土力學(xué)土力學(xué)與地基基礎(chǔ)課件

工程地質(zhì)基本知識(shí)1.1概述1.2第四紀(jì)沉積層1.3地下水1.1概述1.1.1、地質(zhì)作用建筑場(chǎng)地的地形、地貌和組成物質(zhì)（土與巖石）的成分、分布厚度及特性，取決于地質(zhì)作用。1、內(nèi)力地質(zhì)作用：一般認(rèn)為是，由于地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能和放射性元素蛻變產(chǎn)生的熱能等引起地殼物質(zhì)成分、內(nèi)部構(gòu)造以及地表形態(tài)發(fā)生變化的地質(zhì)作用。eg.巖漿活動(dòng)，地殼運(yùn)動(dòng)（構(gòu)造運(yùn)動(dòng)）和變質(zhì)作用。

構(gòu)成天然地基的物質(zhì)是地殼中的巖石和土。地殼厚度為30~80km，它的物質(zhì)、形態(tài)和內(nèi)部構(gòu)造是在不斷地改造和演變的。導(dǎo)致地殼成分變化和構(gòu)造變化的作用，稱為地質(zhì)作用?？煞譃閮?nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用。2、外力地質(zhì)作用：由太陽(yáng)輻射能和地球重力位能引起。eg.晝夜和季節(jié)氣溫變化，雨雪、山洪、河流、冰川、風(fēng)及生物等對(duì)母巖產(chǎn)生的風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)與沉積作用。

晝夜和季節(jié)以及氣溫的變化,可使地表各種原巖不斷發(fā)生熱脹脫離,冷縮開裂等機(jī)械破碎。水和水溶液的存在，可使原巖不斷發(fā)生水化、氧化、碳酸鹽化、溶解以及縫隙水凍脹引起崩裂化學(xué)變化和機(jī)械破碎。動(dòng)植物和微生物的活動(dòng)，也可使原巖不斷發(fā)生機(jī)械破碎和化學(xué)變化。這種外力（包括大氣、水、生物）對(duì)原巖機(jī)械破碎和化學(xué)變化的作用，統(tǒng)稱為風(fēng)化作用。

外力地質(zhì)作用過(guò)程中的風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)及沉積，是彼此密切聯(lián)系的。風(fēng)化作用為剝蝕作用創(chuàng)造了條件，而風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)又為沉積作用提供了物質(zhì)的來(lái)源。1.1.2、地質(zhì)年代1.1概述

土與巖石的性質(zhì)與其生成的地質(zhì)年代有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)，生成年代越久，土與巖石的工程性質(zhì)越好。

地質(zhì)年代是指地殼發(fā)展歷史與地殼運(yùn)動(dòng)、沉積環(huán)境及生物演化相應(yīng)的時(shí)代段落。地球形成至今大約有60億年的歷史，在這漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代里，地殼經(jīng)歷了一系列復(fù)雜的演變過(guò)程，形成了各種類型的地質(zhì)構(gòu)造和地貌以及復(fù)雜多樣的巖石和土。地質(zhì)年代有絕對(duì)和相對(duì)之分，相對(duì)地質(zhì)年代在地史的分析中廣為應(yīng)用。它是根據(jù)古生物的演化和巖層形成的順序，將地殼歷史劃分成一些自然階段。分為五大代（太古代、元古代、古生代、中生代和新生代），每代又分為若干紀(jì)，每紀(jì)又細(xì)分為若干世及期。在每一個(gè)地質(zhì)年代中，都劃分有相應(yīng)的地層。地質(zhì)年代和地層單位、順序和名稱的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表。

通常所說(shuō)的土為新生代第四紀(jì)更新世（距今約100萬(wàn)年），更新世又分為早更新世（Q1）、中更新世（Q2）、晚更新世（Q3），其后為全新世（Q4）。1.1概述地質(zhì)年代和地層單位、順序、名稱的對(duì)應(yīng)關(guān)系地質(zhì)年代代紀(jì)世期地層單位界系統(tǒng)階(層)紀(jì)(系)1.2第四紀(jì)沉積層

地表的巖石經(jīng)風(fēng)化，剝蝕成巖屑，又經(jīng)搬運(yùn)、沉積而成的沉積物，年代不長(zhǎng)，未經(jīng)壓緊硬結(jié)成巖石之前，呈松散狀態(tài)，稱為第四紀(jì)沉積層，即土。

根據(jù)搬運(yùn)和沉積的情況不同，可分為以下幾種類型：殘積層，坡積層，洪積層，沖積層，海相沉積層，湖沼沉積層。不同成因類型的第四紀(jì)沉積物，各具有一定的分布規(guī)律和工程地質(zhì)特性。1.殘積層殘留在原地未被搬運(yùn)的那一部分風(fēng)化產(chǎn)物。顆粒不能被磨圓或分選，沒(méi)有層理構(gòu)造。殘積物與基巖之間沒(méi)有明顯界限，其礦物成分很大程度上與下臥基巖一致。由于殘積物沒(méi)有層理構(gòu)造，均質(zhì)性很差，顆粒多為棱角狀的粗顆粒土，孔隙度較大，作為建筑物地基容易引起不均勻沉降。殘積層：應(yīng)注意不均勻沉降和土坡穩(wěn)定性問(wèn)題。坡積層：應(yīng)注意不均勻沉降和地基穩(wěn)定性問(wèn)題。洪積層：應(yīng)注意土層的尖滅和透鏡體引起的不均勻沉降。２．坡積層

雨雪水流的地質(zhì)作用將高處巖石風(fēng)化產(chǎn)物緩慢地沖刷剝蝕、順著斜坡向下移動(dòng)、沉積在較平緩的山坡上而形成的沉積物。自上而下呈現(xiàn)由粗而細(xì)的分選現(xiàn)象。其礦物成分與下臥基巖沒(méi)有直接關(guān)系。由于坡積物形成于山坡，常常發(fā)生沿下臥基巖傾斜面滑動(dòng)；還由于組成物質(zhì)粗細(xì)顆?；祀s，土質(zhì)不均，厚度變化大。新近堆積物，土質(zhì)疏松，壓縮性較大。1.2第四紀(jì)沉積層

由暴雨或大量融雪驟然集聚而成的暫時(shí)性山洪急流,具有很大的剝蝕、搬運(yùn)能力。它沖刷地表，挾帶著大量碎屑物質(zhì)堆積于山谷沖口或山前傾斜平原而形成洪積層。

離山漸遠(yuǎn)，顆粒變細(xì)，分布范圍逐漸擴(kuò)大。其地貌特征是靠山近處窄而陡，離山遠(yuǎn)處寬而緩，形如錐體，故稱為洪積錐（扇）。由相鄰溝谷口的洪積扇組成洪積扇群。3.洪積層1.2第四紀(jì)沉積層2.淤泥夾粘土透鏡體1.表土層3.粘土尖滅層4.砂土夾粘土層5.礫石層6.石灰?guī)r層土的層理構(gòu)造

洪積物的顆粒雖因搬運(yùn)過(guò)程中的分選作用呈現(xiàn)漸變現(xiàn)象,但由于搬運(yùn)距離短,顆粒的磨圓度仍不佳。此外，山洪是周期性產(chǎn)生的，每次的大小不盡相同，堆積物質(zhì)也不一樣。因此，洪積物常呈現(xiàn)不規(guī)則的層理構(gòu)造，如具有夾層、尖滅或透鏡體等產(chǎn)狀?？拷降鼗螂x山較遠(yuǎn)地段的洪積物的承載力高，而過(guò)度地帶由于地下水溢出地表造成沼澤地帶，土質(zhì)軟、承載力低。1.2第四紀(jì)沉積層平原河谷橫斷面礫卵石中粗砂粉細(xì)砂粉質(zhì)粘土粉土黃土淤泥4、沖積層沖積物是河流流水的地質(zhì)作用將兩岸基巖及其上部覆蓋的坡積、洪積物剝蝕后搬運(yùn)沉積在河流坡降平緩地帶形成的沉積物。其特點(diǎn)是呈現(xiàn)明顯的層理構(gòu)造。由于搬運(yùn)作用顯著，碎屑物質(zhì)由帶棱角顆粒經(jīng)滾磨、碰撞逐漸形成亞圓或圓形顆粒，其搬運(yùn)距離越長(zhǎng)，則沉積物質(zhì)越細(xì)。典型的沖積物是形成于河谷內(nèi)的沉積物，可分為平原河谷沖積層和山區(qū)河谷沖積層等。1.2第四紀(jì)沉積層1.3地下水1.3.1、地下水對(duì)工程的影響1、基礎(chǔ)埋深：通常設(shè)計(jì)基礎(chǔ)埋深D應(yīng)小于地下水位深度hw。2、施工排水：當(dāng)?shù)叵滤桓?，基礎(chǔ)埋深D大于地下水位深度時(shí)，基槽開挖與基礎(chǔ)施工必須進(jìn)行排水。中小工程可以采用挖排水溝與集水井排水；重大工程應(yīng)采用井點(diǎn)降低地下水位法。3、地下水位升降：濕陷性黃土、膨脹土遇水時(shí)；地下水位大幅下降時(shí)。地下水：存在于地面下土和巖石的孔隙、裂隙或溶洞中的水。建筑場(chǎng)地的水文地質(zhì)條件主要包括地下水的埋藏條件，地下水位及其動(dòng)態(tài)變化，地下水化學(xué)成分及其對(duì)混凝土的腐蝕性等。地下水對(duì)工程的影響1.3地下水4、地下室防水。5、地下水水質(zhì)侵蝕性。6、空心結(jié)構(gòu)物浮起。7、承壓水沖破基槽。

