土的力学性质
土力学概念
●郎金土压力理论假定条件：1、墙背竖直；2墙背光滑；3、填土水平
●库伦土压力理论假定条件：1、墙后填土为均匀砂性土；2、华东破裂面通过墙角的两组平面；3、滑动土体为楔形的刚性体
●土坡稳定的目的：检验所设计的土坡断面是否安全与合理
●（库朗区别）？1、假设条件不同：朗金理论：1、墙背竖直；2墙背光滑；3、填土水平 库仑理论：1、墙后填土为均匀砂性土；2、滑动破裂面通过墙角的两组平面；3、滑动土体为楔形的刚性体2、求土压力的方法不同：朗金：是从土体处于极限平衡状态时的应力情况出发，利用应力圆与破坏线相切的应力大小求解的。库仑：是根据刚性滑动土体的静力平衡条件，利用正弦定律求解的。3、适用范围不同：朗金：多使用于档土桩，板桩，锚桩，深井和刚性桩的土压力计算。库仑：适用于俯斜式、仰式、重力式挡土墙以及墙填土面倾斜等情况挡土墙的设计。2计算的结果：用朗金理论由于忽略墙背与填土之间的影响计算结果，主动土压力的计算结果比昆仑偏大，被动土压力计算结果比库仑偏小。
●粒度：土的大小称为粒度。
●土粒大小的分析法：筛分法（〉0.075mm）沉降分析法（〈0.075mm）
●粒组： 在工程上常把大小相近的土合并为组。
●粒度成分：土中各种不同粒组的相对含量。
●粒度成分表示方法：表格法、累计曲线法、三角坐标法
●土的塑性指标：液限WL：土从液态向塑性状态过渡的界限含水量塑限WP：土由可塑状态向脆性状态过渡的界限含水量。塑性指数IP=WL-WP粘性土的塑性大小，可用土处于塑性状态的含水率变化范围来衡量，该范围即液限与塑限之差值，称为塑性指数。 液性指数IL= 一个能够表示天然含水率与界限含水率关系的指标，即液性指数 →W= 土处于液限 →W= 土处于塑限状态 →可塑状态土的工程分类依据:1、土的颗粒组成特征。2、土的塑性指标（ ）3、土中有机质存在情况
土的物理力学性质及其指标
土的物理力学性质及其指标1. 体积重是指土壤单位体积的质量，通常用单位是千克/立方米（kg/m^3）或兆帕（MPa）表示。
体积重是土壤力学性质的重要参数，它直接影响土体的承载能力和稳定性。
体积重的大小与土壤颗粒密度、含水量和孔隙度有关。
2.孔隙比是指土壤中孔隙体积与总体积的比值，即孔隙度。
孔隙比能够反映土壤孔隙结构和孔隙连通性，对土壤的透水性、保水性和通气性等性质有重要影响。
孔隙比的大小与土壤颗粒颗粒的形态、大小和堆积密度等因素有关。
3.毛细吸力是指土壤孔隙中水分上升或下降所受到的作用力。
毛细吸力与土壤含水量、孔隙度、土壤颗粒大小和水表面张力等因素有关。
毛细吸力对土壤水分运移和供水能力有着重要影响，也是评价土壤保水能力和透水性的重要指标。
4.剪切强度是指土壤在剪切应力作用下的抗剪能力。
剪切强度是土体抗剪破坏的重要参数，直接影响土壤的稳定性和承载力。
土壤的剪切强度与土壤颗粒间的内聚力、黏聚力和有效应力等有关。
此外，还有一些与土壤物理力学性质相关的指标，如孔隙水压力、压缩系数、孔隙率等。
5.孔隙水压力是指土壤孔隙中水分所受到的压力。
它与土壤含水量、孔隙度和毛细吸力等因素有关。
孔隙水压力对土壤水分状态和土壤力学性质具有重要影响。
6.压缩系数是指土壤在外力作用下体积变化与应力之间的关系。
压缩系数反映土壤的压缩性质，与土壤的固结和液化等问题密切相关。
7.孔隙率是指土壤孔隙体积与总体积的比值，即孔隙系数。
孔隙率能够反映土壤孔隙结构和蓄水性能，也是评价土壤质地和透水性的一项重要指标。
这些物理力学性质和指标是描述土体力学性质和水分运移特性的重要参数，对土壤科学研究、土壤工程设计和农田管理等具有重要的理论和实际意义。
土的力学性质指标
土的力学性质指标1．压缩系数土的压缩性通常用压缩系数（或压缩模量）来表示，其值由原状土的压缩试验确定。
压缩系数按下式计算：21211000p p e e a --⨯= （1-1） 式中 1000——单位换算系数；a ——土的压缩系数（MPa -1）；p 1、p 2——固结压力（kPa ）：e 1、e 2——相对应于p 1、p 2时的孔隙比。
评价地基压缩性时，按p 1为100kPa ，p 2为200kPa ，相应的压缩系数值以a 1-2划分为低、中、高压缩性，并应按以下规定进行评价：（1）当a 1-2＜0.1MPa -1时，为低压缩性土；（2）当0.1≤a 1-2＜0.5MPa -1时，为中压缩性土；（3）当a 1-2≥0.5MPa -1时，为高压缩性土。
2．压缩模量工程上也常用室内试验求压缩模量E s 作为土的压缩性指标。
压缩模量按下式计算：ae E s 01+= （1-2） 式中 Es ——土的压缩模量（MPa ）；e 0——土的天然（自重压力下）孔隙比；a ——从土的自重应力至土的自重加附加应力段的压缩系数（MPa -1）。
用压缩模量划分压缩性等级和评价土的压缩性可按表1-1规定。
地基土按E s 值划分压缩性等级的规定 表1-13．抗剪强度土在外力作用下抵抗剪切滑动的极限强度，一般用室内直剪、原位直剪、三轴剪切试验、十字板剪切试验、野外标准贯入、动力触探、静力触探等试验方法进行测定。
它是评价地基承载力、边坡稳定性、计算土压力的重要指标。
（1）抗剪强度计算土的抗剪强度一般按下式计算：τf＝σ·tgφ＋c（1-3）式中τf——土的抗剪强度（kPa ）；σ——作用于剪切面上的法向应力（kPa）；φ——土的内摩擦角（°），剪切试验法向应力与剪应力曲线的切线倾斜角；c——土的粘聚力（kPa），剪切试验中土的法向应力为零时的抗剪强度，砂类土c＝0。
（2）土的内摩擦角φ和粘聚力c的求法同一土样切取不少于4个环刀进行不同垂直压力作用下的剪力试验后，用相同的比例尺在坐标纸上绘制抗剪强度τ与法向应力σ的相关直线，直线交τ值的截距却为土的粘聚力c，砂土的c=0，直线的倾斜角即为土的内摩擦角切，见图6-1。
土力学总结
