土力学地基基础电子教材

土力学地基基础电子教材．《土力学地基基础电子教材绪论一、土力学、地基与基础的概念：1．地基——位于建筑物基础的下方，支承建筑物荷载的那部分地层。土天然地基??地基的组成地基??岩石人工地基??土——地球表面的大块岩石经风化、搬运、沉积而形成的松散堆积物，称为土。1.由固.气.液三相组成??2.孔隙性.透水性??变形性较大3.土的主要特征??变形需一定的时间4.??残余变形.5.变形包括了单性变形?2.土力学：土力学——利用力学的一般原理，研究土的应力、应变、强度、稳定和渗透等特性及其随时间变化规律的学科，称为土力学。3．基础：基础——建筑物的一部分，位于地面以下，承受上部结构传来的荷载，形状是扩大的那部分下部结构，称为基础。施工 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 简单浅基础(?5m)?基础分类?深基础(?5m)特殊的施工方法?43《土力学地基基础电子教材4．地基与基础 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的原则：安全、经济综合考虑地基、基础和上部结构三者之间的相互关系。1．要求作用于地基的荷载不超过地基的承载能力，保证地基。在防止整体破坏方面有足够的安全储备。（安全系数）2．控制基础沉降使之不超过允许值，保证建筑物不因地基沉降而损坏或者影响其正常使用。二、本课程的特点和学习要求：土的物理性质??本课程的内容.1压缩性??土的力学性质??剪切性??土力学的基本原理：①应力——应变关系②强度理论③地基的计算如遇相关课程的内容，本课程只是引用，而重点是切不可把注意力放在相关要求理解其意义及应用条件，课程公式的推导上。3.本课程的学习要求：运用基本原理，具体问题具体分析。因此，最重要的是理论联系实际，提高分析问题解决问题的能力。结合实验了解土力学常规参数的获取方法。三、本学科的发展概况（简要介绍）第一章土的物理性质及分类44《土力学地基基础电子教材1.土力学的研究对象：土土——土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，经过不同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。冰固:土颗粒??．土的组成2气体:气??孔隙中的水:液?土中颗粒的大小、成分及三相之间的比例关系反映出土的不同性质，如干湿、轻重、松紧、软硬等。这就是土的物理性质。)简要介绍＊土的生成(一、地质作用的概念(简单介绍))简单介绍二、矿物与岩石的概念()(简单介绍三、地质年代的概念)简单介绍四、第四纪沉积物(§1-1土的组成及其结构与构造一、土的固体颗粒（重点讲解）（一）土的颗粒级配1．土颗粒的大小直接决定土的性质2．粒径——颗粒直径大小3．粒组——为了研究方便，将粒径大小接近、矿物成分和性质相似的土粒归并为若干组别即称为粒组。粒组的划分：20060245《土力学地基基础电子教材0.0750.005mm漂石卵石砾石砂粒粉粒粘粒4．颗粒级配——土粒的大小及组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量来表示，称为土的颗粒级配。颗粒级配的测定方法：——筛析法、比重计法试验成果分析：①颗粒级配累积曲线（半对数坐标）曲线平缓粒径大小悬殊不均匀级配良好?分析?曲线陡粒径大小接近不均匀级配良好?②不均匀系数（C）uC?0级配良好?ud/C?d?1060u级配不良?C5?u式中：d——当小于某粒径的土粒质量累计百分数60为60%时，该粒径称为限定粒径d。60d——当小于某粒径的土粒质量累计百分10数为10%时，相应的粒径称为有效粒径d。10③曲率系数（C）c2d30?Ccdd?1060式中：d——当小于某粒径的土粒质量累计百分数30为30%时的粒径用d表示。30C——曲率系数，它描写的是累积曲线的分c布范围，反映曲线的整体形状。C=1~3时级配良好c（二）土粒的矿物成分（简要介绍）46《土力学地基基础电子教材漂石、卵石、砾石等粗大土粒的矿物成分以原生矿物为主。（与每岩相同）砂粒的矿物成分大多为母岩中的单矿物颗粒。如石英等。粉粒的矿物成分以粘土矿物为主。?蒙脱石粘土矿物由两种原子层构成，主要类型?伊利石??高岭石?粘土矿物的特点：细小、亲水性强，吸水膨胀，脱水收缩。二、土中的水和气?强结合水?结合水??（一）土中水弱结合水???重力水??自由水??毛细水??1.结合水——指受电分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。负电?土粒?几万大气压吸收力达几千~?水?极性分子?（1）强结合水——指紧靠土粒表面的结合水。特征：没有溶解盐类的能力，不传递静水压力，只有吸热变成蒸汽时才能移动。3固体状态物理指标：容度1.2~2.4g/cm冰点-78℃砂土吸度占土粒质量1%、粘土17%。