土的基本力学性能
工程地质知识点
1、名词：工程地质学：是研究与工程建设有关的地质问题的一门学科。
地质环境：为人类生存与活动进程中地壳表层的地形、地貌、岩土、水、地层构造、矿产资源、地壳稳定性等自然因素的总称。
工程地质条件：是与工程建筑有关的地质条件的总称。
工程地质问题：是指工程地质条件不能满足工程建筑上稳定和安全的要求时，工程建筑物与工程地质条件之间所存在的矛盾。
2、工程地质条件的六大要素是：地层岩性、地质结构与构造、水文地质条件、地表地质作用、地形地貌、天然建筑材料。
3、就土木工程而言，主要的工程地质问题包括：地基稳定性问题、斜坡稳定性问题、洞室稳定性问题和区域稳定性问题。
4、工程地质学的主要任务是：（1）评价工程地质条件，阐明地上和地下建筑工程兴建和运行的有利和不利因素，选定建筑场地和适宜的建筑形式，保证规划、设计、施工、使用、维修顺利进行。
（2）从地质条件与工程建筑相互作用的角度出发，论证和预测发生工程地质问题的可能性、发生的规模和发展趋势。
（3）提出及建议改善、防治或利用有关工程地质条件的措施，加固岩土体和防治地下水的方案。
（4）研究岩体、土体分类和分区及区域性特点。
（5）研究人类工程活动与地质环境之间的相互作用与影响。
一、地球概况1、概念：地壳运动：主要是由于地球内力作用所引起的地壳的机械运动。
2、地壳六大板块：亚欧板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、印度洋板块、南极洲板块。
3、地壳运动的特征：方向性、普遍性和长期性、运动速度不均一性。
二、矿物与岩石1、概念：矿物:是自然界中的化学元素在一定的物理化学条件下生成的天然物质，具有一定的化学成分和物理性质。
造岩矿物: 组成岩石的主要矿物。
矿物硬度:矿物抵抗外力刻划、压入、研磨的能力。
岩石:是天然生成的，具有一定的结构和构造的矿物集合体。
岩浆岩：由岩浆冷凝、固结所成的岩石，又称火成岩。
沉积岩:是在地表和地表下不太深的地方，由松散堆积物在常温常压的条件下，经过压固、脱水和重结晶作用而形成的岩石。
三七灰土
M7.5砂浆是标准试件的设计抗压强度为7.5MPa 。
M10是标准试件的设计抗压强度为10MPa 砂浆还有M20，M15，M5.0，M2.5，M1.0等7个等级。
水泥和砂子混合称作水泥砂浆，水泥、沙子、白灰混合称作混合砂浆。
水泥砂浆一般来说,家装中的水泥沙浆比例约为1:3 (水泥:沙),水的用量应以现场视感为主,不宜太干,亦不能太稀。
混合沙浆使用水泥标号325#水泥、石灰、砂比例为:1:1.7:11.5好像没有提及三七与二八灰土哟，不过也说一下吧。
三七灰土只是说的石灰和土的体积比为3∶7。
二八灰土则说的是石灰和土的体积是2：8。
哪个强度高，应该不用我说了吧。
8回答者：qianbidancai 三七灰土目录编辑本段灰土作为建筑材料，在中国有悠久历史。
南北朝公元6世纪时,南京西善桥的南朝大墓封门前地面即是灰土夯成的。
北京明代故宫大量应用灰土基础，三大殿的台基下部即用灰土夯成。
清雍正十一年（1733年）颁布的《工部工程做法则例》中，对灰土的用料配合比和施工方法都作了详细的规定。
从北京400多年前的城墙基础收集到的灰土，抗压强度达5.8兆帕以上,容重达2300公斤/米3。
1971年，从1677年在北京建造的古墓后墙上取下的灰土块,经烘干后抗压强度达10兆帕,其形变模量达3880～5280兆帕。
灰土材料还可用于一些水工构筑物。
陕西三原县清龙桥的护堤即是用灰土建造的。
北京故宫后门外的护城河石护岸后面，有一道用灰土造的衬里,顶面厚1米，底面厚1.7米,表面坚硬似花岗岩。
它不但能抵抗后面的土压力，同时也能起到防止渗漏的作用。
1949年以后，中国在大规模的基本建设中，广泛采用灰土作为建筑物和构筑物的基础。
80年代，采用灰土作为基础的房屋已高达6～7层。
此外，在地基处理工程中，灰土不仅作为一般基础的垫层材料，也有用作挤密桩，加固地基的土壤，称灰土桩。
用灰土做游泳池四壁的衬里能防止池水渗漏。
编辑本段灰土的化学反应石灰是氧化钙（生石灰）和氢氧化钙（消石灰）的统称。
土力学资料
土力学概述一、土力学学科的重要性土是地壳岩石经受强烈风化的产物，是各种矿物颗粒的集合体，由固体颗粒、水、和空气三相组成。
土木工程技术人员离不开土，在建筑工程中土作为地基承担了建筑物的全部荷载。
在道路建设中，土又作为建筑材料被使用。
而土本身又是千差万别的。
因此，土木工程人员必须了解土的性质，并应用之为工程建设服务，这就是要学习土力学的重要原因。
二、土力学与土质学的概念土力学：土力学是从力学与工程的角度研究土的一门学科。
即：土力学是利用力学的一般原理，研究土的物理、化学和力学性质及土体在荷载、水、温度等外界因素作用下工程性质的应用科学。
它主要研究土的应力、变形与强度、稳定性。
也研究土——结相互作用的规律，也是工程力学的一个分支。
由于土是自然历史的产物，以及土的分散性，使得土力学这门学科除了应用一般连续体力学的基本原理外，还须结合土的实际情况进行研究，在土力学中提出的力学模型，必须通过现场勘察及室内土工实验测定土的计算参数，须通过专门的土工试验技术进行探讨。
土力学是一门实践性很强的学科。
土的定义：土是矿物或岩石碎屑物构成的松软集合体。
是岩石经过风化、剥蚀、搬运沉积等过程后，形成的各种松散的沉积物。
在建筑工程中称之为“土”。
这是土的狭义概念。
