工程地质及土力学—土的抗剪强度与地基承载力(新版)
土力学课件土的抗剪强度与地基承载力_图文文库94页PPT
土的抗剪强度指 标 c、； 对于无粘性土， c=0
内摩 擦角
粘聚 力
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土的抗剪强度一般可分为两部分： 一部分与颗粒间的法向应力有关，通常呈正比例关系，其本 质是内摩阻力； 另一部分是与法向应力无关的土粒之间的粘结力，通常称为 粘聚力。
土 的影 抗响 剪因 强素 度
颗粒间的有效法向应力
5 土的抗剪强度与地基承载力
学习目标：
了解土中一点的应力状态、剪切试验方法和成果表达 方式，熟悉强度指标的选用、和防治措施以及土坡稳 定分析方法。
掌握土体抗剪强度规律、土中一点的极限平衡条件， 以及直接剪切试验、三轴剪切试验的原理，会判别土 的状态。
掌握地基承载力的确定方法。
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1213sin2
开封大学 土木建筑工程学院
1 2
(
1
3)
1 2
(
1
3)
cos
2
1 2
( 1
3 ) sin
2
即：
平移滑动
流滑 开封大学 土木建筑工程学院
乌江武隆鸡冠岭山体崩塌
1994年4月30日 崩塌体积400万方，10 万方进入乌江 死4人，伤5人，失踪12 人；击沉多艘船只 1994年7月2-3日降雨引 起再次滑坡 滑坡体崩入乌江近百万方； 江水位差数米，无法通航。
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2000年西藏易贡巨型滑坡
Hale Waihona Puke 开封大学 土木建筑工程学院§5.2.1 土的抗剪强度规律—库仑定律
1776年，库仑根据砂土剪切试验得出：
工程地质与土力学判断题及答案
《工程地质与土力学》判断题及答案绪论部分:1、1932年，苏联莫斯科地质勘探学院成立了第一个工程地质教研室，并创立了比较完善的工程地质学体系，这标志着工程地质学的诞生。
（√）2、1925年，美国土力学家太沙基发表了第一部土力学专著，使土力学成为一门独立的学科。
（√）3、土层中附加应力和变形不能忽略的那部分土层称为地基;把埋入土层一定深度的建筑物向地基传递荷载的下部承重结构称为基础。
（√）4、土层中附加应力和变形不能忽略的那部分土层称为基础;把埋入土层一定深度的建筑物向地基传递荷载的下部承重结构称为地基。
（×）5、不需处理而直接利用天然土层的地基称为天然地基;经过人工加工处理才能作为地基的称为人工地基。
（√）第一章:岩石及其工程地质性质6、地球是一个具有圈层构造的旋转椭球体。
（√）7、地球的内部由地壳、地幔、地核组成。
（√）8、矿物是地壳中的化学元素经过自然化合作用而形成的，是各种地质作用的产物，是岩石的基本组成部分。
（√）9、条痕是矿物粉末的颜色，通常将矿物在无釉的瓷板上刻画后进行观察。
（√）10、条痕是矿物手标本上被刻画时留下的痕迹。
（×）11、摩氏硬度计是以十种矿物的硬度表示十个相对硬度等级。
（√）12、摩氏硬度计是以十种矿物的硬度表示十个绝对硬度等级。
（×）13、岩浆岩分类方案通常是从岩浆的成分和成岩环境两方面考虑。
（√）14、沉积岩的分类主要依据沉积岩的结构。
（√）15、变质岩的分类主要依据变质岩的构造。
（√）16、火山碎屑岩归属于沉积岩。
（√）17、火山碎屑岩归属于岩浆岩。
（×）18、变质岩的片理构造与沉积岩的层理构造是一脉相承的。
（×）19、表征岩石软化性的指标称为软化系数，即指同种岩石的饱和极限抗压强度预干极限抗压强度之比。
（√）20、地壳中的原岩受构造运动、岩浆活动、高温、高压及化学活动性很强的气体和液体影响，其矿物成分、结构、构造等发生一系列的变化，这些变化称为变质作用。
(完整版)土的抗剪强度
一、土的抗剪性
土是由固体颗粒组成的，土粒间的连结强度远远小于土粒本身的强度，故在外力作用下土粒 之间发生相互错动，引起土中的一部分相对另一部分产生滑动。土粒抵抗这种滑动的性能， 称为土的抗剪性。 土的抗剪性是由土的内摩擦角 φ 和内聚力 c 两个指标决定。对于高层建筑地基稳定性分析、 斜坡稳定性分析及支护等问题，c、φ 值是必不可少的指标。 无粘性土一般没有粘结力，抗剪力主要由颗粒间的滑动摩擦以及凹凸面间镶嵌作用所产生的 摩擦力组成，指标"内摩擦角 φ"值的大小，体现了土粒间摩擦力的强弱，也反映了土的抗 剪能力； 粘性土的抗剪力不仅有颗粒间的摩擦力，还有相互粘结力，不同种类的粘性土，具有不同的 粘结力，指标"内聚力 c"值的大小，体现了粘结力的强弱。因此，对于粘性土的抗剪能力， 由内摩擦角 φ 和粘聚力 c 两个指标决定。