特点：极大的粘滞度，弹性和抗剪强度。（2）弱结合水——指紧靠于强结合水的外围形成一层结合水膜。介47《土力学地基基础电子教材绍如何对粘性土的塑性产生影响。特征：不能传递静水压力，但水膜较厚的弱结合水能向邻近的较薄的水膜转移。2．自由水——指存在于土粒表面电场影响范围以外的水。特点：能传递静水压力，冰点为0℃，有溶解能力。（1）重力水——存在于地下水位以下的透水土层中的地下水。特点：①有流动时，产生动水压力，带走土颗粒；②能溶解土中的盐类；③浮力作用。作用：使土中的孔隙增大，压缩性提高，抗剪强度降低。（2）毛细水受水与空气界面的表面张力作用而存在于孔隙中的自由水，一般存在于地下水位以上的透水层中。机理：当土孔隙中局部存在毛细水时，毛细水的弯液面与土粒接触处的表面引力反作用于土粒上，使土粒之间由于这种毛细压力而挤紧，土因而具有微弱的粘聚力，称为毛细粘聚力。结合工程的孔隙中，存在范围：直径0.002~0.5mm事例讲解防潮层的作用。3．冰当温度降至零度以下，水结成冰，土即为冻土。冻胀性的危害：当T↑，土体下陷，即融陷现象，48《土力学地基基础电子教材使承载力下降，道路翻浆。（二）土中气（简要介绍）土中的气体?压缩性高:与大气相通?与大气隔绝:降低透水性,不易压密?成份：?一般空气中的成份?微生物产生的可燃气体(HS.甲烷)?2三、土中的结构和构造（一）土的结构土的结构——指土颗粒的大小、形状、表面特征，相互排列及其联结关系的综合特征。分类：?单粒结构砂层,砾石层土的结构?粉粒蜂窝结构??粘粒絮状结构?结合基坑的开挖，讲解工程事例中如何开挖不破坏土的结构性，以及基坑开挖要求．（二）土的构造土的构造——指同一土层中成分和大小都相近的颗粒或颗粒集合体相互关系的特征。§1-2土的物理性质指标固(solid)VM??ss??Vm土的三相组成.M气(air)V???aaV???vM液)waterV(???ww一、指标的定义（一）土粒比重（土粒相对密度）ds定义：土粒质量与同体积4℃的纯水的质量之比公式：m?1ss?d??s?V?sm1w149《土力学地基基础电子教材测定方法：比重瓶法（二）土的含水量ω定义：土中水的质量与土粒质量之比，称为含水量公式：mw%???100ms意义：表示湿度的物理指标，与土的种类，埋藏条件及其所处的自然地理环境等有关。测定方法：烘干法。（三）土的密度ρ定义：土单位体积的质量公式：m??V33t/m单位：g/cm测定方法：环刀法（四）土的干密度ρ，饱和密度ρ和有效密度ρ′satd1．干密度定义：土单位体积中固体颗粒的质量（干燥状态）公式：ms??dV2．饱和密度定义：土孔隙中充满水时的单位体积质量公式：?m?Vsvw??satV3．有效密度（浮密度）定义：在地下水位以下，单体土体积中土粒的质量扣除用体积水的质量后，即为单位土体积中土粒的有效质量。公式：??mVssw???V（五）重度γ，干重度γ饱和重度γ，有效重度γ′satd50《土力学地基基础电子教材定义：重度——单位体积的重力公式：γ=G/V3kN/m单位：换算公式：γ=ρ·g??g??g????????g??satddsat（六）土的孔隙比e，和孔隙率n1．土的孔隙比定义：土中孔隙体积与土粒体积之比。公式：（用小数表示）v/?Vesv意义：用来评价天然土层的密实程度低压缩性土.6e?0?中等??高压缩性土1.0e??2．土的孔隙率定义：土中孔隙所占体积与总体积之比。公式Vv%100?n?Ve与n的关系：e?ne?1（七）土的饱和度Sr定义：土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之比公式：Vw%?100S?rVv意义：是评价土的潮湿程度的指标?%50S?稍湿???%?%?S80很湿50???%?S80饱和???二、指标的换算（选取几个典型的公式推导，建立指标之间相互联系的概念）土的物理状态指标1-3§51《土力学地基基础电子教材一、无粘性土的相对密实度e?emax?D?ee?minmax式中：e——土处于最疏松状态时的孔隙比maxe——土被振击后最密实状态下的孔隙比mine——天然孔隙比意义：评价土的密实程度?密实的1?D?0.67???33.中密的?00.67?D???0?松散的?D0.33???二、粘性土的稠度及界限含水量界限含水量——粘性土由一种状态转到另一种状态时的分界含水量，称为界限含水量。包括：缩限、塑限、液限。缩限W塑限W液限WLpsωω流动状态可塑状态固态半固态搓条法测定方法：塑限：联合测定仪（碟式少用）液限：锥式液限仪三、粘性土的塑性指数和液性指数I（一）塑性指数P%用百分数表示，但省去I值的大小与粘粘含量有关意义：P粘土I?17?P?17I?粉质粘土10??P（二）液性指数IwW?W?WWpp??IWWWI?PLP意义：表示粘性土软硬程度的物理指标52《土力学地基基础电子教材坚硬I?0?L?0?I硬塑?0.25?L?75可塑.I?0?0.25?L?1?75?