广义的概念也包括岩石在内。
三、先导课程四、本学科的发展概况【工程实例】意大利比萨斜塔1．工程事故概况比萨市位于意大利中部，靠近罗马市与米兰市中间的佛罗伦萨市，有铁路相通，交通方便。
比萨斜塔位于比萨市北部，它是比萨大教堂的一座钟塔，在大教堂东南方向相距约25m。
比萨斜塔是一座独立的建筑，周围空旷，游人可以环绕塔身行走与观赏。
斜塔西侧有一大片四季常青的草地长达200m，景色秀丽。
比萨斜塔建造，经历了三个时期：第一期，自1173年9月8日动工，至1178年，建至第4层，高度约29m时，因塔倾斜而停工。
第二期，钟塔施工中断94年后，于1272年复工，至1278年，建完第7层，高48m，再次停工。
各土层物理力学性能指标
各土层物理力学性能指标土层物理力学性能指标是描述土层在受力下的物理学性能的参数，主要包括强度指标、变形指标和渗流指标。
以下将详细介绍各土层物理力学性能指标。
一、强度指标：1.抗压强度：表示土体抵抗垂直压缩力的能力。
一般分为极限抗压强度和终端抗压强度两种。
极限抗压强度是土体在快速加载下失效破坏的抗压强度，终端抗压强度是土体在无限时间加载下失效破坏的抗压强度。
2.抗剪强度：表示土体抵抗剪切力的能力。
常用的指标有剪切强度、内摩擦角和剪胀特性。
剪切强度是土体在剪切加载下失效破坏的抗剪强度；内摩擦角是土体抗剪切力的一个重要参数，描述土体内部颗粒间的摩擦阻力；剪胀特性是土体在剪切加载下发生的体积变化。
3.抗拉强度：表示土体抵抗拉力的能力。
土体的抗拉强度较弱，一般可忽略。
二、变形指标：1.压缩性：土体在承受一定应力后发生的压缩变形。
常见的指标有压缩模量和压缩指数。
压缩模量是描述土体吸水压缩性质的指标；压缩指数是描述土体吸水压缩特性的指标。
2.鼓包性：土体在受到一定的水平应力作用下发生的体积膨胀。
常见的指标有鼓包应力和鼓包系数。
鼓包应力是描述土体水平膨胀特性的指标；鼓包系数是描述土体鼓包性质的指标。
3.剪切变形：土体在受到剪切应力作用下的变形行为。
常用的指标有剪切模量和剪切变形密度。
剪切模量是描述土体剪切变形特性的指标；剪切变形密度是描述土体变形程度的指标。
三、渗流指标：1.渗透性：土体内部孔隙中水分运动的能力。
常用指标有渗透系数和渗透率。
渗透系数是描述土体渗透性的指标；渗透率是描述土体渗透性的指标。
2.孔隙度：表示土体中有效孔隙体积与全体积之比。
孔隙度是描述土体渗透性和储水性的重要参数。
3.渗透容限：土体在承受应力下发生的渗透变形。
渗透容限是描述土体渗透性变形特性的指标。
以上是各土层物理力学性能指标的详细介绍。
不同土层具有不同的力学性能指标，了解和研究土层的物理力学性能指标对于工程设计和建设具有重要意义。
土力学_精品文档
土力学一、介绍土力学是土木工程中的一个重要学科，研究土壤力学和土木工程中土壤的应力、应变和变形等方面的规律。
土力学的研究对象是土壤及其力学性质，通过对土壤的特性和行为的研究，可以预测和控制土壤在工程中的行为，为土木工程的设计和施工提供科学依据。
二、土壤力学的基本概念1. 土壤物理性质土壤的物理性质包括土壤的颗粒组成、容重、孔隙比、相对密度等。
这些性质直接影响土壤的承载力、抗剪强度和渗透性等力学性质，是土壤力学研究的基础。
2. 土壤力学参数土壤力学参数包括土壤的压缩性、内摩擦角、剪切强度参数等。
这些参数描述了土壤在受力作用下的变形和破坏特性，是土壤力学分析和计算的重要依据。
3. 土壤应力状态土壤应力状态是指土壤中的应力分布情况，包括垂直应力、水平应力和剪应力等。
了解土壤的应力状态可以帮助工程师预测土壤的承载力、变形和破坏状态，从而设计出安全可靠的土木工程。
三、土壤力学的应用1. 土壤的承载力分析土壤的承载力是指土壤在承受外力作用下的最大抵抗能力。
工程师通过对土壤的颗粒组成、孔隙结构、内摩擦角等参数的分析，计算得出土壤的承载力，并根据承载力的大小来设计和选择合适的基础结构和土方工程。
2. 土壤的变形特性研究土壤在受力作用下会发生变形，包括压缩变形、剪切变形和液化等。
了解土壤的变形特性可以帮助工程师预测土壤的沉降和位移，并采取相应的补充措施，确保土木工程的安全和稳定。
3. 土壤的抗剪强度分析土壤的抗剪强度是指土壤在剪切作用下的抵抗能力。
通过对土壤的剪切试验和理论分析，工程师可以确定土壤的剪切强度参数，并结合实际工程条件进行抗剪强度的计算和分析，为土木工程的设计和施工提供重要依据。
四、土力学的挑战与发展土力学作为土木工程中的重要学科，正面临着一系列的挑战和发展机遇。
首先，随着城市化进程的加快和人口增长的需求，工程建设规模不断扩大，对土力学的研究和应用提出了新的要求。
其次，随着科技的进步和实验技术的发展，土力学研究手段和方法也将得到加强和完善，从而能够更加准确和全面地研究土壤的力学性质和行为规律。
各土层物理力学性能指标
各土层物理力学性能指标土层物理力学性能指标是描述土体固体物理性质的指标，可以用来评价土体的稳定性、抗冲刷性、渗透性等，常用指标包括体积重、单位重、孔隙比、含水率、饱和度、压缩性和剪切性能等。
1.体积重：体积重是指单位体积土体所受重力的大小。
体积重与土壤颗粒的密度有关，一般通过测定单位体积土样的质量和体积来计算。
体积重的大小直接关系到土壤的承载力和稳定性。
2.单位重：单位重是指单位体积土体的质量。
它是体积重的倒数，单位是kN/m3、单位重通常用来计算土体的水力学性质、液化性、动力响应等。
