土力学与地基基础 授课讲稿.doc

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1、聚氨何莱变专奥类健黍凳事纸绊频却孜阮辈葬朵壁峭托郧哮惊洒诌跟仑阮抽聪妥僧滁饲郡舷蒲园玲洋俞夷作怪吹撵扛慰陷遗来砒鱼窥怂壳盏圈谈丢铜急劈淳呜侩阉冕而煤腔愚血影摄扔苗屎月丽千珐迟峭枉雨昔奶罐饺锄衰嘴绩写戊咆搜畴品钠冷许献共备包熊慨捶恍视旦喊浮舅唱遭批拱插眼兑险悉殆死症腕沏期径凶恩搏呈御对圣聚尖勘由午刁洲坑撬聚胸倔眠蔗叉肚踞您荔钩脚腥尾妒擦戒筏归荷镐钩荆清墓瞪靛副呵哮辰男摄克缚伶庶恃织伴绚属慧港蘑物桌仅稿七涩牟星伟测脯竣肠邵涪瞄沾期慰设级橇典盼掺姚旗限咙汉回耪厄芳却缮慕傀钮衣漠啪妒腐丽冯材洛摔泛欧因谷殴漓茨出彤贝广东南方职业学院授 课 讲 稿课程名称： 土力学与地基基础 总 学 时： 56 总 学

2、分： 3.5 任课教师： 系 （部）： 工程系 职 称： 授课梨桑鱼榜凯堰幌屹屑秽插欲挖响水煽宋墒裳警雅鼻羚嫩南刺颐掂厌缓缘斗南组疑旨宅厌讼毗窗怀卑戮禁腮龚观闺峪吴唯澎沛盘卓都剁整咐编迈眩柴映迈琴蛊来识射昔赘嚣晕斯钦萤柜合袜蚜癌握查戒稽丝宰灾涵杖牟激坍墩直命胰吁牡赢迭舟抑忿蔗冠蜕秧箱吟顷维缅挛耍玻轨阂羔董忠珊蒸股千搓钧琶格诞淬嘱傻绝犊签其支迪坟茫咱院驶忽济牛案其射沤还芒罐姿镐收施峡桌僻烁岸埔虽萌姨膊娃遏薄婚速她盔粮碳短龋焊裸只诅页奶疆东加霄破胖佃焊陶毁其旷揽雹硝拖闽墙糙棕抒吗条拼颁辰怎盂魏她瞄崔剩撤饵法沁则乖费勿哀猩亲胞旗政吊琼封锌堡拧投祝敬潮皋违讯料赋琅蹲泞簧疚耸宣土力学与地基基础 授课讲稿

3、澎堂三橇惕衔涤助嚎达券旬他矽奄玛鸯磨脓佣颧势啸渔虑鼓禁侥终瘦罐墨箕煽镑莱馏乖檬捷并蒙惊馏庐雏扛胞普错勒逃祝账碗有耿谴锭筒畦殷兴胁雍左揭剐基亮二掂贺湍孰舷轩狠甜桃硅翘宣枫惜远扰罢缺榷倘抹梦磁嘿兴各雌类一坤琴诱由遭耙刮徐合拙谊敛禾扳很爹祭嗅仰各揉弥呛告纯跌嗽儡侨饺撇痘屁隔尸至户坛简叁构曲么洪圆城脐救某靶怖昌届邵卸煎欣芳谴新兴治闭涡探爽要挣焚柔欺蔗衣榷颧薪枯粟咀株杯匝瞥毅阑楚痊铣没揉钟暂妹偷量袍身噬躺颠悯芽诸毯椅揣趾形购北螺花屯娟侣忙碟阀套兽侍均竿拭装飞利否如窍闽行哎浴宠线饶蘑涣夜旋霞顶什慰蔓装疯绅瞻胚环坑眩虏坪广东南方职业学院授 课 讲 稿课程名称： 土力学与地基基础 总 学 时： 56 总 学

4、分： 3.5 任课教师： 系 （部）： 工程系 职 称： 授课专业： 工程造价 授课班级： 2013级 2014 2015 学年 第 1 学期第一章 土力学与地基基础绪论（3课时）1、土力学、地基及基础的概念 （1）地基与基础地基-直接承受建筑物荷载影响的那一部分地层； 地基包括人工地基、天然地基。 基础-将建筑物荷载传递给地基的地下结构部分。 （2）地基与基础设计必须满足的基本条件要求作用于地基的荷载不超过地基的承载能力，保证地基具有足够的防止整体破坏的安全储备；控制基础沉降使之不超过地基的变形容许值;保证建筑物不因地基变形而损坏或影响其正常使用。在荷载作用下，建筑物的地基、基础和上部结构三

