《土力學(xué)考點(diǎn)》PPT課件

1、考點(diǎn)：土的三相目的：指土的固體、液體和氣體的三相組成。土的密度：單位體積土的質(zhì)量。單位： Mg/m3, g/cm3土的重度:單位體積土的分量，是重力的函數(shù)。單位：kN/m3土粒相對密度：土粒密度與4時純水密度之比。土的含水量：土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比，用w表示，以百分?jǐn)?shù)計。土的根本目的：土的密度r、土粒比重ds和土的含水量w。土的孔隙比：土中孔隙體積與土粒體積之比，以小數(shù)記。土的孔隙率：土中孔隙體積與土總體積之比，以百分?jǐn)?shù)計。土的飽和度：土中被水充溢的孔隙體積與孔隙總體積之比。土的飽和密度:土中孔隙被水充溢時土的密度，單位：Mg/m3, g/cm3 土的干密度：單位土體積中土粒的質(zhì)量 ，單位

2、： Mg/m3, g/cm3土的有效重度： 對于地下水位以下的土體，由于遭到水的浮力作用，將扣除水浮力后單位體積土所受的重力稱為土的有效重度。土的物理形狀：對粗粒土是指土的密實程度，對細(xì)粒土是指粘性土的粘稠度。水力坡降：由于滲流過程中存在能量損失，測管水頭線沿滲流方向下降。兩點(diǎn)間的水頭損失，可用一無量綱的方式來表示，即i=h/L，i 稱為水力坡降，L為兩點(diǎn)間的滲流途徑，水力坡降的物理意義:單位滲流長度上的水頭損失。達(dá)西定律：達(dá)西根據(jù)對不同尺寸的圓筒和不同類型及長度的土樣所進(jìn)展的實驗發(fā)現(xiàn)，滲出量Q與圓筒斷面積A和水力坡降i成正比，且與土的透水性質(zhì)有關(guān)。浸透力：滲流必然對每個土顆粒有推進(jìn)、摩擦和拖

3、曳的作用力，稱之為浸透力，可定義為每單位土體內(nèi)土顆粒所受的滲流作用力，用 j表示。浸透力是一種體積力，量綱與w一樣。浸透力的大小和水力坡降成正比，其方向與滲流方向一致。 自重應(yīng)力K0： K0 為比例系數(shù)，稱為土的側(cè)壓力系數(shù)或靜止土壓力系數(shù)。它是側(cè)限條件下土中程度向有效應(yīng)力與豎直向有效應(yīng)力之比?；赘郊討?yīng)力概念：假設(shè)根底砌置在天然地面上，那末全部基底壓力就是新添加于地基外表的基底附加壓力。實踐上，建筑物建造后的基底壓力中應(yīng)扣除基底標(biāo)高處原有的土中自重應(yīng)力后，才是基底平面處新添加于地基的基底附加壓力。基底附加應(yīng)力假定：(1) 地基土是均質(zhì)、各向同性的半無限空間線彈性體。(2) 直接采用彈性力學(xué)實際

4、解答。(3) 基底壓力是柔性荷載，不思索根底剛度的影響?；赘郊討?yīng)力影響：地基附加應(yīng)力是指建筑物荷重在土體中引起的附加于原有應(yīng)力之上的應(yīng)力。它是使地基發(fā)生變形，引起建筑物沉降的主要緣由。應(yīng)力集中和應(yīng)力分散景象：研討闡明，與通常假定的均質(zhì)各向同性地基比較，假設(shè)程度向變形模量E0h大于豎向變形模量E0v，那么在各向異性地基中將出現(xiàn)應(yīng)力分散景象；假設(shè)程度向變形模量E0h小于豎向變形模量E0v，地基中將出現(xiàn)應(yīng)力集中景象。室內(nèi)緊縮實驗：實驗室測定土的緊縮性的主要安裝為固結(jié)儀。在這種儀器中進(jìn)展實驗，由于試樣不能夠產(chǎn)生側(cè)向變形，只需豎向緊縮。于是，我們把這種條件下的緊縮實驗稱為單向緊縮實驗或側(cè)限緊縮實驗。土

