1、 0緒論學習內容：1、關于土的概念(1)、土的定義：土是地表巖石經長期風化、搬運和沉積作用，逐漸破碎成細小礦物顆粒和巖石碎屑，是各種礦物顆粒的松散集合體。(2)、土的特點：1）散體性2）多孔性3）多樣性4）易變性(3)、土在工程中的應用1）作為建筑物地基2）作為建筑材料3）建筑物周圍環境3、地基與基礎的概念（1）、基礎：1）定義：建筑物的下部結構，將建筑物的荷載傳給地基，起著中間的連接作用。2）分類：按埋深可分為： 淺基礎：埋深較小，可采用 深基礎：樁基礎、地下連續墻（2）地基1）定義：基底以下的土體中因修建建筑物而引起的應力增加值（變形）所不可忽略的那部分土層。（持力層：直接與基礎接觸，并承

2、受壓力的土層下臥層：2）分類： 天然地基：在天然土層上修建，土層要符合修建建筑物的要求（強度條件、變形條件） 人工地基：經過人工處理或加固地基。（一）變形問題1、意大利比薩斜塔意大利比薩斜塔舉世聞名的意大利比薩斜塔就是一個典型實例。因地基土層強度差，塔基的基礎深度不夠，再加上用大理石砌筑，塔身非常重，1.42萬噸。500多年來以每年傾斜1cm的速度增加，比薩斜塔向南傾斜，塔頂離開垂直線的水平距離已達527m，比薩塔的傾斜歸因于它的地基不均勻沉降。比薩斜塔全景2、蘇州市虎丘塔：虎丘塔位于蘇州市西北虎丘公園山頂，原名云巖寺塔，落成于宋太祖建隆二年（公元961年），距今已有1000多年悠久歷史。 1

3、980年6月虎丘塔現場調查，當時由于全塔向東北方向嚴重傾斜，不僅塔頂離中心線已達231m，而且底層塔身發生不少裂縫，成為危險建筑而封閉、停止開放。虎丘塔地基為人工地基，由大塊石組成，塊石最大粒徑達1000mm。人工塊石填土層厚12m，西南薄，東北厚。下為粉質粘土，呈可塑至軟塑狀態，也是西南薄，東北厚。塔傾斜后，使東北部位應力集中，超過磚體抗壓強度而壓裂。3、上海錦江飯店1954年興建的上海工業展覽館中央大廳，因地基約有14m厚的淤泥質軟粘土，盡管采用了7.27m的箱形基礎，建成后當年就下沉600mm。1957年6月展覽館中央大廳四角的沉降最大達1465.5mm，最小沉降量為1228mm。195

4、7年7月，經蘇聯專家及清華大學陳希哲教授、陳梁生教授的觀察、分析，認為對裂縫修補后可以繼續使用(均勻沉降)。（二）強度問題1、加拿大特朗斯康谷倉加拿大特朗斯康谷倉嚴重傾倒，是地基整體滑動強度破壞的典型工程實例。1941年建成的加拿大特朗斯康谷倉，由于事前不了解基礎下埋藏厚達16 m的軟粘土層，初次貯存谷物時，就倒塌了，地基發生了整體滑動，建筑物失穩，好在谷倉整體性強，谷倉完好無損，事后在主體結構下做了70多個支承在基巖上的砼墩，用了388個500KN的千斤頂，才將谷倉扶下，但其標高比原來降低了4m 。（三）滲透問題1963年，意大利265m高的瓦昂拱壩上游托克山左岸發生大規模的滑坡，滑坡體從大

5、壩附近的上游擴展長達1800m，并橫跨峽谷滑移300400m，估計有23億立方米的巖塊滑入水庫，沖到對岸形成100150m高的巖堆，致使庫水漫過壩頂，沖毀了下游的朗格羅尼鎮，死亡約2500人，但大壩卻未遭破壞。我國連云港碼頭的拋石棱體，1974年發生多次滑坡。1998年長江全流域特大洪水時，萬里長江堤防經受了嚴峻的考驗，一些地方的大堤垮塌，大堤地基發生嚴重管涌，洪水淹沒了大片土地，人民生命財產遭受巨大的威脅。僅湖北省沿江段就查出4974處險情，其中重點險情540處中，有320處屬地基險情；潰口性險情34處中，除3處是涵閘險情外，其余都是地基和堤身的險情。1998年長江全流域特大洪水時，萬里長江

6、堤防經受了嚴峻的考驗，一些地方的大堤垮塌，大堤地基發生嚴重管涌，洪水淹沒了大片土地，人民生命財產遭受巨大的威脅。僅湖北省沿江段就查出4974處險情，其中重點險情540處中，有320處屬地基險情；潰口性險情34處中，除3處是涵閘險情外，其余都是地基和堤身的險情。1、土力學的主要內容有以下三部分內容：一是土的基本性質，包括物理性質和力學性質；二是土體受力后的變形與穩定性問題；三是工程應用的要求和措施，主要是地基設計與處理等。四是掌握天然地基上一般淺基礎的簡單設計方法或驗算方法五能正確的使用建筑地基基礎設計規范（GB500072002）2、學習建議土力學的學習包括理論、試驗和經驗。理論學習：掌握理論

