土力學(xué)基本知識(shí)(存儲(chǔ)版)

　　

【正文】 ?? ? ? ?? ???有 效 應(yīng) 力 分 布 面 積 ＝總 應(yīng) 力 分 布 面 積基本概念 地基固結(jié)度是指地基土層在某一壓力作用下，經(jīng)歷時(shí)間 t所產(chǎn)生的固結(jié)變形量與最終固結(jié)變形量之比值，或土中超孔隙水壓力消散程度 ? ?0 0 ,Z c t c z t zU s s u u u ???? ? ? ?在時(shí)刻 t的沉降量與最終沉降量之比 3) 常見計(jì)算 條件 雙面排水時(shí) ?無論哪種情況，均按情況 1計(jì)算； ?壓縮土層深度 H取 1/2值 透水邊界 apbp應(yīng)力分布： 1 2 5 3 4 基本情況： 透水邊界 H 2vvCTtH? 求某一時(shí)刻 t的固結(jié)度與沉降量 t Tv=Cvt/H2 2vvT4t , ( T ) 28U 1 e 或 查 表?????St=Ut S? Ut= St /S? 從 Ut 查表確定 Tv 2vvTHtC?求達(dá)到某一沉降量 (固結(jié)度 ) 所需要的時(shí)間 [例 2] 某飽和黏土層的厚度為 10m， 在大面積荷載 p0=120kPa作用下 ， 設(shè)該土層的初始孔隙比 e0=1， 壓縮系數(shù) α=,壓縮模量 ES=， 滲透系數(shù) k= 108 cm/s。 三軸壓縮試驗(yàn)測(cè)定，按剪切前的固結(jié)狀態(tài)和剪切時(shí) 的排水條件分為三種 固結(jié)排水試驗(yàn)、固結(jié)不排水試驗(yàn) 和 不固結(jié)不排水試驗(yàn)。填土為粘性土，其重度、內(nèi)摩擦角、粘聚力如下圖所示 ，求主動(dòng)土壓力及其作用點(diǎn)，并繪出主動(dòng)土壓力分布圖 h=6m ?=17kN/m3 c=8kPa ?=20o 【 解答 】 主動(dòng)土壓力系數(shù) a n 2 ＝?????? ?? ?oaK墻底處土壓力強(qiáng)度 k P aKchKp aaa ＝?? ?臨界深度 mKcz a )/(20 ＝??主動(dòng)土壓力 mkNKchKzhE aaa /)2)(( 0 ＝??? ?主動(dòng)土壓力作用點(diǎn)距墻底的距離 mzh ))(3/1( 0 ??2c√Ka z 0 Ea (hz 0)/3 6m ?hKa2c√Ka 。通過試驗(yàn)測(cè)得土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo) c=15 kPa，? =20o。它在固結(jié)過程中隨時(shí)間不斷變化，固結(jié)完成應(yīng)等于零，飽水土層中任意時(shí)刻的總孔隙水壓力應(yīng)是靜孔隙水壓力與超靜孔隙水壓力之和。 3 求出計(jì)算點(diǎn)垂線上各分層層面處的豎向自重應(yīng)力 ?c ( 從地面起算 )。 地基最終沉降量的計(jì)算常用方法有 (傳統(tǒng)的 )分層總和法和規(guī)范推薦的分層總和法。 超固結(jié)比 OCR ：前期固結(jié)應(yīng)力與現(xiàn)有有效應(yīng)力之比 ， 即 OCR＝ pc/p 正常固結(jié)土： 先期固結(jié)壓力等于現(xiàn)時(shí)的土壓力 pc＝ p0 OCR=1 超固結(jié)土： 先期固結(jié)壓力大于現(xiàn)時(shí)的土壓力 pcp0 OCR1, OCR愈大 ， 土受到的超固結(jié)作用愈強(qiáng) ， 在其他條件相同的情況下 ， 其壓縮性愈低 。 因此土的壓縮亦要經(jīng)過一段時(shí)間才能完成 。 ?影響因素 ?計(jì)算方法 ?分布規(guī)律 上部結(jié)構(gòu) 基礎(chǔ) 地基 建筑物設(shè)計(jì) ?暫不考慮上部結(jié)構(gòu)的影響，使問題得以簡化； ?用荷載代替上部結(jié)構(gòu)。 k: 反映土的透水性能的比例系數(shù)，稱為滲透系數(shù) 單位： mm/s, cm/s, m/s, m/day 適用條件： 層流（線性流） ?巖土工程中的絕大多數(shù)滲流問題，包括砂土或一般 粘土，均屬層流范圍 （ 1）粗粒土： ①礫石類土中的滲流常不符合達(dá) 西定律 ②砂土中滲透速度 vcr=i v o i0 兩種特例： （ 2）粘性土： 致密的粘土 i i0, v = k(i i0 ) i v o vcr ( 1)mv kim?? 滲透系數(shù)的測(cè)定及影響因素 室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定方法 野外試驗(yàn)測(cè)定方法 常水頭試驗(yàn)法 變水頭試驗(yàn)法 井孔抽水試驗(yàn) 井孔注水試驗(yàn) 1. 測(cè)定方法 適用透水性較 大的砂性土 適 適用透水性較 小的粘性土 H1 H2 H3 H Δ h k1 k2 k3 x z q1x q3x q2x L 1 1 2 2 不透水層 (1) 水平滲流 條件 : mhiiL???x m xqq? ?mHH? ?