土力学与地基基础.
土力学与地基基础论文
土力学与地基基础论文引言：土力学是土壤力学的简称，是研究土壤力学性质和土壤力学变形规律的科学。
在土木工程中，地基基础是承受建筑物自身重力和外部荷载传递到地下的结构部分。
因此，土力学与地基基础的研究对于确保工程的安全性和可靠性至关重要。
本文将重点探讨土力学与地基基础的相关理论和实践。
一、土力学基础知识1. 土壤力学性质土壤力学性质是指土壤在受力作用下的力学反应。
其中包括土壤的颗粒组成、密实度、含水量、含气量等基本性质。
了解土壤的这些性质对于土力学分析和地基基础设计至关重要。
2. 土壤力学参数土壤力学参数是描述土壤物理和力学特性的参数。
常用的土壤力学参数包括内摩擦角、剪切强度、孔隙比等。
这些参数的测定对于土力学和地基基础分析具有重要意义。
3. 土壤力学变形规律土壤在受力作用下会发生变形，土壤力学变形规律研究了土壤的弹性和塑性变形规律。
包括土壤的应力应变关系、体积变形等。
了解土壤的变形规律对于地基基础的设计和施工具有重要的指导作用。
二、地基基础设计原理1. 地基基础分类地基基础根据其形式可以分为浅基础和深基础。
浅基础包括承台、连续墙基础等，适用于较小的建筑物；深基础包括桩基、基槽等，适用于较大和特殊荷载的建筑物。
选择合适的基础形式是地基基础设计的重要环节。
2. 荷载分析地基基础设计需要进行荷载分析，即确定荷载的大小和作用方式。
常见的荷载包括建筑物自重、地震力、风力、水荷载等。
准确的荷载分析对于地基基础的强度计算和稳定性分析至关重要。
3. 基础设计计算基础设计计算是根据土壤力学理论和工程实践，计算基础结构的尺寸和强度。
基础设计计算需要考虑土壤的力学性质、地震作用、地下水位等因素。
合理的基础设计计算可以确保工程的安全和可靠。
三、地基基础施工和监测1. 地基基础施工地基基础施工是将设计好的地基基础安全地建造起来的过程。
地基基础施工包括基坑开挖、基础浇筑、基础处理等步骤。
施工过程中需注意土壤的侧压力、水平位移等因素，确保施工的质量和稳定性。
土力学与地基基础
知识创造未来
土力学与地基基础
土力学是力学的一个分支，研究土体的力学行为和力学性质。
它主要研究土体的强度、变形特性、流变性和孔隙特性等。
土力学的研究内容包括土体的力学性质试验、土体强度理论、土体变形特性、土体的流变性和孔隙特性等。
地基基础是建筑工程中的一个重要组成部分，它是为建筑物提供稳定支撑和传递荷载的基于地面以下部分。
地基基础承受建筑物和荷载产生的重力荷载、水平荷载和地震荷载等，同时还要满足土壤的承载力和变形要求。
地基基础的设计和施工需要考虑土壤的力学性质和承载力，通过合理的设计和施工保证建筑物的安全和稳定。
土力学与地基基础密切相关，土力学的理论和方法为地基基础的设计和分析提供了重要的依据和指导。
通过研究土体的力学性质和力学行为，可以确定地基基础的荷载传递机理和承载力计算方法，以及地基基础的变形控制和稳定性分析等。
在地基基础工程中，土力学的知识和方法被广泛应用于基坑支护、地基处理、地基改良和基础设计等方面，可以提高工程的安全性和经济性。
1。
土力学与地基基础知识点总结
土力学与地基基础知识点总结一、土力学基础知识点1. 土的物理性质：包括土的颗粒组成、密度、孔隙度、含水量等。
2. 土的力学性质：包括土的强度、变形特性等。
3. 土与水的相互作用：包括渗透流、饱和流等。
4. 土与结构物的相互作用：包括土压力、承载力等。
5. 土与环境的相互作用：包括土壤侵蚀、沉降等。
二、地基基础基础知识点1. 岩石和土壤的分类：岩石按照成因分为火成岩、沉积岩和变质岩；土壤按照成因分为残积土、冲积土和沉积土。
