土力学-04
土力学完整版!!
1.土力学:土力学是研究土体的一门力学。
它以力学和工程地质学为基础,研究土体的应力,变形,强度,渗流及长期稳定性的一门学科。
2.地基:承受建筑物,构筑物全部荷载的那一部分天然的或部分人工改造地层。
3.地基设计时应满足的基本条件:强度,稳定性,安全度,变形。
4.土:土是由岩石经理物理,化学,生物风化作用以及剥蚀,搬运,沉积作用等交错复杂的自然环境中所生成的各类沉积物。
5.土粒:土中的固体颗粒经岩石风化后的碎屑物质,简称土粒。
6.土是由土粒(固相),土中水(液相)和土中气(气相)所组成的三相物质。
Eg:“冻土”是固体颗粒,液体水,冰,气四相体。
7.物理风化:由于温度变化,水的膨胀,波浪冲击,地震等引起的物理力使岩体崩解,碎裂的过程,这种作用使岩体逐渐变成细小的颗粒。
(只改变大小,不改变性质)8.化学风化:岩体(或岩块,岩屑)与空气,水和各种水溶液相互作用的过程,这种作用不仅使岩石颗粒变细,更重要的是使岩石成分发生变化,形成大量细微颗粒(黏粒)和可溶岩类(发生质的变化)。
9.残积土:指岩石经风化后未被搬运而残留于原地的碎屑堆积物。
它的基本特征是颗粒表面粗糙,多棱角,六分选,天层理,分布在宽广的分水岭地带,变形大,不稳定,属于不良地质。
10.坡积土:残积土受重力和暂时性流水(雨水,雪水)的作用,搬运到山坡或坡脚处沉积起来的土坡积颗粒随斜坡自上而下呈现由粗而细的分选性和局部层理。
分布在山脚或山腰平缓部位上部与残积物相连,厚度变化大。
矿物成分宇母岩不同,不稳定,属于不良地质。
11.洪积土:残积土和坡积土受洪水冲刷,搬运,在山沟出口处或山前平原沉积下来的土。
随离山由近及远有一定的分选性,近山区颗粒粗大,远山区颗粒细小,密实,颗粒有一定的磨圆度。
12.粒度:土粒的大小称为粒度,通常以粒径表示。
13.粒组:介于一定的粒度范围内的土粒,称为粒组。
14.颗粒级配:以土中各个粒组的相对含量(各个组粒占总量的百分比)表示土中颗粒大小及其组成情况。
土力学第四版课后习题答案
土力学第四版课后习题答案土力学是土木工程专业的一门重要课程,它主要研究土壤的物理力学性质以及土体在外力作用下的变形和破坏规律。
而土力学第四版作为该领域的经典教材,对于学习者来说是一本不可或缺的参考书。
然而,课后习题一直以来都是学生们的难点,因此,本文将为大家提供一些土力学第四版课后习题的答案,希望能够帮助大家更好地掌握土力学的知识。
第一章:土的物理性质1. 什么是土的含水量?土的含水量是指单位质量土壤中所含水分的质量与干土质量之比。
2. 什么是土的相对密度?土的相对密度是指土的实际密度与最大干密度之比。
3. 土的颗粒密度和土的容重有何区别?土的颗粒密度是指土壤颗粒的质量与颗粒体积之比,而土的容重是指土壤的质量与土体体积之比。
第二章:应力与应变1. 什么是应力?应力是指单位面积上的力的作用,常用符号为σ。
2. 什么是应变?应变是指物体由于受到外力作用而发生的形变,常用符号为ε。
3. 土体的应力状态有哪些?土体的应力状态包括三种:一维应力状态、二维应力状态和三维应力状态。
第三章:土的压缩性与固结1. 什么是土的压缩性?土的压缩性是指土体在外力作用下发生体积变化的性质。
2. 什么是固结?固结是指土体在外力作用下体积逐渐减小的过程。
3. 什么是固结指数?固结指数是指土体固结过程中体积变化与初固结压力之比的对数。
第四章:土的剪切强度1. 什么是土的剪切强度?土的剪切强度是指土体在剪切破坏时所能抵抗的最大剪切应力。
2. 什么是塑性土的剪切强度?塑性土的剪切强度是指土体在塑性破坏时所能抵抗的最大剪切应力。
3. 什么是黏聚土的剪切强度?黏聚土的剪切强度是指土体在黏聚破坏时所能抵抗的最大剪切应力。
第五章:土的抗剪强度1. 什么是土的抗剪强度?土的抗剪强度是指土体在受到剪切力作用时所能抵抗的最大剪切应力。
2. 什么是无侧限抗剪强度?无侧限抗剪强度是指在三维应力状态下,土体所能抵抗的最大剪切应力。
3. 什么是有效抗剪强度?有效抗剪强度是指土体在考虑水分影响后所能抵抗的最大剪切应力。
土力学-基本理论
地基稳定性分析
稳定评估
通过对土体的应力应变关系、强度特性以及变形特性进行分析,评估地基在受到竖向压力作用下的稳定性。
影响因素
主要包括土的物理性质、地下水位、施工方法以及环境条件等。
地基沉降计算
沉降预测
通过对地基土的压缩性、应力分布以及变形历史进行分析,预测地基在未来荷载作用下的沉降量。
计算方法
土的压缩性对于工程设计 和施工具有重要意义,特 别是在地基沉降计算和桩 基设计等方面。
土的动力性质
01
土的动力性质是指土在动荷载作用下的力学性质,包括动强度、动模 量和阻尼等。
02
土的动力性质与静力性质不同,需要考虑动荷载的特性以及土的动力 响应。
03
土的动力性质可以通过振动台试验、离心机试验和动三轴试验等方法 进行测定。
通过测量土的孔隙体积和固体颗粒体积来计算土的孔隙比,常用的方 法有压汞法、核磁共振法等。
03 土的力学性质
土的抗剪强度
土的抗剪强度是指土抵抗剪切 破坏的极限能力,是土的重要
力学性质之一。
土的抗剪强度通过剪切试验来 测定,包括直接剪切试验、三 轴压缩试验和无侧限抗压试验
等。
土的抗剪强度取决于土的粒度 、矿物成分、含水率和温度等 因素,其中粒度分布和矿物成 分是主要的影响因素。
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02 土的物理性质
土的密度
定义
土的密度是指单位体积内土的质量,通常用ρ表示,单位 为克/立方厘米(g/cm³)或吨/立方米(t/m³)。
01
影响因素
土的密度受其矿物成分、含水量、孔隙 比等因素影响。
02
03
测量方法
通过测量土的质量和体积来计算土的 密度,常用的方法有环刀法、灌砂法 等。
土力学第四版习题答案
土力学第四版习题答案第一章:土的物理性质和分类1. 土的颗粒大小分布曲线如何绘制?- 通过筛分法或沉降法,测量不同粒径的土颗粒所占的比例,然后绘制颗粒大小分布曲线。