三、影响土体抗剪强度的因素分析
决定土的抗剪强度因素很多，主要为：土体本身的性质，土的组成、状态和结构；而 这些性质又与它形成环境和应力历史等因素有关；此外，还决定于它当前所受的应力状态。
土的抗剪强度主要依靠室内经验和原位测试确定，试验中，仪器的种类和试验方法以 及模拟土剪切破坏时的应力和工作条件好坏，对确定强度值有很大的影响。
一、直接剪切试验
直接剪切仪分为应变控制式和应力控制式两种，前者是等速推动试样产生位移，测定相应的 剪应力，后者则是对试件分级施加水平剪应力测定相应的位移，目前我国普遍采用的是应变 控制式直剪仪。
应变控制式直剪仪主要部件由固定的上盒和活动的下盒组成，试样放在盒内上下两块透 水石之间。试验时，由杠杆系统通过加压活塞和透水石对试件施加某一垂直压力 σ，然后等 速转动手轮对下盒施加水平推力，使试样在上下盒的水平接触面上产生剪切变形，直至破坏， 剪应力的大小可借助与上盒接触的量力环的变形值计算确定。假设这时土样所承受的水平向 推力为 T，土样的水平横断面面积为 A，那么，作用在土样上的法向应力则为σ＝P/A，而 土的抗剪强度就可以表示为 f ＝T/A。ຫໍສະໝຸດ 主要内容第一节 概述
土力学 土的抗剪强度
慢剪试验——在试样施加垂直压力 后，允许试样充分排
水，待固结完成后，以缓慢的速率施加水 平剪应力使试样剪切破坏。
直接剪切试验优缺点
直接剪切仪具有构造简单，操作方使等优点，但它存 在若干缺点，主要有：
① 剪切面限定在上下盒之间的平面，而不是沿土样 最薄弱的面剪切破坏；
② 剪切面上剪应力分布不均匀，土样剪切破坏时先 从边缘开始，在边缘发生应力集中现象；
总应力指标： c， 有效应力指标 ： c´，´
在剪切试验中试样内的有效应力(或孔隙水应力)将随剪切前试样 的固结程度和剪切中的排水条件而异。因此，同一种土如用不同的方 法进行试验，求出的总应力强度指标是不同的，即便剪破面上的法向 总应力相同，也未必就有相同的强度。当采用有效应力表示试验结果
时，不同试验方法引起的强度差异是通过´项来反映，而有效应力强
1
2 2 1
3
1 sin 1 sin
2c
1 sin 1 sin
1
3
tan 2
(45o
2
)
2c
tan(45o
2
)
3
ห้องสมุดไป่ตู้
1
tan2 (45o
2
)
2c
tan(45o
)
2
1
3
tan2 (45o
)
2
3
1
tan2 (45o
2
)
最大剪应力 处不发生破 坏？
破裂面、破裂角
破裂角
说明破坏面与最大主
应力 1的作用面的夹角为 （450＋ /2)。如前所述，
极限平衡状态时，大、小主应力之间的关系，称为莫尔—库伦破坏准则。 将抗剪强度包线与莫尔应力圆画在同一张坐标图上。它们之间的关系有 以下三种情况。
《土质学与土力学》第9章 地基承载力
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太沙基极限承载力理论
当基础放在无粘性土(c＝0)的表面上(D＝0)时，地基的承载力将等于零， 这显然是不合理。这种不合理现象的出现，主要是将士当作无重量介质(＝ 0)所造成的。为了弥补这一缺陷，许多学者在普朗德尔的基础上作了修正和 发展，使承载力公式逐步得到完善。
太沙基极限承载力公式：
pu
1 BN 2
r
0 DN
q
cN
c
( 3 ) tan
Nq
e 2 cos
2
2 ( 45 0
)
2
N c ( N q 1) cot
不 排 水 饱 和 软 粘 土 地 基 ， u=0 ， Nq=1,Nc=2p/3+1。此时地基极限承载力为：
pu q5.7c
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P～S关系曲线
P～S曲线特征
当基础荷载较小时，基底压力P与沉降S基
本上成直线关系(oa)。属于线弹性变形阶段。 当荷载增加到某一数值时，在基础边缘处
的土开始发生剪切破坏．随着荷载的增加，剪 切破坏区(或称塑性变形区)逐渐扩大。这时压 力与沉降之间成曲线关系(ab)，属于弹塑性变形 阶段。
所以
2=/2-
塑性区的最大发展深度Zmax
Z m ap x 0 D (c o 2 t) tca n 0D
基底压力的一般形式：
p c o tZ m a ( 1 xc o t) 0 D c (c o c t o )t
2
2
2
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土力学与地基基础(土的抗剪强度及地基承载力)
