土力学与基础工程第五章 ppt课件
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《土力学与地基基础》课件
《土力学与地基基础》 PPT课件
土力学与地基基础是土木工程中的重要学科，它涉及了如何评估土壤的力学 性质和如何建造稳固的基础设施。
定义
土力学是研究土壤的力学性质及其相互作用的学科，而地基基础则是指土壤上承受建筑物荷载的基础结构。
重要性
土力学与地基基础对于建筑物的安全性和稳定性至关重要。它们的正确设计 和施工能够有效地减少土地沉陷和结构损坏的风险。
土的力学性质
土壤具有复杂的力学性质，包括承载力、剪切强度、压缩性等。了解土壤的 这些性质可以帮助我们更好地设计基础工程。
地基基础的分类
地基基础可以分为浅基与深基，浅基包括基础板、隔离墩和地下连续墙等。 深基则包括桩基、墙基和地下连续墙等。
地基基础施工步骤
1
勘察
进行土壤勘察，了解地下土层的性质、厚度和承载能力。
总结与要点
土力学
了解土壤的性质与行为，对基础设计和施工至关重要。
地基基础
为建筑物提供稳固的基础支撑，确பைடு நூலகம்安全和稳定性。
工程实例
学习实际案例，加深对土力学与地基基础的理解与应用。
2
设计
根据勘察结果进行基础设计，选择适当的基础类型和尺寸。
3
施工
进行基础施工，包括挖掘基坑、浇筑混凝土等工序。
土力学与地基工程实例
土力学实验室
利用土力学实验室测试土壤的力 学性质，以支持工程设计和施工 决策。
深基施工
进行复杂工程的基础施工，如高 层建筑和桥梁，确保结构的稳定 性和安全性。
挡土墙
设计和建造挡土墙以支撑土堆或 防止土壤的侵蚀，保护下方区域 免受土壤压力的影响。
土力学与地基基础是土木工程中的重要学科，它涉及了如何评估土壤的力学 性质和如何建造稳固的基础设施。
定义
土力学是研究土壤的力学性质及其相互作用的学科，而地基基础则是指土壤上承受建筑物荷载的基础结构。
重要性
土力学与地基基础对于建筑物的安全性和稳定性至关重要。它们的正确设计 和施工能够有效地减少土地沉陷和结构损坏的风险。
土的力学性质
土壤具有复杂的力学性质，包括承载力、剪切强度、压缩性等。了解土壤的 这些性质可以帮助我们更好地设计基础工程。
地基基础的分类
地基基础可以分为浅基与深基，浅基包括基础板、隔离墩和地下连续墙等。 深基则包括桩基、墙基和地下连续墙等。
地基基础施工步骤
1
勘察
进行土壤勘察，了解地下土层的性质、厚度和承载能力。
总结与要点
土力学
了解土壤的性质与行为，对基础设计和施工至关重要。
地基基础
为建筑物提供稳固的基础支撑，确பைடு நூலகம்安全和稳定性。
工程实例
学习实际案例，加深对土力学与地基基础的理解与应用。
2
设计
根据勘察结果进行基础设计，选择适当的基础类型和尺寸。
3
施工
进行基础施工，包括挖掘基坑、浇筑混凝土等工序。
土力学与地基工程实例
土力学实验室
利用土力学实验室测试土壤的力 学性质，以支持工程设计和施工 决策。
深基施工
进行复杂工程的基础施工，如高 层建筑和桥梁，确保结构的稳定 性和安全性。
挡土墙
设计和建造挡土墙以支撑土堆或 防止土壤的侵蚀，保护下方区域 免受土壤压力的影响。
清华大学《土力学与地基基础》 PPT课件
地下水在土中的渗透速度一般可按达西 Darcy)根据实验得到的直线渗透定律计算，其
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。
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。
土力学基础工程ppt课件(完整版)精选全文
b d 0[x ()2z2]2
z p [ n (am n r a cr tn m c a 1 ) t n ( n a m ( 1 n ) n 2 1 ) m 2 ] s p 0
2.4 土的压缩性
土的压缩性高低，常用压缩性指标定量 表示。压缩性指标，通常由工程地质勘 察取天然结构的原状土样，进行室内压 缩试验测定。