软塑I0.L??1流塑?I?L四、粘性土的灵敏度和触变性（一）灵敏度（S）t)原状(qu?St?)重塑(qu意义：低灵敏1?S?2?t?4?中灵敏?S2?t?4S高灵敏??t（二）触变性触变性——粘性土的抗剪强度随时间恢复的胶体化学性质称为触变性。§1-3土的渗透性一、土的渗透性渗透性——指水流通过土中孔隙难易程度的性质。意义：渗透性好坏影响地下水的补给、排泄条件。二、渗透定律（达西定律Darcy）υ=ki式中：υ——水在土中的渗透速度cm/sk——土的渗透系数cm/si——水力梯度HH?12?iL三、渗透系数的测定?常水头?室内??测定方法变水头???现场抽水试验:野外?53《土力学地基基础电子教材§1-４土（岩）的工程分类?硬质岩石?岩石??软质岩石????碎石???砂基土??地基一般分类:??粉土??土???砂质粘土???一般粘性土???粘性土?粘土??????特殊性????一、岩石的工程分类（一）按坚硬程度分类MPa30硬质岩石????MPa30软质岩石???（二）按成因分类?岩浆岩如花岗岩玄武岩?如石灰岩沉积岩??变质岩如片麻岩粘土岩?（三）按风化程度分类强风化??中等风化??微风化??未风化?（四）按软化系数分类??饱和75.?K?K软化岩石0?RR??干燥?不软化岩石K?0.75?二、碎石类土定义：粒径>2mm的颗粘含量超过全重的50%。54《土力学地基基础电子教材漂石(块石)?200mm?50%??%50?20mm?碎石类土卵石(碎石)??%502mm??圆砾(角砾)?三、砂类土定义：粒径>2mm的颗粒含量不超过全重的50%粒径>0.075mm的颗粒超过全重的50%分类：砾砂?2mm25~50%???5mm粗砂50%?0.??%?0中砂.25mm?50??%075.mm细砂?85?0??%??0.粉砂075mm50?四、粉土定义：粒径>0.075mm的颗粒含量不超过全重的50%，塑性指数I≤的土P分类：%mm?10砂质粉土?0.005??粘质粉土?0.005mm?10%?五、粘性土定义：指塑性指数I>10的土。P（一）按沉积年代分类?老粘土:Q及以前的土强度高,压缩性低3?:一般粘性土Q4??)久固结文化期以来(新迈沉积的粘性土?（二）按塑性指数分类粉质粘土?1710?I?P?17?粘土I?P六、特殊土（一）软土——指沿海的滨海相、三角洲相、平原、山区的沼泽相等主要由细粒土组成的孔隙比大（>1）天然含水量高（接近或大于W）压缩性高和强L度低的土层。55《土力学地基基础电子教材e?1.5淤泥??分类51.?e?1粘性土??淤泥质土??粉土???%5?无机土?%?有机土5?按有机质含量分为?泥炭质土??%泥炭?60?（二）人工填土——由人类活动而堆填的土素填土:不含杂质??生活垃圾,:含建筑分类杂填土??田水力冲填泥砂形成:冲填土?（三）湿陷性土（黄土）——指土体在一定压力下受水浸湿时产生湿陷变形量达到一定数值的土。评价：按P=200kPa时的湿陷量δ表示。（四）红粘土——指碳酸盐岩系出露的岩石，经“红土化作用”形成并覆盖于基岩上的棕红色高塑性粘土。特征：ω>50收缩性不均匀性L当ω在45~50之间时称为次生红粘土（五）膨胀土——指粘粒成分主要由亲水性粘土矿物组成的粘性土。特征：含蒙托石、伊里石吸水膨胀、失水收缩（六）风化岩和残积土风化岩——指岩石在风化营力等作用下，使其结构、成分、性质等产生不同程度变异的岩石。残积土——岩石完全风化后未经搬运的残积物。56《土力学地基基础电子教材特点：不均匀性易产生不均匀沉降。（七）冻土多年冻土——指土的温度等于或低于零度，含有固态水且这种状态在自然界连续保持三年或三年以上的土。特点：冻胀、融陷（八）混合土——由级配不连续的粘粒、粉粒、砾粒和巨粒组组成。?)以粗为主25%(I类混合土:粘粉?分类?II类混合土:碎石土?25%(以细为主)?（九）盐渍土——指易溶盐含量>0.5%，且具有吸湿、松胀等特性的土。分类：?氯盐渍土?酸盐渍土?亚氯盐渍??中盐渍土??多少硫酸盐渍土成分??强盐渍土??亚硫酸盐渍土??超盐渍土??碱性盐渍土?七、细粒土按塑性图分类第二章地基的应力计算57《土力学地基基础电子教材概述一、土中的应力土中的应力),活自重引起的(恒自重应力??由于建筑物荷载引起的附加应力?二、研究意义土中的应力→引起应变→开裂、歪斜、破坏所以研究土中的应力、沉降、对于保证建筑物的正常使用、安全、经济具有很大的意义。三、研究方法实用简化方法：①土为均质的线性变形体。②地基是均匀、连续各向同性的半元限体。§2-１土中自重应力一、自重应力的定义——由土体自身重力引起的应力称为自重应力。二、自重应力的计算大小：z????cz方向：垂直向下。规律：随深度的增加而增加。其它方向上：?K????cxcy0cz0??????xyyzzx式中：K——土的侧压力系数0kPaP单位：a三、几种情况下的自重应力计算1.土是由多层土构成的n?h???ciii?158《土力学地基基础电子教材式中：——第i层土的无然重度，水下取有效重度。?i不透水层（隔水层）2.