的排列和充填方式所反映出的外貌特征。
二、试结合矿物的标本，阐述矿物主要的物理性质特征如颜色、光泽、解理、断口、结晶形态和硬度等的基本概念。
颜色：矿物的颜色是矿物对白（日）光选择吸收的表现。
当矿物有选择地吸收其中某一或某些波长的光波时，则矿物就呈现剩余波长光波的混合色。
按其不同的成因可分为自色、他色和假色。
条痕色：指矿物粉末的颜色，他排除了矿物因反射所造成的色差，以去掉假色，减弱他色，保存自色，使常见矿物的颜色更为固定，对于鉴别矿物具有实用意义。
透明度：是指矿物透光能力的大小，即光③线透过矿物的程度。
矿物的透明度分为：透明、半透明、不透明三级。
光泽：矿物表面反光的的光亮程度称为光泽。
矿物的光泽按其反射强弱划分如下：①金属光泽；②非金属光泽。
硬度：矿物抵抗外力刻划研磨的能力称为硬度。
各种矿物由于化学成分和内部结构的不同，常具有不同的硬度，这是鉴别矿物的一个重要特征。
解理与断口：矿物受到外力的作用（如敲打），其内部质点间的连接力被破坏，沿一定的方向形成一系列光滑的破裂面的性质，称为解理。
所裂开的光滑破裂面称为解理面。
不具方向性的不规则断裂面，则称为断口。
解理是反映矿物质内部质点相互连接强弱的特征。
根据解理发生的完全程度，把解理分为如下几种：①极完全解理；②完全解理；③中等解理；④不完全解理。
三、试结合矿物的标本，阐述表观鉴别常见矿物的基本方法及几种主要矿物的特征。
鉴别方法：用显微镜观察法、化学分析法、专用仪器分析法、表观鉴别法。
土力学1
原生矿物 在物理风化作用下，土粒保持与
成土原岩相同的矿物成分。
如：长石、石英、云母颗粒
次生矿物 在化学风化作用下，由于改变了
成土原岩原来的矿物成分，形成 了新矿物。主要是粘土矿物。 如：蒙脱石、伊利石、高岭石
土的三相组成
粘土矿物:
一9面. 克积固蒙大体脱约颗土粒与的一总个表 足球场一样大
高岭石
伊利石
便于研究和应用
变形特性 强度特性 渗透特性
土的组成 土体
固相 + 液相 + 气相
土粒
构成土骨架，起决定作用
重要影响
次要作用
思考
1.土是如何产生的?
2.土由哪几部分组成?
土的三相组成
一. 固体颗粒
1. 土的固体颗粒（固相）
颗粒形状
矿物成分
颗粒级配
物理状态 力学特性
土的三相组成
一. 固体颗粒
1) 土粒的矿物成分
90
80
70
60
50
40
30
20
10 0
d60
d30
d10
粒径(mm)
小于某粒径之土质量百分数（％） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005
斜率: 某粒径范围内颗粒的含量 陡—相应粒组质量集中 缓--相应粒组含量少 平台--相应粒组缺乏
连续程度:
Cc = d302 / (d60 ×d10 )
2
0.075 0.005
土的三相组成
一. 固体颗粒
颗粒级配
——土中所含各粒组的相对含量，以土粒总重量百分数来表示
•确定方法 颗粒分析试验
•
筛分法：适用于粗粒土 (>0.075 mm或>0.1 mm)
川大网教土力学及地基基础复习资料
《土力学及地基基础（１）》复习资料一、填空题01.粘性土按含水量不同具有不同的状态，包括固态、半固态、可塑状态、流动状态。
02.若砂土的天然孔隙比与其所能达到的最大孔隙比相等，则该土处于最最疏松的状态03.基础底面与地基之间产生的接触应力称为基底压力，而建筑物新增加于基础底面的压力称为基底附加压力，后者可以通过在建筑物建造后的基底压力中扣除基底标高处原有的土中自重应力得到。
04. 对无粘性土的工程性质影响最大的因素是密实度。
05. 土的三相组成是，土中的固体颗粒、土中的水、土中的气。
06. 若土的压缩曲线(e—p曲线)较陡，则表明土的压缩性土的压缩性较大。
