河海大学土力学复习知识点

第一章

土的结构: 粗粒土的结构（单粒结构）, 细粒土的结构（蜂窝结构/ 絮凝结构）土的构造：层理构造、裂隙构造、分散构造

土的压实性: 影响因素：1）含水量2 ）击实功（能）3 ）土类及级配

特殊土：软土、红黏土、黄土、膨胀土、多年冻土、盐渍土人工填土：素填土、杂填土、冲填土

常见的粘土矿物：蒙脱石、伊利石、高岭石；三者的亲水性、膨胀性和收缩性依次降低

粒组:介于一定粒度范围内的土粒。

界限粒径：划分粒组的分界尺寸

颗粒级配: 土中各粒组的相对含量就称为土的颗粒级配。（ d > 0.075mm 时，用筛分法；d <0.075 ，沉降分析）

颗粒级配曲线：曲线平缓，表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，即级配良好。

不均匀系数: C u=d60/d 10 ，反映土粒大小的均匀程度，C u 越大表示粒度分布范围越大，土粒越不均匀，其级配越好。曲率系数: C c=d302/（d 60*d 10），反映累计曲线的整体形状，Cc 越大，表示曲线向左凸，粗粒越多。

（d60 为小于某粒径的土重累计百分量为60% ，d30 、d10 分别为限制粒径、中值粒径、有效粒径）

强结合水：紧靠于土颗粒的表面，受电场作用很大，安全不能移动，表现出固态特性

弱结合水：强结合水外，电场作用范围内的水，是一种粘质水膜，受力时可以从水膜厚处向薄处移动，也可因电场引力从一个土粒周围转移到另个土粒周围，在重力作用下不会发生移动。

