巖體力學(xué)與土力學(xué)

巖體力學(xué)與土力學(xué)4/29/20231土的壓縮性與地基沉降土的壓縮性地基沉降計(jì)算有效應(yīng)力原理固結(jié)理論4/29/20232土的壓縮性土的壓縮性是指土體在外部壓力及周圍環(huán)境作用下，體積變化的性質(zhì)。它包括土體體積的縮小、膨脹和體積不變下土體形狀的改變。

土的壓縮性大小通過壓縮性指標(biāo)來衡量。（）利用壓縮試驗(yàn)測(cè)定土的壓縮性指標(biāo)。4/29/20233土的壓縮試驗(yàn)應(yīng)力狀態(tài)——K0狀態(tài)（側(cè)向變形為零）試驗(yàn)結(jié)果——壓縮曲線(a)e-p曲線；(b)e-lgp曲線4/29/20234土壓縮性高低的判別用判別＜0.01MPa-1低壓縮性土0.01≤＜0.5MPa-1中壓縮性土≥0.5MPa-1高壓縮性土4/29/20235變形指標(biāo)間的關(guān)系

4/29/20236土的應(yīng)力歷史前期固結(jié)壓力——土體在歷史上所經(jīng)受的最大有效固結(jié)壓力Pc。土的固結(jié)狀態(tài)超固結(jié)狀態(tài)——Pc＞P0,OCR＞1正常固結(jié)狀態(tài)——Pc=P0,OCR=1欠固結(jié)狀態(tài)——Pc＜P0,OCR＜1超固結(jié)土產(chǎn)生的原因4/29/20237地基沉降計(jì)算計(jì)算方法彈性理論法分層總和法規(guī)范法計(jì)算步驟（分層總和法、規(guī)范法）1.確定地基分層厚度2.計(jì)算地基應(yīng)力（原有應(yīng)力、增加應(yīng)力、實(shí)受應(yīng)力）3.確定受壓層下限4.沉降計(jì)算5.計(jì)算結(jié)果修正計(jì)算公式分層總和法

規(guī)范法

4/29/20238固結(jié)理論一維滲流固結(jié)理論滲壓模型固結(jié)微分方程方程的解地基固結(jié)計(jì)算地基固結(jié)度計(jì)算（一維固結(jié)時(shí)）地基固結(jié)時(shí)間計(jì)算4/29/20239土的抗剪強(qiáng)度摩爾-庫侖強(qiáng)度理論土中一點(diǎn)的極限平衡理論直剪試驗(yàn)三軸試驗(yàn)抗剪強(qiáng)度的兩種表示方法抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的取值問題4/29/202310摩爾-庫侖強(qiáng)度理論庫侖定律

上式表明土的抗剪強(qiáng)度與正應(yīng)力之間呈線性關(guān)系。φ和c稱為土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。實(shí)踐證明，在一般應(yīng)力范圍內(nèi)，采用庫侖定律確定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)能夠滿足工程要求，但在高壓力作用下，-關(guān)系線逐漸向下彎曲，此時(shí)就不宜采用簡單的直線關(guān)系。

4/29/202311土中一點(diǎn)的極限平衡理論表達(dá)形式1.2.3.極限平衡的判別

土體未剪壞；土體已剪壞；土體處于極限平衡狀態(tài)；

4/29/202312直剪試驗(yàn)三種試驗(yàn)方法快剪固結(jié)快剪慢剪直剪試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)直剪試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，操作方便，加之使用多年，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。尤其在大試樣及大變形試驗(yàn)及無粘性土試驗(yàn)中應(yīng)用有一定優(yōu)勢(shì)。缺點(diǎn)是排水條件不易控制，不能測(cè)量孔隙水應(yīng)力，剪切面人為給定，不一定通過最薄弱面，面上受力不均，邊緣處易造成應(yīng)力集中現(xiàn)象，且豎向載荷會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，主應(yīng)力的大小和方向都是變化的。土樣受剪面積逐漸減小，不易準(zhǔn)確的計(jì)算應(yīng)力。4/29/202313

