1、昆明理工大学土力学与基础工程学习报告、学生姓名 指导教师 学 院 专业名称 班 级 学 号 2013 年 6 月 10 日1第一章 土的物理性质及工程分类土是岩石风化的产物，土的形成要经历风化、剥蚀、搬运、沉积等作用过程。土的分化作用类型有：物理分化，化学分化，生物分化等。土的生成类型有：残积土，搬运土，坡积土，风积土，冲击土，洪积土，湖泊沼泽沉积土，海相沉积土，冰积土等。土是地壳表层母岩风化后的产物，是各种矿物颗粒(土粒)的集合体，包括岩石经物理风化崩解而成的碎块以及经化学风化后形成的细粒物质，粗至巨砾，细至粘土。土是由固体颗粒、水和空气所组成的三相体系。土的固体颗粒即为土的固相。矿物颗粒是
2、岩石经风化作用后形成的碎粒，粗大的土粒呈块状或粒状，细小的土粒呈片状或粉状。土粒的大小、形状、矿物成分以及大小搭配情况对土的物理力学情况有明显影响。土颗粒的大小通常用粒径表示，工程上将各种不同的土粒按其粒径范围划分为若干粒组。根据界限粒径200mm、20mm、2mm、0.075mm、0.005mm 把土粒分为六大粒组：漂石（块石）、卵石（碎石）、圆粒（角粒）、砂粒、粉粒和粘粒。土中矿物成分有：原生矿物，次生矿物，有机质等。土中的水有：结合水，自由水。土中的气体：1 自由气体，土孔隙中的气体与大气连通的部分为自由气体；2 封闭气体，细粒土中的气体常与大气隔绝而成封闭气泡。2土的结构有： 1 单粒
3、结构 2 蜂窝结构 3 絮状结构。土的构造在同一土层中的物质成分和颗粒大小等相近的各部分之间相互关系的特征称为土的构造，常见的有以下几种：1 层理构造、2 分散构造、3 裂隙构造。通过试验测定的指标有土的密度、土粒相对密度和含水量。除了上述三个实测指标之外，还有 6 个可以通过计算得的指标，称为换算指标，包括土的干密度，饱和密度，有效密度，孔隙比，孔隙率和饱和度。为了较好地表明砂土的密实状态，可采用将现场土的孔隙比 e与该种土所能达到最密实时的孔隙比 emin 和最疏松时的孔隙比emax 相对比的方法，来表示孔隙比为 e 时土的密实度。粘性土的塑性指数和液性指数（1）塑性指数，液限与塑限的差值
4、即为塑性指数；（2）液性指数，土的天然含水量与塑限的差值与塑性指数 IP 之比即为液性指数。原状土的强度与同一种土经过重塑后（含水量保持不变）的强度之比称为土的灵敏度粘性土的结构受到扰动，导致结构强度降低，但当扰动停止后，题的强度有随时间推移而逐渐部分恢复，这种性质称为土的触变性。粘性土的击实特性3粘性土的最优含水量与土的塑限很接近。因此，土中所含粘土矿物越多、颗粒越细，最优含水量越大。此外，最优含水量还与击实功的大小有关。理论饱和曲线表示土处于饱和状态时，含水量与干密度的关系曲线。击实试验中不可能将土击实到完全饱和状态。击实过程中只能将与大气相通的气体排出去，而封闭气体无法排出，仅能产生部分
5、压缩。实验证明，粘性土在最优含水量时压实到最大干密度，其饱和度一般为 0.8 左右。因此，击实曲线位于饱和曲线的左下方，而不会相交。无粘性土的击实特性根据无粘性土的击实试验可以看出，在风干和饱和状态下，击实都能够得到较好的击实效果。其机理就是在这两种状态下都不存在假粘聚力；而如果含水量处于这两个状态之间时，会受到假粘聚力的影响，击实效果较差。按土的工程分类标准分类：巨粒累土，粗粒累土，细粒累土。按建筑地基基础设计规范分类：碎石土，沙土，粉土，粘性土，淤泥，红粘土，人工填土。第二章 土的渗透性与渗流由于土中存在孔隙，水（自由水重力水）必能在其中流动，故在一定条件下土中将发生渗流。渗流:水在土体中