2. 建筑物荷载：建筑物荷载分为永久荷载和可变荷载，其中永久荷载主要来自建筑本身，可变荷载则主要来自人员活动和设备运行等。
3. 地基基础类型：地基基础类型主要有浅基础和深基础两种，其中浅基础包括简单地基（如垫板）、连续墙式地基和筏式地基，深基础包括桩基和墙式基础。
4. 地基处理技术：地基处理技术包括加固、加厚、排水等方法。
5. 地基设计：地基设计主要考虑建筑物荷载、土壤特性、地质条件等因素，以确定合适的地基类型和尺寸。
三、土力学与地基工程实践应用1. 工程勘察：工程勘察是土力学和地基工程实践的重要环节，其目的是了解现场土壤和岩石的特性以及环境条件，为后续工作提供依据。
2. 土体强度试验：土体强度试验包括压缩试验、剪切试验等，可以确定土壤的强度参数，为后续设计提供数据支持。
3. 地下水位测定：地下水位测定是确定渗透流方向和水压力大小的重要手段。
4. 岩土钻探：岩土钻探可以获取现场岩石和土壤样品，进一步了解现场情况。
5. 土壤改良：土壤改良是通过加固、加厚或排水等方法来提高土壤承载力或稳定性的技术手段。
总之，土力学和地基工程是建筑工程中不可或缺的一部分，它们的应用涉及到建筑物的安全性、经济性和环境保护等方面。
在实践中，需要根据具体情况综合考虑各种因素，制定合适的土力学和地基工程方案。
土力学与地基基础
地基与基础 示意图（ 示意图（一）
地基与基础示意图（ 地基与基础示意图（二）
（续） 土的抗剪强度和地基承载力 土压力和土坡稳定 岩土工程勘察概述 浅基础设计 桩基础 基坑工程 地基处理
1.8 实验教学内容
土的含水量、重度，土的液限与塑限 土的含水量、重度， 土的侧限压缩试验（固结试验） 土的侧限压缩试验（固结试验） 土的直接剪切试验，土的三轴剪切试验（演示） 土的直接剪切试验，土的三轴剪切试验（演示）
2、土的三相组成及土的结构
土的固体颗粒（固相） 2.1 土的固体颗粒（固相） 2.2 土中水和气 2.3 土的结构与构造
土的固体颗粒（固相－骨架） 2.1 土的固体颗粒（固相－骨架）
水（液态、固态） 液态、固态） 土的三相 气体（包括水气） 气体（包括水气） 固体颗粒（骨架） 固体颗粒（骨架）
图2.1 土的三相组成示意图
粘土矿物
粘土矿物特点：粘土矿物是一种复合的铝 硅酸盐晶体 硅酸盐晶体， 粘土矿物特点：粘土矿物是一种复合的铝—硅酸盐晶体， 颗粒成片状，是由硅片 铝片构成的晶胞所组叠而成 硅片和 构成的晶胞所组叠而成。 颗粒成片状，是由硅片和铝片构成的晶胞所组叠而成。 硅片的基本单元是硅 氧四面体。它是由1 是硅—氧四面体 硅片的基本单元是硅 氧四面体。它是由1个居中的硅离 子和4个在角点的氧离子所构成，如图2.2(a)所示。 2.2(a)所示 个硅— 子和4个在角点的氧离子所构成，如图2.2(a)所示。由6个硅 氧四面体组成一个硅片，如图2.2(b)所示。 2.2(c)为简化图 2.2(b)所示 氧四面体组成一个硅片，如图2.2(b)所示。图2.2(c)为简化图 形。
（4）颗粒分析试验
颗粒分析试验：确定土中各个粒组相对含量的方法。 颗粒分析试验：确定土中各个粒组相对含量的方法。 试验方法： 试验方法： 筛分法。适用于粒径大于0.075mm的粗粒土。 0.075mm的粗粒土 ①筛分法。适用于粒径大于0.075mm的粗粒土。用一套标 准筛（筛子孔径分别为60 40、20、10、 60、 0.5、 准筛（筛子孔径分别为60、40、20、10、5、2、1、0.5、 0.25、0.1、0.075mm）， ），将分散了的有代表性的试样倒入标 0.25、0.1、0.075mm），将分散了的有代表性的试样倒入标 准筛内摇振，然后分别称出留在各筛子上的土重，并计算出 准筛内摇振，然后分别称出留在各筛子上的土重， 各粒组的相对含量，即得土的颗粒级配。 各粒组的相对含量，即得土的颗粒级配。 沉降分析法。适用于粒径小于0.075mm的细粒土。 0.075mm的细粒土 ②沉降分析法。适用于粒径小于0.075mm的细粒土。具体 有密度计法（也称比重计法）和移液管法（也称吸管法）。 有密度计法（也称比重计法）和移液管法（也称吸管法）。