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透水层中的自由水。

重力水: 地下水面以下,土颗粒电分子引力范围以外的水, 仅受重力作用.传递静水压力产生浮托力。

毛细现象：指土中水在表面张力作用下，沿细的孔隙向上及其它方向移动的现象。

相对密实度：D r

界限含水量

液限（■

L ）塑限

（P）

e max —e

e max - e min max —：'d min d

粘性土由一种状态转到另外一种状态的分界含水量。

粘性土由可塑状态转到流动状态的界限含水量。粘性土

由半固态转到可塑状态的界限含水量。

液限与塑限之差（去掉%称为塑性指数，用下式表示：I p =（W L -WpHOO。

塑性指数：反映粘粒含量的多少，反映粘性土处在可塑状态的含水量变化范围。

液性指数（I L）：L = L _二一L反映土的软硬成度。

矶—CO p I p

最优含水量：在一定压实功作用下，使土最容易压实，并能达到最大干密度时的含水量。

物理状态指标：

三个基本物理指标：天然密度（环刀法），比重或相对密度（比重瓶法），含水量（烘干法）换算指标：天然密度p :天然状态下土单位体积的质量（g/cm3）

干密度p d : 土单位体积中固体颗粒部分的质量（g/cm3）

饱和密度p sat : 土孔隙中充满水时的单位体积质量（g/cm3）

有效密度p :单位土体积中土粒的有效质量（g/cm3）

土粒相对密度（比重）ds : 土的固体颗粒质量与同体积4C时纯水的质量之比

含水量w : 土中水的质量与土粒质量之比（％）

孔隙比e : 土中孔隙体积与土颗粒体积之比

孔隙率n : 土中孔隙体积与总体积之比（％）

饱和度Sr : 土中水的体积与孔隙体积之比（％）

第二章

何谓附加应力？地基中的附加应力分布有何特点？

答：建筑物荷载在地基中增加的应力称为附加应力。

地基中的附加应力分布有一下规律：

1）在地面下任意深度的水平面上。各点的附加应力非等值，在集中力作用线上的附加应力最大，向两侧逐渐减小。

2）距离地面越深，附加应力分布的区域越广，在同一竖向线上的附加应力随深度而变化。超过某一深度后，深度越大，附加应力越少。

附加应力：在建筑物等外荷载作用下，土体中各点产生的应力增量。

自重应力: 建筑物修建以前，地基中由土体本身的有效重量所产生的应力。

角点法：利用角点下的应力计算公式和应力叠加原理推求地基中任意点的附加应力的方法称为角点法。

第三章

管涌：水在砂性土中渗流时，细小颗粒在动水力的作用下，通过粗颗粒形成的孔隙，而被水流带走的现象叫管涌。

流砂或流土：当厶h增大到某一数值（有效重度）时，向上的渗流力克服了土体向下的重力，土体浮起而处于悬浮状态失去稳定，土粒随水流动的现象。

管涌、流土两者之间区别

二维流网的特点：1）流线与等势线互相正交；2 ）流网为曲边正方形；3 ）任意两相邻等势线之间的水头损失相等；4）任意两相邻流线间的单位渗流亮相等

影响渗透系数的因素有哪些?

1）土粒大小与级配: 细粒含量愈多，土的渗透性愈小，例如砂土中粉粒及粘粒含量愈多时，砂土的渗透系数就会大大减小。

2）土的密实度：同种土在不同密实状态下具有不同的渗透系数，土的密实度增大，孔隙比降低，渗透系数相应减小。

3）土中封闭气体含量：土中封闭气体阻塞渗流通道，使土的渗透系数降低。封闭气体含量愈多，土的渗透系数愈小。

4）土的矿物成分：粘土矿物的结合水占据孔隙

蒙脱土膨胀，阻塞孔隙；

淤泥不透水——含有机质。——渗透系数减小

第四章

固结度：地基在荷载作用下，经历了时间t的沉降量S t与最终沉降量s之比值称为固结度，它表示时间t地基完成的固结程度。达同一固结度，单面排水时间是双面排水时间的4 倍。

土的压缩性：土在压力作用下体积缩小的特性。土的压缩变形快慢与土的渗透性有关：透水性大的无粘性土，压缩过程短；透水性小的粘性土，压缩时间长。

土的固结：土体在外力作用下，压缩随时间增长的过程。

渗透固结：土体中由附加应力引起的超静水压力随时间逐渐消散，附加应力转移到土骨架上，骨架上的有效应力逐渐增加，土体发生固结的过程称为渗透固结。

压缩性指标：压缩系数: 当压力变化范围不大时，孔隙比的变化值与压力的变化值的比值。

压缩指数：土体在侧限条件下孔隙比减小量与有效压应力常用对数增量的比值

压缩模量：土体在完全侧限条件下，竖向附加应力与相应的应变增量之比

说明：土的压缩模量Es与土的的压缩系数a成反比，Es愈大，a愈小，土的压缩性愈低

载荷试验：由加荷稳压装置、反力装置、观测装置三部分组成。

变形模量：指土体在无侧限条件下，单轴受压时的应力与应变之比，用E0 表示

弹性模量：无侧限条件下弹性阶段竖向应力与应变之比。

E0 与Es关系

应力历史：土在形成的地质年代中经受应力变化的情况

应力路径: 在外力作用下土中某一点的应力变化过程在应力坐标图中的轨迹。

超固结比：把土在历史上曾经受到的最大有效应力称为前期固结应力，以P c表示；而把前期固结应力与现有应力P o,之比称为超固结比OCR，对天然土, OCR>1时，该土是超固结土，当OCR = 1时，则为正常固结土。

地基变形与时间的关系：主要取决于土的渗透性和土层厚度；饱和土的渗透固结过程，就是孔隙水压力向有效应力转化的过程。

简述饱和土的渗透固结过程？

答：饱和土的渗流固结过程如下：

(1)土体孔隙中自由水逐渐排出；

(2)土体孔隙体积逐渐减小；

(3)由孔隙水承担的压力逐渐转移到土骨架来承受，成为有效应力。

粘性土沉降组成：

瞬时沉降：加载后地基瞬时发生的沉降；采用弹性理论，采用不排水变形模量

主固结沉降：饱和与接近饱和的粘性土在基础荷载作用下，随着超静孔隙水压力的消散，土骨架产生变形所引起的沉降；

次固结沉降：主固结结束后，在有效应力不变的条件下，土骨架仍随时间发生变形?利用S-Igt曲线，次固结指数进行计算

最终沉降量的计算方法(分层总和法)

