土力学与地基基础学习指导书-第8章
《土力学与地基基础》学习指导书第4章
《土力学与地基基础》学习指导书第4章土力学与地基基础学习指导书第4章
第1节：引言
本章将介绍土力学与地基基础学的基本概念和原理，以及相关的计算方法和设计原则。
通过学习本章内容，读者将能够全面了解土力学与地基基础学的基础知识，并能够运用所学知识解决实际工程问题。
第2节：土的力学性质
2.1 土体的组成与结构
2.2 土的物理性质与工程性质
2.3 土的应力状态与应变特性
2.4 土的强度与应力应变关系
第3节：土的力学参数
3.1 土的基本力学参数
3.2 土的剪切强度参数
3.3 土的压缩与膨胀参数
第4节：土的力学行为
4.1 单轴和三轴剪切试验
4.2 塑性与流变特性
4.3 应力路径与应力路径系数
第5节：地基工程与地基基础设计
5.1 地基与地基基础的概念
5.2 地基基础设计的基本原则
5.3 地基处理与加固技术
5.4 地基基础设计的方法与计算
第6节：实例分析与案例解析
6.1 地基基础设计的实例分析
6.2 关键参数的选择与计算
6.3 地基基础设计的案例解析
第7节：总结与展望
通过本章的学习，我们深入了解了土力学与地基基础学的基本概念
和原理，以及相关的计算方法和设计原则。
通过实例分析和案例解析，我们进一步掌握了地基基础设计的方法和技术。
在今后的学习和实践中，我们将进一步提高对土力学与地基基础学的理解，努力在工程实
践中应用所学知识解决实际问题，为工程的安全与可靠性贡献自己的
力量。
附注：本指导书仅供学习参考，请在实际工程中谨慎使用，确保工
程安全与质量。
清华大学《土力学与地基基础》 PPT课件
v 公式如下(图1—25)： ki
粘性土的达西定律
v k(i i' )
2—8 地基土(岩)的分类
地基土(岩)分类的任务是根据分类用途和土 (岩)的各种性质的差异将其划分为一定的类别。
土(岩)的合理分类具有很大的实际意义，例 如根据分类名称可以大致判断土(岩)的工程特性、 评价土(岩)作为建筑材料的适宜性以及结合其他 指标来确定地基的承载力等等。阅读33-39页内容。
··········································171 第八章 桩基础设计··········································
第一章 绪 论
一、 土力学、地基及基础的有关概念 1.地基—支撑建筑物荷载、且受建筑物荷载影响的那
一部分地层称为地基。地基有天然地基和人工地基之分。 2.基础--建筑物向地基传递荷载的下部结构就是基础。
第三章 土中应力计算
概述
研究地基的应力和变 形，必须从土的应力与应 变的基本关系出发来研究。 当应力很小时，土的应 力·应变关系曲线就不是 一根直线(图2—1)，亦即 土的变形具有明显的非线 性特征。
假设
地基土为均匀、连续、 各向同性的半空间线性变 形体。
3—1 土的自重应力
一、单层土中自重应力的计算
称为界限粒径。 表l-8提供的是一种常用的土粒粒组的划分方法。
表中根据界限粒径200、20、2、0．05和0．005mm把土 粒分为六大粒组：漂石<块石)颗粒、卵石(碎石)颗粒、 圆砾(角砾)颗粒、砂粒、粉粒及粘粒。
土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组 的相对含量(各粒组占土粒总量的百 分数)来表示， 称为土的颗粒级配。
土力学及地基基础学习指导书
现代远程教育《土力学及地基基础》课程学习指导书作者：刘忠玉第一章 绪论（一）本章学习目标1．理解地基基础的概念、地基与基础设计必须满足的基本条件（二）本章重点、要点地基基础的概念（三）本章练习题或思考题：1．名词解释：基础、浅基础、深基础、天然地基、人工地基2．简答题：地基基础设计必须满足的基本条件是什么？第二章 土的性质及工程分类（一）本章学习目标1．理解土的三相组成及土的结构，土的渗流规律，土的压实原理2．熟练掌握土的物理力学性质指标，无粘性土和粘性土的物理性质3．学会渗透力与渗透破坏4．能运用土的工程分类（二）本章重点、要点土的物理力学性质指标，无粘性土和粘性土的物理性质，土的工程分类（三）本章练习题或思考题：1．名词解释：粒组、颗粒级配、不均匀系数、曲率系数、结合水、自由水、重度、密度、比重、含水量、干密度、饱和度、孔隙比、孔隙率、饱和度、有效重度、砂土的相对密实度、界限含水量、塑性指数、液性指数、灵敏度、触变性、渗透系数、流砂、管涌、渗流力、临界水头梯度、最优含水量、压实系数、砂土液化、碎石土、粉土、粘性土、淤泥、淤泥质土2．填空：1）__________是指粒径大于0.075mm 的颗粒含量不超过全重50%，且塑性指数小于或等于10的土。