土力学与地基基础
干密度的最大值称为最大干密度，此时相应的含水率称为最优含水率。 一、粘性土的击实特性
峰值——最优含水率
二、无粘性土的击实特性：风干和饱和状态下击实效果较好。
粘性土无粘性土Fra bibliotek§8 地基土（岩）的工程分类
一、岩石的工程分类
岩石坚硬程度分类
类别
强度（MPa）
代表性岩石
硬质岩石
≥30
花岗岩、闪长岩、玄武岩、石灰岩、石英砂岩、硅 质砾岩、花岗片麻岩、石英岩等
稍密 15≥N63.5>10
松散 10≥N63.5
碎石土的密实度
碎石土密实度野外鉴别方法
密实度 骨架颗粒含量和排列 骨架颗粒含量大于总重的70%，呈交 错排列， 连续接触。 骨架颗粒含量大于总重的60%～70%， 呈交错排列， 大部分接触。 可挖性 锹镐挖掘困难，用撬棍方 能撬动，井壁一般较稳定。 可钻性 钻进极困难，冲击钻探时， 钻杆、吊锤跳动剧烈，孔 壁较稳定。 钻进较困难，冲击钻探时， 钻杆、吊锤跳动不剧烈， 孔壁有塌陷现象。
洪积物常呈现不规则交错的层理构造，如具有夹层、尖灭或透镜体
等产状。
⑷冲积土—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、沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积物。
⑸其他沉积土—除了上述四种成因类型的沉积物外，还有海洋沉积物、 湖泊沉积物、冰川沉积物及风积物等，它们是分别由海洋，湖泊、 冰川及风等的地质作用形成的．
单粒结构
蜂窝结构
絮状结构
五、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 关系的特征称为土的构造。 •层状构造、分散构造、裂隙构造。
§4 土的三相比例指标
三相简图
土力学与地基基础
基础应埋置在良好的持力层 上。
地基的分类
按地质情况分
土基
岩基 天然地基 人工地基
按现场施工分
建筑物地基应满足的两个基本条件：
地基的强度条件。要求建筑物的地基应有 足够的承载力，在荷载作用下，不发生剪切 破坏或失稳 地基的变形条件。要求建筑物的地基不产 生过大的变形（包括沉降、沉降差、倾斜和 局部倾斜），保证建筑物正常使用。
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地基与基础
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地基基础是建立在土力学基础上的设计 理论与计算方法，和土力学密不可分的。 研究地基基础工程，必然涉及到大量的 土力学问题。 地基与基础是两个完全不同的概念。
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地 基
建筑物下方承受建筑物全部 荷载的地层称为地基。
位于基础底面下方的土层称 为持力层。
持力层以下的土层称为下卧 层，强度低于持力层的下卧 层称为软弱下卧层。
基本概念
