土力學(xué)重點(diǎn)講述

1、一、緒論1土力學(xué)的研究對(duì)象土力學(xué)的研究對(duì)象是土體2什么是地基，什么是基礎(chǔ)？地基：通常把支撐基礎(chǔ)的土體或巖體稱為地基?；A(chǔ)：基礎(chǔ)是將結(jié)構(gòu)承受的各種荷載作用傳遞到地基上的結(jié)構(gòu)組成部分。3地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)必須滿足的三個(gè)基本條件(1) 承載力條件：作用于地基上的荷載效應(yīng)不得超過地基容許承載力或地基承載力特征值，保證建筑物不因地基承載力不足造成整體破壞或影響正常使用，具有足夠防止破壞的安全儲(chǔ)備。(2) 變形條件：控制地基沉降使之不得超過地基變形容許值。(3) 穩(wěn)定性條件：擋土墻、邊坡、地基基礎(chǔ)保證具有足夠防止失穩(wěn)破壞的安全儲(chǔ)備。4土木工程事故類型(1) 地基產(chǎn)生整體剪切破壞(2)地基發(fā)生不均勻沉降(3)地

2、基土產(chǎn)生過量沉降(4)地基液化失效5三個(gè)三土的三個(gè)特性：碎散性多相性地質(zhì)歷史形成的變異性三個(gè)工程問題：強(qiáng)度變形滲流問題三大理論：強(qiáng)度理論MC有效應(yīng)力原理達(dá)西定律二、土的性質(zhì)及工程分類1三相體系 固相（固體顆粒）液相（土中水）氣相（氣體），研究土的工程性質(zhì)是，及有別于固體力學(xué)，也有別于流體力學(xué)。2土的礦物顆粒成分(1) 原生礦物：石英、長石、云母。比表面積?。▎挝惑w積內(nèi)顆粒的總表面積）礦物成分的性質(zhì)較穩(wěn)定若級(jí)配好，則土的密度大強(qiáng)度高、透水性較大、壓縮性較低。(2) 次生礦物：蒙脫石、伊利石、高嶺石。性質(zhì)較不穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的親水性，遇水易膨脹的特點(diǎn)。工程性質(zhì):蒙脫石伊利石豎向變形模量Eov時(shí)-應(yīng)力

3、擴(kuò)散 非均勻地基的水平變形模量Eoh1正常固結(jié)狀態(tài)OCR=1欠固結(jié)狀態(tài)OCR0)彈簧所承擔(dān)的力（即有效應(yīng)力）逐漸增大。時(shí)間()彈簧全部承擔(dān),飽和土的滲透固結(jié)完成。飽和土的滲透固結(jié)過程就是孔隙水壓力向有效力應(yīng)力轉(zhuǎn)化的過程.6太沙基一維固結(jié)理論假設(shè)：土層是均質(zhì)的、完全飽和的 土的壓縮完全由孔隙體積減小引起，土體和水不可壓縮 土的壓縮和排水僅在豎直方向發(fā)生 土中水的滲流服從達(dá)西定律 在滲透固結(jié)過程中，土的滲透系數(shù)k和壓縮系數(shù)a視為常數(shù) 外荷一次性施加土的豎向固結(jié)系數(shù)：固結(jié)度：地基在荷載作用下，經(jīng)歷時(shí)間t的固結(jié)沉降量與最終沉降量之比。由公式可以看出：固結(jié)度是時(shí)間因數(shù)的單值函數(shù)； 滲透系數(shù)越大，固結(jié)系數(shù)