7、公式的意義和應用條件，明確理論的假定條件，掌握理論的適用范圍；試驗：了解土的物理性質和力學性質的基本手段，重點掌握基本的土工試驗技術，盡可能多動手操作，從實踐中獲取知識，積累經驗；經驗在工程應用中是必不可少的，工程技術人員要不斷從實踐中總結經驗，以便能切合實際地解決工程實際問題。土力學是利用力學知識和土工試驗技術來研究土的強度、變形及其規律等的一門科學。它既是一門古老的工程技術，也是一門年輕的應用科學。古人興建的大型水利工程、宮殿、廟宇、堤壩、大運河、橋梁等，都為本學科的發展積累了豐富的經驗，奠定了古典土力學的基礎。然而，這些僅限于工程實踐經驗，未能形成系統的理論。土力學的系統理論始于18世紀

8、興起工業革命的歐洲。經過17、18世紀很多學者的研究，初步奠定了土力學的理論基礎。但直到1925年美國著名科學家、土力學奠基人太沙基歸納前人的成就，發表了土力學 一書，比較系統地介紹了土力學的基本內容，土力學才成為一門獨立的學科。20世紀60年代后期，由于計算機的出現、計算方法的改進與測度技術的發憤以及本構模型的建立等，以迎來了土力學發展的新時期?，F代土力學主要表現為一個模型（即本構模型）、三個理論（即非飽和土的固結理論、液化破壞理論和逐漸破壞理論）、四個分支（即理論土力學、計算土力學、實驗土力學和應用土力學）。其中，理論土力學是龍頭，計算土力學 是筋脈，實驗土力學 是基礎，應用土力學是動力。

9、未來人類的發展將面對資源與環境以人類生存的挑戰，更多的巖土工程問題需要解決，青年學生作為祖國的棟梁，將要肩負起歷史的重任。1.1 地球的構造1. 地球的形狀和大小2. 地球的圈層構造外圈層：大氣圈、水圈和生物圈。內圈層：地殼、地幔和地核地殼深度約為2070 km1.2 地質作用定義：由自然動力引起地球和地殼物質組成、內部結構和地殼形態不斷變化和發展的作用。按照自然動能的來源不同，地質作用可分為內力地質作用和外力地質作用。第二章 地質構造及地貌類型 第一節 地質構造地殼運動：地殼受到各種內外力的影響，在不斷地改變著地球的面貌。地殼分裂為板塊的活動以及宇宙間引力的活動使地殼產生水平和垂直兩種運動。

10、地質構造（傾斜構造、褶皺構造、斷裂構造）是地殼運動的產物。一、傾斜構造原始沉積地層常是水平展布的或是緩傾角的，由于地殼運動產生傾斜，就是所謂單斜構造，是巖層發生褶曲的一翼。二、褶皺構造巖層受地殼運動后產生彎曲變形稱褶皺構造，它是巖層塑性變形的結果，巖層仍是連續的，并未失去其完整性。三、斷裂構造巖層受地殼運動的構造應力而破裂，產生裂隙和斷層兩種類型，使巖體失去完整性和連續性。斷裂構造的力學性質：裂隙是存在于巖體中的裂縫，是巖體受力斷裂后兩側巖塊沒有顯著位移的小型斷裂構造。斷層巖體受力斷裂后兩側巖塊沿斷裂面發生了顯著位移、錯動稱為斷層。大的斷層包括斷層破碎帶和其影響帶，稱為斷裂帶，如山東郯城延伸至

11、安徽廬江的大斷裂綿延上千公里，為世界上著名的活斷層郯廬斷裂。斷層帶的寬度可由幾厘米、幾米至幾十米。A斷層的類型正斷層、逆斷層、平推斷層。B斷層的工程評價：由于巖層發生強烈的斷裂變動，致使巖體裂隙增多、巖石破碎、風化嚴重、地下水發育，從而降低了巖石的強度和穩定性，對工程造成了種種不利影響。 地殼運動產生的能量以彈性應變能的形式在斷層及其附近的巖體長期積累，并使斷層兩側相對位移，以彈性應變的形式表現出來。當應變達到一定程度時，斷層突然錯動，并使積累在斷層及其附近巖體中的應變能快速釋放，發生地震。強震活動經常發生在斷裂帶應力集中的特定地段上：活動斷裂轉折部位、端點部位、分枝部位以及不同方向活動斷裂的

12、交匯部位。處。 一、地質年代地球形成到現在已有60億年以上的歷史，在這漫長的歲月里，地球經歷了一連串的變化，這些變化在整個地球歷史中可分為若干發展階段。地球發展的時間段落稱為地質年代。地質年代在工程實踐中常被用到，當需要了解一個地區的地質構造，巖層的相互關系，以及閱讀地質資料或地質圖時都必須具備地質年代的知識。巖層的地質年代有兩種：一種是絕對地質年代，另一種是相對地質年代。絕對地質年代：指組成地殼的巖層從形成到現在有多少“年”。它能說明巖層形成的確切時間，但不能反映巖層形成的地質過程。相對地質年代：能說明巖層形成的先后順序及其相對的新老關系，如哪些巖層是先形成的，是老的；哪些巖層是后形成的，是