重力水－存在于地下水位以下 、土颗粒电分子引力范围以外 的水，因为在本身重力作用下 运动，故称为重力水。 毛细水－受到水与空气交界面 处表面张力的作用、存在于地 下水位以上的透水层中自由水 （图2.4所示）。 土的毛细现象是指土中水 在表面张力作用下，沿着细的 孔隙向上及向其他方向移动的 现象。
基础的分类
• 按使用的材料分为：灰土基础、砖基础、毛 石基、混凝土基础、钢筋混凝土基础； • 按埋置深度可分为：浅基础、深基础； • 按受力性能可分为：刚性基础和柔性基础； • 按构造形式可分为：条形基础、独立基础、 满堂基础和桩基础。
2、土的三相组成
土是岩石经风化、剥 蚀、破碎、搬运、沉积 等过程的产物，是由固 体颗粒、水和气体组成 的三相分散体系。 固体颗粒（骨架）
矿物质 固体颗粒 有机质
土力学与地基基础总结
土力学与地基基础总结土力学与地基基础总结土力学与地基基础总结一第1章绪论1、基本概念土力学：是用力学的观点研究土各种性能一门科学地基：直接承受建筑物荷载的那一部分土层基础：将上部结构的荷载传递到地基中的结构的一部分，通常称为下部结构持力层：直接与基础地面接触的土层下卧层：地基内持力层下面的土层软弱下卧层：地基承载力低于持力层的下卧层天然地基：未经人工处理就可满足设计要求的地基人工地基：地层承载力不能满足设计要求，需进行加固处理的地基基础埋深：从设计地面（一般从室外地面）到基础底面的垂直距离浅基础：埋深小于5m,只需挖槽、排水等普通施工程序即可建造的基础深基础：借助于特殊施工方法建造的基础。
如桩基、墩基、沉井和地下连续墙2、地基与基础设计的基本条件（1）作用于地基上的荷载效应不得超过地基容许承载力值。
（2）基础沉降不得超过地基变形容许值。
（3）具有足够防止失稳破坏的安全储备。
第2章土的物理性质和工程分类1、土的结构：（1）单粒结构；（2）蜂窝结构；（3）絮状结构2、土的构造（1）层状构造；（2）分散构造；（3）裂隙构造（4）结核状构造3、土的工程特性（1）压缩性高；（2）强度低；（3）透水性大4、土的颗粒级配（1）土的粒径： d60 —控制粒径d10 —有效粒径d30 —中值粒径（3）连续程度:Cc = d302 / (d60 ×d10 ) —曲率系数5、土的物理性质（1）土的物理性质指标1）土的密度、有效密度、饱和密度、干密度土的重度、有效重度、饱和重度、干重度2）土粒的比重3）土的饱和度4）土的含水量5）土的孔隙比和空隙率（2）无粘性土的密实度：Dremaxeemaxemin（3）粘性土的物理性质：（4）液性指数和塑性指数IpLpILpLp（5）粘性土的灵敏度（6）粘性土的触变性饱和粘性土受到扰动后，结构产生破坏，土的强度降低。
当扰动停止后，土的强度随时间又会逐渐恢复的现象，称为触变性。
土力学、地基及基础
绪论一、土力学、地基及基础1、土力学：土力学的研究对象是“工程土”。
土是岩石风化的产物，是岩石经风化、剥蚀、搬运、沉积而形成的松散堆积物，颗粒之间没有胶结或弱胶结。
土的形成经历了漫长的地质历史过程，其性质随着形成过程和自然环境的不同而有差异。
因此，在建筑物设计前，必须对建筑场地土的成因、工程性质、不良地质现象、地下水状况和场地的工程地质等进行评判，密切结合土的工程性质进行设计和施工。
否则，会影响工程的经济效益和安全使用。
土力学是工程力学的一个分支，是利用力学原理研究土的应力、应变、强度和稳定性等力学问题的一门应用学科。
由于土的物理、化学和力学性质与一般刚体、弹性固体和流体有所不同，因此，土的工程性质必须通过土工测试技术进行研究。
2、地基：建筑物都是建造在土层或岩层上的，通常把直接承受建筑物荷载的土层或岩层称为地基。
未经人工处理就能满足设计要求的地基称为天然地基；需要对地基进行加固处理才能满足设计要求的地基称为人工地基。