例如：坚硬的粘土层、基岩等在不透水层中存在水的浮力，作用在不透水层层面及层面以下的土的自重应力，等于上覆土和水的总重。四、自重应力分布图沿深度用一定比例的浅段表示自重应力的大小，即自重应力分布图为一折线图，遇地下水时，折线往回收遇不透水层时，有一突跃值。例题2-1（精讲）§2-２基底压力（重点讲解）基底压力——在建筑物基础底面存在的接触应力既是基础作用于地基的力，又是地基反作用于基础的力。（KPa）一、基底压力的简化计算GF??PA式中：G——基础自重及基上回填土重的总重d????AGG（一）偏心荷载下的基底压力P?MF?Gmax???PW?bl?minP?eG?F???maz??1o?:???Plbl????min式中：M——作用一矩形基底的力矩W——基础底面的抵抗矩2?l?W?e——偏心距M?eGF?59《土力学地基基础电子教材当e?l/b时梯形??三角形b时当e?l/??出现拉力0/b时P?当e?l?min当矩形基础在双向偏心荷载作用下时：MP?MGF?ymaxx????PWWl?b?minxy二、基底附加压力d???P?P?P?oc0——基础府面标高以上天然土层的加权平式中：?0均重度，水下取有效重度。——天然地下算起的基础埋深。d§2-３地基附加应力附加应力——指建筑物荷重在土体中引起的附加于原有应力之上的应力。一、竖向集中力下的地基附加应力（一）布辛奈斯克解（弹性力学）（简要介绍公式来源，主要讲解公式的应用和应力系数查表方法）假定：基底压力是柔性的，地基土层各向同性，均布的线笥变形体，深度与水平方向显示退延伸。在半空间中任意点M（x、y、z）??2223??)z2R?x(??21z?Rz?P3Rxz????????x??53323?2)zR)R(R?R(R?z????????2223??z)zyy(2R??21?z?R?3PRz????????y??253332?R(RR)?z)RR(?z??????3Pz33P2?cos????z25?2R?R2其中：μ——泊松比θ——R线与z轴的夹角剪应力略60《土力学地基基础电子教材位移：2??P1??1z)???2??(1??3R2?ER????式中：E——弹性模量（二）等代荷载法：将上式改写为：P??K?z2z对于若干个集中力：n1?pk??iiz2z1i?个集中力应力系数式中：k——第ii（粗讲）例题2-2二、矩形荷载和圆形荷载下的地基附加应力（一）均布的矩形荷载（角点法）P???Kzc0——均布矩形荷载角点下的竖向附加应力系式中：Kc数。查得（内插）由M=l/bn=z/b当计算点不在角点下时，可分部计算①当计算点位于边上②当计算点位于矩形内部③当计算点位于矩形外部边外??点外?例题2-3精讲（二）三角形分布的矩形荷载角点1（小）PKt??z10解点2（大）PKt??z20式中：k——附加应力系数Kt2t1（三）均布的圆形荷载P??Kz?061《土力学地基基础电子教材式中：k——附加应力系数r三、线荷载和条形荷载下的地基附加应力（一）线荷载P22??cos??zR?10????????xyyxyzzy)?????(?xyz?P22?sincos????PzxxzR?1式中：——竖向线荷载KN/mPβ——R与z轴的夹角（xoz平面内）1（二）均布的条形荷载在直角坐标系中??kp?oszz?pk???oxsx?p?k??xzosxz式中：k、k、k——分别为均布条形荷载下相应sxzsxxz的三个附加应力系数选取一例题作为对公式的应用进行重点讲解地基中附加应力的分布规律：?z而且分布在荷载面．不仅发生在荷载面积之下，1?z积以外相当大的范围之下，这就是所谓地基附加应力的扩散分布；处各个2．在离基础府面（地基表面）不同深度z为最大，水平面上，以基底中心点下轴线处的?z随着距离中轴线愈远愈小；随深度愈3．在荷载分布范围内任意点沿垂线的值，?z向下愈小。．地下附加应力的分布的等值线如灯泡形，故也称462《土力学地基基础电子教材其为“压力泡”。四、非均质和各向异性地基中的附加应力(概念性介绍)（一）非均质地基：变形量随深度增大（砂土明显）费洛列希建议用半经验公式：P????cos?z2R?z式中：γ——大于3的集中因素，随E与μ的变化而0异。结果：发生应力集中现象。（二）薄交互层地基（各向异性地基）沃乐夫建议考虑E>E时，附加应力系数K的改变，sovoh韦斯脱加特建议考虑微小竖向变形。结论：产生应力扩散现象（三）双层地基1．岩层上覆盖着不厚的可压缩土层则发生应力集中现象，且岩层埋藏愈浅，应力集中现象愈显著。2．上层坚硬，下层软弱的双层地基则发生应力扩散现象，且随上层厚度的增大而扩散明显。2引入参数E??1012?f2E?1?021其中泊松比变化不大，即f值取决于E/E，f值增0201大，扩散现象明显。63《土力学地基基础电子教材第三章土的压缩性和地基沉降计算§３-１土的压缩性一、基本概念土的压缩性——土在压力作用下体积缩不的特性称为土的压缩性。