經(jīng)典土力學期末總復習

土力學總復習成績組成

期末考試70；

習題作業(yè)10；平時表現(xiàn)20注意作業(yè)未在規(guī)定時間內(nèi)交齊不得參加期末考試。土力學期末考試重點：基礎(chǔ)部分原則：難度一般不會超過作業(yè)和習題課內(nèi)容不要求死記硬背，但一些公式要記題型： 名詞解釋 10題，20分簡單題 3題，26分計算題 3題，44分學習心得1題，10分內(nèi)容復習土的三大工程問題滲透問題：

滲流、滲透破壞（管涌、流土）變形問題：

沉降計算；沉降與時間的關(guān)系強度問題：

土壓力，邊坡穩(wěn)定，地基承載力，液化土的工程性質(zhì)三大基本性質(zhì)： 滲透特性：達西定律 變形特性：滲流固結(jié)理論；有效應力原理 強度特性：莫爾－庫倫強度理論基本知識土的三個特點：

碎散性、多相性、天然性土的物理性質(zhì)：

組成、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)土的應力計算：

自重應力、附加應力、有效應力原理重點內(nèi)容土的滲透定律和滲透破壞問題

達西定律、一維滲流計算 滲透力和滲透破壞、流土條件地基沉降量計算以及與時間關(guān)系

土的壓縮性指標與分層總和法計算沉降量 滲流固結(jié)理論、沉降量與時間的關(guān)系土的抗剪強度

莫爾－庫倫強度理論、極限平衡條件 三軸試驗與抗剪強度指標重點內(nèi)容擋土結(jié)構(gòu)物上的土壓力

土壓力類型、朗肯土壓力、庫倫土壓力土坡穩(wěn)定分析

土坡破壞分析 砂土穩(wěn)定性分析、黏土穩(wěn)定性分析地基承載力地基的破壞形式地基的臨塑荷載和臨界荷載的確定地基的極限承載力和容許承載力第一章土的物理性質(zhì)§1.1土的形成§1.2土的三相組成§1.3土的物理狀態(tài)§1.4土的結(jié)構(gòu)§1.5土的壓實性§1.6土的工程分類第一章土的物理性質(zhì)§1.1土的形成風化作用：物理、化學、生物搬運沉積方式：殘積土、運積土一般了解第一章土的物理性質(zhì)§1.2土的三相組成固體顆粒

粒徑級配：粒組，分析方法，級配曲線

級配良好：Cu，Cc;特征粒徑 礦物成分：原生、次生(高嶺、伊利、蒙脫)

顆粒形狀和比表面積土中水

結(jié)合水(強、弱)、自由水(重力、毛細)土中氣(一般了解)第一章土的物理性質(zhì)重點§1.3土的物理狀態(tài)物理性質(zhì)指標

三相草圖 試驗指標：密度、土粒比重Gs、含水量w

常用指標：e,n,w,Sr,,Gs,sat,d,物理狀態(tài)指標

粗粒土：密實度相對密度 細粒土：稠度液性指數(shù) 黏性大小塑性指數(shù)第一章土的物理性質(zhì)重點：各物理量定義重點§1.4土的結(jié)構(gòu)粗粒土：單粒結(jié)構(gòu)細粒土：分散(片堆)結(jié)構(gòu)、凝聚(片架)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)性指標（了解）：

黏性土的靈敏度 黏性土的觸變性第一章土的物理性質(zhì)§1.5土的壓實性細粒土：

相應于一定壓實功存在最優(yōu)含水量、最大干密度 壓實標準：壓實度粗粒土：

不存在最優(yōu)含水量 全干和飽和狀態(tài)容易壓實 壓實標準：相對密度第一章土的物理性質(zhì)§1.6土的工程分類分類依據(jù)：

粗粒土：級配組成 細粒土：礦物成分、親水性(Ip)分類標準（了解）：

水電部：粒徑級配、塑性圖(塑性指數(shù)、液限)