土力学第一章土的物理性质及工程分类1.土的特点:碎散性、三相性(固,液,气) 、天然性(自然变异性)或成层性.2.土粒大小是影响土的性质最主要因素.土性取决于颗粒的形状,大小和矿物成分.3.常用的粒度成分的表示方法有表格法、累计曲线法和三角坐标法.1).表格法.表格法是以列表形式直接表达各粒组的百分含量.它用于粒度成分的分类是十分方便的.2)累计曲线法.该方法是比较全面和通用的一种图解法,适应于各种土级配好坏的相对比较.由累计曲线的坡度可以大致判断土粒的均匀程度或级配是否良好.3)三角坐标法.三角坐标法只适用于划分三个组粒的情况.4.研究土中水必须考虑到水的存在状态及其土粒的相互作用;存在于土中的液态水可分为结合水和自由水两大类.结合水是指受电分子吸引力吸附在土粒表面的土中水.自由水是存在于土粒表面电场影响范围以外的水.5.土中气:土中的气体存在于土孔隙中未被水所占据的部位.含气体的土称为非饱和土,非饱和土的工程性质研究已形成土力学的一个热点.6.我们把粘土颗粒在直流电作用下向阳极移动的现象称为电泳;而水分子向阴极移动的现象称为电渗.7.双电层的厚度既取决于颗粒表面的带电性,又取决于溶液中阳离子的价数.8.粘土间的相互作用力:(1)粒间吸引力土粒间吸引力主要来源于分子间的范德华力.(2)土粒间排斥力9.土的结构:是指由土粒单元的大小、形状、相互排列及其联结关系等因素形成的综合特征.10.土的构造:土中的物质成分和颗粒大小等都相近的各部分土层之间的相互关系的特征.11.反映土轻重程度的指标:(1)土的天然密度ρ.ρ=m/V (2)土的干密度ρd =m s/V. (3)土的饱和密度ρsat=m s+Vvρw/V (4)土的浮密度ρ′(5)土粒的相对密度12.反映土松密程度的指标(1)孔隙比e:土中孔隙体积与土粒体积之比(2)孔隙率n :土中孔隙体积与总体积之比,以百分数表示.13.反映土含水程度的指标(1)土的含水率ω:土中水的质量与土颗粒质量之比,称为土的含水率,以百分数计.14.影响压实效果的因素:土类、级配、压实功能和含水率,另外土的毛细管压力以及孔隙压力对土的压实性也有一定影响.第二章土中水的运动规律1.孔隙中的自由水在重力(水位差)作用下,发生运动(从土内孔隙中透过)的现象叫渗透.2.土体具有被水透过的性质称为土的渗透性或透水性.3.渗流引起的渗透破坏问题主要有两大类:一是因渗流力的作用,使土体颗粒流失或局部土体产生移动,导致土体变形甚至失稳,如深基坑中流沙和管涌现象;二是由于渗流作用,使水压力或浮力发生变化,导致土体或结构失稳.4.渗流力:水在土中渗流时,受到土颗粒的阻力T的作用,这个力的作用方向与水流方向相反.5.流沙现象:土颗粒之间的压力等于零,土颗粒将处于悬浮状态而失去稳定.6.流沙现象的防治原则:(1)减小或消除水头差,如采取基坑外的井点降水法降低地下水位或水下挖掘;(2)增长渗流途径,如打板桩;(3)在向上渗流出口处地表用透水材料覆盖压重以平衡渗流力;(4)土层处理,减小土的渗透系数,如冻结法、注浆法等.7.管涌现象:水在砂性土中渗流时,土中的一些细小颗粒在渗流力作用下,可能通过粗颗粒的孔隙被水流带走,这种现象称为管涌.8.防治管涌现象,一般从下列三个方面采取措施:(1)改变几何条件,在渗流逸出部位设反滤层是防止管涌破坏的有效措施;(2)改变水力条件,降低水力梯度,如打板桩等;(3)土层处理,减小土的渗透系数.9.流网是由一组流线和一组等势线相互正交组成的网格.流网具有以下特征:(1)流线与等势线相互正交.(2)流线与等势线构成的各个网格的长宽比为常数.(3)相邻等势线之间的水头损失相等.(4)各个流槽(即各相邻两流线间)的渗流量相等.10.土的毛细现象是指土中水在表面张力作用下,沿着孔隙向上及其他地方移动的现象.这种细微孔隙中的水被称为毛细水.11.影响冻胀的因素:(1)土的因素(2)水的因素(3)温度的因素(4)外载荷的因素第三章土中应力计算1.土中应力按其起因可分为自重应力和附加应力两种.土中应力按其作用原理或传递方式可分为有效应力和孔隙应力两种.2.土体的应力-应变关系:(1)土的连续性假定(2)土的线弹性假定(3)土的各向同性假定3.土中某点的自重应力与附加应力之和为土体总的应力.4.在土力学中,正应力以压为正,拉为负.剪应力以逆时针为正.5.地下水位升降,使地基土中自重应力也相应发生变化.6.基底附加压力是指超出原有地基竖向应力的那部分基底压力,也即是作用在基础底面的压力与基底处建造前土中自重应力之差.7.有效应力原理:计算土中应力的目的是为了研究土体受力后的变形和强度问题.8.土中有效应力是指土中固体颗粒(土粒)接触点传递的粒间应力.9.存在土体中某点的总应力有三种情况,即自重应力附加应力、自重应力与附加应力之和.10.有效应力原理:(1)饱和土中任意点的总应力σ总是等于有效应力加上孔隙水压力;(2)土的有效应力控制了土的变形及强度.第四章土的压缩性与地基沉降计算1.土的三大工程问题:渗流、变形、强度.2.在外力作用下土体体积缩小的特性称为土的压缩性.3.土的压缩通常由三部分组成:(1)固体土颗粒被压缩;(2)土中水及封闭气体被压缩;(3)水和气体从孔隙中排出.4.对饱和土来说,土体的压缩变形主要是孔隙水的排出.5沉降:在建筑物荷载作用下,地基土主要由于压缩而引起基础的竖向位移.6.计算地基沉降时,必须取得土的压缩性指标.土的压缩性指标可以通过室内压缩试验或现场原位试验的方式获得.7.土的变形模量是指土体在无侧限条件下的应力与应变的比值.变形模量是反映土的压缩性的重要指标之一.8.土的弹性模量的定义是土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力-应变模量.9.变形顺序:初始沉降、固结沉降、次固结沉降.10.几种沉降计算方法:分层总和法、应力面积法和弹性理论方法.第五章土的抗剪强度1.土的抗剪强度是指土抵抗剪切破坏的极限能力.2.土的c和ф统称为土的抗剪强度指标.3.土的抗剪强度是决定建筑物地基和土工建筑物稳定性的关键因素.4.无粘性土的抗剪强度决定于有效法向应力和内摩擦角.5.应力路径是指在外力作用下,土中某一点的应力变化过程在应力坐标图中的轨迹.它是描述土体在外力作用下应力变化情况或过程的一种方法.第六章土压力与挡土墙1.用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌,保持土体稳定性的一种建筑物,俗称挡土墙.2.土压力是设计挡土墙结构物断面及验算其稳定性的主要外载荷.3.根据挡土墙的方向,大小及墙后填土处的应力状态,将土压力分为静止土压力,主动土压力,被动土压力三种.4.影响土压力的最主要因素:墙体位移条件.5.挡土墙的类型:重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、锚定板及锚杆式挡土墙.第七章地基承载力1.地基承载力是指单位面积上地基所能承受的荷载.2.地基破坏模式可分为整体剪切破坏、局部剪切破坏及冲切破坏三种。