2. 如何确定土的密实度?- 通过土的干密度和最大干密度以及最小干密度,计算土的相对密实度。
3. 土的分类标准是什么?- 根据颗粒大小、塑性指数和液限等指标,按照统一土壤分类系统(USCS)进行分类。
第二章:土的力学性质1. 土的应力-应变关系是怎样的?- 土的应力-应变关系是非线性的,通常通过三轴试验或直剪试验获得。
2. 土的强度参数如何确定?- 通过土的三轴压缩试验,确定土的内摩擦角和凝聚力。
3. 土的压缩性如何影响地基沉降?- 土的压缩性越大,地基沉降量越大,反之亦然。
第三章:土的渗透性1. 什么是达西定律?- 达西定律描述了土中水流的速度与水力梯度成正比的关系。
2. 如何计算土的渗透系数?- 通过渗透试验,测量土样在一定水力梯度下的流速,计算渗透系数。
3. 土的渗透性对边坡稳定性有何影响?- 土的渗透性增加可能导致边坡内部水压力增加,降低边坡的稳定性。
第四章:土的剪切强度1. 什么是摩尔圆?- 摩尔圆是一种图解方法,用于表示土的应力状态和剪切强度。
2. 土的剪切强度如何影响基础设计?- 土的剪切强度决定了基础的承载能力,是基础设计的重要参数。
3. 土的剪切强度与哪些因素有关?- 土的剪切强度与土的类型、密实度、含水量等因素有关。
第五章:土的压缩性与固结1. 固结理论的基本原理是什么?- 固结理论描述了土在荷载作用下,孔隙水逐渐排出,土体体积减小的过程。
2. 如何计算土的固结沉降?- 通过固结理论,结合土的压缩性指标和排水条件,计算土的固结沉降量。
3. 固结过程对土工结构有何影响?- 固结过程可能导致土工结构产生不均匀沉降,影响结构的稳定性和使用寿命。
第六章:土的应力路径和强度准则1. 什么是应力路径?- 应力路径是土体在加载过程中应力状态的变化轨迹。
土力学_精品文档
土力学一、介绍土力学是土木工程中的一个重要学科,研究土壤力学和土木工程中土壤的应力、应变和变形等方面的规律。
土力学的研究对象是土壤及其力学性质,通过对土壤的特性和行为的研究,可以预测和控制土壤在工程中的行为,为土木工程的设计和施工提供科学依据。
二、土壤力学的基本概念1. 土壤物理性质土壤的物理性质包括土壤的颗粒组成、容重、孔隙比、相对密度等。
这些性质直接影响土壤的承载力、抗剪强度和渗透性等力学性质,是土壤力学研究的基础。
2. 土壤力学参数土壤力学参数包括土壤的压缩性、内摩擦角、剪切强度参数等。
这些参数描述了土壤在受力作用下的变形和破坏特性,是土壤力学分析和计算的重要依据。
3. 土壤应力状态土壤应力状态是指土壤中的应力分布情况,包括垂直应力、水平应力和剪应力等。
了解土壤的应力状态可以帮助工程师预测土壤的承载力、变形和破坏状态,从而设计出安全可靠的土木工程。
三、土壤力学的应用1. 土壤的承载力分析土壤的承载力是指土壤在承受外力作用下的最大抵抗能力。
工程师通过对土壤的颗粒组成、孔隙结构、内摩擦角等参数的分析,计算得出土壤的承载力,并根据承载力的大小来设计和选择合适的基础结构和土方工程。
2. 土壤的变形特性研究土壤在受力作用下会发生变形,包括压缩变形、剪切变形和液化等。
了解土壤的变形特性可以帮助工程师预测土壤的沉降和位移,并采取相应的补充措施,确保土木工程的安全和稳定。
3. 土壤的抗剪强度分析土壤的抗剪强度是指土壤在剪切作用下的抵抗能力。
通过对土壤的剪切试验和理论分析,工程师可以确定土壤的剪切强度参数,并结合实际工程条件进行抗剪强度的计算和分析,为土木工程的设计和施工提供重要依据。
四、土力学的挑战与发展土力学作为土木工程中的重要学科,正面临着一系列的挑战和发展机遇。
首先,随着城市化进程的加快和人口增长的需求,工程建设规模不断扩大,对土力学的研究和应用提出了新的要求。
其次,随着科技的进步和实验技术的发展,土力学研究手段和方法也将得到加强和完善,从而能够更加准确和全面地研究土壤的力学性质和行为规律。
土力学第四章
施加σ1-σ3时 排水
不排水 不排水
量测 体变 孔隙水压力 孔隙水压力
4.1 土的变形特性试验方法
4.1.2 常规三轴压缩试验
z
1
1
Et
Ei
z
维持围压不变
割线变形模量
E sec
z z
切线模量
Et
d z d z
Et随应力增大而变小
v 123 泊松比3 1(1v)
SSi
4.3 地基沉降量
4.3.2 沉降计算的分层总和法
2、计算步骤 不考虑地基回弹的情形: •沉降量从原基底算起; •适用于基础底面积小,埋深浅,施工快。
考虑地基回弹的情形: •沉降量从回弹后的基底算起; •基础底面大,埋深大,施工期长。
4.3.2 沉降计算的分层总和法
2、计算步骤——不考虑回弹
⑤ 直线BC即为原位压缩曲线。
4.3 地基沉降量
Sd :初始瞬时沉降
t
Sc:主固结沉降
S
Ss: 次固结沉降
SSdScSs
4.3 地基沉降量
4.3.1 一维压缩基本课题
p
H/2
H sz 2
H/2
σ sz
σz=p H
压缩前
侧限条件 压缩后
p1 sz
e1
p2 sz z
e2
1 2 1
4.1 土的变形特性试验方法
4.1.2 常规三轴压缩试验
z p 侧限压缩试验
常规三轴试验
z
E Es 1 2 2
1
4.1 土的变形特性试验方法
4.1.3 土的变形特点和本构关系
土的主要变形特征: 非线性 弹塑性 剪胀(缩)性 压硬性 时间效应
土力学-物理性质及分类
沉降
不均匀沉降会导致建筑物开裂、倾 斜等问题。为了减小沉降,可以采 取加强基础、设置沉降缝等方法。
地震液化
地震液化会导致土壤失去承载力, 影响建筑物安全。为了解决地震液 化问题,可以采取振实、排水、换 填等方法。
05
结论
土力学物理性质及分类的重要性
土力学物理性质及分类是工程设计和施工的重 要依据,能够提供土的强度、变形和渗透等特 性,从而确保工程的安全性和稳定性。
了解土的物理性质和分类有助于预测土的行为, 为工程提供科学依据,避免因对土的性质了解 不足而导致的工程事故。
