土力学复习总结
期末土力学复习资料
1. 最优含水率:对于一种土，分别在不同的含水率下，用同一击数将他们分层击实，测定含水率和密度然后计算出干密度，以含水率为横坐标，以干密度为纵坐标，得到的压实曲线中，干密度的随着含水率的增加先增大后减小．在干密度最大时候相应的含水率称为最优含水率．
2. 管涌：管涌是渗透变形的一种形式．指在渗流作用下土体中的细土粒在粗土颗粒形成的空隙中发生移动并被带出的现象．
3. 前期固结应力：土在历史上曾受到的最大有效应力称为前期固结应力
4. 被动土压力：当挡土墙向沿着填土方向转动或移动时，随着位移的增加墙后受到挤压而引起土压力增加，当墙后填土达到极限平衡状态时增加到最大值，作用在墙上的土压力称为被动土压力。
5. 粘土的残余强度：粘性土在剪应力作用下，随着位移增大，超固结土是剪应力首先逐渐增大，而后回降低，并维持不变；而正常固结土则随位移增大，剪应力逐渐增大，并维持不变，这一不变的数值即为土的残余强度。
1．附加应力大小只与计算点深度有关，而与基础尺寸无
关。（×）2．完全饱和土体，含水量
w=100％
（×）3．固结度是一个反映土体固结特性的指标，决定于土的性质和土层几何尺寸，不随时间变化。(×)
4．饱和土的固结主要是由于孔隙水的渗透排出，因此当固结完成时，孔隙水应力全部消散为零，孔隙中的水也全部排干
了。
（×）
5．土的固结系数越大，则压缩量亦越
大。（×）6．击实功能（击数）愈大，土的最优含水率愈
大。（×）7．当地下水位由地面以下某一深度上升到地面时地基承载力降低了。（√）8．根据达西定律，渗透系数愈高的土，需要愈大的水头梯度才能获得相同的渗流速度。（×）
土力学复习知识点
第一章土的物理性质及工程分类
土是由岩石，经物理化学风化、剥蚀、搬运沉积，形成固体矿物、液体水和气体的一种集合体。
土的结构土颗粒之间的相互排列和联接形式。
单粒结构粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的结构。
蜂窝状结构颗粒间点与点接触，由于彼此之间引力大于重力，接触后，不再继续下沉，形成链环单位,很多链环联结起来，形成孔隙较大的结构。
絮状结构细微粘粒大都呈针状或片状，质量极轻，在水中处于悬浮状态。悬液介质发生变化时，土粒表面的弱结合水厚度减薄，粘粒互相接近，凝聚成絮状物下沉，形成孔隙较大的结构。
土的构造在同一土层中的物质成分和颗粒大小等都相近的各部分间的相互关系的特征。土的工程特性压缩性高、强度低（特指抗剪强度）、透水性大
土的三相组成固相(固体颗粒)、液相(土中水)、气相(土中气体)
粒度土粒的大小
粒组大小相近的土颗粒合并为一组
土的粒径级配土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量，占土粒总质量的百分数来表示。
级配曲线形状陡竣、土粒大小均匀、级配差；平缓、土粒大小不均匀、级配好。
不均匀系数Cu=d60/d10
曲率系数Cc= d302/d10*d60
d10（有效粒径）、d30、d60（限定粒径）小于某粒径的土粒含量为10%、30%和60%时所对应的粒径。
结合水指受电分子吸引力作用而吸附于土粒表面成薄膜状的水。
自由水土粒电场影响范围以外的水。
重力水受重力作用或压力差作用能自由流动的水。
毛细水受水与空气界面的表面张力作用而存在于土细孔隙中的自由水。
土的重度γ土单位体积的质量。
土粒比重(土粒相对密度) 土的固体颗粒质量与同体积的4℃时纯水的质量之比。
土力学复习知识点整理
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第一章土的物理性质及其工程分类
1.土:岩石经过风化作用后在不同条件下形成的自然历史的产物。
物理风化原生矿物（量变）无粘性土
风化作用化学风化次生矿物（质变）粘性土
生物风化有机质
2.土具有三大特点：碎散性、三相体系、自然变异性。
3.三相体系:固相（固体颗粒）、液相（土中水）、气相（气体）三部分组成。
4.固相:土的固体颗粒，构成土的骨架，其大小形状、矿物成分及组成情况是决定土物理性质的重要因素。
（1）土的矿物成分:土的固体颗粒物质分为无机矿物颗粒和有机质。
颗粒矿物成分有两大类:原生矿物、次生矿物。
原生矿物:岩浆在冷凝过程中形成的矿物，如石英、长石、云母。
次生矿物:原生矿物经化学风化作用的新的矿物，如黏土矿物。
粘土矿物的主要类型:蒙脱石、伊利石、高岭石（吸水能力逐渐变小）
（2）土的粒组:粒度:土粒的大小。粒组:大小、性质相近的土粒合并为一组。
（3）土的颗粒级配：土中所含各颗粒的相对含量，以及土粒总重的百分数表示。
①△颗粒级配表示方法:曲线纵坐标表示小于某土粒的累计百分比，横坐标则是用对数值表
示的土的粒径。曲线平缓则表示粒径大小相差很大，颗粒不均匀，级配良好；反之，则颗粒均匀，级配不良。
②反映土颗粒级配的不均匀程度的指标:不均匀系数Cu和曲率系数Cc，用来定量说明天然
土颗粒的组成情况。
公式:
不均匀系数Cu=d60/d10
曲率系数Cc=(d30)2/（d60×d10）
d60——小于某粒径的土粒质量占土总质量60％的粒径，称限定粒径；
d10——小于某粒径的土粒质量占土总质量10％的粒径，称有效粒径；
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第一章 土的组成
土是岩石风化的产物。风化作用主要包括物理风化和化学风化。
1. 土具有三个主要特点：散体性、多相性（多样性）、自然变异性。
2. 土是由固体颗粒、水和气体组成的三相体系。
3. 粗大的土粒其形状呈块状或粒状；细小的土粒主要呈片状。
4. 土粒的大小称为粒度，通常以粒径表示；介于一定粒度范围内的土粒，称为粒组；划分粒组
的分界尺寸称为界限粒径，据界限粒径200、60、2、0.075、0.005mm 把土粒分成六大粒组：漂石或块石颗粒、卵石或碎石颗粒、圆砾或角砾颗粒、砂粒、粉粒、黏粒。
5. 土中各个粒组的相对含量（土样各粒组的质量占土粒总质量的百分数）称为粒度成分或者颗
粒级配。
6. 粒度成分分析常用筛分法（>0.075）和沉降分析法(<0.075).
