土力学复习摘要

题型分布

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• 论述题（案例分析）
• 计算题（4题左右）

知识点回顾

1. 土的自重应力在计算的时候用的是什么重度？

书本P85

$${\sigma }_{cz}={\gamma }_1{h}_1+{\gamma }_2{h}_2+{\gamma }_3{h}_3+\cdots +{\gamma }_n{h}_n=\sum _{i=1}^n{\gamma }_i{h}_i$$

式中：

• ${\gamma }_i$：第$i$层土的天然重度$kN/m^3$，地下水位以下一般用浮重度${\gamma }^{\prime }$
• $h_i$：第$i$层土的厚度，$m$
• $n$：从地面到深度z出的土层数

Tips
浮重度${\gamma }^{\prime }$的计算公式

书本P52

$${\gamma }^{\prime }={\gamma }_{sat}-{\gamma }_{\text{w}}$$

其中${\gamma }_{\text{w}}$为水的重度，可取$10kN/m^3$

2. 怎么求基底压力$p$？

书本P87

$$p=\frac{N+G}{A}$$

式中：

• $N$：上部结构传至基础顶面的竖向力设计值
• $G$：基础自重和基础上土重之和，$G=r_{G}Ad$，通常取$r_G=20kN/m^3$。在地下水位以下的部分，取$r_G^{\prime }=10kN/m^3$
• $A$：基础底面面积

3. 颗粒级配曲线（抖一点的和平缓一点的有什么区别？）

它反映了土中各个粒组的相对含量，是直观反映泥沙样品颗粒级配组成的几何图形，也是计算有关特征值和资料整编的重要依据，根据颗粒级配曲线的坡度可以大致判断土的均匀程度或级配是否良好。曲线陡，表示粒径大小相差不多，土颗粒比较均匀；曲线缓，表示粒径大小相差悬殊，土颗粒不均匀，级配良好。

4. 界限含水率（3个，分别的定义是什么）

书本P56-57

液限$w_L$：粘性土呈液态与塑态之间的分界含水率称为液限；
塑限$w_P$：粘性土呈塑态与半固态之间的分界含水率称为塑限；
缩限$w_S$：粘性土呈半固态与固态之间的分界含水率称为缩限。这是因为土样含水率减小至缩限后，土体体积不再发生收缩而得名。

5. 压缩模量的定义

书本P76

土的试样单向受压，应力增量与应变增量之比称为压缩模量$E_s$。实验条件：为侧限条件，即只能竖直单向压缩、侧向不能变形的条件。

$$E_s=\frac{\mathrm{\Delta }{\sigma }^{\prime }}{{\lambda }_z}=\frac{{\sigma }_2^{\prime }-{\sigma }_1^{\prime }}{h_1-h_2}\cdot h_1$$

6. 判别粘性土软硬状态的指标

判别粘性土软硬状态的指标是液性指数，根据液性指数可将粘性土划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑及流塑五种状态

7. 自重应力的分布规律

由土体本身自重在地基土体中引起的应力称为自重应力。分布规律随深度增加而呈线性增大，按三角形分布。

均质土的自重应力沿深度呈线性分布；非均质土的自重应力沿深度呈折线分布。地下水位以上土层采用天然重度，地下水位以下土层采用浮重度。

地下水位下降会引起自重应力的变化，使地基中原地下水位以下部分土的有效自重应力增加，从而造成地表大面积附加下沉；地下水位上升，使原来位于地下水位以上的土体处于地下水位之下，会使这部分土体压缩量增大，抗剪强度降低，引起附加沉降

8. 抗剪强度变化的原因

书本P167

1. 土的物理化学性质的影响
   土粒的矿物成分、土的颗粒形状与级配、土的原始密度、土的含水率、土的结构
2. 孔隙水压力的影响
   三轴固结排水剪（或直剪慢剪）、三轴不固结不排水剪（或直剪快剪）、三轴固结不排水剪（或直剪固结快剪）