2）省去%号后的液限和塑限的差值称为 。
3）土的结构一般分为单粒结构、蜂窝结构和 。
4）红粘土的液限一般大于 。
5）一基坑底地层产生自下向上的竖直渗流，已知水力梯度为i ，土的饱和重度为sat γ，水的重度为w γ，那么产生流砂的临界条件为sat γ= 。
6）小于某粒径的土粒质量占土总质量10%的粒径，称为 。
7）通常根据 的大小将细砂、粉砂等土划分为稍湿、很湿和饱和三种状态。
8）当液性指数 时，土体处于流塑状态。
3．单项选择题：1）当粘性土中含有较多哪种类型的水时，土具有一定的可塑性？ （ ）A ．强结合水B ．弱结合水C ．毛细水D ．重力水2）在实验室中测定土试样含水量时，常采用 （ ）A ．烘干法B ．比重瓶法C ．环刀法D ．直剪法3）当含水量发生变化时，粘性土的指标将发生变化的是 （ ）A ．液限B ．塑限C ．塑性指数D ．液性指数4）不能反映无粘性土密实度的指标是 （ ）A ．孔隙比eB ．土粒相对密度d sC ．标准贯入试验的锤击数 ND ．干密度d ρ5）假定某土样中，土粒的体积1=s V ，含水量为w ，土粒相对密度为s d ，水的密度为w ρ，孔隙比为e ，则土样的总质量m 为 （ ）A ．w s d ρB ．w s d w ρ)1(+C ．1+eD ．e6）以下土样的液性指数L I 均为0.25，其中属于粘土的是 （ ）A ．w =35%，%30P =wB ．w =30%，%5.26P =wC ．w =25%，%22P =wD ．w =35%，%33P =w7）细砂层中，两点的水头差为0.4m ，渗流长度为20m ， 测得平均渗流速度为mm/s 1013-⨯，则渗透系数为 （ ）A ．mm/s 1024-⨯B ． mm/s 1023-⨯C ．mm/s 1014-⨯D ．mm/s 1052-⨯8）如果土样A 的不均匀系数比土样B 的小，则 （ ）A ．土样A 比土样B 易于压实 B ．土样A 的颗粒比土样B 均匀C ．土样A 的颗粒级配曲线比土样B 平缓D ．土样A 的压缩性比土样B 要高4．多项选择题：1）土中水的下列类型中属于自由水的包括 （ ）A ．强结合水B ．弱结合水C ．重力水D ．固态水E ．毛细水2）塑性指数I p 大于10的土包括 （ ）A ．碎石土B ．粉土C ．粘土D ．粉质粘土E ．砂土3）土粒粒组的界限粒径包括 （ ）A ．200mmB ．20mmC ．2mmD ．0.075mmE ．0.005mm4）淤泥质土的特点是 （ ）A ．在静水或缓慢的流水环境中沉积B ．天然含水量大于液限C ．一般处于流塑状态D ．天然孔隙比在1~1.5之间E ．天然孔隙比大于1.55）流砂产生的必要条件有 （ ）A ．渗流自下而上B ．渗流自上而下C ．动水力大于土的有效重度D ．水头梯度小于0.5E ．细砂、粉砂或粉土地基6）下列三相比例指标中，可由试验直接测定的是 （ ）A ．孔隙比B ．密度C ．土粒相对密度D ．含水量E ．饱和度5．简答题：1）土中水分哪几类？对土的工程性质各有什么影响？2）如何从土的颗粒级配曲线形态上、不均匀系数及曲率系数数值上评价土的工程性质？3）说明土的天然重度、饱和重度、有效重度和干重度的物理概念和相互关系。
《土力学与地基基础(第3版)》教案8
四川建筑职业技术学院授课教案班级名称日期/地点周次/星期上课节次课时章节或授课题目土压力类型、静止土压力的计算及朗肯土压力理论课程思政主题树立正确的人生观和价值观：幸福是通过奋斗出来的教学目标知识目标1.理解三种土压力的概念及产生条件；2.掌握朗肯土压力理论。
能力目标1.能根据实际情况判断土压力的类型；2.能应用朗肯土压力理论并能根据实际情况简化计算各种情况下的土压力；3.清楚朗肯土压力理论的误差。
