土力学地基基础电子教材

绪 论

一、土力学、地基与基础的概念：

1．地基——位于建筑物基础的下方，支承建筑物荷载的那部分地层。

⎩⎨

⎧⎩⎨

⎧人工地基

天然地基

地基岩石

土

地基的组成 土——地球表面的大块岩石经风化、搬运、沉积而形成的松散堆积物，称为土。

⎪⎪⎪⎩⎪

⎪⎪

⎨⎧残余变形

变形包括了单性变形变形需一定的时间变形性较大透水性孔隙性液三相组成气由固土的主要特征..5.4.3..2 (1)

2.土力学：

土力学——利用力学的一般原理，研究土的应力、应变、强度、稳定和渗透等特性及其随时间变化规

律的学科，称为土力学。

3．基础：

基础——建筑物的一部分，位于地面以下，承受上部结构传来的荷载，形状是扩大的那部分下部结构，

称为基础。

⎩⎨

⎧><特殊的施工方法

深基础施工方法简单

浅基础基础分类)

m 5()m 5(

4．地基与基础设计的原则：

安全、经济综合考虑地基、基础和上部结构三者之间的相互关系。

1．要求作用于地基的荷载不超过地基的承载能力，保证地基。在防止整体破坏方面有足够的安全储

备。（安全系数）

2．控制基础沉降使之不超过允许值，保证建筑物不因地基沉降而损坏或者影响其正常使用。

二、本课程的特点和学习要求：

⎪

⎩

⎪

⎨⎧⎩⎨⎧剪切性压缩性土的力学性质土的物理性质本课程的内容.1

土力学的基本原理：①应力——应变关系②强度理论③地基的计算

如遇相关课程的内容，本课程只是引用，而重点是要求理解其意义及应用条件，切不可把注意力放在

相关课程公式的推导上。

3.本课程的学习要求：运用基本原理，具体问题具体分析。因此，最重要的是理论联系实际，提高分析问题解决问题的能力。结合实验了解土力学常规参数的获取方法。

三、本学科的发展概况（简要介绍）

第一章 土的物理性质及分类

1. 土力学的研究对象：土

土——土是连续、坚固的岩石在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。

2．土的组成⎪⎩

⎪

⎨⎧孔隙中的水液气体气冰土颗粒

固:::

土中颗粒的大小、成分及三相之间的比例关系反映出土的不同性质，如干湿、轻重、松紧、软硬等。这就是土的物理性质。

＊土的生成(简要介绍)

一、地质作用的概念(简单介绍) 二、矿物与岩石的概念(简单介绍) 三、地质年代的概念(简单介绍) 四、第四纪沉积物(简单介绍)

§1-1 土的组成及其结构与构造

一、土的固体颗粒（重点讲解）

（一）土的颗粒级配

1．土颗粒的大小直接决定土的性质 2．粒径——颗粒直径大小

3．粒组——为了研究方便，将粒径大小接近、矿物成分和性质相似的土粒归并为若干组别即称为粒

组。

粒组的划分：

漂石 卵石砾石粉粒 粘粒

4．颗粒级配——土粒的大小及组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量来表示，称为土的颗粒级

配。

颗粒级配的测定方法：——筛析法、比重计法 试验成果分析：

①颗粒级配累积曲线（半对数坐标） 分析⎩⎨

⎧级配良好

不均匀

粒径大小接近

曲线陡

级配良好

不均匀粒径大小悬殊曲线平缓

②不均匀系数（C u ）

1060u d /d C = ⎩⎨

⎧<>级配不良

级配良好

5

C 0

C u u

式中：d 60——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为60%时，该粒径称为限定粒径d 60。 d 10——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为10%时，相应的粒径称为有效粒径d 10。 ③曲率系数（C c ）

60

102

30

c d d d C ⋅=

式中：d 30——当小于某粒径的土粒质量累计百分数为30%时的粒径用d 30表示。 C c ——曲率系数，它描写的是累积曲线的分布范围，反映曲线的整体形状。 C c =1~3时 级配良好 （二）土粒的矿物成分（简要介绍）

漂石、卵石、砾石等粗大土粒的矿物成分以原生矿物为主。（与每岩相同） 砂粒的矿物成分大多为母岩中的单矿物颗粒。如石英等。 粉粒的矿物成分以粘土矿物为主。

粘土矿物由两种原子层构成，主要类型⎪⎩

⎪

⎨⎧高岭石伊利石蒙脱石

粘土矿物的特点：细小、亲水性强，吸水膨胀，脱水收缩。

二、土中的水和气

（一）土中水⎪

⎪

⎩

⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧毛细水重力水自由水弱结合水

强结合水结合水

1. 结合水

——指受电分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。

几万大气压吸收力达几千极性分子水负电

土粒~⎭

⎬⎫

--

（1）强结合水

——指紧靠土粒表面的结合水。

特征：没有溶解盐类的能力，不传递静水压力，只有吸热变成蒸汽时才能移动。 物理指标：容度1.2~2.4g/cm 3

固体状态 冰点-78℃

砂土吸 度占土粒质量1%、粘土17%。 特点：极大的粘滞度，弹性和抗剪强度。 （2）弱结合水

——指紧靠于强结合水的外围形成一层结合水膜。介绍如何对粘性土的塑性产生影响。 特征：不能传递静水压力，但水膜较厚的弱结合水能向邻近的较薄的水膜转移。 2．自由水

——指存在于土粒表面电场影响范围以外的水。 特点：能传递静水压力，冰点为0℃，有溶解能力。 （1）重力水

——存在于地下水位以下的透水土层中的地下水。 特点：①有流动时，产生动水压力，带走土颗粒；

②能溶解土中的盐类；③浮力作用。

作用：使土中的孔隙增大，压缩性提高，抗剪强度降低。 （2）毛细水

受水与空气界面的表面张力作用而存在于孔隙中的自由水，一般存在于地下水位以上的透水层中。 机理：当土孔隙中局部存在毛细水时，毛细水的弯液面与土粒接触处的表面引力反作用于土粒上，使

土粒之间由于这种毛细压力而挤紧，土因而具有微弱的粘聚力，称为毛细粘聚力。 存在范围：直径0.002~0.5mm 的孔隙中，结合工程事例讲解防潮层的作用。 3．冰

当温度降至零度以下，水结成冰，土即为冻土。

冻胀性的危害：当T ↑，土体下陷，即融陷现象，使承载力下降，道路翻浆。 （二）土中气（简要介绍）