土力学重点

一、绪论

1土力学的研究对象

土力学的研究对象是土体

2什么是地基，什么是基础？

地基：通常把支撑基础的土体或岩体称为地基。

基础：基础是将结构承受的各种荷载作用传递到地基上的结构组成部分。

3地基与基础设计必须满足的三个基本条件

(1)承载力条件：作用于地基上的荷载效应不得超过地基容许承载力或地基承载力特征值，保证建筑物不因地基承载力不足造成整体破坏或影响正常使用，具有足够防止破坏的安全储备。

(2)变形条件：控制地基沉降使之不得超过地基变形容许值。

(3)稳定性条件：挡土墙、边坡、地基基础保证具有足够防止失稳破坏的安全储备。

4土木工程事故类型

(1)地基产生整体剪切破坏(2)地基发生不均匀沉降

(3)地基土产生过量沉降(4)地基液化失效

5三个三

土的三个特性：①碎散性②多相性③地质历史形成的变异性

三个工程问题：①强度②变形③渗流问题

三大理论：①强度理论MC②有效应力原理③达西定律

二、土的性质及工程分类

1三相体系

固相（固体颗粒）液相（土中水）气相（气体），研究土的工程性质是，及有别于固体力学，也有别于流体力学。

2土的矿物颗粒成分

(1)原生矿物：石英、长石、云母。①比表面积小（单位体积内颗粒的总表面积）②矿物成分的性质较稳定③若级配好，则土的密度大强度高、透水性较大、压缩性较低。

(2)次生矿物：蒙脱石、伊利石、高岭石。性质较不稳定，具有较强的亲水性，遇水易膨胀的特点。工程性质:蒙脱石<伊利石<高岭石

3粒度，粒组，界限粒径

粒度：土粒的大小。

粒组：大小、性质相近的土粒合并为一组。

界限粒径：划分粒组的分界尺寸。

4颗粒级配

颗粒级配：通常以土中各个粒组的相对含量（即各粒组占土粒总量的百分数）来表示。

表示方法：表格法，颗粒级配曲线法。

实验方法：筛分法，适用于0.075mm≤d≤60mm,圆孔

沉降分析法，适用于d＜0.075mm

颗粒级配的描述：

工程上常用不均匀系数Cu描述颗粒级配的不均匀程度。

曲率系数Cc描述颗粒级配曲线整体形态，表明某粒组是否缺失情况。

颗粒级配是否良好的判断：

Cu愈大，表示土粒愈不均匀。工程上把Cu＜5的土视为级配不良的土，Cu＞5的土视为级配

良好的土。对于砾类土或砂类土同时满足Cu≥5和Cc=1～3时，定名为良好级配砂或良好级配砾。

5土中水

水：固态水内部结晶水，内部结合水

液态水结合水:强结合水（类似固体），弱结合水（对工程性质影响最大）。

自由水:重力水毛细水

气态水

6粘土颗粒与水的作用

粘土颗粒表面带有负电荷：电泳，电渗，电渗排水法

7双电层与扩散层

任何两个不同的物相接触都会在两相间产生电势，这是因电荷分离引起的。两相各有过剩的电荷，电量相等，正负号相反，相与吸引，形成双电层。

8毛细管现象

毛细水：是受到水与空气交界面处表面张力作用、存在地下水位以上的透水层中的水。

毛细现象: 土中水在表面张力作用下，沿着细的空隙向上及向其他方向移动的现象。

9土的冻胀，融陷原因现象因素

冻胀现象：由于土层冻结时，周围未冻结区中的水分会向表层冻结区迁移集聚，使冻结区土层中的水分增加，冻结的水分逐渐增多，土体也随之发生膨胀隆起。

融陷现象：当土层解冻时，土中积聚的冰晶体融化，土体随之下陷。

影响冻胀现象的因素：①土的因素②水的因素③温度的因素结论：在持续负温作用下，地下水位较高处的粉砂、粉土、粉质粘土等土层常具有较大的冻胀危害。

10土中气体

非封闭气体封闭气体（对土的工程性质影响最大）

含有气体的土成为非饱和土

11土的结构和构造

土的结构（微观）：在成土过程中所形成的土粒的空间排列及其联结形式，与组成土的颗粒大小、颗粒形状、矿物成分和沉积条件有关。单粒结构，蜂窝结构，絮凝结构。

土的构造（宏观）：指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。层理结构，裂隙性。

12土的物理性质指标大题

三个基本试验指标

①土的密度ρ：单位体积土的质量“环刀法”