土的物理性质和分类对于地质工程、环境工程、 岩土工程等领域的研究和应用具有重要意义, 能够为相关领域提供基础数据和理论支持。
对未来研究的展望
随着科技的发展和研究的深入,未来对土的物理性质和分类的研究将更加精细和全面,有望揭示更多 土的内在规律和特性。
颗粒组成
土是由固体颗粒、水和空气组成的混合物。固体颗粒的成分和大小对土的性质 有重要影响。根据颗粒的大小和成分,土可以分为砂土、壤土和粘土等类型。
结构
土的结构是指固体颗粒之间的排列和相互关系。土的结构对土的强度、压缩性 和渗透性等性质有显著影响。
土的含水量
含水量
指土中水的质量与土的固体颗粒 质量的比值,通常以百分比表示 。含水量对土的力学性质和工程 性质有重要影响。
03
土的分类
按颗粒大小分类
粗粒土
粒径在2~0.1mm 之间的颗粒占优势 的土。
极细粒土
粒径在0.01~ 0.005mm之间的颗 粒占优势的土。
巨粒土
大于2mm的颗粒占 优势的土。
细粒土
粒径在0.1~ 0.01mm之间的颗 粒占优势的土。
土力学课件
①在稳定坡角时的临界高度:
H cr =KH = 1.2×5=6m
【解答】
稳定因数:9
.80
.1268.17=⨯==c H N cr
s γ由ϕ=15°,N s = 8.9查图得稳定坡角= 57°
②由β=60°,ϕ=15°查图得泰勒稳定数N 为8.6 6.80.128.17=⨯==
库伦理论假定破坏面为一平面,而实际上为曲面。实践证明,计算的主动土压力误差不大,而被动土压力误差较大。
地面荷载作用下的土压力
第八章土坡稳定分析
主要内容
无粘性土土坡稳定分析
粘性土土坡稳定分析
土坡稳定分析中有关问题*
土坡稳定概述天然土坡人工土坡
由于地质作用而
自然形成的土坡
在天然土体中开挖
或填筑而成的土坡坡底坡脚坡角
一、概述
土压力:
挡土结构背后土体的自重或外荷载在结构上产生的侧向作用力。
自重土压力
墙后墙前墙顶
墙底(基底)墙趾
墙跟(踵)
墙
背刚性结构和柔性结构
墙
面
三、Rankine 土压力理论(1857
)
William John Maquorn Rankine
(1820 -1872)
土力学热力学
英国科学家
ττ=
二、地基中的应力计算
地基假设为:
半无限体
弹性
均质
各项同性
地基
如考虑
3. 基底的接触压力
•刚性基础
•柔性基础
•绝对柔性基础
Valentin Joseph Boussinesq(1842-1929)
04第三章土的力学性质
单位:吉林大学建设工程学院
1
第三章 土的力学性质
土的力学性质是指土在外力作用下所表现的性 质。 主要包括:
– 在压应力作用下体积缩小的压缩性---变形 – 在剪应力作用下抵抗剪切破坏的抗剪性---强度 – 在动荷载作用下所表现的一些性质。
土的力学性质对建筑物的安全、造价和正常使用影响最大。 土的物理性质对工程建筑物的影响,通过力学性质的变化反 映出来。所以土的力学性质是土的工程地质性质中最主要的
15
利用压缩系数对土的分类
通常用压力间隔由p1 100 k Pa到p2 200 k Pa时的 压缩系数a1 2来作为判断土的压缩性的标准: 低压缩性土 高压缩性土 a1-2 0.1MPa-1 a1-2 ≥0.5 MPa
-1
中等压缩性土 0.1MPa-1 ≤a1-2 0.5MPa-1
3
– 对于饱和土来说,
孔隙中充满着水,土的压缩主要是由于孔隙中的水被挤出,孔隙体 积减小所引起的。也就是说,饱水土的压缩过程是孔隙水压力的消 散过程。饱水土在一定荷载作用下的渗透压密过程,称为渗透固结。
– 饱和砂土的孔隙较大,透水性强,在压力作用下孔隙中的水很快排出, 压缩很快完成,但砂土的孔隙总体积较小,其压缩量也较小。 – 饱和细粒土的孔隙小而多,透水性弱,在压力作用下孔隙中的水不可 能很快被挤出,土的压缩常需相当长的时间,但其压缩量较大。
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– (2) Pc>P0 , R>1,称超固结土 是指土 层历史上曾受过的固结压力大于现有土层的自 重压力。如土层在过去历史上曾有过相当厚的 沉积物,而后来由于侵蚀、冲刷、冰川等卸荷 作用,或者由于古老建筑物的拆毁、地下水位 的长期变化以及土的干缩等作用,使土层原有 的密度超过现有土的自重压力相对应的密度, 而形成超压密状态。
自考02404工程地质及土力学复习重点
一、名词解释1.基础: 设置于建筑物底部承受上部结构荷载并向地基传递压力的下部结构。
2.崩塌:陡峻斜坡上的某些大块岩块突然崩落或滑落,顺山坡猛烈地翻滚跳跃,岩块相互撞击破碎,最后堆积于坡脚,这一现象称为崩塌。
3.固结:土的骨架受压产生压缩变形,导致土孔隙中水产生渗流,孔隙中水随着时间的发展逐渐渗流排除,孔隙体积缩小,土体体积逐渐压缩,最后趋于稳定,这个过程常称为渗透固结、简称固结。
4.压缩变形:土体受外力作用后产生体积缩小称为压缩变形。
5.矿物的解理:矿物受到外力的作用,其内部质点间的连结力被破坏,沿一定方向形成一系列光滑的破裂面的性质,称为解理。
6.渗透性:土被水渗流通过的性能称为渗透性。
7.静止土压力:若挡土墙具有足够的刚度,且建立在坚实的地基上,墙体在墙后土体的推力作用下,不产生任何移动或转动,则墙后土体处于弹性平衡状态,这时,作用在墙背上的土压力称为静止土压力。
12。
风化作用:地壳表面的岩石由于风、电、雨和温度等大气应力以及生物活动等因素的影响发生破碎或成分变化的过程称为风化。
风化作用指的是岩石中发生物理和化学作用。
14。
渗流:土通过水中连续孔隙流动称为渗流。
15.流土:在渗流向上作用时,土体表面局部隆起或者土颗粒群同时发生悬浮和移动的现象。
16.土层:在图的形成过程中,有些残留在原地形成的残积层,有些经过风、水、冰川等的剥蚀、侵蚀、搬运,在某一适当的沉积环境下,按一定的沉积规律形成层状的沉积层,称为土层。