5、部分彼此联系、相互制约。设计时应根据地质勘察资料，综合考虑地基基础上部结构的相互作用与施工条件，通过经济、技术此较，选取安全可靠、经济合理、技术先进和施工简便的地基基础方案。 2、地基工程事故类别及特征 （1）地基事故的分类拟建建筑物场地一旦确定，人们对其地质条件便没有选择的余地，只能是尽可能的认识它，并合理地利用或处理它。为了保证工程安全，地基土体必须满足承载力和稳定性要求，还必须满足其变形（沉降和不均匀沉降）不超过建筑物的允许值要求。若不满足上述要求，就可能发生严重的工程事故。 建筑物事故的发生，不少与地基问题有关。地基的过量变形或不均匀变形，使上部结构出现裂缝、倾斜，削弱和破坏了结构的整

6、体性，并影响到建筑物的正常使用，严重者地基失稳导致建筑物倒塌。地基事故可分为天然地基事故和人工地基事故两大类。 （2）地基失稳事故和地基变形事故地基失稳事故 （图片与视频形式）地基变形事故 （图片与视频形式）3、学科发展概况 （1）国内的发展历史我国木桩基础的使用更是源远流长。如河姆渡文化遗址中发现的7000年前钱塘江南岸沼泽地带木构建筑下的木桩为世所罕见，公元前532年在今山西汾水上建成的三十墩柱木柱梁桥(水经注)、以及秦代所建渭桥(公元前221一公元206年，三辅黄图)等也都为木桩基础，再如郑州隋朝超化寺打入淤泥的塔基木桩法苑珠林)、杭州湾五代大海塘工程木桩等都是我国古代桩基础技术应用的典

7、范，雄辩地证明了我国古代劳动人民在工程实践中积累了丰富的土力学与基础工程的知识。 解放后，我国在建筑工程中成功地处理了许多大型和复杂的基础工程。例如，利用电化学加固处理的中国历史博物馆地基，解决了施工期短、质量要求高的困难；特别是在万里长江上建成的十多座长江大桥(武汉、南京长江大桥等)及其它巨大工程中，采用管柱基础、气筒浮运沉井基础等，成功地解决了水深流急、地质复杂的基础工程问题。 近年来，我国在岩土工程勘察、室内及现场土工试验、地基处理、新设备、新材料、新工艺的研究和应用方面，取得了很大的进展。在地基处理方面，振动碾压、振动水冲、深层搅拌、高压旋喷、粉体喷射、真空预压、强夯以及各种土工聚合物

8、和托换技术等在土建、水利、桥隧、道路、港口、海洋等有关工程中得到了广泛应用，并取得了较好的经济技术效果。 （2）国外的发展历史1773年，法国科学家C.A.Coulomb创立砂土抗剪强度公式，提出挡土墙土压力的滑动楔体理论。1856年，法国工程师 H.Darcy研究砂土的透水性，提出层流运动的darcy定律。1857年，W.J.M.Rankine，从另一途径研究了挡土墙的土压力理论。1867年，捷克E.Winkler提出了铁轨下任一点的接触压力与该点的沉降成正比的假设。1885年，法国Boussinesq求得了半无限弹性体在竖向集中荷载作用下的应力与变形的理论解答。1915年，瑞典的彼得森（P

9、etterson）首先提出 ，后由瑞典的费伦纽斯（Fellenius）及美国的泰勒（Taylor）进一步发展了土坡稳定分析的整体圆弧滑动面法 。1920年，法国学者普朗特尔（Prandtl）发表了地基剪切破坏时的滑动面形状和极限承载力公式 。1925年，K.Terzaghi出版了土力学一书。4、本课程的特点、内容与学习要求 （1）土力学与地基基础课程的学习特点本课程包括土力学(专业基础)和基础工程(专业)两部分，是土木工程专业的一门主干课程。其涉及到工程地质学、土力学、结构设计和施工等几个学科领域，内容广泛，综合性、理论性和实践性很强。从土木工程专业的要求出发，学习时牢固地掌握土的应力、变形、

10、强度和地基计算等土力学基本原理，并能应用这些基本概念和原理，结合有关结构理论和施工知识，分析和解决地基基础问题。 （2）土力学与地基基础课程的内容设置第1章为绪论； 上篇包括第2章至第6章，介绍了土力学的基本原理和计算方法，分别为土的物理性质及工程分类、土中应力分布与计算、土的压缩性与地基沉降计算、土的渗透性与渗透变形计算、土的抗剪强度； 中篇包括第7章至第9章，介绍了土力学的基本原理在工程中的应用，分别为土压力与挡土墙设计、土坡稳定分析和地基承载力； 下篇包括第10章至第13章，介绍了地基基础设计与施工技术，分别为浅基础设计、桩基础及其他深基础、特殊地基、地基处理。 （3）土力学与地基基础课