07. 如图所示，若采用角点法计算基础甲中心点0下附加应力，则当计算由本基础产生的附加应力时，0点取为 4 个相等小矩形oabc 的公共角点；当计算由相邻基础乙产生的附加应力时，0点取 2 个相等小矩形oafg和2个与oaed相同的矩形的公共角点。
07题图08．文克尔地基模型适用于_抗剪__强度很低的地基，因为该模型忽略了地基的_剪力__。
09．桩按挤土效应可分为挤土桩、小量挤土桩和非挤土桩。
10．如果因为建筑方面的原因，建筑物的平面造型复杂，这时可以通过设置__沉降缝___来避免建筑物的不均匀沉降产生的结构应力。
11．各级建筑物的基础底面积均应按地基承载力进行计算。
12．基础设计除了要满足基础本身的___承载力____要求之外，还要满足地基_承载力_和_变形_的要求。
13．大面积地面堆载使桩周土层压密，使桩侧产生负摩擦力。
14．竖向抗压桩桩侧的负摩擦阻力会_增大_桩身内力，__增大_桩顶沉降。
15．上部结构荷载在柱下十字交叉基础节点上的分配，一般要求满足_静力平衡__和_变形协调_条件。
16．设计筏板基础底面时，应尽可能使_荷载合力的作用点_和__筏基底面形心_重合，或者通过筏板__外挑长度__来减小偏心。
当不能重合时，在永久荷载与可变荷载准永久组合下，矩形基底的偏心距宜小于或等于_1/60_的基础宽度。
土力学复习资料
土力学一、名词解释土的干密度：单位体积土中土粒的质量称为土的干密度。
工程上常以土的干密度来评价土的密实程度，并常用这一指标来控制填土的施工质量。
临界水力坡降：指土体开始发生流土破坏时的水力坡降。
附加应力：由建筑物荷载在地基土中引起的、附加在原有自重应力之上的应力。
欠固结土：指在目前自重应力下还未达到完全固结的土体，土体实际固结压力小于现有覆盖土自重应力。
天然休止角：指干燥沙土自然堆积所能形成的最大坡角土的饱和重度：土中空隙完全被水充满时土的重度称为饱和重度。
固结度：地基在某一时刻t的固结沉降与地基最终固结沉降之比。
软化性：指岩石浸水饱和后强度降低的性质超固结：渗透系数：反映土的透水性能的比例系数，相当于水力坡降等于1时的渗透速度。
临塑荷载：地基中即将出现塑性区但未出现塑性区时所感应的基底压力，及相应于塑性区的最大深度等于零时所对应的基底压力。
土的构造：在同一土层中的物质成分和颗粒大小等都相近的各部分之间的相互关系的特征。
粉土：指塑性指数小于或等于10，粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过总质量50%的土。
不固结不排水实验：试样在施加周围压力和随后施加竖向压力直至剪切破坏的整个过程中都不允许排出，自始至终关闭排水阀门的三轴压缩试验。
角点沉降系数：单位均布矩形荷载在其角点处引起的沉降。
极限承载力：地基能承受的最大荷载强度。
二、填空1.在土的三相比例指标中，三项基本的试验指标是土的密度、土粒相对密度、含水量，它们分别可以采用环刀法（灌砂法）、比重瓶法和烘干（烧干、炒干）法测定。
2.实际工程中，土的压缩系数根据土原有的自重应力增加到自重应力和附加应力之和这一压力变化区间来判定，采用的压缩性指标是压缩系数a1-2.3.直接剪切试验：快剪实验、固结快剪实验、慢剪实验；三轴试验：不固结不排水、固结不排水、固结排水4.采用单向压缩分层总和发计算地基沉降时，通常根据室内压缩实验曲线确定压缩性指标，若考虑应力历史对地基沉降的影响，则应根据原始压缩曲线确定压缩性指标。
土力学-第一章(1)PPT课件
（二）击实功能的影响： 同一种土，压实功能小，则能达到的最大干密 也小，最优含水率大；压实功能大，则能达到 的最大干密度也大，最优含水率小
.
52
（三）土类和级配的影响
同样的含水率情况下，粘性土的粘粒含量越高或塑性指 数越大，越难于压实。
.
