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1、土力学包括哪些内容？土力学包括哪些内容？基础基础物理性质物理性质先导土中土中应力应力具体应用土压力土压力核心核心渗透特性渗透特性变形特性变形特性强度特性强度特性基础与主线基础与主线先导具体应用第一章第一章土的物理性质及分类土的物理性质及分类第二章第二章土的渗透性土的渗透性第三章第三章土中应力土中应力第四章第四章土的压缩性和地基沉降计算土的压缩性和地基沉降计算第五章第五章土的抗剪强度土的抗剪强度第七章第七章土压力土压力渗透特性渗透特性变形特性变形特性强度特性强度特性第八章第八章地基承载力地基承载力 第九章第九章土坡和地基的稳定性土坡和地基的稳定性第二章第二章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与
2、工程分类第一节第一节 土的组成及结构构造土的组成及结构构造第二节第二节 土的物理性质指标（本章重点）土的物理性质指标（本章重点）第三节第三节 土的物理状态指标土的物理状态指标第四节第四节 土的工程分类土的工程分类一.土的概念多种矿物颗粒组成的松散集合体。岩石岩石风化风化岩石破碎岩石破碎 化学成分改变化学成分改变剥蚀剥蚀搬运搬运沉积沉积松散颗粒集松散颗粒集合体（土）合体（土）土的生成：岩石岩石地球风风化化颗粒堆积物颗粒堆积物地球第一节第一节 土的组成及结构构造土的组成及结构构造按沉积年代按沉积年代老沉积土老沉积土（晚更新世及以前）（晚更新世及以前）新近沉积土新近沉积土（全新世及以后）全新世及以后
3、）按沉积方式按沉积方式残积土残积土其他其他（海相沉积土、冰川沉积土、风相沉积土）（海相沉积土、冰川沉积土、风相沉积土）冲积土冲积土洪积土洪积土坡积土坡积土碎散性碎散性非连续介质非连续介质l 受力以后易变形受力以后易变形l 强度低，易在联结处破坏强度低，易在联结处破坏土的特点土的特点颗粒之间无联结或联结微弱颗粒之间无联结或联结微弱三相介质三相介质多孔性多孔性 受力后水、气可排出，受力后水、气可排出，使土体积减小使土体积减小土的特点土的特点固相固相土骨架土骨架液相液相水水气相气相空气空气自然变异性自然变异性（1）复杂性）复杂性（2）易变性）易变性（3）结构性）结构性土的特点土的特点碎散性碎散性多孔
4、性多孔性自然变异性自然变异性力学特性复杂力学特性复杂 变形特性变形特性 强度特性强度特性 渗透特性渗透特性固体矿物颗粒固体矿物颗粒 （固相）（固相）土中气体土中气体（气相）（气相）土中水土中水（液相）（液相）二、土的组成二、土的组成 土是由固体颗粒、水和气体组成的三相介质。土是由固体颗粒、水和气体组成的三相介质。三三相相组组成成土颗粒土颗粒水水气体气体干土饱和土非饱和土细粒细粒（粉粒粉粒粉粒粉粒：0.005d0.075；粘粒粘粒粘粒粘粒：d0.005）粒组划分粒组划分粒组划分粒组划分：工程上将物理力学性质相近的颗粒划分为一组工程上将物理力学性质相近的颗粒划分为一组巨粒巨粒（漂石、块石漂石、块石
5、漂石、块石漂石、块石：d200；卵石、碎石卵石、碎石卵石、碎石卵石、碎石：60d200）粗粒粗粒（圆（圆砾或角砾：砾或角砾：砾或角砾：砾或角砾：2 2d60，砂粒砂粒砂粒砂粒：0.075d2）透水性大，无粘性。透水性大，无粘性，易透水，无粘性，松散。透水性小，稍有粘性。透水性很小，有粘性，可塑。(一一)土中固体颗粒：土中固体颗粒：1.土粒的粒度成分土粒的粒度成分 粘粒粘粒粉粒粉粒砂粒砂粒圆砾圆砾碎石碎石块石块石0.0050.075260200巨粒巨粒粗粒粗粒细粒细粒颗粒级配：颗粒级配：指大小土粒的搭配情况，通常用各粒组指大小土粒的搭配情况，通常用各粒组 的相对含量表示。的相对含量表示。土工分析