土的抗剪强度： 的极限能力， 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 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。 剪切破坏。 土体破坏过程： 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， 某一部分的剪应力达到土的抗剪强度 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 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 连续的滑动面， 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。以下是滑坡和地基破坏 滑坡和地基破坏示意 整体剪切破坏而丧失稳定性。以下是滑坡和地基破坏示意 图。
△σ σ3 σ3 σ3 σ3 σ3 △σ σ3
τ ϕ c σ
(σ1-σ3)f σ σ
(σ1-σ3)f σ σ
试验类型 不固结不排水试验（UU UU试验） UU
抗剪强度线为水平线
τ
f
cu 、ϕu
适于排水不良的土
= cu =
1 (σ 1 − σ 3 ) 2
ϕu = 0
ccu 、ϕcu
固结不排水试验（CU CU试验） CU
由三角函数关系, 由三角函数关系,经化简后得 粘性土极限平衡条件如下： 粘性土极限平衡条件如下：
1 1 (σ 1 − σ 3 ) = c ⋅ ctgϕ + (σ 1 + σ 3 ) sin ϕ 2 2 无粘性土（ 无粘性土（c=0）极限平衡条件： ）极限平衡条件：
σ1 = σ3 tan2 (45o + ) + 2c ⋅ tan(45o + )
土力学课后习题部分答案重庆大学出版社
土力学课后习题部分答案(重庆大学出版社)第一章 土的物理性质及工程分类(教材习题) 1-1 解（1）A 曲线：卵石或碎石 （＞20mm ）占100﹣77=23%砾粒 （20-2mm ）占 77﹣50=27%砂粒 （2-0.075mm ）占 50﹣10=40%粉粒 （＜0.075mm ）占10%（2）A 曲线较平缓，说明A 土土粒粒度分布范围广，颗粒不均匀，故级配良好；而B 土曲线较A 土曲线陡，说明其粒度分布范围窄，土粒均匀，故级配不良。
（3）A 土 08.0d 10=6.0d 30=3.6d 60=55408./06.3/d d 1060u >===C25.10.08)/(3.6(0.6))/()(26010230c =⨯=⨯=d d d C在1-3之间，故A 土级配好 B 土 15.0d10=35.0d 30=74.0d 60=59.474/0.15.0/d d 1060u <===C1.100.15)/(0.74(0.35))/()(26010230c =⨯=⨯=d d d C只满足一个条件，故级配不良1-2 解： 119g s=m 8g119-127m m ms w==-=%72.6119/8/m s w ===m w0.6371-760.0672)/1.(112.71)/(1=+⨯⨯=-+=ρw ρG e w s 3cm /76g .172/127/===V m ρ3w s sat cm /04g .2637).0(1/637).07.(2e)(1/)(=++=++=ρe G ρ3w sat cm /04g .1'=-=ρρρ3cm /65g .172/119/===V m ρs d 38.9%0.637)0.637/(1)/(1=+=+=e e n 5%.282.7/0.6370.0672=⨯==/e wG S s r比较密度：satρ>ρ>dρ>'ρ1-3 解sv V V = ,1==s v /V V e3/4.13)11/(1068.2)1/(m kN e G w s d =+⨯=+=γγwv V V =3/4.18)11/(10)168.2()1/()()1/()(m kN e e d e V G w s w v s sat =+⨯+=++=++=γγγ%3.3768.2/1/1//=====s v w s s w w s w G G V V W W w γγ1-4 解 设31m V =kNV W d s 11=⋅=γ3407.0)107.2/(11)/(m d W V w s s s =⨯==γ3593.0407.01m V V V s v =-=-=sw W W w /= kN5.5115.0=⨯=⨯=s wW w W355.010/5.5/m W V w w w ===γ 3043.055.0593.0m V V Vw v a=-=-=1-5 解：饱和土 s G w e ⨯=)1/()(e