土力學(xué)全套課件

土力學(xué)與土質(zhì)學(xué)

1.1土的形成與特征1.1.1

土的形成1.1.2

土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造1.2.3

土的工程特性1.2.4

土的形成與工程特性的關(guān)系1.1.1

土的形成

“土”一詞在不同的學(xué)科領(lǐng)域有其不同的涵義。就土木工程領(lǐng)域而言，土是指覆蓋在地表的沒有膠結(jié)和弱膠結(jié)的顆粒堆積物。土與巖石的區(qū)分僅在于顆粒間膠結(jié)的強(qiáng)弱。

物理風(fēng)化——指巖石經(jīng)受風(fēng)、霜、雨、雪的侵蝕，溫度濕度的變化、不均勻膨脹與收縮，使巖石產(chǎn)生裂隙，崩解為碎塊。這種風(fēng)化僅改變顆粒大小與形狀，不改變原來礦物成分。生成的土呈松散狀態(tài)，無粘性土?；瘜W(xué)風(fēng)化——指巖石碎屑與空氣、水和各種水溶液相接觸，經(jīng)氧化、碳化和水化作用，改變原來礦物成分，形成新的礦物（次生礦物）。生成的土為細(xì)粒土，粘性土。生物風(fēng)化——由動(dòng)物、植物和人類對巖體的破壞稱~。1.1.2

土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造1.定義：指土顆粒的大小、形狀、表面特征，相互排列及其聯(lián)結(jié)關(guān)系的綜合特征。2.分類：

單粒結(jié)構(gòu)砂層，礫石層土的結(jié)構(gòu)蜂窩結(jié)構(gòu)粉粒絮狀結(jié)構(gòu)粘粒

3.工程性質(zhì)：

土的構(gòu)造

1.定義：指同一土層中成分和大小都相近的顆?；蝾w粒集合體相互關(guān)系的特征。2.分類：3.工程性質(zhì)：通常分散構(gòu)造的工程性質(zhì)最好，裂隙狀構(gòu)造中，因裂隙強(qiáng)度低、滲透性大，工程性質(zhì)差。1.1.3

土的工程特征

土與其它連續(xù)介質(zhì)的建筑材料，具有下列三個(gè)顯著的工程特征：

1.壓縮性高反映材料壓縮性高低的指標(biāo)彈性模量E(土稱變形模量),隨著材料的不同而有極大的差別,例如:

鋼筋E1=21萬Mpa;C20混凝土E2=2.6萬Mpa;

卵石E3=50Mpa;飽和細(xì)砂E4=10Mpa.2.強(qiáng)度低為抗剪強(qiáng)度，而非抗壓、抗拉強(qiáng)度；

3.透水性大顆粒之間有無數(shù)孔隙。1.1.4

土的形成與工程特性的關(guān)系

由于各類土的生成條件不同，它們的工程特性往往相差懸殊，下面分別加以說明：

1.搬運(yùn)、沉積條件

通常流水搬運(yùn)沉積的土優(yōu)于風(fēng)力搬運(yùn)沉積的土。

2.沉積年代通常土的沉積年代越長，土的工程性質(zhì)越好。

3.沉積的自然地理環(huán)境自然地理環(huán)境不同所生成的土的工程性質(zhì)差異也很大。1.2

土的三相組成●土的三相組成是指土由固體顆粒、液體水和氣體三部分組成。土中的固體礦物構(gòu)成土的骨架,骨架之間貫穿著大量的孔隙,孔隙中充滿著液體水和氣體。●土體三相比例不同，土的狀態(tài)和工程性質(zhì)也隨之各異，例如：固體+氣體（液體=0）為干土，此時(shí)粘土呈堅(jiān)硬狀態(tài)，砂土呈松散狀態(tài)；固體+液體+氣體為濕土，此時(shí)粘土多為可塑狀態(tài)；固體+液體（氣體=0）為飽和土，此時(shí)粉細(xì)砂或粉土遇強(qiáng)烈地震，可能產(chǎn)生液化，而使工程遭受破壞；粘土地基受建筑物荷載作用發(fā)生沉降需幾十年才能穩(wěn)定。土的三相組成

土是由固相、液相、氣相組成的三相分散系。固相——包括多種礦物成分組成土的骨架，骨架間的空隙為液相和氣相填滿，這些空隙是相互連通的，形成多孔介質(zhì)；液相——主要是水(溶解有少量的可溶鹽類)；氣相——主要是空氣、水蒸氣，有時(shí)還有沼氣等。1.2.1

土的固體顆粒

土是巖石風(fēng)化的產(chǎn)物。因此土粒的礦物組成將取決于成土母巖的礦物組成及其后的風(fēng)化作用。成土礦物可分為兩大類：原生礦物

●由巖石經(jīng)物理風(fēng)化生成的，●顆粒成分與母巖的相同，●常見的有石英、長石和云母●顆粒較粗，多呈渾圓形狀，●吸附水的能力弱，無塑性。次生礦物●由原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化生成的新礦物●它的成分成分與母巖的完全不同，●有高嶺石、伊利石和蒙脫石粘土礦物●顆粒極細(xì)，且多呈片狀，●性質(zhì)活潑，吸附水能力強(qiáng)，具塑性。水溶鹽可溶性次生礦物。常見的有巖鹽、鉀鹽、石膏、方解石，硫酸鹽類還對金屬和混凝土有一定的腐蝕作用有機(jī)質(zhì)動(dòng)植物分解后的殘骸，稱為腐殖質(zhì)。其顆粒極細(xì)，粒徑小于0.1m，呈凝膠狀，帶有電荷，具極強(qiáng)的吸附性。1.2.1

土的固體顆粒（一）土的顆粒級(jí)配

1.土顆粒的大小直接決定土的性質(zhì)；

2.粒徑——顆粒直徑大小，界限粒徑——?jiǎng)澐至＝M的分界尺寸。

3.粒組——將粒徑大小接近、礦物成分和性質(zhì)相似的土粒歸并為若干組別即稱為粒組。可劃分：

2006020.0750.005mm

漂石卵石

礫石

砂粒

粉粒

粘粒

4.顆粒級(jí)配——土粒的大小及組成情況，通常以土中各個(gè)粒組的相對含量來表示，稱為土的顆粒級(jí)配?！窦?jí)配的測室方法：

—篩析法（>0.075mm)比重計(jì)法(<0.075mm)三、級(jí)配曲線

顆粒分析試驗(yàn)結(jié)果，繪制圖的粒徑級(jí)配曲線。用半對數(shù)坐標(biāo)繪制?？v坐標(biāo)表示小于某粒徑的土重占總土重的百分?jǐn)?shù)，橫坐標(biāo)用對數(shù)坐標(biāo)表示土的粒徑。

①不均勻系數(shù)定義為（Cu）

②曲率系數(shù)定義為（Cc）式中：d60—限定粒徑。當(dāng)小于某粒徑的土粒質(zhì)量累計(jì)百分?jǐn)?shù)為60%時(shí)，相應(yīng)的粒徑稱為d60

。

d10—有效粒徑。當(dāng)小于某粒徑的土粒質(zhì)量累計(jì)百分?jǐn)?shù)為10%時(shí)，相應(yīng)的粒徑稱為d10。

d30—當(dāng)小于某粒徑的土粒質(zhì)量累計(jì)百分?jǐn)?shù)為30%時(shí)的粒徑用d30表示。級(jí)配曲線●不均勻系數(shù)Cｕ反映大小不同粒組的分布情況。Cｕ越大表示土粒大小的分布范圍越大、其級(jí)配越良好，作為填方工程的土料時(shí)，則比較容易獲得較大的密實(shí)度。曲率系數(shù)Cc描寫累積曲線的分布范圍，反映曲線的整體形狀?！袂€平緩，粒徑大小相差懸殊，土粒不均勻。顆粒級(jí)配可以在一定程度上反映土的某些性質(zhì)。對于級(jí)配良好（Cｕ>10，且Cc=1~3)的土，較粗顆粒間的孔隙被較細(xì)的顆粒所填充，因而土的密實(shí)度較好，相應(yīng)的地基土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性也較好．透水性和壓縮性也較小，可用作堤壩或其它土建工程的填方土料。級(jí)配良好1.2.2

土中水

土中水處于不同位置和溫度條件下，可具有不同的物理狀態(tài)——固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。液態(tài)水是土中孔隙水的主要存在狀態(tài)，因其受土粒表面雙電層影響程度的不同可分為結(jié)合水、毛細(xì)水、重力水。后兩者也稱為非結(jié)合水（自由水）。1．結(jié)合水

土顆粒表面帶有一定的電荷，當(dāng)土粒與水相接觸時(shí)，由于靜電作用力，將吸引水化離子和水分子，形成雙電層，在雙電層影響下的水膜稱為表面結(jié)合水。雙電層的厚薄也反映了結(jié)合水的厚薄，結(jié)合水具有與一般自由水不同的性質(zhì)，其密度較大、粘滯度高、流動(dòng)性差、冰點(diǎn)低、比熱較大、介電常數(shù)較低。這種差異隨距離增加而減弱。

2.自由水(非結(jié)合水)

在雙電層影響以外的水為自由液態(tài)水，它主要受重力作用的控制，土粒表面吸引力居次要地位，這部分水稱為非結(jié)合水，它包括毛細(xì)水和重力水。(1)毛細(xì)水