19.达西定律:在稳定流和层流的作用下,用粗颗粒土进行大量的渗透试验,测定水流通过土试样单位截面积的渗流量,获得渗流量与水力梯度的关系,从而得到渗流速度与水力梯度(或水头能量损失)和土的渗透性质的基本规律,即渗流基本规律——达西渗透定律。
20.砂土液化:无粘性土从固体状态转变成液体状态的现象。
22.滑坡:斜坡上的岩土体在重力作用下失去原有的稳定状态,沿斜坡内的某些滑动面(带)整体向下滑的现象.25.土坡:土坡就是具有倾斜坡面的土体。
土力学第四版知识点
土力学第四版知识点土力学是土土相互作用的一门学科,研究土壤力学性质、土壤力学行为以及土壤力学应用等内容。
它在土木工程、岩土工程和地质工程等领域中起着重要的作用。
土力学的核心概念之一是土体的物理性质。
土体是由颗粒、水和气体组成的多相介质,其物理性质包括颗粒间的空隙度、颗粒大小、颗粒形状等。
这些性质决定了土体的孔隙结构和孔隙水、孔隙气体的存在形式和分布。
通过研究土体的物理性质,可以了解土体的孔隙结构和孔隙水、孔隙气体的运动行为,为土体力学行为的研究提供基础。
土力学还研究土体的力学性质。
土体是一种非饱和多相介质,其力学性质受到颗粒间的相互作用、水分的存在和分布以及孔隙气体的存在和分布的影响。
土体的力学性质可以通过试验和理论分析来研究,包括土体的强度特性、应力应变关系、变形特性等。
研究土体的力学性质可以为土木工程和岩土工程的设计和施工提供依据。
土力学中的另一个重要概念是土体的力学行为。
土体的力学行为是指土体在受力作用下的变形和破坏特性。
土体的力学行为受到颗粒间的相互作用、水分的存在和分布以及孔隙气体的存在和分布的影响。
土体的力学行为可以通过试验和理论分析来研究,包括土体的压缩性、剪切性、强度和稳定性等。
研究土体的力学行为可以为土木工程和岩土工程的设计和施工提供依据。
土力学的应用十分广泛。
在土木工程中,土力学可以用于土体的基础设计、土体的稳定性分析、土体的承载力计算等。
在岩土工程中,土力学可以用于土体的边坡稳定性分析、土体的基坑支护设计、土体的地下工程设计等。
在地质工程中,土力学可以用于土体的地震响应分析、土体的岩土工程灾害预测等。
土力学的应用可以提高土木工程、岩土工程和地质工程的设计和施工水平,保障工程的安全和可靠性。
通过对土力学的学习,我们可以深入了解土体的力学性质和力学行为,为土木工程、岩土工程和地质工程的设计和施工提供科学依据。
土力学的研究不仅在理论上对土体的行为有了更深入的认识,也在工程实践中发挥了重要的作用。
土力学知识点总结PDF
土力学知识点总结PDF土力学是土木工程领域中的一个重要分支,它研究土体物理性质、力学性质和变形规律等内容。
土力学知识的掌握对于土木工程的设计、施工和管理具有重要意义。
本文将对土力学的相关知识进行总结,包括土体力学性质、土体压缩、土体强度等内容。
一、土体力学性质1. 土的物理性质:土体的物理性质包括密度、孔隙度、含水率等指标。
其中密度是土体的质量和体积之比,孔隙度是土体含水空隙的体积占总体积的比重,含水率是土体中水分的质量占总质量的比值。
2. 土的力学性质:土的力学性质包括固体土体和饱和土体的力学性质。
固体土体的力学性质由其颗粒间的摩擦力和粘聚力决定,而饱和土体的力学性质受到孔隙水的影响。
3. 土的变形规律:土体在外力作用下会发生变形,其变形规律可以用黏弹性理论进行描述。
土体的压缩变形和剪切变形是土体力学研究的重要内容。
二、土体压缩1. 土体压缩的原因:土体在受到外力作用时会发生压缩变形,其原因主要包括土颗粒间的调配和孔隙水的排出。
2. 土体压缩指标:土体压缩的指标包括压缩系数和压缩模量。
压缩系数表示单位压力下土体的体积变化量与初始体积的比值,压缩模量表示单位压力下土体的应变与应力之比。
3. 土体压缩计算:土体压缩的计算可以采用理论模型和实测数据相结合的方法。
一般通过试验和实测数据来确定土体的压缩系数和压缩模量,然后进行压缩计算。
三、土体强度1. 土体的强度指标:土体的强度指标包括内摩擦角和粘聚力。
内摩擦角是土体颗粒之间的摩擦阻力,粘聚力是土体颗粒间粘聚的力量。
2. 土体强度计算:土体的强度计算可以采用摩擦角和粘聚力的理论模型,通过实验和实测数据来确定土体的强度指标,然后进行强度计算。
4. 土体的抗剪强度:土体在受到剪切应力作用时会发生剪切破坏,其抗剪强度是土体的重要力学性质。
抗剪强度通过直剪试验来确定,它是土体强度的重要指标之一。
四、土体稳定性分析1. 土体的稳定性分析:土体在承受外部荷载作用下可能发生破坏,其稳定性分析是土力学研究的重要内容。
土力学知识点总结
土力学知识点总结一、土的物理性质1. 水分对土体的影响水分对土体的影响是土力学研究的重要内容之一。
水分含量对土体的力学性质、变形特性、渗流特性等都有较大的影响。
合理的水分含量可以提高土体的抗剪强度,减小土体的变形量,增加土体的稳定性。
但是过多或者过少的水分含量都会影响土体的力学性质,使得土体的强度和稳定性降低。
因此,合理控制土体的水分含量是土力学研究的一个重要方向。
2. 颗粒度对土体的影响土体的颗粒度分布对土体的物理性质有着重要的影响。
颗粒度分布越均匀,土体的孔隙结构越稳定,孔隙率越大,渗透性越好。
而颗粒度分布越不均匀,土体的孔隙结构越不稳定,孔隙率越小,渗透性也越差。
因此,颗粒度对土体的渗透性、压缩性等性质都有着重要的影响。
3. 土体的密实度土体的密实度对其强度和变形特性有着直接影响。
密实的土体具有较高的抗剪强度和较小的压缩变形量,而疏松的土体则具有较低的抗剪强度和较大的压缩变形量。
因此,在土力学的研究中,对土体的密实度进行严格把控是非常重要的。
二、土的力学特性1. 土的剪切强度土的剪切强度是研究土体力学性质的重要指标之一。
土的剪切强度受到诸多因素的影响,包括土体的颗粒组成、水分含量、密实度、应力状态等。
合理掌握土的剪切强度是进行土力学分析和工程设计的重要基础。
2. 土的压缩性土体在受到外力作用时会发生压缩变形,压缩性是研究土体变形特性的重要参数。