e G w s sat ++=γγ 即sG e 4.0=10)1/()(18⨯++=e e G s以上两式联立求解 解得 05.1=e65.2=sG1-6解ss s w W W W W W w /)(/-== 可求得%16=w 时，NW 64.21=时土粒的质量Nw W W s 655.18)16.01/(64.21)1/(=+=+=其中水量为NW w W S w985.2655.1816.0=⨯=⨯=当%25'=w 时，土中水量为N W w W sw 664.4655.1825.0''=⨯=⨯=因此增加的水量NWw679.1985.2664.4=-=∆1-7 解：设饱和土为31m V =1=+=w s V V V饱和土6.0//===s s w s wG V V W Ww由上两式联立可得：382.0=s V 618.0=wVkNG V W w s s s 314.10107.2382.0=⨯⨯==γ kNW w W S w 186.631.1060.0=⨯=⨯=当%15=w 时，需要土kN W w W S86.11314.1015.1)1(=⨯=+=其中水量 kNwW W S w 547.1314.1015.0=⨯==故增加水的重量为kN W 64.4547.1186.6=-=∆1-8 解：1=e sv V V e /=Sv V V = 31m V =35.0m V V S v == vw r V V S /=34.05.08.0m V S V v r w =⨯=⨯=当水蒸发掉一半时32.02/4.02/m V V w w ===9.0/2.0/''==rwv s V V%2.72722.09.0/2.05.0==+=V1-9 证：wW W W W W W W V W V W s w s s s s d ==-=-=-=-//)(1/1)//()/(1/γγ1-10 解：663.011.17/))073.01(1065.2(1/)1(=-+⨯⨯=-+=γγw G e w s33min /9.14/0149.02000/85.29/m kN cm N V W s d ====γ)1/(/max min e G w S d +=γγ )1/(1065.29.14max e +⨯=779.0max =e33min /3.16/0163.02000/5.32/m kN cm N V W s d ====γ )1/(/min min e G w S d +=γγ)1/(1065.23.16min e +⨯=626.0min =e758.0)626.0779.0/()663.0770.0()/()(min max max =--=--=e e e e D r%2.29663.0/073.065.2/=⨯=⨯=e G S w s r γ1-11 解：在压实以前419.0)72.01/(72.0)1/(=+=+=e e n在1m 2的地基面积中，土粒体积为391.25)419.01()1(m V n V S=⨯-=-=在压实以后，土粒体积减少33.0m 381.0)3.05/()91.23.05(/)(=---=-=V V V n S616.0)381.01/(381.0)1/(=-=-=n n e此时583.0)52.075.0/()616.075.0()/()(min max max =--=--=e e e e D r1-12 解：gm w 81523=-=%3.53533.015/8/====s w m m w162440=-=-=P L p w w I813.116/)2453()/()(=-=--=P L P L w w w w I1710<<P I 粉质粘土 1>L I 流态1-13 解：（1）A 土30=PI > B 土11=PI故A 土粘粒含量多 （2）由)/1/()1()1/()1(r s w s w sS G w w d e w G ⨯++⨯=++⨯=γγγ因为是饱和土1%100==r SA 土 3/97.16)69.253.01/()53.01(1069.2m kN =⨯++⨯=γB 土 3/03.20)71.226.01/()26.01(1071.2m kN =⨯++⨯=γB 土的天然重度大（3）)1/(w d+=γγA 土 3/09.11)53.01/(97.16m kN d =+=γ B 土3/89.15)26.01/(03.20m kN d =+=γB 土的干重度大 （4）因为是饱和土 sG w e ⨯=A 土 43.169.253.0=⨯=eB 土70.071.226.0=⨯=eA 土的孔隙比大1-14 解：因为大于2mm 粒径的土粒占总质量的%50%16)511(<=+。
土力学与地基基础4-1