素质目标1. 能结合课程中的案例及习题练习保持终身学习的热情2.学会团结合作共同探究教学设计复习要点或题目教学方法1.土的抗剪强度指标是什么？可以用什么试验方法测定？2.地基极限承载力与容许承载力的区别是什么？提问，5min 授课提纲及重难点分析教学方法及课程思政设计教学时间5.1土压力理论概述土压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力。
由于土压力是挡土墙的主要外荷载，因此，设计挡土墙时首先要确定土压力的性质、大小、方向和作用点，土压力的计算是个比较复杂的问题。
它随挡土墙可能位移的方向分为主动土压力，被动土压力和静止土压力。
土压力的大小还与墙后填土的性质、墙背倾斜方向等因素有关。
1.教学方法设计：授课过程中主要采用讲授、讨论等方式进行，实现教学目标教学设计土压力类型1. 静止土压力挡土墙在不发生任何变形和位移，墙后填土处于弹性平衡状态时，作用在挡土墙背的土压力2. 主动土压力在土压力作用下，挡土墙离开土体向前位移至一定数值，墙后土压力减小至土体达到主动极限平衡状态时，作用在墙背的土压力3. 被动土压力在外力作用下，挡土墙推挤土体向后位移至一定数值，墙后土压力增大至土体被动极限平衡状态时，作用在墙上的土压力三种土压力的比较：在挡土墙高度和填土条件相同的情况下，上述三种土压力之间有如下关系：5.2静止土压力的计算作用在挡土结构背面的静止土压力可视为天然土层自重应力的水平分量。
静止土压力强度：zKγσ=墙上的静止土压力为：2021KHEγ=5.3朗肯土压力理论朗肯土压力理论是根据半空间的应力状态和土的极限平衡条件而得出的土压力计算方法。
土力学与基础工程_赵成刚_学习指导书与习题
2.3 内容辅导
2.3.1 本章重点和难点解析 1．把粒径小于 0.002mm 的土粒称为粘土粒组。组成粘土粒组的矿物成分有：粘土矿物
(如高岭石、蒙脱石和伊利石等)、非粘土矿物(如石英、长石、云母等)、有机矿物。大多数 粘土矿物都是薄片状的，所以具有很大的比表面。粘性土的工程性质，如塑性、压缩性， 胀缩性、强度等，主要受粒间的各种相互作用力所制约，而粒间的相互作用力又与矿物颗 粒本身的结晶格架特征有关，亦即与组成矿物的原子和分子的排列有关，与原子分子间的 键力有关。
对于表征土的状态指标的相对密度和稠度等，除了解其定义外，应着重掌握如何利用 这些指标对土的状态作出判断。粘性土的稠度有三个界限含水量，即液限、塑限、缩限， 此外，对于塑性指数、液性指数的定义及其用途也应明确。
5．土的工程分类。 首先应了解土的分类目的和步骤；其次要搞清符号及其组合的意义；再就是学会利用 级配曲线和塑性图对土进行分类定名的方法。此外，还应注意根据不同的目的和不同的规 范可以有不同的分类方法。 土的分类体系，主要有两种。共同点是：对粗粒土按粒度成分来分类；对细粒土按土 的 Atterberg 界限来分类。其主要区别是：对于粗粒土，第一种体系按大于某一粒径的百分 数含量超过某一界限来定名，并按从粗到细的顺序以最先符合为准；第二种体系则按两个 粒组相对含量的多少，以含量多的来定名。对于细粒土，第一种体系按塑性指数分类；第 二种体系按塑性图分类。从各部门的分类体系来说，不同的行业、不同的部门都有自己的 分类标准。 6．用塑性图对细粒土进行分类的优点及注意的问题 土的塑性指数 IP 是划分细粒土的良好指标，而且还能综合反映土的颗粒组成、矿物成 分以及土粒表面吸附阳离子成分等方面的特性。但是不同的液限塑限可给出相同的塑性指 数，而土性却可能很不一样。可见，细粒土的合理分类应兼顾塑性指数和液限两方面。 近年来，国外在土的工程分类方面有了很大进展，许多国家的分类体系，不仅在国内 已经制订了统一标准，而且在国家之间，也基本上趋于统一。塑性图分类法现已普遍用于 各国对细粒土的土质分类。这就为促进国际技术交流提供了有利条件。
土力学及地基基础学习指导书