7. 粒度成分分布曲线：曲线较陡，说明粒径大小相差不多，颗粒较均匀，级配不良；曲线平缓，
说明粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，级配良好。
8. 不均匀系数,曲率系数，不均匀系数越大，表示粒度的分布范围越大，颗
粒越不均匀，其级配越良好。
9. 把的土看作是均粒土，级配不良；把的土，级配良好。
10. 砾类土或砂类土同时满足和两个条件时，则为良好级配砾或良好级配砂。
11. 土中固体颗粒的矿物成分绝大部分是矿物质，或多或少含有有机质。矿物质分为原生矿物和
次生矿物，其中原生矿物主要是石英、长石和云母等，次生矿物主要是黏土矿物、可溶盐和无定形氧化物胶体。黏土矿物主要是蒙脱石、伊利石和高岭石。
12. 一般液态土中水可视为中性、无色、无味、无臭的液体，其质量密度在4℃时为1g/cm ³ ,重
土力学复习知识讲解
三．例题 1．某条形扩大基础的宽度为4m，受图示偏心线荷载
V=600kN/m作用，试按刚性基础基底压力的简化算法求基 底压力分布。
0.8 c
P
p m ax
12
解：根据已知条件，偏心距e=0.8m，先判断基底是否 出现拉力
∵
=b/6=4/6=0.67m<e
所以基础一边有脱离现象，应力会重分布。
部取厚度为2cm的土样进行固结试验，2小时后固结度达到
U0，试计算当土层顶面作用有满布均布荷载时，固结度达 到U0时所需的时间。
解：由于U和Tv之间有着一一对应的关系，故当土样和 土层的固结度相同时，两者的时间因数Tv也相同，故有：
得到：
Tv cH v 1t21 cH v 2t22 t2H H 1 2 2 2t10.4 022123.2150h
7
2．截面积相同的土样1、2置于渗透仪中进行渗透试 验，两土样的长度分别为l1和l2，如已知水流经土样1的水 力梯度为i1，流经土样2的水力梯度为i2，试求水流经两个 土样的平均水力梯度i=?。
解：
ihh1h2i1l1i2l2
l l1l2
l1l2
8
第二部分 土中应力及土体的变形
一．基本内容 1．土中应力的种类 自重应力与附加应力，总应力、孔隙水压力与有效应
填 土 的 土 粒 比 重 Gs=2.67 ， 夯 实 前 土 的 天 然 重 度 为
土力学考试复习汇总
1土力学是利用力学的一般原理，研究土的物理、化学性质和力学性质及土体在荷载、水、温度等外界因素作用下工程性状的应用学科。
2土是连续、坚固的岩石自风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，经过不同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。
3粒度：土粒的大小。工程上常把大小、性质相近的土粒合并为一组称粒组，划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。200、60、2、0.075、0.005将土粒粒组先粗分为巨粒、粗粒和细粒三个统成，在细分为漂石，卵石，砾粒，砂粒，粉粒和黏粒。
4毛细压力：在水和空气分界面上产生的表面张力总是沿着弯液面切线方向作用的，它促使两个土颗粒相互靠拢，在土粒的接触面上产生一个压力，这个压力称为毛细压力，又称毛细黏聚力。
5土的结构是指土颗粒或集合体的大小和形状、表面特征、排列形式以及他们之间的连接特征（一般分为单粒结构、蜂窝结构及絮凝结构三种基本类型），而构造是指土层的层里、裂隙和大孔隙等宏观特征，亦称宏观结构（土的构造最主要特征就是成层性，即层里构造）。
6天然密度：土单位体积的质量；含水量：土中水的质量与土的质量之比％，相对密度：图的固体颗粒质量与同体积4度水的质量之比。干密度：土单位体积中固体颗粒部分的质量，饱和密度：土孔隙中充满水似的单位体积质量，有效密度：在地下水位以下，单位体积中土粒的质量扣除同体积水的质量后；孔隙比：土中空隙体积于土粒体积之比，土的孔隙率：土中空隙体积与总体积之比，饱和度：土中水的体积与总体积之比，有效密度：在地下水位以下，单位体积土中土粒的质量扣除同体积水的质量后，即为单位土体击中土粒的有效质量，称为有效密度，孔隙比，土中空隙体积与土粒体积之比，孔隙率，土中空隙体
土力学复习要点
.土的压应力为土的自重压应力和附加压应力之和；刚性基础底面压力分布图形与土的压应力为土的自重压应力和附加压应力之和；刚性基础底面压力分布图形与 荷载大小、基础埋置深度、土的性质小、基础埋置深度、土的性质 等因素有关。掌握土的自重压应力计算。等因素有关。掌握土的自重压应力计算。
2.熟悉土的压缩性指标（压缩系数及压缩模量）定义及运用；掌握分层总和法的定义和计算原理；土的压缩变形过程（实质）是孔隙比随着压应力增加而逐渐减小的过程。原理；土的压缩变形过程（实质）是孔隙比随着压应力增加而逐渐减小的过程。 压缩系数：压缩系数：当压力变化不大时，当压力变化不大时，当压力变化不大时，孔隙比变化与压力变化成正比。比例常数是割线的斜率，称孔隙比变化与压力变化成正比。比例常数是割线的斜率，称为土的压缩系数。单位为1/kPa.