②土的含水量ω：土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示

“烘干法”

③土粒相对密度ds（土粒比重）：土粒质量与同体积的4℃时纯

水的质量之比“比重瓶法”

反映土单位体积质量的指标（换算指标）

①干密度ρd：单位体积中固体颗粒部分的质量

②饱和密度ρsat：土体中孔隙完全被水充满时的土的密度

③浮密度，

：土单位体积内土粒质量与同体积水的质量之差

土的三相比例指标中的质量密度指标共有4个，土的密度ρ，饱和密度ρsat，干密度ρd，浮密度ρ(kg/m3),相应的重度指标也有4个，土的重度，饱和重度ysat，干重度yd，浮重度y’(kN/m3)

反映土的孔隙特征、含水程度的指标

孔隙比e ：土中孔隙体积与土粒体积之比

孔隙率n ：土中孔隙体积与总体积之比，以百分数表示

土的饱和度Sr ：土中孔隙水的体积与孔隙总体积之比，以百分数表示

饱和度描述土中孔隙被水充满的程度。干土Sr=0,饱和土 Sr=100%。砂土根据饱和度分为三种状态:Sr≤50%稍湿； 50％＜Sr≤80%很湿； Sr＞80%饱和

指标的换算

13无粘性土的密实度

土的密实度指单位体积土中固体颗粒的含量。“标准贯入实验锤击数”

14粘性土的物理特性

界限含水量：粘性土从一种状态转变为另一种状态的分界含水量称为界限含水量。

液限：土由可塑状态变化到流动状态的界限含水量。

塑限：土由半固态变化到可塑状态的界限含水量。

缩限：土由半固态不断蒸发水分，体积逐渐缩小，直到体积不在缩小时的土的界限含水量。塑性指数：I P是液限和塑限的差值(省去%)，即土处在可塑状态的含水量变化范围。I P越大，表明土的颗粒越细，比表面积越大，土处在可塑状态的含水量的变化范围就越大。塑性指数的大小取决于土颗粒吸附结合水的能力,即与土中粘粒含量有关。粘粒含量越多,塑性指数就越高。

液性指数：IL是粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比。液性指数表征土的天然含水量与界限含水量间的相对关系。当I L≤0时,ω≤ωP,土处于坚硬状态;当I L＞1时,ω＞ωL,土处于流动状态。根据IL值可以直接判定土的软硬状态。

灵敏性：St=原状土的无侧限抗压强度/重塑土的无侧限抗压强度

触变性：含水量不变，密度不变，因重塑而强度降低，又因静置而逐渐强化，强度逐渐恢复的现象，称为触变性。土的触变性是土结构中联结形态发生变化引起的，是土结构随时间变化的宏观表现。打桩要“一气呵成”

15土的渗透性及渗流

渗流：水在土体中流动的现象，存在水头差就会发生流动。不是水压差！

土的渗透性：土被水透过的性质。

达西定律：在层流状态的渗流中，渗流速度v与水力梯度i的一次方成正比。渗流计算中均采用假想的平均流速。达西定律是描述层流状态下渗透流速与水头损失关系的规律，即渗流速度v与水力坡降i成线性关系只适用于层流范围。

16影响土渗透性的主要因素

砂性土：颗粒大小、级配、密度、以及土中封闭气泡、孔隙比、矿物成分、结构和构造、粘性土：土的矿物成分、结合水膜厚度、土的结构构造、土中气体。

17流网

流网：渗流场中的两族相互正交曲线，等势线和流线所形成的网络状曲线簇。

流线：水质点运动的轨迹线。(Lagrange方法，Euler方法)

等势线：测管水头相同的点之连线。

流网法：通过绘制流线与势线的网络状曲线簇来求解渗流问题。