现代远程教育《土力学及地基基础》课程学习指导书作者：刘忠玉第一章 绪论（一）本章学习目标1．理解地基基础的概念、地基与基础设计必须满足的基本条件（二）本章重点、要点地基基础的概念（三）本章练习题或思考题：1．名词解释：基础、浅基础、深基础、天然地基、人工地基2．简答题：地基基础设计必须满足的基本条件是什么？第二章 土的性质及工程分类（一）本章学习目标1．理解土的三相组成及土的结构，土的渗流规律，土的压实原理2．熟练掌握土的物理力学性质指标，无粘性土和粘性土的物理性质3．学会渗透力与渗透破坏4．能运用土的工程分类（二）本章重点、要点土的物理力学性质指标，无粘性土和粘性土的物理性质，土的工程分类（三）本章练习题或思考题：1．名词解释：粒组、颗粒级配、不均匀系数、曲率系数、结合水、自由水、重度、密度、比重、含水量、干密度、饱和度、孔隙比、孔隙率、饱和度、有效重度、砂土的相对密实度、界限含水量、塑性指数、液性指数、灵敏度、触变性、渗透系数、流砂、管涌、渗流力、临界水头梯度、最优含水量、压实系数、砂土液化、碎石土、粉土、粘性土、淤泥、淤泥质土2．填空：1）__________是指粒径大于0.075mm 的颗粒含量不超过全重50%，且塑性指数小于或等于10的土。
2）省去%号后的液限和塑限的差值称为 。
3）土的结构一般分为单粒结构、蜂窝结构和 。
4）红粘土的液限一般大于 。
5）一基坑底地层产生自下向上的竖直渗流，已知水力梯度为i ，土的饱和重度为sat γ，水的重度为w γ，那么产生流砂的临界条件为sat γ= 。
6）小于某粒径的土粒质量占土总质量10%的粒径，称为 。
7）通常根据 的大小将细砂、粉砂等土划分为稍湿、很湿和饱和三种状态。
8）当液性指数 时，土体处于流塑状态。
3．单项选择题：1）当粘性土中含有较多哪种类型的水时，土具有一定的可塑性？ （ ）A ．强结合水B ．弱结合水C ．毛细水D ．重力水2）在实验室中测定土试样含水量时，常采用 （ ）A ．烘干法B ．比重瓶法C ．环刀法D ．直剪法3）当含水量发生变化时，粘性土的指标将发生变化的是 （ ）A ．液限B ．塑限C ．塑性指数D ．液性指数4）不能反映无粘性土密实度的指标是 （ ）A ．孔隙比eB ．土粒相对密度d sC ．标准贯入试验的锤击数 ND ．干密度d ρ5）假定某土样中，土粒的体积1=s V ，含水量为w ，土粒相对密度为s d ，水的密度为w ρ，孔隙比为e ，则土样的总质量m 为 （ ）A ．w s d ρB ．w s d w ρ)1(+C ．1+eD ．e6）以下土样的液性指数L I 均为0.25，其中属于粘土的是 （ ）A ．w =35%，%30P =wB ．w =30%，%5.26P =wC ．w =25%，%22P =wD ．w =35%，%33P =w7）细砂层中，两点的水头差为0.4m ，渗流长度为20m ， 测得平均渗流速度为mm/s 1013-⨯，则渗透系数为 （ ）A ．mm/s 1024-⨯B ． mm/s 1023-⨯C ．mm/s 1014-⨯D ．mm/s 1052-⨯8）如果土样A 的不均匀系数比土样B 的小，则 （ ）A ．土样A 比土样B 易于压实 B ．土样A 的颗粒比土样B 均匀C ．土样A 的颗粒级配曲线比土样B 平缓D ．土样A 的压缩性比土样B 要高4．多项选择题：1）土中水的下列类型中属于自由水的包括 （ ）A ．强结合水B ．弱结合水C ．重力水D ．固态水E ．毛细水2）塑性指数I p 大于10的土包括 （ ）A ．碎石土B ．粉土C ．粘土D ．粉质粘土E ．砂土3）土粒粒组的界限粒径包括 （ ）A ．200mmB ．20mmC ．2mmD ．0.075mmE ．0.005mm4）淤泥质土的特点是 （ ）A ．在静水或缓慢的流水环境中沉积B ．天然含水量大于液限C ．一般处于流塑状态D ．天然孔隙比在1~1.5之间E ．天然孔隙比大于1.55）流砂产生的必要条件有 （ ）A ．渗流自下而上B ．渗流自上而下C ．动水力大于土的有效重度D ．水头梯度小于0.5E ．细砂、粉砂或粉土地基6）下列三相比例指标中，可由试验直接测定的是 （ ）A ．孔隙比B ．密度C ．土粒相对密度D ．含水量E ．饱和度5．简答题：1）土中水分哪几类？对土的工程性质各有什么影响？2）如何从土的颗粒级配曲线形态上、不均匀系数及曲率系数数值上评价土的工程性质？3）说明土的天然重度、饱和重度、有效重度和干重度的物理概念和相互关系。
《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 教学目标让学生了解土的基本性质，包括粒径、含水率、密度、抗剪强度等；使学生掌握土的分类方法，包括粒径分类、塑性分类、液限和缩限分类等；培养学生对土的性质和分类在实际工程中的应用意识。