压缩模量：土在完全侧限条件下的竖向附加应力增量与相应的应变增量的比值。亦称土的侧限压缩模量。限压缩模量。
分层总和法：在地基可能产生压缩的深度内，按土的特性和压应力状态的变化划分成若干层，分别求出各分层的压应力，然后用压应力——应变关系式求出各分层的变形量，再总和起来作为地基的最终沉降量。作为地基的最终沉降量。
3.掌握土的抗剪强度、地基极限承载力及容掌握土的抗剪强度、地基极限承载力及容 许承载力的定义；运用库伦公式判断地基中某一斜面的应力状态、运用极限平衡条件判断地基中某一点的应力状态；掌握抗剪强度指标、直剪试验的三种方法及适用性直剪试验的三种方法及适用性（例如当地基排水良好，（例如当地基排水良好，土体易在较短时间内固结，土体易在较短时间内固结，且工程的且工程的施工进度较慢，土的剪切试验采用慢剪法）；地基剪切破坏有哪三个阶段？运用土的抗剪强度曲线与该土中某点应力状态的应力圆关系判断该点的状态。如土的抗剪强度曲线与该土中某点应力状态的应力圆不相遇，则该土中这一点处于弹性平衡状态。某点应力状态的应力圆不相遇，则该土中这一点处于弹性平衡状态。
土力学期末考试重点复习资料
第一章土的形成和物理性质指标
1、土质学：从工程地质学范畴发展起来，从土的成因和成分出发，研究土的工程性质的本子与机理（地质特性）。
2、土力学：从工程力学范畴发展起来，把土作为物理-力学系统，用数学力学方法求解土在各种条件下的应力分布、变形及土压力、地基承载力与边坡稳定等问题（工程特性）。
4、土：是由母岩风化，经过多种地质作用和搬移作用形成的，土是岩石风化的产物。
5、物理风化：只改变颗粒的大小和性质，不改变岩石的矿物成（量变）。
6、化学风化：不仅改变颗粒的大小和性质，不改变岩石的矿物成（质变）。
7、土的组成
（1）固体颗粒固相(Solid) 构成土体骨架起决定作用
（2）土中水液相(Liquid) 重要影响
（3）土中气体气相(Air) 次要作用
8、成土矿物
（1）原生矿物 (物理风化，砂卵石料)：颗粒较粗(cm~m)，一般为无黏性土；
主要有石英、长石、云母等；吸水力弱、稳定、无塑性；性质由矿物本身的性质反映，如颗粒大小组成、矿物类型、颗粒形状、表面特征、硬度等。（2）次生矿物 (化学风化，黏土矿物)：颗粒较细(<5μm)，一般为黏土矿物；
主要有高岭石、伊利石、蒙脱石；吸水力强、活泼、有塑性。
9、黏土矿物：是一种复合的铝-硅盐晶体，颗粒呈片状，是由硅片和铝片构成的晶包所组叠而成，可分成高岭石、蒙脱石和伊利石三种类型。
10、高岭石：产于酸性环境，是花岗岩风化后的产物，通常来源于长石的水解。1：1型晶格，1硅片＋ 1铝片=1晶层，晶层靠氢键连接，一个颗粒、多达近百个晶层。特点：水稳性好，可塑性低，压缩性低。
土质学与土力学复习总结
土质学与土力学复习总结
一、土质学
土质学是研究土壤的物理性质、化学性质和工程性质的学科。在土质学中，我们需要了解土壤的颗粒组成、孔隙结构、水分特性、含水量与干密度的关系、体积稳定性和胶结性等。
1.颗粒组成：土壤由颗粒、水和气体组成。颗粒主要分为粉状颗粒（泥粒）、砂状颗粒（砂粒）和粒状颗粒（粉粒）。不同颗粒的比例决定了土壤的颗粒分布。
2.孔隙结构：土壤中存在许多孔隙，包括毛细孔隙、总孔隙和非饱和孔隙。毛细孔隙是土壤中含水量较低时形成的微小孔隙，决定了土壤的毛细吸力和可透水性。
3.水分特性：土壤中的水分包括毛管水和自由水。土壤的水分特性曲线描述了不同水势下土壤的含水量与含水率之间的关系，可以通过渗透试验来确定。
4.含水量与干密度关系：土壤的含水量与干密度之间存在反比关系。随着含水量的增加，干密度逐渐降低。
5.体积稳定性：土壤的体积稳定性是指土壤在湿润和干燥过程中是否容易发生体积变化。常用指标有线膨胀比和线收缩比。
6.胶结性：胶结是土壤中含粘土颗粒的胶结物质与水分反应形成的胶状状况。土壤的胶结性会影响土壤的剪切强度和水分渗透性。
二、土力学
土力学是研究土壤的力学性质和变形特性的学科。在土力学中，我们
需要了解土壤的力学参数、力学性质和受力行为等。
1.力学参数：土壤的力学参数包括弹性模量、剪切模量、泊松比、内
摩擦角等。这些参数是描述土壤力学特性的重要指标，常用于土木工程中
的计算和分析。
2.力学性质：土壤的力学性质包括剪切强度、压缩性和不均匀性等。
剪切强度是指土壤抵抗剪切破坏的能力，压缩性是指土壤在承受垂直应力
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第一章:土的物理性质及工程分类
土是三相体——固相（土颗粒）、液相（土中水）和气相（土中空气）。 固相：是由难溶于水或不溶于水的各种矿物颗粒和部分有机质所组成。 2.土粒颗粒级配（粒度） 2. 土粒大小及其粒组划分