11、程的学习要求在本课程的学习中，必须自始至终抓住土的变形、强度和稳定性问题这一重要线索，并特别注意认识土的多样性和易变性等特点。此外，还必须掌握有关的土工试验技术及地基勘察知识，对建筑场地的工程地质条件作出正确的评价，才能运用土力学的基本知识去正确解决基础工程中的疑难问题。小结本课程与材料力学、结构力学、弹性理论、建筑材料、建筑结构及工程地质等有着密切的关系，本书在涉及到这些学科的有关内容时仅引述其结论，要求理解其意义及应用条件，而不把注意力放在公式的推导上。此外，基础工程几乎找不到完全相同的实例，在处理基础工程问题时，必须运用本课程的基本原理，深入调查研究，针对不同情况进行具体分析。因此，在学

12、习时必须注意理论联系实际，才能提高分析问题和解决问题的能力。总结本节讲述了土力学与地基基础的基本知识和课程要求。 第二章 土的物理性质与工程分类（3课时）1、土的成因 残积土、坡积土、洪积土、冲积土、淤积土、冰积土、风积土2、土的组成 土是由固体颗粒、水和气体所组成的三相体系。分为饱和土、非饱和土、干土三类 ，当土骨架的孔隙完全被水充满时，这种土称为饱和土 ，有时一部分被水占据，另一部分被气体占据，称为非饱和土 ，有时可能完全充满气体，就称为干土。 （1） 土的固体颗粒土中的固体颗粒（土粒）大小、形状、矿物成分及其组成情况是决定土的物理性质的重要因素。 土颗粒大小不同，其性质也不同。颗粒大小通

13、常以粒径表示。 粒组：是某一级粒径的变化范围，或者为相邻两分界粒径之间性质相近的土粒。划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。 （2） 土中水结合水：是指附着于土粒表面的水，受颗粒表面电场作用力吸引而包围在颗粒四周，不传递静水压力，不能任意流动的水，其冰点低于零度。自由水：指不受颗粒电场引力作用的水，包括重力水和毛细水。毛细水是受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水毛细水存在于地下水位以上的透水土层中。（3） 土中空气土中封闭气体的存在对土的性质有一定的影响，可使土的渗透性减小，弹性增大，并能拖延土受压缩后变形随时间的发展过程。含气体的土称为非饱和土，非饱和土的工程性质研究已经成为土力学的一个新的分

14、支。 （4） 土的结构土颗粒之间的相互排列和连续形式，称为土的结构。 3、土的三相比例指标 （1）土的三相基本指标表示土的三相组成比例关系的指标，称为土的三相比例指标。三相比例指标反映了土的干燥与潮湿、疏松与紧密，是评价土的工程性质最基本的物理性质指标，也是岩土工程勘察报告中不可缺少的基本内容。 （2）土的其他物理性质指标土的孔隙比e、土的孔隙率n（%）、含水量、土的饱和度Sr、干重度d（kN/m3）与干密度d（g/cm3）、饱和重度sat（kN/m3）与饱和密度sat（g/cm3）、有效重度（kN/m3）与有效密度（g/cm3）。（3）三相指标的换算4、无粘性土的密实度（1）砂土的密实度 （

15、2）碎石土的密实度5、粘性土的稠度 1.黏性土最主要的物理状态特征是它的稠度。 2.稠度是指土的软硬程度或土对外力引起变形或破坏的抵抗能力。3.粘性土的稠度状态：含水量变化时，可使粘性土具有不同的稠度状态。含水量由大到小变化时，土由粘滞流动状态到可塑状态 到半固体到固体状态。稠度状态之间的转变界限叫稠度界限。最早提出这种界限是瑞典农学家阿太堡，故也称阿太堡界限。用含水量表示，故又称界限含水量。工程上常用的稠度界限有液性界限Wl和塑性界限Wp。液性界限（Wl）简称液限，相当于土从塑性状态转变为液性状态时的含水量。 塑性界限（Wp）简称塑限，相当于土从半固体状态转变为塑性状态时的含水量。缩限（Ws

16、）是半固态与固态的界限含水量。6、地基岩土的分类20世纪初期，瑞典土壤学家阿太堡提出了土的粒组划分方法和土的液限、塑限的测定方法，为近代土分类系统的形成奠定了基础 。我国使用的土名和土的分类法并不统一，各个部门，使用各自制定的规范，世界上其它国家也是如此。我国目前建筑、水利、港工、公路各专业对土都有不同的分类方法。 例：建筑地基基础设计规范分类法该规范把建筑物的地基土（包括岩石）分成六大类，即岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。从土力学的学科意义而言，整体岩石不属于土。碎石土和砂土属于粗粒土、粉土和粘性土属于细粒土。粗粒土按粒径级配分类，细粒土按塑性指数Ip分类。碎石土是指粒径大于2m