<0.005
0 4 0
小 于 某 粒 径 的 土 粒 质 量 /%
100
80
60
40
20
0 10
1
0 .1
0 .0 1
1 E -3
粒 径 /mm
1.1.2 土中水
（1）结合水
强结合水、弱结合水
（2）自由水
重力水、毛细水
（3）气态水
（4）固态水
双电层
• 结合水概念
强结合水、弱结合水
• 双电层概念
k l e 2
2.2.4 基底附加压力
p 0p ch p 0 h
2.3 地基附加应力
2.2.1 基本概念
1、定义
附加应力是由于外荷载作用，在地基中产生的应力增 量。
2、基本假定
地基土是各向同性的、均质的线性变形体，而且在深 度和水平方向上都是无限延伸的。
2.2.2 竖向集中力作用时的地基附加 应力布辛奈斯克解答
• 均布条形荷载下地基中附加应力的分布规律：
(1) 地基附加应力的扩散分布性； (2) 在离基底不同深度处各个水平面上，以基底中心点下轴
线处最大，随着距离中轴线愈远愈小； (3) 在荷载分布范围内之下沿垂线方向的任意点，随深度愈
向下附加应力愈小。
4、三角形分布条形荷载
dp pd
土力学_第5章(固结与压缩)
P0 P H
③计算地基中自重应力σsz分布
不排水
孔隙水压力
孔隙水压力
（五）三轴压缩试验成果—应力--应变关系
1 3
(1 3 ) y
1 3
f
E
1
b c
②-超固结土或密实砂 b ③-正常固结土或松砂
①-理想弹塑性
a O
b点为峰值强度
土 的 本 构 模 型
线弹性-理想塑性 1 3 1 2
1
应变硬化段
应变软化段
C
s
p
lg '
（五）三轴压缩试验
三轴试验测定： 轴向应变 轴向应力 体应变或孔隙水压力
轴向加压杆 顶帽
压力室
试 样
有机玻璃罩 橡皮膜 加压进水
类型 固结排水 施加σ3时 固结
透水石 排水管
量测体应变或 孔隙水压力
阀门
施加σ1-σ3时 排水
量 测 体应变
固结不排水
不固结不排水
固结
不固结
不排水
将地基分成若干层，认为整个地基 的最终沉降量为各层沉降量之和。
n n
o
s si i H i
i 1 i 1
ΔS1 ΔS2 ΔS3 ΔS4 Δ Si ΔSn
i第i层土的
压缩应变
z v
e e1 e2 1 e1 1 e1
z
取基底中心点下的附加应力进行计算，以基底中点的沉降代
400
e-p曲线
p(kPa)
（σ'）
Δp
（σ'）
p(kPa)
Δ p相等而 ΔeA> ΔeB,所以曲线A的压缩性 ＞曲线B的压缩性
土力学与基础工程第五章
不遵循上部结构与基础的变形协调条件，也不考虑地基与基础的相
互作用。这种简化法也经常用于其它复杂基础的初步设计，称为常
规设计。
土力学与基础工程第五章
地基基础设计的基本原则
1. 防止地基土发生剪切破坏和丧失稳定性，应具有足够 的安全度；
2. 控制地基的变形量，使之不超过建筑物的地基特征变 形允许值；
3. 基础本身应具有足够的强度、刚度和耐久性。
一、地基、基础的类型
1、地基、基础的类型 天然地基 人工地基
浅基础
深基础
土力学与基础工程第五章
地基与基础 F 基础
地基
G
D
持力层（受力层）
下卧层
土力学与基础工程第五章
土力学与基础工程第五章
人工地基：加固上部土层，提高承载力。经过地基处理
软土
土力学与基础工程第五章
桩基础和深基础 新加坡发展银行,四墩, 每墩直 径5.3m。 将荷载传递到下部好土层,承载Fra bibliotek除甲、丙级以外
丙级
场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层级以下工 业、民用建筑物；次要的轻型建筑物。
土力学与基础工程第五章
四、浅基础设计内容及步骤
1. 了解拟建场地工程地质条件的基础上，确定结构形式， 合理选择地基基础方案；
2. 确定基础埋深； 3. 进行地基计算； 4. 进行基础的结构设计； 5. 绘制施工图。
十字交叉基础
柱下:土质差,或荷载很大,四面单独基础相互相连。
作用： 可调 整两个方向 的不均匀沉 降。