13、新的，它并不包含用“年”表示的時間概念?？梢钥闯觯鄬Φ刭|年代雖然不能說明巖層形成的確切時間，但能反映巖層形成的自然階段，從而說明地殼發展的歷史過程。所以在地質工作中，一般以應用相對地質年代為主。地址年代表（見課本28頁）二、第四紀沉積物地質特征地質年代中第四紀時期是距今最近的地質年代。在第四紀歷史上發生了兩大變化即人類的出現和冰川作用。這反映了第四紀時所特有的自然地理環境，構造運動和火山活動等特點。而第四紀時期沉積的歷史相對較短，一般又未經固結硬化成巖作用，因此在第四紀形成的各種沉積物通常是松散的、軟弱的、多孔的，與巖石的性質有著顯著的差異，有時就籠統稱之為土。第四紀沉積物是堅硬巖石經長期地

14、質作用后的產物，廣泛分布于地球的陸地和海洋，它是由巖石碎屑、礦物顆粒組成，其間孔隙中充填著水和氣體，因而構成為由固相、液相、氣相組成的三相體系。第四紀沉積物的形成:第四紀沉積物的成因類型及其特征根據地質成因類型劃分，可將第四紀沉積物的主體分為：殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、湖積土、海積土、風積土及冰積土等。定義：土是連續、堅固的巖石在風化作用下形成的大小懸殊的顆粒，在原地殘留或經過不同的搬運方式，在各種自然環境中形成的堆積物。屬第四紀沉積物。根據地質成因類型劃分，可將第四紀沉積物的土體分為：1.殘積土; 2.坡積土; 3.洪積土; 4.沖積土; 5.湖泊沉積物; 6.海洋沉積物; 7.風積土

15、; 地下水定義：地下水是賦存于地表以下巖土空隙中的水，主要來源于大氣降水，經土壤滲入地下形成的。地下水是地質環境的組成部分之一，能影響環境的穩定性。主要表現在：地基土中的水能降低土的承載力；基坑涌水不利于工程施工；地下水常常是滑坡、地面沉降和地面塌陷發生的主要原因；一些地下水還腐蝕建筑材料。第一節 地下水概述1地下水：氣態水、結合水、毛細水、重力水、固態水以及結晶水和結構水。重力水（自由水）：不受靜電引力影響，在重力作用下運動，可傳遞靜水壓力，能產生浮托力、孔隙水壓力，在運動過程中產生動水壓力，具有溶解能力。2含水層：在正常的水力梯度下，飽水、透水并能給出一定水量的巖土層。含水層的形成必須具備

16、的條件：巖土層中有較大（指能透水）的空隙；含水層要為隔水層所限，以便地下水匯集不至流失；含水層要有充分的補給來源。3隔水層：在正常的水力梯度下，不透水或透水相對微弱的巖土層。它可以是含水甚至飽水（如粘土），也可以是不含水的（如致密的巖石）。4滯水層：弱透水層。第二節 地下水類型地下水按埋藏條件可分為：包氣帶水、潛水、承壓水。按含水介質類型分為：孔隙水、裂隙水、巖溶水。地面以下、穩定地下水面以上為包氣帶。穩定地下水面以下為飽水帶。1包氣帶水：處于地表面以下、潛水位以上的包氣帶巖土層中，包括土壤水、沼澤水、上層滯水以及基巖風化殼（粘土裂隙）中季節性存在的水。 2潛水：埋藏在地表以下第一層較穩定的隔

17、水層以上具有自由面的重力水。3承壓水：地表以下充滿兩個穩定隔水層之間的重力水。4裂隙水：埋藏在基巖裂隙中的地下水。風化裂隙水、成巖裂隙水、構造裂隙水。5巖溶水：賦存和運移于可溶巖的巖溶洞中的地下水。第三節 地下水的性質一、地下水的物理性質：溫度、顏色、透明度、氣味、味道、導電性及放射性。二、地下水的化學成分：地下水不是純水，是化學成分十分復雜的天然溶液。1主要的氣體成分：氧、硫化氫、二氧化碳。2主要的離子成分：氯離子、硫酸根離子、重碳酸根離子、鈉離子等。第四節 地下水對工程的影響不良影響主要有：降低地下水位會引起地面沉降；地下水在土中的滲透變形會誘發某些土層出現流砂和管涌現象，對建筑物的基礎、

18、土石壩的壩基穩定性造成危害；某些地下水對鋼筋混凝土基礎產生腐蝕。一、地下水位下降引起地面沉降：1原因：地下水位降低，使得地表土層有效自重應力增加，從而產生土層的固結沉降。2臨時降水：3長期持續性抽取地下水：二、滲透變形對工程的影響：1滲透力：地下水在滲流過程中對巖土體作用的力。取決于地下水的水頭梯度。2滲透變形：當滲透力達到一定值時，巖土中一些顆粒、甚至整體就發生移動，從而引起巖土體的變形和破壞。3滲透變形的型式：（1）管涌（潛蝕）：在滲流作用下單個土顆粒 發生獨立移動的現象。管涌較普遍發生在不均勻的砂層或砂卵（礫）石層中，細粒物質從粗粒骨架孔隙中被滲流攜走，使土體的孔隙增大，強度降低，發展下