土的力学性质试验方法
土的力学性质试验方法1.天平试验：天平试验是土壤湿度测定的常用方法，通过比较土样在干燥后的质量与湿态质量的差值，计算出土壤的湿度。
试验时将一定重量的土样放入干燥器中，经过一段时间后，取出样品质量，再放入恒温恒湿箱中，等待样品达到湿态后再次称重，根据质量差值计算出土壤湿度。
2.室内试验室内试验是测定土的重要力学性质参数的常规方法，包括固结试验、压缩试验、抗剪试验、渗透试验等。
通过这些试验可以获得土的固结性、压缩性、剪切性、渗透性等参数。
-固结试验：固结试验是测定土的压缩和渗流特性的试验，可以通过固结试验获取土的固结指数、固结压缩模量、剪切强度等参数。
试验装置主要由固结压缩仪、渗流仪、泥水槽、压实器等组成。
通过施加一定的压力并进行回弹，记录压力-回弹次数关系的变化，可以计算出土壤的固结指数。
-压缩试验：压缩试验是测定土的压缩性和变形性的试验，通过施加一定的荷载（累计压力）并记录土样的变形情况，可以计算出土壤的压缩系数、压缩模量等参数。
试验装置主要由压力加载装置、测量压缩变形装置、计时装置等组成。
通过施加不同的荷载并记录土样的变形量，可以绘制出荷载-变形曲线，计算出土壤的压缩参数。
-抗剪试验：抗剪试验是测定土的剪切性能和抗剪强度的试验，通过施加剪切力和测量土样的变形情况和承载力，可以计算出土壤的抗剪强度、内摩擦角等参数。
试验装置主要由剪切箱、规定侧压装置、扭力加载装置，变形测量装置等组成。
改变规定的侧压力和剪切荷载，通过测量土样的剪切变形和剪切力，可以计算出土壤的抗剪强度。
-渗透试验：渗透试验是测定土的渗透性和渗透系数的试验，通过施加一定的压力差，测量渗透液的流量和时间，可以计算出土壤的渗透系数。
试验装置主要由渗流仪、压力差装置、渗透液储存装置等组成。
通过施加一定的压力差并控制渗透液的流量和时间，可以计算出土壤的渗透参数。
3.原位试验原位试验是通过在现场直接进行试验，获取土壤力学性质参数的方法。
包括轻型动力触探试验、静力触探试验、钻孔试验等。
土力学基础知识
土力学基础知识1.1土的形成土的性质:碎散性；三相性；天然性。
由于工程上遇到的土大多是第四纪的土，故此处重点研究第四纪土。
分类：（按搬运和堆积方式的不同）残积土和运积土。
残积土：定义:表层经风化作用破碎成为岩屑或细小矿物颗粒后，未经搬运，残留着原地的堆积物。
特征:颗粒粗细不均匀，表面粗糙，多棱角，无层理。
运积土：定义:风化作用形成的土颗粒受自然力的作用，搬运到远近不同的地点所形成的堆积物。
根据搬运方式不同，分为以下几类：坡积土，冲积土，洪积土，海相沉积土，风积土，冰碛土，湖泊沼泽沉积土。
风化作用：物理风化；化学风化：水解作用，水化作用，氧化作用；生物风化；三大风化作用的共同作用互相加强，形成了土。
要进一步研究土，需要研究土的三相组成，物理状态和土的结构，并用适当的指标表示出来。
1.2土的三项组成土是有固液气三项组成。
土骨架：固体部分形成的土的骨架。
非饱和土土的骨架干土饱和土粒径级配分析方法：筛分法：粒径大于0.075mm的部分。
水分法：粒径小于0.075mm的部分。
粒径级配曲线图d10—小于该粒径的土颗粒的质量占总质量的10%，也称有效粒径；d30—小于该粒径的土颗粒的质量占总质量的30%；d60—小于该粒径的土颗粒的质量占总质量的60%；也称控制粒径；不均匀系数Cu=d60/d10;Cu越大，土粒越不均匀。
Cu>5,称为不均匀土；Cu<=5,称为均匀土；曲率系数Cc=d30*d30/(d60*d10)。
Cc>3,缺少小颗粒，Cc<1,缺少大颗粒。
土粒级配良好的要求：Cu>=5,1<=Cc<=3.比表面积:单位质量的土所拥有的总表面积。
液体物质矿物质黏土矿物土固态物质次生矿物无定形氧化物胶体有机质可溶盐气态物质黏土矿物硅片基本单位：硅-氧四面体铝片基本单位：铝-氢氧八面体依据硅片和铝片组合形式的不同，又分为高岭石，伊利石，蒙特石三种类型。
高岭石：一个硅片和一个铝片上下组叠而成。
土的力学性质概论
土的力学性质概论一、概述土是自然界中最重要的建筑材料之一，它的力学性质是决定建筑物安全性能的关键因素。
土的力学性质主要包括弹性模量、抗拉强度、抗压强度、变形能力、稳定性等。
土的力学性质受到土的结构特征、粒径分布、水分含量及其他因素的影响。
二、弹性模量土的弹性模量是指土的弹性变形能力，它是衡量土的力学性质的重要指标。
土的弹性模量受土的结构特征、粒径分布、水分含量等因素的影响。
一般来说，土的弹性模量越大，土的变形能力越强，土的弹性模量越小，土的变形能力越弱。
三、抗拉强度抗拉强度是指土体在拉伸作用下发生变形时所能抵抗的最大拉力。
它是衡量土的抗拉性能的重要指标。
抗拉强度主要受土的结构特征、粒径分布、水分含量等因素的影响。
一般来说，土的抗拉强度越大，土的抗拉性能越强，土的抗拉强度越小，土的抗拉性能越弱。
四、抗压强度抗压强度是指土体在压缩作用下发生变形时所能抵抗的最大压力。
它是衡量土的抗压性能的重要指标。
抗压强度主要受土的结构特征、粒径分布、水分含量等因素的影响。
一般来说，土的抗压强度越大，土的抗压性能越强，土的抗压强度越小，土的抗压性能越弱。
五、变形能力变形能力是指土体在受外力作用时所能承受的变形量。
它是衡量土的变形能力的重要指标。