1.2 教学内容土的基本性质：粒径、含水率、密度、抗剪强度等；土的分类方法：粒径分类、塑性分类、液限和缩限分类等；土的工程应用：不同性质和分类的土在工程中的具体应用。
1.3 教学方法采用讲授法，介绍土的基本性质和分类方法；利用案例分析，使学生了解土的性质和分类在实际工程中的应用；进行课堂讨论，培养学生解决实际问题的能力。
第二章：土的力学性质2.1 教学目标让学生掌握土的压缩性、抗剪强度、渗透性等力学性质；使学生了解土的力学性质在工程设计中的重要性；培养学生对土的力学性质在实际工程中的应用意识。
2.2 教学内容土的压缩性：压缩系数、压缩指数等；土的抗剪强度：剪切强度、剪切模量等；土的渗透性：渗透系数、渗透规律等；土的力学性质在工程设计中的应用。
2.3 教学方法采用讲授法，介绍土的压缩性、抗剪强度、渗透性等力学性质；利用案例分析，使学生了解土的力学性质在工程设计中的重要性；进行课堂讨论，培养学生解决实际问题的能力。
第三章：地基基础概述3.1 教学目标让学生了解地基基础的基本概念、作用和类型；使学生掌握地基基础的设计原则和方法；培养学生对地基基础在工程中的应用意识。
3.2 教学内容地基基础的基本概念：地基、基础、荷载等；地基基础的作用：传递荷载、分散应力、稳定地基等；地基基础的类型：浅基础、深基础、扩展基础等；地基基础的设计原则和方法。
3.3 教学方法采用讲授法，介绍地基基础的基本概念、作用和类型；利用案例分析，使学生了解地基基础的设计原则和方法；进行课堂讨论，培养学生解决实际问题的能力。
第四章：浅基础设计4.1 教学目标让学生掌握浅基础的设计原则和方法；使学生了解浅基础的设计计算步骤；培养学生对浅基础在工程中的应用意识。
土力学及地基基础学习指导书
现代远程教育《土力学及地基基础》课程学习指导书作者：刘忠玉第一章 绪论（一）本章学习目标1．理解地基基础的概念、地基与基础设计必须满足的基本条件（二）本章重点、要点地基基础的概念（三）本章练习题或思考题：1．名词解释：基础、浅基础、深基础、天然地基、人工地基2．简答题：地基基础设计必须满足的基本条件是什么？第二章 土的性质及工程分类（一）本章学习目标1．理解土的三相组成及土的结构，土的渗流规律，土的压实原理2．熟练掌握土的物理力学性质指标，无粘性土和粘性土的物理性质3．学会渗透力与渗透破坏4．能运用土的工程分类（二）本章重点、要点土的物理力学性质指标，无粘性土和粘性土的物理性质，土的工程分类（三）本章练习题或思考题：1．名词解释：粒组、颗粒级配、不均匀系数、曲率系数、结合水、自由水、重度、密度、比重、含水量、干密度、饱和度、孔隙比、孔隙率、饱和度、有效重度、砂土的相对密实度、界限含水量、塑性指数、液性指数、灵敏度、触变性、渗透系数、流砂、管涌、渗流力、临界水头梯度、最优含水量、压实系数、砂土液化、碎石土、粉土、粘性土、淤泥、淤泥质土2．填空：1）__________是指粒径大于0.075mm 的颗粒含量不超过全重50%，且塑性指数小于或等于10的土。
2）省去%号后的液限和塑限的差值称为 。
3）土的结构一般分为单粒结构、蜂窝结构和 。
4）红粘土的液限一般大于 。
5）一基坑底地层产生自下向上的竖直渗流，已知水力梯度为i ，土的饱和重度为sat γ，水的重度为w γ，那么产生流砂的临界条件为sat γ= 。
6）小于某粒径的土粒质量占土总质量10%的粒径，称为 。
7）通常根据 的大小将细砂、粉砂等土划分为稍湿、很湿和饱和三种状态。
8）当液性指数 时，土体处于流塑状态。