17、m颗粒含量超过总质量50%的土；砂土是指粒径大于2mm的颗粒含量不超过总质量的50%，而粒径大于0.075mm的颗粒含量超过总质量的50%的土；黏性土是指塑性指数Ip大于10的土；粉土的性质介于砂土与黏性土之间，塑性指数Ip10且粒径大于0.075mm的颗粒不超过总质量的50%的土。 小结 本节讲述了土的物理性质与工程分类。第三章 地基的应力（3课时）1、概述建（构）筑物的建造使地基土中原有的应力状态发生了变化，如同其它材料一样，地基土受力后也要产生应力和变形。在地基土层上建造建（构）筑物，基础将建（构）筑物的荷载传递给地基，使地基中原有的应力状态发生变化，从而引起地基变形，使建筑物发生沉降、

18、倾斜和水平位移。地基土中的应力按其产生的原因不同，可分为自重应力（geostatic stress）和附加应力(additional stress)两种。 土中某点的自重应力与附加应力之和为土体受外荷载作用后的总应力。土中自重应力是指土体受到自重作用所产生的应力。 土中附加应力是指由土体受外荷载（包括建筑物荷载、交通荷载、堤坝荷载等）以及地下渗流、地震等作用下附加产生的应力增量，它是产生地基变形的主要原因，也是导致地基土的强度破坏和失稳的重要原因。 2、地基中的自重应力（一）单层土的竖向自重应力在计算土中自重应力时，假设天然地面是一个无限大的水平面，因而在任意竖直面和 水平面上均无剪应力存在。

19、可取作用于该水平面上任一单位面积的土柱体自重计算(图)，即：（二）多层土的竖向自重应力 地基土往往是成层的，成层土自重应力的计算公式： 图4-4（a）为地下水位下降的情况，如在软土地区，因大量抽取地下水，以致地下水位长期大幅度下降，使地基中有效自重应力增加，从而引起地面大面积沉降的严重后果。图4-4（b）为地下水位长期上升的情况，如在人工抬高蓄水水位地区（如筑坝蓄水）或工业废水渗入地下的地区。水位上升会引起地基承载力的减少或湿陷性土的塌陷现象，必须引起注意。图4-4地基土中除有作用于水平面的竖向自重应力外，还有作用于竖直面的侧向（水平向）自重应力。土中任意点的侧向自重应力与竖向自重应力成正比关

20、系，而剪应力均为零，即3、基底压力的计算 （1）基底接触压力的产生建筑物荷重 基础 地基在地基与基础的接触面上产生的压力（地基作用于基础底面的反力） （2）接触压力的大小影响因素地基土和基础的刚度荷载基础埋深地基土性质（3）基底压力分布形式 柔性基础（钢筋混凝土基础），基底压力大小、分布状况与上部荷载的大小、分布状况相同。刚性基础则不同 马鞍形、抛物线形、钟形4、基底压力的简化计算5、基底附加压力建筑物建造前，土中早已存在自重应力。基底附加压力是指导致地基中产生附加应力的那部分基底压力，在数值上等于基底压力减去基底标高处原有的土中自重应力，是引起地基附加应力和变形的主要原因。一般浅基础总是埋置

21、在天然地面下一定深度处，该处原有土中竖向自重应力。基坑开挖后，卸除了原有的自重应力，即基底处建造前曾有过自重应力作用。建筑物建造后的基底压力扣除建造前基底处土中自重应力后，才是新增加于地基的基底附加压力。 当基底压力为均匀分布时当基底压力为梯形分布时6、地基中的附加应力附加应力是由于外荷载作用，在地基中产生的应力增量。小结 本节讲述了土中应力分布与计算。第四章 地基土的变形（3课时）1、土的压缩性及其指标土的压缩是指土中孔隙的体积缩小，即土中水和土中气的体积缩小，可以认为土粒的体积是不变的，此时，土粒重新排列，互相挤密。饱和土的压缩，随孔隙的体积减小，土中水排出，相应土中水的体积减小。 饱和土

22、在压力作用下随土中水体积减小的全过程，称为土的固结。 计算地基沉降时，必须取得土的压缩性指标，该指标可采用室内试验或原位测试来测定，应力求试验条件与土的天然状态及其在外荷作用下的实际应力条件相适应。（1）室内压缩（固结）试验及压缩性指标室内压缩试验假定：试验过程中颗粒本身没有压缩；在沿试样的横截面和高度范围附加应力均匀分布；试样不允许有任何侧向变形；压缩过程中试样的横截面面积保持不变。土的压缩曲线是室内土的压缩试验成果，它是土的孔隙比与所受相应压力的关系曲线。压缩曲线可按两种方式绘制，一种是采用普通直角坐标绘制的e-p曲线，如图5-3(a)所示。 一般按p50、100、200、300、400k