工程实例－土坡稳定
The slide extended for about 1100 feet along the embankment. At the north end, near the inletoutlet structure visible in this photo, the scarp at the top of the slide was about 30 feet high. At the bottom of the slope the toe of the slide moved horizontally about 30 feet out into the reservoir.
施工观测及质量检验
三、沉降观测 1.观测点的布置： 沿场地对称轴线、场地中心、坡顶、坡脚和场外 10m范围 2.资料应用 ⑴推算最终变形量；⑵求任意时间固结度； ⑶控制加荷速率。 四、边桩位移观测
4.6 土的强度特性
砂性土的剪切性状
砂土的抗剪强度受密度、颗粒形状、表面粗糙度 和级配的影响。对于一般砂土来讲，影响抗剪强 度的主要因素是其初始孔隙比（或初始干密度） 初始孔隙比越小，抗剪强度越高 同一种砂土在相同的孔隙比下饱和时的内摩擦角 比干燥时小
例题2 已知某地基土的c=20kPa，Φ=20°，若地基中某 点的大主应力为300kPa，当小主应力为何值时，该土 处于极限平衡状态?并说明其剪裂的位置。 解：已知最大主应力σ1=300kPa，将有关数据代 入公式，得最小主应力的计算值：
4.3 抗剪强度试验方法
测定土抗剪强度指标的试验称为剪切试验 按照常用的试验仪器将剪切试验分为 直接剪切试验 三轴压缩试验 无侧向抗压强度试验 十字板剪切试验
工程实例－土坡稳定
土力学第六章土的抗剪强度与 地基承载力.ppt
试验方法
σ = 300KPa
施加 σ（=P/A）
施加 S
量测 （=T/A）
P
σ = 200KPa
σ=
100KPa
S
上盒 下盒
A
S T
§6.1 土的抗剪强度理论
6.1.1、库伦（Coulomb）公式（1773）
➢ 砂土： f tan ➢ 黏性土：f ctan
➢ 式中：c 和
为抗剪强度指标(抗剪强度参数)
N
T= Ntanφu
滑动摩擦
T
6
A
C 剪切面
AC
B
B
• 是指相邻颗粒对于相对移动的约束作用
• 当发生剪切破坏时，相互咬合着的颗粒A必须抬起，跨
咬合摩擦 越相邻颗粒B，或在尖角处被剪断（C），才能移动
• 土体中的颗粒重新排列，也会消耗能量 影响土的摩擦强度的主要因素：
密度（e, 粒径级配（Cu, Cc） 颗粒的矿物成分
对于：砂土>粘性土；
高岭石>伊里石>蒙特石
颗粒的形状（颗粒的棱角与长宽比）
在其它条件相同时：
7
一般，对于粗粒土，颗粒的棱角提高了内摩擦角
3、粘聚强度 粘聚强度机理
粘聚强度影响因素
静电引力（库仑力）
地质历史
范德华力
粘土颗粒矿物成分
颗粒间胶结
密度
假粘聚力（毛细力等）
离子价与离子浓度
力是该面上法向应力 的函数，即
f f ()
这个函数在 f — 坐标
中是一条曲线，称为莫尔包 线（或称为抗剪强度包线）
土的抗剪强度与地基承载力
11
M
f
➢极限平衡状态：土单元体中某一个面上的 f 的 临界状态。
《土质学与土力学》 10 地基承载力
土质学与土力学 10 地基承载力《土质学与土力学》第十章 地基承载力第一节 概述地基随建筑物荷载的作用后，内部应力发生变化，表现在两方面：一种是由于地基土在建筑物荷载作用下产生压缩变形，引起基础过大的沉降量或沉降差，使上部结构倾斜，造成建筑物沉降；另一种是由于建筑物的荷载过大，超过了基础下持力层土所能承受荷载的能力而使地基产生滑动破坏。
因此在设计建筑物基础时，必须满足下列条件： 地基： 强度——承载力——容许承载力变形——变形量（沉降量）——容许沉降量一、几个名词1、地基承载力：指地基土单位面积上所能随荷载的能力。
地基承载力问题属于地基的强度和稳定问题。
2、容许承载力：指同时兼顾地基强度、稳定性和变形要求这两个条件时的承载力。
它是一个变量，是和建筑物允许变形值密切联系在一起。
3、地基承载力标准值：是根据野外鉴别结果确定的承载力值。
包括：标贯试验、静力触探、旁压及其它原位测试得到的值。
4、地基承载力基本值：是根据室内物理、力学指标平均值，查表确定的承载力值，包括载荷试验得到的值）。
通常0f f f k ψ=5、极限承载力：指地基即将丧失稳定性时的承载力。
二、地基承载力确定的途径 目前确定方法有：1．根据原位试验确定：载荷试验、标准贯入、静力触探等。
每种试验都有一定的适用条件。
2．根据地基承载力的理论公式确定。
3．根据《建筑地基基础设计规范》确定。