地下水含有各種化學(xué)成分，當(dāng)某些成分含量過(guò)多時(shí)，會(huì)腐蝕混凝土、石料及金屬管道。1.3.2、地下水分類1.3地下水按埋藏條件不同，分為三類：1、上層滯水：地表水下滲積聚在局部透水性小的粘性土隔水層上的水。為雨水補(bǔ)給，有季節(jié)性。2、潛水：埋藏在地表以下第一個(gè)連續(xù)分布的穩(wěn)定隔水層以上，具有自由水面的重力水。為雨水、河水補(bǔ)給，水位有季節(jié)性變化。一般埋藏在第四紀(jì)沉積層及基巖的風(fēng)化層中。水面標(biāo)高稱為地下水位。3、承壓水：埋藏在兩個(gè)連續(xù)分布的隔水層之間，完全充滿的有壓地下水。通常存在于卵石層中，承受一定的靜水壓力。其埋藏區(qū)與地表補(bǔ)給區(qū)不一致。因此，承壓水的動(dòng)態(tài)變化受局部氣候因素影響不明顯。1.3.3土的滲透性1.3地下水（1）概念：地下水通過(guò)土顆粒之間的孔隙流動(dòng)，土體可被水透過(guò)的性質(zhì)稱為土的透水性。它表明水通過(guò)孔隙的難易程度。應(yīng)用：工程設(shè)計(jì)中，計(jì)算地基沉降速率，或地下水位以下施工需計(jì)算地下水的涌水量，選擇排水措施等均應(yīng)用滲透性指標(biāo)。（2）土的滲透性規(guī)律1、滲透實(shí)驗(yàn)與達(dá)西定律法國(guó)學(xué)者達(dá)西（Darcy,H.）1856年做砂土的滲透實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)達(dá)西定律。

Q/t=q=kFh/L=kFiv=k×iq—單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)砂層滲流出的水量。i=h/L—水力坡降。v—滲透速度cm/s。k—土的滲透系數(shù)cm/s1.3.3土的滲透性1.3地下水注意：達(dá)西定律中，v不是某個(gè)土孔隙中水的滲流速度，而是水流通過(guò)的整個(gè)斷面上的平均滲流速度。

k的物理意義：?jiǎn)挝凰ζ陆?i=1)時(shí)的滲透速度。

影響土滲透性因素：a、土孔隙大小；b、土粒的大小、形狀、級(jí)配以及顆粒的排列和土的結(jié)構(gòu)等。c、地下水溫度、密度及其粘滯性（即內(nèi)摩阻力）。d、地下水的飽和度。層流運(yùn)動(dòng)：地下水在土中孔隙或微小裂縫中以不大的速度連續(xù)滲透時(shí)。紊流運(yùn)動(dòng)：在巖石的裂隙或空洞中流動(dòng)時(shí)，速度較大。其流線有相互交錯(cuò)的現(xiàn)象。2、動(dòng)水力GD（KN/m3）1.3.3土的滲透性1.3地下水動(dòng)水力：水流動(dòng)時(shí)，水對(duì)單位體積土的骨架作用的力。是水流對(duì)土體施加的體積力。與水流受到土骨架的阻力大小相等而方向相反。靜水力：靜水作用在水下物體上的力。則土柱所受的力為：1、兩端點(diǎn)的靜水壓力：2、與土柱同體積水柱的重量：土骨架對(duì)水的總阻力：沿地下水流方向取出一個(gè)土柱體，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫斷面積為F。FhF及γhγ2W1WLFγWTLF（T為土對(duì)水的阻力，T=-GD）GD=γw×i由靜力平衡條件：0cos21=-+-TLFLFFhFhWWWaggg得：或：式中：1.3地下水為水力梯度。1.3.3土的滲透性3、流砂：當(dāng)水流自下而上流動(dòng)時(shí)，動(dòng)水力方向與重力方向相反，使土顆粒懸浮。當(dāng)動(dòng)水力等于或大于土的浮重度時(shí)，土粒之間毫無(wú)壓力，土隨水流動(dòng)。即：γw×i=γ’，所以，icr=

γ’/γw稱為臨界水力坡降。1.3地下水1.3.3土的滲透性防治流砂的原則：a、減少或消除坑內(nèi)外地下水的水頭差。b、增長(zhǎng)滲流路徑。c、在向上滲流出口處地表用透水材料覆蓋壓重以平衡動(dòng)水力。3.1土的三相組成

3.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)

3.3土的物理狀態(tài)指標(biāo)

3.4土的壓實(shí)性

3.5地基土（巖）的工程分類

3.1土的三相組成本節(jié)主要內(nèi)容：闡明組成土的三相（固體顆粒、水、氣）的特性及其與工程性質(zhì)的關(guān)系。一、土的固體顆粒1.土粒的礦物成分1）原生礦物：母巖經(jīng)物理風(fēng)化而成,eg.石英、云母、長(zhǎng)石；其成分與母巖相同，分為單礦物顆粒，多礦物顆粒。2）次生礦物：母巖經(jīng)化學(xué)風(fēng)化而成，如eg.高嶺石、伊里石、蒙脫石。其成分與母巖不同，為一種新礦物顆粒。主要是粘土礦物。D<0.005mm

漂石、卵石、圓礫等粗大土粒都是母巖的碎屑，其礦物成分與母巖相同；

砂粒大部分是母巖中的單礦物顆粒，如如石英、云母、長(zhǎng)石；

粉粒的礦物成分是多樣性的，主要是石英和MgCO3、CaCO3等難溶鹽的顆粒；2.土顆粒的大小和形狀

在自然界中存在的土,都是由大小不同的土粒組成的，土的粒徑由粗到細(xì)逐漸變化時(shí),土的性質(zhì)相應(yīng)地發(fā)生變化。因此可將大小相近，性質(zhì)相似的顆粒劃歸為一組，稱為粒組，劃分粒組的分界尺寸稱為界限粒徑。常用200、20、2、0.075、0.005mm把土粒分為六大粒組:漂石(塊石)顆粒、卵石(碎石)顆粒、圓礫（角礫）顆粒、砂粒、粉粒及粘粒。見(jiàn)下表。3.1土的三相組成

粘土的礦物成分主要有粘土礦物、氧化物、氫氧化物和各種難溶鹽類，它們都是次生礦物。20203.1土的三相組成

3.土的顆粒級(jí)配（粒徑級(jí)配）

土粒大小及其組成情況，通常以土中各個(gè)粒組的相對(duì)含量（各粒組占土粒總量的百分?jǐn)?shù)）來(lái)表示，稱為土的顆粒級(jí)配。用途：這是決定無(wú)粘性土工程性質(zhì)的主要因素。用它作為確定土的名稱和選用建筑材料的重要依據(jù)。

4.粒徑分析方法顆分試驗(yàn)：（1）篩分法：粒徑>0.075mm。（2）比重計(jì)法或移液管法：粒徑<0.075mm。顆分曲線：根據(jù)顆分試驗(yàn)成果，可以繪制顆粒級(jí)配曲線。如下圖。3.1土的三相組成3.1土的三相組成

級(jí)配良好的判別：

由曲線的坡度大致可判別土的均勻程度，如曲線較陡，則表示粒徑大小相差不多，土粒較均勻；反之，曲線平緩，則表示粒徑大小相差懸殊，土粒不均勻，即級(jí)配良好。

利用不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc定量判別：3.1土的三相組成Cu<5級(jí)配不良；Cu>5級(jí)配良好。

Cc反應(yīng)曲線的整體形狀，過(guò)大或過(guò)小都表示缺乏中間粒徑。對(duì)砂類土，當(dāng)同時(shí)滿足3~15=cuCC和時(shí)，級(jí)配良好。>60102301060/dddCddCcu==.二、土中的水和氣（一）土中水：1.結(jié)晶水存在于礦物結(jié)晶中的水，只有在高溫（>105C）下，才能從礦物中吸出，故可把它視作礦物本身的一部分。2.結(jié)合水受電分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。03.1土的三相組成-毛細(xì)水重力水自由水弱結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水與土粒表面結(jié)合的水結(jié)合水土粒礦物內(nèi)部的水-結(jié)晶水土中水3.1土的三相組成強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水自由水（1）強(qiáng)結(jié)合水：沒(méi)有溶解鹽類的能力，不能傳遞靜水壓力，牢固地吸附于土粒表面，其性質(zhì)接近于固體，具有極大的粘滯度、彈性和抗剪強(qiáng)度。（2）弱結(jié)合水：厚度較強(qiáng)結(jié)合水大，具有較高的粘滯度、抗剪強(qiáng)度，仍不能傳遞靜水壓力。當(dāng)含量較多時(shí)，使土具有一定的可塑性。3.自由水（1）重力水：在土中流動(dòng)的水，受重力作用。（2）毛細(xì)水：由于水和空氣分界處彎液面上產(chǎn)生的表面張力作用，土中自由水從地下水位通過(guò)土的細(xì)小通道逐漸上升，形成毛細(xì)水。它不僅受重力作用而且還受到表面張力的支配。單粒結(jié)構(gòu)蜂窩結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu)（二）土中氣1.開敞氣體：對(duì)土無(wú)影響；2.封閉氣體：使土的滲透性減小，彈性增大和拖延了土的壓縮和膨脹變形隨時(shí)間的發(fā)展。三、土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造1.土的結(jié)構(gòu)（如上圖）土的結(jié)構(gòu)：?jiǎn)瘟＝Y(jié)構(gòu)；蜂窩結(jié)構(gòu)（粒徑0.075~0.005mm）；絮狀結(jié)構(gòu)（粒徑<0.005）。3.1土的三相組成分散構(gòu)造裂隙構(gòu)造