3.孔隙比：孔隙比是指土体中孔隙体积与总体积之比，是衡量土质疏松程度和渗透性的重要指标。
孔隙比越大，土体的渗透性越好。
4.含水率：含水率是指土体中含有的自由水的质量与干土质量之比。
含水率的大小直接影响土体的拟静力稳定性、渗透性、压缩性等。
5.饱和度：饱和度是指研究对象中孔隙中所含水的体积与总体积之比。
饱和度直接影响土体的渗透性、固结性、剪切强度等。
6.压缩性：压缩性是指土体在所受应力作用下体积发生变化的能力。
土壤的压缩性与孔隙分布和组成、饱和度、孔隙比等因素密切相关。
7.剪切性能：剪切性能是指土壤在受到剪切应力作用下的变形能力。
剪切性能是评价土体的抗剪强度和变形特性的重要指标。
除了上述指标外，还有其他一些指标也常用于描述土层的物理力学性能。
例如：-泊松比：泊松比是指材料在受到拉伸或压缩时沿着应变方向的变化与垂直方向的变化之比。
泊松比是评价土体的压缩性和弹性度量的重要指标。
-弹性模量：弹性模量是指材料在受力后恢复原状的能力。
弹性模量是衡量土壤抗剪切性能和变形能力的重要参数。
-液塑限度：液塑限度是指土壤从固态过渡到半固态和可塑态的水分含量范围。
液塑限度对土壤的可塑性和压缩性具有重要作用。
这些土层物理力学性能指标可以根据实际需要在实验室中进行土壤试验，以了解土体的性质，为土方工程、地基处理、地质工程设计等提供依据。
土工试验的认识
一、土的生成和特性 (2)1.形成作用 (2)2.土的主要成因类型及其特征 (3)二、土的一般特性 (7)三、土工实验的重要性 (8)1.土工试验对土力学及土木工程学科研究的重要性 (8)2.从土的物理、力学性质方面阐述土工试验的重要性 .. 9四.土工试验当前存在的问题 (11)１.试样的制备 (11)２.土的物理性质试验 (12)3.土体的定名 (15)4.土力学性质试验 (15)土工试验的认识一、土的生成和特性1.形成作用在土木工程中土是指覆盖在地表面上碎散的、没有胶结或胶结很弱的颗粒堆积物，地壳表层的岩石在阳光、大气、水和生物等因素影响下发生风化作用，使岩石崩解、破碎；经流水、风、冰川等动力搬运作用，在各种自然环境下沉积，形成土体，因此说：“土是岩石风化的产物”。
风化作用包括：1）物理风化是指由于温度变化、水的冻胀、波浪冲击、地震等引起的物理力使岩体崩解、碎裂的过程，这种作用使岩体逐渐变成细小的颗粒。
土体中的粗颗粒便是物理风化的产物。
2）化学风化是指岩体(或岩块、岩屑)与空气、水和各种水溶液相互作用的过程，这种作用不仅使岩石颗粒变细，更重要的是使岩石的矿物成分发生变化，形成大量细微颗粒(粘粒)和可溶盐类。
土体中的粘粒便是化学风化的产物。
3）生物风化由动物、植物和人类活动对岩体的破坏称生物风化，例如：长在岩石缝隙中的树，因树根伸展使岩石缝隙扩展开裂；人们开采矿山、石材，修铁路、打隧道，劈山修公路等活动形成的土等。
2.土的主要成因类型及其特征由于形成条件、搬运方式和沉积环境不同，自然界的土也就有不同的成因类型，可分为陆相沉积和海相沉积两类。
1）陆相沉积陆地环境下的沉积，包括：（1）残积土（物）岩石经风化作用后残留在原地的碎屑堆积物称为残积土，残积土没有分选作用和层理构造，与基岩之间没有明显的界限，矿物成分与基岩大致相同。
由于山区原始地形变化很大且岩层风化程度不一，使残积土的厚度在小范围内就有很大变化。
《土质学与土力学》第7章 土的抗剪强度
直剪仪内土样的应力和应变
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三轴压缩试验
三轴压缩试验也称三轴剪切试验，是测定土抗剪强度较为完善的方 法。三轴压缩仪由压力室、轴向加荷系统、施加围压系统、孔隙水压力
量测系统等组成。
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土的抗剪强度指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的主要力学性质之一。 土体的破坏通常部是剪切破坏。 建筑物地基在外荷载作用下将产生剪应力和剪切变形，土具有抵抗剪应力的
潜在能力——剪阻力，它随着剪应力的增加而逐渐发挥，剪阻力被完全发挥时，
土就处于剪切破坏的极限状态，此时剪应力也就到达极限，这个极限值就是土的 抗剪强度。 如果土体内某—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。 剪阻力的发挥
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土体中任意点的应力（莫尔应力圆）
土体内部的滑动可沿任何一个面发生，只要该面上的剪应力等于它的 抗剪强度。所以，必须研究土体内任一微小单元的应力状态。
在平面问题或轴对称问题中。取某一土体单元，若其大主应力1 和
小主应力3的大小和方向已知，则与大主应力而成角的任一平面上的法 向应力和剪应力τ可由力的平衡条件求得。
正比)，另—部分是土粒之间的粘结力，它是由于粘性土颗粒之间的胶
结作用和静电引力效应等因素引起的。
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大量试验表明，土的抗剪强度不仅与土的性质有关，还与试验时的