根据大量测试资料和建筑经验，通过统计分析，总结出各种类型的土在某种条件下的容许承载力，查表。
一般：一级建筑物：载荷试验，理论公式及原位测试确定f ；一级建筑物：规范查出，原位测试；尚应结合理论公式； 一级建筑物：邻近建筑经验。
三、确定地基承载力应考虑的因素地基承载力不仅决定于地基的性质，还受到以下影响因素的制约。
1．基础形状的影响：在用极限荷载理论公式计算地基承载力时是按条形基础考虑的，对于非条形基础应考虑形状不同地基承载的影响。
2．荷载倾斜与偏心的影响：在用理论公式计算地基承载力时，均是按中心受荷考虑的，但荷载的倾斜荷偏心对地基承载力是有影响的。
（完整版）土力学地基基础复习知识点汇总
（完整版）⼟⼒学地基基础复习知识点汇总第⼀章⼟的物理性质及⼯程分类1、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。
2⼟的结构：⼟颗粒之间的相互排列和联接形式。
3、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。
4、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。
5、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。
6、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。
7、⼟的⼯程特性：压缩性⾼、强度低（特指抗剪强度）、透⽔性⼤8、⼟的三相组成：固相(固体颗粒)、液相(⼟中⽔)、⽓相(⼟中⽓体)9、粒度：⼟粒的⼤⼩10 粒组：⼤⼩相近的⼟颗粒合并为⼀组11、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。
12、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。
13、不均匀系数：Cu=d60/d10曲率系数：Cc= d302/d10*d60d10（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。
14、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。
15、⾃由⽔：⼟粒电场影响范围以外的⽔。
16、重⼒⽔：受重⼒作⽤或压⼒差作⽤能⾃由流动的⽔。
17、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。
14、⼟的重度γ：⼟单位体积的质量。
15、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。
16、含⽔率w：⼟中⽔的质量和⼟粒质量之⽐17、⼟的孔隙⽐e：⼟的孔隙体积与⼟的颗粒体积之⽐18、⼟的孔隙率n：⼟的孔隙体积与⼟的总体积之⽐19、饱和度Sr：⼟中被⽔充满的孔隙体积与孔隙总体积之⽐20、⼲密度ρd ：单位⼟体体积⼲⼟中固体颗粒部分的质量21、⼟的饱和密度ρsat：⼟孔隙中充满⽔时的单位⼟体体积质量22、⼟的密实度：单位体积⼟中固体颗粒的含量。
《土力学与地基基础》课程标准
《土力学与地基基础》课程标准一、课程性质和任务课程性质：《土力学与地基基础》是以土力学的基本理论为基础，研究地基与基础工程设计与计算问题的一门学科，是一门理论性和实践性较强、专业技术含量较高的土建类专业课程。
课程目的：学习本课程的目的是让学生掌握土力学中土的物理性质、地基的应力、变形、抗剪强度、地基承载力和土压力的基本概念、基本理论和计算方法，并能根据建筑物的要求和地基勘察资料选择一般地基基础方案，运用土力学的原理进行一般建筑的地基基础设计,为今后的工作打下坚实基础。
二、课程教学内容、学时分配和课程教学基本要求课题一绪论（共1学时，讲授1学时）1．土力学与地基基础的概念(重点）了解土力学基本概念及其内容，并要求对地基与基础有基本认识2．地基与基础在建筑工程中的重要性了解本课程的任务和特点以及在本专业中的地位3．本课程基本内容与特点举例说明地基与基础的重要性课题二土的物理性质及工程分类（共7学时，讲授5学时，实验2学时）1．概述土的成因；土的机构与构造；2．土的组成（重点）土中固相；土中液相；土中气相3．土的物理性质指标（难点)土的三相简图;三相指标的定义；三相指标的换算4．土的物理状态指标（重点）无黏性土的物理状态指标；粉土的物理状态指标；黏性土的物理状态指标5．地基土的工程分类岩石;沙土；粉土；黏性土；人工填土课题三地基中的应力计算（共6学时，讲授4学时,其他2学时）1．概述2．