土力学与地基基础 PPT
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土力学与地基基础
目录
绪论
➢ 一、土力学、地基及基础的概念 ➢ 二、地基与基础研究的内容 ➢ 三、地基与基础理论的发展 ➢ 四、地基与基础课程的特点和学习方法
一、土力学、地基及基础的概念
一、土力学、地基及基础的概念
建筑物
上部结构 基础 地基
建构筑物的全部荷载均由其下的地层来承担。受建构筑物影响的那 一部分地层称为地基（指支承基础的土体或岩石）；
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
四、地基与基础课程的特点和学习方法
一、特点：（1）本课程涉及水文地质学、工程地质学、土力学等几个 学科领域，内容广泛、综合性强。 （2）课程理论性和实践性均较强。
项目一土的物理性质及工程分类
能力目标
➢ 掌握土的物理性质与土的工程分类 ➢ 了解土的三相组成 ➢ 掌握土的物理性质指标及三相比例指标之间的换算关系 ➢ 熟悉无钻性土、钻性土的物理状态指标 ➢ 掌握相对密度、塑限、液限、塑性指数和液性 指数等基本概念 ➢ 熟悉规范对地基土的工程分类方法 ➢ 掌握砂土、钻性土的分类标准
任务一土的成因与组成
土的成因
土具有各种各样的成因，不同成因类型的土具有不同的分布规律和 工程地质特征。下面简单介绍几种主要的成因类型。
任务一土的成因与组成
土的组成
在天然状态下，自然界中的土是由固体颗粒、水和气体组成的三相 体系。
固相：土的颗粒、粒间胶结物 液相：土体孔隙中的水
土
气相：孔隙中的空气
土的三相图
质量m 气
水
体积V
Vv V
Vw Va
mw
m
Vs百度文库
ms
土粒
任务二土的物理性质指标
土的三相图
描述土的三相物质在体积和质量上的比例关系的有关指标 ，称为土的三相比例指标。三相比例指标反映着土的干和湿、 松和密、软和硬等物理状态，是评价土的工程性质的最基本的 物理指标，也是工程地质报告中不可缺少的基本内容。三相比 例指标可分为两种，一种是基本指标，另一种是换算指标。
任务一土的成因与组成
任务一土的成因与组成
土的级配
级配曲线的纵坐标表示小于某土粒的累计质量百分比, 横坐标则是用对数表示的土的粒径。 由曲线的坡度可判断土的均匀程度， 曲线平缓，粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，级配良好。 曲线陡 粒径大小相差不大，土粒均匀，级配不好
任务一土的成因与组成
土的级配
不均匀系数： Cu= d60/ d10
三、地基与基础理论的发展
▪ 1773年 ▪ 1857年 ▪ 1885年
▪ 1925年 ▪ 1936年 ▪ 1949年
• 法国的库仑-砂土抗剪强度理论与土压力理论 英国朗肯—朗肯土压力理论
法国布新奈斯克（Boussinesq）—弹性半空间解 美国太沙基—《土力学》专著与有效应力原理 美国召开第一次国际土力学及基础工程会议 我国土力学研究进入发展阶段
如前所述，土由固体颗粒(固相)、水(液相)和气体(气相)组 成。为了便于说明和计算，通常用土的三相组成图来表示它们 之间的数量关系，如上图所示。三相图的右侧表示三相组成的 体积关系，左侧表示三相组成的质量关系。
任务二土的物理性质指标
土的基本指标
1、土的含水量w 土中水的质量与土粒质量之比(用百分率表示)，称为土
GS
ms
VSW
S W
e vv vs
任务二土的物理性质指标
土的换算指标
1、干密度和干重度 土粒质量与同体积的4℃时纯水的质量之比，称为土粒比重 (无量纲)，亦称为土粒相对密度。即：
d ms /V d d g
e vv vs
任务二土的物理性质指标
土的换算指标
2、土的饱和密度 sat ，和饱和重度 sat
饱和密度是指土中孔隙完全充满水时，单位体积土的质量; 饱和重度是指土中孔隙完全充满水时，单位体积内土所受 的重力(重量)，即：
的含水量，亦称为土的含水率。即：
w mW 100% ms
任务二土的物理性质指标
土的基本指标
2、土的土的密度ρ和重度
单位体积内土的质量称为土的密度ρ ，单位体积内土所受 的重力(重量)称为土的重度 。
m/V g
任务二土的物理性质指标
