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土力学基本知识 土力学基本知识 土是由岩石经物理风化和化学分化，生物分化的产物。 土是由固体颗粒，水和气体三部分组成。 矿物按生成条件分为原生矿物和次生矿物 颗粒级配曲线越平缓，不均匀系数越大，颗粒级配越好。为获得 较大密实度，应选择级配良好（或不均匀系数较大）的土料作为填方 或砂垫层的土料。 粘粒含量越多，则颗粒粒径越细。比表面积越大，则亲水性越强， 可吸附弱结合水的含量越多，粘土的塑性指标越大 地下水位以下的土是两相（即水和土粒）相体系。 粉土的工程性质介于砂土和粘性土之间 Mw 是土中水的质量 Ms 是固体质量 土的孔隙比 e 是空隙的体积 Vv 与固相体积 Vs 之比 土的空隙率 n 是空隙的体积 Vv 与土的总体积 V 之比 土的饱和度是 Sr 指空隙中水的体积 Vw 与空隙体积 Vv 之比 流动状态与可塑状态之间的分界含水量称为液限 wL ，可塑状态与 半固体状态之间的分界含水量称为塑限 Wp ， 土的结构：土中颗粒及其集合物的堆积方式和相互联结方式 土的渗透性因素 1 土的粒度成分及矿物成分 2 结合水膜的厚度 3 土的结构构造 4 水的粘滞度 5 土中气体冻土现象在冻土地区随着土中 水的冻结和融化，会发生一些独特的现象。 冻胀现象某些细粒土层在冻结时 ，往往会发生土层体积膨胀 ，是 地面隆起成丘 冻胀的原因是 因为冻结时土中的水向冻结 区迁移和积聚 ，冰冻季 节因为大气负温的影响 ，土层温度也跟随降低到负温度，土颗粒孔隙 中的自由水在 0℃以下时 ，自由水首先冻结成冰晶体。随着气温的继续 下降 ，周围未冻结 区土中的水分会向表层冻结冰晶体迁移积聚 ，使冻 结 区土层中水分逐渐增大，冻结后的冰晶体也不断增大，由于结合水 膜减薄使水膜中的离子浓度增加，因为结合水的水分子结成冰晶体， 使离子浓度增加，产生渗附压力。在两种引力作用下，未冻结区水膜 较厚处的结合水被吸引到冻结区的水膜较薄处。这一不平衡的引力不 间断地作用下，未冰冻区的水分不断地向冰冻区迁移积聚，使冰晶体 不断扩大。 冻胀原因因素 1 土的因素 2 水的因素 3 温度的因素 土的压缩性主要特点 1 土的压缩主要由于孔隙体积减少而引起的 2 由于孔隙水的排除而引起的压缩对于饱和土来说是需要时间的，土的 压缩随时间增长的过程称为土的固结。 三种模量：1 压缩模量 2 变形模量 3 弹性模量 固结度深度处在 T 时刻竖向有效应力与起始超孔隙水压力 P 的比 值，称为某时刻的固结度。 土的抗剪强度是指土体对外荷载所产生的剪应力的极限抵抗能力。 土的抗剪强度主要是土的性质和应力状态 无粘性土的抗剪强度，主要来源于土粒之间的滑动与滚动摩擦以 及土粒凹凸面间相互嵌入、连锁作用所产生的咬合摩阻力(指土体产生 相对滑动时，将嵌入其他土粒间的颗粒拔出所需的力)。 粘性土的抗剪强度，除来源与无粘性土一样的摩阻力外，还包括 来源于土粒间吸附水膜与相邻土粒间的电分子引力所形成的原始粘聚 力、土中胶结物质对土粒的胶结作用所产生的固化粘聚力以及土中毛 细水压力所引起的毛细粘聚力。 不均匀系数 ：用特征粒径间相互关系表示土的粒径级配均匀与否 的系数 ，用下式表示 2 ．库仑定律：当土所受法向应力不很大时，土的 抗剪强度与法向应力可近似用线性关系表示 ，这一表征土体抗剪强度 与法向应力的公式即为库仑定律表达式 3 ．前期固结压力：土体在历史 过程中所承受的最大压力 （指有效应力 ）σp。4 ．平均固度：指某一 时间，土层一平面所承受的有效应力与总应力的比值。 5 ．地基容许承 载力：地基稳定且有足够的安全度，且地基的变形控制在建筑物容许 范围内时承载力。 固结状态 1 正常固结土 2 超固结土 3 欠固结土粘性土的抗剪强度 由内摩阻力和粘聚力两部分构成咬 合力是指当土体相对滑动时，将嵌在其它颗粒之间的土粒拔出所 需的力，土越密实，联锁作用越强。抗剪强度与摩尔应力圆三种关系 1 整个摩尔应力圆位于抗剪强度包线下方，说明通过该点的任意平面上 的剪应力都小于土的抗剪强度，不回发生剪切破坏 2 摩尔应力圆与抗 剪强度包线相割，表明该点某些平面上的剪应力已超过了土的抗剪强 度，该应力圆代表应力状态不存在。3 摩尔应力圆与抗剪强