土力学总复习课件.pptx

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1、绪 论,土具有如下特点：1.碎散性 2.多相性 3.自然变异性,地基（Ground）由于建筑物的修建，使一定范围内土层的应力状态发生变化，这一范围内的地层称为地基。基础（Foundation）指与地基接触的建筑物下部结构。,第一章 土的物质性质与工程分类,粒组的概念砂粒组、粉粒组、粘粒组的粒径范围粒度成分（粒径级配）的概念及分析方法特征粒径（d10有效粒径de；d30；d60控制粒径）平均粒径（mm）d50土的不均匀系数Cu的定义及用途土的曲率系数Cc的定义及用途级配良好的土、级配不良的土,土中的矿物成分的种类土中的粘土矿物的种类什么是双电层？结合水包括强结合水层(固定层)、弱结合水层(扩散层

2、)什么是土的结构，包括什么？土中的三相三相基本试验指标指什么？它们的实验方法怎样？土的密度(常见值1.62.2g/cm3)容重或重度 土粒比重 Gs（常见值粘性土一般为2.702.75，砂土为2.65左右）土的含水量w 其它常用指标指标之间的换算关系,表示土的密度和重度的指标及其大小关系 干密度 饱和密度 有效密度表示土中孔隙含量的常用指标 孔隙比 孔隙率表示土中含水程度的指标 饱和度无粘性土的相对密实度界限含水量 液性界限(液限 wL)塑性界限(塑限 wp)及测试方法塑性指数 IP及液性指数IL的定义、用途、计算方法,土的分类划分为粗粒土、细粒土，粗粒土按粒径级配进一步细分；细粒土用塑性指数

3、Ip或液限wL加塑性指数Ip进行细分。砂类土、粉土、粘性土的划分方法如何？,第二章 地基的应力和沉降,地基中的自重应力的计算基底压力（接触应力）的定义中心荷载、单向偏心荷载作用下基底压力的简化计算基底附加压力的定义,基底压力,基底附加压力,自重应力,地基中各点附加压力,沉降,地基附加应力的概念一、竖向集中荷载作用下地基中的附加应力二、矩形、圆形荷载下的地基附加应力（一）矩形均布荷载 1、角点下的应力（积分法）2、任意点的应力（二）矩形面积竖直三角形荷载三、线荷载、条形荷载下的附加应力（一）线荷载（二）条形均布荷载作用下附加应力的分布规律,压缩性的概念土颗粒是不可压缩的，水是不可压缩的，只有孔隙

4、可以压缩。土的压缩系数、压缩指数、压缩模量、变形模量的概念、区别。前期固结压力的概念、确定方法、根据超固结比的土的分类沉降量及最终沉降量地基沉降量分为哪三个部分，如何确定？单向分层总和法与GBJ789规范法的原理。,有效应力、孔隙水压力、超静孔隙水压力的概念有效应力原理要点渗透固结时土中一点的孔隙压力与有效应力的关系？一维渗透固结理论基本假设是什么？一维固结微分方程及边界条件固结度的定义、确定方法？,第三章 土的抗剪强度,第一节 概 述,一、概念土的抗剪强度指土体抵抗剪切破坏的极限能力。土体具有抵剪应力的潜在能力-剪阻力.二、土的抗剪强度机理1、摩擦强度包括滑动摩擦和咬合摩擦 滑动摩擦由颗粒间

5、接触面粗糙不平所引起。咬合摩擦是指相邻颗粒对于相对移动的约束作用。2、粘聚强度取决于土粒间的各种胶结作用和静电引力。,第二节 库伦公式和莫尔-库伦强度理论,一、Coulomb公式（1773）砂土:f=tg（3-1）粘性土:f=c+tg（3-2）上两式也叫库仑定律,二、莫尔-库伦强度理论（1910）,这个函数在f坐标中是一条曲线，称为莫尔包线（或称为抗剪强度包线）,极限平衡状态？极限平衡条件？,A,c,图3-4 莫尔圆与抗剪强度之间的关系,抗剪强度包线与莫尔应力圆之间的关系有三种：（1）整个莫尔圆位于抗剪强度包线的下方（2）莫尔圆与抗剪强度包线相切（切点为A）（3）莫尔圆与抗剪强度包线相割,根据