土的固结——土的压缩随时间而增长的过程。（粘性土明显）二、压缩曲线和压缩性指标（重点讲解）（一）压缩试验和压缩曲线1．压缩试验2．压缩前VAh?Vvos??e0VVssAHo?Vse?1064《土力学地基基础电子教材压缩后：)?SA(H?o?Vse1?∵V不变∴HH??S)?A(oos?e1e1??o∴5?)?e?ee(1ooHo2．压缩曲线（e-p曲线）不同压力P下的沉降S，按上式算出e，即可给出e-p曲线或e-eP曲线。g（二）土的压缩系数和压缩指数1．压缩系数e?e12?aPP?21一般取P=100KPaP=200KPa得a1-221?1?MPa1?0.a低压缩性21??评价土的压缩性?1?MPa.5.1?a中压缩性?00?21??1?MPa5a?高压缩性0.?2?1?．压缩指数2ee?21?CCP?logPlog12低压缩性.20??评价土的压缩性?中压缩性04.~.20??高压缩性.?04?（三）压缩模量1?e1?ESa式中：E——土的压缩模量KPaMPas低压缩性?15MPa?评价土的压缩性：?4~15MPa中压缩性???4MPa高压缩性?（四）土的回弹曲线和再压缩曲线逐级卸压可得e-P曲线，即为回弹曲线再重新逐级加压可得e-p曲线，即再压缩曲线从曲线中可以看出：65《土力学地基基础电子教材弹性变形?压缩变形?残余变形?三、土的变形模量（一）载荷试验加荷稳压装置:承压板,千万顶??地锚系统或堆重系统装置:反力装置??观测装置:百分表?20.25~0.50m承压板：荷载8级每级KPa25软土10~??KPa50硬土?观测标准：①每小时沉降量<0.1mm时②土被明显挤出、裂纹③S突然猛增④s/b≥0.06实验结果：S-P曲线变形模量：BP21)?1?E??(oS1式中：ω——承压板系数方:0.88??790.圆:?S——比例界限P对应的沉降量11或S=0.02b（粘）orS=0.01~0.01511（低压缩性土）；E——变形模量，KPaMPa（modulusofodeformation）（二）变形模量与压缩模量的关系?)竖向附加应力与应变比无侧限载荷试验(变形模量Eo?)压缩试验(竖向附加应力与应变比压缩模量E有侧限?s关系：2???2??EE1????so?1???E??Eso66《土力学地基基础电子教材β——系数2?2?1????1§３-２地基的最终沉降量（重点）一、按分层总和法计算（一）步骤：1.将基底以下土分为若干薄层，分层厚h≤0.4b（b1为基底宽度）或取1m天然土层面及地下水位而因土质有变化，应作为分层的界面。2.按弹性理论计算基底中心点下每一分层处土的自重应力σ和附加应力σ，并给出自zcz重应力和附加应力曲线（左右）3.求地基沉降计算深度σz按σ/σ≤0.2的条件确定cznzn4.求每一分层土的平均自重应力和平均附加应?czi力?zi5.令????P??p1icziziczizi从土中的压缩曲线中查出e和e2i1i求任一分层土的变形量6.p?ee?1i2iih?S?h?iiiE1?e1isi7.求沉降计算深度范围攻内地基的总变形量n?S?S?ii?1例题：３-１前部分详细讲解二、按规范方法计算沉降量67《土力学地基基础电子教材（一）特点：①采用各向同性均质直线变形体理论计算地基附加应力。②采用侧限条件的压缩性指标，并运用平均附加应力系数以简化计算。③规定确定地基沉降计算深度的标准。④采用地基沉降计算经验系数，力求便计算成果接近于实侧体。（二）计算公式：nP?o?)d(zdSS?????zi1i?1i?1sSEsi1?i式中：ψ——沉降计算经验系数sP——对应于荷载标准值时的基础底面附o加压力。α——第i层土的平均附加应力系数i（三）在计算中应注意1．Z的确定（变形比法）n由该深度向上取△z△z的确定方法nn计算△z层的沉降量△S′，满足：nnn???s.?0025??Snii?1或：z=b（2.5~0.41nb）nb——基础宽度2．ψ的确定s，的确定方法：ESE?A/S'?PZ?/S'nnsho式中：范围内土的压缩模量当量值——深度ZnEs层土平均附加应力系数n——第αn１后部分详细精讲-例题３68《土力学地基基础电子教材应力历史对地基沉降的影响§３-３一、沉积土的应力历史（一）根据先期固结压力划分三类沉积土层：P>P（B类土）超固结土1c正常固结土（A类土）P=P1．1c欠固结土（C类土）P30%可取第一项2??8???T??U?1exp??zv24???例题３-２讲解公式的应用72《土力学地基基础电子教材第四章土的抗剪强度与地基承载力概述73《土力学地基基础电子教材土的抗剪强度——指土体抵抗剪切破坏的极限能力研究意义，研究抗剪强度是研究破坏式失稳的基础。§４-1土的抗剪强度与极限平衡条件（重点）一、库伦公式??tg?C?粘??f???tg砂???f式中：C——土的粘聚力，Kpaσ——剪切滑动面上的流向总应力，Kpaφ——土的内摩擦角，度二、莫尔—库仑强度理论莫尔包络线，莫尔园，抗剪强度曲线?相离：稳定?