毛細(xì)水是受到水與空氣交界面處表面張力作用的自由水。毛管現(xiàn)象是毛細(xì)管壁對水的吸力和水的表面張力共同作用的結(jié)果。(2)重力水

重力水是存在于地下水位以下的適水土層中的地下水。它是在重力或壓力差作用下運(yùn)動(dòng)的自由水，對土粒有浮力作用。重力水只受重力控制，不受土粒表面吸引力的影響。1.2.3

土中氣土中的氣體成分與大氣相通

壓縮性高；與大氣隔絕

降低透水性一般空氣中成分；微生物產(chǎn)生可燃?xì)怏w（H2S）巖石物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化土原生礦物次生礦物顆粒通常是由一種或幾種原生礦物所組成，它的成分成分與母巖的相同，顆粒一般較粗，吸附水的能力弱，性質(zhì)比較穩(wěn)，無塑性?；瘜W(xué)風(fēng)化僅使巖石產(chǎn)生質(zhì)的變化物理風(fēng)化僅使巖石產(chǎn)生量的變化原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化生成的新礦物，它的成分成分與母巖的完全不同。顆粒極細(xì)，性質(zhì)活潑，有較強(qiáng)的吸附水能力，具塑性。土粒的粒徑由粗到細(xì)逐漸變化時(shí)，土的性質(zhì)相應(yīng)地發(fā)生變化土粒的大小及其組成粘土顆粒性質(zhì)1.3土的物理性質(zhì)指標(biāo)

土的三相比例指標(biāo)是其物理性質(zhì)的反映，但與其力學(xué)性質(zhì)有內(nèi)在聯(lián)系，顯然固相成分的比例越高，其壓縮性越小，抗剪強(qiáng)度越大，承載力越高。

土的物理三相指標(biāo)確定●三相比例指標(biāo)反映了土的干燥與潮濕、疏松與緊密，是評價(jià)土的工程性質(zhì)的最基本的物理性質(zhì)指標(biāo)，也是工程地質(zhì)勘察報(bào)告中不可缺少的基本內(nèi)容?！袢啾壤笜?biāo)可分為兩種，一種是試驗(yàn)指標(biāo)（基本指標(biāo)）；另一種是換算指標(biāo)?！穹从惩恋乃擅艹潭鹊闹笜?biāo)有：土的孔隙比e、孔隙率n；反映了土的含水程度的指標(biāo)有：含水量ω、飽和度Sr；特定條件下土的重度有：重度γ、干重度γd、飽和重度γsat、浮重度γ’?！袢?xiàng)基本指標(biāo)（重度γ、比重ds、含水量ω）（1）土的重度γ定義：單位體積土的重量。公式：γ=W/V

單位：kN/m3

換算公式：γ=ρ·g=9.81ρ范圍：16~22（2）土粒比重（相對密度）定義：土粒重度與同體積4℃時(shí)純水的重度比值，公式：單位：無量綱換算公式：范圍：土的名稱砂土粉土粘性土土粒比重2.65－2.692.70－2.712.72－2.75(3)含水量ω定義：土中水的重量與土粒重量之比，稱為~.公式：

ω=Ww/Ws

單位：無，%換算公式：常見值：砂土ω=（0~40)%;粘性土ω=（20~60)意義：表示濕度的物理指標(biāo)，與土的種類，埋藏條件及其所處的自然地理環(huán)境等有關(guān)。測定方法：烘干法。(4)土的孔隙比e定義：土中孔隙體積與土粒體積之比。公式：e=Vv/Vs

換算公式：范圍：粘性土和粉土:(0.4~1.2);砂土:(0.3~0.9);(5)孔隙率n定義：土中孔隙所占總體積之比，用百分?jǐn)?shù)表示。

物理意義：表示土中孔隙大小的程度。公式：

n=Vv/V單位：%換算公式：范圍：粘性土和粉土:(30~60);砂土:(25~45)。

（6）飽和度Sr定義：土中水的體積與孔隙體積之比，用%表示。物理意義：表示水在孔隙中充滿的程度。公式：

Sr=Vw/Vv

換算公式：γ=ρ·g=9.81ρ范圍：

Sr=0~1工程應(yīng)用：飽和度可以反映土的干濕程度，砂土根據(jù)飽和度Sr的指標(biāo)值分為稍濕、很濕與飽和三種濕度狀態(tài)，其劃分標(biāo)準(zhǔn)見下表：

砂土砂土是指粒徑大于2mm的顆粒含量不超過全重50%、粒徑大于0.075mm的顆粒超過全重50%的土。砂土按粒組含量分類如下表。（7）干重度γd定義：單位體積土中固體顆粒的重量。公式：γd=Ws/V

單位：

kN/m3

范圍：13~18換算公式：（8）飽和重度γsat定義：土的孔隙中全部充滿水時(shí)單位體積土的重量。公式：單位：

kN/m3

范圍：18~23換算公式：（9）浮重度γ’定義：地下水位以下，土體受水的浮力作用時(shí)，扣除水的浮力后單位體積土的重量。公式：單位：

kN/m3

范圍：8~13換算公式：※幾種重度之間的內(nèi)在聯(lián)系：幾種重度之間的內(nèi)在聯(lián)系舉例加深理解其指標(biāo)關(guān)系：【例題1-1】

已知土的試驗(yàn)指標(biāo)為g=18KN/m3

，rs=2.7g/cm3和w=12％，求e,Sr和gd

。解：可以有兩種解答。第一種方法直接用P12表1.3中的換算公式;

第二種方法利用試驗(yàn)指標(biāo)的定義分別求出三相物質(zhì)的重力和體積,然后按定義計(jì)算.【例題1-2】已知飽和粘土的含水量為36%,求其空隙比和飽和度.解：此題只給出一個(gè)條件,但同時(shí)有飽和、粘土二個(gè)可利用的隱含條件。1.4土的物理狀態(tài)指標(biāo)★所謂土的物理狀態(tài)，對于無粘性土是指土的密實(shí)度；對于粘性土是指土的軟硬程度或稱粘性土的稠度。1.4.1無粘性土（砂土）的密實(shí)度

1.4.2粘性土的稠度1.4.1無粘性土的密實(shí)度★砂土的密實(shí)度對其工程性質(zhì)具有重要的影響。密實(shí)的砂土具有較高的強(qiáng)度和較低的壓縮性，是良好的建筑物地基；但松散的砂土，尤其是飽和松散砂土，不僅強(qiáng)度低，且水穩(wěn)定性很差，容易產(chǎn)生流砂、液化等工程事故。對砂土評價(jià)的主要問題是正確地劃分其密實(shí)度。

★土的密實(shí)度通常是指單位體積中固體顆粒充滿的程度.密實(shí)度反映無粘性土工程性質(zhì)的主要指標(biāo)。判別砂土的密實(shí)度有以下三種方法。1.

用孔隙比e為標(biāo)準(zhǔn)

表1砂土的密實(shí)度（74規(guī)范）

密實(shí)度土的名稱密實(shí)中密稍密松散礫砂、粗砂、中砂e〈0.60.6〈

e〈0.750.75〈

e〈0.85e〉0.85細(xì)砂、粉砂e〈0.70.7〈

e〈0.850.85〈

e〈0.95e〉0.95評價(jià)：（1）優(yōu)點(diǎn)簡捷方便；（2）缺點(diǎn)無法反映土的粒徑級(jí)配因素。2.

用相對密實(shí)度Dr為標(biāo)準(zhǔn)Dr—土的相對密實(shí)度；emax—土的最大孔隙比；emin—土的最大孔隙比；e—土的天然孔隙比。評價(jià)：（1）優(yōu)點(diǎn)理論上完善；

（2）缺點(diǎn)實(shí)際上難以操作。3.

用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)N為標(biāo)準(zhǔn)●標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)(SPT)是動(dòng)力觸探的一種，它利用一定的錘擊動(dòng)能（錘重63.5kg，落距76cm），將一定規(guī)格的對開管式的貫入器打入鉆孔孔底的士中，根據(jù)打入土中的貫阻抗，判別土層的工程性質(zhì)。貫入阻抗用貫入器貫入土中30cm的錘擊數(shù)N63.5表示，N63.5

也稱為標(biāo)貫擊數(shù)。●該實(shí)驗(yàn)的的應(yīng)用主要有評定砂土的相對密度、評定地基土承載力、估算單樁承載力等。

1.4.2

粘性土的稠度★稠度指粘性土含水量不同時(shí)所表現(xiàn)出的物理狀態(tài),它反映了土的軟硬程度或?qū)ν饬σ鸬淖兓蚱茐牡牡挚鼓芰Φ男再|(zhì).★隨著含水量的改變，粘性土將經(jīng)歷不同的物理狀態(tài)。當(dāng)含水量很大時(shí)，土是一種粘滯流動(dòng)的液體即泥漿，稱為流動(dòng)狀態(tài)；隨著含水量逐漸減少，粘滯流動(dòng)的特點(diǎn)漸漸消失而顯示出塑性，稱為可塑狀態(tài)；當(dāng)含水量繼續(xù)減少時(shí)，則發(fā)現(xiàn)土的可塑性逐漸消失，從可塑狀態(tài)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)。如果同時(shí)測定含水量減少過程中的體積變化，則可發(fā)現(xiàn)土的體積隨著含水量的減少而減小，但當(dāng)含水量很小的時(shí)候，土的體積卻不再隨含水量的減少而減小了，這種狀態(tài)稱為固體狀態(tài)。粘性土的稠度：界限含水量粘性土由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)時(shí)的分界含水量。液限wL流動(dòng)狀態(tài)與可塑狀態(tài)間的分界含水量稱~；塑限wp可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)間分界含水量稱~；縮限ws半固體狀態(tài)與固體狀態(tài)間的分界含水量稱粘性土的稠度一、測試方法1.用搓條法測定塑限wp2.用平衡錐式液限儀測定液限wL3.采取的液限塑限聯(lián)合測定法

