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文檔簡介

1、 第一章 土的組成1、土力學:是以力學和工程地質為基礎研究與土木工程有關的土的應力、應變、強度穩定性等的應用力學的分支。2、地基:承受建筑物、構筑物全部荷載的那一部分天然的或部分人工改造的地層。3、地基設計時應滿足的基本條件:強度,穩定性,安全度,變形。4、土的定義:巖石在風化作用下形成的大小懸殊顆粒,通過不同的搬運方式,在各種自然環境中形成的沉積物。由土粒(固相)、土中水(液相)和土中氣(氣相)所組成的三相物質。5、土的工程特性: 壓縮性大, 強度低,透水性大。6、土的形成過程:地殼表層的巖石在陽光、大氣、水和生物等因素影響下,發生風化作用,使巖石崩解、破碎,經流水、風、冰川等動力搬運作用,

2、在各種自然環境下沉積。7、風化作用:外力對原巖發生的機械破碎和化學風化作用。風化作用有兩種:物理風化、化學風化。物理風化:用于溫度變化、水的凍脹、波浪沖擊、地震等引起的物理力使巖體崩解,碎裂的過程。化學風化:巖體與空氣,水和各種水溶液相互作用的過程。化學風化的類型有三種:水解作用、水化作用、氧化作用。水解作用:指原生礦物成分被分解,并與水進行化學成分的交換。水化作用:批量水和某種礦物發生化學反映,形成新的礦物。氧化作用:指某種礦物與氧氣結合形成新的礦物。8、土的特點:散體性:顆粒之間無黏結或一定的黏結,存在大量孔隙,可以透水透氣。多相性:土是由固體顆粒、水和氣體組成的三相體系。自然變異性:土是

3、在自然界漫長的地質歷史時期深化形成的多礦物組合體,性質復雜,不均勻,且隨時間還在不斷變化的材料。9、決定土的物理學性質的重要因素:土粒的大小和形狀,礦物組成,組成。10、土粒的個體特征:土粒的大小、土粒的形狀。11、粒度:土粒的大小。12、粒組:介于一定粒度范圍內的土粒。13、界限粒經:劃分粒組的分界尺寸。14、土的粒度成分(顆粒級配):土粒的大小及其組成情況,通常以土中各個粒組的相對含量來表示。15、土的粒度成分(顆粒組配)常用測定方法:篩分法:用于粒經大于0.07mm的粗粒組。沉降分析法:用于粒經小于0.07mm的粗粒組。篩分法試驗:將風干、分散的代表性土樣通過一套自上而下孔經由大到小的標

4、準,篩稱干土重,即可求得各個粒組的相對含量。通過計算可得到小于某一篩孔直徑土粒的累積重量及累計百分比含量。沉降分析法:土粒在水中的沉降原理。土粒的下沉速度:土粒形狀、粒經、密度、黏滯度。16、粒經累計曲線:橫坐標表示土粒粒經,縱坐標表示小于或大于某粒經的土重含量。判斷:曲線較陡:表示粒經大小相差不多,土粒較均勻,級配不良。 曲張平緩:表示粒經大小相差懸殊,土粒不均勻,級配良好。17、限制粒經d60,中值粒徑d30,有效粒徑d10。分別相當于小于某粒徑土重累計百分含量為60%、30%、10%對應的粒徑。d60d30 d1018、不均勻系數:反映大小不同粒組的分布情況。Cu= d60/d10 Cu

5、5 級配不良 Cu10 級配良好曲率系數CC= d302/ d10 d60反映了限制粒徑d60與有效粒徑d10之間各粒組含量分布情況。礫類土或砂類土:當Cu5和Cu=13良好級配。CC過大或過小,表明土中缺少中間粒組,務粒組間孔隙的連鎖充填效應降低,組配變差。19、結合水:當土粒與水相互作用時,土粒會吸附一部分水分子,在土粒表面形成一定厚度的水膜。20.強結合水:指緊靠土粒表面的結合水膜,性質接近于固體,密度約為1.22.4g/cm3,冰點-78,有21.極大的黏滯度,彈性和抗剪強度。22.弱結合水:緊靠于強結合水的外圍而形成的結合水膜, 不能祭奠靜水壓力。23.自由水:存在于土粒表面電場影響

6、范圍以外的水,性質和正常水一樣,能祭奠靜水壓力,冰點為0,有溶解能力。24.重力水:存在于地下水位以下的透水土層中的地下水,對土粒有浮力作用。25.毛細水:存在于地下水位以上,受到水滿天飛空氣交界面處表面張力作用的自由水。強結合水特點:具有一定的抗剪強度和黏滯度。不傳遞靜水壓力。e1,1.22.4g/cm3。弱結合水特點:具有一定塑性; 不傳遞靜水壓力;e11.7g/cm3,100沸點680,-0.5冰點-78重力水特點:浮力、流動性。毛細水特點:存在于砂土、粉土中;毛細水與孔隙大小形狀有關。25、氣相分為自由氣體:與大氣連通;封閉氣體:與大氣隔絕,在外力作用下,土吉封閉氣體易溶于水,外力沒了