纵向条形基础
横向条形基础
土力学与基础工程第五章
筏板基础
✓能跨越地下浅层小洞穴和局部软弱层； ✓提供比较宽敞的地下使用空间； ✓满足不允许出现不均匀沉降的要求。
土力学与地基基础(一)X 课程 第五章 土压力与土坡稳定
第五章土压力与土坡稳定填空题：1、挡土墙上的土压力按墙体的位移情况和墙后土体的应力状态可将土压力分为__________、__________和__________。
2、在相同条件下，产生主动土压力所需的墙身位移量△a与产生被动土压力所需的墙身位移量△p的大小关系是__________。
3、在挡土墙断面设计验算中考虑的主要外荷载是__________。
4、根据朗肯土压力理论，当墙后土体处于主动土压力状态时，表示墙后土体单元应力状态的应力圆与土体抗剪强度包线的几何关系是__________。
5、若挡土墙墙后填土抗剪强度指标为c，φ，则主动土压力系数等于__________，被动土压力系数等于__________。
6、墙后为粘性填土时的主动土压力强度包括两部分：一部分是由土自重引起的土压力，另一部分是由__________引起的土压力。
7、当挡土墙墙后填土面有均布荷载q作用时，若填土的重度为γ，则将均布荷载换算成的当量土层厚度为__________。
8、当墙后填土有地下水时，作用在墙背上的侧压力有土压力和__________两部分。
9、当墙后无粘性填土中地下水位逐渐上升时，墙背上的侧压力产生的变化是__________。
10、挡土墙在满足__________的条件下，库仑土压力理论与朗肯土压力理论计算得到的土压力是一致的。
选择题：1、下列各项属于挡土墙设计工作内容的是（）。
（A）、确定作用在墙背上的土压力的性质（B）、确定作用在墙背上的土压力的大小（C）、确定作用在墙背上的土压力的方向（D）、确定作用在墙背上的土压力的作用点2、在相同条件下，主动土压力Ea与被动土压力Ep的大小关系是（）。
（A）、Ea≤Ep（B）、Ea＜Ep（C）、Ea＞Ep（D）、Ea≥Ep3、若挡土墙完全没有侧向变形、偏转和自身弯曲变形时，正确的描述是（）。
（A）、墙后土体处于静止土压力状态（B）、墙后土体处于侧限压缩应力状态（C）、墙后土体处于无侧限压缩应力状态（D）、墙后土体处于主动土压力状态4、若墙后为均质填土，无外荷裁，填土抗剪强度指标为c，φ，填土的重度为γ，则根据朗肯土压力理论，墙后土体中自填土表面向下深度z处的主动土压力强度是（）。
《土力学与地基基础》课件 (5)
质条件，避开或改造不利的地质因素，保证建筑物的安全和正
常使用。具体而言，岩土工程勘察的任务可归纳为以下几个方 面：
（1）查明场地的工程地质条件
① 查明场地的地形地貌特征、地貌成 因类型及地貌单元的划分；
② 查明场地内是否有崩塌、滑坡、岩 溶等不良地质现象，并分析它们对建筑场地 或地基的危害程度；
③ 查明岩土地层的成层条件及其性质、 时代、地质构造、土的成因类型及其埋藏分 布规律，并测定地基岩土的物理力学性质指 标；
六 章
2．场地复杂程度等级
根据场地的复杂程度，可按下列规定分为三个场地等级。
岩
土
1）符合下列条件之一者为一级场地
工 程
（复杂场地）
勘
察
① 对建筑抗震危险的地段； ② 不良地质作用强烈发育； ③ 质环境已经或可能受到强烈破坏； ④ 地形地貌复杂； ⑤ 有影响工程的多层地下水、岩溶裂隙水或其他水文地 质条件复杂，需专门研究的场地。
建筑在岩质地基上的一级工 程，当场地复杂程度等级和地基 复杂程度等级均为三级时，岩土 工程勘察等级可定为乙级。
9
第 6.1 岩土工程勘察的任务和内容
六 章
6.1.3 岩土工程勘察阶段的划分及基本要求
岩土工程勘察阶段大致可分为可行性研究勘察（或选址
勘察）、初步勘察和详细勘察（或施工图设计）三个阶段。
震有利的地段；
岩
② 不良地质作用不发育；
土
③ 地质环境基本未受破坏；
工
④ 地形地貌简单；
程 勘
⑤ 地下水对工程无影响。
察
从一级开始，向二级、三级
推定，以最先满足的为准；地基