4.用收縮皿法測定縮限ws

1.用搓條法測定塑限wp

搓條法:即用雙手將天然濕度的土樣搓成小圓球（球徑小于10mm），放在毛玻璃板上再用手掌慢慢搓滾成小土條，用力均勻，搓到土條直徑為3mm，出現(xiàn)裂紋，自然斷開，這時(shí)土條的含水量就是塑限Wp值。搓好的泥條

2.用平衡錐式液限儀測定WL

其工作過程是：將粘性土調(diào)成均勻的濃糊狀，裝滿盛土杯，刮平杯口表面，將76克重圓錐體輕放在試樣表面的中心，使其在自重作用下徐徐沉入試樣，若圓錐體經(jīng)5秒種恰好沉入10mm深度，這時(shí)杯內(nèi)土樣的含水量就是液限Wl值。為晃動(dòng)影響，可采用電磁錐式液限儀

為了避免放錐時(shí)的人放錐的方法。3.采取的液限塑限聯(lián)合測定法本試驗(yàn)方法適用于粒徑小于0.5mm，以及有機(jī)質(zhì)含量不大于試樣總質(zhì)量5％的土。液、塑限聯(lián)合測定儀：錐質(zhì)量為76g，錐角為30o，讀數(shù)顯示形式宜采用光電式，游標(biāo)式，百分表式。2.天平，稱量200g，感量0.01g。取0.5mm篩下的代表性試樣200g．分成三份，放入盛土皿中，加不同數(shù)量的純水，制成不同稠度的試樣。試樣的含水量宜分別接近限、塑限和二者的中間狀態(tài)。將試樣調(diào)勻，蓋上濕布，濕潤過夜。測定三個(gè)試樣的圓錐下沉深度和含水量。

二、塑性指數(shù)

Ip（1）定義：是指液限和塑限的差值（省去%號(hào)），即土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍，用IP表示。

Ip=ωl-ωp

（2）物理意義：塑性指數(shù)愈大，土處于可塑狀態(tài)的含水量范圍也愈大。塑性指數(shù)的大小與土中結(jié)合水的可能含量有關(guān)，土中結(jié)合水的含量與土的顆粒組成、礦物組成以及土中水的離子成分和濃度等因素有關(guān)。（3）工程應(yīng)用：由于塑性指數(shù)在一定程度上綜合反映了影響粘性土特征的各種重要因素，因此，在工程上常按塑性指數(shù)對粘性土進(jìn)行分類。三、液性指數(shù)

IL（1）定義：是指粘性土的天然含水量與塑限的差值除以塑性指數(shù)，用IL表示。即：

（2）物理意義：液性指數(shù)有稱相對稠度，反映了土的硬度不同。

（3）工程應(yīng)用：根據(jù)Il不同，可劃分五種軟硬不同的狀態(tài)。《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定粘性土劃分：四、活動(dòng)度A（1）定義：粘性土的塑性指數(shù)與土中膠粒含量百分?jǐn)?shù)的比值，用A表示。

P0.002—粒徑〈0.002mm顆粒占總重量的百分比.（2）物理意義：反映粘性土中所含礦物的活動(dòng)性,它也是衡量土中粘性礦物吸附結(jié)合水的能力.A<0.75非活性粘土;A>1.25活性粘土;(0.75----1.25)正常粘土。五、靈敏度（St）

（1）定義：是指粘性土的原狀土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu與重塑土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qur比值，用St

表示。

St=qu/qur

（2）物理意義：

反映了粘性土的結(jié)構(gòu)性的強(qiáng)弱。（3）工程應(yīng)用：保護(hù)基槽，以免破壞破壞其結(jié)構(gòu)，降低地基強(qiáng)度。1.5

土的工程分類●土的分類與定名的必要性；●土的分類原則：將其劃分為一定的類別，同一類別的土在工程地質(zhì)性質(zhì)上應(yīng)比較接近。

1、根據(jù)地質(zhì)成因可分為殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、風(fēng)積土等。

2、根據(jù)顆粒級(jí)配或塑性指數(shù)可分為碎石土、砂土、粉土和粘性土。

3、根據(jù)土的工程特性的特殊性可分為一般土和特殊土●土的分類標(biāo)準(zhǔn)：世界各國、各地區(qū)、各部門，根據(jù)自己的傳統(tǒng)和經(jīng)驗(yàn)，都有自己的分類標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》1.5.1

巖石（1）定義：顆粒間牢固聯(lián)結(jié)，形成整體、節(jié)理、裂隙的巖體。（2）分類：●按成因分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖；●按堅(jiān)硬程度分為堅(jiān)硬巖、較硬巖、較軟巖、軟巖、極軟巖等5類；●按風(fēng)化程度分為未風(fēng)化、微風(fēng)化、中風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、全風(fēng)化等5類；●根據(jù)完整性可分完整、較完整、較破碎、破碎和極破碎等5類。1.5.2

碎石土定義：粒徑>2mm的顆粘含量超過全重的50%。分類：按粒徑和顆粒形狀可進(jìn)一步劃分為漂石、塊石、卵石、碎石、圓礫和角礫，見下表。碎石土的分類（GBJ7-89）

1.5.3砂土定義：指粒徑大于2mm的顆粒含量不超過全重50%、粒徑大于0.075mm的顆粒超過全重50%的土。

分類：砂土按粒組含量分類如下表1.5.4粉土

粉土是指粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過總質(zhì)量的50％，且塑性指數(shù)

Ip小于或等于10的土。粉土是介于砂土和粘性土之間的過渡性土類，它具有砂土和粘性土的某些特征，根據(jù)粘粒含量可以將粉土再劃分為砂質(zhì)粉土和粘質(zhì)粉土。

1.5.5

粘性土

粘性土是指塑性指數(shù)大于10的土。根據(jù)塑性指數(shù)大小，粘性土可再劃分為粉質(zhì)粘土和粘土兩個(gè)亞類：當(dāng)

10<Ip≤17

時(shí)為粉質(zhì)粘土；當(dāng)Ip>17時(shí)為粘土。又可按沉積年代分類1.5.6

人工填土●人工填土是指由人類活動(dòng)而堆填的土。其物質(zhì)成分較雜，均勻性較差。根據(jù)其物質(zhì)組成和堆填方式，填土可分為素填土、雜填土、沖填土和壓實(shí)填土四類。各類填土應(yīng)根據(jù)下列特征予以區(qū)別：

1、素填土是由碎石、砂或粉土、粘性土等一種或幾種材料組成的填土，其中不含雜質(zhì)或含雜質(zhì)很少。按主要組成物質(zhì)分為碎石素填土、砂性素填土、粉性素填土及粘性填土。經(jīng)分層壓實(shí)后則稱為壓實(shí)填土。

2、雜填土是含大量建筑垃圾、工業(yè)廢料或生活垃圾等雜物的填土。按其組成物質(zhì)成分和特征分為建筑垃圾土、工業(yè)廢料土及生活垃圾土。

3、沖填土為由水力沖填泥漿形成的填土。特殊土（Ⅰ）●特殊土是指在特定地理環(huán)境或人為條件下形成的具有特殊性質(zhì)的土。它的分布一般具有明顯的地域性。特殊土包括軟土、人工填土、濕陷性黃土、紅粘土、膨脹土、多年凍土等?！浲潦侵秆睾５臑I海相、三角洲相、湖泊相、沼澤相等主要由細(xì)粒土組成的土，具有孔隙比大（一般大于1）、天然含水量高（接近或大于液限）、壓縮性高和強(qiáng)度低的特點(diǎn)。包括淤泥、淤泥質(zhì)粘性土、淤泥質(zhì)粉土等。多數(shù)還具有高靈敏度的結(jié)構(gòu)。

淤泥：天然含水量大于液限，天然孔隙比≥1.5的粘性土。

淤泥質(zhì)土：天然孔隙比小于1.5但≥1.0的粘性土。當(dāng)土中有機(jī)質(zhì)含量大于5%時(shí)稱為有機(jī)質(zhì)土；大于60%時(shí)則稱泥炭。泥炭往往以夾層構(gòu)造存在于一般粘性土層中，對工程十分不利，必須引起足夠重視。

特殊土（Ⅱ）▲濕陷性黃土：是指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)值的土。濕陷變形量按野外浸水載荷試驗(yàn)在200kPa