6、方法：土工分析方法：筛分法（筛分法（适用于适用于0.0755 且且Cc=13 曲线平缓、粒径范围广曲线平缓、粒径范围广 颗粒级配的工程评价不良：不良：级配均匀或不连续级配均匀或不连续 曲线陡直、粒径范围小曲线陡直、粒径范围小颗粒级配的应用颗粒级配的应用颗粒级配的应用颗粒级配的应用 土的颗粒级配主要影响到土的渗透性、压实性和强度。土的颗粒级配主要影响到土的渗透性、压实性和强度。在工程上要根据不同目的来选择土料：在工程上要根据不同目的来选择土料：作为河岸路基，要考虑渗透性，应选级配良好的细砂作为河岸路基，要考虑渗透性，应选级配良好的细砂作为一般地基，主要考虑压缩性和强度，应选级配均作为一般地基，主
7、要考虑压缩性和强度，应选级配均 匀的粗粒土。匀的粗粒土。2.土粒的矿物成分土粒的矿物成分 无粘性土的无粘性土的主要成份主要成份粘性土的粘性土的主要成份主要成份土土粒粒成成分分无机矿物无机矿物有机质有机质原生矿物原生矿物次生矿物次生矿物长石长石粘土矿物粘土矿物石英石英云母云母氧化物氧化物氢氧化物氢氧化物次生矿物次生矿物 蒙脱石蒙脱石 伊利石伊利石 高岭石高岭石蒙 脱 石（二）土中水（二）土中水固态水固态水气态水气态水液态水液态水（有以下两种（有以下两种存在方式，影响土性）。存在方式，影响土性）。土颗粒土颗粒自由水自由水弱结合水弱结合水强结合水强结合水结合水结合水存于孔隙中存于孔隙中 1.结合水结
8、合水强结合水：强结合水：紧靠土粒表面（受电场作用力很紧靠土粒表面（受电场作用力很大）近于固体特征。大）近于固体特征。弱结合水：弱结合水：强结合水外，受电场作用减小，强结合水外，受电场作用减小，呈粘滞状态，呈粘滞状态，对粘性土物理力学性质影响大对粘性土物理力学性质影响大。2.自由水自由水（不受电场吸引）（不受电场吸引）重力水重力水：地下水位以下土孔隙中，服从重力地下水位以下土孔隙中，服从重力规律，规律，传递水压力，对土粒有浮力。传递水压力，对土粒有浮力。毛细水毛细水：存在于地下水位以上土孔隙中（表存在于地下水位以上土孔隙中（表面张力作用产生，细粒土明显），面张力作用产生，细粒土明显），注意防冻、
9、注意防冻、防潮防潮。（三）（三）（三）（三）土中气体土中气体 连通气体连通气体与大气相连通，在外力作用与大气相连通，在外力作用 下易排出，对土的性质影响不大下易排出，对土的性质影响不大。封闭气体封闭气体与大气不相连通与大气不相连通，在外力在外力 作用下易溶于水，外力卸除后作用下易溶于水，外力卸除后 又重新释放出来，使得土的弹又重新释放出来，使得土的弹 性增加，透水性减小。性增加，透水性减小。四、土的结构四、土的结构 在成土过程中所形成的土粒的空间排列及其联结形式，在成土过程中所形成的土粒的空间排列及其联结形式，与组成土的颗粒大小、颗粒形状、矿物成分和沉积条件有与组成土的颗粒大小、颗粒形状、矿物
