土力学全知识点

第一章：土的物理性质及工程分类
第二节、粒度成分的表示方法
土的粒度成分是指土中各种不同粒组的相对含量(以干土质量的百分比表示)，它用以描述土中不同粒径土粒的分布特征。

常用的粒度成分的表示方法有表格法、累计曲线法和二角坐标法。

2)累计曲线法：是——种图示的方法，通常用半对数纸绘制，横坐标(核对数比例尺)表示某—粒径，纵坐标表示小于某一粒径的土粒的百分含量。

级配的指标：
不均匀系数 C u=d60÷d10
曲率系数C s=d302／﹙d60×d10﹚
式中：d10、d20、d60—分别相当于累计百分含量为10％、30％和60％的粒径，d10称为有效粒径；d60称为限制粒径。

不均匀系数Cu反映大小不同粒织的分布情况，Cu<5的土称为匀粒土，级配不良；Cu越大，表示粒组分布范围比较广，Cu>=5,Cs=1~3的土级配良好。

但如cu过大，表示可能缺失中间粒径，属不连续级配，故需同时用曲率系数来评价。

曲率系数则是报述累计曲线整体形状的指标。

土粒的形状
土粒形状对丁土的密实度和十的强度有显著的影响，棱角状的颗粒互相嵌挤咬合形成比较稳定的结构．强度较高；磨圆度好的颗粒之间容易滑动，土体的稳定性比较差
用体积系数和形状系数描述土粒形状
体积系数Vc=6V/﹙πd m3﹚
式中：V———土粒体积(mm3)；
dm——土粒的最大粒径(mm)。

V愈小，土粒愈接近于圆形。

圆球状的Vc＝1,立方体的Vc＝o．37：棱角状的土粒Vc更小形状系数F
F=AC/B2
式中：A、B、C分别为土粒的最大、中间和最小粒径
第三节土的三相比例指标
一、试验指标
1．土的密度是单位体积土的质量，ρ=m／V
由土的质量产生的单位体积的重力称为重力密度γ，简称为重度γ=ρg=W／V
2.土粒比重Gs 土粒质量m s同体积4℃时纯水的质量之比Gs=m s／﹙Vsρw1﹚=ρs／ρw1
3．土的含水量ω是土中水的质量m w与团体(土粒)质量m s之比，ω=m w／m s×100％
二、换算指标
1．干密度ρd是土的颗粒质量m s与土的总体积V之比，ρd=m s／V
土的干密度越大，土越密实，强度就越高，水稳定性也好。

2．土的饱和密度是当土的孔隙中全部为水所充满时的密度，即全部充满孔隙的水的质量m w与固相质量m s之和与土的总体积V之比，ρsat=﹙m s+Vvρw﹚／V V--土的孔隙体积
3．当上浸没在水中时，土的固相受到水的浮力作用，单位土体积中土粒的重力扣除同体积水的重力后，即为单位土体积中土粒的有效重度，单位kN／m3 γ’=(m s g－Vsρw)／V=γsat－γw
4．土的孔隙比是e 孔隙隙的体积Vv 与土粒体积Vs 之比，以小数计，e=Vv ／Vs 5．土的孔隙率n 是孔隙隙的体积Vv 与土的总体积V 之比 n=Vv ／V ×100％ 6、土的饱和度Sr 是孔隙中水的体积Vw 与土的总体积Vv 之比 Sr=Vw ／V ×100％ 三、三相比例指标
第四节 黏性土的界限含水率
粘性土从一种状态转到另一种状态的分界含水率；流动状态与可塑状态间的界限含水率成为液限ωL ；可塑状态与半固体间称为塑限ωp ；半固体状态与固体状态称为缩限ωs 塑性指数Ip=ωL －ωp 无％，黏粒越多，塑性指数越大 液性指数I L =﹙ωL －ωp ﹚／Ip=﹙ω－ωp ﹚／﹙ωL －ωp ﹚ 有％
沙土相对密度：当沙土处于最密实状态时，其孔隙比称为最小孔隙比e min 而处于最松散状态时称为最大孔隙比 相对密度Dr=﹙e max －e ﹚／﹙e max －e min ﹚ 当Dr 接近1时最密实，当Dr 接近0时最松散 第六节 土的工程分类
粉土是介于沙土和粘性土之间的过渡土类，它具有沙土和粘性土的某些特征，根据黏粒含量可以将粉土再划分为砂质粉土和粘质粉土
第二章粘性土的物理化学性质
胶体活动性指数 在工程实践中，提出了一个既能反映粘土矿物成分，又能反映粘土颗粒形状的综合指标Ac Ac=Ip ／p ＜ p ＜是黏粒﹙＜㎜﹚的百分含量；Ac ＜非活动性粘土，＜Ac ＜正常粘性土，Ac ＞活动性粘性土，Ac 越大黏粒对土的可塑性影响越大
灵敏度St ，把原状结构的强度与结构破坏后的强度之比定义为灵敏度，一般粘性土St=2~4，灵敏性粘性土4~8，高灵敏性粘性土≥8 触变性
在工程建设中，可利用粘土矿物颗粒带电的特性来为生产服务。