2.土的構(gòu)造土的構(gòu)造分為層理構(gòu)造、分散構(gòu)造和裂隙構(gòu)造。3.1土的三相組成3.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)

表示土的三相組成比例關(guān)系的指標(biāo),稱為土的物理性質(zhì)指標(biāo)。一、指標(biāo)定義

為了便于說(shuō)明和計(jì)算，用三相組成示意圖來(lái)表示各部分之間的數(shù)量關(guān)系。氣水土

粒（一）土粒比重（土粒相對(duì)密度）dsds可用比重瓶法測(cè)定,但由于變化幅度不大（2.6~2.8),通常可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)值選用，如下表。粘性土土的名稱砂土粉土粉質(zhì)粘土粘土土粒比重2.65~2.692.70~2.712.72~2.732.74~2.76土粒比重參考值3.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)（二）土的含水量

%sWmm=w含水量是標(biāo)志土的濕度的一個(gè)重要物理指標(biāo)，一般用烘箱法測(cè)定。（三）土的密度

土的密度

用環(huán)刀法測(cè)定。3.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)（四）干密度

d、飽和密度

sat、和有效密度

′mVVmVVmVWssWVssatsdrrrrr-=′.+==計(jì)算自重應(yīng)力時(shí)，須采用土的重力密度，簡(jiǎn)稱重度。土的濕重度

、干重度

d、飽和重度

sat、有效重度

′分別按下式計(jì)算：?jiǎn)挝唬?.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)1.土的干重度γd3.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)(1)表達(dá)式：dγ=固體重力總體積=wsv(2)物理意義：?jiǎn)挝惑w積的土在水分烘干后的重力，即干土的重力密度。(3)常見(jiàn)值：13~18KN/m3(4)工程應(yīng)用：常用做填方工程中土體壓實(shí)質(zhì)量控制的標(biāo)準(zhǔn)。(5)換算公式：γd=1+ωγ2.土的飽和重度γsat3.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)(1)表達(dá)式：satγ=孔隙全部充滿水的總重力總體積=wsv(2)物理意義：孔隙中全部充滿水時(shí)單位體積的重力，即飽和度為100%時(shí)的重力密度。(3)常見(jiàn)值：18~23KN/m3+Vvγw(1)表達(dá)式：=wsv(2)物理意義：地下水位以下土體受水的浮力作用時(shí)單位體積的重力。(3)常見(jiàn)值：8~13KN/m3+Vvγw3.土的有效重度γ′γ′-vVγw=γsatγw-（五）孔隙比e和孔隙率n（六）土的飽和度Sr土的孔隙比e和孔隙率n是反映土密實(shí)程度的重要物理性質(zhì)指標(biāo)，e或n越大，土越疏松，反之土越密實(shí)。一般e<0.6的土是密實(shí)的低壓縮性土，e>1.0的土是疏松的高壓縮性土。砂土根據(jù)飽和度的指標(biāo)值分為稍濕、很濕與飽和三種濕度狀態(tài)。Sr50為稍濕；50<Sr80很濕;Sr>80飽和。3.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)令

w1=

w,Vs=1因所以VV=e,V=1+e推導(dǎo)如下：二、指標(biāo)的換算3.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)由上式：3.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)3.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)3.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)3.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)3.3土的物理狀態(tài)指標(biāo)

上節(jié)講述土的物理性質(zhì)指標(biāo)，本節(jié)講述土的物理狀態(tài)指標(biāo)，即要研究土的松密和軟硬。

一、無(wú)粘性土的密實(shí)度

⑴密實(shí)度：?jiǎn)挝惑w積土中固體顆粒的含量。

⑵密實(shí)度指標(biāo)：

a.孔隙比e《規(guī)范》以孔隙比e作為砂土密實(shí)度的劃分標(biāo)準(zhǔn)，分為：密實(shí)、中密、稍密、松散四狀態(tài)。

b.標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)劃分砂土密實(shí)度。

3.3土的物理狀態(tài)指標(biāo)

c.野外鑒別方法對(duì)碎石土，通過(guò)觀察，根據(jù)骨架顆粒含量和排列、可挖性、可鉆性將其密實(shí)度劃分為密實(shí)、中密、稍密。d.相對(duì)密度DrDr=(emax-e)/(emax-emin),考慮顆粒級(jí)配的影響。

無(wú)粘性土的密實(shí)度(3)砂土的密實(shí)度砂土的密實(shí)度可用天然孔隙比衡量。一般e小于0.6，屬密實(shí)的砂土，是良好的天然地基，當(dāng)e大于0.95時(shí)，為松散狀態(tài)，不宜作天然地基。但未考慮土顆粒級(jí)配的影響。若考慮級(jí)配因素，可采用相對(duì)密實(shí)度Dr來(lái)表示砂土的密實(shí)度：按Dr值可將砂土的密實(shí)狀態(tài)劃分如下三類：

1Dr>0.67密實(shí)的

0.67Dr>0.33中密的

0.33Dr>0松散的

雖然相對(duì)密實(shí)度從理論上能反映顆粒級(jí)配、顆粒形狀等因素。但由于對(duì)砂土很難采取原狀土樣，故天然孔隙比不宜測(cè)準(zhǔn)?！兑?guī)范》用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的錘擊數(shù)來(lái)劃分砂土的密實(shí)度。砂土的密實(shí)度表中N=N′，N′為實(shí)測(cè)值。無(wú)粘性土的密實(shí)度（4）碎石土的密實(shí)度

碎石土更不宜取得原狀土樣，也難于將貫入器擊入其中。對(duì)這類土可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行觀察,根據(jù)其骨架顆粒含量、排列、可挖性及可鉆性鑒別。將碎石土分為密實(shí)、中密和稍密三種。

(5)碎石土密實(shí)度野外鑒別方法（見(jiàn)下表）：無(wú)粘性土的密實(shí)度粘性土的物理特征

粘性土最主要的性質(zhì)是土粒與水相互作用產(chǎn)生的稠度。它反映土粒之間連接強(qiáng)度隨含水量高低而變化的性質(zhì)。A、稠度：是指土的軟硬狀態(tài)或土對(duì)受外力作用所引起變形或破壞的抵抗能力。B、稠度界限：粘性土由某一種狀態(tài)過(guò)渡到另一狀態(tài)的分界含水量。

一、粘性土的界限含水量

同一種粘性土隨其含水量的不同，而分別處于固態(tài)、半固態(tài)、可塑狀態(tài)及流動(dòng)狀態(tài)。由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種狀態(tài)的分界含水量，叫界限含水量。界限含水量的測(cè)定方法：塑限：搓條法（滾搓法）；液限：錐式液限儀（如下圖）。粘性土的物理特征IP粘粒含量蒙脫石高嶺石伊理石蒙脫石粘粒含量IPIP與礦物成分的關(guān)系二、粘性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)

1.塑性指數(shù)IP：PLpIww-=（省去%）

IP表示土處于可塑狀態(tài)的含水量范圍大小。它與顆粒粗細(xì)、礦物成分和水中離子成分的濃度有關(guān)。土顆粒越細(xì)且含量越多，則比表面越大，土的結(jié)合水含量越高，IP越大。當(dāng)水中高價(jià)陽(yáng)離子濃度增加時(shí)，土粒表面吸附的反離子層厚度變薄結(jié)合水含量相應(yīng)減少，IP也?。环粗?，IP變大。

IP與礦物成分的關(guān)系（如下圖）。粘性土的物理特征粘性土的物理特征2.液性指數(shù)ILIL是反映粘性土軟硬狀態(tài)的指標(biāo)。流動(dòng)狀態(tài);可塑狀態(tài);固態(tài)。粘性土軟硬狀態(tài)的劃分粘性土的物理特征三、粘性土的靈敏度和觸變性天然狀態(tài)的粘性土當(dāng)受擾動(dòng)后，其強(qiáng)度降低、壓縮性增大。土的結(jié)構(gòu)性對(duì)強(qiáng)度的這種影響，可用靈敏度衡量：根據(jù)靈敏度將飽和粘性土分為：低靈敏中靈敏和高靈敏三類。觸變性：飽和粘性土當(dāng)受擾動(dòng)后，其強(qiáng)度降低，但當(dāng)擾動(dòng)停止后，強(qiáng)度又隨時(shí)間增大，這種特性稱為觸變性。qu,q’u—原狀、重塑試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度3.5地基土（巖）的工程分類

地基土（巖）分類的任務(wù)是根據(jù)分類用途和土（巖）的各種性質(zhì)的差異將其劃分為一定的類別。下面介紹（巖）土的工程分類：本節(jié)的分類方法為《地基規(guī)范》分類法。

一、巖石1、定義：顆粒間牢固聯(lián)結(jié)，呈整體或具有節(jié)理裂隙的巖體。

⑴按堅(jiān)固性分為：硬質(zhì)巖石、軟質(zhì)巖石。

⑵按巖石風(fēng)化程度分為：微風(fēng)化、中等風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化。

⑶按成因分為：巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖。

3.5地基土（巖）的工程分類

二、碎石土1、定義：粒徑d>2mm的顆粒含量超過(guò)全重50%的土。2、分類依據(jù)：土的粒組含量及顆粒形狀。3、定名：漂石或塊石、卵石或碎石、圓礫或角礫。4、工程性質(zhì)：根據(jù)骨架顆粒含量占總重的百分比，顆粒的排列，可挖性與可鉆性分為密實(shí)、中密、稍密三等。