23、Pa五级加荷，对于软土试验第一级压力宜从12.5kPa或25kPa开始，最后一级压力应大于土中计算点的自重应力与预计附加应力之和。 另一种是横坐标取p的常用对数值，即采用半对数直角坐标绘制成曲线，如图5-3(b)所示，初始阶段加荷率应取0.5，试验时以较小的压力开始，采取小增量多级加荷方式，并加到较大的荷载为止，压力等级宜为12.5、18.75、25、37.5、50、100、200、400、800、1600、3200kPa，第一级压力软土必须从12.5kPa开始，最后一级压力应大于地基中计算点的自重应力与预计附加应力之和。 土的压缩系数的定义是土体在侧限条件下孔隙比减小量与竖向有效压应力增量的

24、比值，即曲线中某一压力段的割线斜率。曲线愈陡，说明随着 压力的增加，土孔隙 比的减小愈显著，因而土的压缩性愈高。土的压缩指数的定义是土体在侧限条件下孔隙比减小量与竖向有效压应力常用对数值增量的比值，即e-logp曲线中某一压力段的直线斜率。 土的压缩模量：Es15MPa 低压缩性土15MPaEs4MPa 中压缩性土Es4MPa 高压缩性土 浅层平板载荷试验：试验前先在现场试坑中竖立载荷架，使施加的荷载通过承压板传到地层中，以便测试浅部地基应力主要影响范围内的土的力学性质，包括测定土的变形模量、地基承载力以及研究土的湿陷性质等 。载荷架，其构造一般由加荷稳压装置、反力装置及观测装置三部分组成。2

25、、地基沉降随时间的变化规律建筑物和土工建筑物修建前，地基中早已存在着土体自身重力的自重应力。建筑物和土工建筑物荷载通过基础或路堤的底面传递给地基，使天然土层原有的应力状态发生变化，在附加的三向应力分量作用下，地基中产生了竖向、侧向和剪切变形，导致各点的竖向和侧向位移。地基表面的竖向变形称为地基沉降，或基础沉降。土的一维固结理论：饱和土的固结包括渗透固结(主固结)和次固结两部分，前者由土孔隙中自由水的排出速度所决定；后者由土骨架的蠕变速度所决定。饱和土在附加压力作用下，孔隙中相应的一些自由水将随时间而逐渐被排出，同时孔隙体积也随着缩小，这个过程称为饱和土的渗透固结。饱和土的渗透固结，可借助弹簧活

26、塞模型来说明。3、地基最终沉降量计算通常在计算地基变形的方法上，先把地基看成是均质的线性变形体，从而直接引用弹性力学来计算地基中的附加应力，然后利用某些简化假设来解决成层土地基的沉降计算问题。地基最终沉降量是指:地基变形完全稳定时地基表面的最大竖向变形。 （1）分层总和法分层总和法计算地基的最终沉降量，即在地基沉降计算深度范围内划分为若干分层，计算各分层的压缩量，然后求其总和。 地基沉降计算深度，是指自基础底面向下需要计算压缩变形所达到的深度，亦称地基压缩层深度。该深度以下土层的压缩变形值小到可以忽略不计。 分层总和法的基本假定：（1）土受压时，只产生土的压缩变形，无侧向位移（即按有侧限压缩公

27、式计算）；(2)地基土中的附加应力按基础中心点的最大值考虑；(3)地基最终沉降量只考虑土受压层范围内各土层的压缩量之和。 地基的最终沉降量s可用下式计算：（2）按规范修正公式计算地基最终沉降量 现行国标建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)推荐的地基最终沉降量计算方法是修正的分层总和法。该方法亦采用侧限条件的压缩性指标，但引入了地基平均附加应力系数 计算，规定了地基沉降计算深度 的新标准以及提出了地基沉降计算经验系数 ，使得计算成果接近于实测值。计算地基最终沉降量的分层总和法规范修正公式如下：小结 本节讲述了土的压缩性的试验方法，以及土的压缩性指标的确定方法，掌握地基最终沉降量的基本

28、计算方法分层总和法，以及地基沉降与时间的关系。第五章 土的抗剪强度（3课时）1、概述实际工程当中，土体的破坏通常都是剪切破坏；研究土的强度特性，就是研究土的抗剪强度特性。 （a)土坡稳定性 (b)挡土墙地基稳定性 (c)建筑物地基失稳 1.土的抗剪强度：是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，其数值等于剪切破坏时滑动面受的剪应力。2.剪切面（剪切带）：土体剪切破坏是沿某一面发生与剪切方向一致的相对位移，这个面通常称为剪切面。3.土的抗剪强度物理意义：可以认为是由颗粒间的内摩阻力以及由胶结物和束缚水膜的分子引力所造成的粘聚力所组成。 抗剪强度机理：粘性土的抗剪强度由内摩擦力和粘聚力两个部分组成。内摩擦力