土的压缩性与土体的类型、颗粒度分布、含水量等因素有关。
在土力学的研究中,对土的压缩特性进行充分的了解和分析是非常重要的。
3. 土的渗透性土的渗透性是指土体内部水分的渗流性能。
渗透性对于土体的排水性能和稳定性有着重要的影响。
合理掌握土的渗透性对于水利工程、地基基础、岩土工程等领域的工程设计和施工具有重要意义。
三、土的力学参数1. 弹性模量土的弹性模量是研究土体的弹性变形特性的重要参数。
弹性模量大小与土体的颗粒组成、密实度、水分含量等因素有关,在土力学中对土体的弹性模量进行分析和测定具有重要的意义。
土力学及地基基础试卷04(精讲课)(答案)
在钻探钻进时,仅取扰动土样,用以鉴别土层分布、厚度及状态的钻孔。 5.技术孔 在钻探钻进时,按不同的土层和深度采取原状土样的钻孔。 6.基础埋置深度 基础底面至地面(一般指室外地面)的距离。 7.地基承载力特征值 在保证地基稳定的条件下,使建筑物的沉降量不超过允许值的地基承载力。 8.软弱下卧层 地基持力层以下,承载力显著低于持力层的高压缩性土层。 9.倾斜 基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。 10.局部倾斜 砌体承重结构沿纵向 6-10m 内基础两点的沉降差与其距离的比值。 11.箱形基础 由钢筋混凝土底板、顶板和纵横内外墙组成的整体空间结构基础。 四、简答题(本大题共 4 小题,每小题 2 分,共 8 分) 1.何谓基础埋置深度?选择基础埋置深度应考虑哪些因素的影响? 答:基础底面至地面(一般指室外地面)的距离为基础的埋置深度。选择埋置深度应考虑以下几个方面的影响: (1) 与建筑物及场地环境有关的条件; (2)土层的性质和分布; (3)地下水的条件; (4)土的冻胀影响。 2.确定地基承载力特征值未考虑宽、深因素时,需进行宽、深修正。试写出地基承载力特征值的宽、深修正公式,并 解释公式中各符号含义。 答:������������ = ������ak + ������������ ������(b − 3) + ������������ ������������ (d − 0.5);式中:������������ 为修正后的地基承载力特征值;������������������ 为地基承载力特征值;������������ 、 ������������ 为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数, 可以查表获得; γ为基础底面以下土的重度, 地下水位以下取有效重度; b为基础宽度,当基底宽度小于 3m 时按 3m 考虑,大于 6m 时按 6m 考虑;������������ 为基础底面以上土的加权平均重度,地下 水位以下取有效重度;d为基础埋置深度,一般自室外地面标高算起。 3.简述减轻不均匀沉降危害的建筑措施。 答:措施有以下几方面: (1)建筑物的体型力求简单; (2)控制建筑物的长高比; (3)设置沉降缝; (4)相邻建筑物 之间应有一定距离; (5)调整建筑标高。 4.为减轻不均匀沉降的危害应采取哪些结构方面的措施? 答:措施有以下几方面: (1)减轻建筑物自重; (2)设置圈梁; (3)减小或调整基础底面的附加压力; (4)设置连系 梁; (5)采用联合基础或连续基础; (6)使用能适应不均匀沉降的结构。 五、计算题(本大题共 9 小题,共 56 分) 1. 某轴心受压基础, 底面尺寸为 l× b=4m× 4m, 基础埋深 d=2m, 地下水位与基底平齐, 其它指标如图所示, 试按 《建 筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)中的理论公式,确定地基承载力特征值 fa。(6 分) 解:������������ = ������������ ������������ + ������������ ������������ ������ + ������������ ������������ = 0.8 ∗ 10 ∗ 4 + 3.87 ∗ 17.5 ∗ 2 + 6.45 ∗ 12 = 244.85kPa
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土力学引言土力学是土壤力学的简称,是研究土壤的力学性质和行为规律的科学,对于土木工程、岩土工程和地下工程等领域具有重要的意义。
本文将介绍土力学的基本概念和相关内容。
土壤力学概述土壤是由颗粒状颗粒和空隙组成的,它的力学性质受到多种因素的影响,如颗粒形状、粒径、颗粒间的相互作用等。
土壤的性质决定了它的力学行为,而土力学研究的目的就是通过研究土壤的力学特性来理解和预测土壤的行为。
土壤力学基本参数在土力学中,有一些基本参数被用来描述土壤的力学特性。
其中最重要的参数是孔隙比和比容。
孔隙比是指土壤中的孔隙容积与总体积之比,它反映了土壤内部空隙的程度。
比容是指单位土壤体积的质量与单位体积的体积之比,它表示土壤的密实程度。
此外,还有一些其他参数如重度、液性指数等可以用来进一步描述土壤的力学特性。
这些参数的测定和分析是土壤力学研究的重要内容之一。
土壤力学行为土壤在承受外力作用时会产生一系列的变形和应力。
这些变形和应力主要由以下几个因素决定:土壤的弹性特性当外力作用消失时,土壤会根据其弹性特性恢复到原始状态,这种现象被称为土壤的弹性行为。
弹性模量是用来描述土壤弹性特性的一个重要指标,它反映了土壤在受力后恢复原状的能力。
土壤的塑性特性土壤在承受外力作用时可能会发生塑性变形,即形成塑性流动。
塑性流动是土壤的一种响应,它与土壤的塑性指数和压缩指数有关。
土壤的强度特性土壤的强度特性是指在受到外力作用时,土壤的抵抗能力。
直剪强度和压缩强度是常用的指标,用来描述土壤的强度特性。
土力学应用土力学的研究对于土木工程、岩土工程和地下工程等具有重要的应用价值。