建設(shè)部：粒徑級配、塑性指數(shù)第一章土的物理性質(zhì)第一章土的物理性質(zhì)重點： 土的物理性質(zhì)指標定義式 土的粒徑級配曲線 土的三相草圖與三相換算 土的物理狀態(tài)指標第一章土的物理性質(zhì)第二章土的滲透特性§2.1土的滲透性與滲透規(guī)律§2.2平面滲流與流網(wǎng)§2.3滲透力與滲透變形§2.1土的滲透性與滲透規(guī)律滲透定律：

達西定律：v=ki，適用條件：層流滲透系數(shù)

測定方法：常水頭、變水頭試驗 影響因素：粒徑級配、礦物成分、飽和度第二章土的滲透性與滲流問題重點重點：一維滲流計算§2.2平面滲流與流網(wǎng)平面滲流基本方程：Laplace方程流網(wǎng)

等勢線與流線 流網(wǎng)特征：正交性、曲邊正方形 形狀與水位無關(guān) 均質(zhì)地基流網(wǎng)形狀與滲透系數(shù)無關(guān) 用于求解水頭、水力坡降、流速和滲流量第二章土的滲透性與滲流問題重點：流網(wǎng)的特征§2.3滲透力與滲透變形滲透力：

孔隙水對土骨架的拖曳和推動力 方向與水力坡降一致土體受力分析：

土骨架、土水整體為隔離體滲透破壞：

流土：表層土、向上滲流，icr＝/w

管涌：Cu>10，i>icr第二章土的滲透性與滲流問題重點第二章土的滲透特性重點：

達西定律：v=ki, i=H/L,H為總水頭差 多層土一維滲流計算 流網(wǎng)：等勢線概念；特征 土體受力分析；滲透力的計算：j=iw

流土的發(fā)生條件，臨界水力坡降第二章土的滲透性與滲流問題第三章土體中的應力計算§3.1概述§3.2有效應力原理§3.3地基的自重應力計算§3.4基底壓力計算§3.5地基中的附加應力計算§3.6超靜孔隙水壓力與孔隙水壓力系數(shù)第三章

土體中的應力計算§3.1概述地基中常見的應力狀態(tài)

側(cè)限應力狀態(tài)、平面應變狀態(tài)、一般應力狀態(tài)畫應力莫爾圓時的符號規(guī)定（同材料力學相反）

正應力壓為正剪應力逆時針為正第三章

土體中的應力計算§3.2有效應力原理飽和土體的有效應力原理：

有效壓力原理：土的總應力σ等于有效應力σ’與孔隙水壓力u之和。

第三章

土體中的應力計算重點有效應力原理包含下述兩點含義：

1、土的有效應力σ’等于總應力σ減去孔隙水壓力u；

2、土的有效應力控制了土的變形及強度性能?！?.3地基的自重應力計算水平地基中的有效自重應力：側(cè)限應力狀態(tài)靜水條件

均質(zhì)地基 成層地基 地下水位的影響

穩(wěn)定滲流條件：滲透力產(chǎn)生有效應力

兩種隔離體取法：土水整體、土骨架第三章

土體中的應力計算重點第三章

土體中的應力計算§3.4基底壓力計算簡化計算：圣維南原理－線性分布 §3.5地基中的附加應力計算集中力作用：均質(zhì)等向線彈性

布氏解－應力分布特征、應力泡分布荷載作用

附加應力系數(shù)、影響因素 角點法：矩形、條形基礎(chǔ)荷載影響因素：

分層地基、各向異性－應力集中、應力擴散第三章

土體中的應力計算重點§3.6孔隙水壓力與孔隙水壓力系數(shù)側(cè)限應力狀態(tài)軸對稱應力狀態(tài)