7、后,溶解的氣體又重新釋放出來,使土的彈性增加,透水性減小。27、黏性土礦物:主要有黏土礦物和其他化學膠結物或有機質,其中黏土礦物的結晶結構特征對黏性土的工程性質影響較大。蒙脫石:兩層Si-O四面體,夾一層AL-OH八面體,晶胞松散,水理性強。伊利石:高嶺石:一層Si-O四面體,一層AL-OH八面體28、土的結構形成:單粒結構、蜂窩結構、絮狀結構。土的構造特征:成層性;裂隙性:裂隙、降低土體強度和穩定,加大透水。 第二章 土的物理性質及分類1、土的物質成分包括:土骨架的固態礦物顆粒;土骨架孔隙中的液態水;溶解物質;孔隙中的氣體。2、反映土粒均勻程度:粒度成分、顆粒級配。3、決定土的物理力性質的因

8、素:大小、形狀、礦物成分、組成狀況。4、三相比例批量標:表示土的三相比例關系的指標。包括:土粒相對密度dS,土的含水量w、密度。5、土粒相對密度:土粒質量與同體積的4時純水的質量之比。dS=mS/vSW1=S/W1mS土粒質量; vS土粒體積cm3;S土粒密度,土粒單位體積的質量g/ cm3;W1純水在4時的密度,等于1/ cm3。6、土的含水量:土中水的質量與土粒質量之比。W=mw/mS100%,用“烘干法”測定。7、土的密度=m/v= mw+mS/v;用“環刀法”測定。8、土的干密度:土單位體積中固體顆粒部分的質量。d=mS/v9、飽和密度:土孔隙中充滿水時的單位體積質量。sat= mS+

9、VVW/v(VV土的體積)10、重度:土單位體積的重力=g(KN/m3)satd satd11、土的孔隙比:土中孔隙體積與土粒體積之比e=VV/VS。e0.6密實的低壓縮性土e1.0疏松的高壓縮性土12、土的孔隙率:土中孔隙所占體積與土總體積之比。n=VV/V100%(n=e/1+e)13、土的飽和度:土中水體積與土中孔隙體積之比。Sr= VW/ VV100%14流塑性(狀態):保持天然結構的原準確度 上,在其含水量達到液限以后,并不處于流動狀態。可塑性(狀態):當黏性土在某含水量范圍內,可用我力塑成任何形狀而不發生裂紋,并當外力移去后仍能保持即得的形狀的性能。15、液限:土由可塑狀態轉到流動

10、狀態的界限含水量。WL塑限:土由可塑狀態轉為半固態的界限含水量。Wp縮限:土由半固態不斷蒸發水分,則體積繼續逐漸減小,寺到體積不再收縮時,對應土的界限含水量WS液限WL采用錐式液限代測定。塑限Wp采用搓條法測定。16、塑性指數:土處在可塑狀態的含水量變化范圍(液限和塑限的差值)IP=WL-WP IP愈大,土處于可塑狀態的含水量范圍愈大。黏性土(IP10黏土IP17;粉質黏土10IP17。17、液性指數:反映土的軟硬件程度,指黏性土的天然含水量和限的差值與塑限指數之比。IL=W-WP/WL-WP=W-WP/IP。堅硬狀態:當WWP時,IL0。流動狀態:當WWL時,IL1。可塑狀態:當WPWWL時

11、,0IL1。IL愈大,土質愈軟,反之,愈硬。IL:-堅硬0硬塑0.25可塑0.75軟塑1流塑IL0; 0IL0.25;0.25IL0.75; IL1.0。18、天然稠度:批量狀土樣測定的液限和天然含水量的差值與塑性指數之比。用于確定路基的干溫程度。WC=WL-WP/IP= WL-W/WL-WP19、黏性土的活動度:用塑性指數與黏粒含量百分數之比值。A=IP/m m(粒徑0.02mm的)黏粒含量百分比。不活動黏性A0.75 正常黏性土0.75A1.25活動黏性土A1.2520、黏性土的靈敏度:原狀土的強度與該土經過重塑后的強度之比。St=qu/q,u qu原狀試樣的無側限抗壓強度KPA。 q,u

