武汉大学《土力学》总复习提纲

一、绪论

（一）土的三大工程问题

１．渗透问题

渗流、渗透破坏（流土、管涌）。 ２．变形计算

沉降计算；沉降与时间的关系。 ３．强度问题

土压力；地基承载力；土坡稳定；液化。

（二）土的工程性质

土的三大基本性质： １．渗透特性：达西定律。

２．变形特性：有效应力原理；渗透固结理论。 ３．强度特性：莫尔——库伦强度理论。

（三）基础知识

１．土的三个特点：碎散性、多相性、自然变异性。 ２．土的物理性质：土的组成；状态及结构。

３．土的应力计算：自重应力；附加应力；有效应力计算。

（四）重点内容

１．土的渗透定律和渗透破坏问题

达西定律；渗透力和渗透破坏；流土条件。 ２．地基沉降量计算以及与时间的关系

土的压缩性指标；分层总和法计算沉降量；渗流固结理论；沉降量与时间的关系。 ３．土的抗剪强度

莫尔－库伦强度理论；极限平衡条件；剪切试验与抗剪强度指标；饱和粘性土抗剪强度的一般规律。

４．土压力

土压力性质；郎肯土压力理论；库伦土压力理论以及影响土压力的主要因素。 ５．地基承载力

地基极限承载力计算理论；临塑荷载及临界荷载计算；按工程规范确定地基承载力方法。

二、土的物理性质

（一）概述

１．土的生成：

风化、剥蚀

(风、水）搬运

母岩 岩石碎屑

沉积 沉积物(土)

２．风化作用：物理、化学、生物

其中：物理风化 化学风化 生物风化

无粘性土（粗粒土、原生矿物） 粘性土（细粒土、次生矿物） 有机质

（二）土的组成

１．土的固相（固体颗粒）

（１）粒径与粒组：粒组概念及粒组划分标准（五个分界粒径、六大粒组）。 （２）粒径级配：级配概念及颗粒分析方法。

土的颗粒级配：土中各个粒组的相对含量(各粒组占土粒总重的百分数)。

筛分法：适用于0.075mm≤d≤60mm。

比重计法

沉降分析方法

移液管法

（３）级配曲线：级配指标（不均匀系数Cu、曲率系数Ｃc）定义及指标的用途；

级配良好标准：Cu≥5且Cc=1~3。

（4）矿物成分：原生矿物、次生矿物（高岭石、伊利石、蒙脱石）

亲水性：蒙脱石>伊利石>高岭石

测定方法

2．土的液相（土中水）

（１）结合水：强结合水、弱结合水。

强结合水性质接近固体，粘土中只含有强结合水时，呈固体状态； 弱结合水是粘性土在某一含水量范围内表现出可塑性的根本原因。 （２）自由水：重力水、毛细水。 ３．土的气相：自由气体和封闭气体。

封闭气体对土的性质的影响：增加土的弹性；阻塞渗流通道从而降低了土的渗透性。

（三）土的三相比例指标（土的物理性质指标）

１．直接测定指标：ρ（或γ）、Gs、w的定义；变化范围；主要测试方法。 ２．换算指标：e、n、Sr及γsat、γ＇、γd的定义；变化范围。 ３．三相比例指标之间的换算：三相图的应用。

（四）砂土的密实度

１．判断砂土密实状态的指标：e、Dr、N63.5。 ２．相对密度Dr

Dremaxeemaxemin判别标准：

Dr = 1， 最密状态

Dr = 0， 最松状态 Dr≤ 1/3， 疏松状态 1/3 < Dr≤ 2/3， 中密状态 Dr > 2/3， 密实状态

（五）粘性土的物理状态

１．界限含水量：液限、塑限定义及测定方法。

注意：液限和塑限是粘性土的固有特征，因而不会随外界条件，如含水量的变化而发生改变。 ２．塑性指数：定义及物理含义。

一般情况下，塑性指数的大小与土中结合水的发育程度和含量有关，即与土的颗粒组成

（粘粒含量）、矿物成分及土中水的离子成分和浓度等因素有关。因此它综合反映了粘性土的物质组成（粘粒含量及矿物成分），被广泛应用于细粒土的工程分类和评价。 ３．液性指数：

ILwwpwLwp用途：判断粘性土的稠度状态。 判断标准：

0 0.25 0.75 1

IL

坚硬硬塑可塑软塑流塑

（六）土的结构

１．粗粒土结构特征：单粒结构。

２．细粒土结构特征：蜂窝结构和絮状结构。

蜂窝结构：主要由粉粒（0.075~0.005mm）组成的土的结构形式。

絮状结构：由粘粒（<0.005mm）集合体组成的土的结构形式，进一步又分为片堆与片架结构。其中片架结构对扰动比较敏感。 ３．结构性指标 （１）粘性土的灵敏度St （2）粘性土的触变性

（七）土的击实性

１．基本概念：击实性、粘性土的最优含水量。 ２．粘性土击实曲线特点：

（１）击实曲线与饱和曲线不相交；

（２）击实功越大，最优含水量越小，最大干密度越大。

３．粗粒土击实特点：

（１）不存在最优含水量 （２）全干和饱和状态容易压实 （３）压实标准：相对密度

（八）土的工程分类

分类依据：

粗粒土：颗粒大小及级配组成； 细粒土：矿物成分及亲水性（Ip）。

二、土的渗透及工程问题

１．渗透定律

达西定律：

vki适用条件：层流。

２．渗透系数

（１）渗透系数物理意义

（２）测定方法：常水头试验和变水头试验。

（３）影响因素：土粒大小和级配、孔隙比、水温、饱和度（封闭气体的含量）等。

３．渗流作用下土的应力状态

（１）有效应力原理

（２）渗流作用下土中有效应力的变化 渗流向上，有效应力减小； 渗流向下，有效应力增加。

（３）渗透力：渗透力概念、计算方法（j=iγw）及性质。

４．渗透变形

（１）渗透变形的基本形式：流土、管涌。

（２）流土发生条件：表层土，向上渗流，icr＝ ′/ w。 （３）管涌：Cu>10，i>icr。

三、土中的应力

1．地基中自重应力计算

（1）均质地基： czz（2）层状地基： cz

cxcyK0cziiH（3）地下水位对自重应力的影响。

2．基底压力和基底附加压力计算

需注意大偏心（ｅ＞l／６）情况下基底压力计算方法。

3．地基中附加应力计算

（1）集中力作用：布氏解（弹性理论解），地基中附加应力分布特征。 （2）分布荷载作用： 一般通式： σzKp0附加应力系数K的影响因素：L/B（或x/B——条形基础）和z/B。 （3）任意位置处的附加应力计算：角点法+叠加原理。

根据叠加原理可知，若基底附加压力相同，则基础底面面积越大，地基中的附加应力越大。且对于中心荷载作用下的地基，基础中心下的附加应力最大，故地基的平均沉降量一般以基底中心下的沉降计。

4．双层地基对土中附加应力的影响

上硬下软（E上>E下）：应力扩散； 上软下硬（E上大面积均布荷载作用下，附加应力不会沿