极限状态：相切??相割：破坏?用最大、小主应力表示破裂面上A点的应力状态。11??????2cos??????????3311?22?1??????????2v13?2?极限平衡条件?44????2??tg452??tg??c?45???????31粘22??????44?????2??tg45245?????tg?c?????13?22?????c=0对于砂土类其中：破裂角：4????452抗剪强度的试验方法２§４-74《土力学地基基础电子教材?直接剪切试验???室内三轴剪切试验????无侧限抗压试验测定方法???十字板剪切试验??室外??大型直剪试验??一、直接剪切试验（重点）试验目的：测定土的抗剪指标应力式直剪仪?仪器???常用应变式直剪仪?该方法的特点：??①构造简单优??②操作方便???但不一定是最薄弱的面规定了剪切面，①??特点??均匀②剪切面上剪应力分布不??缺???剪切过程中A③????水条件试验中不能严格控制排④??二、三轴压缩试验?加围压①?z试验方法?直至破坏，??②加竖向压力?1不固结不排水?按排水条件：可分为?不排水，固结??固结排水?并测量孔隙水压力①严格控制排水条件，?特点：?）最薄弱的面②破裂面不人为规定（??操作繁锁③成本太高，?三、无侧限抗压强度试验实际上，试验是三轴试验的一个特例，即σ=03试验成果事理：qu??C?u2式中：C——土的不排水抗剪强度。uq——无侧限抗压强度u四、十字板剪切试验适用范围：饱和软粘土原理：为避免取样时将土扰动，在原位用“十字”型75《土力学地基基础电子教材板剪切，通过测定施加在钻杆上的扭矩来判定破裂面上土的抗剪强度所产生的低抗力矩。破裂面为十字板施转所形成的圆柱表面。即：2DDD?H??????2?M??DH?v324简化后：M2??fD??2?DH???3??§４-３不同排水条件时的剪切试验成果一、不固结、不排水抗剪强度取一组饱和粘性土试件，使其初始孔隙水压力为零作三轴剪切试验（条件：不固结，不排水）结果：破坏包线为一条水平线0??u1????????Cfu132有效应力圆直径????????''C??????A?????B???????A?3121311313B=1这是因为：实验中W不变V不变不改变而周围压力改变只能引起孔隙水压力的变化，有效应力，因此抗剪强度不变。二、固结不排水抗剪强度（一）正常固结土的固结不排水试验试样在σ充分排水固结，Δu=033在不排水下剪切Δu=A（Δσ-σ）311结果：体积有减小的趋势（剪缩）但由于不允许排水，故产生正的孔隙水压力，A>0。（二）超固结土固结不排水试验在剪切过程中体积有增加的趋势（剪胀）开始时产生76《土力学地基基础电子教材正的孔隙水压力，后转为负作。总应力：τ=C+σtgφcucuf有效应力：τ=C′+σ′tgφ′f通常：C′φcucu三、固结排水抗剪强度在试验过程中：特点孔隙水压力始终为零，总应力最后全部转化为有效应力，所以总应力圆就是有效应力圆。但正常固结粘土发生剪缩，而超固结土则先压缩后剪胀。总：τ=C+σtgφddfτ=C′+σtgφ体积略有变化ddf一般：Cφ略大于C′φ′dd四、抗剪强度指标的选择（非常实际的问题）比较三种试验，得到同一条有效应力破坏包钱。但强度性状十分复杂土的各向异性??应力历史??蠕变影响因素??试验方法??试验条件?如何选用指标？（1）当建筑物施工建度较快，地基土的透水性和排水条件不良时，可采用三轴不排水、不固结或直剪试验结果。（2）当地基荷载增长速率较慢，地基土的透水性不太小，排水较好时，（如粘土中夹砂层），可采用固结排水或慢剪试验结果。（3）条件介于两者之间时，可采用固结不排水或固结快剪试验结果。77《土力学地基基础电子教材§4-４浅基础的地基临塑荷载（本节主要以熟悉公式的含义以及公式的应用作为讲解重点，公式的具体推导过程不做讲解）以条形基础为例，利用最大，最小主应力满足极限平衡条件，可推出：塑性区深度pr???rodp?coo??dz?p?????o??rtg??rr????得=0令z?.?ctgrod?cmaxd???p0crx????ctg21??rb???c.tg?rd??oz令=得31??maxd?p??b01?3????ctg221??rb??.rd?ctg???o令得z=41??maxbd?p??01?4?ctg???42式中：d——基础的埋置深度m3kN/m——基底标高以上土的重度，r0γ——地基土的重度，地下水位以下取有3kN/m效重度，c——地基土的粘聚力，kPaφ——地基土的内摩擦角，弧度补充例题一条形混凝土基础b=6.0md=1.0m，建于γ3，φ=20°，C=17kPa的地基上，试求地基的=18kN/m临塑荷载P及P。1cr4解：（1）求临塑荷载78《土力学地基基础电子教材????ctgrd??c?P?rdcr?ctg??4?2????ctg20018x1.??170.18?1????????20ctg20?2180kPa24?151.2．