b.土粒颗粒级配（粒度成分）土中各粒组相对含量百分数称为土的粒度或颗粒级配。 粒径大于等于0.075mm 的颗粒可采用筛分法来区分。 粒径小于等于0.075mm 的颗粒需采用水分法来区分。 颗粒级配曲线
斜率: 某粒径范围内颗粒的含量。陡—相应粒组质量集中；缓--相应粒组含量少；平台--相应粒组缺乏。 特征粒径: d 50 : 平均粒径；d 60 : 控制粒径；d 10 : 有效粒径；d 30
粗细程度： 用d 50 表示。 曲线的陡、缓或不均匀程度：不均匀系数C u = d 60 / d 10 ，Cu ≤5,级配均匀，不好Cu ≥10,，级配良好，
连续程度:曲率系数C c = d 302 / (d 60 ×d 10 )。较大颗粒缺少，Cc 减小；较小颗粒缺少，Cc 增大。Cc = 1~ 3, 级配连续性好。
粒径级配累积曲线及指标的用途：
1.粒组含量用于土的分类定名；2）不均匀系数Cu 用于判定土的不均匀程度：Cu ≥ 5, 不均匀土； Cu < 5, 均匀土；3）曲率系数Cc 用于判定土的连续程度：C c = 1 ~ 3，级配连续土；Cc > 3或Cc < 1,级配不连续土。4）不均匀系数Cu 和曲率系数Cc 用于判定土的级配优劣：如果 Cu ≥ 5且C c = 1 ~ 3，级配良好的土；如果 Cu < 5 或 Cc > 3或Cc < 1, 级配不良的土。
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填空：
土体一般由固相（固体颗粒）、液相（土中水）和气相（气体）三部分组成，简称“三相体系”。常见的粘土矿物有：蒙脱石、伊利石和高岭石。
由曲线的形态可评定土颗粒大小的均匀程度。如曲线平缓则表示粒径大小相差很大，颗粒不均匀，级配良好；反之，则颗粒均匀，级配不良。
颗粒分析试验方法：对于粒径大于的粗粒土，可用筛分法；对于粒径小于的细粒土，可用沉降分析法（水分法）。
土的颗粒级配评价：根据颗粒级配曲线的坡度可以大致判断土的均匀程度或级配是否良好。
粒径级配曲线：颗粒级配曲线的越陡，说明颗料粒径比较一致，级配不良。相反，颗粒级配曲线的越缓，说明颗粒不均匀，级配良好。
土中水按存在形式分为：液态水、固态水和气态水。土中液态水分为结合水和自由水两大类；结合水可细分为强结合水和弱结合水两种。
含水量试验方法：土的含水量一般采用“烘干法”测定；在温度100～105℃下烘至恒重。
塑性指数Ip越大，表明土的颗粒愈细，比表面积愈大，土的粘粒或亲水矿物含量愈高，土处在可塑状态的含水量变化范围就愈大。
塑性指数定名土类按塑性指数：Ip﹥17为粘土；10﹤Ip≦17为粉质粘土。
液性指数：I L=（ω-ωp）/（ωL-ωp）=（ω-ωp）/ Ip。当土的天然含水量ω﹤ωp时，I L﹤0,土体处于坚硬状态；当ω﹥ωL时，I L﹥0,土体处于流动状态；当ω在ωp和ωL之间时，I L=0～1,土体处于
土力学复习要点
第一章：土的物理性质指标与工程分类
1-1土的形成：物理风化、化学风化。
1-2土的组成：原生矿物，次生矿物，粘土矿物；粒组，级配，颗分试验，级配曲线，不均匀系数，曲率系数，级配良好（或不良）；吸着水，自由水。
1-3土的结构：单粒结构，分散结构，絮状结构。
1-4 物理性质指标：3个直接指标，6个间接指标，定义，单位，相互换算（利用三相图法推导）。注意：含水率的定义是水的质量与土粒质量之比（不是土总质量！！！）
1-5 无粘性土的相对密实度，粘性土稠度，压实性：相对密实度D r概念和分类；三个界限含水率定义，测定方法；塑性指数、液性指数，根据液性指数对土状态进行划分；土的压实性概念，击实曲线（最大干密度，最优含水率），击实功，土类和级配影响，粗粒含量影响1-6 土的工程分类：粗粒土按照颗粒组成分类，粘性土按照塑性图分类。
第二章：土体应力计算
土体应力划分：自重和附加应力，有效应力和孔隙水应力。各自计算方法。
第三章：土的渗透性
达西渗透定律公式，渗透系数单位，适用条件；渗透系数的测定（室内和现场），成层土的渗透系数，流网(水头满足Laplace方程)特征；渗流力概念；渗透变形形式（流土，管涌）；临界水力梯度概念，流土的临界水力梯度公式以及其和不均匀系数、细料含量、渗透系数的关系；有效应力原理；流网确定孔隙水压力。
第四章：土的压缩和固结
压缩和固结概念，单向固结模型（应用了有效应力原理），单向固结试验（得到e-p或e-lgp 压缩曲线），压缩性指标（压缩系数，压缩指数，回弹再压缩指数，体积压缩系数，压缩模量，变形模量）及相互关系；前期固结应力，OCR概念；正常固结土，超固结土和欠固结土压缩性大小关系（图4-8）；单向压缩量计算公式；分层总和法的概念，计算步骤；e-p曲线和e-lgp曲线法计算地基最终沉降量的方法，及两种方法异同点；太沙基单向固结理论（注意要理解，固结系数和时间因数的公式，固结度的定义，平均固结度的定义）；总沉降的组成。