土颗粒的矿物成分、初始密度、含水量、土的结构扰动情况、有效应力、应力历史、试验条件

9. 地基承载力的计算

书本P305

$$f_a=M_{b}rb+M_d{r}_{m}d+M_c{C}_k$$

Tips
公式的和偏心距有关，在偏心距小于一定的情况下才能使用这个公式，即偏心距e≤0.033倍基础底面宽度时

10. 粘性土软硬程度的决定性的条件是什么（用什么指标来确定土的软硬程度）

粘性土的软硬程度与含水量有关，可以用液限指数来判断；无粘性土的密实度取决于孔隙比和相对密实度

11. 级配曲线中有两个指标，不均匀系数的大和小代表的是什么含义？

书本P45

不均匀系数$C_u$反映粒径分布曲线上的土粒分布范围，当$C_u$很小时曲线很陡，表示土均匀；当$C_u$很大时曲线平缓，表示土的级配良好。在分析砂土发生管涌的条件以及用砂土作为建材时，都需了解不均匀系数的大小。可以按下式计算：

$$C_u=\frac{d_{60}}{d_{10}}$$

式中：$d_{60}$，$d_{10}$—土的特征粒径（mm），在土的粒径分布曲线上，小于该粒径的土粒质量分别为总土质量的10%、60%。不均匀系数大于5，土就有足够的细颗粒去填充粗颗粒间的空隙使土密实。

曲率系数$C_c$

$$C_c=\frac{(d_{30}{)}^2}{d_{10}\times d_{60}}$$

砾石和砂土级配$C_u\ge 5$且$C_c=1\sim 3$为级配良好；级配不同时满足$C_u$和$C_c$两个要求，则为级配不良。

12. 地基土的破坏模式是什么样的一种模式（抗压？抗剪？抗拉？）

书本P143

剪切破坏

土中某点剪应力达到其抗剪强度,则土体产生相对位移而滑动(剪切)破坏,它是地基土体破坏的主要形式。

13. 如果两个建筑的附加应力相同，那么他们的沉降量是否相同？

两个基础的底面面积相同，但埋置深度不同，若地基土层为均质各向同性体等其他条件相同，试问哪一个基础的沉降大？若基础底面积不同，但埋置深度相同，哪一个基础的沉降大？为什么？

1. 引起基础沉降的主要原因是基底附加压力，附加压力大，沉降就大。因而当基础面积相同时，其他条件也相同时。基础埋置深的时候基底附加压力大，所以沉降大。
2. 当埋置深度相同时，其他条件也相同时，基础面积小的基底附加应力大，所以沉降大。

14. 土的深透受到什么因素的影响

土壤类型、土壤有机质含量、土壤表面形态、土的粒度成分、土的密实度、土的饱和度 、土的结构、水的温度、土的构造

15. 土压力的理论假设有那些

书本P200

1. 墙背垂直光滑，不考虑墙背摩擦力
2. 挡土墙刚性，不考虑挡土墙变形
3. 墙后土体表面为平面且为无限体

16. 地基沉降是有哪几部分组成的

书本P134

建筑地基在长期荷载作用下产生的沉降，其最终沉降量可划分为三个部分：初始沉降（或称瞬时沉降）、主固结沉降（简称固结沉降）及次固结沉降。

17. 影响地基沉降的主要因素是什么

书本P304

1. 地基土的成因与堆积年代
2. 地基土的物理力学性质。这是最重要的因素
3. 地下水
4. 建筑物情况 如基础的形式与尺寸、基础埋深等。
5. 施工速度

18. 几个符号含义

• ${\sigma }_1$： 大阻应力
• ${\sigma }_3$： 小阻应力
• $u$： 孔隙水压力

19. 已知总应力和孔隙水压力能不能求出有效应力？（有效应力原理）

书本P72

$$\sigma ={\sigma }^{,}+\mu$$

式中：

• $\sigma$：平面上法向总应力（KPa）
• ${\sigma }^{,}$：平面上的有效法向应力（KPa）
• $\mu$：孔隙水压力（KPa）

20. 如果题目中告诉了这是XX粘性土，那么这个粘性土的特点是什么

21. 有固结不排水、固结排水、不固结不排水三种指标，在固结不排水的指标下，工程中有哪些应用（在哪些工程中需要使用固结不排水的指标）？

它适用的实际工程条件常常是一般正常固结土层在工程竣工时或竣工以后受到大量、快速的活荷载或新增加的荷载的作用时所对应的受力情况。

1. 基础工程
   在基础工程中，三轴固结不排水抗剪强度指标可以用于评估地基承载力和基础稳定性。通过测定和分析土壤的抗剪强度参数，可以确定适当的基础设计方案。
2. 边坡工程
   在边坡工程中，三轴固结不排水抗剪强度指标可以用于评估边坡的稳定性。通过对土壤进行室内试验和现场监测，可以确定边坡的最大安全倾角和稳定性。
3. 地下工程
   在地下工程中，三轴固结不排水抗剪强度指标可以用于评估地下结构物的承载力和稳定性。通过对土体进行试验和分析，可以确定地下结构物的合理设计参数。

