土力学　全套讲义.doc

绪论 一、土力学学科的重要性 土是地壳岩石经受强烈风化的产物，是各种矿物颗粒的集合体，由固体颗粒、水、和空气三相组成。 土力学学科研究和解决工程中两大类问题： 【工程实例】 二、本课程的主要特点、内容及学习建议 第一章土的物质组成和结构 【基本内容】 土＝土粒（固相）＋水（液相）＋空气（气相） 一、土的固体颗粒 土粒的大小、形状、矿物成分和级配对土的物理性质有明显影响。 1．土的颗粒级配 ⑴ 粒组的概念： 工程中将大小相近、性质相近的颗粒归并成组，称为粒组。 各粒组的界限粒径：200mm，20mm，2mm，0.075mm，0.005mm ⑵ 确定各粒组相对含量的方法 ——颗粒分析试验 试验成果——颗粒级配曲线 【课堂讨论】为什么土的级配曲线用半对数坐标？ ⑶ 级配曲线的特点： 半对数坐标 ⑷ 判别土体级配好坏的指标 当同时满足Cu≥5,Cc=1~3时，土的级配良好，否则，级配不良。 2．土粒的矿物成分 二、土中水 三、土中气体 四、土的结构 五、土的构造 【校园现场观察土的特点】 【现场提问答疑】 【本次课总结】 1．土是由固体（土粒）、液体（水）和气体（空气）三相所组成； 2．粒径级配曲线的特点及用途； 3．常见土的结构及构造形式。 【复习思考】 1．粘土颗粒表面哪一层水膜对土的工程性质影响最大，为什么？ 2．为什么土的级配曲线用半对数坐标？ 【课后作业】 第二章 土的工程性质和工程分类 一、土的物理性质指标 【基本内容】 反映着土的物理状态,如干湿软硬松密等。表示土的三相组成比例关系的指标,统称为土的三相比例指标。 1、土的三相图 【注意】土的三相图只是理想化地把土体中的三相分开，并不表示实际土体三相所占的比例。 2、基本物理性质指标 土的物理性质指标中有三个基本指标可直接通过土工试验测定,亦称直接测定指标。 土的密度或土的天然重度： ，（kg/m3），（kN/m3）。 试验测定方法：环刀法 土粒相对密度（土粒比重）Gs：土粒相对密度定义为土粒的质量与同体积4°C纯水的质量之比。 ，无量纲。 试验测定方法：比重瓶法 【课堂讨论】相对密度（比重）与天然密度（重度）的区别 注意：从公式可以看出，对于同一种土，在不同的状态（重度、含水量）下，其比重不 变； 土的含水量(——土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示： 试验测定方法：烘干法 【讨论】含水量能否超过100％？ ——从公式可以看出，含水量可以超出100％。 测出上述三个基本试验指标后，就可根据图1-9所示的三相图，计算出三相组成各自的体积上和质量上的含量，并由此确定其它的物理性质指标，即导出指标。 孔隙比——孔隙比为土中孔隙何种与土粒体积之比，用小数表示： 孔隙比是评价土的密实程度的重要物理性质指标。 孔隙率——土中孔隙体积与土的总体积之比： 孔隙率亦可用来表示同一种土的松、密程度。 饱和度——土中所含水分的体积与孔隙体积之比, 饱和度可描述土体中孔隙被水充满的程度： 显然,干土的饱和度Sr =0,当土被完全饱和状态时Sr =100%。砂土根据饱和度可划分为下列三种湿润状态：Sr≤50% 稍湿，50%＜Sr≤80% 很湿，Sr＞80% 饱和。 【讨论】孔隙比、孔隙率、饱和度能否超过1或100％？ 饱和密度和饱和重度 饱和密度为土体中隙完全被水充满时的土的密度： ，（kg/m3）。 饱和重度：sat=g，（kN/m3）。 干密度和干重度 干密度——单位体积中土粒的质量： ，（kg/m3）。 干重度——单位体积中土粒的重量： =(dg，（kN/m3）。 有效重度（浮重度） ，（kN/m3）。 同样条件下，上述几种重度在数值上有如下关系： ＞＞＞ 3．指标间的相互换算 已知：(（(），Gs，(——→e，n，Sr，(sat（(sat），(d（(d），等的表达式。 推导间接指标的关键在于：熟悉各个指标的定义及其表达式，能熟练利用土的三相简图。 推导公式主要步骤： ①利用VS作为未知数，将土的三相图中的各相物质的质量用(（(），Gs，(和VS表示出来，填在图中； ②先将孔隙比e的表达式求出来，然后将其它指标用(（(）， Gs，(和e来表达。 依上图，将m＝（1＋(）Gs Vs((和V＝（1＋e）Vs代入中可得： 注意：此时e已是“已知”的指标。根据各间接指标的定义，利用三相简图可求得： ① 或 ② ， ③ ④ 或 ⑤ 【课堂思考】可否用其它简洁方法上述推导公式？如令Vs＝1。 【课堂先自习例题后讲解】 【例1－1】某土样经试验测得何种为100㎝3，湿土质量为187g，烘干后，干土质量为 167 g。若土粒的相对密度Gs为2.66，试求该土样的含水量(、密度(、重度(