12、重塑試樣的無側限抗壓強度KPA。St愈高,結構性愈強。受擾動后土的強度降低的愈多。21、觸變性:黏性土的抗剪強度隨時時恢復的膠體化學性質。22、相對密實度(無黏性土砂土,碎石土)Dr=密實: 中實 松散23、粉土性質:易于液化接近砂土;易于濕陷;凍肽接近黏土。24、土的脹縮性:批量黏性土具有吸水膨脹和失水收縮的兩種變形特征。25、膨脹土:黏粒成分主要由親水性礦物組成具有顯著脹縮性的黏性土。26、土的溫陷性:批量土在自重壓力作用下或自重壓力和附加壓力綜合作用下,受水浸溫后土的結構迅速破壞而發生顯著附加下陷的特征。27、土的凍脹性:批量土的凍脹和凍融給建筑物或土工建筑物帶來危害的變形特性。28、土

13、按顆粒級配和塑性指數劃分:碎石土:粒徑大于2mm的顆粒含量超過全重50%的土。砂土:粒徑大于2mm的顆粒含量不超過全重50%,且粒徑大于0.75mm的顆粒含量全重50%的土;粉土:介于砂土與黏性土之間,塑 性 指 數IP10,粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過全重50%的土;黏性土:塑性指數大于10的土。 第三章 土的滲透性及滲流1、滲透:液體從物質微孔中透過的現象。滲透性:土具有被液體透過的性質。2、砂土的滲透定律:地下水在土的孔隙或微小裂縫中以不大的速度連續滲透時,屬于層流運動。V=Ki=q/A (砂土、層流)K土的滲透系數,相當于滴溜溜轉和梯度i=1時的滲流速度。i水力梯度,單位滲流

14、尺度上的水頭損失i=或局部土體產生移動,導致土體變形由于滲流作用,使水壓力和浮力發生變化導致土體成結構物失穩。主要變現為巖坡滑動等構造物整體失穩。6.流砂:在向上的滲流力作用下,粒間有效應力為零時,顆粒群發生懸浮、移動的現象。7、臨界水力梯度:使土體發生流砂現象時的水力梯度。8、管涌:在水流滲透作用下,土中的細顆粒在粗顆粒形成的孔隙中移動,以至流失;隨著土的孔隙不斷擴大,滲流速度不斷增加,較粗的顆粒也相繼被水流逐漸帶走,最終導致土體內形成貫通的滲流管道,造成土體塌陷的現象。9、管涌防治:改變水力條件;改變幾何條件;減小滲流力;滲流逸出處加反濾層。10、流砂防治:改變土質;覆蓋壓重以平衡滲透力;

15、增加滲透路徑;減少水頭差。11、層流原因:土中孔隙一般非常微小曲折水在土中所受的粘滯阻力很大,流速十分緩慢,因此,大多數情況相鄰兩個水分子運動軌跡相平行而不混流。 第四章 土中應力1、土中應力:批量土體在自重、建筑荷載、交通荷載或其他因素的作用下,土中所產生的應力。包括:自重應力、附加應力。2、自重應力:批量土體受到自身重力作用而存在的應力。豎向自重應力:側向自重應力:M波松比 KO土的側壓力系數 KM/1-M3、自重應力特點:在自重應力作用下,土不產生側向變形和剪切變形;沿任一水平面上自重應力均勻無限分布;自重應力一般不使地基產生變形。天然地下任意z處的豎向有效自重應力KPO成層土中自重應力

16、:6C=n深度Z范圍內的土層總數;hi第i層土的厚度i第i層的天然重度。4、基底壓力:建筑物的荷載通過自身基礎傳給地基,在基礎底面與地基之間使產生了荷載效應基底壓力(P)的大小和分布狀況與什么有關?荷載的大小和分布;基礎的剛度;基礎埋深;地基土的性質。5、基底壓力P:中心荷載下:基底面積:A=B G=20KN/M3 基礎其上回填土總重力G=GAd(d基礎埋深)矩形基底偏心荷載下: e/b時,基底壓力P分布圖呈梯形。e=/b時,基底壓力P分布圖呈三角形。e/b時,距心荷載較遠的基底邊緣 返力為負值。PMAX=K單向偏心作用點至具有最大壓力的基底邊緣的距離。6、基底附加壓力(DO):批量基底特號

17、除基底處建造前土中自重應力。是引起地基附加應和和變形的主要原因。7、基底平均附加威力:P基底平均壓力KPU,bch基底處土中自重應力。m基底標高以上天然土層的加權平均重度m=( )/( )地下水位下的重度改為浮重度。 h= 天然地面算起的基礎埋深。8、地基附加應力:主要由建筑基礎自重在土體中引起的附于原有自重應力之上的應力。 第五章 土的壓縮性 1、土的壓縮性:土體在壓力作用下體積縮小的特性。土的壓縮:土中孔隙的體積縮小。土的固結:在壓力作用下隨土中水所占體積縮小的全過程。2、側限條件:土體沿水平方向不發生壓縮變形的條件。3、壓縮曲線:室內土的固結試驗的直接成果,它是土的孔隙比與所受壓力的關系