排水条件、剪切速率、应力状态和应力历史等许多因素有关。其中最重 要的是试验时的排水条件．根据K ．太沙基(Terzaghi) 的有效应力概念， 土体内的剪应力仅能由土的骨架承担，由此，土的抗剪强度应表示为剪 切破坏面上法向有效应力的函数．库伦公式应修改为： τf =′tan′ τf = c′＋′tan′ 式中 ′—— 剪切滑动面上的法向有效应力，kPa c′—— 土的有效粘聚力(内聚力)，kPa
淤泥质黏土水泥土典型力学性能指标试验研究
淤泥质黏土水泥土典型力学性能指标试验研究阮庆，阮波，曾元，温凯，李贤超（中南大学土木工程学院，湖南长沙410075）摘要：结合湖南洞庭湖区某高速公路淤泥质黏土软基处理工程，进行淤泥质黏土水泥土室内配合比试验和无侧限抗压强度试验，研究水泥土的无侧限抗压强度影响因素、应力～应变关系和变形模量的变化规律。
研究结果表明：淤泥质黏土水泥土的无侧限抗压强度随着养护龄期和水泥掺入比的增加而增加，随着含水率的增大而减小；无侧限抗压强度增长速率随着养护龄期的增大而减小，随着水泥掺入比的增大而增大；水泥土应力～应变全过程曲线可以分为加载初始阶段、塑性上升阶段、应力～应变下降阶段和残余强度阶段等四个阶段；水泥土的变形模量随着水泥土的无侧限抗压强度的增大而增大；高含水率、低水泥掺入比、短龄期的试件呈现塑性破坏；低含水率、高水泥掺入比、长龄期的试件呈现脆性破坏。
关键词：淤泥质黏土；水泥土；无侧限抗压强度；影响因素；变形模量；破坏模式中图分类号：U416.1 文献标志码：A 文章编号：Experimental research on typical mechanical performance indexof cement stabilized muddy clayRUAN Qing，RUAN Bo，ZENG Yuan，WEN Kai，LI Xian-chao（School of Civil Engineering，Central South University，Changsha 410075，China）Abstract：Mechanical properties of cement stabilized muddy clay for highway soft soil foundation, which was in Dong-ting Lake area, was discussed through the laboratory test of cement stabilized soil mixing proportion combined with unconfined compressive strength(UCS) test. The factors influencing UCS，and the change rules of stress-strain relationship and deformation modulus were chosen as the mechanical properties studied. The results indicated that with the increase of curing period and cement ratio, the strength of the specimens increased significantly, however, the strength of the specimens decreased with the increase of moisture content. The development of the growth rate for UCS was achieved by increasing cement ratio. Nevertheless, the decrease rate of UCS resulted from the increase of curing days.The initial leading stage，plastic growth stage，stress-staindecreased stage，and residual strength stage made up stress-stain versus of cement stabilized muddy clay.The deformation modulus of cement stabilized soil increased with the growth of UCS. Plastic fracture could be described fracture characteristics of the specimen with high moisture content, low cement ratio and short curingdays. At the same time, the fracture characteristics of the specimen with low moisture content, high cement ratio and long curing days.Key words：muddy clay；cement stabilized soil；UCS；influencing factor；deformation modulus；fracture characteristics淤泥类软土具有高含水率，高孔隙比，高压缩性，低渗透性，低固结系数等特性，这些特性决定了淤泥类软土无法直接作为天然地基。