求P14r???b?????rd?c??ctg41???rdP????4?ctg???ctg????22r??b???4???P?cr??ctg???21??6???18??4???24.?151??????20?ctg202180kPa.83206?§4-５地基破坏型式和地基极限承载力一、地基的破坏模式一）、整体剪切破坏（最常见）当荷载大到一定程度时，出现剪切破坏区（塑性变形区）最后形成连续滑动面，基础四周地面隆起，地基发生事体剪切破坏，如图一般密实砂土式坚硬粘性土。二）、局部剪切破坏曲线T-S地面土有隆起，但不会明显倾斜和倒塌，。B）一开始是非线性（三）、冲剪破坏S—地基土软弱使基础下切，无明显连续滑动面，P一般软粘土式松砂会发生此种）（曲线无明显转折观念c79《土力学地基基础电子教材破坏。四）、地基承载力和地基允许承载力地基承载力——指地基承受荷载的能力地基容许承载力——为了保证建筑物的安全性将基底压力限制在某一容许值内，即有一定安全储备的承载力（p）a一般：R=p/ku式中：p——地基极限承载力uk——安全系数，一般取2~3二、普朗德尔极限承载力理论??0??0土无质量??基础府面光滑，无摩擦力??滑动面?直线?螺旋线(对数)?假设????等腰三角形区主动朗肯区Ⅰ?????两个塑性区Ⅱ区对数螺旋线???????两个被动朗肯区等腰三角形Ⅲ区???普朗德尔理论解：P=C·Ncu式中：N——承载力因数，是φ的函数c赖斯纳（Reisssner,1924）解：P=C·N+q·Nquc式中：N、N——承载力因素qc三、太沙基承载力理论假设滑动面如P1601rbN?q?N?P?c?Nrquc2式中：q——基府水平面以上基础两侧的超载q=rod（kPa）；N、N、N——承载力因数rcq当基础为边长b的正方形时N?4?b.??21P.cNrodN0ucqr80《土力学地基基础电子教材当基础为直径b的圆形时P1.2cN?rodN?0.6?b?Nrqcuk=2~3=PP/kua四、魏锡克极限承载力公式（Vesi'c,1970）1rbN?CNqN?P?rcuq21．考虑基础形状的影响1rbNSS??C?NSqNP?rqqcurc22．偏心和倾斜荷载的影响1rbNSii?qNS?P?C?NSirrqurcqqcc23．基础两侧覆盖层抗剪强度的影响1rbNS?idiSid?qNSd?PC?Nrccrcrc1qqurq2式中：d、d、d——基础埋深修正因数。rcq第五章土压力与土坡稳定性(重点)本章是对土力学知识的应用，讲解的重点是应该方在工程应用上面。一、挡土墙挡土墙——是防止土体坍塌的构筑物。块石?重力式??砖??悬臂式挡土墙分类??素混凝土??扶壁式??钢筋混凝土?二、土压力土压力——挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力。?主动土压力(E)a?)(E被动土压力土压力分类?0?)(静止土压力E?p81《土力学地基基础电子教材§５-１挡土墙上的土压力墙体的移动方向??填土的种类??填土面的形式挡土墙上土压力的影响因素??墙的截面刚度??地基的变形?——当挡土墙向离开土体方向偏移至土一、主动土压力（E）a体达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为主动土压力。——当挡土墙向土体方向偏移至土体达）Ep二、被动土压力（到极限平衡状态时，任用在挡土墙上的土压力称为被动土压力。土体处于弹性——当挡土墙静止不动，）三、静止土压力（E0平衡状态时，土对墙的压力称为静止土压力。计算：．静止土压力强度1????k00z力压系数静k式中：——止土0=1-k0φ′——土的有效内摩擦角3kN/mγ——墙后填土重度．静止土压力212k?E??H?002四、几种土压力之间的关系由实验表明：E20cm墙顶宽度，块石>0.5m混凝土>0.2～0.4m（五）排水措施（十分重要）静水压力?水?——渗流动水压力?处理措施：设排水孔、排水沟、排水井（六）填土质量要求最好是无粘性土（排水条件好）§５-８土坡和地基的稳定性分析（简要介绍）一、土坡稳定性分析土坡的滑动——指土坡在一定范围内事体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其稳定性。?动?①土坡任用力发生变化??静???土地失稳的原因?土抗剪强度?②?静水作用③??地下水渗流④?滑动面的类型（一）无粘性土坡稳定性分析88《土力学地基基础电子教材抗滑动5.1~1稳定安全系数K??1.滑动力φ′=Wtg抗滑力：即摩擦力TcαβpδT=W滑动力：重力分量式中：β——坡角φ——砂土的内摩擦角，即自然休止角?tg'T??K?tgTφ土坡即稳定。由此可以看出，当β<（二）粘性土坡稳定性分析个宽度相等n利用条分法：将滑动面上土体分成任意的土条，并作受力分析，然后汇总条应力。抗剪力5..11~1稳定安全系数k??剪切力抗剪力：?????''