10、成分和沉积条件有关关。单粒结构单粒结构碎石类土和砂类土的结构特征碎石类土和砂类土的结构特征蜂窝结构蜂窝结构粉土的结构特征粉土的结构特征絮状结构絮状结构粘性土的结构特征粘性土的结构特征土的结构类型：土的结构类型：1.单粒结构：单粒结构：粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的单粒结构，其特点是土粒间存在点与点的接触。根形成的单粒结构，其特点是土粒间存在点与点的接触。根据形成条件不同，可分为疏松状态和密实状态据形成条件不同，可分为疏松状态和密实状态 密实状态密实状态疏松状态疏松状态2.蜂窝结构：蜂窝结构：颗粒间点与点接触，由于彼此之间引力大颗粒间点与点接触
11、，由于彼此之间引力大于重力，接触后，不再继续下沉，形成链环单位于重力，接触后，不再继续下沉，形成链环单位,很多链很多链环联结起来，形成孔隙较大的蜂窝状结构环联结起来，形成孔隙较大的蜂窝状结构 蜂窝结构蜂窝结构3.絮状结构絮状结构：细微粘粒大都呈针状或片状，质量极轻，细微粘粒大都呈针状或片状，质量极轻，在水中处于悬浮状态。当悬液介质发生变化时，土粒表在水中处于悬浮状态。当悬液介质发生变化时，土粒表面的弱结合水厚度减薄，粘粒互相接近，凝聚成絮状物面的弱结合水厚度减薄，粘粒互相接近，凝聚成絮状物下沉，形成孔隙较大的絮状结构下沉，形成孔隙较大的絮状结构 絮状结构絮状结构五、土的构造五、土的构造 土的构
12、造土的构造是指土体中各结构单元之间的关系。主要特是指土体中各结构单元之间的关系。主要特征是土的成层性和裂隙性征是土的成层性和裂隙性,即层理构造和裂隙构造，即层理构造和裂隙构造，二者都造成了土的不均匀性二者都造成了土的不均匀性 1.层理构造：层理构造：土粒在沉积过程中土粒在沉积过程中,由于由于不同阶段不同阶段沉积沉积的物质成分、颗粒大小或颜色不同的物质成分、颗粒大小或颜色不同,而沿而沿竖向竖向呈现出成呈现出成层特征层特征 2.裂隙构造：裂隙构造：土体被许多不连续的小裂隙所土体被许多不连续的小裂隙所分割分割,在在裂隙中常充填有各种盐类的沉淀物裂隙中常充填有各种盐类的沉淀物 层理构造层理构造水平层理
13、水平层理交错层理交错层理裂隙构造裂隙构造概要：土中三相（质量与体积）组成比例关系，概要：土中三相（质量与体积）组成比例关系，直接影响土的工程性质（干湿、软硬、松密等）。直接影响土的工程性质（干湿、软硬、松密等）。气气水水土粒土粒WWwWSVVSVvVaVw第二节 土的物理性质指标（本章重点）a-气体气体气体气体 s-土粒土粒土粒土粒w-水水水水 v-孔隙孔隙孔隙孔隙 WW重量重量重量重量 VV体积体积体积体积一、土的三相组成简图：一、土的三相组成简图：一、土的三相组成简图：一、土的三相组成简图：二、基本指标（可由试验直接测得）二、基本指标（可由试验直接测得）1.土的密度土的密度(kN/m3)一
14、般用环刀法测定，天然土一般用环刀法测定，天然土在在1622 kN/m3之间。之间。土的重度土的重度(g/cm3)可用烘干法测定，表示土的干湿程度。同类土，可用烘干法测定，表示土的干湿程度。同类土，w越大，土越软。越大，土越软。2.土的含水量土的含水量 3.土粒相对密度（或称土粒比重）土粒相对密度（或称土粒比重）土粒重量与同体积土粒重量与同体积4时水的重量之比。时水的重量之比。用比重瓶法测定。用比重瓶法测定。一般砂土：一般砂土：2.652.95，粘土：，粘土：2.72.75。三、换算指标三、换算指标（以下定义指标可由上述三个指标推算得出）（以下定义指标可由上述三个指标推算得出）3.土的有效重度土
