福州大学土力学复习资料要点

土的组成

土粒的大小及组成情况，通常以各个粒组的相对含量来表示称为土的粒度成分或颗粒级配 土的颗粒级配常用的测定方法是：筛分法和沉降分析法 颗粒级配有两个定量指标不均匀系数U C 和曲率系数C C

60

10230

10

60

d d d C d d C C U •=

= 10d 等的含义在书上15页有自己看 U C 越大级配曲线越平缓，说明土粒越不均匀，级配越良好，反之亦然。一般工程中将U C >10

的土视为级配良好,U C <5的属于级配不良

原生矿物

矿物质 黏土矿物：蒙脱石、伊利石、高岭石 次生矿物 可溶盐 土体的固体颗粒 无定型氧化物胶体

有机质

土中水分为结合水 结合水又分为强结合水和弱结合水 自由水 自由水分为重力水和毛细水

其中结合水不能传递静水压力，自由水可以传递静水压力

土的结构分为：单粒结构、蜂窝结构、絮状结构

土的物理性质及分类

土粒质量s m 土体体积V 孔隙体积V V 土颗粒体积S V

这些指标理解其含义就可以自己推出其表达式了

干密度v

m s

d =

ρ 表示土单位体积中固体颗粒的质量 饱和密度V V m W

v s sat ρρ+= 表示土孔隙中充满水后单位体积质量

有效密度V

V m w S s ρρ-=•

表示单位体积中土粒质量与同体积水的质量之差

土的重度是单位体积土的重力（密度⨯重力加速度g ），与密度、干密度、饱和密度和有效

密度对应的是重度、干重度、饱和重度、有效重度 孔隙比e ：土中孔隙体积和土颗粒体积之比 e=

S

V

V V 孔隙率n ：土中孔隙体积和土总体积之比 n=V

V V

饱和度r S ：土中水体积和孔隙体积之比r S =V

V w

，由此可知只有当土完全饱和也就是饱和度为1的时候土中水的体积才等于孔隙体积

指标换算，假定土颗粒体积为1，则土颗粒的质量为s d w ρ ，由含水量定义推出土中水的质量w m =s w s d w ρ 由孔隙比定义则孔隙体积为e ，土体总体积为1+e

v m =

ρ=e m m w s ++1=()w s s e

w d ρ++11 （2-1） 由上式可以推出孔隙比e=

()11-+ρ

ρw

s s w d （2-2）这个公式非常重要，关键是记住怎样推

出来的，所有的指标换算都是先算出孔隙比e 再根据定义去求的。不要死记硬背公式要理解其含义，上面的各种指标定义理解了公式非常好推，土的指标换算肯定会考一道计算题，注意练习。

粘性土的物理特征

粘性土含水量由小到大其状态分为： 固态 → 半固态 → 可塑状态→流动状态 ↓ ↓ ↓ 临界含水量称为 缩限 塑限(P W ) 液限(L W ) 我国采用76g 锥角为30度的锥式液限仪来测定粘性土的液限和塑限，锥下沉2mm 对应的含水量为塑限，下沉17mm 对应的含水量为液限。

土的塑性指数 P I 是指液限和塑限的差值 P I =L W -P W

土的液性指数 L I 是指粘性土天然含水量与塑限的差值和塑性指数之比 L I =

P

P

I W W -

粘性土的状态按液性指数分类，粘性土的种类（粉质粘土、粘性土）按塑性指数分具体如下

粘性土的触变性：饱和粘性土的结构受到扰动，导致强度降低，停止扰动后强度随时间逐渐恢复的性质

土的分类原则1：简明；2：要反映工程特性差异

土的六大粒组：块石、碎石、砾粒、砂粒、粉粒、黏粒

土按有机质含量分为：无机土、有机质土、泥炭质土、泥炭4种类型。

土的渗透性及渗流 土体具有被液体透过的性质称为土的渗透性 水头的h=

w

p

γ + z （

w

p

γ称为压力水头，z 称为高程水头）

Z 高程水头的大小与高程基准面的选取有关，所以总水头也和高程基准面选取有关，但是任意一点压力水头的大小是一定的。

a 、

b 两点的水头差h ∆=b h -a h ，在算水头差的时候两点的高程基准面一定要相同 水力梯度i =L

h

∆ L 为渗透路径大小 达西定律：

K 为渗透系数，单位为cm/s

实验室测渗透系数有常水头法和变水头法（书上66页，大家看一下特别是常水头法） 影响土渗透系数的因素有六点（书上68页有，看一下） 成层土的等效渗透系数

土层每层厚度为i H ，总厚度为H

与土层平行方向的每层土的渗透系数为x k ，垂直土层方向上每层土的渗透系数为y k

则整个土层水平方向的渗透系数k=

i N

i ix

H k

H

∑=1

1

垂直土层方向渗透系数k=

∑=N

i iy

i k H H

1)( （这两个式子要记住） 流网的特征

（1）流线与等势线互相正交

（2）流线与等势线构成的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）各个流槽的渗流量相等

渗流量的计算见书78、79页例题，这里重点说一下如何求流网中任一点孔隙水压 由水头的定义知道总水头有压力水头和高程水头组成，但是孔隙水压只与压力水头有关孔隙水压u=y w h γ y h 为压力水头，所以我们只要求出任一点的压力水头就行了，方法就是计算这点的水头时将高程基准面取成通过该点的水平面，这样算出的总水头就是压力水头因为高程水头为0。在78页3-2例题中运用就是，高程基准面通过A 点，则板桩左边地面的总水头h=11（压力水头）+5（高程水头），由左边地面渗流到A 点水头损失为h ∆，则A 点的

水头a h =h -h ∆，这个水头就是压力水头，所以u=y w h γ=w γa h =9.8（11+5-0.9）=148KN/2m

利用这种方法做一下84页的3-11题

渗流力J=W γi

流砂：土体在向上的渗流力作用下，粒间的有效应力为零时，颗粒就会发生悬浮移动。 当渗流力等于土的有效重度时W γi ='

γ时土处于产生流砂的临界状态，这时候的水力梯度成

为临界水力梯度cr i =w γγ'=e

d s +-11（要求理解而且会计算临界水力梯度）

流砂防治的措施

（1）增长渗透路径如打板桩

（2）减小或消除水头差如采取基坑外井降低地下水位

（3）在向上渗流出口出地表用透水材料覆盖压重平衡渗流力 （4）土层加固处理如冻结法、注浆法

土中应力

自重应力计算方法在89页有，仔细看一下需要注意的是（1）地下水位以下土的重度取有效重度 （2）不透水层顶面的自重应力及层面以下自重应力应该按上覆土层水土总重计算（不懂的可以问我，女生优先且免费，男生要收钱）

地下水位下降会引起地面沉降

由天然重度推算出有效重度的过程要熟练，以加快做题速度