19、去會使土體呈現“架空結構”，甚至導致地面塌陷。（2）流砂：在滲流作用下一定體積的土體同時發生移動的現象。流砂一般發生在均質砂土層和粉土層中，它可使土體完全喪失強度，危及建筑物的安全，因此危害性較管涌大。管涌的發展、演化，往往會轉化為流砂。4滲透變形產生的必要條件：（1）滲流的動水壓力及臨界水頭梯度（2）影響土的抗滲強度因素結構特性 包括：土中粗細顆粒直徑比例、細粒物質的含量和土的級配特征等。均指無粘性土。5滲透變形產生的充分條件：（1）宏觀地質因素：地層組合關系和地形地貌條件。（2）工程因素：6滲透變形的防治：防治措施：改變滲流的水動力條件；保護滲流出口；改善土石性質三大類措施。（1）建筑物基

20、坑及地下巷道施工時流砂的防治措施：（2）抽水井防止管涌的措施：（3）水工建筑物（土石壩）防治滲透變形的措施：垂直截流：粘土截水槽、灌漿帷幕和混凝土防滲墻等。水平鋪蓋：排水減壓：排水溝和減壓井反濾蓋重： 1.1 第一章 土的物理性質及工程分類教學內容：1、土的成因1.1 土的生成 土是連續，堅固的巖石在風化作用下形成的大小懸殊的顆粒，經過不同的搬運方式，在各種自然環境中生成的沉積物。1.2土的結構與構造土的三相組成： 土的物質成分包括有作為土骨架的固態礦物顆粒、孔隙中的水及其溶解物質以及氣體。因此，土是由顆粒(固相)、水(液相)和氣(氣相)所組成的三相體系。礦物按生成條件可分為原生礦物和次生礦物

21、兩大類2. 土的組成2.1土的固體顆粒 土中的固體顆粒(簡稱土粒)的大小和形狀、礦物成分及其組成情況是決定土的物理力學性質的重要因素。 (一) 土的顆粒級配 在自然界中存在的土，都是由大小不同的土粒組成的。 土粒的粒徑由粗到細逐漸變化時，土的性質相應地發生變化，例如土的性質隨著粒徑的變細可由無粘性變化到有粘性。 將土中各種不同粒徑的土粒，按適當的粒徑范圍，分為若干粒組，各個粒組隨著分界尺寸的不同而呈現出一定質的變化。劃分粒組的分界尺寸稱為界限粒徑。 根據界限粒徑200、20、2、005和0005mm把土粒分為六大粒組：漂石<塊石)顆粒、卵石(碎石)顆粒、圓礫(角礫)顆粒、砂粒、粉粒及粘粒

22、。 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(各粒組占土?？偭康陌?分數)來表示，稱為土的顆粒級配。 顆粒分析試驗：篩分法；比重計法 根據顆粒大小分析試驗成果，可以繪制顆粒級配累積曲線 由曲線的坡度可判斷土的均勻程度 有效粒徑；限定粒徑。利用顆粒級配累積曲線可以確定土粒的級配指標，如與的比值稱為不均勻系數：1060ddCu= 又如曲率系數用下式表示：6010230dddCc= 不均勻系數 反映大小不同粒組的分布情況，越大表示土粒大小的分布范圍越大，其級配越良好，作為填方工程的土料時，則比較容易獲得較大的密實度曲率系數描寫的是累積曲線的分布范圍，反映曲線的整體形狀。 顆粒級配可在一定

23、程度上反映土的某些性質。(二)土粒的礦物成分土粒的礦物成分主要決定于母巖的成分及其所經受的風化作用。不同的礦物 成分對土的性質有著不同的影響，其中以細粒組的礦物成分尤為重要 。 1、六大粒組的礦物成分: 漂石、卵石、圓礫等粗大顆粒；砂粒；粉粒；粘粒。 2、粘土礦物的比表面由于粘土礦物是很細小的扁平顆粒，顆粒表面具有很強的與水相互作用的能力，表面積愈大，這種能力就愈強。1.22.2 土中水在自然條件下，土中總是含水的。土中水可以處于液態、固態或氣態。 存在于土中的液態水可分為結合水和自由水兩大類： 1結合水 結合水是指受電分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。這種電分子吸引力高達幾千到幾萬個大氣壓，

24、使水分子和土粒表面牢固地粘結在一起。(1)強結合水 強結合水是指緊靠土粒表面的結合水(2)弱結合水 弱結合水緊靠于強結合水的外圍形成一層結合水膜。2自由水 自由水是存在于土粒表面電場影響范圍以外的水。它的性質和普通水一樣，能傳遞靜水壓力，冰點為0，有溶解能力。自由水按其移動所受作用力的不同，可以分為重力水和毛細水。 (1)重力水 重力水是存在于地下水位以下的透水層中的地下水，它是在重力或壓力差作用下運動的自由水，對土粒有浮力作用。 (2)毛細水毛細水是受到水與空氣交界面處表面張力作用的自由水毛細水存在于地下水位以上的透水土層中。毛細水按其與地下水面是否聯系可分為毛細懸掛水(與地下水無直接聯系)