等级可按本方法确定；对建筑抗
提
震有利、不利和危险地段的划分
《土力学与基础工程》课件
土的工程分类
01
02
巨粒土、粗粒土、细粒土
无粘性土、粘性土
03
饱和土、非饱和土
04
粉质粘土、粘质粉土等
土的渗透性与渗流
01
渗透系数的测 定与计算
02
渗透力与渗透 变形
地下水的运动 规律与水头差
03
04
渗流力与渗流 场的概念
02
土力学性质与工程应 用
土的压缩性与地基沉降
土的压缩性
土在压力作用下体积减小的性质。
浅基础设计原则
浅基础设计时需要考虑地质勘察报告、建筑物类型、荷载 大小等因素，并遵循相应的设计规范和标准。
浅基础类型
常见的浅基础类型包括平板基础、独立基础、条形基础等 。这些基础类型根据不同的地质条件和建筑物要求进行选 择和设计。
浅基础施工方法
浅基础的施工方法包括开挖、填筑、排水等措施，施工过 程中需要采取相应的安全措施，确保施工质量和安全。
软土地基处理、边坡稳定等。
水利工程
在水利工程建设中，土力学与基 础工程涉及水库大坝、堤防、水 电站等工程的设计和施工，如坝 基稳定性分析、库岸滑坡治理等
。
城市建筑
在高层建筑、地铁、地下空间开 发等城市建筑领域，土力学与基 础工程涉及深基坑开挖、桩基设 计等方面，对于保障建筑安全具
有重要意义。
THANK YOU
桩基设计
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
桩基设计概述
桩基是一种深基础类型 ，通过在地基中设置桩 基来承受建筑物荷载。 桩基具有较高的承载力 和稳定性，适用于地质 条件复杂或荷载较大的 建筑物。
桩基类型
根据不同的材料和施工 方法，桩基可分为预制 桩、灌注桩、扩基桩等 类型。不同类型的桩基 适用于不同的地质条件
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土力学与基础工程第五章
➢ 直接剪切试验 ➢ 三轴压缩试验 ➢ 无侧限抗压强度试验 ➢ 十字板剪切试验
土力学与基础工程第五章
土力学与基础工程第五章
土力学与基础工程第五章
土力学与基础工程第五章
土力学与基础工程第五章
土力学与基础工程第五章
土力学与基础工程第五章
土力学与基础工程第五章
土力学与基础工程第五章
土力学与基础 工程第五章
抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力。 破坏准则：土体达到破坏状态时的应力组合
称为破坏准则。
土力学与基础工程第五章
固体之间的摩擦力与土的抗剪强度是否 会有一定联系？？？？
土力学与基础 工程第五章
固体间的摩擦力直接取决于接触面上的法向力和接触材料的 摩擦角
土力学与基础工程第五章
制； 由于上下土盒的错动，剪切过程中试样的有
效面积减小，使试样中的应力分布不均匀， 主应力方向发生变化，当剪切变形较大时这 一缺陷表现更为突出。
土力学与基础工程第五章
三轴压缩试验直接量测的是试样在不同恒定 周围压力下的抗压强度，然后利用莫尔－库 仑破坏理论间接推求土的抗剪强度。
土力学与基础工程第五章
试验条件与现场条件 的对应关系
固结排水试验
固结不排水试验
2 1
在1层固结后，快速施工2层
粘土地基上的分层慢 速填方
不固结不排水试验
软土地基上的快速填方
优点和缺点
❖ 优点：
1 应力状态和应力路径明确； 2 排水条件清楚，可控制； 3 破坏面不是人为固定的
❖ 缺点：
设备相对复杂，现场难以试验
•真三轴仪 •空心圆柱扭剪仪
超静孔隙水压力完全消散； 2 打开排水阀门，慢慢施加轴向应力差
以便充分排水，避免产生超静孔压
❖ 固结不排水试验（CU试验） ccu 、cu 1 打开排水阀门，施加围压后充分固结，超静孔隙水压力完全消散；
2 关闭排水阀门，很快剪切破坏，在施加轴向应力差过程中不排水
❖ 不固结不排水试验（UU试验） cu 、u 1 关闭排水阀门，围压下不固结；
土力学与基
础工程第五
章
f
f
砂土
c
粘性土
f tan
f ctan
f tan