常見(jiàn)碎石土強(qiáng)度大、壓縮性小、滲透性大，為良好地基。

3.5地基土（巖）的工程分類

三、砂土

1、定義：粒徑d>2mm的顆粒含量不超過(guò)全重的50%，且粒徑d>0.075mm的顆粒超過(guò)全重50%的土。

2、分類依據(jù)：粒組含量。

3、定名：礫砂、粗砂、中砂、細(xì)砂、粉砂。

4、密實(shí)度：密實(shí)、中密、稍密、松散四狀態(tài)。

5、工程性質(zhì)：礫砂、粗砂、中砂一般為良好地基；細(xì)砂、粉砂具體分析。3.5地基土（巖）的工程分類

四、粉土

1、定義：粒徑d>0.075mm的顆粒含量不超過(guò)全重50%，且Ip≤10的土。

2、組成：一般為砂粒、粉粒、粘粒的混合體。

3、分類：根據(jù)粒徑d<0.005mm的顆粒含量是否超過(guò)全重10%，分為粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土。

4、密實(shí)度：根據(jù)e大小分為密實(shí)(e<0.65)、中密(0.65≤e<0.85)、稍密(e≥0.85)。

5、濕度:由Sr分為稍濕、很濕、飽和?；蛴珊糠譃樯詽瘛?、很濕。6、工程性質(zhì)：密實(shí)粉土為良好的天然地基；e>1為松散狀態(tài)，屬軟弱地基；飽和稍密粉土，地震時(shí)易產(chǎn)生液化，為不良地基。3.5地基土（巖）的工程分類

五、粘性土

1、定義：Ip>10的土。

2、分類依據(jù)：Ip3、定名：Ip>17為粘土；10<Ip≤17為粉質(zhì)粘土。

六、人工填土

1、定義：由于人類活動(dòng)而形成的堆積物。

2、分類依據(jù)：組成物質(zhì)；堆積年代。

3、定名：⑴按組成物質(zhì)分為：素填土、雜填土、沖填土。

⑵按堆積年代分為：老填土（粘性土填筑年代超過(guò)10年，粉土超過(guò)5年）；新填土（粘性土填筑代小于10年，粉土小于5年）。

4.1概述4.2地基中自重應(yīng)力4.3基礎(chǔ)底面接觸壓力4.4地基中的附加應(yīng)力4.1概述

地基變形的原因是由于土體具有可壓縮性的內(nèi)在因素和地基受到附加壓力的作用的外在因素。

為了計(jì)算地基沉降以及對(duì)地基進(jìn)行強(qiáng)度與穩(wěn)定性分析,必須知道土中應(yīng)力分布。土中應(yīng)力包括土的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力。土的自重應(yīng)力是在未建造基礎(chǔ)前,由于土體本身受重力作用引起的應(yīng)力,附加應(yīng)力是由于建筑物荷載在土中引起的應(yīng)力（新增應(yīng)力）。特點(diǎn)：一般自重應(yīng)力不產(chǎn)生地基變形（新填土除外）；而附加應(yīng)力是產(chǎn)生地基變形的主要原因。4.1概述土的應(yīng)力應(yīng)變曲線

土中應(yīng)力求解通常利用彈性理論，即假定地基土是均勻、連續(xù)、各向同性的半無(wú)限空間線性變形體。這樣的假定雖然計(jì)算簡(jiǎn)單，但與土的實(shí)際情況不符，因?yàn)橥潦浅蓪拥牡姆蔷|(zhì)的各向異性體。試驗(yàn)表明土的變形具有明顯的非線性特征（如右圖），當(dāng)應(yīng)力變化不大時(shí)，可用一條割線近似代替相應(yīng)的曲線，這樣，就可以把土看成是線性變形體，以簡(jiǎn)化計(jì)算。4.2地基中自重應(yīng)力基本假定：地基是均質(zhì)半無(wú)限空間彈性體。1、豎向自重應(yīng)力：2、側(cè)向自重應(yīng)力和剪應(yīng)力：一、均質(zhì)地基情況K0—土的側(cè)壓力系數(shù)（靜止土壓力系數(shù)）K0=μ/（1-μ），μ—土的泊松比。4.2地基中自重應(yīng)力

必須指出：只有通過(guò)土粒接觸點(diǎn)傳遞的粒間應(yīng)力，才能使土粒彼此擠緊，從而引起土的變形，而粒間應(yīng)力又是影響土體強(qiáng)度的一個(gè)重要因素，所以粒間應(yīng)力又稱為有效應(yīng)力。因此，土中自重應(yīng)力可定義為土自身有效重力在土體中引起的應(yīng)力。土中豎向和側(cè)向的自重應(yīng)力一般均指有效自重應(yīng)力。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，常把σCZ稱為自重應(yīng)力，用σC表示。

4.2地基中自重應(yīng)力二、成層地基土的情況1、自重應(yīng)力：注意：分層界面和γi的取值。

σCZ=σC=∑γihii=1n2、自重應(yīng)力分布曲線的變化規(guī)律：

1.土的自重應(yīng)力分布曲線是一條折線，拐點(diǎn)在土層交界處和地下水位處。2.同一層土的自重應(yīng)力按直線變化。3.自重應(yīng)力隨深度的增加而增大。

4.2地基中自重應(yīng)力3、地下水位升降對(duì)自重應(yīng)力的影響：4.2地基中自重應(yīng)力【例題2-1】計(jì)算自重應(yīng)力，并繪分布圖。4.3基礎(chǔ)底面接觸壓力一、基礎(chǔ)底面接觸壓力的分布

1、柔性基礎(chǔ)：沒(méi)有抵抗彎曲變形的能力，基礎(chǔ)隨地基一起變形，基底接觸壓力分布與上部荷載分布情況相同。均布荷載下其基底沉降是中部大，邊緣小。

2、剛性基礎(chǔ)：具有非常大的抗彎剛度，受荷后基礎(chǔ)不撓曲，在調(diào)整基底沉降使之趨于均勻的同時(shí)，也使基底壓力發(fā)生由中部向邊緣轉(zhuǎn)移的過(guò)程。

架橋作用：把剛性基礎(chǔ)能夠跨越基底中部，將所承擔(dān)的荷載相對(duì)集中地傳至基底邊緣的現(xiàn)象。

4.3基礎(chǔ)底面接觸壓力中心受壓下：隨著荷載的增大，由“馬鞍形”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皰佄锞€形”進(jìn)而“鐘形”。注：一般來(lái)說(shuō)，無(wú)論無(wú)粘性土或粘性土地基，只要基礎(chǔ)埋深和基底面積足夠大，而荷載不太大時(shí)，基底反力圖均呈“馬鞍形”。

3、工業(yè)與民用建筑中，當(dāng)基礎(chǔ)底面尺寸較小時(shí)，一般可近似按直線分布圖形計(jì)算。即按材料力學(xué)公式進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。只有基礎(chǔ)剛度很大，地基相對(duì)較弱時(shí)才比較符合實(shí)際。

二、影響基底接觸壓力大小和分布的因素4.3基礎(chǔ)底面接觸壓力A、

地基土種類（土性）。B、

基礎(chǔ)埋深。C、

荷載大小及分布情況。D、

地基與基礎(chǔ)的相對(duì)剛度。E、

基礎(chǔ)平面形狀、尺寸大小。影響因素較多，非常復(fù)雜。4.3基礎(chǔ)底面接觸壓力1、中心受壓基礎(chǔ)的基底壓力：但在地下水位以下部分應(yīng)扣去浮力。三、計(jì)算公式：

注意d的取值1、當(dāng)e=l/6時(shí)，呈三角形分布；2、當(dāng)e<l/6，呈梯形分布；3、當(dāng)e>l/6時(shí)，Pmin<0，基底反力重新分布：式中M，W：2、單向偏心受壓基礎(chǔ)基底壓力4.3基礎(chǔ)底面接觸壓力3、雙向偏心下的基底壓力4.3基礎(chǔ)底面接觸壓力yyxxWMWMAGFpp+=-21++-四、基底附加壓力1、基底附加壓力：由建筑物建造后的基底壓力中扣除基底標(biāo)高處原有的自重應(yīng)力后，新增加于基底的壓力。-=-=00dpppcgs基底附加壓力的計(jì)算2、計(jì)算公式：4.3基礎(chǔ)底面接觸壓力P0max=Pmax-γ0dP0min=Pmin-γ0d

γ0——基礎(chǔ)底面標(biāo)高以上天然土層的加權(quán)平均重度，γ0=∑γihi/∑hi

，其中，地下水位下的重度取有效重度。d——基礎(chǔ)埋深，必須從天然地面起算，對(duì)于新填土場(chǎng)地則從老天然地面起算。4.4地基中的附加應(yīng)力一、定義與假設(shè)1、定義：由建筑物荷載在地基中產(chǎn)生的應(yīng)力，叫做附加應(yīng)力。2、假設(shè)：目前采用的附加應(yīng)力計(jì)算方法是根據(jù)彈性理論推導(dǎo)出來(lái)的。

a.地基為半無(wú)限空間彈性體。

b.地基土是均勻連續(xù)的。(即變形模量E和側(cè)膨脹系數(shù)μ各處相等)c.地基土是等向的即各向同性的。(即同一點(diǎn)E和μ各個(gè)方向相等)即地基是均勻連續(xù)、各向同性的半無(wú)限空間彈性體。實(shí)際上，地基是彈性塑性體和各向異性體。