5、的緊縮是由于孔隙體積的減小，所以土的變形常用孔隙比e表示。緊縮實驗成果：1: 各級壓力與其相應(yīng)的穩(wěn)定孔隙比的關(guān)系曲線，簡稱ep曲線。2: elogp曲線。 3: elnp曲線。緊縮實驗曲線特征：1卸荷時，試樣不是沿初始緊縮曲線，而是沿曲線bc回彈，可見土體的變形是由可恢復(fù)的彈性變形和不可恢復(fù)的塑性變形兩部份組成。2 回彈曲線和再壓線曲線構(gòu)成一迴滯環(huán)，土體不是完全彈性體的又一表征；3 回彈和再緊縮曲線比緊縮曲線平緩得多。4 當(dāng)再加荷時的壓力超越b點(diǎn)，再緊縮曲線就趨于初始緊縮曲線的延伸線。緊縮系數(shù)：曲線上任一點(diǎn)的切線斜率。緊縮指數(shù)：elogp座標(biāo)系統(tǒng)中緊縮曲線的斜率緊縮模量：土在完全側(cè)限條件下的豎

6、向附加壓應(yīng)力與相應(yīng)的應(yīng)變增量之比值MPa)。變形模量：土在自在側(cè)脹條件下豎向緊縮應(yīng)力與豎向應(yīng)變之比；普通由現(xiàn)場靜載荷實驗測得。土的抗剪強(qiáng)度：指土體抵抗剪切破壞的極限才干，是土的主要力學(xué)性質(zhì)之一?？辜魪?qiáng)度目的：c 土的粘聚力， 土的內(nèi)摩擦角。稱為抗剪強(qiáng)度目的或抗剪強(qiáng)度參數(shù)。摩爾庫倫強(qiáng)度實際：當(dāng)任一平面上的剪應(yīng)力等于資料的抗剪強(qiáng)度時該點(diǎn)就發(fā)生破壞，并提出在破壞面上的剪應(yīng)力f 是該面上法向應(yīng)力 的函數(shù)，即f f ()稱為莫爾包線，莫爾包線通常近似地用直線替代，該直線方程就是庫倫公式。由庫倫公式表示莫爾包線的強(qiáng)度實際稱為莫爾庫倫強(qiáng)度實際。直剪實驗：直接剪切儀分為應(yīng)變控制式和應(yīng)力控制式兩種，前者是等速推

7、進(jìn)試樣產(chǎn)生位移測定相應(yīng)的剪應(yīng)力，后者那么是對試件分級施加程度剪應(yīng)力測定相應(yīng)的位移，目前我國普遍采用的是應(yīng)變控制式直剪儀。直剪實驗過程：直接剪切實驗可分為快剪、固結(jié)快剪和慢剪三個過程?？旒魧嶒灒涸谠嚇邮┘哟怪眽毫?后立刻快速施加程度剪應(yīng)力使試樣剪切破壞。固結(jié)快剪；在試樣施加垂直壓力 后，允許試樣充分排水，待固結(jié)完成后，再快速施加程度剪應(yīng)力使試樣剪切破壞。慢剪實驗：在試樣施加垂直壓力 后，允許試樣充分排水，待固結(jié)完成后，以緩慢的速率施加程度剪應(yīng)力使試樣剪切破壞。直剪實驗優(yōu)缺陷：直接剪切儀具有構(gòu)造簡單，操作方使等優(yōu)點(diǎn)，但它存在假設(shè)干缺陷，主要有： 剪切面限定在上下盒之間的平面，而不是沿土樣最薄弱的面

8、剪切破壞 剪切面上剪應(yīng)力分布不均勻，土樣剪切破壞時先從邊緣開場，在邊緣發(fā)生應(yīng)力集中景象 在剪切過程中， 土樣剪切面逐漸減少，而在計算抗剪強(qiáng)度時卻是按土樣的原截面積計算 實驗時不能嚴(yán)厲控制排水條件，不能量測孔隙水壓力、在進(jìn)展不排水剪切時，試件仍有能夠排水，特別對于飽和粘粘性土。 由于土的抗剪強(qiáng)度受排水條件的影響顯著。故實驗結(jié)果不夠理想。但由于它具有的優(yōu)點(diǎn)，故仍為普通工程廣泛采用。三軸緊縮實驗：三軸緊縮實驗也稱三軸剪切實驗，是測定土抗剪強(qiáng)度較為完善的方法。三軸緊縮儀由壓力室、軸向加荷系統(tǒng)、施加圍壓系統(tǒng)、孔隙水壓力量測系統(tǒng)等組成。三軸緊縮實驗方法：(1) 不固結(jié)不排水實驗：試樣在施加周圍壓力和隨后施