孔壓系數(shù)A、B第三章

土體中的應力計算第三章土體中的應力計算重點：有效應力原理 總應力、有效應力的計算；自重應力：靜水條件：水平、垂直；水下用浮重度

穩(wěn)定滲流條件：兩種隔離體 豎直方向自重應力的計算 附加應力 布氏解；疊加原理；影響因素:l/b,z/b，(x/b)超靜孔壓計算 超靜孔壓(孔壓系數(shù))第三章

土體中的應力計算第四章土的壓縮性和地基沉降量計算§4.1土的壓縮性§4.2地基最終沉降量的計算

—分層總和法§4.3地基沉降與時間的關(guān)系§4.1土的壓縮性土的壓縮性：壓縮性指標

-p曲線：側(cè)限壓縮模量、體積壓縮系數(shù) e-p曲線：壓縮系數(shù)

e-lgp曲線：壓縮(回彈)指數(shù)；先期固結(jié)壓力先期固結(jié)壓力的圖解法原位壓縮曲線的推求第四章土的壓縮性和地基沉降量計算重點(e0,s)(0.42e0,)Cc,Ce=Const§4.2地基最終沉降量的計算基本假設(shè)

結(jié)果影響修正材料力學：基底壓力線性分布彈性力學：均勻連續(xù)各向同性彈性介質(zhì)側(cè)限應變條件，基礎(chǔ)中點下應力分布主固結(jié)沉降：公式不計入Sd和Ss的影響單一土層的沉降量計算分層總和法第四章土的壓縮性和地基沉降量計算重點2、分層總和法計算最終沉降(1)基本假設(shè):

一般取基底中心點下的附加應力來計算各分層土的豎向壓縮量，認為基礎(chǔ)的平均沉降量s為各分層土豎向壓縮量si之和。即：

計算△si，假設(shè)地基土只在豎向發(fā)生壓縮變形，無側(cè)向變形，故可利用室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗成果進行計算。第四章土的壓縮性和地基沉降量計算(2)計算步驟①地基土分層

分層原則:

A.成層土的層面、地下水面是自然的分界面；

B.分層厚度Hi≤0.4b(b為基底寬度)。②計算各分層界面處土的自重應力σczi

土的自重應力以天然地面起算，地下水位以下的土層一般取有效重度。③計算各分層界面處基底中心下豎向附加應力σzi，按第三章介紹的方法。第四章土的壓縮性和地基沉降量計算④確定地基沉降計算深度zn（或壓縮層厚度）

一般按σzn/σczn≤0.2(對軟土≤0.1)確定。即取地基附加應力σzn小于或等于自重應力σczn的20％深度處作為沉降計算深度的限值。(對軟土取10％)

⑤計算各分層土的平均自重應力和平均附加應力,及總應力⑦

計算各分層土的壓縮量△si

⑧計算沉降計算深度范圍內(nèi)地基的總變形量，即最終沉降量。⑥按各分層的p1i和p2i在e-p曲線上查取相應的孔隙比e1i和e2i。第四章土的壓縮性和地基沉降量計算3、應力面積法計算最終沉降基礎(chǔ)平均沉降量為：第四章土的壓縮性和地基沉降量計算固結(jié)系數(shù)時間因數(shù)§4.3地基沉降與時間的關(guān)系第四章土的壓縮性和地基沉降量計算一維滲流固結(jié)微分方程及其解答

假設(shè)條件 滲流固結(jié)微分方程 微分方程解答固結(jié)度的概念

一點的固結(jié)度 土層平均固結(jié)度重點：土層平均固結(jié)度計算公式問題1：已知 求解

問題2：已知 求解

問題3：已知 量測 求解

滲流固結(jié)的工程問題：室內(nèi)試驗結(jié)果工程問題§4.3地基沉降與時間的關(guān)系第四章土的壓縮性和地基沉降量計算第四章土的壓縮性和地基沉降量計算重點：