3、問(wèn)題類型：（1）空間問(wèn)題（如集中力、矩形荷載、圓形荷載）；（2）平面問(wèn)題（如線荷載、條形荷載l/b>10)4.4地基中的附加應(yīng)力1、豎向集中力下的地基附加應(yīng)力（一）布辛奈斯克（Boussinesq）解答二、不同面積上受各種分布荷載作用下，附加應(yīng)力的計(jì)算方法半空間任意點(diǎn)M（x、y、z）處的六個(gè)應(yīng)力分量和三個(gè)位移分量：4.4地基中的附加應(yīng)力4.4地基中的附加應(yīng)力4.4地基中的附加應(yīng)力(二)等代荷載法K—集中力作用下的地基豎向附加應(yīng)力系數(shù)，按r/z由表查取。按疊加原理計(jì)算M點(diǎn)的附加應(yīng)力：4.4地基中的附加應(yīng)力2、矩形荷載和圓形荷載下的地基附加應(yīng)力（一）均布的矩形荷載先以積分法求矩形荷載面角點(diǎn)下的地基附加應(yīng)力，然后運(yùn)用角點(diǎn)法求得任意點(diǎn)的地基附加應(yīng)力。Kc—附加應(yīng)力系數(shù)，由m=l/b,n=z/b查表。4.4地基中的附加應(yīng)力角點(diǎn)法

（a）（b）（c）（d）（a）o點(diǎn)在荷載面邊緣：（b）o在荷載面內(nèi)：4.4地基中的附加應(yīng)力

（a）（b）（c）（d）（c）o點(diǎn)在荷載邊緣外側(cè)：（d）o點(diǎn)在荷載面角點(diǎn)外側(cè)：角點(diǎn)法4.4地基中的附加應(yīng)力（二）三角形分布的矩形荷載角點(diǎn)2下深度z處的M點(diǎn)的附加應(yīng)力：均為l/b，z/b的函數(shù)。角點(diǎn)1下深度z處的M點(diǎn)的附加應(yīng)力：4.4地基中的附加應(yīng)力（三）均布圓形荷載中心點(diǎn)下附加應(yīng)力=rdrd

是的函數(shù)。4.4地基中的附加應(yīng)力3、線荷載和條形荷載下的地基附加應(yīng)力（一）線荷載4.4地基中的附加應(yīng)力都是z/b和x/b的函數(shù))(二)均布的條形荷載利用線荷載下結(jié)果:M點(diǎn)的大小主應(yīng)力

1方向與

0的角平分線一致.4.4地基中的附加應(yīng)力條形矩形條形條形應(yīng)力等值線圖4.4地基中的附加應(yīng)力[例題2-4]

某條形基礎(chǔ)底面寬度b=1.4m,作用于基底的平均附加壓力p0=200kPa,要求確定(1)均布條形荷載中點(diǎn)o下的地基附加應(yīng)力

z分布;(2)深度z=1.4m和2.8m處水平面上的

z分布;(3)在均布條形荷載邊緣以外1.4m處o1點(diǎn)下的

z分布。5.1土的壓縮性5.2地基最終沉降量的計(jì)算5.3應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響5.4建筑物沉降觀測(cè)與地基容許變形值

5.1土的壓縮性一、基本概念1、土的壓縮性：地基土在壓力作用下體積減小的特性。土體積縮小包括兩個(gè)方面：

土中水、氣從孔隙中排出，使孔隙體積減??；

土顆粒本身、土中水及封閉在土中的氣體被壓縮，很小可忽略不計(jì)。2、固結(jié)：土的壓縮隨時(shí)間增長(zhǎng)的過(guò)程稱為固結(jié)。對(duì)于透水性大的無(wú)粘性土，其壓縮過(guò)程在很短時(shí)間內(nèi)就可以完成。而透水性小的粘性土，其壓縮穩(wěn)定所需的時(shí)間要比砂土長(zhǎng)得多。e-logp曲線二、壓縮試驗(yàn)和壓縮性指標(biāo)（一）壓縮試驗(yàn)和壓縮曲線1、側(cè)限壓縮試驗(yàn)2、變形表達(dá)式（孔隙比計(jì)算）假定：受壓前后土粒體積不變、土樣橫截面面積不變。壓縮前壓縮后

5.1土的壓縮性3、繪制壓縮曲線e-p曲線

5.1土的壓縮性(二)壓縮系數(shù)和壓縮指數(shù)

e-p曲線愈陡,說(shuō)明土的壓縮性愈高。所以，曲線上任意一點(diǎn)的切線斜率a就表示了相應(yīng)于壓力作用下土的壓縮性：設(shè)壓力由P1增至P2，相應(yīng)的孔隙比由e1減小到e2，此時(shí)，土的壓縮性可用割線M1M2的斜率表示：

5.1土的壓縮性壓縮系數(shù)：式中：a:土的壓縮系數(shù)，p1：一般指土中自重應(yīng)力；p2：自重應(yīng)力加附加應(yīng)力；e1：相應(yīng)于p1下壓縮穩(wěn)定后的孔隙比；e2：相應(yīng)于p2下壓縮穩(wěn)定后的孔隙比。

5.1土的壓縮性壓縮性評(píng)價(jià)：為了便于應(yīng)用和比較，通常采用壓力間隔由增加到所得的壓縮系數(shù)來(lái)評(píng)定土的壓縮性：a1-2<0.1Mpa-1

屬低壓縮性土。0.1≤a1-2<0.5Mpa-1屬中壓縮性土。a1-2≥0.5Mpa-1

屬高壓縮性土。

5.1土的壓縮性壓縮指數(shù)：曲線的后半段接近直線，其斜率稱為壓縮指數(shù)：越大，土的壓縮性越高；低壓縮性土；高壓縮性土。

5.1土的壓縮性（三）壓縮模量（側(cè)限壓縮模量）壓縮前壓縮后所以：

5.1土的壓縮性（四）土的回彈和再壓縮曲線土的回彈和再壓縮曲線

5.1土的壓縮性三、土的變形模量

土的壓縮性指標(biāo)，除從室內(nèi)壓縮試驗(yàn)測(cè)定外，還可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試取得。例如通過(guò)載荷試驗(yàn)或旁壓試驗(yàn)所測(cè)得的地基沉降與壓力之間近似的比例關(guān)系，從而利用彈性力學(xué)公式來(lái)反算土的變形模量。（一）以載荷試驗(yàn)測(cè)定土的變形模量

5.1土的壓縮性載荷試驗(yàn)成果：反算變形模量：s1取比例界限p1相對(duì)應(yīng)的沉降，若無(wú)直線段，則對(duì)高壓縮性土取s1=0.002b及其對(duì)應(yīng)的p；對(duì)低壓縮性土取s1=(0.01~0.015)b及其對(duì)應(yīng)的p。

5.1土的壓縮性(二)側(cè)限條件下取一微元體:（側(cè)限條件）（軸對(duì)稱）微單元體

5.1土的壓縮性根據(jù)側(cè)限條件:可得微單元體

5.1土的壓縮性

5.2地基最終沉降量的計(jì)算一、概念說(shuō)明：1、地基最終沉降量：地基在建筑物荷載作用下，最后的穩(wěn)定沉降量。2、計(jì)算的目的：在于確定建筑物的最大沉降量、沉降差和傾斜，并控制在容許范圍之內(nèi)，以保證建筑物的安全和正常使用。3、分層總和法和《規(guī)范》推薦法概述：分層總和法假設(shè)土層只有垂直單向壓縮，側(cè)向不能膨脹。而《規(guī)范》推薦法根據(jù)建國(guó)以來(lái)二十多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)分層總和法進(jìn)行了修正。

5.2地基最終沉降量的計(jì)算二、分層總和法1、假定：

1)地基土是一個(gè)均勻、等向的半無(wú)限空間彈性體。

2)地基土層受荷后不能發(fā)生側(cè)向變形。目的：可利用側(cè)限壓縮試驗(yàn)的指標(biāo)。

3)基礎(chǔ)沉降量根據(jù)基礎(chǔ)中心點(diǎn)下土柱所受的附加應(yīng)力σz

進(jìn)行計(jì)算。

4)基礎(chǔ)最終沉降量等于基礎(chǔ)底面下某一深度范圍內(nèi)各土層壓縮量的總和。該深度以下土層的壓縮變形值小到可以忽略不計(jì)。

5.2地基最終沉降量的計(jì)算2、地基沉降計(jì)算深度Zn

地基沉降計(jì)算深度的下限，一般取地基附加應(yīng)力等于自重應(yīng)力的20%處，即σz=20%σc,但在該深度以下如有高壓縮性土，則應(yīng)繼續(xù)向下計(jì)算至σz=10%σc

處；在沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)存在基巖時(shí)，Zn可取至基巖表面為止。

3、計(jì)算方法及步驟

1)按比例尺繪出地基剖面圖和基礎(chǔ)剖面圖。

2)計(jì)算基底的附加應(yīng)力和自重應(yīng)力。

3)確定地基壓縮層厚度。4)計(jì)算分層一般hi≤0.4b(b為基礎(chǔ)寬度)。還需考慮下述條件：

A、地質(zhì)剖面圖中的不同土層，應(yīng)為分層面。

B、地下水位，應(yīng)為分層面。

C、基底附近附加應(yīng)力變化大，分層厚度應(yīng)小些，使各計(jì)算分層的附加應(yīng)力分布可視為直線。5)繪出自重應(yīng)力和附加應(yīng)力分布圖。6)計(jì)算各層壓縮量及總沉降量。