变形能力主要受土的结构特征、粒径分布、水分含量等因素的影响。
一般来说，土的变形能力越大，土的变形能力越强，土的变形能力越小，土的变形能力越弱。
六、稳定性稳定性是指土体在受外力作用时所能抵抗的稳定性。
它是衡量土的稳定性的重要指标。
稳定性主要受土的结构特征、粒径分布、水分含量等因素的影响。
一般来说，土的稳定性越高，土的稳定性越强，土的稳定性越低，土的稳定性越弱。
七、结论土的力学性质是决定建筑物安全性能的关键因素，它受到土的结构特征、粒径分布、水分含量等因素的影响。
土的弹性模量、抗拉强度、抗压强度、变形能力和稳定性是其中的重要指标。
因此，在建筑工程中，应根据土的力学性质进行合理设计，以确保建筑物的安全性能。
土力学
目录第一章土的物理性质 (1)第二章土的渗透性和水的渗流 (11)第三章土中应力和地基应力分布 (14)第四章土的压缩性及地基沉降计算 (23)第五章土的抗剪强度 (34)第六章天然地基承载力 (43)第七章土压力 (51)第一章土的物理性质一、内容简介土的力学性质由其物理性质所决定，而土的物理性质又取决于土的成分、结构和形成过程等。
在本章中将介绍土的生成、矿物组成、结构及其联结、三相含量指标、土体状态、土（岩）的工程分类等。
二、基本内容和要求1 ．基本内容（ 1 ）土的形成；（ 2 ）土的粒径组成及物质成分；（ 3 ）土中的水及其对土性的影响（粘粒与水的表面作用）；（ 4 ）土的结构及联结；（ 5 ）土的三相含量指标及换算关系；（ 6 ）土的物理状态及有关指标；（ 7 ）土（岩）的工程分类。
2 ．基本要求★ 概念及基本原理【掌握】土的粒径组成（或颗粒级配、粒度成分）；粒组划分；粒径分析；粒径分布曲线（级配曲线）及其分析应用；土的三相含量指标；砂土及粘性土的物理状态及相应指标；砂土的相对密实度及状态划分；粘性土的稠度和可塑性；稠度和稠度界限；塑性指数及液性指数；【理解】土的形成过程；粒径分析方法（筛分法、比重计法）；不均匀系数；曲率系数；土的矿物成分及相应的物理性质；土中水的形态及相应的性质；粗粒土、粉土、粘性土的结构及对土性的影响；重塑土；粘性土的灵敏度及触变性；标准贯入试验及标贯数；塑限及液限的确定方法；土（岩）的工程分类★ 计算理论及计算方法【掌握】土的三相含量指标关系的推导；土的三相含量指标的计算；相对密实度的计算；塑性指数及液性指数的计算；★ 试验【掌握】三个基本指标容重、比重、含水量的确定方法；塑限及液限的确定（搓条法及锥式液限仪法）三、重点内容介绍1 ．土的生成土的多相性、分布不均匀性的主要原因就是因为其生成的原因和历史不同。
总的来说，土是由地壳表层的岩石（完整的）经长期的变为碎屑，原地堆积或经风力水流等搬运后沉积而形成。
高等土力学复习要点——土的性质
高等土力学复习要点——土的性质高等土力学是土力学的进一步深化和发展，主要研究土的性质和力学特性。
土的性质是指土的组成、结构、化学性质等方面的性质，对于研究土的力学行为和工程应用具有重要意义。
以下是高等土力学复习要点之一：土的性质。
1.组成和结构：土是由颗粒状固体颗粒和间隙水等组成的多相体系。
颗粒可以分为黏土颗粒、粉砂颗粒和砂粒等，颗粒的形状、大小和组成对土的性质和力学特性有重要影响。
土的结构可以分为砂土结构、黏土结构和松散土结构等，不同结构有不同的力学特性。
2.含水量和干密度：土的含水量是指土中所含水分的质量与干土质量的比值。
土的干密度是指土的干湿状态下单位体积的质量。
含水量和干密度是土的基本物理性质，对土的抗剪强度、固结性质和渗透性等有影响。
3.粒度分布：土的粒度分布是指不同颗粒大小的土颗粒在土体中的分布情况。
粒度分布对土的工程性质和渗透性等有很大影响，常用粒度分布曲线来描述土的粒度分布特征。
4.粘聚力和内摩擦角：粘聚力是指土颗粒之间的黏结力，其大小取决于土颗粒的粒度、形状和颗粒间的水膜等因素。
内摩擦角是指土体在应力作用下发生剪切破坏时粒间摩擦力与正应力之间的关系。
粘聚力和内摩擦角是土的基本力学性质，对土的稳定性、承载力和变形特性有重要影响。
5.渗透性：土的渗透性是指水分在土中传导的能力，是土体的物理性质之一、渗透性与土的孔隙结构、颗粒大小和排水路径等因素有关，影响土的排水性能和固结性质。
6.压缩性和固结性：土的压缩性是指土在受到外界荷载作用下发生体积变形的能力。
土的固结性是指土颗粒之间的排列变得更加紧密，导致土的体积减小。
土的压缩性和固结性对于工程填土的沉降和变形控制具有重要意义。
7.剪切特性和强度特性：土的剪切特性是指土体在受到剪切应力作用下的变形和破坏特性。
土的强度特性是指土体抵抗外界应力作用下发生破坏的能力。
剪切特性和强度特性是土体力学性质的重要表征，对于土的稳定性和承载力有重要影响。
04第三章土的力学性质
单位：吉林大学建设工程学院
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第三章 土的力学性质
土的力学性质是指土在外力作用下所表现的性 质。 主要包括：
– 在压应力作用下体积缩小的压缩性－－－变形 – 在剪应力作用下抵抗剪切破坏的抗剪性－－－强度 – 在动荷载作用下所表现的一些性质。
土的力学性质对建筑物的安全、造价和正常使用影响最大。 土的物理性质对工程建筑物的影响，通过力学性质的变化反 映出来。所以土的力学性质是土的工程地质性质中最主要的
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利用压缩系数对土的分类
通常用压力间隔由p1 100 k Pa到p2 200 k Pa时的 压缩系数a1 2来作为判断土的压缩性的标准： 低压缩性土 高压缩性土 a1-2 0.1MPa-1 a1-2 ≥0.5 MPa
-1
中等压缩性土 0.1MPa-1 ≤a1-2 0.5MPa-1
3
– 对于饱和土来说，
孔隙中充满着水，土的压缩主要是由于孔隙中的水被挤出，孔隙体 积减小所引起的。也就是说，饱水土的压缩过程是孔隙水压力的消 散过程。饱水土在一定荷载作用下的渗透压密过程，称为渗透固结。