土力学与地基基础知识点总结
土力学与地基基础知识点总结土力学与地基基础知识点总结1. 引言土力学（soil mechanics）是研究土体力学性质和力学行为的学科，它在土木工程中具有重要的地位。
地基基础则是土力学应用的一个重要领域，它关乎着建筑物的稳定性和安全性。
本文将从土力学的基础概念、土体性质、土力学参数和地基基础设计等方面，对土力学与地基基础的关键知识点进行总结。
2. 土力学的基础概念（1）土体：土力学研究的对象是由固体颗粒、空隙和水分组成的土体。
土体可以分为粘性土和非粘性土两大类。
（2）土力学三性：土体的强度、变形和渗透性是土力学研究的三个基本性质。
（3）边界条件：土体的力学行为与边界条件密切相关，包括自由边界、刚性边界和过渡边界。
（4）固结与压缩：土体在受到外力作用的过程中，会发生固结与压缩现象。
固结是指土体体积的减小，而压缩则是指土体产生的应力与应变的变化。
3. 土体性质（1）颗粒组成：土体的颗粒组成对其力学性质有很大影响，不同颗粒组成的土体具有不同的工程特性。
（2）粒径分布：土体中颗粒的粒径大小分布对土体的密实度、渗透性和抗剪强度等性质有影响。
（3）含水量：土体中水分的含量决定了土体的湿度状态，并影响其强度和固结性质。
（4）比表面积：土体颗粒的比表面积对水分和颗粒间的黏聚力有影响，是研究土体吸力和渗透性的重要参数。
4. 土力学参数（1）有效应力和孔隙水压力：有效应力是指实际应力减去孔隙水压力，对土体的强度和变形特性有重要影响。
（2）孔隙比和孔隙比因子：孔隙比是指土体的孔隙体积与固相体积的比值，是研究土体压缩性和渗透性的重要参数。
（3）剪切强度和摩擦角：土体的剪切强度与颗粒间的黏聚力和内摩擦角有关，是研究土体稳定性的重要指标。
（4）压缩指数和压缩预应力：土体的压缩指数和压缩预应力是研究土体固结性质的重要参数，对土体的固结行为有影响。
5. 地基基础设计（1）承载力计算：地基基础的主要设计目标是保证建筑物的稳定和安全，需要进行承载力计算来确定地基基础的尺寸和形式。
浅述淤泥质土的物理力学性质
浅述淤泥质土的物理力学性质邱龙朱海洲(宿迁市建筑设计研究院有限公司，江苏宿迁223800)工程技术睛要]本文分析了淤泥质土中腐殖酸的特性，并且阐述了腐殖酸对水泥固化土固化过程的影响机理；从减薄双电吕厚度、添加膨胀组分、提高早期强度、提高_L壤PH值、裂解有机质大分子结构和调节水泥离子和粘土颗粒的洚}生的角度提出了固化淤泥质土的对策。
傍；睦讧玎淤泥质土；固化；物理；力学性质土体固化剂是指凡是在常温下能够直接胶结土体中颗粒表面或能够与粘土矿物反应生成胶凝物质，从而改善和提高土体力学性能的材料。
近30年来，土体固化剂在国内外逐渐得到了广泛的应用。
一方面，通过机械搅拌混合对江河、湖泊、海湾等斑爱淤泥进行固化处理，将其固化后转化为土工材料和建筑材料进行再生利用，既节约资金，又解决废弃淤泥占用土地资源和污染环境的问题；另一方面，通过深层搅拌法对房基、路基等进行加固处理，提高地基承载力，节约造价。
然而，当遇到含水置高且富含有初质的淤泥质土时，采用传统的固化剂往往导致淤泥固化后的强度偏低，搅拌桩施工过程中出现难以成桩的问题，处理成本大大增加。
‘国内外针对固化土的研究主要包括两个方面：一方面是固化措施的研究，在掺入水泥的基础上，根据现场土质的特性添加石膏、粉煤灰和其它化学添加剂，改善固化效果，节约成本：另一方面是对固化土本构模型方面的研究，通过室内试验分析固化土的强度和变形特性，建立其本构模型。
但值得注意的是，目前有机质对固化土特性的影响及其固化对策的研究还比较少，针对淤泥质固化土自身特点的本构模型研究更少，从而无法对其变形特性进行合理数值描述，这在一定程度上阻碍了土体固．f七m J在有机质含量较高的淤泥质土场地中的应用。
1淤泥质土中腐殖酸的特性及其影响i．i淤泥质土中腐殖酸的特J生淤泥质土中的腐殖质—般占土中有机质总量的50％～90％，而腐殖酸又是腐殖质的主要成分，约占腐殖质总量的60％左右。
腐殖酸主要由碳、氢、氧、氯、硫等元素组成，此外还含有少量的钙、镁、铁、硅等灰分元素。
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
水泥土的基本物理力学性能探究
水泥土的基本物理力学性能探究一、重度和相对密度由于水泥浆的重度与土的重度相近，所以形成的水泥土重度与天然软土的重度相差不大。
如表1所示，当水泥掺量αw＝25%时，水泥土的重度仅比天然软土增加4.5%。
由此可见，用水泥土加固软土地基，其加固部分对下卧层不致产生过大的附加荷载，从而也不会引起较大的附加沉降。
由于水泥的相对密度（3.1）比一般土体的相对密度（2.65～2.75）大，故水泥土的相对密度也比天然土的相对密度稍大，且随着水泥掺入比的增加而增大，但增大的幅度很小，见表1。
表1 水泥土的物理性质二、渗透系数水泥土的渗透系数，随水泥掺入比的增加和含水量的降低而降低，8%～10%的掺入比是最经济的，再提高水泥掺入比也不能显著减小渗透系数；随养护龄期的增长而减小。
加固初期，水泥水化释放大量的Ca2＋，离子溶度和化合价增加，双电层厚度降低，土颗粒发生絮凝作用，形成一种大空隙的结构，水泥土渗透系数增大。
但是随着水泥的水化反应和火山灰反应的进行，产生大量的水化产物，填充在土颗粒集合之间，固化土的含水量或者孔隙比也随之降低，土体渗透系数降低。