4、也越大； 時(shí)間越長，固結(jié)越充分； 滲流路徑越大，越難固結(jié)。5、 土的抗剪強(qiáng)度1土的抗剪強(qiáng)度理論2莫爾庫侖強(qiáng)度理論莫爾應(yīng)力圓與庫侖強(qiáng)度線相切的應(yīng)力狀態(tài)作為土的破壞準(zhǔn)則。剪破面并不產(chǎn)生于最大剪應(yīng)力面，而與最大剪應(yīng)力面成/2的夾角，可知，土的剪切破壞并不是由最大剪應(yīng)力max所控制。3抗剪強(qiáng)度的測定方法直接剪切試驗(yàn)三軸壓縮試驗(yàn)無側(cè)向抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)十字板剪切試驗(yàn)4孔隙水壓力系數(shù)孔隙應(yīng)力系數(shù)B B=1飽和土的不固結(jié)不排水試驗(yàn)試驗(yàn)中，試樣在周圍 壓力增量下將不發(fā)生豎向和側(cè)向變形，這時(shí)的周 圍壓力增量完全由孔隙水承擔(dān)，土骨架不受外力 作用 B=0土完全干燥，周圍壓力增量完全由土骨架承擔(dān) 0B1非飽和土，孔隙中流

5、體的壓縮性與土骨架的壓縮 性為一個(gè)量級(jí)，飽和度越大，B越接近于1偏應(yīng)力增量作用下的孔隙水壓力系數(shù)A5粘性土在不同固結(jié)和排水條件下的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)固結(jié)不排水剪（CU ）不固結(jié)不排水剪（UU）固結(jié)排水剪（CD）6應(yīng)力路徑土體中一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)連續(xù)變化，在應(yīng)力空間（平面）中的軌跡7應(yīng)力路徑問題簡述堆載開挖6、 擋土墻土壓力 大題1擋土墻土壓力由于土體自重、土上荷載或結(jié)構(gòu)物的側(cè)向擠壓作用，擋土結(jié)構(gòu)物所承受的來自墻后填土的側(cè)向壓力。主動(dòng)土壓力：墻體外移，土壓力逐漸減小，當(dāng)土體破壞，達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)所對(duì)應(yīng)的土壓力(最小)被動(dòng)土壓力：墻體內(nèi)移，土壓力逐漸增大，當(dāng)土體破壞，達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)所對(duì)應(yīng)的土壓力(最大)

6、靜止土壓力：擋土墻靜止不動(dòng)，墻后土體處于彈性平衡狀態(tài)。2朗金土壓力理論適用條件：墻背垂直光滑（墻背為主平面）墻后填土水平3庫侖土壓力理論基本假定：墻后的滑動(dòng)體是剛塑體滑動(dòng)面是平面墻后填土面為平面且填土的c=0，填土的坡角。4比較（1）朗肯土壓力理論： 依據(jù)：半空間的應(yīng)力狀態(tài)和土的極限平衡條件 概念明確、計(jì)算簡單、使用方便 理論假設(shè)條件 理論公式直接適用于粘性土和無粘性土 由于忽略了墻背與填土之間的摩擦，主動(dòng)土壓力偏大，被動(dòng)土壓力偏小。（2）庫倫土壓力理論： 依據(jù)：墻后土體極限平衡狀態(tài)、楔體的靜力平 衡條件 理論假設(shè)條件 理論公式僅直接適用于無粘性土 考慮了墻背與土之間的摩擦力，并可用于墻背傾斜

7、，填土面傾斜的情況。但庫倫理論假設(shè)破裂面是一平面，與按滑動(dòng)面為曲面的計(jì)算結(jié)果有出入。5擋土墻設(shè)計(jì)基底面積、埋深：按地基承載力確定基底的荷載效應(yīng)：按正常使用極限狀態(tài)下的 荷載效應(yīng)組合土體自重、墻身：按各自的重度計(jì)算，地下 水位取浮重度穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定抗傾覆穩(wěn)定不滿足時(shí)應(yīng)采取的措施：1、加大 G2、加大前趾長度，更穩(wěn)定3、墻背做成仰斜（但施工不方便）4、在墻背上作卸荷臺(tái)，形狀如牛腿抗滑穩(wěn)定不滿足時(shí)應(yīng)采取的措施：1、修改擋土墻的斷面尺寸,加大G2、在墻基底面作砂石墊層，增大摩擦力3、擋土墻基底可作成逆坡，利用逆坡上的部分反力抗滑。4、加拖板來抗滑。主要是利用拖板上覆蓋的土重抗滑6建筑