3．单项选择题：1）当粘性土中含有较多哪种类型的水时，土具有一定的可塑性？ （ ）A ．强结合水B ．弱结合水C ．毛细水D ．重力水2）在实验室中测定土试样含水量时，常采用 （ ）A ．烘干法B ．比重瓶法C ．环刀法D ．直剪法3）当含水量发生变化时，粘性土的指标将发生变化的是 （ ）A ．液限B ．塑限C ．塑性指数D ．液性指数4）不能反映无粘性土密实度的指标是 （ ）A ．孔隙比eB ．土粒相对密度d sC ．标准贯入试验的锤击数 ND ．干密度d ρ5）假定某土样中，土粒的体积1=s V ，含水量为w ，土粒相对密度为s d ，水的密度为w ρ，孔隙比为e ，则土样的总质量m 为 （ ）A ．w s d ρB ．w s d w ρ)1(+C ．1+eD ．e6）以下土样的液性指数均L I 为0.25，其中属于粘土的是 （ ）A ．w =35%，%30P =wB ．w =30%，%5.26P =wC ．w =25%，%22P =wD ．w =35%，%33P =w7）细砂层中，两点的水头差为0.4m ，渗流长度为20m ， 测得平均渗流速度为mm/s 1013-⨯，则渗透系数为 （ ）A ．mm/s 1024-⨯B ． mm/s 1023-⨯C ．mm/s 1014-⨯D ．mm/s 1052-⨯8）如果土样A 的不均匀系数比土样B 的小，则 （ ）A ．土样A 比土样B 易于压实 B ．土样A 的颗粒比土样B 均匀C ．土样A 的颗粒级配曲线比土样B 平缓D ．土样A 的压缩性比土样B 要高4．多项选择题：1）土中水的下列类型中属于自由水的包括 （ ）A ．强结合水B ．弱结合水C ．重力水D ．固态水E ．毛细水2）塑性指数I p 大于10的土包括 （ ）A ．碎石土B ．粉土C ．粘土D ．粉质粘土E ．砂土3）土粒粒组的界限粒径包括 （ ）A ．200mmB ．20mmC ．2mmD ．0.075mmE ．0.005mm4）淤泥质土的特点是 （ ）A ．在静水或缓慢的流水环境中沉积B ．天然含水量大于液限C ．一般处于流塑状态D ．天然孔隙比在1~1.5之间E ．天然孔隙比大于1.55）流砂产生的必要条件有 （ ）A ．渗流自下而上B ．渗流自上而下C ．动水力大于土的有效重度D ．水头梯度小于0.5E ．细砂、粉砂或粉土地基6）下列三相比例指标中，可由试验直接测定的是 （ ）A ．孔隙比B ．密度C ．土粒相对密度D ．含水量E ．饱和度5．简答题：1）土中水分哪几类？对土的工程性质各有什么影响？2）如何从土的颗粒级配曲线形态上、不均匀系数及曲率系数数值上评价土的工程性质？3）说明土的天然重度、饱和重度、有效重度和干重度的物理概念和相互关系。
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第8章地基承载力学习要求学习要点：了解地基破坏模式；掌握地基临塑荷载和临界荷载的计算；掌握地基极限承载力的计算。
重点和难点：地基临塑荷载、临界荷载和极限承载力的计算。
学习要点1. 浅基础的地基破坏模式★地基变形的三个阶段如图8-1中p-s曲线所示，地基的变形一般可分为三个阶段：1) 线性变形阶段(压缩阶段)：相应于p-s曲线中的oa段。
此时荷载p与沉降s基本上呈直线关系，地基中任意点的剪应力均小于土的抗剪强度，土体处于弹性平衡状态。
地基的变形主要是由于土的体积减小而产生的压密变形。
2) 塑性变形阶段(剪切阶段)：相应于p-s曲线中的ab段。
此时荷载与沉降之间不再呈直线关系而呈曲线形状。
在此阶段，地基土在局部范围因剪应力达到土的抗剪强度而处于极限平衡状态。
产生剪切破坏的区域称为塑性区。
随着荷载的增加，塑性区逐步扩大，由基础边缘开始逐渐向纵深发展。
3) 破坏阶段(隆起阶段)：相应于p-s曲线中的bc段。
随着荷载的继续增加，塑性区不断扩大，最终在地基中形成一个连续的滑动面。
此时基础急剧下沉，四周的地面隆起，地基发生整体剪切破坏。
★地基破坏的三种模式地基在竖向荷载作用下的剪切破坏模式可分为整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲切(刺入)剪切破坏三种。
1) 整体剪切破坏这种破坏模式的p-s曲线可以明显地区分出三个变形阶段，当荷载增加到某一数值时，在基础边缘处的土开始发生剪切破坏，随着荷载的不断增加，塑性区不断扩大，最终在地基中形成一连续的滑动面，基础急剧下沉或向一侧倾倒，同时基础四周的地面隆起，地基发生整体剪切破坏。
这种破坏模式一般在密砂和坚硬的黏土中最有可能发生，破坏具有一定的突然性。
2) 冲切剪切破坏其破坏特征是，在荷载作用下基础产生较大沉降，基础周围的部分土体也产生下陷，破坏时基础好像"刺人"地基土层中，不出现明显的破坏区和滑动面，基础没有明显的倾斜，其p-s曲线没有转折点，是一种典型的以变形为特征的破坏模式。