5.2地基最終沉降量的計(jì)算

5.2地基最終沉降量的計(jì)算（一）單向壓縮量公式壓縮前壓縮后4、沉降量計(jì)算公式（二）分層總和法1)分層計(jì)算的原因：

土層性質(zhì)不同；

精度要求。2)公式：

5.2地基最終沉降量的計(jì)算3)壓縮層厚度和分層標(biāo)準(zhǔn)H控制標(biāo)準(zhǔn)：一般粘土；高壓縮性土。分層標(biāo)準(zhǔn)：不同土層界面和地下水面；厚度取0.4b或1~2m。

5.2地基最終沉降量的計(jì)算【例題2-6】以分層總和法求在例題2-3中基礎(chǔ)甲的最終沉降量?！窘狻浚?）地基分層厚度為1m。（2）地基豎向自重應(yīng)力計(jì)算。（3）地基豎向附加應(yīng)力計(jì)算。（4）地基分層自重應(yīng)力平均值和附加應(yīng)力平均值計(jì)算。5.2地基最終沉降量的計(jì)算相鄰荷載引起的附加應(yīng)力。

5.2地基最終沉降量的計(jì)算（5）地基各分層土的孔隙比變化值的確定。按各分層的及值從土樣4-1或土樣4-2的壓縮曲線查取孔隙比。（6）地基沉降計(jì)算深度的確定。一般按的要求來(lái)確定沉降計(jì)算深度的下限，8m處滿足要求。（7）地基各分層量計(jì)算。（8）計(jì)算最終沉降量。

5.2地基最終沉降量的計(jì)算

5.2地基最終沉降量的計(jì)算三、按規(guī)范方法計(jì)算(GB50007-2002)1、公式

5.2地基最終沉降量的計(jì)算—平均附加應(yīng)力系數(shù)，按l/b、z/b查表。為了提高計(jì)算準(zhǔn)確度，規(guī)范規(guī)定需將計(jì)算沉降量乘以經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（按表2-9確定），則：

5.2地基最終沉降量的計(jì)算2、壓縮層厚度：按表3-3確定。應(yīng)滿足：

5.2地基最終沉降量的計(jì)算一、沉積土層的應(yīng)力歷史（一）根據(jù)前先固結(jié)壓力劃分三類沉積土1、先期固結(jié)壓力：天然土層在歷史上所經(jīng)受過(guò)的最大的固結(jié)壓力稱為先期固結(jié)壓力。按照它與現(xiàn)有壓力相對(duì)比的情況，可將土分為正常固結(jié)、超固結(jié)和欠固結(jié)土三類。

正常固結(jié)

超固結(jié)

欠固結(jié)5.3應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響2、確定先期固結(jié)壓力的卡薩格蘭德法：

5.3應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響（二）由原始?jí)嚎s曲線確定土的壓縮性指標(biāo)1、原始?jí)嚎s曲線是指由室內(nèi)壓縮試驗(yàn)e-logP曲線經(jīng)修正后得出的符合現(xiàn)場(chǎng)原始土體孔隙比與有效應(yīng)力的關(guān)系曲線。目的：在計(jì)算地基的固結(jié)沉降時(shí)，必須首先弄清楚土層所經(jīng)受的應(yīng)力歷史，從而對(duì)不同固結(jié)狀況由原始?jí)嚎s曲線確定不同的壓縮性指標(biāo)。下面介紹正常固結(jié)和超固結(jié)土原始?jí)嚎s曲線的做法:

5.3應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響（1）正常固結(jié)土的原始?jí)嚎s曲線

5.3應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響（2）超固結(jié)土的原始?jí)嚎s曲線

5.3應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響二、考慮應(yīng)力歷史影響的地基最終沉降計(jì)算在地基沉降計(jì)算通常采用的分層總和法中，將土的壓縮性指標(biāo)改從原始?jí)嚎s曲線（e-logp）確定，就可考慮應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響了。（一）正常固結(jié)土的沉降計(jì)算先由原始?jí)嚎s曲線確定壓縮指數(shù)Cc，然后按下式計(jì)算最終沉降：

5.3應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響正常固結(jié)土

5.3應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響正常固結(jié)土—第i層土附加應(yīng)力平均值；—第i層土自重應(yīng)力平均值；—第i層土的初始孔隙比；—從原始?jí)嚎s曲線確定的第i層土的壓縮指數(shù)。

5.3應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響（二）超固結(jié)土的沉降計(jì)算

計(jì)算超固結(jié)土的沉降時(shí)，由原始?jí)嚎s曲線和原始再壓縮曲線分別確定土的壓縮指數(shù)和回彈指數(shù)。

計(jì)算時(shí)應(yīng)按下列兩種情況區(qū)別對(duì)待：1、2、

5.3應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響當(dāng)時(shí)，土的孔隙比變化由兩部分組成，即：

5.3應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響

5.3應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響當(dāng)時(shí),土的孔隙比變化只沿著再壓縮曲線b1b發(fā)生,其大小為:b

5.3應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響b則總沉降量S:

n—壓縮土層中具有的分層數(shù);m—壓縮土層中具有的分層數(shù).

5.3應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響(三)欠固結(jié)土的沉降計(jì)算欠固結(jié)土的沉降包括由于地基附加應(yīng)力所引起的、以及還將繼續(xù)進(jìn)行的未完成的自重固結(jié)沉降在內(nèi)。其孔隙比的變化可近似地按與正常固結(jié)土一樣的方法求得的原始?jí)嚎s曲線確定。沉降計(jì)算公式如下：—第i層土的實(shí)際有效壓力，小于土的自重壓力

5.3應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響地基最終沉降計(jì)算問(wèn)題綜述計(jì)算地基沉降的兩類方法：1、單向壓縮（傳統(tǒng)的、規(guī)范的、考慮應(yīng)力歷史影響）；2、線性變形（剛性基礎(chǔ)沉降和傾斜以及在7-2節(jié)中推導(dǎo)的柔性矩形荷載角點(diǎn)沉降的三個(gè)計(jì)算公式）一、分層總和法共同假設(shè)的用意各種計(jì)算地基沉降的分層總和法的基本用意都是為了解決地基的成層性和非均質(zhì)性所帶來(lái)的計(jì)算上的困難。各種分層總和法都認(rèn)為，荷載作用下的非均質(zhì)地基中的附加應(yīng)力分布，用均質(zhì)彈性半空間的理論解答來(lái)代替，雖然在理論上是不協(xié)調(diào)的，但它能反映土的成層性、非均質(zhì)性，通過(guò)劃分薄層的辦法把非線性問(wèn)題線性化。

地基最終沉降計(jì)算問(wèn)題綜述二、各分層總和法的特點(diǎn)及應(yīng)用三種單向壓縮分層總和法都是以壓縮儀測(cè)得的非線性應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系、經(jīng)分層線性化后進(jìn)行地基沉降計(jì)算。對(duì)大面積荷載下的薄壓縮層地基非常合適，因其應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)接近于壓縮儀中土樣所處的完全側(cè)限狀態(tài)（或稱K0狀態(tài)）。傳統(tǒng)的和規(guī)范法的主要區(qū)別是規(guī)范法中引入了沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，以效正計(jì)算值對(duì)實(shí)測(cè)值的偏差。飽和土的有效應(yīng)力和滲透固結(jié)一、飽和土中的有效應(yīng)力（一）有效應(yīng)力原理粒間接觸應(yīng)力;有效應(yīng)力;孔隙水應(yīng)力.因很小A所以飽和土的有效應(yīng)力和滲透固結(jié)(二)按有效應(yīng)力原理計(jì)算土中自重應(yīng)力已知1-1截面以下的土完全飽和,但地下水的自由表面卻在2-2線處,毛細(xì)水上升高度為?？倯?yīng)力圖孔隙水應(yīng)力圖有效應(yīng)力圖則A點(diǎn)的豎向有效自重應(yīng)力為總應(yīng)力減去孔隙水應(yīng)力，即：

飽和土的有效應(yīng)力和滲透固結(jié)或總應(yīng)力圖孔隙水應(yīng)力圖有效應(yīng)力圖

飽和土的有效應(yīng)力和滲透固結(jié)(三)滲透固結(jié)時(shí)土中一點(diǎn)的孔隙壓力與有效應(yīng)力的消長(zhǎng)固結(jié)度模擬飽和土中一點(diǎn)單向滲透固結(jié)過(guò)程的機(jī)械模型飽和土的有效應(yīng)力和滲透固結(jié)二、太沙基一維固結(jié)理論（一）基本假定1、荷載沿水平面無(wú)限均勻分布，單向固結(jié)、單向排水；2、土是均質(zhì)的、各向同性和完全飽和的；3、土粒和水是不可壓縮的；4、k,a是常數(shù)；5、荷載是瞬時(shí)施加的；6、滲流服從達(dá)西定律。飽和土的有效應(yīng)力和滲透固結(jié)（二）一維固結(jié)方程外荷一次施加后單位時(shí)間內(nèi)流入和流出微單元體的水量：飽和土的有效應(yīng)力和滲透固結(jié)k—z方向的滲透系數(shù)；i—水力梯度；h—透水面下z深度處的超靜水頭。飽和土的有效應(yīng)力和滲透固結(jié)微單元體的水量變化：微單元體孔隙體積的變化率：某時(shí)間t的水量變化應(yīng)等于同一時(shí)間t該微單元體中孔隙體積的變化率,即:飽和土的有效應(yīng)力和滲透固結(jié)再根據(jù)土的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系的側(cè)限條件：將上式代入（2-100）得：根據(jù)有效應(yīng)力原理：將此代入（2-102）式得：飽和土的有效應(yīng)力和滲透固結(jié)令則：該式稱為一維固結(jié)微分方程，稱為固結(jié)系數(shù)。