18、曲線,從而得到土的壓縮性指標。4、壓縮系數:土體在側限條件上孔隙比減小量與有效壓應力增量的比值。a=P1地基某深度處土中自重應力(豎向)P2地基某深度處土中自重應力(豎向)與附加應力之和。5、壓縮系數:A1-2:用壓力段由P1=0.1MPA增加到P1=0.1MPA時的壓縮段 系數G1-2來評定土的壓縮性.6、壓縮指數CC:土體在側限條件下孔隙比減小量與有效應力常用對數值增量的比值。7、壓縮模量ES:土體在側限條件下,當土中應力變化不大時,壓應力增量與壓應變增量成正比。ES= e1原始孔隙比8、土體的體積壓縮系數MV:在側限條件下的豎向應變與豎向附加壓應力之比。MV=1/ES=A/1+e9、土的

19、固結:土體的壓縮隨時間增長的全過程。先期固結壓力:天然土層在歷史上受到過的最大固結壓力(PC)有效應力:土粒間所傳遞的粒間應力,是土中控制壓縮變形抗剪強度的應力。11、原始壓縮曲線:從室內高壓固結試驗e-lgp曲線,經修正后得出符合現場原始土體的孔隙比與有效應務的關系曲線。 第六章 地基變形1有效應力:通過土粒接觸點傳遞的粒間應力。2、孔隙應力:通過土孔隙傳遞的應力。3、總應力:土某點的有交往應力與孔隙壓力之和。4、靜水壓力:總應力為自重應力時,飽和土中的孔隙水壓力。5、超孔隙水壓力:總應力為附加應力時,飽和土中開始全部由孔隙水壓力傳遞附加應力。6、飽和土中的有效應力原理:飽和土中任意點的總應

20、力b總是等于有效應力加上孔隙水壓力,即b=b,+U,或有效應力b,總是等于總應力減去孔隙水壓力b,=b-U。7、飽和土的固結:主固結:由土孔隙中自由水的排出速度決定。次固結:由土骨架的蠕變速度決定。8、飽和土的滲透固結:飽和土在附加應力作用下,孔隙中相應的一些自由水將隨時間逐漸被排出,同時孔隙體積也隨之縮小。9、飽和粒性土地基沉降的三個分量:瞬時沉降;固結沉降;次固結沉降。 第七章 土的抗剪強度1、土的抗剪強度:土體抵抗剪應力的極限值。2、土的強度破壞有關的工程問題:建筑物地基的承載力;土工建筑物的土坡穩定性;深基坑土壁的穩定性;擋土墻地基的穩定性。3、庫侖公式:4、無黏性土的抗剪強度與剪切面

21、上的法向應力成正比,其本質是由于土粒之間的滑動摩擦以及凹凸面間的鑲嵌作用產生的摩阻力,其大小決定于土粒表面的粗糙度、土密實度以及顆粒及配等因素。5、影響土的抗剪強度的性質:土的性質 試驗時的排水條件、剪切速率、應和狀態、應力歷史等,其中最主要的是試驗時的排水條件。6、b=1/2(b1+b3)+1/2(b1-b3)cos2xI=1/2(b1-b3)Sin2x7、粘性土和粉土的極限平衡條件:b1=b3=8、無粘性土的極限平衡條件:b1=b3=9、破裂角:破壞面與大主應力b1作用面的夾角為(45o+/2)破壞面與小主應力b3作用面的夾角為(45o+/2) 第八章 土壓力1土壓力:指擋土墻后的填土因自

22、重或外荷載作用對墻背產生的側壓力。2、土壓力要素:性質、大小、方向、作用點。3、影響土壓力性質、大小及分布規律的因素:墻體移動方向、位移量;墻后填土種類、性質及表面形狀;擋土墻、墻背、傾角及光滑程度。4、主動土壓力:當擋土墻向離開土體方向偏移至土體達到極限平衡狀態時,作用在墻上的土壓力。5、被動土壓力:當擋土墻向土體方向偏移至土體達到極限平衡狀態時,作用在墻上的土壓力。6、靜止壓力:當擋土墻靜止不動,土體處于強性平衡狀態時,土對墻的壓力為:7、靜止土壓力計算:bo=kozko-靜止土壓力系數;ko=1-Sin,。bo靜止土壓力強度;墻背填土的工,KN/M3EO靜止土壓力,KN/MH擋土墻高度,MEO=1/2(1/2)h2K。EO=作用點在距墻底H/3處。8、主動土壓力:(設墻背光直立,填土面水平、擋土墻偏移土體)無粘性土:粘性土、粉土:KN朗肯主動土壓力系

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