在这些工程领域中,了解土壤的力学特性可以帮助工程师预测土壤的行为,从而设计出更加安全和可靠的工程结构。
土力学还可应用于土壤的稳定性分析、地下水的渗流,以及地震工程和环境工程等领域。
通过合理的土力学分析和应用,能够提高工程的可靠性,并为工程的设计和施工提供科学依据。
总结土力学作为土壤力学的一个重要分支,研究土壤的力学性质和行为规律。
土力学知识点总结
土力学知识点总结土力学是土木工程的基础学科之一,主要研究土体的力学性质和土体与结构物之间的相互作用。
它对于土木工程设计和施工具有重要的指导作用。
下面是土力学的一些基本知识点的总结。
1.粒径分析:粒径分析是土力学研究的基本内容之一、通过对土壤颗粒的大小进行分析,可以了解土体的颗粒组成,从而对土体的力学性质做出合理的解释。
粒径分析主要通过筛分和沉降法进行。
2.孔隙水压力:土壤中的水分通常会存在于孔隙中,孔隙水压力是指土壤孔隙中的水对土壤颗粒施加的压力。
孔隙水压力的大小和分布对土壤的稳定性和工程施工具有重要的影响。
3.土体的压缩性:土体在受力作用下会发生变形,压缩性是指土体在受力后产生的压实变形量与施加的应力之间的关系。
土体的压缩性对于土体的沉降、承载力和变形性能有重要影响。
4.土壤的剪切强度:土体在受剪切力作用下会发生剪切变形,剪切强度是指土体抵抗剪切变形的能力。
土壤的剪切强度对于土体的稳定性和抗剪性能有重要影响。
5.应力应变关系:应力应变关系是描述土体力学性质的重要参数。
通常可以通过三轴剪切试验来确定土体的应力应变关系,包括应力应变曲线、弹性模量、剪切模量、泊松比等参数。
6.孔隙比和相对密实度:孔隙比是指土壤中孔隙的体积与总体积之比,反映了土体中空隙的大小和分布情况。
相对密实度是指土体的实际密度和最密排列情况下的密度之比,反映了土体的排列紧密程度。
这两个参数对土体的力学性质和工程应用有重要影响。
7.孔隙水流和渗透性:土体中的孔隙水可以对土体施加一定的压力,同时还可以通过孔隙中的渗流传递。
孔隙水流和渗透性的研究对于地下水工程和土木工程的设计和施工具有重要的指导作用。
8.土壤的抗震性能:土壤的抗震性能是指在地震作用下,土体的变形和稳定性能。
对于地震活动频繁的地区来说,土壤的抗震性能对于工程的安全性具有非常重要的意义。
9.土体的侧向支撑:在土木工程中,土体往往需要承受来自结构物和外界环境的侧向支撑力。
土体的侧向支撑是指土体抵抗侧向力的能力,常用的方法包括土压力理论和土体的侧向变形特性等。
土力学知识点.-知识归纳整理
知识归纳整理土力学知识点1、课程性质土力学是一门专业基础课。
土力学研究的对象课概括为:研究土的本构关系以及土与结构的物相互作用的规律。
2、土的本构关系即土的应力、应变、强度和时光这四个变量之间的内在关系。
3、为确保建造物的安全和使用良好,在地基与基础设计中必须满足哪两个技术条件?1、地基的强度条件:要求建造物地基保持稳定型,不发生滑动破坏,必须有一定的地基强度安全系数2、地基的变性条件:要求建造物的变形不能大于地基变形允许值。
4、组成岩石的矿物称为造岩矿物5、矿物的种类:原生矿物和次生矿物6、矿物的主要物理性质?形态、色泽、光泽、硬度、解理、断口解理:矿物在受外力作用时,能沿一定的方向裂开成光滑平面的性能。
断口:矿物在受外力打击后断裂成不规则的形态。
7、矿物的鉴定想法:肉眼鉴定法和偏光显微镜法8、岩石分类?按成因分:岩浆岩、沉积岩、变质岩按坚固性分:硬质岩石、软质岩石按风化程度分:未风化、微风化、中等风化、强风化求知若饥,虚心若愚。
9、第四纪沉积层:地表的岩石,经物理化学风化、剥蚀成岩屑、粘土矿物及化学溶解物质;又经搬运、沉积而成的沉积物,年代不长,未压密硬结成岩石之前,呈松散状态,称为第四级沉积层,即“土”10、第四纪沉积层分类:残积层、坡积层、洪积层、冲击层、海相沉积层、湖沼沉积层11、常见的不良地质条件有?断层、岩层节理发育的场地、滑坡、河床冲淤、岸坡失稳、河沟侧向位移12、地下水分类:上层滞水、潜水、承压水13、初见水位:工程勘察钻孔时,当钻头带上水时所测的水位稳定水位:钻孔完毕,讲将钻孔的孔口保护好,待二十四小时后再测得的水位14、土是由岩石,经物理化学风化、剥蚀、搬运、沉积,形成固体矿物、流体水和蔼体的一种集合体。
15、土的结构:土颗粒之间的互相罗列和联结形式称为土的结构分类:单粒结构、蜂窝结构、絮状结构16、土的构造:同一层土中,土颗粒之间相互关系的特征称为土的构造。
分类:层状构造、分散构造、结核状构造、裂隙状构造17:土与其它延续介质的建造材料相比,具有哪三个显著的工程特性?1、压缩性高2、强度低3、透水性大18、土粒中的矿物分为三类:原生矿物、次生矿物、腐殖质19、工程中常用的土中各粒径的含量占总质量的百分比称为土的粒径级配。
土力学全知识点
土力学全知识点土力学是一门研究土的物理、化学和力学性质及其在工程中的应用的学科。
它对于土木工程、地质工程、水利工程等领域都具有重要的意义。
一、土的物理性质1、土的三相组成土是由固体颗粒、水和气体三相组成的。
固体颗粒构成土的骨架,水和气体填充在骨架的孔隙中。
固体颗粒的大小、形状和级配会影响土的性质。
颗粒越大,孔隙比越小,土的渗透性越强。
2、土的粒度成分土的粒度成分是指土中不同粒径颗粒的相对含量。
常用的粒度分析方法有筛分法和比重计法。
根据粒度成分,土可以分为碎石土、砂土、粉土和黏性土等。
3、土的三相比例指标包括土的密度、重度、含水量、孔隙比、孔隙率和饱和度等。
这些指标之间存在一定的关系,可以相互换算。
4、土的渗透性土的渗透性是指水在土孔隙中渗透的能力。
渗透系数是衡量渗透性的重要指标。
影响渗透性的因素有土的粒度成分、孔隙比、饱和度等。
5、土的压实性土的压实性是指在一定的压实能量作用下,土能够被压实的程度。
最优含水量是使土达到最大干密度时的含水量。
二、土的力学性质1、土的压缩性土在压力作用下体积缩小的性质称为压缩性。
压缩系数和压缩模量是衡量压缩性的指标。
地基的沉降计算通常基于土的压缩性指标。