9、加豎向壓力直至剪切破壞的整個過程中都不允許排水，實驗自始至終封鎖排水閥門。(2) 固結(jié)不排水實驗：試樣在施加周圍壓力3 后打并排水閥門，允許排水固結(jié)，穩(wěn)定后封鎖排水閥門，再施加豎向壓力、使試樣在不排水的條件下剪切破壞。(3) 固結(jié)排水實驗：試樣在施加周圍壓力3時允許排水固結(jié)，待固結(jié)穩(wěn)定后，再在排水條件下施加豎向壓力至試樣剪切破壞。三軸緊縮實驗優(yōu)缺陷：三軸緊縮儀的突出優(yōu)點(diǎn)是能較為嚴(yán)厲地控制排水條件，量測試件中孔隙水壓力的變化。此外，試件中的應(yīng)力形狀也比較明確，破裂面是在最弱處，而不象直接剪切儀那樣限定在上下盒之間。普通說來，三軸緊縮實驗的結(jié)果比較可靠。三軸緊縮實驗的缺陷是試樣的中主應(yīng)力2 3 。

10、而實踐上土體的受力形狀未必都屬于這類軸對稱情況。真三軸儀中的試樣可在不同的三個主應(yīng)力(1 2 3 )作用下進(jìn)展實驗。土壓力大小分布的影響要素：作用在擋土墻上的土壓力是個非常復(fù)雜的問題。土壓力的大小不僅與擋土墻的高度、填土的性質(zhì)有關(guān)，而且與擋土墻的剛度、位移的大小和方向等要素有關(guān)。由于土壓力是擋土墻的主要荷載。因此，設(shè)計擋土墻時首先要確定土壓力的性質(zhì)、大小、方向和作用點(diǎn)。朗肯土壓力實際：實際根底：半空間體的應(yīng)力形狀和土的極限平衡實際。根本假設(shè): 墻背直立、光滑，墻后填土面程度；先做墻后填土。庫倫土壓力實際：根據(jù)墻后土體處于極限平衡形狀并構(gòu)成一滑動楔體時，從楔體的靜力平衡條件得出的土壓力計算實際。

11、根本假設(shè) ： 墻后的填土是理想的散粒體(粘聚力c0)； 墻背傾斜、粗糙、墻后填土面傾斜； 滑動破壞面為一平面； 剛體滑動。不思索滑動楔體內(nèi)部的應(yīng)力和變形條件； 楔體ABC整體處于極限平衡形狀。在AB和BC滑動面上，抗剪強(qiáng)度均巳充分發(fā)揚(yáng)。即剪應(yīng)力均已達(dá)抗剪強(qiáng)度f。地基承載力：地基接受荷載的才干。 地基的極限承載力：地基即將喪失穩(wěn)定性時的承載力。允許承載力：地基穩(wěn)定有足夠的平安度并且變形控制在建筑物允許范圍內(nèi)時的承載力。影響地基極限承載力的要素：地基土的性質(zhì)，根底的埋置深度、寬度、外形等要素有關(guān)。地基破壞方式：實驗研討闡明，在荷載作用下，建筑物地基的破壞通常是由于承載力缺乏而引起的剪切破壞。地基剪

12、切破壞的型式：整體剪切破壞、部分剪切破壞和沖剪破壞。地基的臨界荷載和臨塑荷載：在中心垂直荷載作用下，塑性區(qū)的最大開展深度ZmaxB/4或B/3時的荷載稱為臨界荷載。當(dāng)荷載p增大時，塑性區(qū)開展，該區(qū)的最大深度也隨而增大，假設(shè)Zmax 0，表示地基中剛要出現(xiàn)但尚未出現(xiàn)塑性區(qū)，相應(yīng)的荷載 p 即為臨塑荷載 pcr。無黏性土土坡穩(wěn)定性：由粗粒土所堆筑的土坡稱無粘性土坡，1.均質(zhì)干坡和水下坡：均質(zhì)干坡和水下坡指由一種土組成、完全在水位以上或完全在水位以下，沒有浸透水流作用的無粘性土坡。穩(wěn)定條件：只需坡面上的土顆粒在重力作用下可以堅持穩(wěn)定，整個土坡就處于穩(wěn)定形狀。2.有浸透水流的均質(zhì)土坡 ：擋水土堤內(nèi)構(gòu)成

13、滲流場，假設(shè)浸潤線在下游坡面逸出，這時在浸潤線以下，下游坡內(nèi)的土體除受重力作用外，還受浸透力的作用，會降低下游邊坡的穩(wěn)定性。在坡面上滲流逸出處取一單元土體v的土骨架為隔離體，土體除受重力作用外，還受浸透力的作用。黏性土土坡穩(wěn)定性：粘性土由于粘聚力的存在，粘性土坡不像無粘性土坡一樣僅沿坡面外表滑動。研討闡明，均質(zhì)粘性土坡的滑動面為對數(shù)螺線曲面，外形近似于圓柱面，在工程設(shè)計中常假定滑動面為圓弧面。建立在這一假定根底上的土坡穩(wěn)定分析方法稱為圓弧滑動法。簡答題考點(diǎn)：1.影響土中附加應(yīng)力分布的要素：(1)雙層地基：天然構(gòu)成的雙層地基有二種能夠的情況:一種是巖層上覆蓋著不厚的可緊縮土層；另一種那么是上層鞏