3、基础：建筑物上部结构承受的各种荷载是通过基础传递给地基的，所谓基础是指承受建筑物各种荷载并传递给地基的下部结构。
通常情况下，建筑物基础应埋入地面以下一定深度进入持力层，即基础的埋置深度。
按照基础的埋置深度的不同，基础可分为浅基础和深基础。
在建筑物荷载作用下，地基、基础和上部结构三部分是彼此联系、相互影响和共同作用的，如图1所示。
设计时应根据场地的工程地质条件，综合考虑地基、基础和上部结构三部分的共同作用和施工条件，并通过经济、技术比较，选取安全可靠、经济合理、技术可行的地基基础方案。
二、土力学的发展简史生产的发展和生活的需要，使人类早就懂得了利用土进行建设。
西安半坡村新石器时代的遗址就发现了土台和石础；公元前两世纪修建的万里长城及随后修建的京杭大运河、黄河大堤等都有坚固的地基与基础。
这些都说明我国人民在长期的生产实践中积累了许多土力学方面的知识。
十八世纪产业革命以后，随着城市建设、水利工程及道路工程的兴建，推动了土力学的发展。
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任务一土的成因与组成
土的成因
土具有各种各样的成因，不同成因类型的土具有不同的分布规律和 工程地质特征。下面简单介绍几种主要的成因类型。
•残 积 物
•坡 积 物
•洪 积 物
•冲 积 物
任务一土的成因与组成
土的组成
在天然状态下，自然界中的土是由固体颗粒、水和气体组成的三相 体系。
固相：土的颗粒、粒间胶结物
土力学与地基基础
Soil Mechanics and Foundation Engineering 主编：刘新安 吴建文
天津科学技术出版社
目录
绪论 项目一 项目二 项目三 项目四 项目五 项目六 项目七 项目八 项目九 土的物理性质及工程分类 土中应力 土的压缩性与地基变形计算 土的抗剪强度与地基承载力 土压力与土坡稳定性 岩土工程勘察 天然地基上浅基础设计 桩基础及其他深基础 基坑工程
一、土力学、地基及基础的概念 地基与基础的概念
上部结构 建筑物 基础 地基
建构筑物的全部荷载均由其下的地层来承担。受建构筑物影响的那 一部分地层称为地基（指支承基础的土体或岩石）； 建构筑物中将结构所承受的各种荷载传递到地基上的结构组成部分 称为基础。
二、地基与基础研究的内容
地基与基础是一门实用性很强的学科，其研究内容 涉及土质学、土力学、结构设计、施工技术以及与 工程建设相关的各种技术问题。
理论学习:掌握理论公 式和应用条件，明确 理论的假定条件，掌 握理论的适用范围。
项目一土的物理性质及工程分类
掌握土的物理性质与土的工程分类 了解土的三相组成 掌握土的物理性质指标及三相比例指标之间的换算关系 熟悉无钻性土、钻性土的物理状态指标 掌握相对密度、塑限、液限、塑性指数和液性 指数等基本概念 熟悉规范对地基土的工程分类方法 掌握砂土、钻性土的分类标准
三、地基与基础理论的发展
• 法国的库仑-砂土抗剪强度理论与土压力理论 英国朗肯—朗肯土压力理论
法国布新奈斯克（Boussinesq）—弹性半空间解
1773年
1857年 1885年
1925年 1936年 1949年
美国太沙基—《土力学》专著与有效应力原理 美国召开第一次国际土力学及基础工程会议
我国土力学研究进入发展阶段
四、地基与基础课程的特点和学习方法
一、特点：（1）本课程涉及水文地质学、工程地质学、土力学等几个
学科领域，内容广泛、综合性强。 （2）课程理论性和实践性均较强。
二、学习方法
试验:了解土的物理 性质和力学性质的基 本手段，重点掌握基 本的土工试验技术， 尽可能多动手操作， 从实践中获取知识， 积累经验。 经验:经验在工程应用 中是必不可少的，工 程技术人员要不断从 实践中总结经验，以 便能切合实际地解决 工程实际问题