6、Mohr-Coulomb破坏理论，破坏时的Mohr应力圆必定与破坏包线相切。切点所代表的平面满足=f的条件，该点处于极限平衡状态。,第三节 土的抗剪强度试验方法,一、直剪试验直剪试验根据排水条件可分为：快剪、固结快剪和慢剪二、三轴试验按剪切前的固结程度和剪切过程中的排水条件1、不固结不排水试验（UU）2、固结不排水试验（CU）3、固结排水试验（CD）,三、无侧限抗压强度试验,试验时的周围压力3=0，试样在轴向压力下产生剪切破坏。破坏时的轴向压力称为无侧限抗压强度，以 qu 表示。,第四节 孔隙水压力系数,孔压系数B表示单位周围压力增量所引起的孔压增量。,对于饱和土，B=1.0；对于干土，B=0

7、；对于部分饱和土B=01之间。所以B值可用作反映土体饱和程度的指标。,孔压系数A是饱和土体在单位偏差应力增量作用下产生的孔隙水压力增量，可用来反映剪切过程中土体的胀缩特性。对于一般土体的孔隙水压力增量可利用叠加原理求得,第五节 饱和粘性土的抗剪强度,一、不固结不排水抗剪强度,二、固结不排水抗剪强度,受应力历史的影响1.周围固结压力3最大固结压力正常固结土,2.周围固结压力3最大固结压力超固结土有效应力圆直径与总应力直径相等。,三、固结排水抗剪强度,在整个试验过程中，孔隙水压力始终为0，总应力等于有效应力，所以总应力圆就是有效应力圆，总应力破坏包线就是有效应力破坏包线。,第六节 应力路径,土内一

8、点的应力变化过程可用摩尔应力圆上剪应力最大点在应力坐标系中的移动轨迹来表示。这个应力点的移动轨迹称为应力路径。,第七节 无粘性土的抗剪强度,土体在剪切作用下体积要发生膨胀或收缩的特性称为剪胀性。,第四章 土压力、地基承载力和土坡稳定性,第一节 概述,挡土墙：用来侧向支持土体的结构物，统称为挡土墙。土压力：挡土墙后的填土因自重应力或外荷载作用对墙 背产生的侧向压力。设计挡土墙首先要确定土压力的性质、大小、方向和作 用点。,一、挡土墙,三、土坡如果土坡失稳，会造成滑坡、崩塌等工程事故，因此，对土坡稳定性的验算很重要。,土坡：,天然土坡 人工土坡（土石坝等）,二、地基承载力,地基承载力：地基承受建筑

9、物荷载的能力。在地基计算中应验算地基承载力,第二节 挡土墙上的土压力,一、墙体位移与土压力类型,墙体位移的方向和位移量决定着所产生的土压力性质和土压力大小。根据挡土墙发生位移的方向，土压力可以分为：（一）静止土压力（二）主动土压力 EaE0Ep（三）被动土压力,二、静止土压力,挡土墙在土压力作用下，墙后土体处于弹性平衡状态，不向任何方向发生位移和转动时，作用在墙背上的土压力称为静止土压力（E0）。静止土压力强度（p0）可按半空间直线变形体在土的自重作用下无侧向变形时的水平侧向应力h来计算。下图表示半无限土体中深度为z处土单元的应力状态：,h,v,h,v,h=p0,z,z,z,H,(a),(b)

10、,竖向应力为自重应力：z=z水平向应力为原来土体内部应力变成土对墙的应力，即为静止土压力强度p0：p0=h=K0z,K0H,z,H3,E0,p,f=c+tg,(c),(d),h=p0,z,z,H,(b),静止土压力沿墙高呈三角形分布，作用于墙背面单位长度上的总静止土压力（E0）：E0的作用点位于墙底面往上1/3H处，单位kN/m。,第三节 朗肯土压力理论,朗肯理论的基本假设:(page 135)1.墙本身是刚性的，不考虑墙身的变形；2.墙后填土延伸到无限远处，填土表面水平（=0）；3.墙背垂直光滑（墙与垂向夹角=0，墙与土的摩擦角=0）。空间体的极限平衡状态图,一、主动土压力的计算,二、被动土

