清华大学版-土力学基本概念超级总结

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1 2 Cu d 60 / d 10 d 10 小于此种粒径的土的质量占总质量的10%,也称为有效粒径。 2 d 30 小于此种粒径的土的质量占总质量的30%。 d 30 Cc d 60 d10 d 60 小于此种粒径的土的质量占总质量的60%,也称为控制粒径。
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sr 定义: 土中孔隙水的体积与孔隙体积之比, 以百分数表示, 即:
或天然含水率与饱和含水率之比: s r 5) 土粒比重(或比密度) 定义:土粒的质量与同体积纯蒸馏水在 4。C 时的质量之比,即:
w 100% 。 wsat
Gs
ms vs ( w
4 C
100% )
注:土粒比重在数值上即等于土粒的密度,是无量纲数。 8. 土的物理状态指标 1) 粗粒土(无粘性土)的密实度: 定义:土的密实度通常指单位体积中固体颗粒的含量。 i. 度量密实度的指标称为相对密度 Dr。
上述两个要求的土,称为级配不良的土。 6. 粘图矿物依硅片和铝片的组叠形式的不同可以分为: 1) 高岭石:颗粒较粗,不容易吸水,失水收缩,或说亲水能力差。 2) 蒙脱石:颗粒细微,具有显著的吸水膨胀、失水收缩的特性,或说亲水 能力强。 3) 伊利石:特征介于高岭石和蒙脱石之间。 7. 确定三相比例关系的基本指标: 1) 密度 i. 土粒密度(particle density)
Vv 100% 。 V
定义:土中孔隙体积与固体颗粒实体体积之比,以小数表示,即: e
Vv Vs
注:孔隙比和孔隙率(度)都是用以表示孔隙体积含量的概念。两者有如下 关系: n
n e 或e 。 1 e 1 n
vw 100% vv
4) 饱和度(degree of saturation)
p
s ,OCR 愈大,土的超固结
2011-1-29 完成 高等土力学部分
土力学基本概念总结
1. 第四纪土按搬运和堆积方式不同可以分为: 1) 残积土:指母岩表层经风化作用破碎成为岩屑或细小颗粒后,未经搬运, 残留在原地的堆积物。 2) 运积土:指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。 (可分为坡积土、洪积土、冲积土、湖泊沼泽沉积 土、海相沉积土、冰积土、风积土) 2. 土的三个主要特征: 1) 碎散性:颗粒之间存在着大量的孔隙,可以透水和透气。 2) 三相体性:自然界的土一般是由固体颗粒、水和气体三种成分所构成。 3) 自然变异性:土是自然界漫长的地质年代内所形成的性质复杂、不均匀、 各向异性且随时间而在不断变化的材料。 3. 土的粒径级配两种定义: 1) 分析粒径的大小及其在土中所占的百分比。 2) 土中各粒组的相对含量。 4. 土的组成及粒径级配分析方法:
适用 (无粘性土)(由砾石和砂粒组成) (0.1mm )筛分法 粗粒土: 粒径级配 土 分析方法 适用 (黏性土) (由粉粒、粘粒和胶粒组成) ( 0.1mm)水分法 细粒土:
5. 土的不均匀系数 CU 和土的粒径级配累积曲线的曲率系数 Cc :
定义:土粒密度是指固体颗粒的质量 ms 与其体积 Vs 之比;即土粒的单位体 积质量: s ii.
ms 。 Vs
土的密度(soil density)
定义:土的密度是指土的总质量 m 与总体积 V 之比,也即为土的单位体积的 质量: iii.