6、的流动。其流动速度与土的渗透性密切相关。4土的渗透性:表征水流通过土中孔隙难易程度的性质，或即,土允许水透过的特性。达西定律称为线性渗透定律，对绝大多数土类均适用。但只适用于层流，不适用于紊流（发生在渗透性很大的卵石和堆石中，例如漩涡）。对于渗透性很低的硬粘土，只有当水头梯度超过某起始值 i0，才会发生线性渗流，在此前则为非线性渗流，即 v = k1 in（n1），其后才符合线性规律。达西定律 QhvqkiAL渗透系数的影响因素主要影响因素有：孔隙比、颗粒的尺寸及级配、饱和度、温度、颗粒的矿物组成和土的结构。土的渗透系数可通过室内渗透试验 常水头试验（粗粒土）、变水头试验（细粒土） 测定，也可
7、通过野外试验（现场抽水试验）测定。常用于粗粒土，如粗、中砂和砾石等渗透系数大于 10-4cm/s 的土的渗透系数测定。现讨论由渗透系数各不相同的成层土组成的地基，确定其垂直方向和水平方向的等效渗透系数。水在土体中流动，将会引起水头的损失，而这种损失是由于水在土体孔隙中流动时，对图颗粒的推动，摩擦和拖拽作用，他们综合形成的作用于图骨架的力，称为渗透力。土由于渗流作用而发生的破坏，称为土的渗透破坏，级表现形式有流图和管涌两种。5第三章 土中应力和地基沉降量计算土中自重应力:由于土体本身自重引起的应力.竖向自重应力:土体中任意深度处的竖向自重应力等于单位面积上土柱的有效重量。压缩曲线与压缩性指标：压
8、缩系数，压缩指数，压缩模量基底压力：建筑物上部结构荷载和基础自重通过基础传递给地基，作用于基础底面传至地基的单位面积压力。影响基底压力的因素:基础的形状、大小、刚度，埋置深度，基础上作用荷载的性质（中心、偏心、倾斜等）及大小、地基土性质。基底附加压力：作用于地基表面，由于建造建筑物而新增加的压力称为基底附加压力，即导致地基中产生附加应力的那部分基底压力。地基附加应力：新增外加荷载在地基土体中引起的应力。土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性。压缩量的组成：固体颗粒的压缩、土中水的压缩、空气的排出、水的排出。第四章 土得抗剪强度与浅基础的地基承载力土体在外荷载和重力作用下，初二会发生变形外，
9、还存在这强度问题。图得强图问题是土力学中最重要的基本内容之一。图得强度破坏通常都是剪切破坏，所以图得强度问题实质就是土的抗剪强度问题。6土的抗剪强度：指土体抵抗剪切破坏的极限能力，数值上等于剪切破坏时滑动面上的剪应力。土体的破坏通常都是剪切破坏。土体破坏过程：如果土体内某一部分的剪应力达到土的抗剪强度，在该部分就开始出现剪切破坏，随着荷载的增加，剪切破坏的范围逐渐扩大，最终在土体中形成连续的滑动面，地基发生整体剪切破坏而丧失稳定性。抗剪强度的影响因素：土的性质、应力状态、仪器种类试验方法。土的极限平衡条件极限平衡状态：剪应力=土的抗剪强度。极限平衡条件：平衡状态时应力状态与抗剪强度指标间的关系
