土力学基础课程节选.ppt

土力学基础 赵天雪 讲稿的主要内容 绪论 讲稿的主要内容 绪论 第1章 土的物理性质及工程分类 第2章土的渗透性和渗流问题 第3章 土中应力计算 第４章土的压缩模量 第５章土的抗剪强度 第6章 地基承载力 绪 论 1.土力学的基本概念与研究对象 土是地壳岩石经过物理风化和化学风化作用后的产物，是各种大小不同的土粒按各种比例组成的集合体，土粒之间的空隙中包含着水和气体，是一种三相体系。 　　　 土力学是从工程力学范畴发展起来的，它把土作为物理——力学系统，根据土的应力、应变、强度关系提出力学计算模型，用数学力学计算方法求解土在各种条件下的应力分布、变形以及土压力、地基承载力与土坡稳定等问题。同时根据土的实际情况评价各种力学计算方法的可靠性与适用条件。  5、浮密度ρ’ 表示地下水位以下的土体，且它的孔隙完全为水所充满但又整个受到地下水的浮力作用。 ρ’= ρsat—ρw 这时土颗粒间的压力就等于零，士颗粒将处于悬浮状态而失去稳定，这种现象就称为流砂现象。这时的水头梯度称为临界水头梯度Icr，可由式（3-21）得到： n工程中将临界水头梯度Icr除以安全系数K作为容许水头梯度[I]，设计时渗流逸出处的水头梯度应满足如下要求： ? 对流砂的安全性进行评价时，K一般可取2.0~2.5。 n水在砂性土中渗流时，土中的一些细小颗粒在动水力的作用下，可能通过粗颗粒的孔隙被水流带走，这种现象称为管涌。管涌可以发生于局部范围，但也可能逐步扩大，最后导致土体失稳破坏。发生管涌的临界水头梯度与土的颗粒大小及其级配情况有关。图3-16 给出了临界水头梯度Icr与土的不均匀系数Cu间的关系曲线，从图中可以看出土的不均匀系数越大，管涌现象愈容易发生。 流砂现象是发生在土体表面渗流逸出处，不发生于土体内部，而管涌现象可以发生在渗流逸出处，也可能发生于土体内部。 n流砂现象是发生在土体表面渗流逸出处，不发生于土体内部，而管涌现象可以发生在渗流逸出处，也可能发生于土体内部。 n流砂现象主要发生在细砂、粉砂及粉土等土层中。对饱和的低塑性粘性土，当受到扰动，也会发生流砂；而在粗颗粒及粘土中则不易产生。 n基坑开挖排水时，若采用表面直接排水，坑底土将受到向上的动水力作用，可能发生流砂现象。这时坑底土一面挖一面会随水涌出，无法清除。由于坑底土随水涌人基坑，使坑底土的结构破坏，强度降低，重则造成坑底失稳，轻则将会造成建筑物的附加沉降。在基坑四周由于土颗粒流失，地面会发生凹陷，危及邻近的建筑物和地下管线，严重时会导致工程事故。 n水下深基坑或沉井排水挖土时，若发生流砂现象将危及施工安全，应引起特别注意。通常，施工前应做好周密地勘测工作，当基坑底面的土层是容易引起流砂现象的土质时，应避免采用表面直接排水，而可采用人工降低地下水位方法进行施工。 n河滩路堤两侧有水位差时，在路堤内或基底土内发生渗流，当水头梯度较大时，可能产生管涌现象，导致路堤坍塌破坏。为了防止管涌现象发生，一般可在路基下游边坡的水下部分设置反滤层，这样可防止路堤中细小颗粒被管涌带走。 第三章土中应力的计算 ? ３．１概述 一、目前计算土中应力的计算方法，主要是采用弹性力学公式，也就是把地基土视为均匀的。各向同性的半无限弹性体。这虽然同土体的实际情况有差别，但其计算结果还是能满足实际工程的要求，其原因可以从下述几方面来分析： w 1．土的分散性影响。前面已经指出，土是由三相组成的分散体，而不是连续介质，土中应力是通过土颗粒间的接触来传递的。但是，由于建筑物的基础底面尺寸远远大于土颗粒尺寸，同时我们研究的也只是计算平面上的平均应力，而不是土颗粒间的接触集中应力。因此，可以忽略土分散性的影响，近似地把土体作为连续体来考虑，而应用弹性理论。 w2．土的非均质性和非理想弹性的影响。土在形成过程中具有各种结构与构造，使土呈现不均匀性。同时土体也不是一种理想的弹性体，而是一种具有弹塑性或粘滞性的介质。但是，在实际工程中士中应力水平较低，土的应力应变关系接近于线性关系。因此，当土层间的性质差异并不十分悬殊时，采用弹性理论计算上中应力在实用上是允许的。 w3．地基土可视为半无限体。所谓半无限体就是无限空间体的一半，也即该物体在水平向X及y轴的正负方向是无限延伸的，而竖直向Z轴仅只在向下的正方向是无限延伸的，向上的负方向等于零。 w地基土在水平方向及深度方向相对于建筑物基础的尺寸而言，可以认为是无限延伸的，因此，可以认为地基土是符合半无限体的假定。 二、土中一点的应力状态，若对半无限土体建立如图的直角坐标系，则土体中某点M的应力状态，可以用一个正六面单元体上的应力来表示，作用在单元体上