– 饱和砂土的孔隙较大，透水性强，在压力作用下孔隙中的水很快排出， 压缩很快完成，但砂土的孔隙总体积较小，其压缩量也较小。 – 饱和细粒土的孔隙小而多，透水性弱，在压力作用下孔隙中的水不可 能很快被挤出，土的压缩常需相当长的时间，但其压缩量较大。
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– （2） Pc＞P0 ， R＞1，称超固结土 是指土 层历史上曾受过的固结压力大于现有土层的自 重压力。如土层在过去历史上曾有过相当厚的 沉积物，而后来由于侵蚀、冲刷、冰川等卸荷 作用，或者由于古老建筑物的拆毁、地下水位 的长期变化以及土的干缩等作用，使土层原有 的密度超过现有土的自重压力相对应的密度， 而形成超压密状态。
高等土力学复习要点——土的性质
土的性质一．土的定义、土按成因分类、土的工程分类土——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，在原地残留或经过不同的搬运方式，在各种自然环境中形成的堆积物。
属第四纪沉积物。
根据地质成因类型划分，可将第四纪沉积物的土体分为：残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖积土、海积土、风积土及冰积土等。
土的工程分类：工程上是用某种最能反映土的工程特性的指标来进行系统的分类。
影响土的工程性质的三个主要因素是土的三相组成、土的物理状态和土的结构。
GB5007一2002 《建筑地基基础设计规范》将地基土分成六大类，即岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。
二．岩石按成因分类、按风化程度分类岩石按成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。
岩石按风化程度划分为微风化、中等风化和强风化三类。
三.土的颗粒级配：1．颗粒分析试验：分为筛分法和水分法二种。
筛分法适用于粒径大于0.074mm粒组的土。
水分法适用于分析粒径小于0.074mm的土。
2．颗粒级配曲线：综合上述筛分试验和比重计试验的全部结果，可以绘制如图所示的颗粒级配累积曲线。
3．颗粒级配曲线的应用：由土的颗粒级配曲线的坡度可以大致判断土的均匀程度。
如曲线较陡，则表示粒径大小相差不多，土粒较均匀，则级配不好；反之，如曲线平缓，则表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，级配良好。
四．地下水1.地下水按埋藏条件可分为：毛细水，潜水，承压水地下水在土中的渗透属于层流现象，遵循达西渗透定律。
2.渗透性：地下水通过土颗粒之间的孔隙流动，土体可被水透过的性质。
3.达西渗透定律：水在砂土中的渗流速度与试样两端间的水头差成正比，而与渗流路径成反比。
其中i——水力梯度；k——渗透系数，即当i=1时的渗透速度，m／s；h1、h2——试样两端的水头；L——试样的长度，即渗流路径。
4.渗透系数k：单位水力坡降时的渗透速度。
K值的大小与土的名称、土粒粗细、粒径级配、孔隙比及水的温度等因素有关。
土的力学性质指标
土的力学性质指标1．压缩系数土的压缩性通常用压缩系数（或压缩模量）来表示，其值由原状土的压缩试验确定。
压缩系数按下式计算：21211000p p e e a --⨯=（6-1）式中1000——单位换算系数；a ——土的压缩系数（MPa -1）； p 1、p 2——固结压力（kPa ）：e 1、e 2——相对应于p 1、p 2时的孔隙比。
评价地基压缩性时，按p 1为100kPa ，p 2为200kPa ，相应的压缩系数值以a 1-2划分为低、中、高压缩性，并应按以下规定进行评价：（1）当a 1-2＜0.1MPa -1时，为低压缩性土； （2）当0.1≤a 1-2＜0.5MPa -1时，为中压缩性土； （3）当a 1-2≥0.5MPa -1时，为高压缩性土。
2．压缩模量工程上也常用室内试验求压缩模量E s 作为土的压缩性指标。
压缩模量按下式计算：ae E s 01+=（6-2） 式中Es ——土的压缩模量（MPa ）；e 0——土的天然（自重压力下）孔隙比；a ——从土的自重应力至土的自重加附加应力段的压缩系数（MPa -1）。
用压缩模量划分压缩性等级和评价土的压缩性可按表6-4规定。
地基土按E s 值划分压缩性等级的规定表6-43．抗剪强度土在外力作用下抵抗剪切滑动的极限强度，一般用室内直剪、原位直剪、三轴剪切试验、十字板剪切试验、野外标准贯入、动力触探、静力触探等试验方法进行测定。
它是评价地基承载力、边坡稳定性、计算土压力的重要指标。
（1）抗剪强度计算土的抗剪强度一般按下式计算：τf＝σ·tgφ＋c（6-3）式中τf——土的抗剪强度（kPa）；σ——作用于剪切面上的法向应力（kPa）；φ——土的内摩擦角（°），剪切试验法向应力与剪应力曲线的切线倾斜角；c——土的粘聚力（kPa），剪切试验中土的法向应力为零时的抗剪强度，砂类土c＝0。
（2）土的内摩擦角φ和粘聚力c的求法同一土样切取不少于4个环刀进行不同垂直压力作用下的剪力试验后，用相同的比例尺在坐标纸上绘制抗剪强度τ与法向应力σ的相关直线，直线交τ值的截距却为土的粘聚力c，砂土的c=0，直线的倾斜角即为土的内摩擦角切，见图6-1。
《土力学》知识点总结
《土力学》知识点总结土力学（土木工程力学）是土木工程学中的一个重要分支，研究土体的力学性质和行为，为工程结构的设计、施工和维护提供依据。
下面是对土力学的知识点进行总结：一、土体的力学性质1.基本物理性质：包括土体的密度、含水量和孔隙度等。
2.英特尔以太网卡性质：包括土体的强度、变形特性和渗透性等。
3.变形特性：主要包括固结、压缩、膨胀和剪切等。
4.渗透特性：土体的渗透性是指水或气体通过土体的能力，主要影响土体的稳定性和渗透阻力。
5.特殊性质：热力学性质（热膨胀、热传导性等）、电性能（电阻率、电解质迁移等）和化学性能（酸碱性、腐蚀性等）等。