在压缩性较大的松砂、软土地基或基础埋深较大时相对容易发生冲切剪切破坏。
3) 局部剪切破坏其特点介于整体剪切破坏和冲切剪切破坏之间。
这是一种过渡性的破坏模式。
破坏时地基的塑性变形区域局限于基础下方，滑动面也不延伸到地面。
地面可能会轻微隆起，但基础不会明显倾斜或倒塌，p-s曲线转折点也不明显。
2. 地基临塑荷载和临界荷载★地基临塑荷载当地基中刚要出现但尚未出现塑性区时的基底压力，称为地基临塑荷载。
临塑荷载的计算公式为：q q c p +-++⋅=2/cot )cot (cr πϕϕϕπ （8-1） 式中 cr p ——地基的临塑荷载；ϕ、c ——地基土的黏聚力和内摩擦角，ϕ在三角函数符号后用度表示，单独出现时以弧度表示；q ——基础两侧荷载， d q m γ=(d 为从设计地面算起的基础埋深)；m γ——基底以上土的加权平均重度，地下水位以下用浮重度。
地基的临塑荷载可用做地基承载力特征值，但偏于保守。
★临界荷载当基底下塑性区的最大深度等于基础宽度的1/4或1/3时，相应的基底压力用4/1p 或3/1p 表示，称为地基的临界荷载，其表达式如下：q b q c p +-+++⋅=2/cot )4/cot (1/4πϕϕγϕπ （8-2） q b q c p +-+++⋅=2/cot )3/cot (1/3πϕϕγϕπ （8-3） 式中 γ——地基持力层土的重度，地下水位以下用浮重度；b ——基础底面宽度。
地基的临界荷载可用作地基承载力特征值。
★从上述三式可以看出：1) cr p 与基础宽度b 无关，而4/1p 、3/1p 与b 有关；2) cr p 、4/1p 、3/1p 都随埋深d 的增加而增大；3) 地下水的存在会使cr p 、4/1p 、3/1p 减小，对无黏性土地基尤其明显。
3. 地基极限承载力★地基极限承载力是指地基剪切破坏发展到即将失稳时所能承受的极限荷载，亦称地基极限荷载。
地基极限承载力的理论公式有很多，如太沙基、汉森、魏锡克、斯肯普顿极限承载力公式等。
★太沙基极限承载力公式对于均质地基上基底粗糙的条形基础，太沙基极限承载力公式的表达形式为：γq c u 21bN qN cN p γ++= （8-4） 式中 u p ——地基极限承载力；γq c N N N 、、——无量纲的承载力系数，仅与土的内摩擦角ϕ有关，可查土力学教材中相应的表确定。
对于地基发生局部剪切破坏的情况，太沙基建议对土的抗剪强度指标进行折减，即取3/2*c c =，)3/tan 2arctan(*ϕϕ=。
对于方形和圆形基础，太沙基建议按下列半经验公式计算地基极限承载力：对方形基础(宽度为b )γq c u 4.02.1bN qN cN p γ++= （8-5）对圆形基础(半径为b )γq c u 6.02.1bN qN cN p γ++= （8-6）对宽度为队长度为b 的矩形基础，可按l b /值在条形基础和方形基础的计算极限承载力之间用插值法求得。
★饱和软黏土地基的短期极限承载力斯肯普顿提出的地基短期承载力计算公式如下：d c d p m u m u 14.5)2(γγπ+=++= （8-7）式中 u c ——土的不排水抗剪强度。
典型例题【例8-1】一条形基础，宽1.5m ，埋深1.0m 。
地基土层分布为：第一层素填土，厚0.8m ，密度1.80g/cm 3，含水量35%；第二层黏性土，厚6m ，密度1.82g/cm 3，含水量38%，土粒相对密度，土的教聚力10kPa ，内摩擦角13°。
求该基础的临塑荷载cr p ， 临界荷载4/1p 和3/1p 。
若地下水位上升到基础底面，假定土的抗剪强度指标不变，其cr p 、4/1p 、3/1p 相应为多少【解】q =×+×= .6kPa 822/cot )cot (cr =+-++⋅=q q c p πϕϕϕπ 7kPa .892/cot )4/cot (1/4=+-+++⋅=q b q c p πϕϕγϕπ 2.1kPa 92/cot )3/cot (1/3=+-+++⋅=q b q c p πϕϕγϕπ 当地下水位上升到基础底面时，持力层土的孔隙比和浮重度分别为：062.11)1(ws =-+=ρρw d e3kN/m .811w s =+-='γγed 