2、土的抗剪强度土的抗剪强度是指土抵抗剪切破坏的能力。
库仑定律是描述土的抗剪强度的基本定律。
土的抗剪强度指标包括内摩擦角和黏聚力。
3、土的应力状态土中的应力包括自重应力和附加应力。
应力分布的规律对于地基的设计和分析非常重要。
三、土压力1、静止土压力当挡土墙静止不动时,墙后填土处于静止状态,此时作用在墙上的土压力称为静止土压力。
2、主动土压力当挡土墙在墙后填土的推力作用下向前移动,墙后填土达到极限平衡状态时,作用在墙上的土压力称为主动土压力。
3、被动土压力当挡土墙在外力作用下向后移动,墙后填土达到极限平衡状态时,作用在墙上的土压力称为被动土压力。
四、地基承载力1、地基承载力的概念地基承载力是指地基单位面积上所能承受的最大荷载。
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τf
φ
τf
c
2β
2αf =90o+ φ
σ3 σf σ1 σf = (σ1+σ3)/2 - (σ1-σ3 )/2 ·sinφ
τf = (σ1-σ3 )/2 · cos φ
σ
土力学地基基础
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
⑶判断土体是否发生剪切破坏
τ
σ1 σ3
τf =c+σ·tanφ
τ
强度线
σ
应力圆与强度线相离: 应力圆与强度线相离: 相离 应力圆与强度线相切 相切: 应力圆与强度线相切: 应力圆与强度线相割 相割: 应力圆与强度线相割: τ<τf τ τ=τf τ τ>τf τ 稳定状态 极限平衡状态 已破坏
土力学地基基础
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
(2)极限平衡方程 (2)极限平衡方程
τf = σ·tanφ τf = c +σ·tanφ
φ——土的内摩擦角。
c
——土的内聚力。 库仑抗剪强度破坏包线为一条直线,即
τf = f (σ)= c +σ·tanφ =
这种以库仑定律表示莫尔破坏包线的理论称为 莫尔一库仑破坏理论
土力学地基基础
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
3.土的极限平衡条件 3.土的极限平衡条件 (1)地基中任意平面上的应力状态 (1)地基中任意平面上的应力状态
载荷试验与地基强度
土力学地基基础
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
(2)用地基强度破坏的工程实例说明地基强度 的意义
加拿大特朗斯康谷仓: 地基整体滑动破坏
土力学地基基础
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
土体滑动破坏
土力学地基基础
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
2.土的强度的应用 2.土的强度的应用
(2)任意斜面上的应力 根据楔体静力平衡条件
∑ x = 0 : σ 3 dl sin α − σ dl sin α + τ dl cos α = 0
∑ z = 0 : σ 1 dl cos α − σ dl cos α + τ dl sin α = 0
任意截面上的法向应力σ 与剪应力τ
σ=
1 (σ1 +σ3 ) + 1 (σ1 −σ3 ) cos 2α 2 2 1 τ = (σ1 −σ3 )sin 2α 2
第一节
1.地基强度的意义 1.地基强度的意义
概述
为了建筑物的安全可靠,建筑地基必须满足两 个条件:地基变形条件、地基强度条件 地基强度条件 在建筑物的上部荷载作用下,确保地基的稳定 性,不发生地基剪切破坏或滑动破坏。
土力学地基基础
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
(1)用载荷试验结果p-s曲线说明地基强度的意义
τ
σ3 α
σ1
dlcosα
dlsinα
σ
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第四章 土的抗剪强度与地基承载力
(3)用莫尔应力圆表示斜面上的应力 莫尔应力圆方程
1 σ − (σ 1 + σ 3 ) + τ 2
2 2
1 = (σ 1 − σ 3 ) 2
2
τ α
A(σ, τ ) 2α
σ σ1
2
σ 1 = 140 kPa
σ1 <σ*1 :未破坏
或者 σ
∗ 3 2
o ϕ o ϕ = σ 1 tan 45 − − 2 c tan 45 − 2 2 = 26 .24 kPa σ 3 = 30 kPa
σ3 >σ*3 :未破坏
土力学地基基础
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
土力学地基基础
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
2.三轴剪切试验 2.三轴剪切试验 ⑴试验仪器: 三轴仪(应力控制式,应变控制式) 试验仪器:
• 应变控制式三轴仪:压力室,加压系统,量测系统 △σ 组成 σ3 • 应力控制式三轴仪
σ3
⑵试验步骤
①装样 ②施加周围压力 ③施加竖向压力
σ3 σ3 σ3 △σ
σ1
σ
ccotϕ (σ1 +σ3 )/2
ατ
max
= 45 o
说明: 说明:剪破面并不产生于最大剪应力面,而与最大 最大 主应力面成45 主应力面成 o+ φ/2的夹角,土的剪切破坏并不是 由最大剪应力所控制
土力学地基基础
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
τ
σf
σ1
α β
σ3
αf = 45o+ φ/2 β = 45o- φ/2
土力学地基基础
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