将纯粘土矿物(高岭石或蒙脱石）与水制成泥浆时，矿物颗粒吸附大量水化离子和水分子，由于颗粒的水膜很厚，颗粒与颗粒之间的引力很薄弱，可以长时期悬浮在水中。

当悬浮液在静止状态时，颗粒之间的微弱引力，使其聚集起来，悬液便成为一种糊状、粘滞度较大的流体，可是。

一旦受到振动或扰动时，颗粒之间的联结会立刻丧失，又恢复成为流动的液体，这种性质称为触变性
第三章 土中水的运动规律
第二节 达西定律 :I k v = 或 IF k q = v 渗透速度，I---水头梯度I=ΔH ／ΔL=﹙H 1-H 2﹚／L k---渗透系数（m ／s ） q---渗透流量（m 3／s ） F---截面积 v=k （I －I 0） I 0-----粘土的起始水头梯度 土的渗透系数 k=QL ／ΔHFt-----常水头; k=al ／Ft ㏑﹙H 1／H 2﹚=／Ft ㏒﹙H 1／H 2﹚
动水力：G D 水流作用在单位体积土体中土颗粒上的力，也称为渗流力
w w D I L h
T G γγ=⋅∆=
= (kN/m3)
流沙现象G D =γ’=γsat －γw 这时土颗粒间的压力等于0，土颗粒将处于悬浮状态而失去稳定，这种现象称为流沙现象﹙土体表面，细沙粉砂粉土中﹚ 临界水头梯度Icr=γ’／γw =γsat ／γw －1容许水头梯度I ≦[I]＝Icr ／K 细小颗粒在动水力作用下通过粗颗粒的孔隙被水流带走，称为管涌﹙局部扩大，任何土﹚
第四章 土中应力计算
第二节 自重应力
Z
cz ⋅=γσ。

砂性土考虑浮重。

黏性土：L I 》1考虑浮重，L I <0不考虑浮重，0<L I <1 视情况定。

第三节 基底压力 1.中心荷载F N p = 2、偏心荷载)b 61(min max e F N p p ±=⎭⎬⎫，当
6b >e 时，基底压力0min <p ，基底压力重新分布，
KL N
L N p 2)e -2b (32max =
=
第五节 土中竖向应力 P •=ασz ，掌握角点法。

第五章 土的压缩性与地基沉降计算
第二节 压缩系数
1
22
1tan P P e e P e a --=
∆∆=
=α (MPa-1) ，1P =100kPa ，2P =200kPa 所得到的21-a 作为评定土压缩性
高低的指标则，-I 21MPa 5.0≥-a 为高压缩性土，-121MPa 5.0 1.0〈〈-a 为中压缩性土，-1
21MPa 1.0<-a 为低压缩性土
压缩模量
a e P E s 1
1+=∆∆=
ε (MPa)，天然土层的划分为正常固结土（OCR=1）、超固结土（OCR>1）和欠固结土
（OCR<1）,
C
P P
=OCR .
三大模量：1、压缩模量Es 是根据室内压缩试验得到的，它是指土在完全侧限条件下，竖向正应力与相应的变形 稳定情况下正应变的比值；2、变形模量E0是根据现场载荷试验得到的，它是指土在无侧限（侧向自由膨胀）条件下正应力与相应的正应变的比值E0=ωpb ﹙1－μ2﹚／s s 荷载板下沉量，b 荷载板宽度，μ泊松比，ω沉降影响系数；3、弹性模量E 是指正应力σ与弹性正应变εd 的比值，测法有静力法和动力法。

压缩和变形模量的应变为总应变，弹模之包含弹性应变E0=βEs
第三节 地基沉降 地基沉降是假定地基是均质的、各向同性的、线弹性的半无限体。

第i 层土压缩模量
i si
i
i h E P s ∆=
,
Δs i =εi Hi=﹙e 1i －e 2i ﹚／﹙1+e 1i ﹚×Hi=a i ﹙p 2i －p 1i ﹚／﹙1+e 1i ﹚×Hi ，εi 平均压缩应变，Hi 土厚，e 1i 第i 层上下层面自重应力值的平均值p 1i =﹙σcz ﹙i －1﹚+σcz ﹚／2从土的压缩曲线上得到的孔隙比
第四节 固结度：深度z 的A 点在t 时刻竖向有效应力σt ’与起始超孔隙水压力p 的比值，称为A 点t 时刻的固结度。