二、土体力学理论1.应力分布：土体中的应力分布受到多因素的影响，包括重力、土体的密度和孔隙度等。
2.应变特性：包括线弹性、松弛、蠕变和塑性等。
3.孔隙水力学：研究土体中的水分运动和水力特性，包括渗流、孔隙水压和渗透系数等。
4.孔隙水力固结和蠕变：研究土体中孔隙水位置和压力的变化对土体力学性质的影响。
5.刚性塑性力学：研究土体的强度和变形特性，包括内摩擦角、剪切强度和塑性指数等。
三、地基与基础工程1.增加地基承载力：通过加固地基、挖掘或替换土体等方法来提高土体的承载能力。
2.土的膨胀性：研究土体在含水量变化时的膨胀和收缩特性，对地基设计和施工起到重要作用。
3.土的稳定性：包括坡面稳定、边坡稳定和基坑的支护设计等。
4.地基沉降：研究地基在荷载作用下的沉降和沉降速度，对基础设计和施工起到重要作用。
四、土的试验与仪器设备1.土体取样与制样：包括岩土样品的卸样、取样和标本制作等。
2.土体力学试验：包括直剪试验、压缩试验和固结试验等，用于分析土体的强度和变形特性。
3.土体渗透性试验：包括渗透试验和渗透系数试验等，用于分析土体的渗透性和渗透阻力。
4.土体稳定性试验：包括坡度稳定试验和抗剪试验等，用于分析土体的稳定性和抗剪强度。
5.仪器设备：包括直剪仪、压实仪、渗透仪和测角仪等，用于方便进行土体力学试验。
土力学名词解释3
1、土的三大物理性质：碎散性、三相体系、自然变异性2、土的三大力学性质：变形特性、强度特性、渗透特性3、土有三个组成部分：固相、液相和气相；固相：土中的无机矿物颗粒和有机质。
液相：存在于孔隙中的水。
气相：充填在土中的孔隙中的气体。
1、粒度：土粒的大小。
粒组：一定粒度范围的土粒3、颗粒级配：粒组相对含量，即各粒组质量占土粒总质量百分比6、不均匀系数：粒组分布情况，反应土粒均匀程度7、结合水：受电分子引力影响吸附在土粒表面的自由水9、自由水：存在于电分子引力范围以外的水14、土的结构：土颗粒或粒团的大小、形状、空间排列和相互联结的特征。
16、单粒，蜂窝，絮状：粗大颗粒形成，有稳定的空间位置，粉粒或细砂组成，引力大于重力，土粒停留在最初的接触点不在下沉，细小黏粒构成，能在土中长期悬浮16、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。
17、土粒比重：土粒的密度与4˚C时纯蒸馏水的密度的比值。
8、孔隙比：土中孔隙体积与固体颗粒体积之比, 无量纲9、孔隙率：土中孔隙体积与总体积之比, 用百分数表示10、饱和度：水体积与空隙体积之比11、粘性土的稠度：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,是粘性土最主要的物理状态特征。
12、液限：土由可塑状态到流动状态的界限含水量(锥式液限仪法或液塑限联合测定)13、塑限：土由可塑状态到半固态的界限含水量(搓条法或液塑限联合测定法)15、塑性指数：液限与塑限的差值16、液性指数：表示天然含水率与界限含水率相对关系的指标。
20、压实：指通过夯打、振动、碾压等，使土体变得密实、以提高土的强度、减小土的压缩性和渗透性21、压实性：指土在一定压实能量作用下密度增长的特性。
22、土的工程分类根据土粒大小、粒组的土粒含量或土的塑性指数把地基土（岩）分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土六大类。
1、渗透：存在于地基中的地下水,在一定压力差作用下,透过土中孔隙发生流动的现象2、渗透性：土具有被液体透过的性质流网：渗流场中的两族相互正交曲线——等势线和流线所形成的网络状曲线簇。
土力学全知识点
土力学全知识点土力学是一门研究土的物理、化学和力学性质及其在工程中的应用的学科。
它对于土木工程、地质工程、水利工程等领域都具有重要的意义。
一、土的物理性质1、土的三相组成土是由固体颗粒、水和气体三相组成的。
固体颗粒构成土的骨架，水和气体填充在骨架的孔隙中。
固体颗粒的大小、形状和级配会影响土的性质。
颗粒越大，孔隙比越小，土的渗透性越强。
2、土的粒度成分土的粒度成分是指土中不同粒径颗粒的相对含量。
常用的粒度分析方法有筛分法和比重计法。
根据粒度成分，土可以分为碎石土、砂土、粉土和黏性土等。
3、土的三相比例指标包括土的密度、重度、含水量、孔隙比、孔隙率和饱和度等。
这些指标之间存在一定的关系，可以相互换算。
4、土的渗透性土的渗透性是指水在土孔隙中渗透的能力。
渗透系数是衡量渗透性的重要指标。
影响渗透性的因素有土的粒度成分、孔隙比、饱和度等。
5、土的压实性土的压实性是指在一定的压实能量作用下，土能够被压实的程度。
最优含水量是使土达到最大干密度时的含水量。
二、土的力学性质1、土的压缩性土在压力作用下体积缩小的性质称为压缩性。
压缩系数和压缩模量是衡量压缩性的指标。
地基的沉降计算通常基于土的压缩性指标。
2、土的抗剪强度土的抗剪强度是指土抵抗剪切破坏的能力。
库仑定律是描述土的抗剪强度的基本定律。
土的抗剪强度指标包括内摩擦角和黏聚力。
3、土的应力状态土中的应力包括自重应力和附加应力。
应力分布的规律对于地基的设计和分析非常重要。
三、土压力1、静止土压力当挡土墙静止不动时，墙后填土处于静止状态，此时作用在墙上的土压力称为静止土压力。
2、主动土压力当挡土墙在墙后填土的推力作用下向前移动，墙后填土达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为主动土压力。
3、被动土压力当挡土墙在外力作用下向后移动，墙后填土达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为被动土压力。
四、地基承载力1、地基承载力的概念地基承载力是指地基单位面积上所能承受的最大荷载。
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（1）定义：
7.3. 红粘土