三軸試驗(yàn)三種試驗(yàn)方法不排水剪（UU）固結(jié)不排水剪(CU)排水剪(CD)三軸試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)三軸試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是排水條件可以控制，便于測(cè)量剪切過程中的孔隙水壓力，以進(jìn)行有效指標(biāo)計(jì)算。試樣應(yīng)力條件明確，在一定的應(yīng)力狀態(tài)下沿某一斜面剪切。其缺點(diǎn)是試驗(yàn)操作比較復(fù)雜，對(duì)試驗(yàn)人員操作技術(shù)要求較高。另外，常規(guī)三軸試驗(yàn)中土樣受力是軸對(duì)稱的，與工程實(shí)際中受力情況不符。

4/29/202314三軸試驗(yàn)三軸試驗(yàn)過程中u及w的變化加荷情況試驗(yàn)方法施加周應(yīng)力σ3先施加周應(yīng)力σ3再施加偏應(yīng)力σ1－σ3不固結(jié)不排水剪（UU）u1=σ3（不固結(jié)）w1=w0（含水量不變）u=σ3+A(σ1－σ3)（不排水）w2=w0（含水量不變）固結(jié)不排水剪（CU）u1=0（固結(jié)）w1＜w0（含水量減?。﹗2=A(σ1－σ3)

（不排水）w2=w1（含水量不變）固結(jié)排水剪（CD）u1=0（固結(jié)）

w1＜w0（含水量減?。﹗2=0w2＜w1（正常固結(jié)土排水）w2＞w1（超固結(jié)土吸水）4/29/202315抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的取值問題當(dāng)采用有效應(yīng)力設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。但有效應(yīng)力，須按實(shí)測(cè)孔隙水壓力求得，故用于校核設(shè)計(jì)較為可行?？辜魪?qiáng)度指標(biāo)的選擇，需根據(jù)土的性質(zhì)，地質(zhì)條件，工程的具體情況，剪切方法使用的經(jīng)驗(yàn)等因素，使試驗(yàn)方法盡可能與實(shí)際情況相符合。工程實(shí)踐中較多采用的還是土的總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)，因?yàn)榭倯?yīng)力法簡易，試驗(yàn)和計(jì)算時(shí)均不需要量測(cè)孔隙水壓力。通常對(duì)于飽和粘土，核算建筑物地基或土工建筑物在施工期間以及施工完畢時(shí)的穩(wěn)定性，可以忽略固結(jié)作用，采用快剪或不固結(jié)不排水剪確定抗剪強(qiáng)度較為合理。如果施工期間很長，土已經(jīng)完成了固結(jié)，核算土突然遭到破壞時(shí)的安全系數(shù)，應(yīng)該是由固結(jié)快剪或?qū)嵐探Y(jié)不排水剪得到土的抗剪強(qiáng)度。相反，對(duì)于水位徐徐下降的情況，因?yàn)橥林兴种饾u排出，與應(yīng)力的改變相適應(yīng)，所以，可以采用慢剪或固結(jié)排水剪測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度。砂土等無粘性土，由于在外力作用下水分容易排出，孔隙水壓力很小，可略，故一般皆可采用慢剪或固結(jié)排水剪。

4/29/202316特殊土

軟土黃土膨脹土紅粘土鹽漬土凍土填土4/29/202317軟土軟土是指主要由細(xì)粒土組成的孔隙比大（e≥1）、天然含水量高（w≥wL）、壓縮性高、強(qiáng)度低和具有靈敏性、結(jié)構(gòu)性的土層。其包括淤泥、淤泥質(zhì)粘性土、淤泥質(zhì)粉土等。

在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積，并經(jīng)生物化學(xué)作用形成的w＞wL、e≥1.5的粘性土稱為淤泥；而當(dāng)w＞wL，1.5＞e≥1.0時(shí)稱為淤泥質(zhì)土。當(dāng)土的有機(jī)質(zhì)含量大于5%時(shí)稱為有機(jī)質(zhì)土，大于60%稱為泥炭。

4/29/202318黃土黃土是一種在第四紀(jì)時(shí)期形成的特殊堆積物，顆粒組成以粉粒(0.075~0.005mm)為主。黃土的分類

濕陷性黃土

自重濕陷性非自重濕陷性

非濕陷性黃土黃土的濕陷性

土體在一定壓力下受水浸濕時(shí)產(chǎn)生濕陷變形量達(dá)到一定數(shù)值的現(xiàn)象。濕陷性是黃土最主要的特征。對(duì)濕陷性黃土的工程措施地基處理：通過破壞濕陷性黃土的大孔結(jié)構(gòu)，全部或部分消除地基的濕陷性，從根本上避免或削弱濕陷現(xiàn)象。防水和排水。結(jié)構(gòu)措施，從而增強(qiáng)建筑物適應(yīng)或抵抗因濕陷引起不均勻沉降的能力。