層狀地基的等效滲透系數(shù) 等效滲透系數(shù) : qx=vxH=kxiH Σqmx=Σ kmimHm ? ?x m mmm1k H kHHkH???? ??????層狀地基的等效滲透系數(shù) (2) 豎直滲流 H1 H2 H3 H Δ h k1 k2 k3 x z v 承壓水 條件 : mvv?mhh? ? ??mHH? ?等效滲透系數(shù) : mmmvHhk??zkvHh ?? mzmvHvHkk? ?mmmmhvkH??mzmH11k H k????????zmmHkHk??算例 d ay/m100k,d ay/m1k,d ay/,332211??????按層厚加權(quán)平均，由較大值控制 倒數(shù)按層厚加權(quán)平均，由較小值控制 d a y/ Hkk iix ?? ?d a y/kHHkiiz ??? 滲透力與滲透變形 一 滲透力的性質(zhì) 物理意義： 單位土體內(nèi)土骨架所受到的滲透水流的拖曳力，它是體積力 j = γwi 大小： 方向： 與 i 方向一致（均質(zhì)土與 滲流方向一致） 作用對(duì)象： 土骨架 滲透力與浮力有何區(qū)別？ 基本類型 二 .滲透變形（滲透破壞） 流土 管涌 土工建筑物及地基由于滲流作用而出現(xiàn)的變形或破壞 形成條件 防治措施 1. 流土 流土 在向上的滲透作用下，表層局部土體顆粒同時(shí)發(fā)生懸浮移動(dòng)的現(xiàn)象 粘性土 k1k2 砂性土 k2 壩體 滲流 crii0JW ?????原因： i icr : 土體處于穩(wěn)定狀態(tài) i = icr : 土體處于臨界狀態(tài) i icr : 土體發(fā)生流土破壞 在滲流作用下，一定級(jí)配的無粘性土中的細(xì)小顆粒，通過較大顆粒所形成的孔隙發(fā)生移動(dòng)，最終在土中形成與地表貫通的管道。 實(shí)際上是一種鋁 — 硅酸鹽晶體，由硅片和鋁片構(gòu)成的晶包所組合而成。 對(duì)一般的土而言，通常既經(jīng)歷過物理風(fēng)化，又有化學(xué)風(fēng)化，只不過哪種占優(yōu)而已。 特征： ?物理風(fēng)化：量變過程，形成的土顆粒較粗； ?化學(xué)風(fēng)化：質(zhì)變過程，形成的土顆粒很細(xì)。其結(jié)構(gòu)可分為晶體和非晶體，以晶體礦物為主。 gvuzhw 22????wuhz??? 滲透試驗(yàn)與達(dá)西定律 達(dá)西定律 (滲透定律 ) v k i??在層流狀態(tài)的滲流中，滲透速度 v與水力坡降 i的一次方成正比，并與土的性質(zhì)有關(guān)。 基底壓力 附加應(yīng)力 地基沉降變形 基底反力 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的外荷載 上部結(jié)構(gòu)的自重及各種荷載都是通過基礎(chǔ)傳到地基中的。 孔隙中水和氣體向外排出要有一個(gè)時(shí)間過程 。 1 2 1 22 1 2 1l o g l o g l o g ( / )ce e e eCp p p p?????壓縮指數(shù)五、應(yīng)力歷史對(duì)壓縮性的影響 先期固結(jié)應(yīng)力 pc：土在歷史上曾受到過的最大有效應(yīng)力 。對(duì)一般粘性土來講，固結(jié)沉降是基礎(chǔ)沉降或地基沉降的主要部分，通常所說的基礎(chǔ)沉降一般都是指 固結(jié)沉降 。一般取分層厚hi≤ hi=1~2m， b為基礎(chǔ)寬度。 2 超靜孔隙水壓力 ，是由外荷載引起，超出靜水位以上的那部分孔隙水壓力。 ?1f ?3 13c tg2c??? ???ta nf c? ? ???? ? O ? c 132???131313 132si n2 c t gc t g2cc??????? ? ? ??????? ? ? ???213231t a n 45 2 t a n 4522t a n 45 2 t a n 4522cc????????? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 土體處于極限平衡狀態(tài)時(shí)，破壞面與大主應(yīng)力作用面的夾角為 ? f ? f 2? f ?3 ?1 c ? A ? ? cctg? 1/2(?1 +?3 ) ? ? 2459021 ??? ??????f?45m ax ???說明： 剪破面并不產(chǎn)生于最大剪應(yīng)力面，而與最大剪應(yīng)力面成 ? / 2的夾角，可知，土的剪切破壞并不是由最大剪應(yīng)力 τmax所控制 ?max 4. 破壞判斷方法 221 , 3 422x z x zxz? ? ? ????? ??? ? ?????σ1σ1f 彈性平衡狀態(tài) σ1=σ1f 極限平衡狀態(tài) σ1σ1f 破壞狀態(tài) ? ? O