土力学期末复习资料
主观题复习资料
一、简答题
1.试述群桩效应的概念和群桩效应系数的意义
群桩效应就是指群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、土的相互作用使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而与单桩明显不同，承载力往往不等于各单桩承载力之和这一现象。群桩效应具体反映在以下几个方面：群桩的侧阻力、群桩的端阻力、承台土反力、桩顶荷载分布、群桩的破坏模式、群桩的沉降及其随荷载的变化。用以度量构成群桩承载力的各个分量因群桩效应而降低或提高的幅度指标，如侧阻、端阻、承台底土阻力的群桩效应系数。
2. 土是由哪几个部分组成的？各相变化对土的性质有什么影响？
答:土的成分包括粒度成分、矿物成分和化学成分三个方面。自然界的土，作为组成土体骨架的土粒，大小悬殊，性质各异。工程上常把组成土的各种大小颗粒的相互比例关系，称
为土的粒度成分。土的粒度成分如何，对土的一系列工程性质有着决定性的影响，因而，
它是工程性质研究的重要内容之一。
1.粒组及其划分
为了便于研究土粒的大小，通常按土粒的直径（简称粒径，以mm为单位）来划分粒径区段。将每一区段中所包括大小比例相似、且工程性质基本相同的颗粒合并为组，称为粒
组。每个粒组的区间内常以其粒径的上、下限给粒组命名，如砾粒、砂粒、粉粒、粘粒等。各组内还可细分成若干亚组。表1-1是我国部颁标准《公路土工试验规程》（JTJ 051—93）（以下简称《规程》）粒组划分表。
2.粒度成分及粒度分析
一般天然土由若干个粒组组成，它所包含的各个粒组在土全部质量中各自占有的比例称为
粒度成分，又称颗粒级配。用指定方法测定土中各个粒组占总质量百分数的试验，称为土
土力学复习资料
土力学
1、 粒组：工程上把相近的土粒合并为组，粗粒＞0.075（mm ）
2、 实验室指标：1.土的密度2、土粒密度
3、含水率 3、 级配良好的土：C U ≥5且Cc ＝1~3的土
4、 土中水的类型：①结合水：强结合水、弱结合水②自由水：毛细水、重力
水③气态水④固态水
5、 土的结构：单粒结构，蜂窝结构，絮状结构
6、 土的物理性质指标：土粒，水，空气
7、 土密度：p 是单位体积土的质量，天然状态下土的密度称天然密度：
p=m/v ,r=mg/v=pg 各密度的大小的比较： p sat ＞p ＞p d ＞p ’
8、 土粒密度：土粒密度是指固体颗粒的质量m S ,与其体积v S ,之比，即土粒的
单位体积的质量:p s =m s /v s
9、 土粒的相对密度：是指土在105~110C 下烘王至恒正时的质量与同体积4C
蒸馏水质量的比值：Gs=Ms/VsPw
10、 含水率：土的含水率定义为土中水的质量与土粒质量之比:w=m w /m s ×100%=
（m-m S ）/M ×100%
11、 干密度：即固体颗粒的质量与土的总体积之比:P d =m s /v
12、 饱和密度：土的孔隙完全被水充满时，单位体积的质量称为饱和密
度:p sat =(m s +v v p w )/v
13、 浮密度(有效密度)：土的浮密度是土受水的浮力时单位体体积土的质p w
量:p 1=(m s -v s p w )/v=p sat -p w
14、 饱和度：饱和度是指土中孔隙水的体积与孔隙体积之比:p sar =(m s +V v p w ）/V
土力学复习考点
填空
1.土组成：固体颗粒，水，气体2、土中水分为：结合水，自由水；自由水分：重力水，毛细水；结合水分：强结合水，弱结合水3、粘土矿物主要代表：蒙脱石，高岭石，伊利石4、含水量：土中水的质量与土粒的质量的比值5、土粒相对密度测定：比重瓶法，测含水量：烘干法，测重度：环刀法6、沙土密实度判定：孔隙比，土体相对密度，标准锤击数7、I L=（W-Wp）/(WL-Wp),I越大，土越软，是评价土软硬状态的指标8、天然状态下的粘性土……土强度降低，压缩性增大，用灵敏度表示9、水的基本指标：天然重度，含水量，土粒相对密度10、土中各个土粒组相对含量：筛分法11、Dr=0,最松散，Dr=1，最密实