f ctan
f tan
f c tan
c', -------有效抗剪强度指标 c, --------总应力抗剪强度指标
土力学与基础工程第五章
AC B
剪切面
--
AC +
B
--
f ctan
粘聚强度
摩擦强度
土力学与基础工程第 五章
2 关闭排水阀门，很快剪切破坏，在施加轴向应力差过程中不排水
1.固结排水试验
v
f=f =’
2.固结不排水试验
轴向应力和孔压渐进增加并趋于稳定， 孔压 u >0
u
cu
f
cuf
3.不固结不排水试验
cu
Cu依赖于
初始状态
u =0 , cu, 并且有效应力莫尔圆是唯一的 思考题：可否由不排水试验确定有效应力强度指标？
在直剪试验过程中，不能量测孔隙水应力， 也不能控制排水，所以只能以总应力法来表 示土的抗剪强度。但是为了考虑固结程度和 排水条件对抗剪强度的影响，根据加荷速率 的快慢可将之间试验划分为 快剪 固结快剪 慢剪
土力学与基础工程第五章
慢剪 固结快剪
快剪Leabharlann 土力学与基础工程第五章直剪试验的缺点 剪切破坏面固定为上下盒之间的水平面； 试验中试验的排水程度靠试验速度的快慢控
土力学与基础工程第五章
【例题】已知某土体单元的大主应力σ1＝200kPa，小主 应 力 σ3 ＝ 50kPa 。 通 过 试 验 测 得 土 的 抗 剪 强 度 指 标 φ ＝ 30°，问该单元土体处于什么状态？
（方法1: 方法2: 方法3:）
土力学与基础 工程第五章
莫尔－库仑强度理论存在的问题
土力学与基础工程第五章
土体处于极限平衡状态时的应力组合及强度 指标之间的数学表达式称为极限平衡条件。
莫尔－库仑破坏准则
土力学与基础工程第五章
1 3
sin
1
2
3
c
2 tan
土力学与基础工程第五章
1 3
sin
1
2
3
c
2 tan
13ta2 4 no5 2 2 cta 4 no5 2 31ta2 4 no5 2 2 cta 4 no5 2
1313co2s
2
2
13 sin2
2
1322132
2
2
土力学与基础工程 第1五3章22132
2
2
•
o
(1+3)/2
(1-3)/2
土力学与基础工程第五章
τ <τ f τ =τ f τ >τ f
稳定状态 极限状态 破坏状态
土力学与基础工程第五章
=f
极限平衡状态
f ctg
D
AB O
极限应力圆 破坏应力圆
土力学与基础工程第五章
三轴压缩试验当周围压力为零时即为无侧限试验条件， 此时只有轴向压力，所以也称单轴压缩试验。
工程时间中与土的抗剪强度 有关的工程主要有以下3类
(1) 土质土坝的稳定
(2) 土压力
(3) 地基的承载力问题
土力学与基础工程第五章
土力学与基础工程第五章
土力学与基础工程第五章
土力学与基础工程第五章
土力学与基础工程第五章
土力学与基础工程第五章
土力学与基础工程第五章
加拿大特朗斯康谷仓
粘聚强度影响因素
密 度 粒径级配 颗粒形状 矿物成分
地质历史 粘土颗粒矿物成分 密度 离子价与离子浓度
土力学与基础工程第五章
剪切破坏面的位置？ 剪切破坏面上满足什么应力条件？
土力学与基础工程第五章
τ <τ f τ =τ f τ >τ f
弹性平衡状态 极限平衡状态 破坏状态
土力学与基础工程第五章
土力学与基础工程第五章
土力学与基础工程第五章
土力学与基础工程第五章
三轴试验根据试样的固结和排水条件不同， 可分为不固结不排水剪（UU）、固结不排水 剪（CU）、固结排水剪（CD）。分别对应 于直剪试验的快剪、固结快剪、和慢剪试验。
试验类型
❖ 固结排水试验（CD试验） cd 、d 1 打开排水阀门，施加围压后充分固结，
土力学与基础工程 第五章
主要内容
概述 土的库仑定律 土的莫尔－库仑强度理论 土的抗剪强度指标的测定
本章要点
➢ 牢固掌握库仑公式和莫尔－库仑强度理论； ➢ 掌握土的抗剪强度指标的测定方法； ➢ 明确不同固结和排水条件下的抗剪强度指标
的意义及其应用。
土力学与基 础工程第五 章
土的破坏主要是由于剪切引 起的，剪切破坏是土体破坏 的重要特点。