4/29/202319膨脹土

膨脹土一般系指粘粒成分主要由親水性礦物組成，同時(shí)具有顯著的吸水膨脹和失水收縮兩種變形特性的粘性土。

膨脹土的主要性質(zhì)：膨脹土具有顯著的吸水膨脹和失水收縮的變形特性。對(duì)工程的危害：建造在膨脹土地基上的建筑物，隨季節(jié)性氣候的變化會(huì)反復(fù)不斷產(chǎn)生不均勻的升降，而使房屋破壞。4/29/202320紅粘土炎熱濕潤醫(yī)氣候條件舒下的石灰陽巖、白云艷巖等碳酸沿鹽巖系的北出露區(qū)，策巖石在長停期的成土爽化學(xué)風(fēng)化翼作用下形獎(jiǎng)成的高塑著性粘土物息質(zhì)，其液林限一般大負(fù)于50%，一般呈赴褐紅、棕褲紅、紫紅轉(zhuǎn)和黃褐色飲，稱為紅短粘土。紅粘土的含特性：紅粘土莖中粘土典顆粒含謹(jǐn)量較高杏（55%條~70茅%），孔冰隙比較版大（1.1疾~1.匯7），常藍(lán)處于飽溪和狀態(tài)錯(cuò)（＞85%），它閉的天然洞含水量?。?0%~粥60%）幾乎與切塑限相等年，但液性濃指數(shù)較小膏（-0.1籮~0.4），這貸說明紅承粘土以好結(jié)合水轟為主。饞因此，夢(mèng)紅粘土鎖的含水嫂量雖高栽，但土刺體一般稿仍處于充硬塑或揀堅(jiān)硬狀析態(tài)，而早且具有宇較高的欣強(qiáng)度和吵較低的骨壓縮性闖。但紅狀粘土含絹水量隨宏深度增菊加、土麥質(zhì)有由哈硬至軟連的明顯和變化，劉且紅粘須土厚度見分布不敞均，這版會(huì)造成調(diào)地基的學(xué)不均勻鐵性。4/2羊4/2校02321鹽漬土鹽漬土魂是指易餐溶鹽含鉗量大于0.5%，且具繁有吸濕替、松脹偶等特性滿的土。評(píng)價(jià)鹽漬需土地基，槳一般考慮慚溶陷性、茂鹽脹性和鵝腐蝕性等忙三個(gè)方面胡。4/24進(jìn)/202合322凍土凡溫度等盈于或低于菊攝氏零度愁，且含有紹固態(tài)冰的微土稱為凍蠢土。分類：按其凍結(jié)哥時(shí)間長短譯分為瞬時(shí)那凍土、季慣節(jié)性凍土玩和多年凍占土。對(duì)工程厚的危害臺(tái)：主要塑是當(dāng)自迷然條件躁改變時(shí)陸，產(chǎn)生剝凍脹、舍觸陷、修熱融滑碧塌等特孤殊不良泡地質(zhì)現(xiàn)偽象及發(fā)居生物理勒力學(xué)性創(chuàng)質(zhì)的改提變。4/2邪4/2伍02323填土填土是押指由人叼類活動(dòng)憂而堆填建的土層號(hào)。分類：根據(jù)其曾物質(zhì)組且成和堆決填方式擋，分為惜素填土懸、雜填汁土和沖呆填土三販類。4/2右4/2元02324土壓力土壓力坑的種類靜止土壓何力的計(jì)算朗肯土松壓力理論論庫侖土眼壓力理駕論4/24峽/202依325土壓力絞的種類靜止土壓商力當(dāng)墻絕借對(duì)不動(dòng)凍，墻后蕉土體因通墻背的筐側(cè)限作糾用而處軋于彈性書平衡狀翻態(tài)時(shí)，弓墻后土問體作用只于墻背厘上的土菠壓力，哭稱為靜怒止土壓梁力，用Po表示。主動(dòng)土俯壓力當(dāng)墻向槳前有微救小移動(dòng)跨（離開話土）或姓轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)殺，隨著貧位移或抬轉(zhuǎn)角增碰大，土搖壓力由Po逐漸減小析，待土體健瀕于破裂禽，墻后土路體處于主燙動(dòng)極限平醫(yī)衡狀態(tài)時(shí)龜，土壓力學(xué)達(dá)最小值稠。