土力学重点分析
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绪论：土及土力学有哪些特点？
连续介质力学 的基本知识
描述碎散体 特性的理论
实验规律及工 程实践经验
土力学
研究土体的一门力学，它是研究土体 的应力、变形、强度、渗流及长期稳 定性的一门学科。
土力学的特点
绪论：为什么要学习土力学？
土工结构物或地基
土
强度问题 变形问题 渗透问题
强度特性 变形特性 渗透特性
土的冻胀性
§2.7 土的分类
岩石 碎石土
砂土 粉土 粘性土 特殊土
粉土：粒径大于0.075mm的颗粒含量小
于全质量50%而塑性指数Ip10的土
粘性土：塑性指数Ip>10的
土 粉质粘土：10<Ip17的土 粘 土 ： Ip>17的土
建筑地基土的分类
§3.1 概述
土是一种碎散的多孔介质， 其孔隙在空间互相连通。当 饱和土中的两点存在能量差 时，水就在土的孔隙中从能 量高的点向能量低的点流动
土的特点 ①散体性 ②多相性 ③自然变异性
§1.2 土中固体颗粒
粒组含量用于土的分类定名； 不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度：
Cu 5为不均匀土； Cu 5为 均匀土
曲率系数Cc用于判定土的连续程度： Cc =1~3为级配连续土；Cc>3 或 Cc<1为级配不连续土 不均匀系数Cu和曲率系数Cc 用于判定土的级配优劣：
Cu 5且 Cc=1~3为级配 良好的土；
如果Cu< 5 或Cc>3 或Cc<1为 级配 不良的土
粒径级配曲线和指标的应用
§1.3 土中水和土中气
土体有三个组成部分：固相、液相和气相
固体颗粒
粒径级配 矿物成分 颗粒形状
土中水
结合水 ：强结合水、弱结合水 自由水 ：重力水、毛细水
土中气体
自由气体 封闭气体
小结
§2.3黏性土的物理特征
定义： I源自文库wLwp
wp
wl
土处在可塑状态的含水量变化范围 大体上表示土的弱结合水含量
➢ 反映吸附结合水的能力，即粘性大小 ➢ 大致反映粘土颗粒含量 ➢ 常作为细粒土工程分类的依据
塑性指数
§2.3黏性土的物理特征
不同的粘土，含水量w相同，但wp、wl 大小不同， 稠度可能不同
§2.2土的三相比例指标
密实程度 干湿程度
……
土的三个组成相的体积和质 定义 量上的比例关系
室内测定三个基本 物理性质指标：
土的密度 土粒比重 土的含水量
三相草图法
其它物理性质指标 孔隙含量 含水程度 密度和容重
• 特点: 指标概念简单，数量很多
• 要点：名称、概念或定义、符号、表达式、 单位或量纲、常见值或范围、联系与区别
小结
§1.5 土的结构和构造
土的结构：指土粒的原位集合体 特征，是由土粒单元的大小、矿 物成分、形状、相互排列及其联 结关系等因素形成的综合特征。
• 原状土和 重塑土的 强度不同
土的结构性
微观 结构
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 分之间的相互关系的特征。
土的结构
宏观 结构
土的渗透性研究主要方面
§3.2 土的渗透性
土 粒度成分
密实度 饱和度
结构 构造
水的温度
一般土粒愈粗、大小愈均匀、形状愈圆滑，
土K愈值密也实就，愈k大值。愈小。 细试粗粒验粒土资土在料中天表含然明有状，细态对粒下于土具砂时有土，复，随杂k值细结对粒构数含，与量结土的构的增一e旦 扰和一动D加r般，成，情原线k况有性值下的关急饱过系剧和水。下度通降愈道。低的，形k状值、愈大小小。及这其是分因布为 就低土对会饱的于全和构粘部土造性改的因土变孔素，，隙对孔因中k隙而存值比k在的值对较影也k多响的就气也影不泡很响同会大更。减。大小。过水断 面例扰积如动。，土在样粘与性击土实层土中样有的很k值薄通的常砂均土比夹同层一的密层度理 构值原试水大造状验温许，土表不多会样明同倍使的，时。土k值渗，在为透水水小系的平。数重方k度向与相的水差k的h不值重多比度；垂及而直粘粘方滞滞向度度的有变k关v 。
• 坡积土：土粒粗细不同，性质不均 • 洪积土：有分选性，近粗远细 • 冲积土：浑圆度分选性明显，土层交迭 • 湖积土：含有机物淤泥，土性差 • 海积土：颗粒细，表层松软，土性差 • 风积土：颗粒均匀，层厚而不具层理 • 冰积土：土粒粗细变化较大，性质不均匀