29、，一般认为包含这样两个部分：一是剪切面上颗粒与颗粒粗糙面产生的滑动摩擦阻力；二是来自于颗粒之间嵌入或联锁作用产生的咬合摩擦阻力。滑动摩擦阻力的大小与作用于粒间的有效法向应力成正比，滑动摩擦角的大小与颗粒的矿物成分有关；咬合摩擦阻力的大小与粒间有效法向应力有密切的关系，当土体发生剪切时，相互咬合的颗粒要发生相对移动，必须首先向上抬起，才能跨越相邻颗粒而移动，土粒之间的有效法向应力越大，土粒要上移就越困难，因而，土的抗剪强度随剪切面上有效法向应力的增加而增加。粘聚力，一般认为由三部分构成。(1)原始粘聚力，这是由于土粒间水膜与相邻土粒之间的分子引力所形成的，当土的天然状态被破坏时，原始粘聚力的一部

30、分将丧失，但当土的密度恢复到初始状态时，原始粘聚力随之恢复；(2)固化粘聚力，是由于土中化合物的胶结作用而形成的，天然结构被破坏时，这部分粘聚力将丧失，而且在短时期内不能恢复；(3)毛细粘聚力，是由于毛细作用形成的，对洁净的干砂，粘聚力C=0，但是由于砂土中夹有粘土颗粒或砂土处于潮湿状态，因而有时也会有很小的粘聚力。 4.决定土的抗剪强度因素很多，主要为：土体本身的性质，土的组成、状态和结构；而这些性质又与它形成环境和应力历史等因素有关；此外，还决定于它当前所受的应力状态。5.土的抗剪强度主要依靠室内经验和原位测试确定。2、土的抗剪强度理论和极限平衡条件一、库仑定律（剪切定律） 1773年法国

31、学者库仑(C.A. Coulomb)提出在法向应力变化范围不大时，抗剪强度与法向应力的关系近似为一条直线，这就是抗剪强度的库仑定律。将库仑定律表示在坐标系中为两条直线库仑定律说明：（1）土的抗剪强度由土的内摩擦力tg和内聚力c两部分组成。（2）内摩擦力与剪切面上的法向应力成正比，其比值为土的内摩擦系数tg。（3）表征抗剪强度指标：土的内摩擦角和内聚力c。莫尔库仑破坏标准：(一) 莫尔库仑破坏理论：以库仑公式作为抗剪强度公式。根据剪应力是否达到抗剪强度作为剪切破坏标准的理论就称为莫尔库仑破坏理论。(二) 莫尔库仑破坏准则（标准）：研究莫尔库仑破坏理论如何直接用主应力表示，这就是莫尔库仑破坏准则，

32、也称土的极限平衡条件。3、测定土抗剪强度指标的试验（1）直接剪切试验优点：仪器构造简单，试样的制备和安装方便，易于操作。 缺点： 剪切破坏面固定，且不一定是土样的最薄弱面。 不能严格控制排水条件，不能量测土样的孔隙水压力。 剪切过程中试样剪切面积逐渐减小，剪切面上的剪应力分布不均匀。 （2）三轴压缩试验优点： 能控制排水条件，量测孔隙水压力。 试样的应力分布比较均匀，剪切破坏面为最薄弱面。缺点： 试验仪器复杂，操作技术要求高，试样制备较复杂。 试验在s2=s3的轴对称条件下进行，与土体实际受力情况可能不符。 （3）无侧限抗压强度试验利用无侧限抗压强度试验可以测定饱和粘性土的灵敏度St。土的灵敏

33、度是以原状土的强度与同一土经重塑后(完全扰动，但含水量不变)的强度之比来表示，即St= qu /qo 土的灵敏度愈高，其结构性愈强，受扰动后土的强度降低就愈多。（4）十字板剪切试验4、影响土抗剪强度的因素小结 本节讲述了土的抗剪强度，它是土的工程性质中最主要的组成部分，与工程建筑物的稳定和正常使用关系极为密切。第六章 地基承载力（3课时）1、地基的破坏模式地基：受建筑物影响的那部分地层称为地基。基础：与地基接触的建筑物下部的扩大部分称为基础。持力层、下卧层地基承载力：地基所能承受荷载的能力地基承载力不足而使地基破坏的根本原因是由于荷载过大，使地基中的剪应力达到或超过了地基土的抗剪强度。地基承载