此時(shí)由刻于土推墻訪，固稱主熄動(dòng)土壓力血，由Pa表示。被動(dòng)土儀壓力當(dāng)墻在外己力作用下貍，產(chǎn)生向辯后的微小挪位移或轉(zhuǎn)澇動(dòng)，將土齊體向后推鳳動(dòng)，土體率處于被動(dòng)種狀態(tài)，土蹲壓力由Po逐漸增大東，待土體匆瀕于破裂頭，墻后土檢體達(dá)被動(dòng)行極限狀態(tài)升時(shí)，土壓傍力達(dá)最大早值，被動(dòng)墳土壓力以Pp表示。三種土壓霧力之間存砌在如下的太關(guān)系Pa<Po<Pp4/2有4/2托02326靜止土壓畏力的計(jì)算靜止土壓午力是土體悔呈Ko狀態(tài)時(shí)的瓶土壓力。靜止土壓驢力強(qiáng)度靜止土聾壓力合事力靜止土壓濾力合力作徐用點(diǎn)：Po的作用擊點(diǎn)應(yīng)在喘墻高1偽／3處厲。4/24酷/202插327朗肯土琴壓力理模論基本假設(shè)臘：當(dāng)墻背垂直如，墻背與結(jié)土之間無膝摩擦力，暖墻背后填莊土表面水媽平時(shí)，土混體的極限勢(shì)平衡問題捎。主動(dòng)土紡壓力的督計(jì)算：主動(dòng)土壓剛力強(qiáng)度主動(dòng)土紹壓力合力拉力區(qū)高泥度主動(dòng)土怕壓力合力作立用點(diǎn)纏：在墻鹽底以上謎（H－命hc）∕3潔處。4/24診/202冒328朗肯土壓圾力理論被動(dòng)土壓哄力的計(jì)算被動(dòng)土奶壓力強(qiáng)這度被動(dòng)土壓襲力合力被動(dòng)土列壓力合晚力作用額點(diǎn)：作用點(diǎn)為杠分布圖的盯形心位置處。4/24親/202猛329實(shí)際情款況下朗頓肯理論圍的應(yīng)用墻后填擇土表面醋有連續(xù)峰均布載哨荷主動(dòng)土壓塔力強(qiáng)度主動(dòng)土夾壓力合濫力填土內(nèi)有貍地下水的墊情況主動(dòng)土勢(shì)壓力計(jì)仁算方法嘉參照均唯質(zhì)土情賠況，但甲地下水酷位以下弱的填土便重度取耗浮重度摸；墻背轟所受的島側(cè)向壓帝力應(yīng)考晴慮地下銀水所施卡加靜水插壓力。填土為成拐層土當(dāng)填土苦成層時(shí)柜,按各薦層情況密分別確渾定每一投層土作富用于墻晶背的土更壓力。魚應(yīng)特別輝注意，撐一般在扯土層交魚界面處顆，土壓修力分布靈圖有突頭變。4/24慈/202殊330庫侖土荷壓力理與論基本假昆設(shè)：填土為蒼無粘性子土；填頓土表面理及墻背洋面為平緞面；當(dāng)墻向前仔或向后移赤動(dòng),使墻王后填土達(dá)信到破壞時(shí)堵,墻背代AB面與醋土體內(nèi)某香一滑動(dòng)面懲BC上的途應(yīng)力達(dá)到恨極限平衡峽狀態(tài)；將虹破壞土楔婆ABC視炊為剛體,饞不考慮滑朋動(dòng)楔體內(nèi)懶部的應(yīng)力促和變形條印件。主動(dòng)土壓握力的計(jì)算主動(dòng)土壓走力合力主動(dòng)土向壓力強(qiáng)度主動(dòng)土因壓力合力作兼用點(diǎn)蹤蝶：距墻弄底H絞∕3處企。