土的壓縮性：壓縮性指標

分層總和法計算最終沉降量 基本原理：假設(shè) 計算方法：e~p曲線；e~lgp曲線 沉降與時間的關(guān)系：

土層平均固結(jié)度Ut；Tv、Cv

沉降計算：固結(jié)度~時間第四章土的壓縮性和地基沉降量計算第五章土的抗剪強度§5.1土體破壞與強度理論§5.2土的抗剪強度的測定試驗§5.3應力路徑與破壞主應力線§5.4土的抗剪強度指標§5.5土的動強度與砂土的振動液化§5.1土體破壞與強度理論土的抗剪強度土的強度主要是抗剪強度莫爾-庫倫強度理論（三條內(nèi)容）直剪試驗與庫倫公式應力狀態(tài)與莫爾圓莫爾-庫倫破壞準則土的極限平衡應力狀態(tài) 土破壞與否的判斷 滑裂面的位置土的抗剪強度機理摩擦強度與黏聚強度第五章

土的抗剪強度重點室內(nèi)試驗直剪儀：慢剪、固結(jié)快剪、快剪

三軸儀：固結(jié)排水、固結(jié)不排水、不排水無側(cè)限抗壓儀：3=0的不排水三軸試驗其他試驗野外測試十字板試驗：測試軟黏土不排水強度指標其他現(xiàn)場試驗§5.2土的抗剪強度的測定試驗第五章

土的抗剪強度重點：不同類型三軸試驗一.應力路徑二.p-q平面上的應力路徑與莫爾圓三.強度包線與破壞主應力線

sin

=tg；a=ccos四.總應力路徑與有效應力路徑

總應力狀態(tài)與有效應力狀態(tài) 總應力路徑與有效應力路徑五.黏性土密度-有效應力-抗剪強度的唯一性關(guān)系應力莫爾圓平移應力點平移§5.3應力路徑與破壞主應力線第五章

土的抗剪強度一.總應力指標與有效應力指標二.三軸試驗強度指標三.直剪試驗強度指標四.土的強度指標的工程應用

一般采用峰值強度；大變形問題采用殘余強度 不同現(xiàn)場地基情況與施工條件cd，dcu，

u=0ccu，

cu;

c，cs，

scq，

qccq，

cq§5.4土的抗剪強度指標第五章

土的抗剪強度重點砂土液化及液化機理：

孔壓急劇升高；瞬間喪失承載能力影響砂土液化的因素：

飽和度、組成、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)等；粉細砂、粉土砂土液化的工程防治：加固、圍封、樁/深基礎(chǔ)§5.5土的動強度與砂土的振動液化第五章

土的抗剪強度第五章土的抗剪強度重點： 莫爾－庫倫強度理論 庫侖公式，強度指標 極限平衡條件 強度包線與破壞主應力線 總應力指標與有效應力指標

莫爾圓與應力路徑 強度指標：三軸試驗強度指標間的關(guān)系

CD，CU，UU

第五章

土的抗剪強度第六章

擋土結(jié)構(gòu)物上的土壓力第六章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物上的土壓力§6.1土壓力§6.2朗肯(Rankine)土壓力理論§6.3庫侖(Coulomb)土壓力理論§6.4幾種常見的主動土壓力計算

一、土壓力的類型土壓力的大小及其分布規(guī)律同擋土墻的側(cè)向位移的方向、大小、土的性質(zhì)、擋土構(gòu)筑物的剛度及高度等因素有關(guān)。根據(jù)擋土構(gòu)筑物側(cè)向位移方向和大小可分為三種類型的土壓力：