11、压力的计算,（二）填土表面有均布荷载（三）成层填土,（四）墙后填土有地下水,三、几种情况下的土压力的计算,第四节 库伦土压力理论,基本假设：a.墙后的填土是理想散粒体（c=0）b.滑动破坏面是一平面。一、主动土压力,二、被动土压力（略）,第五节 挡土墙设计,一、挡土墙的类型（一）重力式挡土墙（二）悬臂式挡土墙（三）扶臂式挡土墙,二、挡土墙的计算（1）稳定性验算，包括抗倾覆和抗滑移稳定验算；（2）地基的承载力验算；（3）墙身强度的验算。（一）倾覆稳定性验算,（二）滑动稳定性验算,第六节 地基破坏形式和地基承载力,一、地基破坏的形式,三种形式：（1）整体剪切破坏（general shear fai

12、lure）（2）局部剪切破坏（local shear failure）（3）冲剪破坏（punching shear failure）,地基的破坏形式主要取决于地基土的特性和基础的埋深,二、地基承载力,三个阶段之间存在着两个界限荷载临塑荷载pcr：（地基中开始出现塑性破坏区时的荷载）对应于p-s曲线上的a点极限荷载pu：（极限承载力）对应于p-s曲线上的b点容许承载力pa：地基稳定有足够的安全度，并且变形控制在建筑物的容许范围内时的承载力。,第七节 浅基础的地基临塑荷载,第八节 浅基础的地基极限承载力,一、L.Prandtl课题（1920）,基本假定：（1）基础底面光滑（2）地基土无重量=0（3

13、）无限长的荷载q侧=0,1.当荷载达到极限荷载pu时，地基内出现连续的滑裂面。滑裂土体可分为五个区：I.朗肯主动区 II.过渡区 III.朗肯被动区,2.按上述假定Plantl求得地基中只考虑粘聚力c的极限承载力表达式,3.考虑基础埋深d，将基底水平面以上的土重用均布荷载q=0d代替，Reissner（1924）得出极限承载力还得加上qNq，即：,二、Terzaghi（太沙基）课题,三、魏锡克极限承载力公式,在普朗德尔理论的基础上，考虑了土自重，得到条形基础在中心荷载作用下的极限承载力的基本公式,式中Nq、Nc、N称为承载力系数，它们都是的函数，可以查表4-4求得。,第九节 土坡和地基的稳定性

14、分析,一、土坡稳定性分析,土坡的滑动：土坡在一定范围内整体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其稳定性的现象。分类：（1）粗粒土滑坡（滑动面多为浅层平面形）（2）粘性土滑坡（滑动面多为深层圆弧形）产生原因：（1）土坡作用力发生变化（剪应力增加）（2）土中抗剪强度降低（3）静水压力的作用（4）动水压力的作用,1.均质干坡和水下坡（没有渗流作用）,只要坡面处的土颗粒在重力作用下保持稳定，那么整个土坡都处于稳定状态。,砂堆,T,W,N,（一）无粘性土坡的稳定分析,2.有渗透水流的均质土坡（不考）,有渗透水流逸出的土坡,W,J,N,T,（二）粘性土坡的稳定分析,瑞典条分法、毕肖普法（Bishop法）、普

15、遍条分法（Janbu法）有效应力法等。,条分法是将滑动土体竖直分成若干土条，把土条当成刚体，分别求作用于各土条上的力对圆心的滑动力矩和抗滑力矩，然后求土坡的稳定安全系数K.,土条i所受的力包括,土条自重W，土条上的荷载Qi，条块侧面法向力E1i、E2i，和切向力F1i、F2i，土条底部的法向力N、切向力T。Bishop假定E1i、E2i和F1i、F2i的合力为0，合力矩也为0。,（三）最危险滑裂面的确定方法（不考）,B,1,O,A,R,H,2,1.均匀粘性土坡=0时：,2.均匀粘性土坡 0时：,C1,C2,C3,B,A,4.5H,H,H,FS1,O1,E,1,F,2,D,O2,O3,O4,FS4,G,O1,O3,O2,O4,