• 不固结不排水强度指标：地基为透水性差的饱和粘性土或土层较厚，排水不良且施工速度较快时；
• 固结排水强度指标：地基为透水性良好的土或土层较薄，排水性条件良好且施工速度较慢时；介于两者之间的采用固结不排水剪实验的强度指标进行设计，如建筑物竣工长时间的，荷载突然增大的情况（土坝运行期；水位骤降时的黏土墙）。

22. 大阻应力与小阻应力的关系公式

$${\sigma }_1={\sigma }_3{\tan }^2({45}^{\circ }+\frac{\phi }{2})$$

其中$\phi$是内摩擦角

23. 偏心荷载作用下基地的压应力是否满足要求（地基承载力是否满足要求）

书本P303

就是验算

$$\{\begin{array}{l}{p}_{max}\le 1.2f_a\\ \bar{p}\le f_a\end{array}$$

24. 物理性质的指标计算（一定会考）

书本P48开始

求天然含水率、空隙比、天然重度、干重度、饱和重度、饱和度指标，和其计算公式

名称	符号	表达式	单位	换算公式
密度	$\rho$	$\rho =\frac{m}{V}$	$g/c{m}^3$	$\rho ={\rho }_d(1+w)$
重度	$\gamma$	$\gamma \approx 10\rho$	$kN/m^3$	$\gamma ={\gamma }_d(1+w)$
含水率	$w$	$w=\frac{m_{\text{w}}}{m_{\text{s}}}\times 100$	%	$w=(\frac{\gamma }{{\gamma }_d}-1)\times 100\mathrm{\%}$
孔隙比	$e$	$e=\frac{V_{\text{v}}}{V_{\text{s}}}$		$e=\frac{n}{1-n}$
孔隙度	$n$	$n=\frac{V_{\text{v}}}{V}\times 100$	%	$n=(\frac{e}{1+e})\times 100\mathrm{\%}$
饱和度	$S_r$	$S_r=\frac{V_{\text{w}}}{V_{\text{v}}}$
干密度	${\rho }_d$	${\rho }_d=\frac{m_{\text{s}}}{V}$	$g/c{m}^3$	${\rho }_d=\frac{\rho }{1+w}$
干重度	${\gamma }_d$	${\gamma }_d=10{\rho }_d$	$kN/m^3$	${\gamma }_d=\frac{\gamma }{1+w}$
饱和密度	${\rho }_{sat}$	${\rho }_{sat}=\frac{m_w+m_s+V_a{\rho }_w}{V}$	$g/c{m}^3$
饱和重度	${\gamma }_{sat}$	${\gamma }_{sat}=10{\rho }_{sat}$	$kN/m^3$
有效重度	${\gamma }^{\prime }$	${\gamma }^{\prime }={\gamma }_{sat}-{\gamma }_w$	$kN/m^3$

其中下标代表：

• $\text{v}$：孔隙
• $\text{w}$：水
• $\text{s}$：固体颗粒
• $\text{sat}$：饱和状态

25. 自重应力的计算（水上的部分、水下的部分要分别计算）

书本P85-86

26. 自重应力的分布模式（图）

书本P85-86

27. 基底底面积的设计（考偏心受载情况下，最后一道大题）

书本P306

步骤：

1. 按照轴心受载下设计
2. 放大1.1～1.4倍
3. 验算放大后的底面积是否能满足基地的承载要求
   如果题目中告诉的是$f_{ak}$，那么需要先将$f_{ak}$转换、修正成为$f_a$。其中修正和宽度和埋置深度有关，修正系数如${\eta }_b$和${\eta }_d$需查表得出，但考试时会直接给出。

28.最优含水率的概念，如何应用最优含水率的问题

书本P411

黏性土的压实曲线中，最大干容重相对应的含水量。黏性土的压实干容重与含水量有密切的关系，将一定量黏性土制成不同的含水量，用一定的压实方法和功能压实，当含水量低时，压实干容重随含水量增加而增加；含水量为某值时，压实干容重最大，此时相对应的含水量即最优含水量；继续增加含水量时，压实干容重随含水量增加而降低，由此得出的含水量与干容重的关系曲线称压实曲线，亦称普氏曲线。最优含水量对于制定黏性土压实标准、选择施工方法和压实机械都是重要指标。

29.土的密实性越好 说明什么指标大

相对密度、干密度、饱和度

30.绝对刚性基础的基底反应的分布是什么样的分布模式

书本P87