任务一土的成因与组成
粒组名称 粒径范围 一般特征
漂石(块石)
卵石(碎石) 砾粒
>200
60～200 2～60
渗透性很大、无粘性、无毛细水。 渗透性很大、无粘性、毛细水上升 高度不超过粒径大小。 易透水，当混入云母等杂质时透水 性减小，而压缩性增加；无粘性， 遇水不膨胀，干燥时松散，毛细水 上升高度不大，随粒径变小而增大。 透水性小，湿时稍有粘性，遇水膨 胀小，干时稍有收缩，毛细水上升 高度较大较快，极易出现冻胀现象。 透水性很小，湿时有粘性、可塑性， 遇水膨胀大，干时收缩显著，毛细 水上升高度大，但速度较慢。
项目十
地基处理
项目十一 特殊土地基及山区地基 项 目十二 土工实验实训
绪论
一、土力学、地基及基础的概念 二、地基与基础研究的内容 三、地基与基础理论的发展 四、地基与基础课程的特点和学习方法
一、土力学、地基及基础的概念
土力学的概念
• 用力学原理去研究土的应力、应变、强度、稳定性 及随时间变化和渗透性规律的学科 • 土力学是本课程的理论基础。 • 土力学所要研究的两大基本问题是土体的变形和强 度。
任务一土的成因与组成
土的固相
① 粒组划分: 自然界中的土都是由大小不同的土颗粒组成的，土
颗粒的大小与土的性质密切相关。如土颗粒由粗变细，则土的 性质由无豁性变为豁性。粒径大小在一定范围内的土，其矿物 成分及性质也比较相近。因此，可将土中各种不同粒径的土粒 ，按适当的粒径范围分为若干粒组，各个粒组的性质随分界尺 寸的不同而呈现出一定质的变化。划分粒组的分界尺寸称为界 限粒径，根据《土的工程分类标准》( GB/T 50145-2007)规定， 土的粒组应按下表划分。
任务一土的成因与组成
任务一土的成因与组成
土的级配
级配曲线的纵坐标表示小于某土粒的累计质量百分比, 横坐标则是用对数表示的土的粒径。 由曲线的坡度可判断土的均匀程度， 曲线平缓，粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，级配良好。 曲线陡 粒径大小相差不大，土粒均匀，级配不好
二、地基与基础研究的内容
为了保证建筑物的安全和正常使用，在地基基础设计中 ，须满足以下3个技术条件：
一、变形条件：要求建筑物的沉降量、沉降 差、倾斜和局部倾斜都不能大于地基容许变 形值。
二、强度条件：作用于地基荷载不超过地基 的承载能力，保证地基在防止整体破坏方面 有足够的安全储备。
三、上部结构的其他要求：除满足上述要求， 还应满足上部结构对基础结构的强度、刚度 和耐久性要求。
砂粒0.075～2粉粒0.005～ 0.075
粘粒
<0.005
任务一土的成因与组成
土的级配
根据颗粒大小分析试验结果，可以绘制颗粒级配曲线(粒径分 布曲线)，判断土的级配状况。土的颗粒级配是指土中各个粒组占 土粒总量的百分率，常用来表示土粒的大小及组成情况。颗粒级 配曲线一般 用横坐标表示粒径，纵坐标用来表示小于某粒径的土的质量分数( 或累计百分含量)。如下图中曲线a平缓，则表示粒径大小相差较 大，土粒不均匀，即为级配良好;反之，曲线较陡，则表示粒径的 大小相差不大，土粒较均匀，即为级配不良。
液相：土体孔隙中的水
土
气相：孔隙中的空气
任务一土的成因与组成
土的三相图
Va
Vv
V
气体 水
Vw
mw mv mw
m
Vs
土颗 粒
ms
任务一土的成因与组成
土的组成
干土 饱和土 非饱和土
• 当土中孔隙没有水时，为干土。
• 若土位于地下水位线以下，土中孔 隙全部充满水时，称为饱和土。
• 土中孔隙同时有水和气体存在时， 称为非饱和土(湿土)。