土的基本指标
3、土的比重Gs
土粒质量与同体积的4℃时纯水的质量之比，称为土粒比重 (无量纲)，亦称为土粒相对密度。即：
任务一土的成因与组成
土的三相图
V a 气体
V v V w 水 m w m v mw
V
m
Vs
土颗 m s
粒
任务一土的成因与组成
土的组成
任务一土的成因与组成
土的固相
① 粒组划分: 自然界中的土都是由大小不同的土颗粒组成的，土
颗粒的大小与土的性质密切相关。如土颗粒由粗变细，则土的 性质由无豁性变为豁性。粒径大小在一定范围内的土，其矿物 成分及性质也比较相近。因此，可将土中各种不同粒径的土粒 ，按适当的粒径范围分为若干粒组，各个粒组的性质随分界尺 寸的不同而呈现出一定质的变化。划分粒组的分界尺寸称为界 限粒径，根据《土的工程分类标准》( GB/T 50145-2007)规定， 土的粒组应按下表划分。
任务一土的成因与组成
任务一土的成因与组成
土的级配
根据颗粒大小分析试验结果，可以绘制颗粒级配曲线(粒径分 布曲线)，判断土的级配状况。土的颗粒级配是指土中各个粒组占 土粒总量的百分率，常用来表示土粒的大小及组成情况。颗粒级 配曲线一般 用横坐标表示粒径，纵坐标用来表示小于某粒径的土的质量分数( 或累计百分含量)。如下图中曲线a平缓，则表示粒径大小相差较 大，土粒不均匀，即为级配良好;反之，曲线较陡，则表示粒径的 大小相差不大，土粒较均匀，即为级配不良。
曲率系数： Cc=(d30)2/(d60× d10)
有效粒径 ——小于某粒径的土粒质量累计百分数为10%时相应 的粒径。
限定粒径 ——小于某粒径的土粒质量累计百分数为60%时相应 的粒径。
中值粒径 ——小于某粒径的土粒质量累计百分数为30%时相应 的粒径。
任务一土的成因与组成
土中水 结合水
自由水
任务二土的物理性质指标
建构筑物中将结构所承受的各种荷载传递到地基上的结构组成部分 称为基础。
二、地基与基础研究的内容
地基与基础是一门实用性很强的学科，其研究内容 涉及土质学、土力学、结构设计、施工技术以及与 工程建设相关的各种技术问题。
二、地基与基础研究的内容
为了保证建筑物的安全和正常使用，在地基基础设计中 ，须满足以下3个技术条件：
目录
绪论
➢ 一、土力学、地基及基础的概念 ➢ 二、地基与基础研究的内容 ➢ 三、地基与基础理论的发展 ➢ 四、地基与基础课程的特点和学习方法
一、土力学、地基及基础的概念
一、土力学、地基及基础的概念
建筑物
上部结构 基础 地基
建构筑物的全部荷载均由其下的地层来承担。受建构筑物影响的那 一部分地层称为地基（指支承基础的土体或岩石）；
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
四、地基与基础课程的特点和学习方法
一、特点：（1）本课程涉及水文地质学、工程地质学、土力学等几个 学科领域，内容广泛、综合性强。 （2）课程理论性和实践性均较强。
项目一土的物理性质及工程分类
能力目标
➢ 掌握土的物理性质与土的工程分类 ➢ 了解土的三相组成 ➢ 掌握土的物理性质指标及三相比例指标之间的换算关系 ➢ 熟悉无钻性土、钻性土的物理状态指标 ➢ 掌握相对密度、塑限、液限、塑性指数和液性 指数等基本概念 ➢ 熟悉规范对地基土的工程分类方法 ➢ 掌握砂土、钻性土的分类标准
任务一土的成因与组成
土的成因
土具有各种各样的成因，不同成因类型的土具有不同的分布规律和 工程地质特征。下面简单介绍几种主要的成因类型。
任务一土的成因与组成
土的组成
在天然状态下，自然界中的土是由固体颗粒、水和气体组成的三相 体系。
固相：土的颗粒、粒间胶结物 液相：土体孔隙中的水
土
气相：孔隙中的空气
土的三相图
质量m 气
水
体积V
Vv V
Vw Va
mw
m
Vs百度文库
ms
土粒
任务二土的物理性质指标
土的三相图
描述土的三相物质在体积和质量上的比例关系的有关指标 ，称为土的三相比例指标。三相比例指标反映着土的干和湿、 松和密、软和硬等物理状态，是评价土的工程性质的最基本的 物理指标，也是工程地质报告中不可缺少的基本内容。三相比 例指标可分为两种，一种是基本指标，另一种是换算指标。
任务一土的成因与组成
任务一土的成因与组成
土的级配
