《《土力學(xué)課件》PPT課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《土力學(xué)課件》PPT課件（139頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、本課程與其它課程的關(guān)系理 論 力 學(xué) 材 料 力 學(xué) 彈 性 力 學(xué)結(jié) 構(gòu) 力 學(xué)土力學(xué)與地基基礎(chǔ) 高 層 結(jié) 構(gòu) 建 筑 施 工 路 基 路 面 橋 梁 工 程 土力學(xué)研究?jī)?nèi)容土力學(xué)課程內(nèi)容土力學(xué)發(fā)展史生活中的土力學(xué)古代工程中土力學(xué)的運(yùn)用經(jīng)典工程案例在上海的工程建設(shè)中的應(yīng)用土力學(xué)的學(xué)習(xí)方法 研究土的物理，化學(xué)和力學(xué)性質(zhì)及土體在荷載、水、溫度等外界因素作用下的與工程建筑有關(guān)的土的變形和強(qiáng)度特性的應(yīng)用科學(xué)土力學(xué)的具體內(nèi)容包括土的四要素（粒度、密度、濕度、構(gòu)度），土的三性質(zhì)（滲透性、壓縮性、抗剪性）和土體的三個(gè)穩(wěn)定性（滲透穩(wěn)定性、變形穩(wěn)定性和強(qiáng)度穩(wěn)定性） 緒 言 一 、 土 力 學(xué) 、 地 基 及

2、 基 礎(chǔ) 的 有 關(guān) 概 念 1 土 力 學(xué) -研 究 土 的 應(yīng) 力 、 變 形 、 強(qiáng) 度 和 穩(wěn) 定以 及 土 與 結(jié) 構(gòu) 物 相 互 作 用 等 規(guī) 律 的 一 門(mén) 力 學(xué) 分 支 稱為 土 力 學(xué) 。 2 地 基 支 撐 建 筑 物 荷 載 、 且 受 建 筑 物 影 響 的那 一 部 分 地 層 稱 為 地 基 。 3 基 礎(chǔ) -建 筑 物 向 地 基 傳 遞 荷 載 的 下 部 結(jié) 構(gòu) 就是 基 礎(chǔ) (參 看 圖 o1)。 4 地 基 基 礎(chǔ) 設(shè) 計(jì) 的 先 決 條 件 ： 在 設(shè) 計(jì) 建 筑 物 之 前 ， 必 須 進(jìn) 行 建 筑 場(chǎng) 地 的 地 基勘 察 ， 充 分 了 解

3、、 研 究 地 基 土 (巖 )層 的 成 因 及 構(gòu) 造 、它 的 物 理 力 學(xué) 性 質(zhì) 、 地 下 水 情 況 以 及 是 否 存 在 (或 可能 發(fā) 生 )影 響 場(chǎng) 地 穩(wěn) 定 性 的 不 良 地 質(zhì) 現(xiàn) 象 (如 滑 坡 、巖 溶 、 地 震 等 )， 從 而 對(duì) 場(chǎng) 地 件 作 出 正 確 的 評(píng) 價(jià) 。 5 地 基 基 礎(chǔ) 設(shè) 計(jì) 的 兩 個(gè) 基 本 條 件 ： (1)要 求 作 用 于 地 基 的 荷 載 不 超 過(guò)地 基 的 承 載 能 力 ， 保 證 地 基 在 防 止 整體 破 壞 方 面 有 足 夠 的 安 全 儲(chǔ) 備 ； (2)控 制 基 礎(chǔ) 沉 降 使 之 不 超