壓力下的附加變形量確定，當(dāng)附加變形量與載荷板寬度之比大于0.015時(shí)為濕陷性黃土?！t粘土：是指碳酸鹽巖系出露的巖石，經(jīng)紅土化作用形成并覆蓋于基巖上的棕紅、褐黃等顏色的高塑性粘土。其液限一般大于50，上硬下軟，具明顯的收縮性，裂隙發(fā)育，經(jīng)坡、洪積再搬運(yùn)后仍保留紅粘土基本特征，液限大于45小于50的土稱為次生紅粘土。我國的紅粘土以貴州、云南、廣西等省區(qū)最為典型，分布廣。特殊土（Ⅲ）▲膨脹土：一般是指粘粒成分主要由親水性粘土礦物（以蒙脫石和伊利石為主）所組成的粘性土，在環(huán)境和濕度變化時(shí)，可產(chǎn)生強(qiáng)烈的脹縮變形，具有吸水膨脹、失水收縮的特性。已有的建筑經(jīng)驗(yàn)證明，當(dāng)土中水份聚集時(shí)，土體膨脹，可能對與其接觸的建筑物產(chǎn)生強(qiáng)烈的膨脹上抬壓力而導(dǎo)致建筑物的破壞；土中水分減少時(shí)，土體收縮并可使土體產(chǎn)生程度不同的裂隙，導(dǎo)致其自身強(qiáng)度的降低或消失?！嗄陜鐾粒菏侵笢囟鹊扔诨虻陀跀z氏零度、含有固態(tài)水且這種狀態(tài)在自然界連續(xù)保持三年或三年以上的土。當(dāng)自然條件改變時(shí)，會(huì)產(chǎn)生凍脹、融陷、熱融滑塌等特殊不良地質(zhì)現(xiàn)象及發(fā)生物理力學(xué)性質(zhì)的改變。【例題1-3】

完全飽和的土樣含水量為30％，液限為29％，塑限為17％，試按塑性指數(shù)分類法定名，并確定其狀態(tài)。【解】求塑性指數(shù)IP

：求液性指數(shù)IL

：根據(jù)定名標(biāo)準(zhǔn)該土樣應(yīng)為粉質(zhì)粘土，其狀態(tài)為流塑狀態(tài)。本章小結(jié)

主要討論了土的物質(zhì)組成以及定性、定量描述其物質(zhì)組成的方法，包括土的三相組成、土的三相指標(biāo)、土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、粘性土的界限含水量、砂土的密實(shí)度和土的工程分類等。這些內(nèi)容是學(xué)習(xí)土力學(xué)原理和基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)所必需的基本知識(shí)，也是評價(jià)土的工程性質(zhì)、分析與解決土的工程技術(shù)問題時(shí)討論的最基本的內(nèi)容。鞏固與提高

問題：1.何謂土粒粒組？土粒六大粒組劃分標(biāo)準(zhǔn)是什么？2.在土的三相比例指標(biāo)中，哪些指標(biāo)是直接測定的？其余指標(biāo)的導(dǎo)出思路主要是什么？

3.塑性指數(shù)的定義和物理意義是什么？Ip大小與土顆粒的粗細(xì)有何關(guān)系?Ip大的土具有哪些特點(diǎn)？

4.在土類定名時(shí)，無粘性土與粘性土各主要依據(jù)什么指標(biāo)？

5.砂土的密實(shí)度如何判別？不同指標(biāo)如何使用？

作業(yè)（參考答案）P22思考題：1.1；1.2；1.4；1.5。1.1:工程上常把大小相近的土粒合并為組，稱為粒組。粒組間的分界線是人為劃定的，劃分時(shí)應(yīng)使粒組界限與粒組性質(zhì)的變化相適應(yīng)，并按一定的比例遞減關(guān)系劃分粒組的界限值

。其標(biāo)準(zhǔn)是粒徑范圍和土粒所具有的一般特征，如透水性大小、有無粘性，有無毛細(xì)水等。1.2：重度γ、比重ds、含水量ω、孔隙比e、孔隙率n；、飽和度Sr；干重度γd、飽和重度γsat、浮重度γ’。其中三項(xiàng)基本指標(biāo)（重度γ、比重ds、含水量ω）用環(huán)刀法測密度（天然密度和干密度），比重瓶法測重度、烘干法測含水量。1.4：無粘性土的常見土類有砂土和碎石土，對這兩類土的定名可依據(jù)砂土和碎石土的定義進(jìn)行。。。注意問題：定名時(shí)要根據(jù)粒徑分組由大到小一最先符合者確定。1.5：粘性土物理特征指標(biāo)有：稠度（可通過界限含水的測定，錐式、碟式液限儀測液限；液塑限聯(lián)合測定儀測液、塑限；用收縮皿法測定縮限。）塑性指數(shù)（定名指標(biāo)）；液性指數(shù)（定態(tài)指標(biāo)）；活動(dòng)度和靈敏度。習(xí)題：1.2；1.3；1.5；1.6；1.7。

土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

2.1土的毛細(xì)性土的毛細(xì)性是指能夠產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象的性質(zhì)。土的毛細(xì)現(xiàn)象是指土中水在表面張力作用下，沿著細(xì)的孔隙向上及其它方向移動(dòng)的現(xiàn)象。毛細(xì)現(xiàn)象在以下四個(gè)方面對工程有影響：（1）毛細(xì)水的上升是引起路基凍害因素之一；（2）對建筑毛細(xì)水上升引起地下室過分潮濕；（3）毛細(xì)水的上升可能引起土地的沼澤化和鹽漬化；（4）當(dāng)?shù)叵滤薪g性時(shí)，毛細(xì)水上升對建筑物和構(gòu)筑物的基礎(chǔ)中的混凝土、鋼筋等形成浸蝕作用。土層中毛細(xì)水分布土層中由于毛細(xì)現(xiàn)象所潤濕的范圍稱為毛細(xì)水帶，根據(jù)其形成條件和分布狀況分成3帶：（1）正常毛細(xì)水帶（毛細(xì)飽和帶）。位于毛細(xì)水帶的下部，與地下潛水相通。主要是由潛水面直接上升而形成的。隨水位升降而移動(dòng)。（2）毛細(xì)網(wǎng)狀水帶。位于毛細(xì)水帶的中部，可在表面張力和重力作用下移動(dòng)。（3）毛細(xì)懸掛水帶。位于毛細(xì)水帶的上部，主要是由地表水滲入而成的。在重力作用下移動(dòng)。地下水上升原理由于液體與空氣的分界面上存在著表面張力，因而在液體表面表面任意劃一條線，線兩側(cè)的液體都會(huì)和攏；另外，毛細(xì)管管壁的分子和水分子之間有引力作用，這個(gè)引力使與管壁接觸部分的水面呈向上彎曲狀，這種現(xiàn)象稱為~毛細(xì)水的上升是由于液體的“表面張力”和毛細(xì)管的“濕潤現(xiàn)象”產(chǎn)生的。2.2土的滲透性※存在于地基中的地下水，在一定的壓力差作用下，將透過土中孔隙發(fā)生流動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為滲流或滲透?！旅嬗懻撍膫€(gè)問題：

1.滲透模型；

2.層流滲透定律；

3.滲透系數(shù)的確定；

4.動(dòng)水壓力及流砂現(xiàn)象。滲透模型(1)模型的流量等于真實(shí)的流量；

(2)模型的壓力等于真實(shí)的壓力

(3)模型所受到的阻力與真實(shí)滲流所受到的阻力相等。

考慮到實(shí)際工程可對滲流作如下簡化：一是不考慮滲流路徑的迂回曲折；二是不考慮土體中顆粒的影響，這種假想的滲流模型

對于滲透速度，用單位時(shí)間內(nèi)通過土體單位面積的水量這種平均滲透速度來代替真實(shí)速度。層流滲透定律

裝置中①是面積為A的直立圓筒，其側(cè)壁裝有兩支相距為L的側(cè)壓管。濾板②填放顆粒均勻的砂土。水由上端注入圓筒，多余的水從溢水管③溢出，使筒內(nèi)的水位維持恒定。滲透過砂層的水從短水管④流入量杯⑤中，并以此來計(jì)算滲流量Q。

得出：流量Q與過水面積A和水頭（h1-h2）成正比與滲透路徑L成反比，即達(dá)西定律：

Q=KA(h1-h2)/L達(dá)西滲透實(shí)驗(yàn)裝置達(dá)西定律的適用范圍

達(dá)西定律是由砂質(zhì)土體實(shí)驗(yàn)得到的，后來推廣應(yīng)用于其他土體如粘土和具有細(xì)裂隙的巖石等。

(a)細(xì)粒土的v-i關(guān)系(b)粗粒土的v-i關(guān)系

①砂土、一般粘土;②顆粒極細(xì)的粘土

滲透系數(shù)的確定

滲透系數(shù)k是綜合反映土體滲透能力的一個(gè)指標(biāo)，其數(shù)值的正確確定對滲透計(jì)算有著非常重要的意義。影響滲透系數(shù)大小的因素很多，主要取決于土體顆粒的形狀、大小、不均勻系數(shù)和水的粘滯性等，要建立計(jì)算滲透系數(shù)k的精確理論公式比較困難，通常可通過試驗(yàn)方法(包括實(shí)驗(yàn)室測定法和現(xiàn)場測定法)或經(jīng)驗(yàn)估算法來確定k值。

實(shí)驗(yàn)室測定法a常水頭試驗(yàn)裝置;b.變水頭試驗(yàn)裝置。

k>10-3

為細(xì)砂到中等卵石;透水性較小

(10-7<k<10-3)粘性土.現(xiàn)場測定法有野外注水試驗(yàn)和抽水試驗(yàn)等，是在現(xiàn)場鉆井孔或挖試坑，在往地基中注水或抽水時(shí)，量測地基中的水頭高度和滲流量，再根據(jù)相應(yīng)的理論公式求出滲透系數(shù)k值。(a)無壓完整井抽水試驗(yàn);(b)無壓非完整井抽水試驗(yàn)

經(jīng)驗(yàn)估算法●1991年

哈森提出用有效粒徑d10計(jì)算較均勻砂土的公式:

●1955年，太沙基提出考慮土體孔隙比e的經(jīng)驗(yàn)公式:

表1土的滲透系數(shù)參考值

2.3動(dòng)水壓力及流砂現(xiàn)象1.動(dòng)水壓力(滲透力）定義：水在土中流動(dòng)的過程中將受到土阻力的作用，使水頭逐漸損失。同時(shí)，水的滲透將對土骨架產(chǎn)生拖曳力，導(dǎo)致土體中的應(yīng)力與變形發(fā)生變化。這種滲透水流作用對土骨架產(chǎn)生的拖曳力稱為~。用GD表示(kN/m3)。

※在許多水工建筑物、土壩及基坑工程中，滲透力的大小是影響工程安全的重要因素之一。實(shí)際工程中，也有過不少發(fā)生滲透變形(流砂或管涌)的事例，嚴(yán)重的使工程施工中斷，甚至危及鄰近建筑物與設(shè)施的安全。因此，在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)與施工時(shí)，對滲透力可能給地基土穩(wěn)定性帶來的不良后果應(yīng)該具有足夠的重視。動(dòng)水壓力及流砂現(xiàn)象2.動(dòng)水壓力(滲透力）計(jì)算

滲透力的大小與計(jì)算點(diǎn)的位置有關(guān)。根據(jù)對滲流網(wǎng)中的孔隙水壓力和土粒間作用力的分析，得出單位體積內(nèi)土粒受到的單位滲透力為：式中

i

為水力梯度；γw—水的容重。

※當(dāng)水力梯度超過一定界限值后，土中的滲流水流會(huì)把部分土體或土顆粒沖出、帶走，導(dǎo)致局部土體發(fā)生位移，位移達(dá)到一定程度，土體將發(fā)生失穩(wěn)破壞，這種現(xiàn)象稱為滲透變形。※主要有兩種形式，即流砂與管涌。滲流水流將整個(gè)土體帶走的現(xiàn)象稱為流砂；滲流中土體大顆粒之間的小顆粒被沖出的現(xiàn)象稱為管涌。動(dòng)水壓力及流砂現(xiàn)象3.流砂現(xiàn)象、管涌和臨界水力梯度

※在粘性土中，滲透力的作用往往使?jié)B流逸出處某一范圍內(nèi)的土體出現(xiàn)表面隆起變形；而在粉砂、細(xì)砂及粉土等粘聚性差的細(xì)粒土中，水力梯度達(dá)到一定值后，滲流逸出處出現(xiàn)表面隆起變形的同時(shí)，還可能出現(xiàn)滲流水流夾帶泥土向外涌出的砂沸現(xiàn)象，致使地基破壞，工程上將這種流土現(xiàn)象稱為流砂。

※管涌是在滲流過程中，土體中的化合物不斷溶解、細(xì)小顆粒在大顆粒間的孔隙中移動(dòng)，形成一條管狀通道，最后土粒在滲流逸出處沖出的一種現(xiàn)象。

※流砂的臨界狀態(tài)對應(yīng)的水力梯度icr（臨界水力梯度）可用下式表示：

2.4流網(wǎng)及其應(yīng)用1.滲流問題的求解方法簡介

；2.

流網(wǎng)及其性質(zhì)

；3.流網(wǎng)的繪制

；4.流網(wǎng)的工程應(yīng)用。

滲流問題的求解方法簡介※在實(shí)際工程中，經(jīng)常遇到邊界條件較為復(fù)雜的二維或三維問題，在這類滲流問題中，滲流場中各點(diǎn)的滲流速度v與水力梯度i等均是位置坐標(biāo)的二維或三維函數(shù)。對此必須首先建立它們的滲流微分方程，然后結(jié)合滲流邊界條件與初始條件求解?！趯?shí)際工程中，滲流問題的邊界條件往往比較復(fù)雜，其嚴(yán)密的解析解一般都很難求得。因此對滲流問題的求解除采用解析解法外，還有數(shù)值解法、圖解法和模型試驗(yàn)法等，其中最常用的是圖解法即流網(wǎng)解法。流網(wǎng)及其性質(zhì)

各向同性土的流網(wǎng)具有如下性質(zhì)：

1、

流網(wǎng)是相互正交的網(wǎng)格；

2、

流網(wǎng)為曲邊正方形；

3、

任意兩相鄰等勢線間的水頭損失相等；

4、

任意兩相鄰流線間的單位滲流量相等。閘基的滲流流網(wǎng)

流網(wǎng)的繪制

大致有三種：解析法、實(shí)驗(yàn)法（有水電比擬法）、近似作圖法（手描法）。其步驟大致為：先按流動(dòng)趨勢畫出流線，然后根據(jù)流網(wǎng)正交性畫出等勢線，形成流網(wǎng)。如發(fā)現(xiàn)所畫的流網(wǎng)不成曲邊正方形時(shí)，需反復(fù)修改等勢線和流線直至滿足要求。

1）首先將建筑物及土層剖面按一定的比例繪出，并根據(jù)滲流區(qū)的邊界，確定邊界線及邊界等勢線；

2）根據(jù)流網(wǎng)特性，初步繪出流網(wǎng)形態(tài)；

3）逐步修改流網(wǎng)。流網(wǎng)的工程應(yīng)用

正確地繪制出流網(wǎng)后，可以用它來求解滲流量、滲流速度。

1）水力梯度計(jì)算：

2）滲流速度計(jì)算：

3）滲流量計(jì)算：當(dāng)ai=bi本章小結(jié)

介紹了地基土滲透理論的建立與平面穩(wěn)定滲流問題的流網(wǎng)解法、滲透系數(shù)的確定方法以及滲透力與滲透變形等內(nèi)容。存在于地基中的重力水將在水力梯度的作用下發(fā)生流動(dòng)而形成滲流。不同的土具有不同的透水能力，主要由土的顆粒組成和孔隙比等決定。土的透水性定量指標(biāo)是滲透系數(shù)，滲透系數(shù)值愈大，表示土的透水能力愈強(qiáng)。滲透系數(shù)通?？赏ㄟ^試驗(yàn)方法或經(jīng)驗(yàn)估算法來確定。研究滲流問題的基本定律是達(dá)西定律，求解平面穩(wěn)定滲流問題的常用方法是流網(wǎng)解法。滲流的作用將在地基土中產(chǎn)生滲透力，而滲透力的增大將可能導(dǎo)致土體發(fā)生流砂與管涌二種滲透變形。

鞏固與提高

問題：1.達(dá)西滲透定律的應(yīng)用條件是什么？

2.滲透變形中那種變形容易發(fā)生？

3.毛細(xì)現(xiàn)象對工程有哪些影響？4.確定滲透系數(shù)的方法有哪幾種？它們的適用條件是什么？

土中應(yīng)力計(jì)算3.1概述3.1.1

土中應(yīng)力計(jì)算的目的及方法

※土中應(yīng)力增量將引起土的變形，從而使建筑物發(fā)生下沉、傾斜及水平位移等；

※土中應(yīng)力過大時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致土的強(qiáng)度破壞，甚至使土體發(fā)生滑動(dòng)而失穩(wěn)。

※因此，研究土體的變形、強(qiáng)度及穩(wěn)定性等力學(xué)問題時(shí)，都必須掌握先掌握土中應(yīng)力狀態(tài)。所以計(jì)算土中應(yīng)力分布是土力學(xué)的重要內(nèi)容。

※計(jì)算土中應(yīng)力分布可利用彈性力學(xué)理論，因?yàn)椋骸裢恋姆稚⑿杂绊?；●土的非均質(zhì)性和非理想彈性的影響；●地基土可視為半無限體。

3.1概述3.1.2土中一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)分析

通過平面應(yīng)力問題分析，一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)可由σx，σy，τxy或最大、最小主應(yīng)力σ1，σ3完全確定。令：平衡方程斜截面的應(yīng)力：二、應(yīng)力符號(hào)規(guī)定在用摩爾圓進(jìn)行分析時(shí)，法向應(yīng)力仍以壓為正，剪應(yīng)力方向的符號(hào)規(guī)定則與材料力學(xué)相反。材料力學(xué)中規(guī)定剪應(yīng)力以順時(shí)針方向?yàn)檎?，土力學(xué)中則規(guī)定剪應(yīng)力以逆時(shí)針方向?yàn)檎?.2土中自重應(yīng)力計(jì)算由于土本身的有效重力引起的應(yīng)力稱為自重應(yīng)力。自重應(yīng)力一般是自土體形成之日起就產(chǎn)生于土中。

※均質(zhì)土自重應(yīng)力計(jì)算；

※成層土自重應(yīng)力計(jì)算；

※有地下水土?xí)r自重應(yīng)力計(jì)算；

※存在隔水層時(shí)水土自重應(yīng)力計(jì)算；

※土中水平自重應(yīng)力。

3.2

土中自重應(yīng)力計(jì)算

在深度z處平面上，土體因自身重力產(chǎn)生的豎向應(yīng)力σcz（稱豎向自重應(yīng)力）等于單位面積上土柱體的重力W，如下圖所示。在深度z處土的自重應(yīng)力為：

3.2.1均質(zhì)土自重應(yīng)力計(jì)算

從上式可知，自重應(yīng)力隨深度z線性增加，呈三角形分布圖形。式中：g為土的重度，KN/m3；A

為土柱體的截面積，m2。

3.2

土中自重應(yīng)力計(jì)算

3.2.2成層土自重應(yīng)力計(jì)算式中：n為從地面到深度z處的土層數(shù)；

hi

為第I層土的厚度，m。

地基土通常為成層土。當(dāng)?shù)鼗鶠槌蓪油馏w時(shí)，設(shè)各土層的厚度為hi，重度為gi，則在深度z處土的自重應(yīng)力計(jì)算公式為:

成層土的自重應(yīng)力沿深度呈折線分布，轉(zhuǎn)折點(diǎn)位于γ值發(fā)生變化的土層界面上。3.2

土中自重應(yīng)力計(jì)算

3.2.3有地下水土?xí)r自重應(yīng)力計(jì)算

當(dāng)計(jì)算地下水位以下土的自重應(yīng)力時(shí)，應(yīng)根據(jù)土的性質(zhì)確定是否需要考慮水的浮力作用。通常認(rèn)為水下的砂性土是應(yīng)該考慮浮力作用的。粘性土則視其物理狀態(tài)而定，一般認(rèn)為，若水下的粘性土其液性指數(shù)IL＞1，則土處于流動(dòng)狀態(tài)，土顆粒之間存在著大量自由水，可認(rèn)為土體受到水浮力作用；若IL≤0，則土處于固體狀態(tài)，土中自由水受到土顆粒間結(jié)合水膜的阻礙不能傳遞靜水壓力，故認(rèn)為土體不受水的浮力作用；若0＜IL＜1，土處于塑性狀態(tài)，土顆粒是否受到水的浮力作用就較難肯定，在工程實(shí)踐中一般均按土體受到水浮力作用來考慮。若地下水位以下的土受到水的浮力作用，則水下部分土的重度按有效重度g’計(jì)算，其計(jì)算方法同成層土體情況。3.2

土中自重應(yīng)力計(jì)算當(dāng)?shù)鼗写嬖诟羲畬訒r(shí)，隔水層面以下土的自重應(yīng)考慮其上的靜水壓力作用。

3.2.4

存在隔水層時(shí)土的自重應(yīng)力計(jì)算γi—第i層土的天然重度，對地下水位以下的土取有效重度，取γ’i

；

hw—地下水到隔水層的距離(m)。

總之：在地下水位以下，如埋藏有不透水層,由于不透水層中不存在水的浮力，所以層面及層面以下的自重應(yīng)力應(yīng)按上覆土層的水土總重計(jì)。折線圖遇地下水時(shí)折線往回收；遇不透水層時(shí)有一突躍值。

3.2

土中自重應(yīng)力計(jì)算

3.2.5土中水平自重應(yīng)力計(jì)算μ為泊松比，K0—也叫側(cè)壓系數(shù)，（0.33~0.72），通過實(shí)驗(yàn)測定。

假定在自重作用下，沒有側(cè)向變形和剪切變形。根據(jù)彈性力學(xué)理論和土體側(cè)限條件，則水平自重應(yīng)力σcx，σcy有：水平自重應(yīng)力：豎向自重應(yīng)力：靜止土壓力系數(shù)：例題：例1：計(jì)算如圖所示水下地基中的自重應(yīng)力分布。例2：某工程地基如上圖所示，若地下水位從地表下1.5m迅速降到4.5m，假設(shè)降水后土的重度不變，試計(jì)算降水前后粉質(zhì)粘土層中土的豎向應(yīng)力分布圖。3.3

基底壓力計(jì)算※建筑物荷載通過基礎(chǔ)傳遞給地基的壓力稱基底壓力（地基反力）。也就是作用于基礎(chǔ)底面土層單位面積的壓力，單位為kPa?！讐毫Ψ植技捌溆绊懸蛩兀合鄬偠?、地基土的性質(zhì)、基礎(chǔ)大小、形狀和埋深、作用在基礎(chǔ)上的荷載大小、分布和性質(zhì)等。荷載和土性的影響

※當(dāng)荷載較小時(shí)，基底壓力分布形狀如圖a，接近于彈性理論解；荷載增大后，基底壓力呈馬鞍形(圖b)；荷載再增大時(shí)，邊緣塑性破壞區(qū)逐漸擴(kuò)大，所增加的荷載必須靠基底中部力的增大來平衡，基底壓力圖形可變?yōu)閽佄锞€型(圖d)以至倒鐘形分布(圖c)。※剛性基礎(chǔ)放在砂土地基表面時(shí)，由于砂顆粒之間無粘結(jié)力，其基底壓力分布更易發(fā)展成圖d所示的拋物線形；而在粘性土地基表面上的剛性基礎(chǔ)，其基底壓力分布易成圖b所示的馬鞍形?！鶕?jù)彈性理論中圣維南原理，在總荷載保持定值的前提下，地表下一定深度處，基底壓力分布對土中應(yīng)力分布的影響并不顯著，而只決定于荷載合力的大小和作用點(diǎn)位置。因此，除了在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，對于面積較大的片筏基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)等需要考慮基底壓力的分布形狀的影響外，對于具有一定剛度以及尺寸較小的柱下單獨(dú)基礎(chǔ)和墻下條形基礎(chǔ)等，其基底壓力可近似地按直線分布的圖形計(jì)算，即可以采用材料力學(xué)計(jì)算方法進(jìn)行簡化計(jì)算。

3.3

基底壓力計(jì)算3.3

基底壓力計(jì)算

3.3.2基底壓力簡化計(jì)算式中p—作用任基礎(chǔ)上的豎向力設(shè)計(jì)值(kN)；

G—基礎(chǔ)自重設(shè)計(jì)值及其上回填土重標(biāo)準(zhǔn)值的總重(kN)；

G=

GAd,

G其中為基礎(chǔ)及回填土之平均重度，一般取20kN/m3，但在地下水位以下部分應(yīng)扣去浮力，即取10kN/m3；

d—基礎(chǔ)埋深，必須從設(shè)計(jì)地面或室內(nèi)外平均設(shè)計(jì)地面算起(m)；

A—基底面積(m2)，對矩形基礎(chǔ)A＝lb，l和b分別為其的長和寬。對于荷載沿長度方向均勻分布的條形基礎(chǔ)，取單位長度進(jìn)行基底平均壓力設(shè)計(jì)值p(kPa)計(jì)算，A改為b(m)，而F及G則為基礎(chǔ)截面內(nèi)的相應(yīng)值(kN/m)。基底壓力分布是很復(fù)雜的，一般并非線形分布。當(dāng)基礎(chǔ)有一定剛度且基底尺寸較小時(shí)，工程上常將基底壓力假定為線形分布，應(yīng)用材料力學(xué)理論進(jìn)行簡化計(jì)算。（1）軸心荷載下的基底壓力計(jì)算3.3

基底壓力計(jì)算

3.3.2基底壓力簡化計(jì)算式中:pmax，

pmin—分別為基礎(chǔ)底面邊緣的最大、最小壓力設(shè)計(jì)值(kPa)；

R—豎向荷載的合力，(kN)；

M—作用于基礎(chǔ)底面形心的力矩設(shè)計(jì)值(kN.m)W—基礎(chǔ)底面的抵抗矩,(m3)（2）偏心荷載下的基底壓力計(jì)算3.3

基底壓力計(jì)算

3.3.2基底壓力簡化計(jì)算①當(dāng)e＜l/6時(shí)，基底壓力分布圖呈梯形[圖(b)]；②當(dāng)e=l/6時(shí)，則呈三角形[圖(c)]；③當(dāng)e＞l/6時(shí)，按計(jì)算結(jié)果，距偏心荷載較遠(yuǎn)的基底邊緣反力為負(fù)值，即pmin<0[圖(c)]（2）偏心荷載下的基底壓力計(jì)算3.3

基底壓力計(jì)算3.3.3

基底附加壓力計(jì)算

※一般情況下，建筑物建造前天然土層在自重作用下的變形早已結(jié)束。因此，只有基底附加壓力才能引起地基的附加應(yīng)力和變形?！赘郊訅毫κ腔A(chǔ)底面處地基土在初始應(yīng)力基礎(chǔ)上增加的壓力。該處的初始應(yīng)力為基礎(chǔ)底面處土的自重應(yīng)力σcd，現(xiàn)有壓力為基底壓力p，所以基底附加壓力p0等于基底壓力p與自重應(yīng)力σcd的差，即：3.4

土中附加壓力

※土中的附加應(yīng)力是由建筑物荷載所引起的應(yīng)力增量，（即土在初始應(yīng)力基礎(chǔ)上增加的應(yīng)力）。假設(shè)地基土是均勻、連續(xù)、各向同性的半無限空間線形彈性體，一般采用將基底附加壓力當(dāng)作作用在彈性半無限體表面上的局部荷載，用彈性理論求解的方法計(jì)算。●豎向集中力作用；●任意分布荷載作用下；●均布矩形荷載作用；●矩形面積三角形分布荷載作用；●圓形面積均布荷載作用；●條形荷載作用；3.4

土中附加壓力

3.4.1豎向集中力作用土中附加應(yīng)力計(jì)算在均勻的、各向同性的半無限彈性體表面作用一豎向集中力P時(shí)，半無限體內(nèi)任意點(diǎn)M的應(yīng)力可由布西奈斯克解計(jì)算，如下圖所示。工程中常用的豎向正應(yīng)力sz及地表上距集中力為r處的豎向位移w（沉降）可表示成如下形式：PK—土的豎向附加應(yīng)力系數(shù)，是r/z的函數(shù)，可由表3.3查得。3.4