级配曲线的纵坐标表示小于某土粒的累计质量百分比, 横坐标则是用对数表示的土的粒径。 由曲线的坡度可判断土的均匀程度， 曲线平缓，粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，级配良好。 曲线陡 粒径大小相差不大，土粒均匀，级配不好
任务一土的成因与组成
土的级配
不均匀系数： Cu= d60/ d10
三、地基与基础理论的发展
▪ 1773年 ▪ 1857年 ▪ 1885年
▪ 1925年 ▪ 1936年 ▪ 1949年
• 法国的库仑-砂土抗剪强度理论与土压力理论 英国朗肯—朗肯土压力理论
法国布新奈斯克（Boussinesq）—弹性半空间解 美国太沙基—《土力学》专著与有效应力原理 美国召开第一次国际土力学及基础工程会议 我国土力学研究进入发展阶段
如前所述，土由固体颗粒(固相)、水(液相)和气体(气相)组 成。为了便于说明和计算，通常用土的三相组成图来表示它们 之间的数量关系，如上图所示。三相图的右侧表示三相组成的 体积关系，左侧表示三相组成的质量关系。
任务二土的物理性质指标
土的基本指标
1、土的含水量w 土中水的质量与土粒质量之比(用百分率表示)，称为土
GS
ms
VSW
S W
e vv vs
任务二土的物理性质指标
土的换算指标
1、干密度和干重度 土粒质量与同体积的4℃时纯水的质量之比，称为土粒比重 (无量纲)，亦称为土粒相对密度。即：
d ms /V d d g
e vv vs
任务二土的物理性质指标
土的换算指标
2、土的饱和密度 sat ，和饱和重度 sat
饱和密度是指土中孔隙完全充满水时，单位体积土的质量; 饱和重度是指土中孔隙完全充满水时，单位体积内土所受 的重力(重量)，即：
的含水量，亦称为土的含水率。即：
w mW 100% ms
任务二土的物理性质指标
土的基本指标
2、土的土的密度ρ和重度
单位体积内土的质量称为土的密度ρ ，单位体积内土所受 的重力(重量)称为土的重度 。
m/V g
任务二土的物理性质指标
土的基本指标
3、土的比重Gs
土粒质量与同体积的4℃时纯水的质量之比，称为土粒比重 (无量纲)，亦称为土粒相对密度。即：
任务一土的成因与组成
土的三相图
V a 气体
V v V w 水 m w m v mw
V
m
Vs
土颗 m s
粒
任务一土的成因与组成
土的组成
任务一土的成因与组成
土的固相
① 粒组划分: 自然界中的土都是由大小不同的土颗粒组成的，土
颗粒的大小与土的性质密切相关。如土颗粒由粗变细，则土的 性质由无豁性变为豁性。粒径大小在一定范围内的土，其矿物 成分及性质也比较相近。因此，可将土中各种不同粒径的土粒 ，按适当的粒径范围分为若干粒组，各个粒组的性质随分界尺 寸的不同而呈现出一定质的变化。划分粒组的分界尺寸称为界 限粒径，根据《土的工程分类标准》( GB/T 50145-2007)规定， 土的粒组应按下表划分。
任务一土的成因与组成
任务一土的成因与组成
土的级配
根据颗粒大小分析试验结果，可以绘制颗粒级配曲线(粒径分 布曲线)，判断土的级配状况。土的颗粒级配是指土中各个粒组占 土粒总量的百分率，常用来表示土粒的大小及组成情况。颗粒级 配曲线一般 用横坐标表示粒径，纵坐标用来表示小于某粒径的土的质量分数( 或累计百分含量)。如下图中曲线a平缓，则表示粒径大小相差较 大，土粒不均匀，即为级配良好;反之，曲线较陡，则表示粒径的 大小相差不大，土粒较均匀，即为级配不良。
曲率系数： Cc=(d30)2/(d60× d10)
有效粒径 ——小于某粒径的土粒质量累计百分数为10%时相应 的粒径。
限定粒径 ——小于某粒径的土粒质量累计百分数为60%时相应 的粒径。
中值粒径 ——小于某粒径的土粒质量累计百分数为30%时相应 的粒径。
任务一土的成因与组成
土中水 结合水
自由水
任务二土的物理性质指标
建构筑物中将结构所承受的各种荷载传递到地基上的结构组成部分 称为基础。
二、地基与基础研究的内容
地基与基础是一门实用性很强的学科，其研究内容 涉及土质学、土力学、结构设计、施工技术以及与 工程建设相关的各种技术问题。
二、地基与基础研究的内容
为了保证建筑物的安全和正常使用，在地基基础设计中 ，须满足以下3个技术条件：