红粘土是指在亚热带湿热气候条件下， 碳酸盐类岩石及其间所夹的其他岩石，经 红土化作用形成的高塑性粘土。 红粘土一般呈褐红、棕红等颜色，液限 大于50％。 经流水再搬运后仍保留其基本特征，液 限大于45％的坡、洪积粘土，称为次生红 粘土，在相同物理指标情况下，其力学性 能低于红粘土。
• 峰值强度和残余强度
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（3）抗剪强度影响因素
粒度成分和矿物成分 天然含水率 密实度 结构状态 构造特征 受力条件 动荷载
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特殊土
• 分布概况： 在我国，具有一定分布区域和特殊工程意义的 特殊土包括： 沿海及内陆地区各种成因的软土： 主要分布于西北、华北等干旱、半干旱气候区的 黄土； 西南亚热带湿热气候区的红粘土；
主要分布于南方和中南地区的膨胀土；
高纬度、高海拔地区的多年冻土及盐渍土、人工 填土和污染土等。 资源与地球科学学院
软土 （1）定义：
软土：泛指淤泥及淤泥质土，是第四纪后期于沿 海地区的滨海相、泻湖相和三角洲相；内陆平原 或山区的湖相和冲积、洪积和沼泽相等静水或非 常缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形 成的饱和软粘性土。
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(5) 物理力学性质变化范围及其规律性
从各地区已有资料可知，红粘土本身的物理力学性质指 标又有相当大的变化范围，以贵州省的红粘土为例，其天 然含水量的变化范围达 25 ％－ 88％，天然孔隙比 0.7－ 2.4 ， 液限36－l25，塑性指数18－75，液性指数0.45－1.4。内摩 擦角2－31度，内聚力10－140kPa，变形模量4－36MPa。 其物理力学性质变化如此之大，承载力自然会有显著的差 别。貌似均匀的红粘土，其工程性能的变化却十分复杂， 这也是红粘土的一个重要特点。 因此，为了作出正确的工程地质评价，仅仅掌握红粘土 的一般特点是不够的，还必须弄清决定其物理力学性质的 因素，掌握其物理力学指标的变化规律。
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软土地基处理
• 软弱地基地基处理方法分类
机械压实法 强夯法 换土垫层法 预压固结法 挤密法 振冲法 化学加固法 托换技术
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抛石挤淤
适用于排水困难的洼地，而软弱土层易于滑动，厚度又较薄， 表层无硬壳，石料来源充分。
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试验结果：抗剪强度与法向压力
f tg
f c tg
砂土
粘性土
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（2）三轴剪切试验
• 三轴剪切压力室示意图
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三轴压缩仪
又称三轴剪力仪
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抗剪强度指标确定
• 总应力法
• 有效应力法
f c tg
f c tg
土的力学性质
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土的渗透性 （1）砂土的渗透定律——达西定律
在完全饱和的砂土中，水在压力差作用下呈层流运动 （或渗流）时，服从线性渗透定律——达西定律 V
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I
达西定律Darcy’s Law：
H vK KI L
• V——渗流速度； • K——比例系数，称为渗透系数，cm/s或m/d； • I——水力坡度，为水头损失H与渗透路径长 度L之比
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（4）红粘土的一般物理力学特征
a、天然含水量高，一般为40％－60％，高达90％。 b、密度小，天然孔隙比一般为1.4-1.7，最高2.0，具有大孔性。 c、高塑性。液限一般为60％－80％，高达110％；塑限一般为40％ －60％，高达90％；塑性指数一般为20－50。
d 、由于塑限很高，所以尽管天然含水量高，一般仍处于坚硬或硬 可塑状态，液性指数一般小于0.25。但是其饱和度一般在 90％以上， 因此，甚至坚硬粘土也处于饱水状态。
振沉桩施工示意图
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（1）定义
黄土
黄土和黄土状土(以下统称黄土)
在天然含水量时,呈坚硬或硬塑状态，具
有较高的强度和低的或中等偏低的压缩性，
但遇水浸湿后，有的即使在其自重作用下
也会发生剧烈而大量的沉陷 ( 称为湿陷性 ) ，
强度也随之迅速降低。
而有些地区的黄土却并不发生湿陷
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（2）分布
黄土在我国分布很广，面积约63万km2。其中 湿陷性黄土约占3／4，遍及甘、陕、晋的大部分 地区以及豫、宁、冀等部分地区。此外，新疆和 鲁、辽等地也有局部分布。 由于各地的地理、地质和气候条件的差别，湿 陷性黄土的组成成分、分布地带、沉积厚度、湿 陷特征和物理力学性质也因地而异，其湿陷性由 西北向东南逐渐减弱，厚度变薄。详见《湿陷性 黄土地区建筑规范》GB50025-2004附录A：中国 湿陷性黄土工程地质分区图
1 ei p p Es S e i v hi 1 ei p