4
2.土的粒径分组 粒度:颗粒粒径的大小; 粒组:把粒度相近的颗粒合为一组。
《铁路桥涵地基和基础设计规范》 （TB1002.5-99）对粒组的划分见表1—1。
圆粒 卵石 漂石
黏土粒 粉粒 砂粒 角粒 碎石 块石 粒径
0.005 0.05 2
20 200 单位：mm
.
5
(二)用筛析法作土的颗粒大小分析
强度、节理
级配、形状
塑性指数 或塑性图
46
二、特殊土
红黏土：易引起不均匀沉降
湿陷性黄土：遇水易引起湿陷
特殊土
软土：压缩性高承载力与强度低 膨胀土：遇水膨胀，失水收缩
冻土：冻胀融沉
三、特殊土的野外鉴别方法
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47
三、特殊土的野外鉴别方法
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48
第六节 土的压实性
一、概述
土的压实性指在一定的含水率下，以人工或 机械的方法，使土体能够压实到某种密实程度 的性质。 土工建筑物，如土坝、土堤及道路填方是用 土作为建筑材料填筑而成，为了保证填土有足 够的强度，较小的压缩性和透水性。在施工中 常常需要压密填料，以提高土的密实度和均匀 性。填土的密实度常以其干密度来表示。 在实验室内研究土的密实性是通过击实试验 进行的。
孔隙中充满水时为饱和土，为二 相体系；
土力学复习资料
绪论地基：受建筑物荷载影响的那一部分地层。
基础：建筑物在地面以下并将上部荷载传递至地基的结构。
持力层：直接支承基础的地层。
第一章地基岩土和地下水岩石：形成年代较长，颗粒间牢固联结，呈整体或具有节理裂隙的岩体。
土：是松散的沉积物，它是岩石经风化、剥蚀、搬运、沉积而成。
形成年代较短，又称第四纪沉积物。
岩石的成因类型：岩浆岩、沉积岩和变质岩。
岩浆岩：是由岩浆侵入地壳或喷出地表而形成的。
岩浆喷出地表后冷凝形成的称为喷出岩，在地表以下冷凝形成的称为侵入岩。
常见岩浆岩有:花岗岩、正长岩、玄武岩等。
沉积岩：是在地表条件下，由原岩经风化剥蚀作用而形成的岩石碎屑变质岩：组成地壳的岩石由于地壳运动和岩浆活动等的影响，使其在固态下发生矿物成分，结构构造的改变，从而形成新的岩石。
土的成因类型：残积土、坡积土、洪积土、冲积土。
残积土：原岩经风化作用而残留在原地的碎屑物。
坡积土：高处的岩石风化产物，由于受到雨雪水流的搬运，或由于重力的作用而沉积在较平缓的山坡上，这种沉积土称为坡积土。
洪积土：由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流，将大量的基岩风化产物剥蚀、搬运、堆积于山谷冲沟出口或山前倾斜平原而成。
冲积土：河流两岸的基岩及其上部覆盖的松散物质，被河流流水剥蚀后，经搬运、沉积于河流坡降平缓地带而形成的沉积土。
特点：具有明显的层理构造和分选现象。
土的组成：固体颗粒（固相）、水（液相）、气体（气相）。
土粒大小与哪些因素有关：与其颗粒形状、矿物成分、结构构造存在一定的关系。
土的粒径级配：土中土粒大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量来表示，称为土的粒径级配。
土的粒径级配的测定方法：对于粒径大于0.075mm的粒组可用筛分法测定。
对于粒径小于0.075mm的颗粒则用比重计法或移液管法测定。
粒径级配曲线：如曲线较陡，则表示颗粒大小差不多，土粒较均匀，级配不良。
如曲线平缓，则表示粒径相差悬殊，土粒级配良好。
不均匀系数Cu：Cu=d60/d10 （其中d60为限制粒径，d10为有效粒径）Cu<5的土，看做级配不良，Cu>10的土看做级配良好。
《土力学》第一章总结 ppt课件
第一章 总结
