中南大学土力学内容总结

中南大学土力学教学安排

二、课程的基本要求

学完“土力学”后，应达到以下基本要求：

①认识土为松散体这一特点，并以此解释土的变形规律、渗透性质、强度特性；

②掌握土的物理性质及其基本指标，土的分类，确定土的物理状态和土的定名，以及土的物理性质指标和土的强度和变形的关系；

③掌握土中应力分布，地基变形，一维渗透固结理论，库仑——莫尔强度理论；

④要求掌握库仑、朗金土压力计算理论及适用范围，以及几种常见情况的土压力计算；

⑤掌握土坡稳定的一些基本概念和土坡稳定计算的条分法，了解摩擦圆法和增加土坡稳定的一些措施。

三、课程的基本内容以及重点难点

绪论

介绍“土力学”的主要内容、任务和工程应用成就。

第一章土的物理力学性质

讲授内容：土的生成，土的粒径组成和矿物成分，土中的水和气体，土的三相含量指标，土的物理状态及指标，土的工程分类。

自学内容：土的结构及其联结，土的膨胀、收缩及冻胀。

重点：土的组成，三相含量指标和物理状态指标的计算，土的分类。上述实验方法和资料整理。

难点：认识土的物理指标和状态指标的变化对土性质的影响。

第二章土的渗透性及水的渗流、第三章土中应力和地基应力

分布

讲授内容：土中一点的应力状态和应力平衡方程，土的渗透性，饱和土的有效压力和孔隙水压力，在简单受力条件下地基中应力分布，基底的接触应力，刚性基础基底压力简化算法，弹性半无限体内的应力分布。

自学内容：部分饱和土的孔隙压力及有效压力，孔隙压力系数。

重点：土的渗透性和有效压力的概念，饱和土的有效压力和孔隙水压力计算，弹性半无限体内的应力分布计算。

难点：在渗透条件下，土的有效压力和孔隙水压力计算。

第四章土的变形性质及地基沉降计算

讲授内容：土的弹性变形性质，土的压缩性，饱和粘土的渗透固结和太沙基一维固结理论，试验方法测定土的变形模量，地基沉降计算，沉降差与倾斜，饱和粘土的沉降过程。

自学内容：太沙基一维固结方程的详细推导和固结度公式的推导。

重点：土的压缩性和压缩性指标，土的固结概念，地基沉降的计算。

难点：基底非均匀压力时地基沉降的计算，各种荷载应力图形下固度的计算。

作业量：计算题4-5道，概念题2-3道

第五章土的抗剪强度

讲授内容：摩尔——库仑强度理论，土中一点应力平衡和应力平衡条件议程，抗剪强度实验，砂土和粘土的抗剪强度。

自学内容：了解应力路径及其影响。

重点：摩尔——库仑强度理论及公式，抗剪强度实验。

难点：几种抗剪强度实验中的应力状态。

第六章天然地基承载力

讲授内容：地基的破坏形态，地基临塑压力，浅基础的极限承力的近似解（魏西克——勃朗特公式），按规范确定地基极限承载力，地基承载力的荷载试验。

自学内容：了解原位测试确定地基承载力的几种方法。

重点：地基临塑压力，浅基础的极限承力，按规范确定地基极限承载力。

难点：极限承载力。

第七章土压力

讲授内容：土压力的概念和分类及决定性因素，静止土压力的计算，朗肯土压力理论，库仑土压力理论，荷载作用下土压力的计算，粘性土的土压力，成层土的土压力计算。

自学内容：土压力的作图法

重点：朗肯土压力理论，库仑土压力理论，。

难点：粘性土和成层土土压力的计算。

中南大学土力学习题

第一章 土的物理性质

1． 土的三相比例指标包括：土粒比重、含水率、重度、孔隙比、孔隙率和饱和度，其中能够直接为试验所取得的是哪三个？

答：能够直接为试验所取得的是土粒比重，含水量，重度。 2． 评价砂土和粘性土的物理指标分别有哪些？ 答：评价砂土的物理指标有孔隙比e 、相对密实度

r

D 和标准贯入试验击数

63.5

N

评价粘性土的物理指标有最大干重度

max d γ、最优含水率op ω、压实系数c λ

3．有一种土样，孔隙率50%n =，土粒比重 2.7

s G =，含水率是37%ω=，则该

土样处于何种状态？ 答：因为/(1)1e n n =-=，0.37 2.7

1.01s r wG S e ⨯=

=≈，所以该土样属于饱和状

态。

4．已知土粒的土粒比重

2.70

s G =，含水率30%ω=，则10kN 的土重中干土和水

的重量各为多少？若土的孔隙率50%n =，则此时孔隙的体积为多少？ 解：

3

3

10

7.7110.3107.7 2.37.7

0.2852.710

50%0.2851150%s w s s s w v s W W kN W kN W V m G n V V m n ωγ===++=-====⨯=

=⨯--

5．有一块503

cm 的原状土样质量为95.15g ，烘干后质量为75.05个，已知土粒比重

2.67

s G =，求天然重度γ、干重度

d γ、饱和重度sat γ、浮重度'γ、天然含水

率ω、孔隙比e 、孔隙率n 、饱和度

r

S ，并比较γ、

d γ、sat γ、'γ数值的大小。

解：土的天然重度 53

695.151019.03/5010W kN m

V γ--⨯===⨯

土的干重度 5

3

6

75.051015.01/5010s d W kN m V γ--⨯===⨯

土的含水率

95.1575.05

100%100%26.78%75.05s s W W W ω--=

⨯=⨯=

土的饱和重度 3

(1)19.03(2.671)

1019.39/(1) 2.67(126.78%)s sat w s G kN m G γγγω-⨯-=

+=+=+⨯+

土的浮重度

3

'19.39109.39/sat w kN m γγγ=-=-=

土的孔隙比

2.6710

110.779

15.01s w

d

G e γγ⨯=

-=

-=

土的孔隙比

e 0.779

n=

0.4381+e 10.779==+

土的饱和度

26.78% 2.67

S 91.8%

0.779s

r G e

ω⨯=

=

=

各种不同重度之间的关系为：

sat

γ＞γ＞

d

γ＞'γ

6．某土坝施工时，土坝材料的土粒比重为 2.70

s G =，天然含水率为10%ω=，

上坝时的虚土干重度为

3

12.7/d kN m γ=，要求碾压后饱和重度达到95％，干重度

达到3

16.8/kN m ，如每日填筑坝体3

5000m ，问每日上坝多少虚土？共需加多少