土力学与基础工程

昆明理工大学

土力学与基础工程

学习报告

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2013年6月10日

第一章土的物理性质及工程分类

土是岩石风化的产物，土的形成要经历风化、剥蚀、搬运、沉积等作用过程。

土的分化作用类型有：物理分化，化学分化，生物分化等。

土的生成类型有：残积土，搬运土，坡积土，风积土，冲击土，洪积土，湖泊沼泽沉积土，海相沉积土，冰积土等。

土是地壳表层母岩风化后的产物，是各种矿物颗粒(土粒)的集合体，包括岩石经物理风化崩解而成的碎块以及经化学风化后形成的细粒物质，粗至巨砾，细至粘土。土是由固体颗粒、水和空气所组成的三相体系。

土的固体颗粒即为土的固相。矿物颗粒是岩石经风化作用后形成的碎粒，粗大的土粒呈块状或粒状，细小的土粒呈片状或粉状。土粒的大小、形状、矿物成分以及大小搭配情况对土的物理力学情况有明显影响。土颗粒的大小通常用粒径表示，工程上将各种不同的土粒按其粒径范围划分为若干粒组。根据界限粒径200mm、20mm、2mm、

0.075mm、0.005mm把土粒分为六大粒组：漂石（块石）、卵石（碎石）、圆粒（角粒）、砂粒、粉粒和粘粒。

土中矿物成分有：原生矿物，次生矿物，有机质等。

土中的水有：结合水，自由水。

土中的气体：1 自由气体，土孔隙中的气体与大气连通的部分为自由气体；2 封闭气体，细粒土中的气体常与大气隔绝而成封闭气泡。

土的结构有： 1 单粒结构2 蜂窝结构3 絮状结构。

土的构造在同一土层中的物质成分和颗粒大小等相近的各部分

之间相互关系的特征称为土的构造，常见的有以下几种：1 层理构造、2 分散构造、3 裂隙构造。

通过试验测定的指标有土的密度、土粒相对密度和含水量。

除了上述三个实测指标之外，还有6个可以通过计算得的指标，称为换算指标，包括土的干密度，饱和密度，有效密度，孔隙比，孔隙率和饱和度。

为了较好地表明砂土的密实状态，可采用将现场土的孔隙比e与该种土所能达到最密实时的孔隙比e min和最疏松时的孔隙比e max相对比的方法，来表示孔隙比为e时土的密实度。

粘性土的塑性指数和液性指数（1）塑性指数，液限与塑限的差值即为塑性指数；（2）液性指数，土的天然含水量与塑限的差值与塑性指数I P之比即为液性指数。

原状土的强度与同一种土经过重塑后（含水量保持不变）的强度之比称为土的灵敏度

粘性土的结构受到扰动，导致结构强度降低，但当扰动停止后，题的强度有随时间推移而逐渐部分恢复，这种性质称为土的触变性。

粘性土的击实特性

粘性土的最优含水量与土的塑限很接近。因此，土中所含粘土矿物越多、颗粒越细，最优含水量越大。此外，最优含水量还与击实功的大小有关。

理论饱和曲线表示土处于饱和状态时，含水量与干密度的关系曲线。击实试验中不可能将土击实到完全饱和状态。击实过程中只能将与大气相通的气体排出去，而封闭气体无法排出，仅能产生部分压缩。实验证明，粘性土在最优含水量时压实到最大干密度，其饱和度一般为0.8左右。因此，击实曲线位于饱和曲线的左下方，而不会相交。

无粘性土的击实特性

根据无粘性土的击实试验可以看出，在风干和饱和状态下，击实都能够得到较好的击实效果。其机理就是在这两种状态下都不存在假粘聚力；而如果含水量处于这两个状态之间时，会受到假粘聚力的影响，击实效果较差。

按土的工程分类标准分类：巨粒累土，粗粒累土，细粒累土。

按建筑地基基础设计规范分类：碎石土，沙土，粉土，粘性土，淤泥，红粘土，人工填土。

第二章土的渗透性与渗流

由于土中存在孔隙，水（自由水—重力水）必能在其中流动，故在一定条件下土中将发生渗流。

渗流:水在土体中的流动。其流动速度与土的渗透性密切相关。

土的渗透性:表征水流通过土中孔隙难易程度的性质，或即,土允许水透过的特性。

达西定律称为线性渗透定律，对绝大多数土类均适用。但只适用于层流，不适用于紊流（发生在渗透性很大的卵石和堆石中，例如漩涡）。对于渗透性很低的硬粘土，只有当水头梯度超过某起始值 i0，

才会发生线性渗流，在此前则为非线性渗流，即v = k1 in （n>1），其后才符合线性规律。 达西定律Q h v q k ki A L

∆==== 渗透系数的影响因素主要影响因素有：孔隙比、颗粒的尺寸及级配、饱和度、温度、颗粒的矿物组成和土的结构。

土的渗透系数可通过室内渗透试验 [常水头试验（粗粒土）、变水头试验（细粒土）] 测定，也可通过野外试验（现场抽水试验）测定。

常用于粗粒土，如粗、中砂和砾石等渗透系数大于10-4cm/s 的土的渗透系数测定。

现讨论由渗透系数各不相同的成层土组成的地基，确定其垂直方向和水平方向的等效渗透系数。

水在土体中流动，将会引起水头的损失，而这种损失是由于水在土体孔隙中流动时，对图颗粒的推动，摩擦和拖拽作用，他们综合形成的作用于图骨架的力，称为渗透力。

土由于渗流作用而发生的破坏，称为土的渗透破坏，级表现形式有流图和管涌两种。

第三章 土中应力和地基沉降量计算

土中自重应力:由于土体本身自重引起的应力.

竖向自重应力:土体中任意深度处的竖向自重应力等于单位面积上土柱的有效重量。

压缩曲线与压缩性指标：压缩系数，压缩指数，压缩模量

基底压力：建筑物上部结构荷载和基础自重通过基础传递给地基，作用于基础底面传至地基的单位面积压力。

影响基底压力的因素:基础的形状、大小、刚度，埋置深度，基础上作用荷载的性质（中心、偏心、倾斜等）及大小、地基土性质。

基底附加压力：作用于地基表面，由于建造建筑物而新增加的压力称为基底附加压力，即导致地基中产生附加应力的那部分基底压力。

地基附加应力：新增外加荷载在地基土体中引起的应力。

土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性。

压缩量的组成：固体颗粒的压缩、土中水的压缩、空气的排出、水的排出。

第四章土得抗剪强度与浅基础的地基承载力土体在外荷载和重力作用下，初二会发生变形外，还存在这强度问题。图得强图问题是土力学中最重要的基本内容之一。图得强度破坏通常都是剪切破坏，所以图得强度问题实质就是土的抗剪强度问题。

土的抗剪强度：指土体抵抗剪切破坏的极限能力，数值上等于剪切破坏时滑动面上的剪应力。土体的破坏通常都是剪切破坏。

土体破坏过程：如果土体内某一部分的剪应力达到土的抗剪强度，在该部分就开始出现剪切破坏，随着荷载的增加，剪切破坏的范围逐渐扩大，最终在土体中形成连续的滑动面，地基发生整体剪切破坏而丧失稳定性。