§1.1 土的形成与特征
一、土的概念
岩石经过风化作用在不同条件下形成的自然历史产物
二、土的种类
1. 残积土(sedentary or residual soil) 2. 运积土(sedimentary soil) 1)坡积土(cliff soil)；2)洪积土(flood soil)；3)冲积土 (alluvial soil)；4)湖泊沼泽沉积土：5)海相沉积土：6) 冰积土：7)风积土
2. 其它六个常用指标(换算指标)
– (1) 特定条件下的密度（重度）
• ① 干密度(dry density)d • ② 饱和密度 (water-saturated density) sat • ③ 有效密度(浮密度buoyant density)
– (2) 表示土中孔隙含量的指标
①孔隙比(void ratio)e ②孔隙率( porosity) n
§1.2 土的三相组成
一、土的固体颗粒（土粒）
1. 土的颗粒级配曲线分析
不均匀系数Cu = d60 / d10 ，曲率系数Cc =
2. 土粒矿物成份
d320 d10 d60
➢ 一类是原生矿物，如石英、长石、云母等，粗粒土的土粒往往都是原 生矿物；
➢ 另一类是次生矿物，土中的次生矿物主要是粘土矿物，蒙脱石，伊里 石，高岭土是三种最常见的粘土矿物。
m dsVs w (1 w) ds w (1 w)
V Vs (1 e)
1 e
经变换得：e ds (1 w)w 1
错误做法：
证明题要详细的证
证明：
明，计算题可以用 结论
ds (1 w)w
1 e
右
ds (1 w)w
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形成过程 形成条件
土的形成 影 响
影响
物理力学 性质
固相（固体颗粒) 液相（土中水） 气相（土中气）
土的三相组成 土的物理状态 土的结构
土的工程分类
决定
变形特性 强度特性 渗透特性
1.2 土的组成 土体
固相 + 液相 + 气相
土粒
构成土骨架，起决定作用
重要影响
次要作用
思考
1.土是如何产生的?
2.土由哪几部分组成?
稳定性强
晶胞示意图
若干个晶胞按某种联结方式叠加
晶胞的联结方式
水分子联结 钾离子联结 氢键联结
蒙脱石
伊利石
高岭石
粘土矿物
§1.2土的三相组成 一. 固体颗粒
粘土矿物的
晶格构造
比表面积 ：单位质量
土颗粒所9克拥蒙有脱的土总的表总面
粒
径 表 个高面 足岭大积石积 球大 场约 一与 样一 大伊中利石
比表面积 7-30m2/g 67-100m2/g
d60 d10 d30 Cu Cc
0.33 0.005 0.063 66 2.41
小于某粒径之土质量百分数（％） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
土的颗粒级配累积曲线
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10 0
d60
d30
d10
粒径(mm)
斜率: 某粒径范围内颗粒的含量 陡—相应粒组质量集中 缓--相应粒组含量少 平台--相应粒组缺乏 连续程度:
Cc = d302 / (d60 ×d10 )
— 曲率系数
较大颗粒缺少 Cc 减小 较小颗粒缺少 Cc 增大
C c = 1 ~ 3, 级配连续性好
小于某粒径之土质量百分数（％） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005
土的颗粒级配累积曲线
海相沉积物 颗粒细，表层松软，土性差
冰川: 冰积土 土粒粗细变化较大，性质不均匀
风力：风积土 颗粒均匀，层厚而不具层理
敦煌雅丹国家地质公园
雅丹地貌——典型风蚀作用地貌
土的分类有哪些?