搬运与沉积
§1.1 土的形成
土 的 程 形 影响 成 过
液性指数：
IL
w wp wL wp
wp
w
wl
IL0 坚硬(半固态) 0<IL0.25 硬塑 0.25 <IL 0.75 可塑 0.75 <IL 1 软塑
IL>1 流塑
液性指数表示土的软硬状态
液性指数
§2.6粘性土的胀缩性、湿陷性和冻胀性
冻胀原理：
土发生冻胀一般是指土中水分向冻结区迁移和积聚的结果。 当土层中温度降至负温时，土中的自由水首先在OoC时冻结成 冰晶体，随着气温的继续下降，弱结合水的最外层也开始冻结。 这样就使冰晶体周围土中的结合水膜减薄，土粒就产生剩余的 分子引力。同时，结合水膜的减簿，使得水膜中的离子浓度增加， 又加强了渗透压力。在这两种力的作用下，附近未冻结区水膜较 厚处的结合水，被吸引到冻结区的水膜较薄处。 一旦水分被吸引到冻结区后，水即被冻结，使冰晶体增大，而 不平衡引力继续存在。若未冻结区存在着水源和水源补给通道， 则末冻结区的水分就会不断地向冻结区迁移积聚，使冰晶体不断 扩大，在土层中形成冰夹层，土体发生隆胀，即冻胀现象。 这种冰晶体的不断增大，一直要到水源的补给断绝后才停止
土力学可以解决工程实践问题，这正是土力学存 在的价值以及我们学习土力学的目的。
学习土力学的目的 土力学重点分析
概念 土力学是研究土 体的一门力学，它 是研究土体的应力、 变形、强度、渗流 及长期稳定性的一 门学科。
§1.1 土的形成
残积土
无搬运
运积土
有搬运
风化所形成的土颗粒，受自然力的作用搬运到 远近不同的地点所沉积的堆积物
渗透 渗透性
渗流
液体从物质微孔中透过的现象称为渗透 土体具有被液体透过的性质称为土的渗透 性或透水性 液体 在土孔隙或其他透水性介质 中的流动 问题称为渗流
土体中的渗流
§3.1 概述
渗流量 渗透破坏 渗流控制
渗流量问题:如基坑开挖或施工围堰时的渗 水量及排水量计算，土堤坝身、坝基土中 渗渗水透量破，坏水问井题的:土供中水的量渗或流排会水对量土等颗。粒施加 作渗用流力控即制渗问流题力：，当当渗渗流流量力或过渗大透时变就形会不引满 起足土设颗计粒要或求土时体，的就移要动研，究产工生程渗措透施变进形行，渗 甚流至控渗制透。破坏。
连续介质力学 的基本知识
描述碎散体 特性的理论
实验规律及工 程实践经验
土力学
研究土体的一门力学，它是研究土体 的应力、变形、强度、渗流及长期稳 定性的一门学科。
土力学的特点
绪论：为什么要学习土力学？
土工结构物或地基
土
强度问题 变形问题 渗透问题
强度特性 变形特性 渗透特性
土的冻胀性
§2.7 土的分类
岩石 碎石土
砂土 粉土 粘性土 特殊土
粉土：粒径大于0.075mm的颗粒含量小
于全质量50%而塑性指数Ip10的土
粘性土：塑性指数Ip>10的
土 粉质粘土：10<Ip17的土 粘 土 ： Ip>17的土
建筑地基土的分类
§3.1 概述
土是一种碎散的多孔介质， 其孔隙在空间互相连通。当 饱和土中的两点存在能量差 时，水就在土的孔隙中从能 量高的点向能量低的点流动
土的特点 ①散体性 ②多相性 ③自然变异性
§1.2 土中固体颗粒
粒组含量用于土的分类定名； 不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度：
Cu 5为不均匀土； Cu 5为 均匀土
曲率系数Cc用于判定土的连续程度： Cc =1~3为级配连续土；Cc>3 或 Cc<1为级配不连续土 不均匀系数Cu和曲率系数Cc 用于判定土的级配优劣：
Cu 5且 Cc=1~3为级配 良好的土；
如果Cu< 5 或Cc>3 或Cc<1为 级配 不良的土
粒径级配曲线和指标的应用
§1.3 土中水和土中气
土体有三个组成部分：固相、液相和气相
固体颗粒
粒径级配 矿物成分 颗粒形状
土中水
结合水 ：强结合水、弱结合水 自由水 ：重力水、毛细水
土中气体
自由气体 封闭气体
小结
§2.3黏性土的物理特征
定义： I源自文库wLwp
wp
wl
土处在可塑状态的含水量变化范围 大体上表示土的弱结合水含量
➢ 反映吸附结合水的能力，即粘性大小 ➢ 大致反映粘土颗粒含量 ➢ 常作为细粒土工程分类的依据
塑性指数
§2.3黏性土的物理特征
不同的粘土，含水量w相同，但wp、wl 大小不同， 稠度可能不同
