土力学、地基及基础概念

【绪论】

1土力学、地基及基础概念：

土力学——工程力学的一个分支，用于研究土体的应力、变形、强度、渗流和长期稳定性的一门学科。基础工程学——关于地基基础设计与施工的知识。

地基：

❖定义：承受建筑物或构筑物荷载、受这些荷载影响的那一部分地层。

❖种类：天然地基和人工地基

基础：

❖定义：支承上部结构荷载并将其传给地层中地基内的、起到承上启下作用的下部结构。

❖种类：浅基础和深基础。

地基与基础设计的基本条件：

❖作用于地基上的荷载效应不得超过地基容许承载力值。

❖基础沉降不得超过地基变形容许值。

❖具有足够防止失稳破坏的安全储备。

3基础工程学学习方法：

（1）重视工程地质勘察及现场原位测试（2）重视地区工程经验

（3）考虑地基、基础和上部结构的共同工作（4）施工质量的重要性

绪论(补充内容)

土的物理性质

第一节土的形成与颗粒特征

一、土体的形成：土是岩石经风化、搬运、堆积而形成的自然历史的产物。

二、土体的三相组成

（一）、固体矿物颗粒(固相)

1. 矿物成分

原生矿物：石英、长石、云母等

次生矿物：主要是粘土矿物，包括三种类型高岭石、伊利石、蒙脱石

粘土矿物：由硅氧四面体和铝氢氧八面体构成的晶胞所组合而成

颗粒大小

基本概念

粒度:天然土是由大小不同的颗粒组成的,土粒的大小称为粒度。

粒组：天然土的粒径一般是连续变化的，工程上把相近的土粒合并为组，称为粒组。

粒径级配：

（1）定义：工程中常用土中各粒组的相对含量，占总质量的百分数来表示，称为土的粒径级配(粒度成分)。（2）粒径分析方法

•筛分法（d>0.075mm的土）

•沉降分析法：（d<0.075mm的土）

密度计法（d<0.075mm的土）

（3）表述方法：表格法

3. 颗粒形状：

•原生矿物圆状、浑圆状、棱角状

•次生矿物针状、片状、扁平状

（二）、土体中水(液相)：

土中的水即为土体中的液相,其含量根据土体中水分子受到电场力的作用大小,土体中的水主要可以分为：

（三）、土体中气体(气相)

土体中的气体是指存于土体空隙中未被水占据的部分,存在形式有两种:

第二节土的结构

定义：土体的结构是指土颗粒之间的相互排列和连接方式。

第三节土的三相组成及物理性质指标

一. 土的三相图

例题1：工程地基经试验测定：原状土样的体积V=70cm3，土的质量m=0.126Kg,土的固体颗粒质量ms=0.1043Kg,土粒密度2.7g/cm3,求土样的密度，干密度，含水量,饱和密度，孔隙比，孔隙率，饱和度。

第四节无粘性土的密实特性

定义:土的密实度通常是指单位体积中固体颗粒的含量

1、孔隙比e 或孔隙率n 优点：简单方便

缺点：不能反映级配的影响且只能用于同一种土

2、相对密实度

emax 与emin ：最大与最小孔隙比 判别标准：

Dr = 1 , 最密状态 Dr = 0 , 最松状态 Dr ≤ 1/3 , 疏松状态

1/3 < Dr ≤ 2/3， 中密状态

Dr > 2/3 , 密实状态

优点：把土的级配因素考虑在内，理论上较为完善 缺点：e 、emin 、 eman 难以准确测定 3、根据现场标准贯入试验判定：

标准贯入试验是一种原位测试方法。试验方法：将质量为63.5kg 的锤头，提升到76cm 的高度，让锤自由下落，打击标准贯入器，使贯入器入土深为30cm 所需的锤击数，记为N63.5，这是一种简便的测试方法。N 的大小，综合反映了土的贯入阻力的大小，亦即密实度的大小。我国《岩土工程勘查规范》（GB50021－94）规定砂土的密实度按表标准贯入锤击数进行划分。 判定标准：

第五节 粘性土的物理特性

➢ 粘性土的物理特性可以用稠度表示。

➢ 稠度是指粘性土含水量不同时所表现出的物理状态，反映土的软硬程度。 ➢ 粘性土从一种状态过度到另一种状态的分界含水量称为界限含水量。 粘性土的稠度反映土中水的形态 砾砂、粗砂、

密实度

e ＞0.95

e ＞0.85 松散0.85＜e ≤0.95

0.70≤e ≤0.85 e ＜0.70 细砂、粉砂0.75＜e ≤0.85

0.60≤e ≤0.75 e ＜0.60中砂

稍密

中密

密实

土的名称

一、界限含水量：

2、塑限ωp：

滚搓法：将天然湿度的土体在毛玻璃上搓成直径为3mm土条时，土条恰好产生裂缝并开始断裂时的含水量。液、塑性联合测定法：利用液、塑性联合测定仪同时测定3份不同含水量的同一个土样，得到圆锥下沉深度和含水量关系曲线，则曲线上对应深度为10mm及2mm时土样的含水量就分别为该土的液限和塑限。

二、塑性指数Ip和液性指数IL

塑性指数Ip

——表明吸附结合水的能力、粘性大小；大致反映粘土颗粒含量

工程上常用作粘性土与粉土定名的依据

不同的粘土矿物结合水的能力不同

缺点：

不能充分反映粘土颗粒含量

注意：仅适用于重塑土

——反映粘性土天然状态的软硬程度

工程上作为确定粘性土承载力的重要指标

第六节土的工程分类

土的工程分类是将工程性质相近的土进行分类，以便于工程应用及研究

分类依据：能反映土的物理力学性质——土的组成、土的状态、土的结构

本节主要介绍建筑地基基础设计规范GBJ7-89分类法：

碎石土：

土的名称颗粒形状粒组含量

砂土：

土的名称粒组含量

粉土：粒径大于0.075mm的颗粒含量小于全质量50%而塑性指数Ip≤10的土

粘性土：塑性指数Ip>10的土

10

Ip>17的土粘土

例题2：住宅楼基坑取土样经试验测定天然含水量w=20.5%,塑限wp=18.5%，液限wL=28.7%，试确定土样的名称及所处的物理状态。

例题3：对下表中的3个土样分别定名。

注：分类时应根据粒组含量由大到小以最先符合者确定。