⑷直剪试验优缺点
• 优点:仪器构造简单,试样的制备和安装方便, 易于操作 • 缺点 ① 剪切破坏面固定为上下盒之间的水平面不符合实 际情况,不一定是土样的最薄弱面。 ② 试验中不能严格控制排水条件,不能量测土样的 孔隙水压力。 ③ 上下盒错动,剪切过程中试样剪切面积逐渐减小, 剪切面上的剪应力分布不均匀
ห้องสมุดไป่ตู้
σ3
土力学地基基础
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
三 轴 仪
土力学地基基础
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
量 测 系 统
应 变 控 制 式 三 轴 仪 : 压 力 室 ,
土力学地基基础
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
⑶试验成果
分别在不同的周围压力σ3作用下进行剪切,得到 3~4 个不同的破坏应力圆,绘出各应力圆的公 切线即为土的抗剪强度包线
σ3
σ1
σ
1/2(σ1 - σ3 ) < 1/2(σ1+σ3) ·sinφ+c·cosφ 未破坏
土力学地基基础
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
3.方法三 3.方法三
σ
∗ 1
ϕ ϕ = σ 3 tan 45 ° + + 2 c tan 45 ° + 2 2 25 ° 25 ° 2 = 30 tan 45 ° + + 2 × 24 tan 45 ° + 2 2 = 149 .26 kPa
⑵试验步骤
•制备试样 •安装试样 •测记初始读数 •施加竖向压力 • •施加水平剪切荷载 •终止试验(测定剪切后试样含水量) •重复步骤2~7
⑶试验成果
法向应力σ 剪应力τ
σ =P A
τ f =T A
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第四章 土的抗剪强度与地基承载力
在不同的垂直压力σ下进行剪切试验,得相应的抗剪 强度τf,绘制τf - σ曲线,得该土的抗剪强度包线
度,则此点的土将沿着剪应力作用方向产生相对滑动,
此时称该点发生强度破坏。
土力学地基基础
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
• 本节完
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第四章 土的抗剪强度与地基承载力
第二节 土的极限平衡条件
极限平衡状态 当土体的剪应力τ等于土的抗剪强度τf 时的临 界状态称为极限平衡状态 极限平衡条件 指土体处于极限平衡状态时土的应力状态和 土的抗剪强度指标之间的关系式,即σ1、 σ3与内 摩擦角φ、粘聚力c之间的数学表达式。
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第四章 土的抗剪强度与地基承载力
1.土体中任一点的应力状态 1.土体中任一点的应力状态
(1)土体内一点处不同方位的截面上应 力的集合(剪应力τ 和法向应力σ)
地面
σ1 σ3 α τ σ3 α σ1
dlcosα dlsinα
γ
z
σ3
σ
M
σ1
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第四章 土的抗剪强度与地基承载力
τ f = f (σ )
由此函数关系 所确定的 曲线称为莫尔破坏包线。
τf
0
σ
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第四章 土的抗剪强度与地基承载力
(2) 库仑抗剪强度定律
库仑通过一系列土的强度实验,于1776年总结 出土的抗剪强度规律:
N
σ
T
τ
砂土
τ
c
φ
粘性土
σ
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第四章 土的抗剪强度与地基承载力
砂
土
粘性土
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第四章 土的抗剪强度与地基承载力
例题分析
【例】某粘性土地基的φ= 45o ,c=24kPa,若地基中 例 某点的大主应力σ1 =140kPa,小主应力σ3=30kPa, 问该点是否破坏? 【解答 解答】 为了加深对本节内容的理解,下面用 解答 三种方法求解。 1.方法一 1.方法一 在剪切面上
ϕ ϕ σ1 = σ3 tan2 45o + + 2c tan 45o +
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第四章 土的抗剪强度与地基承载力
土体处于极限平衡状态时, 土体处于极限平衡状态时,破坏面与大主应力作用 面的夹角为αf
τ
ϕ c
A
τmax
σ3
α f 2α f
1 ϕ α f = (90° +ϕ) = 45° + 2 2
• 地基承载力 与地基稳定性
• 土坡稳定性
土力学地基基础
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
• 挡土墙及地下结构上的土压力
土力学地基基础
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
• 土的强度通常是指土的抗剪强度 土的强度通常是指土的 通常是指土的抗剪强度
抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力 地基受荷载作用后,土中各点同时产生法向应力 和剪应力,其中法向应力作用将对土体施加约束力, 这是有利的因素;而剪应力作用可使土体发生剪切, 这是不利的因素。 若地基中某点的剪应力数值达到该点的抗剪强