§2.2土的三相比例指标
密实程度 干湿程度
……
土的三个组成相的体积和质 定义 量上的比例关系
室内测定三个基本 物理性质指标：
土的密度 土粒比重 土的含水量
三相草图法
其它物理性质指标 孔隙含量 含水程度 密度和容重
• 特点: 指标概念简单，数量很多
• 要点：名称、概念或定义、符号、表达式、 单位或量纲、常见值或范围、联系与区别
小结
§1.5 土的结构和构造
土的结构：指土粒的原位集合体 特征，是由土粒单元的大小、矿 物成分、形状、相互排列及其联 结关系等因素形成的综合特征。
• 原状土和 重塑土的 强度不同
土的结构性
微观 结构
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 分之间的相互关系的特征。
土的结构
宏观 结构
土的渗透性研究主要方面
§3.2 土的渗透性
土 粒度成分
密实度 饱和度
结构 构造
水的温度
一般土粒愈粗、大小愈均匀、形状愈圆滑，
土K愈值密也实就，愈k大值。愈小。 细试粗粒验粒土资土在料中天表含然明有状，细态对粒下于土具砂时有土，复，随杂k值细结对粒构数含，与量结土的构的增一e旦 扰和一动D加r般，成，情原线k况有性值下的关急饱过系剧和水。下度通降愈道。低的，形k状值、愈大小小。及这其是分因布为 就低土对会饱的于全和构粘部土造性改的因土变孔素，，隙对孔因中k隙而存值比k在的值对较影也k多响的就气也影不泡很响同会大更。减。大小。过水断 面例扰积如动。，土在样粘与性击土实层土中样有的很k值薄通的常砂均土比夹同层一的密层度理 构值原试水大造状验温许，土表不多会样明同倍使的，时。土k值渗，在为透水水小系的平。数重方k度向与相的水差k的h不值重多比度；垂及而直粘粘方滞滞向度度的有变k关v 。
• 坡积土：土粒粗细不同，性质不均 • 洪积土：有分选性，近粗远细 • 冲积土：浑圆度分选性明显，土层交迭 • 湖积土：含有机物淤泥，土性差 • 海积土：颗粒细，表层松软，土性差 • 风积土：颗粒均匀，层厚而不具层理 • 冰积土：土粒粗细变化较大，性质不均匀
搬运与沉积
§1.1 土的形成
土 的 程 形 影响 成 过
液性指数：
IL
w wp wL wp
wp
w
wl
IL0 坚硬(半固态) 0<IL0.25 硬塑 0.25 <IL 0.75 可塑 0.75 <IL 1 软塑
IL>1 流塑
液性指数表示土的软硬状态
液性指数
§2.6粘性土的胀缩性、湿陷性和冻胀性
冻胀原理：
土发生冻胀一般是指土中水分向冻结区迁移和积聚的结果。 当土层中温度降至负温时，土中的自由水首先在OoC时冻结成 冰晶体，随着气温的继续下降，弱结合水的最外层也开始冻结。 这样就使冰晶体周围土中的结合水膜减薄，土粒就产生剩余的 分子引力。同时，结合水膜的减簿，使得水膜中的离子浓度增加， 又加强了渗透压力。在这两种力的作用下，附近未冻结区水膜较 厚处的结合水，被吸引到冻结区的水膜较薄处。 一旦水分被吸引到冻结区后，水即被冻结，使冰晶体增大，而 不平衡引力继续存在。若未冻结区存在着水源和水源补给通道， 则末冻结区的水分就会不断地向冻结区迁移积聚，使冰晶体不断 扩大，在土层中形成冰夹层，土体发生隆胀，即冻胀现象。 这种冰晶体的不断增大，一直要到水源的补给断绝后才停止
土力学可以解决工程实践问题，这正是土力学存 在的价值以及我们学习土力学的目的。
学习土力学的目的 土力学重点分析
概念 土力学是研究土 体的一门力学，它 是研究土体的应力、 变形、强度、渗流 及长期稳定性的一 门学科。
§1.1 土的形成
残积土
无搬运
运积土
有搬运
风化所形成的土颗粒，受自然力的作用搬运到 远近不同的地点所沉积的堆积物
渗透 渗透性
渗流
液体从物质微孔中透过的现象称为渗透 土体具有被液体透过的性质称为土的渗透 性或透水性 液体 在土孔隙或其他透水性介质 中的流动 问题称为渗流
土体中的渗流
§3.1 概述
渗流量 渗透破坏 渗流控制
渗流量问题:如基坑开挖或施工围堰时的渗 水量及排水量计算，土堤坝身、坝基土中 渗渗水透量破，坏水问井题的:土供中水的量渗或流排会水对量土等颗。粒施加 作渗用流力控即制渗问流题力：，当当渗渗流流量力或过渗大透时变就形会不引满 起足土设颗计粒要或求土时体，的就移要动研，究产工生程渗措透施变进形行，渗 甚流至控渗制透。破坏。