25、和毛細上升水(與地下水相連)兩種。3、土的物理性質指標3.1土的三相簡圖土的天然密度 公式：=m/v 測定：環刀法土的含水量 公式：w= mw/ms×100 測定：烘干法土粒相對密度（土粒比重） 公式：ds=ms/mw 測定：比重瓶法3.2指標的定義土的干密度 公式： d=Ms/V飽和密度 公式：sat(ms+Vv×w)/V土的浮密度（有效密度） 公式：= sat- w土的孔隙比 公式： e=Vv/Vs土的孔隙率 公式： N=Vv/V×100土的飽和度 公式： Sr =Vw/Vv ×1003.3指標換算（常用的換算公式）；土的密度、含水量、土粒比重是通過

26、試驗測定，其他指標可由這三個指標換算得到。3.4 講例題 作本章小結2.14、土的物理狀態指標4.1無粘性土的密實度粘性土的物理特征含水量 無粘性土的密實度劃分標準 E 優點：簡單方便 缺點：無法反映土的級配因素 相對密度Dr 優點：計入土的級配因素，理論上比較完善。 缺點：天然孔隙比難以獲取，且emax,emin的測定受人為的影響較大。 標準貫入試驗擊數N為標準4.2粘性土的物理特征（實驗方法）液限、塑限、縮限塑性指數液性指數靈敏度液限、塑限、縮限一、定義 液限WL、塑限Wp、縮限Ws 二、測定方法 液塑限聯合測定法5、土的工程分類5.1地基土分類的原則及分類的方法一、巖石的工程分類（一）按

27、堅硬程度分類 （二）按成因分類 （三）按風化程度分類 （四）按軟化系數分類 二、碎石類土定義：粒徑>2mm的顆粘含量超過全重的50%。三、砂類土定義：粒徑>2mm的顆粒含量不超過全重的50% 粒徑>0.075mm的顆粒超過全重的50%分類：四、粉土定義：粒徑>0.075mm的顆粒含量不超過全重的50%，塑性指數IP的土分類：五、粘性土定義：指塑性指數IP>10的土。（一）按沉積年代分類（二）按塑性指數分類六、特殊土（一）軟土指沿海的濱海相、三角洲相、平原、山區的沼澤相等主要由細粒土組成的孔隙比大（>1）天然含水量高（接近或大于WL）壓縮性高和強度低的土層。（

28、二）人工填土由人類活動而堆填的土（三）濕陷性土（黃土） 指土體在一定壓力下受水浸濕時產生濕陷變形量達到一定數值的土。評價：按P=200kPa時的濕陷量表示。（四）紅粘土 指碳酸鹽巖系出露的巖石，經“紅土化作用”形成并覆蓋于基巖上的棕紅色高塑性粘土。特征：L>50 收縮性不均勻性當在4550之間時稱為次生紅粘土（五）膨脹土 指粘粒成分主要由親水性粘土礦物組成的粘性土。特征：含蒙托石、伊里石吸水膨脹、失水收縮（六）風化巖和殘積土 風化巖指巖石在風化營力等作用下，使其結構、成分、性質等產生不同程度變異的巖石。 殘積土巖石完全風化后未經搬運的殘積物。 特點：不均勻性易產生不均勻沉降。（七）凍土

29、多年凍土指土的溫度等于或低于零度，含有固態水且這種狀態在自然界連續保持三年或三年以上的土。 特點：凍脹、融陷（八）混合土 由級配不連續的粘粒、粉粒、礫粒和巨粒組組成。5.2地基巖土的分類巖石為顆粒間牢固連接、呈整體或具有節理間隙的巖體： 堅硬程度：堅硬石、較硬石、較軟石、軟巖、極軟巖。 風化程度：未風化、微風化、中風化、強風化和全風化。完整程度：完整、較完整、較破碎、破碎、極破碎。 碎石土為粒徑大于2mm的顆粒含量超過全重50%的土 碎石土按顆粒形狀、粒組含量分為：漂石、塊石、卵石、碎石、圓礫、角礫； 碎石土按密實度分為：松散、稍密、中密、密實碎石土。 砂土為粒徑大于2mm的顆粒含量不超過全重

30、50%、粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過全重50%的土。 砂土按粒組含量分為：礫砂、粗砂、中砂、細砂、粉砂。 砂土的密實度分為：松散、稍密、中密、密實碎石土。 粘性土塑性指數Ip大于10的土，分為粘土、粉質粘土。 粉土為介于砂土和粘性土之間，塑性指數Ip10且顆粒粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過全重50%的土。 人工填土根據組成和成因，分為：素填土由碎石土、砂土、粉土、粘性土等組成的填土； 壓實填土經過夯實或壓實的素填土； 雜填土含有建筑垃圾、工業廢料、生活垃圾等雜物的填土； 沖填土由水力沖填泥砂形成的填土。 膨脹土土中粘粒成分主要由親水性礦物組成，同時具有顯著的吸水膨脹和失水收縮等