15、的有效重度（地下水位以下水受浮力作用）（地下水位以下水受浮力作用）(kN/m3)2.土的饱和重度土的饱和重度(kN/m3)(kN/m3)1.土的干重度土的干重度 4.土的孔隙比土的孔隙比用于评价天然土层的密实程度，用于评价天然土层的密实程度，一般一般e0.6为低压缩性土，为低压缩性土，e1为为疏松的高压缩性土。疏松的高压缩性土。6.土的饱和度土的饱和度反映土中孔隙被水反映土中孔隙被水充满的程度。充满的程度。Sr=0为干土，为干土，Sr=1为饱和土。为饱和土。5.土的孔隙率土的孔隙率亦反映土的密实程度亦反映土的密实程度 方法方法 令令 Vs=1（已知已知 e、ds、w）四、指标换算公式四、指标换
16、算公式方法方法 令令V=1（已知已知、ds、w）【例2-1】某土样测得重量为某土样测得重量为1.87N，体积为，体积为100cm3,烘干烘干后重量为后重量为1.67N，已知土粒的相对密度为，已知土粒的相对密度为ds=2.66，试求：，试求：、w w、e e、s sr r、d d、satsat 、。【解】【例2-2】某料场某料场3030万方土料，初始孔隙比万方土料，初始孔隙比e e1 11.21.2，问，问可填筑可填筑e20.7的土堤多少立方米？的土堤多少立方米？【解答】解答】（填筑前后Vs不变）VVv+Vs=e2Vs+Vs=(0.7+1)Vs=1.713.64=23.18万方例2-3已知土粒比
17、重已知土粒比重Gs为为2.72，饱和度饱和度Sr为为37%，孔隙比孔隙比e为为0.95。问当问当Sr提高到提高到9090时，每立方的土应加多少水？时，每立方的土应加多少水？【解答】解答】由Vv=eVs=VVs 得Vs=V/1e=1/1+0.95=0.513m Vv=eVs=0.950.513=0.487m 当Sr为37%时，Vw=SrVv=0.370.487=0.18m当Sr为90%时，Vw=SrVv=0.900.487=0.438m （Vv不变）Vw=0.4380.18=0.258m故应加水Ww=w Vw=100.258=2.58kN第三节第三节 土的物理状态指标土的物理状态指标重点内容：重
18、点内容：掌握判断不同土物理状态的依据掌握判断不同土物理状态的依据N63.5 5松散松散10 N63.5 20中密中密5 N63.5 10稍密稍密N63.5 20密实密实一、无粘性土（碎石土、砂土）的密实度一、无粘性土（碎石土、砂土）的密实度规范规范法探测：重型圆锥动力触探试验法探测：重型圆锥动力触探试验 用锤击数用锤击数N63.5判断其密实度判断其密实度。（一）碎石土的密实度（一）碎石土的密实度30cm锤重：锤重：63.5kN落距：落距：760mm动力触探试验动力触探试验标准贯入器标准贯入器重型圆锥重型圆锥被探测土层被探测土层地面地面触探杆触探杆（二）砂土的密实度（二）砂土的密实度采用采用相对
19、密实度相对密实度Dr判断判断e-土天然孔隙比土天然孔隙比emin-土最小孔隙比土最小孔隙比emax-土最大孔隙比土最大孔隙比0 Dr0.33 松散松散0.33 Dr0.67 中密中密0.67 Dr1 密实密实N 10松散松散15 N 30中密中密10 N 15稍密稍密N 30密实密实规范规范法探测：标准贯入试验法探测：标准贯入试验 用锤击数用锤击数N判断判断。用用孔隙比孔隙比e判断判断e0.6 密实密实 是良好的天然地基是良好的天然地基e 0.95 松散松散 不宜作天然地基不宜作天然地基n【例2-4】某砂土试样某砂土试样,试验测定土粒相对密度试验测定土粒相对密度Gs=2.7,含水含水量量=9.