飽和土的有效應(yīng)力和滲透固結(jié)初始條件、邊界條件如下：根據(jù)以上初始條件和邊界條件，采用分離變量法可求得式（2-104）的特解如下：飽和土的有效應(yīng)力和滲透固結(jié)m—正奇數(shù)(1、3、5···）；e—自然對(duì)數(shù)的底；TV—豎向固結(jié)時(shí)間因素，,t為時(shí)間，H為壓縮土層最遠(yuǎn)排水距離，單面排水時(shí)，H取土層厚度；雙面排水時(shí)，H取土層厚度之半。（2-105）飽和土的有效應(yīng)力和滲透固結(jié)（三）固結(jié)度計(jì)算有了孔隙水壓力u隨時(shí)間t和深度z變化的函數(shù)解，即可求得地基在任一時(shí)間的固結(jié)沉降。此時(shí)，通常要用到地基的固結(jié)度U這個(gè)指標(biāo)，其定義如下：

對(duì)于單向固結(jié)的情況，由于土層的固結(jié)沉降與該層的有效應(yīng)力圖面積成正比，所以將某時(shí)刻的有效應(yīng)力圖面積和最終有效應(yīng)力圖面積之比，稱為土層單向固結(jié)的平均固結(jié)度：

飽和土的有效應(yīng)力和滲透固結(jié)將式（2-105）代入上式得：飽和土的有效應(yīng)力和滲透固結(jié)當(dāng)U>30%時(shí)可近似地取第一項(xiàng)：飽和土的有效應(yīng)力和滲透固結(jié)一維固結(jié)的幾種起始孔隙水壓力分布圖圖2-52關(guān)系曲線為了便于實(shí)際應(yīng)用，可按公式（2-108）繪制出如下圖所示的關(guān)系曲線：圖2-52飽和土的有效應(yīng)力和滲透固結(jié)起始孔隙水壓力梯形分布圖對(duì)右圖中起始孔隙水壓力為梯形分布的解答：（a）中所示雙面排水情況，同樣可利用圖2-53中曲線（1）計(jì)算。對(duì)于（b）中所示單面排水情況，可利用疊加原理求解：當(dāng)時(shí)，可利用曲線（1）和（2）求解：

飽和土的有效應(yīng)力和滲透固結(jié)12

飽和土的有效應(yīng)力和滲透固結(jié)可用曲線（1）和（3）求解：當(dāng)13上述各式中可根據(jù)相同的時(shí)間因素從圖2-52中分別用曲線（1）、（2）、（3）求取。

飽和土的有效應(yīng)力和滲透固結(jié)飽和土的有效應(yīng)力和滲透固結(jié)1.1圖2-52

地基沉降發(fā)展三分量一、三維應(yīng)力狀態(tài)下土的變形和地基沉降的發(fā)展地表局部荷載作用下，地基土處于三維應(yīng)力狀態(tài)，土中孔隙水的排出也是三維的。現(xiàn)以圓形荷載中軸線上M點(diǎn)的土單元體的變形過(guò)程為例予以說(shuō)明。圓形荷載中心點(diǎn)下土的應(yīng)力和變形加荷瞬時(shí)，孔隙水來(lái)不及排出，故M點(diǎn)初始孔隙壓力增量為A—孔隙壓力系數(shù)?？杀硎緸椋旱鼗两蛋l(fā)展三分量圓形荷載中心點(diǎn)下土的應(yīng)力和變形

飽和土在施荷瞬間雖然無(wú)從壓縮，但剪應(yīng)力的增量卻使單元體立即發(fā)生剪切崎變，如下圖（b）中細(xì)線。隨著時(shí)間的消漸，土體因孔隙水的排出而壓縮（固結(jié)）。當(dāng)時(shí)，有效應(yīng)力由零增至固結(jié)終了時(shí)的，一樣是各向相等的。所以土體在的作用下各向均勻壓縮至下圖（b）的虛線所示。此時(shí)土的體積應(yīng)變?yōu)椋后w積模量。地基沉降發(fā)展三分量

滲透固結(jié)終止之后，土體在不變的有效應(yīng)力作用下，仍可極其緩慢地繼續(xù)蠕動(dòng)變形而壓縮，這種壓縮稱為土的次固結(jié)。綜上所述，三維應(yīng)力狀態(tài)下土的變形過(guò)程包括，瞬時(shí)發(fā)生的剪切崎變、主固結(jié)和次固結(jié)三個(gè)分量：

地基沉降發(fā)展三分量二、瞬時(shí)沉降的計(jì)算C—豎向變形系數(shù)，是矩形荷載面L/b和深寬比z/b以及泊松比

的函數(shù)。=0.5時(shí)的C值曲線如右圖。Ei為土層彈性模量.

地基沉降發(fā)展三分量三、固結(jié)沉降的計(jì)算以軸對(duì)稱的圓形荷載中心點(diǎn)下固結(jié)沉降為基礎(chǔ)推導(dǎo)如下：為了簡(jiǎn)化，以側(cè)限條件下的豎向應(yīng)變和壓縮模量代替式（2-116）中的體積應(yīng)變和體積模量，從而得：這樣的簡(jiǎn)化誤差小于20%，將式（3-28）的代入，得：

地基沉降發(fā)展三分量再假設(shè)地基土的參數(shù)和A不隨深度而變，則：式中：為附加應(yīng)力和分布圖面積，按式（2-75），單向壓縮沉降，故上式改寫為：。為固結(jié)沉降修正系數(shù)。

地基沉降發(fā)展三分量四、次固結(jié)沉降計(jì)算次固結(jié)沉降過(guò)程中，其孔隙比與時(shí)間的關(guān)系如下圖，其孔隙比變化可近似地表示為：次固結(jié)沉降計(jì)算的分層總和法：6.1土的抗剪強(qiáng)度6.2土的極限平衡理論6.3抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定方法6.4地基破壞類型及承載力的確定6.1土的抗剪強(qiáng)度1、抗剪強(qiáng)度:土體抵抗剪切破壞的極限能力，是土的重要力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。工程中的地基承載力、擋土墻土壓力、土坡穩(wěn)定等問(wèn)題都與土的抗剪強(qiáng)度直接相關(guān)。因此，土的強(qiáng)度實(shí)質(zhì)上就是土的抗剪強(qiáng)度。2、本章重點(diǎn)

1、抗剪強(qiáng)度參數(shù)的概念c、

；2、土的極限平衡條件；3、各類抗剪強(qiáng)度參數(shù)的實(shí)際應(yīng)用。一、抗剪強(qiáng)度的基本概念

6.1土的抗剪強(qiáng)度

無(wú)粘性土粘性土APFts二、直剪試驗(yàn)與庫(kù)倫定律222111ffPPts（總應(yīng)力法）（有效應(yīng)力法）jstjsttantan+==cff（抗剪強(qiáng)度）C—土的內(nèi)聚力，kpaj--土的內(nèi)摩擦角，度

6.1土的抗剪強(qiáng)度三、抗剪強(qiáng)度的來(lái)源及影響因素1、抗剪強(qiáng)度的來(lái)源：1）無(wú)粘性土：來(lái)源于土粒間的摩擦力（內(nèi)摩擦力）。包括：a.一部分由于土顆粒粗糙產(chǎn)生的表面摩擦力；

b.另一部分是粗顆粒之間互相鑲嵌，聯(lián)鎖作用產(chǎn)生的咬合力。2）粘性土：除內(nèi)摩擦力外，還有內(nèi)聚力。內(nèi)聚力主要來(lái)源于：土顆粒之間的電分子吸引力和土中膠結(jié)物質(zhì)（eg.硅、鐵物質(zhì)和碳酸鹽等）對(duì)土粒的膠結(jié)作用。

6.1土的抗剪強(qiáng)度2、影響土的抗剪強(qiáng)度的因素：影響c，φ，σ的因素可歸納為兩類：1）土的物理化學(xué)性質(zhì)的影響

a.土粒的礦物成分、顆粒形狀與級(jí)配的影響。

b.土的原始密度的影響。

c.土的含水量的影響。

d.土的結(jié)構(gòu)的影響。2）孔隙水壓力的影響工程上，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況和孔隙水壓力消散程度，采用三種不同方法。

a.排水剪；b.不排水剪；c.固結(jié)不排水剪。

6.2土的極限平衡理論一、土體中任一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)假定土層為均勻、連續(xù)的半空間材料，研究地面以下任一深度處M點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。

下面僅研究平面問(wèn)題，在土體中取一微單元體，作用在該單元體上的兩個(gè)主應(yīng)力為，則作用在與大主應(yīng)力作用面成角的平面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力可根據(jù)靜力平衡條件求得：

6.2土的極限平衡理論如下圖。以上可用莫爾圓表示，

6.2土的極限平衡理論二、莫爾—庫(kù)倫強(qiáng)度理論莫爾提出材料的破壞是剪切破壞，當(dāng)任一平面上的剪應(yīng)力等于材料的抗剪強(qiáng)度時(shí)該點(diǎn)就發(fā)生破壞，并提出在破壞面上的剪應(yīng)力是該面上法向應(yīng)力的函數(shù)，即：

是一條曲線，稱為莫爾包線（抗剪強(qiáng)度包線），如右圖實(shí)線，通常用一直線代替，該直線方程就是庫(kù)倫公式表示的方程。由庫(kù)倫公式表示莫爾包線的強(qiáng)度理論稱為莫爾—庫(kù)倫強(qiáng)度理論。

6.2土的極限平衡理論

如果給定了土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)