31、特性，為自由膨脹率大于或等于40%的粘性土。 濕陷性土浸水后產生附加沉降，其濕陷系數大于或等于0.015的土。 淤泥在靜水或緩慢的流水環境中沉積，并經生物化學作用形成，其天然含水量大于液限、天然孔隙比1.5的粘性土。 淤泥質土當天然含量大于液箱而天然孔隙比小于1.5但1.0的粘性土。22第二章 地基中的應力計算1、土的自重應力計算1.1豎向自重應力 以天然地面任一點為坐標原點o，坐標軸z豎直向下為正。設均質土體的天然重度為，故地基中任意深度z處的豎直向自重應力就等于單位面積上的土柱重量。若z深度內土的天然重度不發生變化，那么，該處土的自重應力為 （3-1）式中：天然地面以下z深度處土的 自重應

32、力(kN/m2)； G面積A上高為z的土柱重量(kN)； A土柱底面積(m2)。由式(3-1)可知，均質土的自重應力與深度Z成正比，即隨深度按直線分布(圖3-4(b)，而沿水平面上則成均勻分布(圖3-4()。1.2水平自重應力的計算：由于沿任一水平面上均勻地無限分布，既為側限條件(側向應變為零的一種應力狀態)。所以，地基土在自重應力作用下只能產生豎向變形，而不能有側向變形和剪切變形。故有，且=。根據廣義虎克定律 (3-2)將側限條件代入式(3-2) 得 令 (3-3)則 (3-4)式中：、分別為沿x軸和y軸方向的水平自重應力(kN/m2)； K0土的靜止土壓力系數，是側限條件下土中水平向有效應

33、力與豎直向有效應力 之比，故側限狀態又稱K0狀態； 土的泊松比。K0和依據土的種類、密度不同而異，可由試驗確定或查相應表格。 在上述公式中，豎向自重應力和水平向自重應力、一般均指有效自重應力。因此，對處于地下水位以下的土層必須以有效重度代替天然重度。為簡便，以后各章把常用的豎向自重應力簡稱為自重應力。1.3地下水變化對自重應力的影響地下水位的升降也會引起土中自重應力的變化。例如在軟土地區，常因大量抽取地下水而導致地下水位長期大幅度下降，使地基中原水位以下土的自重應力增加，造成地表大面積下沉的嚴重后果。至于地下水位的長期上升，常發生在人工抬高蓄水水位地區(如筑壩蓄水)或工業用水大量滲入地下的地區

34、，如果該地區土質具有遇水后發生濕陷或膨脹的性質，則必須引起足夠的注意。1.4講例題（不透水層）按照圖給出的資料，計算并繪制出地基中的自重應力沿深度的分布曲線。 解： 141.0m高程處(地下水位處)H144.0-41.0=3.0m =17.0×3.0=51kN/m2 240.0m高程處H241.0-40.0=1.0m 51+(19.0-9.8)×=60.2kN/m2 338.0m高程處H340.0-38.0=2.0m =60.2+(18.5-9.8)×277.6kN/m2435.0m高程處H438.0-35.0=3.0m =77.6+(20-9.8)×3

35、=108.2kN/m2自重應力沿深度的分布如圖3-8()所示。2、基底壓力的計算2.1基底壓力的概念及分布規律建筑物荷載通過基礎傳遞給地基，在基礎底面與地基之間便產生了接觸應力。 稱基礎底面傳遞給地基表面的壓力為基底壓力。由于基底壓力作用于基礎與地基的接觸面上，故也稱基底接觸壓力。基底壓力即是計算地基中附加應力的外荷載，也是計算基礎結構內力的外荷載。 基底壓力的分布規律可由彈性力學獲得理論解，也可由試驗獲得?；讐毫Φ姆植寂c基礎的大小和剛度、作用于基礎上的荷載大小和分布、地基土的力學性質、地基的均勻程度以及基礎的埋置深度等許多因素有關。精確地確定基底壓力的數值與分布形式是很復雜的問題，它涉及上

36、部結構、基礎、地基三者間的共同作用問題，與三者的變形特性(如建筑物和基礎的剛度，土層的壓縮性等)有關，這個問題還處于研究之中，這里僅對其分布規律及主要影響因素作簡單的定性討論與分析，并不考慮上部結構的影響。2.2中心荷載作用下基底壓力計算當豎直荷載作用于基礎中軸線時，基底壓力呈均勻分布(圖3-37)，其值按下式計算：對于矩形基礎 (3-42)式中：p基底壓力(kPa)； P作用于基礎底面的豎直荷載(kN)； F上部結構荷載設計值 (kN) ； G基礎自重設計值和基礎臺階上回填土重力之和（kN），；基礎材料和回填土平均重度，一般取=20kN/m3；A基底面積 (m2 )；A=BL，B和L分別為矩