12、沙土密实度：松散，稍密，中密，密实13、粘性土由半固态转到可塑状态的界限含水量成为塑限，用Wp表示。由可塑状态转到流动状态为液限14、土中结构分为：单粒结构，蜂窝状结构，絮凝状结构15、影响土的压实性：含水量，击实功能，土的配级16、不均匀系数越大，颗粒配级越不均匀，为获得较大密实度，选用良好的土17、土饱和度Sr：孔隙水体积和孔隙体积之比。土孔隙比：孔隙体积与土粒体积之比18、γsat＞γ＞γd＞γ’；γ’=γsat－γw19、实验室内对土进行颗粒级配分析：筛分法，比重计法20、土的颗粒级配曲线越抖，Cu越小，级配相对均匀21、塑性指数表示粘性土处于可塑状态时含水量的变化范围，它综合反映了粘粒的量粘土矿物成分等因素22、饱和细沙土和干细沙土无法直立，非饱和细沙土可以，因为毛细水起作用，称作假粘性
1、自重应力从地面算起。附加应力从基底算起
土力学总复习提纲解答
§1.2 土的颗粒特征
一、土的粒度成分：
粒径：颗粒大小以直径计，称为粒径（或粒度）。 粒组：界于一定粒径范围的土粒。
界限粒径：200、20、2、0.075、0.005mm分 为六大粒组：
漂石（块石）颗粒、卵石（碎石）颗粒、 圆砾（角砾）颗粒、砂粒、粉粒及粘粒。
1.3 土的物理性质指标
土的三相比例指标：土的三相物质在
体积和质量上的比例关系称为土的三相比例指 标。
土的三相基本指标反映了土的干燥与潮 湿、疏松与紧密。
分为试验指标和换算指标。
一、试验指标： 1、土的密度：土单位体积的质量，称为土
的天然密度，记为ρ 公式：ρ=m/v
重度定义： 土的天然重力密度，记为γ 公式：γ=W/v=ρg=9.8ρ
常用环刀法测定。
度，当孔隙中没有水存在时Sr=0；孔隙 中充满水时，Sr=1.饱和度愈大，表明孔 隙中充水愈多。
三、三相指标的互相换算
§1.4 粘性土的界限含水量
粘性土的物理状态指标为软硬程度，称 为稠度。
粘性土随含水量的不同，分别处于固态、 半固态、可塑性态及流塑状态，反映粘 性土物理特征的指标是一组特征含水量 及其构成的指标。
1、达西定律
地下水在土体孔隙中渗透时，由于渗透阻 力的作用，沿程必然伴随着能量的损失。 为了揭示水在土体中的渗透规律，法国工 程师达西经过大量的试验研究，1856年总 结得出渗透能量损失与渗流速度之间的相 互关系即为达西定律。
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第一章 绪论
什么是地基？（subgrade)
支承基础的土体或岩体称为地基。
地基按是否进行人工处理分为 天然地基
人工地基
什么是基础？ (foundation)
将结构所承受的各种作用传递到地基上的结构组成 部分。
第二章 土的性质及工程分类
主要内容 §2.1 §2.2 §2.3 §2.4 §2.5 §2.6 土的组成与土的结构构造 土的物理性质指标 土的物理状态指标 土(岩)的工程分类 土的渗透及渗流 土的压实性
对于砾类土或砂类土，同时满 足Cu≥5和Cc=1～3时，定名为 良好级配砂或良好级配砾
土的物理性质指标
• 一、土的三相图
质量m 气
mw m
体积V
Vw Va
二、直接测定指标 1.土的密度ρ：单位体积土的质
量
ms mw m V Vs Vw Va
水
土粒
Vv V
工程中常用重度来表示单位体 积土的重力 重力加速度，
• 二、渗透变形
渗透水流将土体的细颗粒冲走、带走或局部土体产生移动， 导致土体变形—————渗透变形问题（流土，管涌） 1.流土——在渗流作用下，局部土体表面隆起，或某一范围内土 粒群同时发生移动的现象
流土发生于地基或土坝下游渗流出逸处，不发生于土体内部。开 挖基坑或渠道时常遇到的流砂现象，属于流土破坏。细砂、粉砂、 淤泥等较易发生流土破坏
0
ωop
填土要求的最大干密度 'd max (压实系数) 室内标准击实试验的最大干密度d max
砂土液化
100
液化：任何物质转化
u/kPa
80
孔 隙 60 水 压 40 力
20
为液体的行为或过程。 就无黏性土而言，这 种由固体状态变为液
n
0 0 10 20 30 40 50
应力循环次数N
• 二、黏性土的稠度 1.黏性土的稠度状态
稠度是指土的软硬程度或土受外力作用所引起变形或破 坏的抵抗能力,是黏性土最主要的物理状态特征。
0 固态或半固态
塑限ωP
液限ωL
流动状态
可塑状态
ω
黏性土由某一种状态过渡到另一状态的界限含水量称为 土的稠度界限 液塑限测定根据《土工试验规程》(SL237-007-1999)规定， 采用液塑限联合测定仪进行测定。
1.孔隙比e
孔隙比e可以用来表示砂土的密实度。对于同一种土， 当孔隙比小于某一限度时，处于密实状态。孔隙比愈大， 土愈松散
砂土在最松 散状态时的 孔隙比 emax e Dr emax emin 砂土在天然状 态下孔隙比
2.相对密实度Dr
砂土在最密实状 态时的孔隙比