土体自重应力的计算（重点）竖向自重应力的计算；水平自重应力的计算；地下水位变化对自重应力的影响；建筑场地填平时地基应力3．基底压力的计算（重点）基底压应力的分布；基底压力的计算；基底附加压力4．竖向荷载作用下地基附加应力的计算（难点）竖向集中荷载作用下土中附加应力；矩形面积均布荷载作用下土中竖向附加应力的计算;矩形面积三角形分布荷载角点下竖向附加应力；矩形面积梯形分布荷载角点下竖向附加应力；条形荷载作用下土中附加应力课题四土的压缩性与地基沉降计算（共4学时,讲授2学时,实验2学时）1．土的压缩性（重点）基本概念；压缩试验与压缩曲线；压缩指标2．地基变形计算(难点）分层总和法;《建筑地基基础设计规范》推荐法；相邻荷载对地基沉降的影响;地基沉降与实践的关系3．建筑物沉降观测与地基容许变形值建筑物的沉降观测；地基允许变形值教学建议：了解土的压缩性及引起地基土产生压缩的主要原因,掌握土的压缩指标概念及试验测定方法.重点讲授地基规范法计算地基变形,要求强调分层总和法与地基规范法计算地基变形的主要异同点.了解建筑物沉降观测点的布置和技术要求，掌握地基变形分类及其允许值。
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工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
7.1 莫尔-库仑抗剪强度理论 7.2 土的抗剪强度指标及测试 7.3 土的抗剪强度性质 7.4 浅基础地基承载力 7.5 按规范确定地基承载力
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
7.1莫尔-库仑抗剪强度理论 抗剪阻力：土体具有抵抗剪切的潜在能力。 土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力。
挡土结构物的破坏
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
二、工程中土体的破坏类型 1. 挡土结构物的破坏
滑裂面
挡土墙
基坑支护
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
2. 各种类型的滑坡
地震引发的滑坡
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
抗剪强度指标
c O
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
σ = 300KPa σ = 200KPa σ = 100KPa S
库仑公式：（1776）
砂性土： f tan
黏性土： f c tan
f 黏性土
f c tan
f tan
c
O
砂性土
f ：土的抗剪强度 tg：摩擦强度-正比于压 力
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
P T
剪切面 T
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
P T
剪切面 T
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
P T
剪切面 T
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
P T
剪切面 T
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
够，超载引发强度破 坏而产生滑动。
3. 地基的破坏
p
滑裂面
地基
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
莫尔-库仑强度理论
库仑
（C. A. Coulomb） (1736-1806)
法国军事工程师，在摩 擦、电磁方面做出了奠 基性的贡献。1773年发 表了关于土压力方面论 文，成为土压力的经典 理论
P T
剪切面 T
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
试验原理
P
T
剪切面
T
T
P T剪切面T PA NhomakorabeaA
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
试验装置
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
莫尔-库仑强度准则
1、库伦公式及抗剪强度指标（库仑 1776）
试验方法
胶结作用力和毛细力等