土中附加壓力

3.4.2任意分布荷載作用下土中附加應(yīng)力計(jì)算對實(shí)際工程中普遍存在的分布荷載作用時(shí)的土中應(yīng)力計(jì)算，如下方法處理：當(dāng)基礎(chǔ)底面的形狀或基底下的荷載分布不規(guī)則時(shí)，可以把分布荷載分割為許多集中力，然后用布西奈斯克公式和疊加原理計(jì)算土中應(yīng)力。當(dāng)基礎(chǔ)底面的形狀及分布荷載都是有規(guī)律時(shí)，則可以通過積分求解得相應(yīng)的土中應(yīng)力。3.4

土中附加壓力

3.4.3均布矩形荷載作用土中附加應(yīng)力計(jì)算在地基表面作用一分布于矩形面積(l×b)上的均布荷載p，計(jì)算矩形面積中點(diǎn)下深度z處M點(diǎn)的豎向應(yīng)力σz值，可從下式解得：可用角點(diǎn)法計(jì)算矩形均布荷載任意點(diǎn)下的附加應(yīng)力。3.4

土中附加壓力

3.4.3均布矩形荷載作用土中附加應(yīng)力計(jì)算矩形面積均布荷載作用下土中任意點(diǎn)下的附加應(yīng)力計(jì)算可利用下式和疊加原理求解，此法稱為角點(diǎn)法。3.4

土中附加壓力

3.4.4矩形面積三角形分布荷載作用

當(dāng)?shù)鼗砻孀饔镁匦蚊娣e(l×b)三角形分布荷載時(shí)，為計(jì)算荷載為零的角點(diǎn)下的豎向應(yīng)力值sz1，可將坐標(biāo)原點(diǎn)取在荷載為零的角點(diǎn)上，相應(yīng)的豎向應(yīng)力值sz可用下式計(jì)算：（1）荷載強(qiáng)度為零的角點(diǎn)下sz=Kt1pt（2）荷載強(qiáng)度最大的角點(diǎn)下sz=Kt2pt（3）任意點(diǎn)下的附加應(yīng)力亦可按角點(diǎn)法計(jì)算?！鶓?yīng)力系數(shù)at是n=l/b和m=z/b的函數(shù)，注意這里b值不是指基礎(chǔ)的寬度，而是指三角形荷載分布方向的基礎(chǔ)邊長。3.4

土中附加壓力

3.4.5圓形面積均布荷載作用（2）周邊下土的附加應(yīng)力計(jì)算公式：為了計(jì)算圓形面積上作用均布荷載p時(shí)土中任一點(diǎn)M(r,z)的豎向正應(yīng)力，可采用原點(diǎn)設(shè)在圓心O的極坐標(biāo)(如下圖)，由公式在圓面積范圍內(nèi)積分求得：（1）圓心下土的附加應(yīng)力計(jì)算公式：式中，m=z/r0，K0、Kr分別為附加應(yīng)力系數(shù)，查表3.11可得。3.4

土中附加壓力

3.4.6條形荷載作用土中附加應(yīng)力計(jì)算（2）三角形分布條形荷載作用條形分布荷載下土中應(yīng)力狀計(jì)算屬于平面應(yīng)變問題，對路堤、堤壩以及長寬比l／b≥10的條形基礎(chǔ)均可視作平面應(yīng)變問題進(jìn)行處理。（1）均布條形荷載作用下3.4

土中附加壓力

3.4.7地基土的非均勻性對附加應(yīng)力的影響在柔性荷載作用下，將土體視為均質(zhì)各向同性彈性土體時(shí)土中附加應(yīng)力的計(jì)算與土的性質(zhì)無關(guān)。但是，地基土往往是由軟硬不一的多種土層所組成，其變形特性在豎直方向差異較大，應(yīng)屬于雙層地基的應(yīng)力分布問題。有兩種情況：一種是堅(jiān)硬土層上覆蓋著不厚的可壓縮土層即薄壓縮層情況；即E1＜E2時(shí)，則土中附加應(yīng)力分布將發(fā)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象。另一種是軟弱土層上有一層壓縮性較低的土層即硬殼層情況，即E1＞E2，則土中附加應(yīng)力將發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象。(a)

應(yīng)力集中(b)

應(yīng)力擴(kuò)散本章小結(jié)

介紹了土的自重應(yīng)力計(jì)算、各種荷載條件下的土中附加應(yīng)力計(jì)算及其分布規(guī)律等。

土中應(yīng)力指土體在自身重力、建（構(gòu)）筑物荷載及其他因素作用下附加應(yīng)力。土中應(yīng)力過大時(shí)，會(huì)使土體因強(qiáng)度不夠發(fā)生破壞，甚至使土體發(fā)生滑動(dòng)失穩(wěn)，引起土體變形，使建筑物發(fā)生沉降、傾斜以及水需平位移。

注意：土是三相體，具有各向異性和非線性。為簡便起見，但仍采用彈性理論公式，將地基土視作均勻的、連續(xù)的、各向同性的半無限體，滿足實(shí)際工程的要求。

土中自重應(yīng)力的計(jì)算可歸納為

，而土中附加應(yīng)力的計(jì)算可歸納為公式介紹了。

鞏固與提高

問題：1.地基中自重應(yīng)力的分布有什么特點(diǎn)？2.為什么自重應(yīng)力和附加應(yīng)力的計(jì)算方法不同？3.影響基底壓力分布的因素有哪些？4.目前根據(jù)什么假設(shè)計(jì)算地基中的附加應(yīng)力？這些假設(shè)是否合理可行？

土的壓縮性與地基沉降計(jì)算4.1概述●土在自重應(yīng)力或附加應(yīng)力作用下，地基土要產(chǎn)生附加變形，包括體積變形和形狀變形。對于土來說，體積變形通常表現(xiàn)為體積縮小。我們把這種在外力作用下土體積縮小得特性稱為土的壓縮性?！裢恋膲嚎s性主要有兩個(gè)特點(diǎn)：（1）土的壓縮性主要是由于孔隙體積減少而引起的；（2）由于孔隙水的排出而引起的壓縮對于飽和粘土來說需要時(shí)間，將土的壓縮隨時(shí)間增長的過程稱為土的固結(jié)?！裨诮ㄖ锖奢d作用下，地基土主要由于壓縮而引起的豎直方向的位移稱為沉降。研究建筑物沉降包含兩方面的內(nèi)容：一是絕對沉降量的大小，亦即最終沉降；二是沉降與時(shí)間的關(guān)系，主要介紹太沙基的一維固結(jié)理論?！裢馏w產(chǎn)生體積縮小的原因：(1)固體顆粒的壓縮；(2)孔隙水和孔隙氣體的壓縮，孔隙氣體的溶解；(3)孔隙水和孔隙氣體的排出?！裼捎诩兯膹椖＜s為2×106kPa，固體顆粒的彈模為9×l07kPa，土粒本身和孔隙中水的壓縮量，在工程壓力(100～600kPa)范圍內(nèi)，不到土體總壓縮量的1/400，因此常可略不計(jì)。所以，土體壓縮主要來自孔隙水和土中孔隙氣體的排出?！窨紫吨兴蜌怏w向外排出要有一個(gè)時(shí)間過程。因此土的壓縮亦要一段時(shí)間才能完成。把這一與時(shí)間有關(guān)的壓縮過程稱為固結(jié)。土的壓縮性概念4.2有效應(yīng)力原理

作用于飽和土體內(nèi)某截面上總的正應(yīng)力s由兩部分組成：一部分為孔隙水壓力u，它沿著各個(gè)方向均勻作用于土顆粒上，其中由孔隙水自重引起的稱為靜水壓力，由附加應(yīng)力引起的稱為超靜孔隙水壓力（孔隙水壓力）；另一部分為有效應(yīng)力s’，它作用于土的骨架（土顆粒）上，其中由土粒自重引起的即為土的自重應(yīng)力，由附加應(yīng)力引起的稱為附加有效應(yīng)力。飽和土中總應(yīng)力與孔隙水壓力、有效應(yīng)力之間存在如下關(guān)系

（1）任一平面上受到的總應(yīng)力等于有效應(yīng)力加孔隙水壓力之和；（2）土的強(qiáng)度的變化和變形只取決于土中有效應(yīng)力的變化。4.3土的壓縮性土的壓縮試驗(yàn)與壓縮性指標(biāo)●土體的變形計(jì)算，需要取得土的壓縮性指標(biāo)，可以通過室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗(yàn)和現(xiàn)場原位試驗(yàn)得到。

▲室內(nèi)壓縮試驗(yàn)亦稱固結(jié)試驗(yàn)，是研究土壓縮性最基本的方法。

▲現(xiàn)場載荷試驗(yàn)是在工程現(xiàn)場通過千斤頂逐級(jí)對置于地基土上的載荷板施加荷載，觀測記錄沉降隨時(shí)間的發(fā)展以及穩(wěn)定時(shí)的沉降量s，并繪制成p-s曲線，即獲得地基土載荷試驗(yàn)的結(jié)果?！穹从惩恋膲嚎s性的指標(biāo)主要有壓縮系數(shù)、壓縮模量、壓縮指數(shù)和變形模量。土的壓縮性的高低，常用壓縮性指標(biāo)定量表示，壓縮性指標(biāo)，通常由工程地質(zhì)勘察取天然結(jié)構(gòu)的原狀土樣進(jìn)行。●側(cè)限壓縮試驗(yàn)亦稱固結(jié)試驗(yàn)。所謂側(cè)限，就是使土樣在豎向壓力作用下只能發(fā)生豎向變形，而無側(cè)向變形?！袷覂?nèi)壓縮試驗(yàn)采用的試驗(yàn)裝置為壓縮儀(圖片)。試驗(yàn)時(shí)將切有土樣的環(huán)刀置于剛性護(hù)環(huán)中，由于金屬環(huán)刀及剛性護(hù)環(huán)的限制，使得土樣在豎向壓力作用下只能發(fā)生豎向變形，而無側(cè)向變形。在土樣上下放置的透水石是土樣受壓后排出孔隙水的兩個(gè)界面。壓縮過程中豎向壓力通過剛性板施加給土樣，土樣產(chǎn)生的壓縮量可通過百分表量測。常規(guī)壓縮試驗(yàn)通過逐級(jí)加荷進(jìn)行試驗(yàn)，常用的分級(jí)加荷量p為：50kPa,100kPa,200kPa,300kPa,400kPa。室內(nèi)壓縮試驗(yàn)過程可參見如下圖的室內(nèi)壓縮試驗(yàn)演示