临塑荷载和临界荷载为：.6kPa 822/cot )cot (cr =+-++⋅=q q c p πϕϕϕπ kPa 8.8504.182/180/1313cot )4/5.13.804.1813cot 10(2/cot )4/cot (1/4=+-︒︒⨯+︒⨯++︒=+-+++⋅=ππππϕϕγϕπq b q c p kPa 9.8604.182/180/1313cot )3/5.13.804.1813cot 10(2/cot )3/cot (1/3=+-︒︒⨯+︒⨯++︒=+-+++⋅=ππππϕϕγϕπq b q c p 【8-2】试推导：对于中心荷载作用下无埋深的条形基础，当土的内摩擦角为0°时，其地基极限承载力u u )2(c p π+=。
【解】对于中心荷载作用下无埋深的条形基础，魏锡克极限承载力公式可写成：γq c u 21bN qN cN p γ++=(式中q 为地面超载)。
当土的内摩擦角为0°时，π+=2c N ，N q =1， γN =0，故q c p ++=u u )2(π，若地面超载q =0，则u u )2(c p π+=。
注意：本题结论亦可从其他极限承载力公武推导，但不可从太沙基公式推导，因为太沙基公式假定基底是完全粗糙的。
当土的内摩擦角为0°时，假定基底完全粗糙不合理。
自学练习1. 选择题p是指基底下塑性变8-1设基础底面宽度为b，则临塑荷载cr形区的深度z max=( )时的基底压力。
A. b/3B. > b/3C. b/4D. 0，但塑性区即将出现8-2 浅基础的地基极限承载力是指( )。
A. 基中将要出现但尚未出现塑性区时的荷载B. 地基中的塑性区发展到一定范围时的荷载C. 使地基土体达到整体剪切破坏时的荷载D. 使地基中局部土体处于极限平衡状态时的荷载8-3 对于( )，较易发生整体剪切破坏。
A. 高压缩性土B. 中压缩性土C. 低压缩性土D. 软土8-4 对于( )，较易发生冲切剪切破坏。
A. 低压缩性土B. 中压缩性土C. 密实砂土D. 软土8-5 地基临塑荷载( )。
A. 与基础埋深无关B. 与基础宽度无关C. 与地下水位无关D. 与地基土软硬无关8-6 地基临界荷载( ) 。
A. 与基础埋深无关B. 与基础宽度无关C. 与地下水位无关D. 与地基土排水条件有关8-7 在黏性土地基上有一条形刚性基础，基础宽度为b，在上部荷载作用下，基底持力层内最先出现塑性区的位置在( )。
A. 条形基础中心线下B. 离中心线b/3处C. 离中心线b/4处D. 条形基础边缘处8-8 黏性土地基上，有两个宽度不同埋深相同的条形基础，问哪个基础的临塑荷载大( )A. 宽度大的临塑荷载大B. 宽度小的临塑荷载大C. 两个基础的临塑荷载一样大8-9在 =0的黏土地基上，有两个埋深相同、宽度不同的条形基础，问哪个基础的极限荷载大( )A. 宽度大的极限荷载大B. 宽度小的极限荷载大C. 两个基础的极限荷载一样大8-10地基的极限承载力公式是根据下列何种假设推导得到的( )A. 根据塑性区发展的大小得到的B. 根据建筑物的变形要求推导得到的C. 根据地基中滑动面的形状推导得到的2. 判断改错题8-11地基破坏模式主要有整体剪切破坏和冲切剪切破坏两种。
8-12对均质地基来说，增加浅基础的底面宽度，可以提高地基的临塑荷载和极限承载力。
8-13地基的临塑荷载可以作为极限承载力使用。
p作为地基承载力特征值，对于大多8-14如果以临塑荷载cr数地基来说，将是十分危险的。
8-15由于土体几乎没有抗拉强度，故地基土的破坏模式除剪切破坏外，还有受拉破坏。
8-16地基承载力特征值在数值上与地基极限承载力相差不大。
8-17塑性区是指地基中已发生剪切破坏的区域。
随着荷载的增加，塑性区会逐渐发展扩大。
8-18太沙基极限承载力公式适用于均质地基上基底光滑的浅基础。
8-19一般压缩性小的地基土，若发生失稳，多为整体剪切破坏形式。
8-20 地基土的强度破坏是剪切破坏，而不是受压破坏。
8-21地基的临塑荷载大小与条形基础的埋深有关，而与基础宽度无关，因此只改变基础宽度不能改变地基的临塑荷载。
8-22 局部剪切破坏的特征是，随着荷载的增加，基础下的塑性区仅仅发生到某一范8-23太沙基承载力公式适用于地基土是整体或局部剪切破坏的情况。