10、式。土的抗剪强度不仅与土的性质有关，还与试验条件、仪器种类和应力状态等因素有关，抗剪强度不是常数。莫尔(Mohr)提出，当任一平面上的剪应力等于材料的抗剪强度时该点就发生破坏，并提出在破坏面上的剪应力与法向应力存在函数关系，即 f莫尔库伦破坏理论应力变化不大，包线可用库伦公式 f = c +tg 表示。如虚线所示，由库伦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破坏标准的理论就称为莫尔-库伦破坏理论。7应变控制式三轴仪：周围压力系统，轴向加压系统，孔隙水压力量测系统组成。无侧限压缩试验，只施加竖向压力（30 ），直至破坏。破坏时的轴向压应力 qu 称为无侧限抗压强度。十字板剪切试验：
11、1 原位试验，适应于测定软粘土的不排水强度指标；2 先钻孔到指定的土层，插入十字形的探头；3 通过施加的最大扭矩计算土的抗剪强度地基因竖向承载力不足引起的破坏有三种形式：整体剪切破坏，局部剪切破坏和冲剪破坏。地基从压密变形阶段过渡到局部剪切阶段的分界荷载称为地基的临塑荷载。允许地基产生一定范围塑性区所对应地基压力称为临界荷载。第五章 土压力与土坡稳定性挡土墙：是指支挡其墙后土体不发生倒塌的结构。广泛用于房屋建筑、水利、以及道路和桥梁工程。土压力：通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力。一般挡土墙属于平面问题,下面均按沿墙的长度方向截取单位长度截条进行分析。 土压力的大小随墙
12、的移动方向和位移量大小而变化。据此可将土压力分为以下三种类型。: 主动土压力 Ea，被动土压力 Ep，静止土压力 E0。三者之间的关系：EpE0Ea。8影响土压力的因素1、挡土墙的高度、结构型式、墙背形状和光滑程度。2、挡土墙的位移方向和位移量大小。3、墙后填土表面的形状及荷载作用情况。4、填土的物理力学性质，包括 、c 等。朗金土压力理论：1、墙是刚性的；2、墙背垂直、光滑；3、墙后填土表面水平。主动土压力 Ea 的计算原理及公式无粘性土：20tan45z azK粘性土：200ttn452az aaczcK被动土压力计算基本原理及公式无粘性土：20tan45pz pzK粘性土：200ttan
13、452pz pPczcK库仑土压力理论基本原理及适用条件1、基本原理：根据墙后土体处于极限平衡状态并形成一滑动楔块时，从楔块的静力平衡条件得出的土压力计算理论。2、适用条件：适用于墙后填土为无粘性土的任何情况下的墙背及填土面。3、基本假设：9、墙后填土是均匀的散粒材料；、破坏滑动面是通过墙踵的平面。挡土墙的类型重力式挡土墙，重力式挡土墙由块石、毛石砌筑而成，它靠自身的重力来抵抗土压力，由于其结构简单，施工方便，取材容易，因而得到广泛应用。悬壁式挡土墙，悬壁式挡土墙一般用钢筋混凝土建造，它的竖壁和底板的悬壁拉应力由钢筋来承受。因而墙高可大于 5m，而截面可小些。当墙高大于 10m 时，竖壁所受弯矩和产生的位移都较大，因此必须沿墙长纵向，每隔一定距离(0.81.0 倍墙高)设置一道扶壁。锚杆式挡土墙，由钢筋混凝土墙板及锚固于稳定土（岩）层中的锚杆组成。锚杆可通过钻孔灌浆、开挖预埋或拧入等方法设置。其作用是将墙体所承受的土压力传递到土（岩层）内部，从而维持挡土墙的稳定。锚定板挡土墙，由钢筋混凝土墙板、钢拉杆和锚定板连接而成，然后在墙板和锚定板之间填土。作用在墙板上的土压力通过拉杆传至锚定板，再由锚定板的抗力来平衡。板桩墙，常采用钢板桩，并由打桩机械打入设置。用作深基坑开挖的临时土壁支护时，随着开挖的进行，可设置单层或多层支撑。加筋土挡土墙