。1.側(cè)限壓縮試驗(yàn)土的壓縮是由于孔隙體積減小，所以土的變形常用孔隙比ｅ表示。室內(nèi)壓縮試驗(yàn)采用的試驗(yàn)裝置——固結(jié)儀

側(cè)限壓縮試驗(yàn)裝置1—壓力容器；2—透水石3—環(huán)刀，4—傳壓板，5—荷載；6—護(hù)環(huán)，7—土樣。壓縮曲線

e-lgp曲線確定壓縮指數(shù)e-p

曲線確定壓縮系數(shù)

回彈曲線和再壓縮曲線壓縮曲線特征：(1)卸荷時(shí)，試樣不是沿初始?jí)嚎s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；(3)回彈和再壓縮曲線比壓縮曲線平緩得多。(4)當(dāng)再加荷時(shí)的壓力超過b點(diǎn)，再壓縮曲線就趨于初始?jí)嚎s曲線的延長線土體變形機(jī)理非常復(fù)雜，不是理想的彈塑性體，而是具彈、粘、塑性的自然歷史的產(chǎn)物。2、壓縮指標(biāo)●反映土的壓縮性的指標(biāo)主要有壓縮系數(shù)、壓縮指數(shù)、壓縮模量和變形模量?！駢嚎s系數(shù)：曲線上任意兩點(diǎn)割線的斜率。可表示為：式中負(fù)號(hào)表示隨著壓力p的增加，e逐漸減少。壓縮性不同的土，其壓縮曲線的形狀是不一樣的。曲線愈陡，說明隨著壓力的增加，土孔隙比的減小愈顯著，因而土的壓縮性愈高?！灾貞?yīng)力p1增加到外荷作用土中應(yīng)力p2(自重與附加應(yīng)力之和)2、壓縮指標(biāo)●壓縮指數(shù)：e~lgp坐標(biāo)系統(tǒng)中的曲線上直線的斜率，即：※Cc是無量綱系數(shù)，同壓縮系數(shù)a一樣，壓縮指數(shù)Cc值越大，土的壓縮性越高。雖然壓縮系數(shù)a

和壓縮指數(shù)Cc

都是反映土的壓縮性指標(biāo)，但兩者有所不同。前者隨所取的初始?jí)毫皦毫υ隽康拇笮《?，而后者在較高的壓力范圍內(nèi)卻是常量，不隨壓力而變。※卸載段和再加載段的平均斜率稱為土的回彈指數(shù)Ce,而Ce《Cc。一般粘性土的Cc值在1.0左右，Ce值在(0.1~0.2)Cc之間。2、壓縮指標(biāo)●壓縮模量：土體在完全側(cè)限的條件下，豎向應(yīng)力增量與豎向應(yīng)變增量的比值。

或：為了便于應(yīng)用和比較，通常采用壓力由p1＝100kPa增加到p2

＝200kPa時(shí)所得的壓縮系數(shù)a1-2來評定土的壓縮性：Es的倒數(shù)成為土的體積壓縮系數(shù)mv，它表示單位壓應(yīng)力變化引起的單位體積變化(MPa-1)。

a1-2<0.1MPa-1時(shí)，低壓縮性土0.1≤a1-2<0.5MPa-1時(shí)，中壓縮性土

a1-2≥0.5MPa-1時(shí)，高壓縮性土2、壓縮指標(biāo)●土的變形模量：土體在無側(cè)向約束條件下，豎向應(yīng)力與豎向應(yīng)變的比值。豎向應(yīng)變中包括彈性應(yīng)變和塑性應(yīng)變，稱之為變形模量。變形模量與壓縮模量之間的關(guān)系：變形模量可以由現(xiàn)場靜荷載試驗(yàn)或旁壓試驗(yàn)測定。3.現(xiàn)場靜荷載試驗(yàn)現(xiàn)場載荷試驗(yàn)是在工程現(xiàn)場通過千斤頂逐級(jí)對置于地基土上的載荷板施加荷載，觀測記錄沉降隨時(shí)間的發(fā)展以及穩(wěn)定時(shí)的沉降量s，將上述試驗(yàn)得到的各級(jí)荷載與相應(yīng)的穩(wěn)定沉降量繪制成p-s曲線，即獲得了地基土載荷試驗(yàn)的結(jié)果。地基土現(xiàn)場載荷試驗(yàn)圖1－承壓板

2－千斤頂

3－百分表

4－平臺(tái)

5－支墩

6－堆載4.4基礎(chǔ)最終沉降量計(jì)算1.定義:地基土層在建筑物荷載作用下，不斷產(chǎn)生壓縮，直至壓縮穩(wěn)定后地基表面的沉降量稱為地基的最終沉降量。2.原因:其外因主要是建筑物荷載在地基中產(chǎn)生附加應(yīng)力；內(nèi)因是土的碎散性，孔隙發(fā)生壓縮變形，引起地基沉降。3.目的:判斷地基變形值是否超出允許的范圍，以便在建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，采取相應(yīng)的工程措施，保證建筑物的正常使用。4.方法:有關(guān)地基沉降量的方法很多，工業(yè)與民用建筑中常見的有分層總和法和《規(guī)范》法，還有彈性理論法和數(shù)值計(jì)算法。(一)分層總和法1.計(jì)算原理:一般取基底中心點(diǎn)下地基附加應(yīng)力來計(jì)算各分層土的豎向壓縮量，認(rèn)為基礎(chǔ)的平均沉降量s為各分層上豎向壓縮量Dsi之和。2.幾點(diǎn)假設(shè):地基土為一均勻的、等向的半無限空間彈性體；計(jì)算部位為基礎(chǔ)中心點(diǎn)O下土柱所受附加應(yīng)力σz進(jìn)行計(jì)算；地基土的變形條件為側(cè)限條件；計(jì)算深度因工程上附加應(yīng)力擴(kuò)散隨深度而減少，計(jì)算到某一深度（受壓層）即可。3.方法與步驟：

①繪制地基和基礎(chǔ)的剖面圖；②劃分若干薄層；③計(jì)算各層的自重應(yīng)力

c

與附加應(yīng)力

z

，分別繪制其中心線左側(cè)和右側(cè)；④確定沉降計(jì)算深度Zn；⑤計(jì)算各薄層的壓縮量Si；⑥計(jì)算地基最終沉降量S。分層總和法

取分層厚hi≤0.4b或hi=1~2m，b為基礎(chǔ)寬度;取

z＝0.2

c(中、低壓縮性土)或

z＝0.1

c(高壓縮性土)處的土層深度為地基沉降計(jì)算深度。平均自重應(yīng)力p1i

和平均附加應(yīng)力

pi平均自重應(yīng)力p1i

和平均自重應(yīng)力p1i

與平均附加應(yīng)力

pi

之和(p1i+

pi

)

,在壓縮曲線上查出相應(yīng)的初始孔隙比和壓縮穩(wěn)定后的孔隙比;計(jì)算各分層土的壓縮量

si。地基最終沉降量s

的分層總和法公式：例題4.1

條形基礎(chǔ)寬度為2.0m，傳至地面的荷載為100kN／m，基礎(chǔ)理置深度為1.2m，地下水位在基底以下0.6m，如下圖所示，地基土的室內(nèi)壓縮試驗(yàn)試驗(yàn)e-p數(shù)據(jù)下表所示，用分層總和法求基礎(chǔ)中點(diǎn)的沉降量。

壓力

e值0

50100

200

300粘土①0.651

0.625

0.608

0.587

0.570

粉質(zhì)粘土②0.978

0.889

0.855

0.809

0.773

【解】（1）地基分層：考慮分層厚度不超過0.4b=0.8m以及地下水位，基底以下厚1.2m的粘土層分成兩層，層厚均為0.6m，其下粉質(zhì)粘土層分層厚度均取為0.8m。（2）計(jì)算自重應(yīng)力計(jì)算分層處的自重應(yīng)力，地下水位以下取有效重度進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算各分層上下界面處自重應(yīng)力的平均值，作為該分層受壓前所受側(cè)限豎向應(yīng)力p1i。（3）計(jì)算豎向附加應(yīng)力；基底平均附加應(yīng)力為：

（4）將各分層自重應(yīng)力平均值和附加應(yīng)力平均值之和作為該分層受壓后的總應(yīng)力p2i。（5）確定壓縮層深度：按sz/sc=0.2來確定壓縮層深度，在z=4.4m處，sz/sc＝14.8/62.5=0.237＞0.2,在z=5.2m處，sz/sc＝12.7/69.0＝0.184＜0.2，所以壓縮層深度可取為基底以下5.2m。（6）計(jì)算各分層的壓縮量：（7）計(jì)算基