37、形基礎的 寬度和長度 (m) ；D基礎埋置深度 (m) 。對于條形基礎，在長度方向上取1m計算，故有： 式中：p沿基礎長度方向1m內相應的荷載值kN/m。2.3偏心受壓時基底壓力的計算矩形基礎受偏心荷載作用時，基底壓力可按材料力學偏心受壓柱計算。若基礎受雙向偏心荷載作用，則基底任意點的基底壓力為： (3-44)式中：p（，）基礎底面任意點 (x，y) 的基底壓力 (kPa)； Mx、My分別為豎直偏心荷載P對基礎底面x軸和y軸的力矩 (kN·m)，Mx =P·ey，My =P·ex； Ix、Iy分別為基礎底面對x軸和y軸的慣性矩（m4）； ex、ey分別為豎直荷載

38、對y軸和x軸的偏心矩(m)。如果基礎只受單向偏心荷載作用，如作用于x主軸上(圖3-39)，則Mx=，ey = e。這時，基底兩端的壓力為： (3-45)按式(3-45)計算，基底壓力分布有下列三種情況： （1）當e<B/6時，pmin為正值，基底壓力為梯形分布(圖3-38a)； （2）當e = B/6時，pmin=，基底壓力按三角形分布(圖3-38b)；（3）當e>B/6 時，pmin為負值，表示基礎底面與地基之間一部分出現拉應力。但實際上，在地基土與基礎之間不可能存在拉力，因此基礎底面下的壓力將重新分布(圖3-38c)。這時，可根據力的平衡原理確定基礎底面的受壓寬度和應力大小(圖

39、3-38c)。圖3-38 單向偏心荷載下的基底壓力基礎受壓寬度： B=(B/2 - e) (3-46) 基礎底面最大應力： pmax=2P/3KL (3-47)式中：K=B/2 - e，符號意義同前。若條形基礎受偏心荷載作用，同樣可取長度方向上的一延米進行計算，則基底寬度方向兩端的壓力為：2.4基底附加應力的計算 ；前面敘述的地基內附加應力的計算方法，均為荷載作用在地表面時的情形。實際上，在工程設計計算中所遇到的荷載多由建筑物基礎傳給地基，也就是說大多數荷載都是作用在地面下某一深度處的，這個深度就是基礎埋置深度。在建筑物建造以前，基礎底面標高處就已經受到地基土的自重應力作用。設基礎埋置深度為D

40、，在其范圍內土的重度為，則基底處土的自重應力。當開挖到基礎埋置深度，即挖好基槽后，就相當于在基槽底面卸除荷載。如果地基土是理想的彈性體，則卸荷后槽底必定會產生向上的回彈變形。事實上，地基土不是理想的彈性體，卸除荷載后，基槽底面不會立刻產生回彈變形，而是逐漸回彈的?；貜椬冃蔚拇笮?、速度與土的性質、基槽深度和寬度，以及開挖基槽后至砌筑基礎前所經歷的時間等因素有關。一般情況下，為了簡化計算，常假設基槽開挖后，槽底不產生回彈變形（淺基槽）。因此，由于建筑物荷載在基礎底面所引起的附加應力，即引起地基變形的應力(新增加的應力)(圖3-42)，對于中心受壓基礎則為： (3-51) 式中：p基礎底面總的壓應力

41、 (kN/m2) ； 基礎埋深范圍內土的重度 (kN/m2) ； D基礎埋置深度 (m) 。因此，計算基礎底面下任一點的附加應力時，外荷載已經轉變為基底的附加應力p0了。不同外荷載類型下的地基中附加應力公式也應作相應的改變。3周1號 土的含水量處理酒精燃燒法是將試樣和酒精拌合，點燃酒精，隨著酒精的燃燒使試樣水分蒸發的方法。酒精燃燒法是快速簡易且較準確測定細粒土含水率的一種方法，適用于沒有烘箱或土樣較少的情況。1、儀器設備（1）恒質量的鋁制稱量盒；（2）稱量200g、最小分度值0.01g的天平；（3）純度95%的酒精；（4）滴管、火柴和調土刀。2、操作步驟（1）從土樣中選取具有代表性的試樣（粘性

42、土510g，砂性土2030g），放入稱量盒內，立即蓋上盒蓋，稱盒加濕土質量，準確至0.01g。（2）打開盒蓋，用滴管將酒精注入放有試樣的稱量盒內，直至盒中出現自由液面為止，并使酒精在試樣中充分混合均勻。（3）將盒中酒精點燃，并燒至火焰自然熄滅。（4）將試樣冷卻數分鐘后，按上述方法再重復燃燒二次，當第三次火焰熄滅后，立即蓋上盒蓋，稱盒加干土質量，準確至0.01g。3、成果整理酒精燃燒法試驗同樣應對兩個試樣進行平行測定，其含水率計算見式（2-1），含水率允許平行差值與烘干法相同。4、試驗記錄酒精燃燒法測含水率的試驗記錄見表2-1。表2-1 含水率試驗記錄工程名稱 試驗者工程編號 計算者試驗日期 校