影响因素：地质历史、粘土颗粒矿物成分、
密度与离子浓度
粗粒土：一般认为是无粘性土，不具有粘聚强度：
当粗间有胶结物质存在时可具有一定的粘聚强度 非饱和砂土，粒间受毛细压力，具有假粘聚力
凝聚强度
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
1. 碎散性：强度不是颗粒矿物本身的强度，而是颗粒间 相互作用—主要是抗剪强度（剪切破坏），颗粒间粘 聚力与摩擦力；
2. 三相体系：三相承受与传递荷载—有效应力原理； 3. 自然变异性：土的强度的结构性与复杂性。
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
工程中的强度问题 1. 挡土结构物的破坏
摩擦强度
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
摩擦强度：决定于剪切面上的正应力σ和土的内摩擦角
包括如下两个 组成部分 ：
A
C 剪切面
AC
B
B
滑动摩擦 咬咬合合摩摩擦擦
• 是指相邻颗粒对于相对移动的约束作用 • 当发生剪切破坏时，相互咬合着的颗粒A
必须抬起，跨越相邻颗粒B，或在尖角处 被剪断（C），才能移动 • 土体中的颗粒重新排列，也会消耗能量
摩擦强度
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
影响土的摩擦强度的主要因素:
密度 粒径级配 颗粒的矿物成分 粒径的形状 粘土颗粒表面的吸附水膜
摩擦强度
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
细粒土：粘聚力c取决于土粒间的各种物理化学作用力
作用机理：库伦力（静电力）、范德华力、
2. 各种类型的滑坡
罗长高速公路滑坡塌方
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
滑坡失稳示意图
滑裂面
边坡
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
3. 地基的破坏
加拿大特朗斯康谷仓
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
1911年动工 1913年完工 谷仓自重20000吨 1913年10月17日发现 1小时内竖向沉降达 30.5厘米，结构物向 西倾斜，并在24小时 内倾倒，谷仓西端下 沉7.32米，东端上抬 1.52米。 原因：地基承载力不
土的抗剪强度指标
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
土的抗剪强度机理 摩擦强度：决定于剪切面上的正应力σ和土的内摩擦角
包括如下两个 组成部分 ： 滑滑动动摩摩擦擦
咬合摩擦
滑动摩擦角 u
粗粉
30
细砂 中砂 粗砂
20 0.02 0.06
0.2
0.6
2
颗粒直径 (mm)
由颗粒之间发生滑动时颗粒接触 面粗糙不平所引起，与颗粒的形 状，矿物组成，级配等因素有关
施加 σ（=P/A） 施加 S
量测 （=T/A） P
上盒
A
S
下盒
T
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
σ = 300KPa σ = 200KPa σ = 100KPa
S
试验结果
f ：
土的抗剪强度
tan：
摩擦强度－与正应力成正比
c：
粘聚强度
库仑公式
f c tan
c： 粘聚力
：内摩擦角
：土的内摩擦角
c：粘聚强度-与所受压力 无关
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
库仑公式: f c tg
c和是决定土的抗剪强度的两个指标，称
为抗剪强度指标
• 当采用总应力时，称为总应力抗剪强度指标 • 当采用有效应力时，称为有效应力抗剪强度指标
f c tan
对无粘性土通常认为，粘聚力C=0
美国某桥头挡土墙破坏（2003年9月10日）
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
使基坑旁办公室、 民工宿舍和仓库 倒塌，死3人，伤 17人。
广州京光广场基坑塌方
工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力
二、工程中土体的破坏类型 1. 挡土结构物的破坏
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工程地质及土力学 第七章 土的抗剪强度与地基承载力