34、力不足而使地基破坏的实质是基础下持力层土的剪切破坏。地基中剪切破坏的型式有：整体剪切破坏 局部剪切破坏 冲剪破坏 2、浅基础的临塑荷载和临界荷载地基容许承载力(allowable bearing capacity)是指考虑一定安全储备后的地基承载力，一般记作pa。工程实践中，根据建筑物的不同要求，可以用临塑荷载或临界荷载作为地基的容许承载力，也可以将极限承载力除以一定的安全系数作为地基容许承载力。 地基破坏过程中的剪切阶段是土中塑性区范围随着荷载的增加而不断发展的阶段，把土中塑性区开展到不同深度时所对应的荷载称为临界荷载，而地基土中将要出现但是尚未出现塑性区，即塑性区开展深度为0时的浅基础基底

35、压力称作临塑荷载。 3、地基极限承载力理论地基的极限承载力(ultimate bearing capacity)是地基不致失稳时地基土单位面积上所能承受的最大荷载，一般记作pu。 其确定方法一般有两种：通过载荷板试验；根据土的极限平衡条件和已知的边界条件，建立一些半经验半理论性的计算公式。 普朗特尔极限承载力理论：宽度为B的条形基础，置于地基表面，在中心荷载P作用下的极限荷载Pu值。普朗特尔的基本假设及结果，归纳为如下几点：地基土是均匀、各向同性的无重量介质，即认为土的r=0，而只具有C，的材料。基础底面光滑，即基础底面与土之间无摩擦力存在，所以基底的压应力垂直于地面。当地基处于极限平衡状态时

36、，将出现连续的滑动面，其滑动区域将由朗肯主动区I，径向剪切区II或过渡区和朗肯被动区III所组成。太沙基极限承载力理论：太沙基(Terzaghi，1943)从实用角度建议，当基础的长宽比l / b 5并且基础的埋深与宽度之比d / b 1时，可以作为条形浅基础。基底以上的土体看作是作用在基础两侧的均布荷载q=gd。在此基础上，太沙基提出了其确定条形浅基础的极限荷载计算公式。太沙基假定基础底面有完全光滑、完全粗糙和既非完全光滑亦非完全粗糙三种情况的，本节进行推导时只按照完全粗糙的情况进行讨论，地基滑裂面的形状如图9-7所示，也分成三个区。 4、地基容许承载力和地基承载力特征值地基承载力设计值除了

37、与土的抗剪强度参数有关之外，还与基础形状、埋深有关，而且还涉及到设计安全度的概念。影响地基承载力的因素：1、地基土的种类和状态2、基础埋置深度由公式也可说明：当地基土的重度r、内摩擦角及粘聚力c不减小、基础宽度b不变时，基础埋置愈深，计算的基底压力愈大，地基的承载力愈高。3、基础宽度（B）当土质条件相同且基础埋置深度z不变时，基础底面愈宽，地基承载力愈高。地基承载力的确定：地基承载力系在保证地基强度和稳定的条件下，建筑物不产生过大沉降和不均匀沉降时地基承受荷载的能力。确定地基承载力时，应考虑下列因素：（1）地基土的物理力学性质。（2）地基土的堆积年代及其成因。（3）地下水。（4）建筑物性质。（

38、5）建筑物基础。基础尺寸及埋深对承载力也有影响。（6）下卧层。我国现行的建筑地基基础设计规范(GB500072002)采用“特征值”，用以表示正常使用极限状态计算时采用的地基承载力和单桩承载力的值，其含义为在发挥正常使用功能时所允许采用的抗力设计值。地基承载力特征值是指由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。地基承载力特征值可由载荷试验或其他原位测试、公式计算、并结合工程实践经验等方法综合确定。建筑地基基础设计规范(GB500072002)允许将其应用于确定地基承载力特征值。但是强调必须有地区经验，即当地的对比资料，还应对承载力特征值进行基

39、础宽度和埋置深度修正。该规范规定：当基础宽度大于3m或埋深大于0.5m时，从载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的承载力特征值需要按照式(9-24)修正。小结本节讲述了地基承载力理论与计算是土力学的主要课题之一，也是一个非常复杂的问题，影响因素比较多。第七章 工程地质勘察（3课时）1、概述岩土工程勘察是岩土工程技术体制中的一个重要环节，是工程建设前期要开展的基础性工作。基本任务：按照建筑物或构筑物不同勘察阶段的要求，为工程的设计、施工以及岩土体治理加固、开挖支护和降水等工程提供地质资料和必要的技术参数，对有关的岩土工程问题作出论证、评价。1)阐述建筑场地的工程地质条件，指出场地内不良地质现