8、物因地基引起的破壞一般有兩種：1.基礎(chǔ)過大的沉降量或沉降差（分層總和法）2.荷載超過地基承載力7地基剪切破壞的三種型式：1.整體剪切破壞2.局部剪切破壞3.沖剪破壞8確定地基承載力的依據(jù)方法1.理論公式計(jì)算(按塑性區(qū)開展深度)2.根據(jù)土的性質(zhì)查規(guī)范的承載力表3.現(xiàn)場試驗(yàn)和靜力觸探9太沙基公式假設(shè)：(有重量的介質(zhì)、基礎(chǔ)底面粗糙)10滑坡滑坡：一部分坡體沿滑動(dòng)面相對(duì)另一部分 坡體滑動(dòng)?；略颍浩马斒┘油獠亢奢d、受到強(qiáng)烈 地震的作用、降雨導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度減小等。滑坡機(jī)理：滑動(dòng)面上的剪應(yīng)力達(dá)到了抗剪 強(qiáng)度。簡化假設(shè)：平面應(yīng)變問題、滑體為剛體。 11土坡穩(wěn)定分析 7、 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)1淺基礎(chǔ)類型無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)

9、擴(kuò)展基礎(chǔ)：柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，墻下條形基礎(chǔ)柱下條形基礎(chǔ) 筏形基礎(chǔ)箱型基礎(chǔ) 殼體基礎(chǔ)2基礎(chǔ)埋置深度的選擇四個(gè)因素建筑結(jié)構(gòu)條件和場地環(huán)境條件 工程地質(zhì)條件水文地質(zhì)條件 季節(jié)性凍脹和融陷的影響3地基承載力的設(shè)計(jì)原則總安全系數(shù)設(shè)計(jì)原則容許承載力設(shè)計(jì)原則概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原則4地基承載力的確定方法根據(jù)土的強(qiáng)度理論計(jì)算確定；按靜載荷試驗(yàn)方法確定；根據(jù)規(guī)范表格確定；5基礎(chǔ)底面尺寸符合的要求6軟弱下臥層的驗(yàn)算7地基變形特征：沉降量沉降差傾斜局部傾斜驗(yàn)算：規(guī)范：1798擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（選擇）9倒梁法，剪力平衡法區(qū)別10減輕不均勻沉降措施采用柱下條形基礎(chǔ)、筏基、和箱型基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)鋼度大、整體性較好的淺基礎(chǔ)；采用樁基或其他深基

10、礎(chǔ)；采用各種地基處理方法；建筑措施：建筑體型力求簡單 控制建筑物長高比及合理布置縱橫墻 設(shè)置沉降縫結(jié)構(gòu)措施：減輕建筑物自重 設(shè)置圈梁 減小或調(diào)整基底附加壓力 增強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)剛度或采用非敏感性結(jié)構(gòu)施工措施：合理安排施工工序，注意某些施工方法8、 樁基礎(chǔ)1樁基礎(chǔ)分類按承臺(tái)位置分類：低承臺(tái)樁，高承臺(tái)樁2樁的分類按承載性狀分：摩擦形樁 端承型樁按施工方法分：預(yù)制樁 灌注樁按樁的設(shè)置效應(yīng)分：非擠土樁 部分?jǐn)D土樁 擠土樁3樁的質(zhì)量檢驗(yàn)開挖檢查：抽芯法：聲波透射法：動(dòng)測法：4單樁的破壞模式屈曲破壞:沉降量很小,控端阻為主,樁的承載力取決于樁身材料強(qiáng)度,穿越軟弱土層的小直徑樁和嵌巖樁屬于此類;整體剪切:沉降量較大,樁端阻為主,樁的承載力取決于端樁土的支承力，樁端樁側(cè)土,打入式短樁、鉆孔短樁屬于此類;刺入破壞：沉降量大，樁側(cè)阻為主，樁的承載力主要由上部結(jié)構(gòu)所能承受的極限沉降Su確定，樁的承載力主要取決于樁周土的強(qiáng)度。5樁側(cè)負(fù)摩阻力負(fù)摩阻力：樁周土相對(duì)于樁身下沉產(chǎn)生的摩阻力。產(chǎn)生的條件：樁側(cè)大范圍降低地下水,如大面積抽水,基坑降水等。樁側(cè)地面大面積堆載