4/24怠/202娘331庫侖土壓踢力理論庫侖被動(dòng)為土壓力被動(dòng)土壓僵力合力被動(dòng)土勒壓力強(qiáng)膠度被動(dòng)土扒壓力合雷力作用寧點(diǎn)：土壓力四分布圖識(shí)形心位雁置處。4/2濫4/2估02332邊坡穩(wěn)估定分析土坡滑動(dòng)禿失穩(wěn)的機(jī)秀理均質(zhì)土坡蒼的穩(wěn)定分扁析條分法靠計(jì)算土罪坡穩(wěn)定4/2學(xué)4/2劈燕02333土坡滑沾動(dòng)失穩(wěn)酷的機(jī)理土坡分類友：天然坡岔，人工根土坡（爺開挖坡山，挖填界坡及填系土坡）。土坡穩(wěn)定陸分析方法超：天然坡濃：地質(zhì)厭條件對(duì)各比法。人工土坡模：整體圓至弧滑動(dòng)法鐵、條分法土坡滑動(dòng)淹失穩(wěn)的機(jī)輸理：外界力陳的作用印破壞了派土體內(nèi)稻原來的針應(yīng)力平諸衡狀態(tài)浙；土的抗剪鍬強(qiáng)度由于抓受到外界懸各種因素莖的影響而瀉降低，促狹使土坡失串穩(wěn)破壞。4/2排4/2頂02334均質(zhì)土坡北的穩(wěn)定分物析均質(zhì)粘性夕土坡的整揚(yáng)體穩(wěn)定分匆析均勻粘撫性土的振滑動(dòng)面計(jì)接近圓注弧或?qū)β?shù)曲線罰的簡單圍曲面。把滑動(dòng)拖土體當(dāng)母成一個(gè)腐剛體，嫌繞圓心o旋轉(zhuǎn)。穩(wěn)定安全朱系數(shù)可用恒下式表示：（只適用宴于φ=0的情況怒）應(yīng)通過梁試算找青出最危業(yè)險(xiǎn)滑弧挽，計(jì)算賭相應(yīng)的減最小安惱全系數(shù)撞。均質(zhì)砂土且土坡的穩(wěn)墾定分析均質(zhì)砂情性土構(gòu)莊成的土縣坡破壞隸時(shí)滑動(dòng)森面大都撈接近于傾平面，土坡的鐵滑動(dòng)穩(wěn)走定安全掙系數(shù)K為：公式表明害，砂性土止坡所能形枯成的最大黎坡角就是銀砂土的內(nèi)傲摩擦角。根據(jù)這一昂原理，工旨程上可以曲通過堆砂明錐體法確候定坡土的隊(duì)內(nèi)摩擦角澇（也稱為飯砂土的自乳然休止角誓）。4/24乞/202跌335條分法盼計(jì)算土善坡穩(wěn)定由于滑弧堆各點(diǎn)的上移覆土重不慈同，滑弧鞭各點(diǎn)上由類土重引起遣的法向應(yīng)俱力也不一僅樣。除φ斯=0的軟界土外，抗榨剪強(qiáng)度將捏隨法向應(yīng)皂力而改變柄。為解決四這一問題熔，將圓弧仇內(nèi)的土體匪分成若干當(dāng)?shù)葘挼呢Q獅條，這種苗方法稱為癢條分法。條分法氏分類：簡單條伙分法：受適用于校圓弧滑石動(dòng)面。畢肖普法投（簡化畢蹦肖普法）匹：適用于鍛圓弧滑動(dòng)巡壽面。詹布法室：適用于殼非圓弧滑仇動(dòng)面。4/2蚊4/2妙02336簡單條分墻法基本假定廈：假定條間騰作用力為幼零，采用瞎了怕的條件焰方程。計(jì)算公式：穩(wěn)定安全儲(chǔ)系數(shù)Ks為考慮滲流壘作用時(shí)4/24償/202買337簡化畢娛肖普方漫法基本假定獸：1.不考慮各古土條間的逆豎向力，影即繁；2.各土條邀與整個(gè)胞滑動(dòng)體磁具有相土同的安禾全系數(shù)生，當(dāng)Ks＞1時(shí)脫，第i個(gè)土條滅滑動(dòng)面