20、43%,天然密度天然密度=1.66g/cm3。已知砂样最密实状态已知砂样最密实状态时称得干砂质量时称得干砂质量ms1=1.62kg,最疏松状态时称得干砂质量最疏松状态时称得干砂质量ms2=1.45kg。求此砂土的相对密度求此砂土的相对密度Dr,并判断砂土所处的密并判断砂土所处的密实状态实状态 【解答解答】砂土在天然状态下的孔隙比砂土在天然状态下的孔隙比砂土最小孔隙比砂土最小孔隙比砂土最大孔隙比砂土最大孔隙比相对密实度相对密实度（1/3,2/31/3,2/3 中密状态中密状态 二、粘性土的物理特征二、粘性土的物理特征 即粘性土的软硬程度即粘性土的软硬程度因土粒与水作用强，因土粒与水作用强，故水对
21、其工程性质影响大。故水对其工程性质影响大。固态固态 半固态半固态 可塑状态可塑状态 流动状态流动状态 缩限缩限ws 塑限塑限wp 液限液限wL含水量含水量（一）界限含水量（一）界限含水量（由试验测得）（由试验测得）粘性土由一种状态转变到另一种状态粘性土由一种状态转变到另一种状态的的分界含水量分界含水量测定方法测定方法：液限：液限：我国采用锥式液限仪，我国采用锥式液限仪，76g锥体人工放锥锥体人工放锥5s 时沉入土中时沉入土中10mm 美国、日本等国家采用碟式液限仪。美国、日本等国家采用碟式液限仪。塑限：塑限：搓条法，土条直径为搓条法，土条直径为3mm时恰好开始断裂时恰好开始断裂联合测定法：联合
22、测定法：锥式液限仪电磁放锥，锥式液限仪电磁放锥，下沉深度为下沉深度为10mm和2mm所对应的含水量分别为液限和塑限所对应的含水量分别为液限和塑限 锥式液限仪测定土的液限锥式液限仪测定土的液限搓条法测定塑限搓条法测定塑限液塑限联合测定仪液塑限联合测定仪土土样样含含水水量量测测量量IP大，则粘粒（大，则粘粒（d0.005mm颗粒）含量多，颗粒）含量多，故工程上用于对土进行分类，即：故工程上用于对土进行分类，即：当：当：IP 10时为粘性土。时为粘性土。（二）塑性指数（二）塑性指数 表示土在可塑状态下的含水量变化范围。表示土在可塑状态下的含水量变化范围。塑性指数塑性指数(省去省去%)（三）液性指数（
23、三）液性指数 反映土不同天然含水量反映土不同天然含水量w状态下软硬程度状态下软硬程度指标，指标，规范根据液性指数将粘性土划分为规范根据液性指数将粘性土划分为如下五种状态：如下五种状态：IL000.250.250.750.751 IL 1坚硬坚硬硬塑硬塑可塑可塑软塑软塑流塑流塑液性指数液性指数例题分析例题分析 已知粘土比重为已知粘土比重为2.752.75，液限为，液限为4141，塑限为，塑限为2222，饱和度，饱和度9898，孔隙比，孔隙比1.551.55。求塑性指数和液性指数。求塑性指数和液性指数。【解答解答】流塑状态流塑状态粘性土具有天然粘性土具有天然结构性结构性，其结构破坏时强度降低，其结
24、构破坏时强度降低，压缩性增大。用灵敏度表示：压缩性增大。用灵敏度表示：St=qu/q0 qu原状土强度；原状土强度；q0重塑土强度。重塑土强度。（四）粘性土的灵敏度（四）粘性土的灵敏度高灵敏度的土，结构性强，因而基槽施工时高灵敏度的土，结构性强，因而基槽施工时注意防止结构注意防止结构扰动扰动，避免，避免承载力降低承载力降低。1 St 22 St 4St 4低灵敏度低灵敏度中灵敏度中灵敏度高灵敏度高灵敏度第四节 地基岩土的工程分类概要：概要：重点掌握岩土的工程分类标准重点掌握岩土的工程分类标准重点掌握岩土的工程分类标准重点掌握岩土的工程分类标准 及工程特性。及工程特性。及工程特性。及工程特性。目