当Dr=0时， e=emin，表示土处于最疏松状态;当Dr=1.0时， e=emax，表示土体处于最密实状态 疏松状态 Dr≤1/3 中密状态 1/3＜Dr≤2/3 2/3＜Dr≤1 密实状态
2.管涌——在渗流作用下，无黏性土中的细小颗粒通过较大颗粒 的孔隙，发生移动并被带出的现象
土体在渗透水流作用下，细小颗粒被带出，孔隙逐渐增大，形成 能穿越地基的细管状渗流通道，掏空地基或坝体，使其变形或失 稳。管涌既可以发生在土体内部，也可以发生在渗流出口处，发 展一般有个时间过程，是一种渐进性的破坏
渗透力的存在，将使土体内部受力发生变化，这种变化对 土体稳定性有显著的影响
渗透力方向与 重力一致，促 使土体压密、 强度提高，有 利于土体稳定 渗流方向近乎水平，使 土粒产生向下游移动的 趋势，对稳定不利
a
b
c
渗流力与重力方向相 反，当渗透力大于土 体的有效重度，土粒 将被水流冲出
2.临界水力坡降———使土体开始发生渗透变形的水力坡降 J 当土颗粒的重力与渗透力相等时，土颗粒不受任何 力作用，好像处于悬浮状态，这时的水力坡降即为 临界水力坡降
体状态的转化是由于 孔隙水压力增大（超 孔隙水压力）和有效 应力减小的过程。 （美国土木工程协会 岩土工程分部土动力 学委员会）
周期荷载下饱和砂土动强度与循环次数有关
第三章 土中应力计算
主要内容
§1 土中一点的应力状态
§2 有效应力原理
§3 土中自重应力（水平，竖直）
§4 与基础接触的基底压力
§5 外荷载作用下地基土的附加应力
d
ms V
土的三相比例指标中的质量密度指标共有4个，土的密度ρ， 饱和密度ρsat，干密度ρd，浮密度ρ (kg/m3),相应的重度指标 也有4个，土的重度，饱和重度sat，干重度d，浮重度 (kN/m3)
• 四、指标间的换算
质量m
ds（1＋ω）ρw dsρw ωdsρw
体积V 水
F w hA
根据牛顿第三定律，试样的 总渗流力J和土粒对水流的阻 力F大小相等，方向相反
L
水流流经这段土体，受 到土颗粒的阻力，阻力 引起的水头损失为h
J F w hA
渗流作用于单位土体的力
w hA J j i w AL AL
说明：渗透力j是渗流对单位土体的作用力，是一种体积力，其大 小与水力坡降成正比，作用方向与渗流方向一致，单位为kN/m3
体积V Vw Va V
3.土的含水量ω：土中水的
质量与土粒质量之比，以百分 数表示
m m ms 100% 100% ms ms
ms
土的含水量是标志土含水程度的一个重要物理指标。天 然土层含水量变化范围较大，与土的种类、埋藏条件及 其所处的自然地理环境等有关。 测定方法：通常用烘干法，亦可近似用酒精燃烧法
填土的击实特性
1.含水量的影响
2.击实功能的影响 3.土类和级配的影响
ρd ρdmax
当含水率较低时，击实后 的干密度随含水量的增加而 增大。而当干密度增大到某 一值后，含水量的继续增加 反致干密度的减小。干密度 的这一最大值称为该击数下 的最大干密度，与它对应的 含水量称为最优含水量。 说明：当击数一定时，只有 在某一含水量下才获得最佳 ω 的击实效果
GJ
G
wicr
icr
' w
或
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
d s 1 sat w icr 1 e w
在工程计算中，将土的临界水力坡降除以某一安全系数 Fs(2～3)，作为允许水力坡降[i]。设计时，为保证建筑物的安 全，将渗流逸出处的水力坡降控制在允许坡降[i]内
icr i [i ] Fs
2.黏性土的塑性指数和液性指数
塑性指数IP是液限和塑限的差值(省去%)，即土处在可塑状态的 含水量变化范围 I p L P
说明：塑性指数的大小取决于土颗粒吸附结合水的能力,即与
土中黏粒含量有关。黏粒含量越多,塑性指数就越高
液性指数IL是黏性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比 P IL IP 说明：液性指数表征土的天然含水量与界限含水量间的相对关 系。当IL≤0时,ω≤ωP,土处于坚硬状态;当IL＞1时,ω＞ωL,土处 于流动状态。根据IL值可以直接判定土的软硬状态
基坑突涌
当基坑下部有承压水层时，开挖基坑减小了底板隔水层的厚 度，当隔水层较薄经受不住承压水头压力，承压水头压力就会冲 毁基坑底板，这种现象称为基坑突涌
γw H > h γ
△H
各向同性土流 网的特征
l H b
b
0
l
1. 正交性：流线与等势线（等水头线）必须正交 2. 流网为曲边正方形 等间隔流线与等间隔等势线形成的流网中，各个网格 的长宽比应为常数。一般取1，即为曲边正方形。 3. 任意两相邻等势线间的水头损失相等。 4. 任意两相邻流线间的单位渗流量相等。