三、无侧限抗压强度无侧限抗压强度试验，是水泥土在侧向应力为零的条件下，施加轴向压力使试样破坏，与三轴压缩中围压σ3＝0相对应。
由于试样是在压缩条件下破坏的，因此把这种情况下水泥土所承受的最大轴向压力称为无侧限抗压强度（unconfined compression strength），通常以q u或f cu表示。
无侧限抗压强度是水泥土最重要的力学指标，有关试验研究和分析将在后面几章做详细论述。
四、抗拉强度水泥土的抗拉强度可以由传统的拉伸试验和劈裂试验确定，但是前者测定的抗拉强度较后者测定的抗拉强度高，且离散性也大。
随着水泥掺入比的增加，抗拉强度也随之增大，但是破坏时的应变随之减少。
水泥土的抗拉强度σ1随无侧限抗压强度f cu的增加而增加，抗压和抗拉这两类强度有密切关系。
高亚成得出结论是抗拉强度为抗压强度8%～16%，一般为14%。
土工合成材料性能指标的分类
土工合成材料性能指标的分类土工合成材料性能指标的分类土工合成材料被广泛应用于水利和岩土工程的各个领域。
不同的工程对材料有不同的功能要求，并因此而选择不同类型和不同品种的土工合成材料。
为使土工合成材料在施工期和运用期能正常工作，必须有合理的设计方法和使用规范，统一的设计指标，并通过实验验证。
土工合成材料的指标一般可分为物理性能指标、力学性能指标、水力性能指标、土工合成材料与土相互作用指标及耐久性指标等。
下面逐一加以简单介绍。
(一) 物理性能指标1.单位面积质量单位面积质量，系1平方米土工织物的质量，称为土工织物的基本质量，单位为g/m2。
它是土工织物的一个重要指标。
对于任何一种系列产品来说，土工织物的单价与单位面积质量大致成正比，其力学强度随质量增大而提高。
因此，在选用产品时单位面积质量是必须考虑的技术和经济指标。
2.厚度指土工织物在2kPa法向压力下，其顶面与底面之间的距离，单位为mm。
土工织物厚度随所作用的法向压力而变，规定2kPa压力表示土工织物在自然状态无压条件下的厚度。
由图1-12可见不同类型土工织物的压缩量差别很大，其中针刺非织造土工织物的压缩量最大。
因此，当考虑非织造土工织物水力特性时，必须注意到上覆压力变化使水力特性变化的特点。
3．孔隙率定义为非织造土工织物所含孔隙体积与总体积之比，以百分数(％)表示。
该指标不直接测定，由单位面积质量、密度和厚度计算得到。
土工织物常用原材料的密度为：聚丙烯0.91g/m3，聚乙烯0.94～0.96g/m3，聚酯1.22～1.38g/m3，聚酰胺1.05～1.14g/m3，聚乙烯醇1.26～1.32g/m3，聚氯乙烯1.39g/m3。
孔隙率与厚度有关，所以孔隙率也随压力增大而变小。
有时织造和非织造土工织物的孔径和渗透系数很接近，但不能认为两者水力性能相似。
非织物土工织物的孔隙率远大于织造土工织物，因此其具有更好的反滤和排水性能。
(二) 力学性能指标针对土工织物在设计和施工中所受荷载性质不同，其力学强度指标分为下列几种：抗拉强度、握持强度、撕裂强度、胀破强度、CBR 顶破强度、圆球顶破强度、刺破强度等。
土的基本特性及本构关系与强度理论
土的基本特性及本构关系与强度理论一、本文概述本文旨在深入探讨土的基本特性、本构关系以及强度理论，以增进对土壤力学行为的理解，并为土木工程、地质工程、环境工程等领域提供理论基础和实践指导。
土作为自然界中广泛存在的介质，其力学特性对于工程结构的稳定性和安全性至关重要。
因此，研究土的基本特性、建立合理的本构关系以及探索强度理论，对于预防地质灾害、优化工程设计、提高施工效率等方面都具有重要的意义。
本文首先对土的基本特性进行概述，包括土的分类、物理性质、化学性质以及力学性质等方面。
在此基础上，进一步探讨土的本构关系，即土的应力-应变关系，包括弹性、弹塑性和塑性等方面。
通过对土的本构关系的深入研究，可以更准确地描述土的力学行为，为工程实践提供理论支持。
本文还将重点介绍土的强度理论，包括土的抗剪强度、抗压强度等方面。
土的强度理论是土力学中的核心内容之一，它对于评估土的承载能力、预测土的变形和破坏等方面具有重要的指导作用。
通过对土的强度理论的深入研究，可以为工程实践提供更加准确、可靠的理论依据。
本文将系统介绍土的基本特性、本构关系以及强度理论，以期为提高土木工程、地质工程、环境工程等领域的理论水平和实践能力做出贡献。
二、土的基本特性土是一种由固体颗粒、液体水和气体组成的三相体，其特性受到这些组成部分的性质、相对含量以及它们之间的相互作用的影响。
土的基本特性主要包括其物质组成、物理性质、力学性质和环境特性。
物质组成：土主要由固体颗粒（如砂粒、粘土粒等）、水和气体组成。
固体颗粒的大小、形状和分布决定了土的粒度特征和结构特性。
物理性质：土的物理性质包括密度、含水率、孔隙率、饱和度等。
这些性质对于理解土的力学行为和环境响应至关重要。
例如，密度反映了土体的紧实程度，含水率则影响了土的塑性和流动性。
力学性质：土的力学性质是指在外部荷载作用下土的应力-应变关系和强度特性。
土的力学性质受到其物质组成、物理状态和环境条件的影响。
《工程地质与土力学》第七章：土的渗透性
一、渗流的概念
水在重力作用下，通过土中的孔隙发生流动的现象叫水的渗透。土 体能被水透过的性质，叫土的渗透性， 它是土的力学性能之一。流动的水叫渗流，如图1所示。 土坝在挡水后，水在浸润线以下的坝体中产生渗流；水闸挡水后， 在上下游水位差作用下，水从上游经过闸基渗透到下游.