25、的：目的：根据工程性质相近原则，按粒组相对根据工程性质相近原则，按粒组相对含量、含量、IP值进行分类，便于研究应用。值进行分类，便于研究应用。工程分类工程分类岩石碎石土砂土粉土粘性土人工填土完整、较完整、较破碎、破碎、极破碎完整、较完整、较破碎、破碎、极破碎无试验，可现场观察划分。无试验，可现场观察划分。一、岩石（广义）一、岩石（广义）指颗粒间牢固连接，呈整体或具有节理裂隙的岩体。指颗粒间牢固连接，呈整体或具有节理裂隙的岩体。按坚硬程度分按坚硬程度分类别（类别（Mpa)坚硬岩坚硬岩 较硬岩较硬岩 较软岩较软岩 软岩软岩 极软岩极软岩单轴抗压强度单轴抗压强度60306015305155按完整性分
26、按完整性分 二、碎石土二、碎石土指粒径大于指粒径大于2mm的颗粒含量超全重的颗粒含量超全重50%的土。的土。分如下亚类：分如下亚类：漂、块石漂、块石(粒径粒径200mm，含量，含量 50%)；卵、碎石卵、碎石(粒径粒径20mm，含量，含量 50%)；圆、角砾圆、角砾(粒径粒径2mm，含量，含量 50%)。三、砂土三、砂土指粒径大于指粒径大于2mm的颗粒含量不超全重的颗粒含量不超全重50%、大于大于0.075mm超全重超全重50%的土。的土。分如下亚类：分如下亚类：砾砂砾砂(粒径粒径2mm，含量，含量2550%)；粗砂粗砂(粒径粒径0.5mm，含量，含量50%)；中砂中砂(粒径粒径0.25mm，
27、含量，含量50%)；细砂细砂(粒径粒径0.075mm，含量，含量85%)；粉砂粉砂(粒径粒径0.075mm，含量，含量50%)。五、粘性土五、粘性土指指IP10的土。的土。IP17为黏土，为黏土，17IP10为粉质黏土。为粉质黏土。四、粉土四、粉土 （性质介于砂土与粘性土之间）（性质介于砂土与粘性土之间）指粒径大于指粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重的颗粒含量不超过全重50%，IP10的土的土。六、人工填土六、人工填土包括素填土、杂填土、冲填土和包括素填土、杂填土、冲填土和压实填土（人工处理）。压实填土（人工处理）。特殊土：淤泥（特殊土：淤泥（wwl，e1.5)，淤泥质土（淤泥质土（w
28、wl，1.5e1.0)等。等。例题分析例题分析n下图为某三种土下图为某三种土A、B、C的颗粒级配曲线的颗粒级配曲线,试按地基试按地基规范分类法确定三种土的名称规范分类法确定三种土的名称【解答】解答】A土土:从从A土级配曲线查得土级配曲线查得,粒径小于粒径小于2mm的占总土质量的占总土质量的的67%、粒径小于、粒径小于0.075mm占总土质量的占总土质量的21%,满足粒满足粒径大于径大于2mm的不超过的不超过50%,粒径大于粒径大于0.075mm的超过的超过50%的要求的要求,该土属于砂土该土属于砂土又由于粒径大于又由于粒径大于2mm的占总土质量的的占总土质量的33%,满足粒径大满足粒径大于于2
29、mm占总土质量占总土质量25%50%的要求的要求,故此土应命名为故此土应命名为砾砂砾砂 B土土:粒径大于粒径大于2mm的没有的没有,粒径大于粒径大于0.075mm占总土质占总土质量的量的52%,属于砂土。按砂土分类表分类属于砂土。按砂土分类表分类,此土应命名为此土应命名为粉砂粉砂 C土土:粒径大于粒径大于2mm的占总土质量的的占总土质量的67%,粒径大于粒径大于20mm的占总土质量的的占总土质量的13%,按碎石土分类表可得按碎石土分类表可得,该土该土应命名为圆砾或角砾应命名为圆砾或角砾 本章小结：本章小结：了解三相组成对土性质影响，了解三相组成对土性质影响，粒组划分方法；粒组划分方法；重点掌握土物理性质指标概念重点掌握土物理性质指标概念 及工程意义；及工程意义；掌握无粘性土与粘性土物理状掌握无粘性土与粘性土物理状态的判断依据；态的判断依据；掌握土的工程分类方法。掌握土的工程分类方法。