ms mw m 。 V V s Vv Va
18) 活化能:碰撞理论认为,反应物分子要能发生反应,必须发生有效碰撞而达 到活化状态,由普通分子变为活化分子所需的最低能量称为活化能 19) 流变性:变形与力的响应与时间相关的特性。由流变性而发生的压缩称为次 固结,使正常土呈超固结特性 20) 蠕变:在恒定的荷载作用下变形随时间发展 21) 弹性后效:固体在卸载后弹性变形经过一段时间后才恢复的现象。 22) 应力松弛:在变形恒定的情况下应力随时间减小的特性。 23) 长期强度: 在长期剪切过程中结构凝聚力大部分遭受破坏, 剪胀性充分发挥, 超孔隙水压力充分消散后的最大剪力。 24) 本构方程(物性方程,物理方程) :物理或材料的物性关系在力学领域通 常称为本构关系。 25) 变弹性:变弹性模型直接把胡克定律写成增量型,认为弹性系数及弹性模量 是变量,假定它们只是应力状态的函数,与应变路径无关。 26) 次弹性模型:只有应力增量张量和应变增量张量间存在一一对应弹性关系的 模型。 27) 超弹性模型:分别以弹性理论中应力总量与应变总量之间的唯一性假设和应 变能应力总量之间唯一性假设而推导出增量型应力应变关系的模型。 28) 塑性应变梯度理论:在传统弹性说性理论的框架下,增加考虑位移二阶导数 (应变梯度项)的影响(可以不变量形式出现在本构关系中) ,而这些应变 梯度不变量与传统应变不变量之间在长度量纲上将存在差异。 29) 许可性原理(相容性原理) :认为本构关系必须与质量、动量、能量基本定 律相容,与熵不等式相容、不能矛盾。 30) 有限特征长度比:表示物体或材料的质点尺寸的大小与物体或工程结构特征 长度的比值。 31) 变形局部化:指在一定的外界条件下介质内形成一薄层的强烈变形区,或称 剪切带的一种现象。 32) 有效应力:由土骨架承担的应力(指颗粒间传递的总荷载与土体总截面积之 比) 33) 结合水:指受电分子吸引力吸附于土颗粒表面的土中水。
水条件下施加竖向压力至试件剪切破坏。 51) 不固结排水试验:是在施加周围压力时关闭排水阀门,稳定后施加竖向压力 打开阀门直至试件剪切破坏。 52) 先期(前期)固结压力:土体在固结过程中所受到的最大有效应力 p 。 53) 正常固结: 在历史上所受到的先期固结压力等于现在竖向有效自重应力 ( s ) 即 p s 。 54) 超固结:历史上曾经受过大于现有覆盖土重的先期固结压力,即 p s 。 55) 欠固结:先期固结压力小于现有覆盖土重,即 p s 。 56) 超固结比 OCR: p 与 s 的比值,即 OCR 度愈高,压缩性愈小。 57) 应力路径:对加荷过程中的土体内某点,其应力状态的变化可在应力坐标图 中以应力点的移动轨迹来表示,这种轨迹称为应力路径。 58) 应变软化:应力一开始随应变增加而增加,达到一定峰值后,应力随应变增 加而下降,最后趋于稳定。 59) 应变硬化:应力一开始随应变增加而增加,但增加速率越来越慢,最后趋于 稳定。 60) 砂土液化: 饱和砂土在循环荷载作用下, 所显现出的完全丧失承载力的性质。
在一般情况下: 1).工程上把 Cu ≤5 的土看作是均粒土,属级配不良;Cu >5 时,称为不均粒 土; Cu >10 的土属级配良好。 2).经验证明,当级配连续时, Cc 的范围约为 1~3;因此当 Cc <1 或 Cc >3 时,均表示级配线不连续。 从工程上看:Cu ≥5 且 Cc =1~3 的土,称为级配良好的土;不能同时满足
饱和密度(saturatio density)
定义:土的孔隙完全被水充满时的密度称为饱和密度。即,土的孔隙中全部 充满液态水时的单位体积质量,可用下式表示: sat iv. 干密度(dry density)
m s Vv w 。 V
定义:土的孔隙中完全没有水时的密度,称干密度;是指土单位体积中土粒 的重量,即:固体颗粒的质量与土的总体积之比值: d 注:有定义可知 sat d 。 2) 含水率(含水量) 定义:土中水的质量与土粒质量之比,以百分数表示,即