1、靜止土壓力（p0、E0）

2、主動土壓力（pa、Ea）

3、被動土壓力（pp、Ep）

被動土壓力>靜止土壓力>主動土壓力第六章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物上的土壓力1、靜止土壓力（p0、E0）擋土墻在墻后填土的推力作用下靜止不動，墻后土體處于彈性平衡狀態(tài)（靜止狀態(tài)）時，作用在墻背上的土壓力稱為靜止土壓力。要點：（1）擋土墻不發(fā)生任何位移；（2）墻后土體處于彈性平衡狀態(tài)，無破壞。第六章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物上的土壓力2、主動土壓力（pa、Ea）擋土墻在墻后土體的推動下向前移動，墻后土體隨之向前移動，此時，作用在墻背上的土壓力將由靜止土壓力逐漸減小，當墻后土體達到極限平衡狀態(tài)，并出現(xiàn)連續(xù)滑動面使土體下滑，這時土壓力減至最小，稱為主動土壓力。要點：（1）擋土墻在墻后土體的推動下發(fā)生離開填土方向的位移；（2）墻后土體達到主動極限平衡狀態(tài)，墻背上的土壓力達到最小值。第六章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物上的土壓力3、被動土壓力（pp、Ep）；若擋土墻在外力作用下，向填土方向移動，這時作用在墻背上的土壓力將由靜止土壓力逐漸增大，一直到土體達到極限平衡狀態(tài)，并出現(xiàn)連續(xù)滑動面使墻后土體向上擠出隆起，這時土壓力增至最大，稱為被動土壓力。要點：（1）擋土墻在外力作用下發(fā)生朝著填土方向的位移；（2）墻后土體達到被動極限平衡狀態(tài)，墻背上的土壓力達到最大值。第六章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物上的土壓力

求土壓力的步驟：（1）計算各土層的土壓力強度；（2）畫出土壓力分布圖；（3）計算總的土壓力E；（4）計算出E的作用點位置。第六章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物上的土壓力二、

朗金土壓力理論1、朗金理論適用條件1.擋土墻背垂直、光滑2.填土表面水平3.墻體為剛性體2、朗金主動土壓力計算無粘性土(c=0)：粘性土：Ka主動土壓力系數(shù)第六章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物上的土壓力朗金主動土壓力的分布朗金主動土壓力pa的沿深度呈直線分布，如圖所示。

單位長度擋土墻的主動土壓力的合力EAEA大?。旱扔趐a的分布圖形面積作用點:pa分布圖形的形心第六章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物上的土壓力3、朗金被動土壓力計算砂性土：粘性土：為被動土壓力系數(shù)。（2）被動土壓力pp的分布:沿深度z呈線性分布。（3)總被動土壓力Ep:等于pp的分布圖形面積作用點:pp分布圖形的形心(1)計算公式：第六章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物上的土壓力4、幾種情況下的朗金土壓力計算(1)填土表面有連續(xù)均布荷載q作用將γz代之以（γz＋q）就得到填土表面有超載時的主動土壓力強度計算公式：粘性土：砂性土：第六章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物上的土壓力

仍可按下式計算主動土壓力。但應注意在分層界面上，由于兩土層的抗剪強度指標不同，其傳遞的因自重引起的土壓力作用不同，使土壓力分布有突變。（2）成層填土中朗金土壓力計算砂性土：粘性土：第六章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物上的土壓力（3）墻后填土中有地下水的朗金土壓力計算若填土部分或全部處于地下水位以下，作用在墻體的除了土壓力外，還受到水壓力的作用。在計算墻體受到的總的側(cè)向壓力時，對地下水位以上土層的土壓力計算方法同前，水位以下的水、土壓力，一般采用“水土分算”和“水土合算”兩種方法。

砂土和粉土：一般按“水土分算”原則計算，即分別計算土壓力和水壓力，然后兩者疊加。

粘性土：可根據(jù)現(xiàn)場情況和過程經(jīng)驗，按“水土分算”或“水土合算”計算。第六章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物上的土壓力水土分算法:

在實際使用時，有效強度指標c’、φ’常用總應力強度c、φ指標代替。

水土分算法采用有效重度計算土壓力，按靜壓力計算水壓力，然后，兩者疊加為總的側(cè)壓力。粘性土：砂性土：式中：第六章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物上的土壓力2、水土合算法第六章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物上的土壓力2、假設(shè)（1）滑動面為通過墻腳B的平面BC；（2）墻后填土是理想的散粒體，c＝0；（3）滑動土楔體ABC是剛體，本身不產(chǎn)生壓縮變形。