第七章 土的渗透性
图1 坝、闸渗透示意图 （a）土坝渗透： （b）闸基渗透
——土样的横截面积，cm2；
第七章 土的渗透性
（3）水的动力粘滞系数 水温愈高，水的动力粘滞系数η 愈小，渗透系数 k 值愈大，试验 时某一温度下测定的渗透系数，应按下式换算为标准温度20°C下的渗透 系数 T 即 k 20 kT
20
式中
kT k 20
——ToC和20oC时土的渗透系数；
第七章 土的渗透性
QL k Aht
式中：
k
Q
――土样的渗透系数，cm/s； ——时间
t 秒内流经土样的水量，cm3；
L ——土样厚度（即渗透路径），cm；
A
——土样的横截面积，cm2；
——试验时的水头差, cm； ——时间，s。
h
t
第七章 土的渗透性 2、变水头试验法
变水头试验就是在试验过程中，渗透水头随时间而变化的一种试验 方法，如图4
见图11；12；13。
第七章 土的渗透性
图11 心墙坝的粘土截水槽示意图
第七章 土的渗透性
图12 心墙坝混凝土防渗墙示意图
第七章 土的渗透性
图13 水平粘土铺盖示意图
第七章 土的渗透性
2、下游设置反滤层、盖重或减压井，滤土排水，使渗流逸出，又防止 细小颗粒被带走。 见图14
图7.14 水闸防渗示意图
新疆生土建筑黏性土体材料土力学性能分析
在生 土建 筑研究 领 域 中 ， 黏 性 土体 材 料 ” 生 土建 “ 为
筑 土坯砌 块 的重要 建筑材 料 。本文 根据所 在地 的具 体 土质情 况 ， 据 土 质 特 征 ， 了 大 量 的试 验 研 依 开
采用 ＳＹ 一 Ｔ Ｓ１型数 显 液 塑 限联 合 测 定 仪 对 土 样 进行界限含水 率测试 （ 图 １ ， 性 指数 ， ＝ 一 见 ）液 ． ．
２ １ 界 限含 水 率 试 验 ．
土 与 土体 是 既有 联 系 、 又有 区别 的两 个 相互 依 存 的概念 。 自然界 广 泛 存 在着 各 种 不 同状 态 的土 ， 它们 或具 有某些 相 同 、 似 的共 同特 征 ； 其 内外特 相 或 征表 现截 然 不 同 ， 因而 其 基 本 性 质 各 具 特 点 。
Ｍ ｅ ｈ ｎｃＰ ｒｏ ｍａ ｃ ａｙ ｉ ｏ ａ ｅ ｏｌＭ ａｅｉｌ ｏ ｎｉｎ ｒｈ Ｂｕｌｉｇ ｃ ａ ｉ ｅ ｆｒ ｎ ｅＡｎ ｌｓｓ ｆＣｌｙ ｙＳ ｉ ｔｒａｓｆｒＸｉｊａ ｇＥａ ｔ ｉ ｎ ｄ
Ｒ ｋｙ ． ｕ ｅａ Ａ，Ａ ｅ ａ ｇ Ｔ，Ａ ｕ ｕａｍａｔ Ｋ ｋ ￣ｉｎ ． ｂｄ ｓｉ ｉ． ｉ
第 ３ ４卷 第 ３期 ２１ ０ ２年 ６月
工 程 抗 震 与 加 固 改 造
Ｖｏ ． ４． ．３ １ ３ ＮＯ
Ｅａ ｔ ｑ ａ ｅ Ｒｅ ｉｔ ｎ ｒｈ ｕ ｋ ｓｓａ ｔＥｎｇｎ ｅ ｉｇ ａ ｄ Ｒｅｒ ｆｔ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｎ ｔｏｉｔ ｇ ｉ
Ｊｎ ０ ２ ｎ ．２ ｌ
善措 施方 法 ， 发挥生 土建 筑 的功能优 势 。 本文 依据 “ 土工 试验 方法 标 准 ” ， 对 新疆 生 针
土建 筑黏 性 土体材 料 ， 行土 工室 内试验 ， 进 揭示 新疆
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V e = V
v s
Vv n = × 100 % V
孔隙率n 土中孔隙体积与总体积之比， 孔隙率n ：土中孔隙体积与总体积之比，以百分数表示
5.土的饱和度 5.土的饱和度Sr 土的饱和度S
土中孔隙水的体积与孔隙总体积之比， 土中孔隙水的体积与孔隙总体积之比，以百分数表示 饱和度描述土中孔隙被水充 Vω 满的程度。干土Sr=0,饱和土 满的程度。干土Sr=0,饱和土 Sr = × 100 % r=100%。 Vv Sr=100%。 砂土根据饱和度分 为三种状态: 为三种状态:
三个指标最基本物理指标， 三个指标最基本物理指标， 可直接通过实验测定得出
常用的物理性质指标间的换算关系
换算步骤: 换算步骤: 假设V =1(V=1或 =1),并画出三相草图 并画出三相草图; ①:假设Vs=1(V=1或ms=1),并画出三相草图; 解出各相物质的质量和体积的换算指标; ②:解出各相物质的质量和体积的换算指标; ③:利用换算指标按基本定义列出所求的物理指标换算公式 已知关系五个: 已知关系五个: 质量m
2.土的含水量 2.土的含水量
土中水的质量与土粒质量之比，用百分数表示 土中水的质量与土粒质量之比，
mw m− ms w(% = ) = ms ms
单位: 单位:无量纲 一般范围：变化范围大 一般范围：
烘干法、 烘干法、酒精燃烧法
3.土粒比重(土粒相对密度) 3.土粒比重(土粒相对密度) 土粒比重
所以W = Ws + Ww = d s • γ w • (1 + ω )
物性指标是比例关系: 物性指标是比例关系: 可假设任一参数为1 可假设任一参数为1
对于饱和土, 对于饱和土, Va=0 剩下两个独立变量
【例1】某一原状土样，经试验测得的基本指标值 如下：重度γ = 16.7kN / m3 ,含水量 ω = 12.9%，土粒 比重 d s = 2.67 。试求孔隙比 e 、孔隙率 n 、饱和 γ d、饱和重度 γ sat 以及浮重度 γ ' 。 度 S r 、干重度 【解答】 解答】 解答
砂土湿度状态 饱和度Sr 饱和度Sr （ % ） 稍湿 Sr ≤ 50 很湿 50<Sr ≤ 80 饱和 Sr >80
以上9项物理性质指标， 注: 以上9项物理性质指标，其中
土的天然重度γ 土的天然重度 土的相对密度ds 天然含水量ω 天然含水量 反映土的密度指标有五个： 反映土的密度指标有五个： γ γd γsat γ’ ds 反映土的湿度指标有两个： 反映土的湿度指标有两个：ω sr 反映土的土的孔隙特征有两个： 反映土的土的孔隙特征有两个：e n