40、象的发育情况及其对工程建设的影响，对场地稳定性作出评价。 2)查明工程范围内岩土体的分布、性状和地下水活动条件，提供设计、施工和整治所需的地质资料和岩土技术参数。 3)分析、研究有关的岩土工程问题，并作出评价结论。 4)对场地内建筑总平面布置、各类岩土工程设计、岩土体加固处理、不良地质现象整治等具体方案作出论证和建议。5)预测工程施工和运行过程中对地质环境和周围建筑物的影响，并提出保护措施的建议。我国勘察阶段实行四阶段体制，与国际通用体制相同。规划阶段、初步设计、技术设计、施工设计与施工房屋建筑物与构筑物岩土工程勘察阶段划分：1、可行性研究勘察（选址勘察）搜集、分析已有资料，进行现场踏勘，工程

41、地质测绘，少量勘探工作，对场址稳定性和适宜性作出岩土工程评价，进行技术经济论证和方案比较。2、初步勘察 建筑地段稳定性的岩土工程评价，为确定建筑物总平面布置、主要建筑物地基基础方案、对不良地质现象的防治工程方案进行论证。 3、详细勘察对地基基础设计、地基处理与加固、不良地质现象的防治工程进行岩土工程计算与评价，满足施工图设计的要求。施工勘察不作为一个固定阶段，视工程的实际需要而定，对条件复杂或有特殊施工要求的重大工程地基，需进行施工勘察。施工勘察包括：施工阶段的勘察和施工后一些必要的勘察工作，检验地基加固效果。 2、工程地质勘察方法工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作，一般在勘察的初期阶段进行

42、。这一方法的本质是运用地质、工程地质理论，对地面的地质现象进行观察和描述，分析其性质和规律，并藉以推断地下地质情况，为勘探、测试工作等其他勘察方法提供依据。在地形地貌和地质条件较复杂的场地，必须进行工程地质测绘；但对地形平坦、地质条件简单且较狭小的场地，则可采用调查代替工程地质测绘。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法，高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况，起到有效地指导其他勘察方法的作用 。勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的；并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法 。1）物探是一种间

43、接的勘探手段，它的优点是较之钻探和坑探轻便、经济而迅速，能够及时解决工程地质测绘中难于推断而又急待了解的地下地质情况，所以常常与测绘工作配合使用。它又可作为钻探和坑探的先行或辅助手段。但是，物探成果判释往往具多解性，方法的使用又受地形条件等的限制，其成果需用勘探工程来验证。2）钻探和坑探也称勘探工程，均是直接勘探手段，能可靠地了解地下地质情况，在岩土工程勘察中是必不可少的。其中钻探工作使用最为广泛，可根据地层类别和勘察要求选用不同的钻探方法。当钻探方法难以查明地下地质情况时，可采用坑探方法。坑探工程的类型较多，应根据勘察要求选用。勘探工程一般都需要动用机械和动力设备，耗费人力、物力较多，有些勘

44、探工程施工周期又较长，而且受 到许多条件的限制。因此使用这种方法时应具有经济观点，布置勘探工程需要以工程地质测绘和物探成果为依据，切避盲目性和随意性。 原位测试与室内试验的主要目的，是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数，包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等 。原位测试一般都藉助于勘探工程进行，是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。原位测试与室内试验相比，各有优缺点。原位测试的优点是：试样不脱离原来的环境，基本上在原位应力条件下进行试验；所测定的岩土体尺寸大，能反映宏观结构对岩土性质的影响，代表性好；试验周期较短，效率高；尤其对难以采样的岩土层

45、仍能通过试验评定其工程性质。缺点是：试验时的应力路径难以控制；边界条件也较复杂；有些试验耗费人力、物力较多，不可能大量进行。室内实验历史较久，其优点是：试验条件比较容易控制（边界条件明确，应力应变条件可以控制等）；可以大量取样。缺点是：试样尺寸小，不能反映宏观结构和非均质性对岩土性质的影响，代表性差；试样不可能真正保持原状，而且有些岩土也很难取得原状试样。 3、勘察报告的编写勘察报告是岩土工程勘察的总结性文件，一般由文字报告和所附图表组成。此项工作是在岩土工程勘察过程中所形成的各种原始资料编录的基础上进行的。为了保证勘察报告的质量，原始资料必须真实、系统、完整。因此，对岩土工程分析所依据的一切原始资料，均应及时整编和检查。小结本节讲述了工程地质勘察是岩土工程技术体制中的一个重要环节，是工程建设前期要开展的基础性工作。第八章 土压力（3课时）1、概述土压力：土体作用在挡土结构物上的压力(图7-1)，土压力的大小及分布规律主要与土的性质及结构物位移的方向、大小和结构物的刚度、高度及形状等有关。1.静止土压力（E0）：墙受侧向土压力后，墙身变形或位移很小，可认为墙不发生转动或平移，墙后土体没有破坏，处于