和c以及土中某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，則可將抗剪強(qiáng)度包線與莫爾應(yīng)力圓畫在同一張坐標(biāo)圖上。它們之間的關(guān)系有三種情況：（1）莫爾圓位于抗剪強(qiáng)度包線下方（圓1），說(shuō)明該點(diǎn)在任何平面上的剪應(yīng)力都小于土所能發(fā)揮的抗剪強(qiáng)度，因此不會(huì)發(fā)生剪切破壞；（2）圓3實(shí)際上不存在；（3）圓2，說(shuō)明在A點(diǎn)所代表的平面上剪應(yīng)力正好等于抗剪強(qiáng)度，該點(diǎn)處于極限平衡狀態(tài)。c三、土的極限平衡條件

6.2土的極限平衡理論

根據(jù)極限應(yīng)力圓與抗剪強(qiáng)度包線相切的幾何關(guān)系，可建立以下極限平衡條件：對(duì)無(wú)粘性土：破裂面破裂角：化簡(jiǎn)后得：

6.2土的極限平衡理論6.3抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定方法

抗剪強(qiáng)度的試驗(yàn)方法有多種，室內(nèi)試驗(yàn)常用的有：直接剪切試驗(yàn)、三軸壓縮試驗(yàn)和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)；現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試的有十字板剪切試驗(yàn)、大型直接剪切試驗(yàn)等。應(yīng)變控制式直剪儀一、直接剪切試驗(yàn)1、試驗(yàn)裝置；2、驗(yàn)試成果。由曲線可得抗剪強(qiáng)度參數(shù)

為了近似模擬土體在現(xiàn)場(chǎng)受剪的排水條件，直剪試驗(yàn)可分為快剪、固結(jié)快剪和慢剪三種方法。直接剪切儀的優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、操作方便；直接剪切儀的缺點(diǎn)：

剪切面限定在上下盒之間的平面，而不是沿土樣最薄弱的剪切面破壞；

剪切面上剪應(yīng)力分布不均，在邊緣發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象；

在剪切過(guò)程中，剪切面逐漸縮小，而計(jì)算抗剪強(qiáng)度時(shí)卻按圓截面計(jì)算；

試驗(yàn)時(shí)不能嚴(yán)格控制排水條件，不能量測(cè)孔隙水壓力。6.3抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定方法二、三軸壓縮試驗(yàn)1、試驗(yàn)裝置；2、試驗(yàn)成果。6.3抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定方法

三軸壓縮試驗(yàn)按剪切前的固結(jié)程度和剪切時(shí)的排水條件，分為以下三種試驗(yàn)方法：（1）不固結(jié)不排水試驗(yàn)（）；（2）固結(jié)不排水試驗(yàn)（）；（3）固結(jié)排水試驗(yàn)（）。三軸壓縮儀的優(yōu)點(diǎn)：能較為嚴(yán)格地控制排水條件以及可以量測(cè)試件中孔隙水壓力的變化，試件中的應(yīng)力狀態(tài)比較明確，破裂面發(fā)生在最薄弱的部位。缺點(diǎn)：試件中的主應(yīng)力，而實(shí)際上土體的受力狀態(tài)未必都屬于軸對(duì)稱情況。6.3抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定方法，對(duì)一般粘性土就難以作出破壞包線。而對(duì)飽和粘性土，根據(jù)在三軸不固結(jié)不排水實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，其破壞包線近于一條水平線，三、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)1、試驗(yàn)裝置。2、試驗(yàn)結(jié)果：只能作出一個(gè)應(yīng)力圓即土的不排水抗剪強(qiáng)度時(shí)，就可利用構(gòu)造簡(jiǎn)單的無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)。。這樣，僅為測(cè)定飽和粘性—不排水抗剪強(qiáng)度。6.3抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定方法四、十字板剪切試驗(yàn)1、試驗(yàn)裝置。2、抗剪強(qiáng)度公式：為簡(jiǎn)化計(jì)算，設(shè)：3、優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、操作方便、對(duì)土的擾動(dòng)小。4、測(cè)定飽和粘性土的原位不排水剪，特別適用于均勻飽和軟粘土。6.3抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定方法飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度一、不固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度在試驗(yàn)中如果分別量測(cè)試樣破壞時(shí)的孔隙水壓力，試驗(yàn)結(jié)果可以用有效應(yīng)力整理，結(jié)果表明，三個(gè)試件只能得到同一個(gè)有效應(yīng)力圓，并且有效應(yīng)力圓的直徑與三個(gè)總應(yīng)力圓的直徑相等，即：飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度

這是由于在不排水條件下，試樣在試驗(yàn)過(guò)程中含水量不變，體積不變，飽和粘性土的孔隙壓力系數(shù)B=1，改變周圍壓力增量只能引起孔隙水壓力的變化，并不會(huì)改變?cè)嚇又械挠行?yīng)力，各試件在剪切前的有效應(yīng)力相等，因此抗剪強(qiáng)度不變。由于一組試件實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有效應(yīng)力圓是同一個(gè)，因而就不能得到有效應(yīng)力破壞包線和值，所以這種試驗(yàn)一般只用于測(cè)定飽和土的不排水強(qiáng)度。正常固結(jié)飽和土飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度二、固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度分兩種情況討論：一種是試樣所受到的周圍壓力大于前期固結(jié)壓力，屬正常固結(jié)狀態(tài)的試樣；如果其抗剪強(qiáng)度的性狀是不同的。，則屬于超固結(jié)試樣。這兩種狀態(tài)，飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度超固結(jié)土的固結(jié)不排水強(qiáng)度：總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)；有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)。飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度三、固結(jié)排水抗剪強(qiáng)度固結(jié)排水試驗(yàn)在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，孔隙水壓力始終為零，總應(yīng)力最后全部轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力，所以總應(yīng)力圓就是有效應(yīng)力圓，總應(yīng)力破壞包線就是有效應(yīng)力破壞包線。下圖為固結(jié)排水試驗(yàn)的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系和體積變化，在剪切過(guò)程中，正常固結(jié)粘性土發(fā)生剪縮，而超固結(jié)土則是先壓縮，繼而主要呈現(xiàn)剪脹。飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度正常固結(jié)超固結(jié)固結(jié)不排水試驗(yàn)結(jié)果正常固結(jié)土的破壞包線通過(guò)原點(diǎn)，粘聚力，內(nèi)摩擦角為。超固結(jié)土的破壞包線略彎曲，實(shí)用上用一條直線代替，約為，比正常固結(jié)土的內(nèi)摩擦角要小。試驗(yàn)證明，與固結(jié)不排水試驗(yàn)得到的很接近，由于固結(jié)排水試驗(yàn)所需時(shí)間太長(zhǎng)，故實(shí)用上用代替飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度三種不同排水條件下的試驗(yàn)結(jié)果：

如果以總應(yīng)力表示，將得出完全不同的試驗(yàn)結(jié)果，而以有效應(yīng)力表示，則不論采用那種試驗(yàn)方法，都得到近乎一條有效應(yīng)力破壞包線（虛線），可見(jiàn)，抗剪強(qiáng)度與有效應(yīng)力的唯一對(duì)應(yīng)關(guān)系。飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度四、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的選擇首先要根據(jù)工程問(wèn)題的性質(zhì)確定分析方法，進(jìn)而決定采用總應(yīng)力或有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)，然后選擇測(cè)試方法。一般認(rèn)為，由三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)確定的有效應(yīng)力強(qiáng)度參數(shù)和宜用于分析地基的長(zhǎng)期穩(wěn)定性（如土坡的長(zhǎng)期穩(wěn)定分析，估計(jì)擋土結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期土壓力等）；而對(duì)于飽和粘性土的短期穩(wěn)定問(wèn)題，則宜采用不固結(jié)不排水試驗(yàn)的強(qiáng)度指標(biāo)，即，以總應(yīng)力法分析。一般工程問(wèn)題多采用總應(yīng)力法分析，其指標(biāo)和測(cè)試方法大致如下：飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度

若建筑物施工速度較快，而地基土的透水性和排水條件不良時(shí)，可采用三軸儀不固結(jié)不排水試驗(yàn)或直剪儀快剪試驗(yàn)的結(jié)果；如果地基荷載增長(zhǎng)速率較慢，地基透水性不太小（如低塑性的粘土）以及排水條件又較佳時(shí)（如粘土中夾砂層），則可采用固結(jié)排水或慢剪試驗(yàn)；如介于上述兩種情況之間，可用固結(jié)不排水或固結(jié)快剪試驗(yàn)結(jié)果。飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度由飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度不同加荷方法的應(yīng)力路徑應(yīng)力路徑

對(duì)加荷過(guò)程中的土體內(nèi)某點(diǎn)，其應(yīng)力狀態(tài)的變化可在應(yīng)力坐標(biāo)圖中以應(yīng)力點(diǎn)的移動(dòng)軌跡表示，這種軌跡稱為應(yīng)力路徑。常用的特征點(diǎn)是應(yīng)力圓的頂點(diǎn)（剪應(yīng)力為最大），其坐標(biāo)為和。按應(yīng)力變化過(guò)程順序把這些點(diǎn)連接起來(lái)就是應(yīng)力路徑，并以箭頭指明應(yīng)力狀態(tài)發(fā)展方向。應(yīng)力路徑應(yīng)力路徑

下圖表示正常固結(jié)粘土三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)的應(yīng)力路徑，總應(yīng)力路徑AB是直線，而有效應(yīng)力路徑是曲線，兩者之間的距離即為孔隙水壓力，因?yàn)檎９探Y(jié)粘性土在不排水剪切時(shí)產(chǎn)生正的孔隙水壓力，如果AB線上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)為