基本假定：

⑴地基是均质、各向同性的半无限线性变形体，可按弹性理论计算土中应力，附加应力计算时取基础中心点下的附加应力进行计算

(2)在压力作用下，地基土不产生侧向变形，可采用侧限条件下的压缩性指标

分层总和法的计算步骤：

(1)分层分层原则h i乞0.4b；天然土层面及地下水位处

(2)绘制基础中心点下地基中自重应力和附加应力分布曲线

(3)确定地基沉降计算深度按照二n/6zn乞0.2 (软土取0.1)确定

(4)计算各分层土的平均自重应力和平均附加应力

(5)计算各分层沉降量

(6)计算基础最终沉降量

有效应力原理：总应力由有效应力及孔隙水压力组成；土的变形和强度只与有效应力有关

太沙基一维固结理论的基本假定：

(1) 土体是均质弹性, 完全饱和;

(2) 土粒和水不能压缩;

(3)水的渗出以及土的压缩只能沿竖向发生;

(4) 水的渗流服从Darcy 定理, 且渗透系数k 不变;

⑸ 孔隙比的变化与有效应力的变化成正比，压缩系数a不变;

(6) 外荷载一次瞬时施加.

灵敏度：在不排水条件下，原状土的无侧限抗压强度与重塑土的无侧限抗压强度之比，用S t表示。

土的触变性：在土的含水量和密度不变的情况下，土因重塑而软化，又因静置而逐渐硬化，强度有所恢复的性质。

第五章

库仑定律：当土所受法向应力不很大时，土的抗剪强度与法向应力可近似用线性关系表示，这一表征土体抗剪强度与法向应力的公式即为库仑定律表达式

土的抗剪强度的组成

⑴ 摩擦力

滑动摩擦: 剪切面土粒间表面粗糙所产生的摩擦

咬合摩擦: 土粒间相互嵌入所产生的咬合力，其引起土的剪胀

颗粒的破碎与重排列

⑵ 粘聚力：由土粒间的胶结作用和各种物理-化学键力作用的结果，其大小与土的矿物组成和压密程度有关

静电引力: 包括库仑力仑力和离子- 静电力

范德华力: 物质的极化分子与相邻另一极化分子间通过相反的偶极吸引

胶结力: 土或水中碳、硅、铅、铁等氧化物对土颗粒形成胶结作用，其粘聚力可达几百千帕

表观粘聚力：如毛细力、非饱和土中吸力等影响抗剪强度的因素有哪些？

摩擦力：剪切面上的法向总应力、土的初始密度、土粒级配、土粒形状以及表面粗糙程度

粘聚力：土中矿物成分、粘粒含量、含水量以及土的结构

土体中发生剪切破坏的平面，是不是剪应力最大的平面？在什么情况下，剪切破坏面与最大剪应力面是一致的？土体中发生剪切破坏的平面一般不是剪应力最大的平面。

当土的莫尔破坏包线与匚轴平行时，即-f一常数时，剪切破坏平面与最大剪应力面是一致的。

莫尔-库伦强度理论：以库伦公式作为抗剪强度公式，根据剪力是否达到抗剪强度作为破坏准则的理论就称为莫尔-库伦强度理论

直剪试验与三轴试验的优缺点

直剪试验：优点：直剪仪构造简单，操作简单，在一般工程中应用广泛。

缺点：a.不能严格控制排水条件，不能量测试验过程中试样的孔隙水压力。

b.剪切面不是沿土样最薄弱的面剪切破坏。

c.剪切过程中剪切面上的剪应力分布不均匀，剪切面积随剪切位移的增加而减小。

三轴试验：

优点：a.试验中能严格控制试样的排水条件，准确测定试样在剪切过程孔隙水压力的变化，从而定量获得土中有效应力的变化情况； b.与直剪试验相比，试样中的应力状态相对地较为明确和均匀，不硬性指定破裂面位置；

C.除抗剪强度指标外，还可测定，如土的灵敏度，压力系数、孔隙水压系数等力学指标。

缺点：a.试验仪器较复杂，操作技术要求高，且试样制备比较麻烦。

b. 试验是在轴对称情况下进行的，不能考虑中主应力的影响。