Ut=1－t 时刻面积／起始面积 固结度系数C v ，固结度是时间因数的函数，时间因数Tv 越大，固结度Ut 越大。

Tv=Cv ×t ／H 2
Cv=k ﹙1＋e ﹚／a γw 粘性土地基沉降的三阶段:1、瞬时沉降2、固结沉降3、次固结沉降 20为基础及日填土的平均重度
第六章 土的抗剪强度
土的抗剪强度
c
f +=ϕστtan （kpa ），大主应力
)
245(tan 2)2
45(tan 231ϕ
ϕσσ+︒⋅++︒=c ，小主应力
)
245(tan 2)2
45(tan 213ϕ
ϕσσ-︒⋅--︒=c ，剪切破裂面与大主应力1σ作用平面的夹角为
245ϕ
α+
︒=
抗剪强度指标的试验测定方法：直接剪切试验、三轴剪切试验、无侧限抗压试验、十字板剪切试验
饱和粘性土剪切试验方法的选择：1．不固结不排水剪(或称快剪)2．固结不排水剪(或称固结快剪)3．固结排水剪(或称慢剪)
在实际工程中应当具体采用上述哪种试验方法，要根据地基土的实际受力情况和排水条件而定。

鉴于近年来国内
房屋建筑施工周期缩短，结构荷载增长速率较快，因此验算施工结束时的地基短期承载力时，《建筑地基基础设计规范》(GBJ7—89)建议采用不排水剪，以保证工程的安全。

该规范还规定，对于施工周期较长，结构荷载增长速率较慢的工程，宜根据建筑物的荷载及预压荷载作用下地基的固结程度，采用固结不排水剪。

第七章 土压力计算
土压力：挡土结构都承受着来自他们与土体界面上侧向压力的作用，土压力就是这些侧向压力的总称。

分为1、静止土压力2、主动土压力3、被动土压力
主动土压力a
a a K c zK 2p -=γ
,
⎪
⎭⎫ ⎝⎛
-︒=245tan 2ϕKa ， c 土的黏聚力 ψ内摩擦角 Ka 主动土压力系数
拉力区高度
Ka c γ2h 0=
a E 距离墙底（H-0h ）/3 )
2)(h (21E 0a a a K c zK H --=γ
被动土压力
a
a K c zK 2p p +=γ
,
⎪
⎭⎫ ⎝⎛
+︒=245tan 2ϕKa ，填土面有均布荷载主动土压力a
a a K c K z 2q p -+=）（γ
库仑土压力理论 Ea=Qmax=1／2 ×γH 2Ka Eax=EaCOS θ=1／2 ×γH 2Kacos θ Eay=Easin θ=1／2 ×γH 2
Kasin θ Ea 位置C 1=H ／3
第八章 土坡稳定性分析
土坡滑动系数﹙土坡未定安全系数﹚
αϕ
tan tan =
K ，α——土坡坡角，ϕ——土的内摩擦角。

第三节圆弧滑动面 滑动力矩Ms=Wa W 重力，a －W 对圆心o 的力臂 稳定力矩Mr=τf LR τf 土的抗剪强度L 圆弧长R 半径
第九章 地基承载力
地基承载力是指地基土单位面积上所能承受菷载的能力，kPa 地基破坏过程：压密、剪切、破坏阶段，临朔荷载
c
0q cr c N D N P +=γ，临界荷载
c
0q 1/4c N D N BN P ++=γγγ B 基
础宽度，N γ、Nq 、Nc 承载力系数与ψ有关，c 黏聚力
v1.0 可编辑可修改
饱和度
r s
γγωω
γω-+=
)1(s s G G s r
e
G s r s
ω=
干重度
d γ g V
W d s
d ργ== ω
γ
γ+=
1d
e
G d +=
1s
ωγγ
孔隙率
n
%100⨯=V V n v
ωγωγ
)1(1s +-=G n
e
e n +=1 有效重度
γ'
V
V g m s s ω
γγ-=
'
)
1()
1(s s ωγγ+-='G G ω
γγγ-='sat
液性指数
I L 状 态 液性指数
I L
状 态 I L ≤0
坚 硬 ＜I L ≤1
软 塑 0＜I L ≤ 硬 塑 I L ＞1 流 塑 ＜I L ≤
可 塑
细粒土分类 粉土划分
土的名称 塑性指数I p 土的名称 黏粒含量
黏土
Ip ＞17 砂质粉土 粒径小于0.005mm 的颗粒质量小于等
于总重量的10%
粉质粘土 10＜Ip ≤17 黏质粉土 粒径小于0.005mm 的颗粒质量超过总
重量的10%
粉土
Ip ≤10。