43、核者試樣編號土樣說明盒號盒質量（g）盒加濕土質量（g）盒加干土質量（g）濕土質量（g）干土質量(g)含水率（%）平均含水率（%）備注                                       

44、                                                  

45、                                                  

46、     三、注意事項1、 打開試樣后應立即稱濕土質量，以免水分 蒸按發。2、 土樣必須按要求烘至恒重，否則會影響測試精度。烘干的試樣應冷卻后再稱量，以防止熱土吸收空氣中的水分，避免天平受熱不均影響稱量精度。3.2 第二章 地基中的應力計算3、 地基中的附加應力3.1集中力作用下計算1 基本概念（1）基底接觸壓力的產生 建筑物荷重 Þ 基礎 Þ 地基Þ在地基與基礎的接觸面上產生的壓力（地基作用于基礎底面的反力）（2）接觸壓力的大小影響因素地基土和基礎的剛度荷載基礎埋深地基土性質 2 基底壓力分布形式 （1

47、）柔性基礎，基底壓力大小、分布狀況與上部荷載的大小、分布狀況相同。 （2）剛性基礎則不同 馬鞍形、拋物線形、鐘形.3 基底壓力的簡化計算 中心荷載下的基底壓力3.2豎向均布矩形荷載作用下地基附加應力的計算1 基本概念1、定義 附加應力是由于外荷載作用，在地基中產生的應力增量。2、基本假定 地基土是各向同性的、均質的線性變形體，而且在深度和水平方向上都是無限延伸的。 對于均布矩形荷載附加應力計算點不位于角點下的情況： (1) o點在荷載面邊緣 (2) o點在荷載面內 (3) o點在荷載面邊緣外側 (4) o點在荷載面角點外側 (1)o點在荷載面邊緣3.3豎向條形均布荷載作用下附加應力的計算 z（

48、cc）p0 (2)o點在荷載面內 z(cccc)p0 o點位于荷載面中心，因c=c=c=c z=4p0 (3)o點在荷載面邊緣外側 z(cccc)p03.4 課堂實訓 講例題 參見PPT 4.1第三章 土的壓縮性與地基沉降計算1、土的壓縮性1.1 基本概念土的壓縮性高低，常用壓縮性指標定量表示。壓縮性指標，通常由工程地質勘察取天結構的原狀土樣，進行室內壓縮試驗測定1.2 室內壓縮試驗與壓縮性指標土的壓縮性指標(1)土的壓縮系數為了便于比較，通常采用壓力段由p1=100kPa 增加到p2=200kPa 時的壓縮系數a1-2來評定土的壓縮性如下：(2)土的壓縮指數 土的壓縮性原位測試 原位測試方法

49、適用于：地基土為粉、細砂、軟土，取原狀土樣困難。國家一級工程、規模大或建筑物對沉降有嚴格要求的工程。 原位測試方法包括：載荷試驗、靜力觸探試驗、旁壓試驗等土的彈性模量定義:土體在無側限條件下瞬時壓縮的應力應變比值。如果在動荷載（如車輛荷載、風荷載、地震荷載）作用時，都是可恢復的彈性變形。2、基礎最終沉降量的計算2.1 分層總和法假定基礎下有一天然土層i, 分布深度由zi-1至zi, i層土的側限壓縮模量Esi假定為常數,分析i層土在基底附加應力作用下的壓縮變形Si如果在地基壓縮層范圍內是成層土層,有n層,則地基變形量計算穩定所需時間、沉降量隨著時間的變化，主要用于：1.為控制變形發展、采取預防

50、事故的措施提供依據2.為軟土地基處理提供依據4.2土的含水量處理酒精燃燒法是將試樣和酒精拌合，點燃酒精，隨著酒精的燃燒使試樣水分蒸發的方法。酒精燃燒法是快速簡易且較準確測定細粒土含水率的一種方法，適用于沒有烘箱或土樣較少的情況。1、儀器設備（1）恒質量的鋁制稱量盒；（2）稱量200g、最小分度值0.01g的天平；（3）純度95%的酒精；（4）滴管、火柴和調土刀。2、操作步驟（1）從土樣中選取具有代表性的試樣（粘性土510g，砂性土2030g），放入稱量盒內，立即蓋上盒蓋，稱盒加濕土質量，準確至0.01g。（2）打開盒蓋，用滴管將酒精注入放有試樣的稱量盒內，直至盒中出現自由液面為止，并使酒精在試

51、樣中充分混合均勻。（3）將盒中酒精點燃，并燒至火焰自然熄滅。（4）將試樣冷卻數分鐘后，按上述方法再重復燃燒二次，當第三次火焰熄滅后，立即蓋上盒蓋，稱盒加干土質量，準確至0.01g。3、成果整理酒精燃燒法試驗同樣應對兩個試樣進行平行測定，其含水率計算見式（2-1），含水率允許平行差值與烘干法相同。4、試驗記錄酒精燃燒法測含水率的試驗記錄見表2-1。表2-1 含水率試驗記錄工程名稱 試驗者工程編號 計算者試驗日期 校核者試樣編號土樣說明盒號盒質量（g）盒加濕土質量（g）盒加干土質量（g）濕土質量（g）干土質量(g)含水率（%）平均含水率（%）備注    &#

52、160;