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饱和粘土渗透固结 • 饱水土体的压缩是孔隙水（在建筑荷载 下）从孔隙中排出的过程，对渗透性不 强的土体，这种随时间逐渐排水压缩的 过程称为渗透固结。
•
为总应力，
水压力
＝ u
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（1）定义：
7.4. 膨胀土
膨胀土是指含有大量的强亲水性粘土矿物 成分，具有显著的吸水膨胀和失水收缩、且胀 缩变形往复可逆的高塑性粘土。它一般强度较 高，压缩性低，易被误认为工程性能较好的土， 但由于具有膨胀和收缩特性，在膨胀土地区进 行工程建筑，如果不采取必要的设计和施工措 施，会导致大批建筑物的开裂和损坏，并往往 造成坡地建筑场地崩塌、滑坡、地裂等严重的 不稳定因素。
e1 e2 e v tg P2 P1 P
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（3）土的压缩模量
• 土的压缩模量是指在完全侧限条件下竖向应 力增量ΔP与竖向应变εi之比。它与一般材料弹 性模量的不同点是土在压缩试验时侧向不能 膨胀，只产生坚向变形。当压力变化为 ΔP时， 孔隙比的变化为 Δe，土样的变形量为ΔS,则有：
软土的特征：富含有机质，天然含水量大于液限， 天然孔隙比大于或等于1。
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（2）分类：
分类 1 ：当 e>=1.5 时，称淤泥；当 1.5 ＞ e ＞ =1.0 时，称淤泥质土。它是淤泥与一般粘性土的过渡 类型；
分类2：当土中有机质含量[5%，10%]，称有机质 土；当有机质含量[10%，60%]时称泥炭质土；当 有机质含量（ 60%）时，称泥炭。泥炭是未充分 分解的植物遗体堆积而成的一种高有机土，呈深 褐-黑色。其含水量极高，压缩性很大且不均匀， 往往以夹层或透镜体构造存在于一般粘性土或淤 泥质土层中，对工程极为不利。
e、一般呈现较高的强度和较低的压缩性，固结快剪内摩擦角为8。 － 18 。 ，内聚力 40 － 90kPa 。压缩系数 a -1 0.2-0.3=0.1-0.4MPA ，变形模 量10-30MPa，最高可达50MPA，荷载试验比例界限200－300kPa。
f、不具有湿陷性，其湿陷系数0.0004－0.0008《0.015。原状土浸 水后膨胀量很小 (＜ 2％) ，但失水后收缩剧烈，原状土体积收缩率 25％，而扰动土可达40％－50％。
砂井/袋装砂井/塑料排水板排水法
堆载填土 砂垫层 有孔管道网络
砂井/袋装砂井/ 塑料排水板
塑料薄膜
射流泵
真空堆载预压排水法示意图
广泛适用于各类饱和粘土、粉土
有孔管道网络示意图
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挤密法
1.粒料桩
适用于处理松砂、杂填土和粘粒含量不大的普通粘土， 亦能有效防止砂土基地的液化
2.石灰桩
适用于含砂量低，没有滞水砂层的软土
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（2）分布：
红粘土及次生红粘土广泛分布于我国的云贵高 原、四川东部、广西、粤北及鄂西、湘西等地区 的低山、丘陵地带顶部和山间盆地、洼地、缓坡 及坡脚地段。黔、桂、滇等地古溶蚀地面上堆积 的红粘土层，由于基岩起伏变化及风化深度的不 同，造成其厚度变化极不均勾．常见为5－8m， 最薄为0.5m，最厚为20m。在水平方向常见咫尺 之隔，厚度相差达10m之巨。上层中常有石芽、 溶洞或土洞分布其间，给地基勘察、设计工作造 成困难。
爆破挤淤
适用于换填深度超过3m，需要快速施工且允许爆破的场合。 对于稠度较大的软土采用先爆后填，对于稠度小的软土，可以 先填后爆破。
爆空区
挤出区
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排水固结法
砂垫层法
填土 砂垫层 软土层
适用于：a.路堤高度小于两倍极限高度，软土表面无透水性低的硬壳； b.软土层不很厚，或虽稍厚，但具有双面排水条件； c.当地有砂，运距不太远； d.施工期限不甚紧迫。 砂垫层的厚度一般为0.6～1.0m，视路堤高度、软土层的厚度及压缩性 而定。 资源与地球科学学院
为有效应力，u为孔隙
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土的抗剪强度试验
（1）直剪实验 加压盖板 上盒 透水石 下盒 试样
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• 直接剪切试验示意图
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直剪仪
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直剪试验 （直接剪切试验,Direct shear test)
p 垂直压力
水平力T
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直剪试验 （直接剪切试验,Direct shear test)
p 垂直压力
水平力T
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直剪试验 （直接剪切试验,Direct shear test)
p 垂直压力 水平力T
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直剪试验 （直接剪切试验,Direct shear test)
p 垂直压力
水平力T
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