34) 固结:在外荷不变的条件下,随着土中超静孔亚的消散,有效应力将增加, 土体不断的压缩,直到稳定。 35) 固结度:当前有效应力与总应力之比。基本定义:某时刻沉降量与总沉降量 之比,给定时间 T 时的固结沉降量与最终固结沉降量的比值。 36) 主固结:饱和土在压力作用下,孔隙中的一部分水将随时间的迁延而逐渐被 排出,同时孔隙体积随之缩小,这一过程称为饱和土的渗透固结或主固结。 37) 次固结:在孔隙压力完全消散后,有效应力应力随时间不再增加的情况下, 随时间发展的压缩。 (主次固结间有耦合作用) 38) 超静孔隙水压力:由外荷载引起的,超出静水位以上的那部分孔隙水压力, 即外荷载引起的孔隙水压力的增量。 39) 孔隙比:土中孔隙体积与土粒体积之比。 40) 淤泥:当软土由生物化学作用形成并含有有机质且天然孔隙比 e>1.5 时为淤 泥。 41) 淤泥质土:天然孔隙比 1<=e<=1.5.时为淤泥质土。 42) 土的灵敏度:原状土样的无侧限抗压强度与重硕土样的无侧限抗压强度的比 值。 43) 颗粒级配试验:测定土中各个粒组的相对含量百分比(指各粒组占总量的百 分数)的实验。 44) 液限:土由可朔状态转到流动状态的界限含水量。 45) 朔限:土由半固态转到可朔状态的界限含水量。 46) 缩限:土由半固体状态不断蒸发水分,则体积不断缩小,直到体积不再缩小 时的界限含水量。 47) 塑性指数:液限和朔限的差值,即土在可朔状态的含水量变化范围。 48) 不固结不排水试验:是在施加周围压力和随后施加竖向压力直到剪切破坏的 整个过程中都不允许排水,实验至始至终关闭排水阀门。 49) 固结不排水试验:试样在施加周围压力,打开排水阀门,允许排水固结,待 固结稳定后关闭排水阀门,再施加竖向压力,使试样在不排水的条件下剪切 破坏。 50) 固结排水试验:试样在施加周围压力时允许排水固结,在固结稳定后再在排
ms 。 V
w(%)
mw m ms 100% 100% ms ms
注:土的含水率也可用土的密度与干密度计算得到: w 3) 孔隙率(porosity)与孔隙比(void ratio) i. 孔隙率(n) :
s 100% s
定义:土的孔隙体积与土体积之比,或单位体积土中孔隙的体积,以百分数 表示,即: n ii. 孔隙比(e) :
一: 基本概念
1) 应力:作用于物体内部或表面单位上的力 2) 应变:物体内部微小线段的伸缩,物体内部微小直角的改变 3) 自然(线)应变: 4) 位移:质点位置的改变 5) 变形:内部质点位移,使初始形状、方位、位置发生改变,质点初始位置与 变形后位置的比较 6) 弹性:在引起变形的原因(力、温度等)卸除之后能完全恢复其原有形态的 性能 7) 可逆变形:弹性变形时可逆变形,即在除去导致变形的荷载后,材料可以恢 复到原来状态的那一部分变形叫做可逆变形 8) 塑性:在某种给定的荷载下,材料产生永久变形的材料特性 9) 不可逆变形:朔性变形时不可逆变形,即在某种给定荷载下材料产生不能恢 复的永久变形叫做不可逆变形 10) 平面应变:设有很长的柱形体,它的横截面不沿长度变化,在柱面上受有平 行于横截面而且不沿长度变化的面力或约束,同时,体力也平行于横截面而 且不沿长度变化,因此只剩下平行于 XY 面的三个形变分量, 11) 平面应力: 12) 基质吸力:土壤水吸力表示土壤水分受到基质力(吸附力、毛管力)时所处 的能态,称为基质吸力。基质吸力在数值上等于基质势,但符号相反。 13) 活动性:由朔性指数和黏粒组分之比反应的黏性土的性质叫活动性 14) 土的结构: 土粒单元的大小、 形状、 相互排列及联结关系等形成的综合特征。 一般分为单粒结构、蜂窝结构和絮状结构三个基本类型。 15) 组构:表示土中颗粒、颗粒群和孔隙空间的几何排列方式 16) 临界水力梯度:渗流出逸面处开始发生流土或管涌时的水力梯度 17) 流动单元:原子、分子和参与取决于时间的流动或变形过程的粒子叫流动单 元
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