14、固、下層脆弱的雙層地基。前者在荷載作用下將發(fā)生應(yīng)力集中景象，而后者那么將發(fā)生應(yīng)力分散景象。(2)變形模量隨深度增大：土體的非均質(zhì)和各向異性對土中附加應(yīng)力分布產(chǎn)生影響土體在堆積過程中的受力條件使土的變形模量E0隨深度逐漸增大。與假定的均質(zhì)地基相比較，沿荷載中心線下，前者的地基附加應(yīng)力z將發(fā)生應(yīng)力集中。(3)薄交互層地基 ：天然堆積構(gòu)成的程度薄交互層地基,影響土層中的附加應(yīng)力分布。研討闡明，與通常假定的均質(zhì)各向同性地基比較，假設(shè)程度向變形模量E0h大于豎向變形模量E0v，那么在各向異性地基中將出現(xiàn)應(yīng)力分散景象；假設(shè)程度向變形模量E0h小于豎向變形模量E0v，地基中將出現(xiàn)應(yīng)力集中景象。2.飽和土的有

15、效應(yīng)力原理和概念：有效應(yīng)力原理 u，1 整個滲流固結(jié)過程中u和 都是在隨時間t而不斷變化滲流固結(jié)過程的本質(zhì)就是土中兩種不同應(yīng)力形狀的轉(zhuǎn)化過程。2 超靜孔隙水壓力，是由外荷載引起，超出靜水位以上的那部分孔隙水壓力。它在固結(jié)過程中隨時間不斷變化，固結(jié)完成應(yīng)等于零， 飽水土層中恣意時辰的總孔隙水壓力應(yīng)是靜孔隙水壓力與超靜孔隙水壓力之和。3 側(cè)限條件下t0時，飽和土體的初始超靜孔隙水壓力u0數(shù)值上就等于施加的外荷載強(qiáng)度 (總應(yīng)力).3.土的抗剪強(qiáng)度目的的測定方法：總應(yīng)力目的：c， ，有效應(yīng)力目的 ：c，。 土的抗剪強(qiáng)度是土的一個重要力學(xué)性能目的在計算承載力、評價地基的穩(wěn)定性以及計算擋土墻的土壓力時，都

16、要用到土的抗剪強(qiáng)度目的，因此，正確地測定土的抗剪強(qiáng)度在工程上具有重要意義?？辜魪?qiáng)度的實驗方法有多種，在實驗室內(nèi)常用的有直接剪切實驗、三軸緊縮實驗和無側(cè)限抗壓實驗、在現(xiàn)場原位測試的有十字板剪切實驗，大型直接剪切實驗等。4.朗肯土壓力實際和庫倫土壓力實際異同點(diǎn)：1兩者均屬于極限形狀土壓力實際。它們計算出的土壓力都是墻后土體處于極限乎衡形狀下的自動與被動土壓力。2兩種分析方法上存在的較大差別，主要表如今研討的出發(fā)點(diǎn)和途徑的不同。朗肯實際是從研討土中一點(diǎn)的極限平衡應(yīng)力形狀出發(fā)，首先求出的是作用在土中豎直面上的土壓力強(qiáng)度a或p及其分布方式，然后再計算出作用在墻背上的總土壓力Ea和Ep，因此朗肯實際屬于極限應(yīng)力法。庫倫實際那么是根據(jù)墻背和滑裂面之間的土楔，整體處于極限平衡形狀，用靜力乎衡條件，先求出作用在墻背上的總土壓力Ea或Ep，需求時再算出土壓力強(qiáng)度a或p及其分布方式，因此庫倫實際屬于滑動楔體法。3上述兩種研討途徑中，朗肯實際在實際上比較嚴(yán)密，但只能得到理想簡單邊境條件下的解答，在運(yùn)用上遭到限制。庫倫實際顯然是一種簡化實際，但由于其能適用于較為復(fù)雜的各種實踐邊境條件，且在一定范圍內(nèi)能得出比較稱心的結(jié)果，因此運(yùn)用廣泛。4朗肯實際的運(yùn)用范圍：墻背垂