无机土
无粘性土:如砂土,碎石土,卵石土 粘性土:颗粒细小
一般土
粉土
有机土
土
特殊土 :湿陷性土、膨胀土、盐渍土、软土等
•粒组 按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类
•界限粒径 划分粒组的分界尺寸
土粒粒组的划分（GBJ145-90)
巨粒土
粗粒土
块石 卵石 圆砾 漂石 碎石 角砾
砂粒
细粒土 粉粒 粘粒
d
粗 中 细 粗 中 细 极细 粗 细
mm
10 5 0.5 0.25 0.1
0.01
2
§1.2土的三相组成 一. 固体颗粒
§1.2土的三相组成 一. 固体颗粒
小于某粒径之土粒质量百分数P（％） 10 5.0 1.0 0.5
0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
土的颗粒级配累积曲线
100g 累积质量百分数 P
100 90 80
10 5.0 5g 2.0 8g 1.0 9g 0.5 12g 0.25 11g 0.1 19g
胀缩性 小
中
渗透性 大
中
强度
大
中
压缩性 小
中
蒙脱石
小 810m2/g
大 小 小 大
§1.2土的三相组成 一. 固体颗粒
2) 土的颗粒级配
各粒组的质量分数:各粒组的质量占
全部土粒总质量的百分比,即土中各粒 组的相对含量。
颗粒大小
影响土性 的主因
各粒径成分 在土中占的 比例
狭义的颗粒级配
§1.2土的三相组成 一. 固体颗粒 •粒度（径）土粒的大小
成土原岩原来的矿物成分，形成 了新矿物。主要是粘土矿物。
如：蒙脱石、伊利石、高岭石
鳞片状层叠晶体，其基本结晶单元称为晶片
§1.2土的三相组成 一. 固体颗粒
两种晶片:硅氧晶片和铝氢氧晶片(硅片和铝片）
硅片的结构
§1.2土的三相组成 一. 固体颗粒
铝片的结构
关于同像置换（同形代替）的概念
晶片：粘土矿物的基本结晶单元。 晶胞：晶片有序排列形成的基本层组。
颗粒级配
——土中所含各粒组的相对含量，以土粒总重量百分数来表示
•确定方法 颗粒分析试验
•
筛分法：适用于粗粒土 (>0.075 mm或>0.1 mm)
•
水分法：适用于细粒土 (<0.075 mm或<0.1 mm)
•表述方法
颗粒级配曲线：根据颗粒分析结果求出各粒组的含量占全部
土粒重量的百分比，然后按小颗粒至大颗粒计算累积百分含量， 用半对数坐标绘制成颗粒级配累积曲线。
地表地质作用
岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的
1)风化作用
影响产生胀缩而发生裂缝,或在运动 过母程岩中表因面碰和撞碎和散摩的擦颗而粒破受碎环境因素的
作用而改变其矿物的化学成分，形成
新的矿物
物理风化 量变 原生矿物
无粘性土
质变
化学风化
次生矿物
粘性土
生物风化
有机质
动植物的活动
2) 搬运与沉积
母岩表层经风化作用破碎成岩屑或细小 颗粒后，未经搬运残留在原地的堆积物
36g
%
70
60
95
50
87
40
30
78
20
66
10 0
55
36
粒径(mm)
粒径(mm)
0.05 0.01
0.005
水分法
累积质量百分数 26
13.5
10
P(%)
特征粒径:
d60 : 限定粒径 d10 : 有效粒径 d30 :中值粒径
不均匀程度：
Cu = d60 / d10
— 不均匀系数
Cu ≥5,颗粒大小不均匀
§1.2土的三相组成 一. 固体颗粒 1.2.1 土的固体颗粒（固相）
颗粒排列
矿物成分
颗粒级配
物理状态 力学特性
§1.2土的三相组成 一. 固体颗粒
1) 土粒的矿物成分
无机矿物
原生矿物 在物理风化作用下，土粒保持与
成土原岩相同的矿物成分。 如：长石、石英、云母颗粒
次生矿物 在化学风化作用下，由于改变了
第1章 土的物理性质及工程分类
对土的特点进行详细解释和定量描述
本章特点: 看起来零散 学习要点: 理清
各节间联系 各节内层次
1.1概述
土的形成，什么是土？
风化
岩石
搬运、沉积
颗粒堆积物
地球
成岩
地球
土是指：地球表面的完整岩石在大气中经受长期的风 化、剥蚀、搬运、沉积而形成的、覆盖在地表上碎 散的、没有胶结或胶结很弱的第四纪松散堆积物。
残积土
残积土
无搬运
强风化 弱风化 微风化
颗粒表面粗糙 多棱角 粗细不均
土 质 较
母岩体
无层理
好
运积土
有搬运
风化所形成的土颗粒，受自然力的作用 搬运到远近不同的地点所沉积的堆积物
运积土
有搬运
重力: 坡积土 土粒粗细不同，性质不均匀
洪积土 有分选性，近粗远细
流水:
冲积土 浑圆度分选性明显，土层交迭 湖泊沼泽沉积土 含有机物淤泥，土性差