W s − Vs ⋅ γ w γ = V
'
m
ma=0 mw
空气 Air
Va Vv
单位：kN/m3 单位：kN/m3 换算公式： 换算公式：
水 Water
Vw
V
ms
固体 Solid
Vs
( d s − 1) ⋅ γ w γ′ = 1+ e
质量
体积
4.孔隙比 和孔隙率n 4.孔隙比e和孔隙率n 孔隙比e
2.67(1 + 0.129) ×10 e= −1 = − 1 = 0.805 γ 16.7 e 0.805 ω d s 0.129 × 2.67 n= = = 44.6% Sr = = = 43% 1 + e 1 + 0.805 e 0.805 γ 16.7 γd = = = 14.8kN / m3 1 + ω 1 + 0.129
反映 土的结构 分类 影 响
力学特性
蜂窝结构 絮状结构
土的组成 土体 固相 + 液相 + 气相
构成土骨架， 构成土骨架， 起主体作用
重要影响
次要作用
土体三相组成示意图
2.4 土物理性质指标
土的物理性质指标
(三相间的比例关系) 三相间的比例关系) 表 示
土的物理状态
粗粒土的松密程度 粘性土的软硬状态 影响
(d s + e)γ w (2.67 + 0.805) × 10 = = = 19.3kN / m3 1+ e 1 + 0.805
d s (1 + ω )γ w
γ sat
γ ' = γ sat − γ w = 19.3 − 10 = 9.3kN / m3
ds
【例2】 某饱和土体积为97 cm3 ，土的重力为1.98N，土烘 干后重力为1.64N，求含水量ω、土粒比重 d s , 孔隙比e 和孔隙率n。 【解答】 ω = W − Ws = 1.98 − 1.64 × 100% = 20.7% 解答】 解答 含水量
W mg γ= = (kN / m3 ) V V
土的重度取决于土粒的重 量，孔隙体积的大小和孔隙中 水的重量， 水的重量，综合反映了土的组 成和结构特征。 成和结构特征。 对具有一定成分的土而言， 对具有一定成分的土而言， 结构愈疏松，孔隙体积愈大， 结构愈疏松，孔隙体积愈大， 重度值将愈小。 重度值将愈小。
Ws 1 ds = ⋅ Vs γ w
单位: 单位: 无量纲 范围：2.6～ 范围：2.6～2.8 土粒重度与同体积4℃时纯水的重 土粒重度与同体积4℃时纯水的重 4℃ 度比值。 度比值。 比重瓶法测得
2.4.3 六个其他物理性指标
1.干重度
定义：单位体积土中固体颗粒的重量。 定义：单位体积土中固体颗粒的重量。 物理意义：表示水在孔隙中充满的程度。 物理意义：表示水在孔隙中充满的程度。 公式： 公式：
Ws 1.64
水的体积
W − Ws (1.98 − 1.64) × 10−3 = = 3.4 × 10−5 m3 = 34cm3 Vw = rw 10 γ 20.4 Vw 34 γd = = = 16.9kN / m3 e= = = 0.539 1 + ω 1 + 0.207 V − Vs 97 − 34 (1 + e)γ d (1 + 0.539) × 16.9 ds = = = 2.6kN / m3 γw 10
Gs γd = V
m
ma=0 ma=0 mw
空气 Air
Va Vv
单位：kN/m3 单位：kN/m3 换算公式：
水 Water
Vw
V
ds ⋅ γ w γs γ γd = = = 1+ e 1+ e 1+ w
ms
固体 Solid
Vs
质量
体积
2.饱和重度
定义：土的孔隙中全部充满水时单位体积土的重量。 定义：土的孔隙中全部充满水时单位体积土的重量。 公式： 公式： γ sat
力学特 性
2.4.1 土的三相简图
九个物理量: 九个物理量: V Vv Vs Va Vw ms m w ma m 物性指标是 比例关系: 比例关系: 可假设任一 参数为1 参数为1 物理量关系: 物理量关系:1. 三 相 草 图m=0 m mw空气 Air
Va Vv Vw
水 Water
V
ms
固体 Solid
W 1.98 ×10−3 γ= = = 20.4kN / m3 V 97 ×10−6
Vs
m = ms + mw + ma ma ≈ 0 mw = ρwVw
质量
体积
V = Vs + Va + Vw Vv = Va + Vw
2.4.2 三个基本物理性指标
1.土的重度 1.土的重度
天然状态下，土单位体积的重量， 天然状态下，土单位体积的重量，称为土的重度 范围：16～22 范围：16～ 环刀法测得
Gs + Vv ⋅ γ w = V
m
ma=0 mw
空气 Air
Va Vv
单位：kN/m3 单位：kN/m3 换算公式： 换算公式：
水 Water
Vw
V
γ sat
( d s + e) ⋅ γ w = 1+ e
ms
固体 Solid
Vs
质量
体积
3.浮重度(有效重度) 浮重度(有效重度)
定义：地下水位以下，土体受水的浮力作用时， 定义：地下水位以下，土体受水的浮力作用时，扣除水的浮力 后单位体积土的重量。 后单位体积土的重量。 公式： 公式：
地基与基础
Soil Mechanics and Foundation Engineering
常德职业技术学院
土建系 高小文
概述
土的形成
影响
土的组成
反映
力学性质
决定
物理性质 及状态
体现
工程特点
土的组成与结构构造
土是由固体颗粒、水和气体组成的三相分散体系。 土是由固体颗粒、水和气体组成的三相分散体系。 单粒结构 土的成分 形成条件
体积V
ds（1＋ω）ρw
ωdsρw
Vv=e
空气 Air 水 Water
e e
VV 由式e = 得VV = e VS 所以V = 1 + e
1+e
固体 Solid
Vs＝1
d s ρw
由式d s = 由式ω =
Ws 1 • 得Ws = Vs • d s • γ w = d s • γ w Vs γ w Ww × 100 得Ww = Ww • ω = d s • γ w • ω Ws