?li??u?S??si??cl?i?wQtgcosiiiiii剪切力：???w?sQT??iini可采用数值法中的逐次逼因为比较复杂，在计算中，近法。即：求得最小安全系数。二、地基稳定性分析抗滑力矩2?1.稳定安全系数?滑动力矩=抗滑力矩R??????GtgN????C?N????210180+T滑动力矩T21可适当取大一些。当遇滑动面繁琐复杂时，K89《土力学地基基础电子教材第六章：地基勘察及测试（简讲）§６-１概述地基勘察的目的在于以各种勘察手段和方法，调查研究和分析评价建筑场地和地基的工程地质条件，为设计和施工提供所需的工程地质资料。认识场地的地质条件，分析它与建筑物之间的相互影响，这是地基勘察和评价的任务。建筑场地的工程地质条件一般包括：岩土的类型及其工程性质、地质构造、地形地貌、水文地质条件、不良地质现象和可资利用的天然建筑材料等。对于不同地区，场地的工程地质条件可能有很大差别。由于不同地区工程地质条件在性质上、主次关系配合上的不同，其勘察任务、勘察手段和评价内容也随之90《土力学地基基础电子教材而异。针对工业与民用建筑的需要，本章仅对地质构造、地形地貌、水文、地质条件略加阐述，着重系统介绍建筑物地墓勘察的任务、内容和方法以及地基勘察报告。§６—２地基勘察的任务和内容一、地基勘察与岩土工程等级的关系地基勘察任务和内容的确定和勘察的详细程度与工作方法的选择，与建筑场地、地基岩土性质及建筑物条件有关。在地质条件复杂地区，对场地的地质构造、不良地质现象、地震烈度、特殊土类等必须查明其分布及危害程度。不同安全等级的建筑物对勘察工作的要求不同。《岩土工程勘察规范》结合《建筑地基基础设计规范》的建筑物安全等级划分，按照下列三方面条件，将岩土工程划分为三个等级。其中以一级岩土工程的自然条件最为复杂，技术要求的难度最高，工作环境最不利。现将划分的条件筛此介绍如下：1．场地条件：包括抗震设防烈度和可能发生的震害异常、不止地质作用的存在和人类对场地地质环境的破坏，地貌特征以及获得当地已有建筑经验和资料的可能性。2．地基土质条件：指是否存在极软弱的或非均质的91《土力学地基基础电子教材需要采取特别处理措施的地层、极不稳定的地基或需要进行专门分析和研究的特殊土类，对可借鉴的成功建筑经验是否仍需进行地基土的补充性验证工作。3．工程条件：建筑物的安全等级、建筑类型(超高层建筑、公共建筑、工业厂房等)、建筑物的重要性<具有重大意义和影响的、或属于纪念性、艺术性、附属性或补充性的建筑物)、基础工程的特殊性(进行深基开挖、超长桩基、精密设备或有特殊工艺要求的基础、高填斜坡、高挡墙、基础托换或补强工程)。岩土工程的等级划分(具体规定详见规范)，有利于对岩土工程各个工作环节按等级区别对待，确保工程质量初安全。因此它也是确定各个勘察阶段中的工作内容、方法及详细程度所应遵循的准绳。工业与民用建筑工程的设计分为场址选择、初步设计和施工图三个阶段。为了提供各设计阶段所需的工程地质资料，勘察工作也相应分为选址勘察、初步勘察和详细勘察三个阶段。对于地质条件复杂或有特殊施工要求的重大建筑物地基，尚应进行施工勘察。二、选址勘察基本要求选址勘察的目的是为了取得几个场址 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的主要工程地质资料，对拟选场地的稳定性和适宜性作出工程地质评价和方案比较。92《土力学地基基础电子教材选择场址时，应进行技术经济分析，一般情况下宜避开下列工程地质条件恶劣的地区或地段：不良地质现象发育且对建筑物构成直接危害或潜在威胁的场地，设计地震烈度为8度或9度的发震断裂带，受洪水威胁或地下水的不利影响严重的场地，在可开采的地下矿床或矿区的木稳定采空区上的场地。选址阶段的勘察工作，主要侧重于搜集和分析区域地质、地形地拉、地震、矿产和附近地区的工程地质资料及当地的建筑经验，并在搜集和分析已有资料的基础上，抓住主要问题，通过踏勘，了解场地的地层岩性、地质构造，岩石和土的性质、地下水情况以及不良地质现象等工程地质条件。搜集的资料不满足要求或工程地质条件复杂时，也可以进行工程地质测绘并辅以必要的勘探工作。三、初步勘察基本要求初勘时勘探线的布置应垂直于地貌单元边界线、地初勘的任务之一就在于查明建筑场地不良地质现象的戍因，分布范围、危害程度及其发展趋势，以便使场地内主要建筑物(如工业主厂房)的布置避开不良地质现象发育的地段，确定建筑总平面布置。初勘的任务还在于初步查明地层及其构造、岩石和土的物理力学性质、地下水埋藏条件以及土的冻结深度，93《土力学地基基础电子教材为主要建筑物的地基基础方案以及对不良地质现象的防治方案提供工程地质资料。初勘时勘探线的布置应垂直于地貌单元边界线、地质构造线和地层界线。对每个地貌单元都应设有控制性勘探孔(勘探孔是指钻孔、探井、触探孔等)到达预定深度，其它一般性勘探孔只需达到适当深度即可。四、详细勘察详勘的任务就在于针对具体建筑物地基或具体的地质问题，为进行施工图设计和施工提供可靠的依据或设计计算