1、研究對象

（1）墻背傾斜；（2）墻背粗糙；（3）填土面傾斜；（4）擋土墻后的填土是均勻的砂性土。三、庫侖土壓力理論（1776年滑楔體理論）第六章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物上的土壓力3、庫侖主動土壓力計算（1）土壓力合力：第六章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物上的土壓力（2）庫侖主動土壓力pa分布沿墻高土壓力強度pa按線性規(guī)律分布：

庫侖主動土壓力分布強度沿墻高成三角形線性分布，土壓力合力作用點離墻底h/3，方向與墻面的法線成δ角（逆時針）。第六章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物上的土壓力4、庫侖被動土壓力計算

庫侖被動土壓力分布強度沿墻高成三角形線性分布，土壓力合力作用點離墻底h/3，方向與墻面的法線成δ角（順時針）。第六章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物上的土壓力重點：砂性土的土坡穩(wěn)定性分析粘性土的土坡穩(wěn)定性分析第七章

土坡穩(wěn)定分析第七章

土坡穩(wěn)定分析一、土坡滑動破壞的條件

土坡某一滑動面上的滑動力達到土的抗剪強度時，土坡便發(fā)生滑動破壞。土坡失穩(wěn)的原因：（1）外力作用破壞了土體原有的應力平衡狀態(tài)。（2）土的抗剪強度受外界各種因素的影響而降低，促使土坡失穩(wěn)破壞。影響土坡穩(wěn)定的因素：（1）土的性質(zhì)。土質(zhì)越好土坡越穩(wěn)定，如：土的重度γ和抗剪強度指標c、φ值大的土坡，比γ、c、φ小的土坡更安全。（2）外界因素使τf變化，如氣候變化、施工震動、地震等使土的τf降低，對土坡穩(wěn)定不利。（3）土坡的高度和坡度。第七章

土坡穩(wěn)定分析二、

砂性土的土坡穩(wěn)定性分析假設(shè)：滑動面AC是平面，且通過坡角A點。已知：滑動面AC的傾角為α，邊坡角為β,土的重度為γ，內(nèi)摩擦角為φ。一般要求K=1.25~1.30顯然：砂性土坡的穩(wěn)定性與坡高度無關(guān)，與土的內(nèi)摩擦角和邊坡坡度有關(guān)。土坡穩(wěn)定性系數(shù)：第七章土坡穩(wěn)定分析三、

粘性土的土坡穩(wěn)定性分析滑動面形狀：均質(zhì)粘性土土坡失穩(wěn)破壞時其滑動面常常是曲面，可近似地假定為圓弧滑動面。圓弧滑動面的形式一般有以下三種：a坡腳圓：圓弧滑動面通過坡腳B點；

b坡面圓：圓弧滑動面通過坡面上E點；

c中點圓：圓弧滑動面通過坡腳以外的A點；第七章

土坡穩(wěn)定分析1、土坡圓弧滑動面的整體穩(wěn)定分析土坡穩(wěn)定性系數(shù)：或：第七章

土坡穩(wěn)定分析

重點:地基的破壞形式地基的臨塑荷載和臨界荷載的確定地基的極限承載力地基的容許承載力第八章

地基承載力第八章

地基承載力一、基本概念

地基承載力：指地基土單位面積上所能承受荷載的能力。

地基極限承載力：指地基不致失穩(wěn)時，地基土單位面積上所能承受的最大荷載，稱為極限承載力。

地基允許承載力：指考慮了一定安全儲備后的地基承載力。

臨塑荷載：是指在外荷載作用下，地基土中將要出現(xiàn)但尚未出現(xiàn)塑性變形時，地基所承受的相應荷載