g
ms
Vs
2.土粒相对密度ds（土粒比重）： 土粒质量与同体积的4℃时纯水 ms s ds 的质量之比 Vs w w
近似取10m/s2
土粒相对密度变化范围不大：细粒土（黏性土）一般2.70～2.75； 砂土一般为2.65左右。土中有机质含量增加，土粒相对密度减小
质量m 气 mw m 水 土粒
Vs
质量m 气 mw m 水 土粒
体积V 3.不同状态下土的密度和重度 饱和密度ρsat ：土体中孔隙完 全被水充满时的土的密度
sat
ms Vv V
ms
Vs
Vw Va VV
浮密度ρ ：土单位体积内土 颗粒部分的质量
粒质量与同体积水的质量之差
m Vs s V
干密度ρd ：单位体积中固体
状态 坚硬 硬塑 0＜IL≤0.25 可塑 0.25＜IL≤0.75 软塑 0.75＜IL≤1 流塑 I L＞ 1
液性指数 IL≤0
土的渗透问题 达西定律
达西分析了大量实验资料，发现土中渗透的渗
流量q与圆筒断面积A及水头损失△h 成正比，
与断面间距L成反比，即 ：
q=kA△h/L=kAi 或v=q/A=ki
成层土的自重应力计算
cz 1h1 2 h2 n hn
天然地面
h1
i 1
n
i
hi
1 2 3
说明：
1 h1
h2
水位面
1 h1 + 2 h2
1.地下水位以上土层 采用天然重度，地下 水位以下土层采用浮 重度
有效应力原理
饱和土中总应力与孔隙水压力、有效应力之间存 在如下关系：
'u
σ： 总应力 σ’：有效应力 u ： 孔隙水压力
地基中的应力计算假定
地 基假设为:
半无限体
弹 性 均 质 各项同性
地 基
自重应力
• 自重应力：由于土体本身自重引起的应力
确定土体初始 应力状态
土体在自重作用下，在漫长的地质历史时期，已经 压缩稳定，因此，土的自重应力不再引起土的变形。 但对于新沉积土层或近期人工充填土应考虑自重应力 引起的变形。
式中i=△h/L，称为水力梯度，也称水力坡降；
k为渗透系数，其值等于水力梯度为1时水的渗
透速度，cm/s 。
渗透力与渗透变形
• 一、渗透力和临界水力坡降
1.渗透力——渗透水流施加于单位土粒上的拖曳力 沿水流方向放臵两个测压 管，测压管水面高差h 土样 土粒对水流 面积 的阻力应为
h 1 h1 2 h2
Vs
• 三、换算指标
质量m 气 mw m 水 土粒
体积V
Vw Va VV
1.孔隙比e和孔隙率n
孔隙比e ：土中孔隙体积与土
粒体积之比
e Vv Vs
ms
孔隙率n ：土中孔隙体积与总
体积之比，以百分数表示
Vv 100% V V S r 100% Vv n
2.土的饱和度Sr ：土中孔
隙水的体积与孔隙总体积 之比，以百分数表示 饱和度描述土中孔隙被水充满的程度。干土Sr=0,饱和土 Sr=100%。砂土根据饱和度分为三种状态: Sr≤50%稍湿； 50％＜Sr≤80%很湿； Sr＞80%饱和
1+e
ms d s w d V 1 e 1
sat
VV e n V 1 e
Sr Vw mw d s VV VV W e
土的物理状态指标
• 一、无黏性土的密实度
土的密实度指单位体积土中固体颗粒的含量。根据土 颗粒含量的多少，天然状态下的砂、碎石等处于从紧密到 松散的不同物理状态。无黏性土的密实度与其工程性质有 着密切关系。
3.按动力触探确定无黏性土的密实度
天然砂土的密实度，可按原位标准贯入试验的锤击数 N进行评定。天然碎石土的密实度，可按原位重型圆锥 动力触探的锤击数N63.5进行评定(GB50007-2002)
密实度
按N评定砂石密实度
松散
N≤10
稍密
10＜N≤15
中密
15＜N≤30
密实
N＞30
按N63.5评定碎石土密实度 N63.5≤5 5＜N63.5≤10 10＜N63.5≤20 N63.5＞20
颗粒级配的描述 工程上常用不均匀系 数Cu描述颗粒级配的 不均匀程度
Cu d 60 d10
曲率系数Cc描述颗粒级 配曲线整体形态，表明 某粒组是否缺失情况
2 d 30 Cc d10 d 60
d10、d30、d60小于某粒径的 土粒含量为10%、 30%和 60%时所对应的粒径
Cu愈大，表示土粒愈不均 匀。工程上把Cu＜5的土视 为级配不良的土； Cu＞10 的土视为级配良好的土
Vv=e
气
Vs＝1
土的三相指标中，土粒比重 ds ，含水量ω和密度ρ是通 过试验测定的，可以根据三 个基本指标换算出其余各指 标
推导：
m d s (1 ) w V 1 e
土粒
换算关系式： d d (1 ) w e s w 1 s 1 d
ms VV w (d s e) w V 1 e (d s 1) w sat 1 e