4、 過(guò) 地 基的 變 形 允 許 值 ， 保 證 建 筑 物 不 因 地 基變 形 而 損 壞 或 者 影 響 其 正 常 使 用 。 6 基 礎(chǔ) 結(jié) 構(gòu) 的 型 式 ： 7 地 基 類(lèi) 型 8 地 基 基 礎(chǔ) 設(shè) 計(jì) 方 案 的 選 取 原 則 9 地 基 及 基 礎(chǔ) 的 重 要 性 二 、 本 課 程 的 特 點(diǎn) 和 學(xué) 習(xí) 要 求 1 課 程 的 特 點(diǎn) ： （ 1） 地 基 及 基 礎(chǔ) 課 程 涉 及 工 程 地 質(zhì) 學(xué) 、土 力 學(xué) 、 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 和 施 工 幾 個(gè) 學(xué) 科 領(lǐng) 域 ， 內(nèi) 容廣 泛 、 綜 合 性 強(qiáng) ； （ 2） 課 程 理 論 性 和 實(shí) 踐 性 均 較 強(qiáng)

5、 。 2學(xué) 習(xí) 要 求 ： (1)學(xué) 習(xí) 和 掌 握 土 的 應(yīng) 力 、 變 形 ， 強(qiáng) 度 和地 基 計(jì) 算 等 土 力 學(xué) 基 本 原 理 ； (2)學(xué) 習(xí) 和 掌 握 淺 基 礎(chǔ) 和 樁 基 礎(chǔ) 的 設(shè) 計(jì) 方法 ； (3)熟 悉 土 的 物 理 力 學(xué) 性 質(zhì) 的 原 位 測(cè) 試 技術(shù) 以 及 室 內(nèi) 土 工 試 驗(yàn) 方 法 ； （ 4） 重 視 工 程 地 質(zhì) 基 本 知 識(shí) 的 學(xué) 習(xí) ， 了解 工 程 地 質(zhì) 勘 察 的 程 序 和 方 法 ， 注 意 閱 讀 和 使用 工 程 地 質(zhì) 勘 察 資 料 能 力 的 培 養(yǎng) 。 第 一 章 土 的 物 理 性 質(zhì) 及 分 類(lèi) 11

6、概 述1土 的 定 義 ： 土 是 連 續(xù) ， 堅(jiān) 固 的 巖 石 在 風(fēng) 化 作 用 下 形 成 的 大 小 懸殊 的 顆 粒 ， 經(jīng) 過(guò) 不 同 的 搬 運(yùn) 方 式 ， 在 各 種 自 然 環(huán) 境 中生 成 的 沉 積 物 。2 土 的 三 相 組 成 ： 土 的 物 質(zhì) 成 分 包 括 有 作 為 土 骨 架 的 固 態(tài) 礦 物 顆 粒 、孔 隙 中 的 水 及 其 溶 解 物 質(zhì) 以 及 氣 體 。 因 此 ， 土 是 由 顆粒 (固 相 )、 水 (液 相 )和 氣 (氣 相 )所 組 成 的 三 相 體 系 。 12 土 的 生 成一 、 地 質(zhì) 作 用 的 概 念1地 球 的 圈

7、 層 構(gòu) 造 ： 外 圈 層 ： 大 氣 圈 、 水 圈 、 生 物 圈 ； 內(nèi) 圈 層 ： 地 殼 、 地 幔 、 地 核 。 構(gòu) 成 天 然 地 基 的 物 質(zhì) 是 地 殼 內(nèi) 的 巖 石 和 土 。 地 殼 的 一 般厚 度 為 30一 80km。2地 質(zhì) 作 用 -導(dǎo) 致 地 殼 成 分 變 化 和 構(gòu) 造 變 化 的 作 用 。 根 據(jù) 地 質(zhì) 作 用 的 能 量 來(lái) 源 的 不 同 ， 可 分 為 內(nèi)力 地 質(zhì) 作 用 和 外 力 地 質(zhì) 作 用(1)內(nèi) 力 地 質(zhì) 作 用 : 由 于 地 球 自 轉(zhuǎn) 產(chǎn) 生 的 旋 轉(zhuǎn) 能 和 放 射 性元 素 蛻 變 產(chǎn) 生 的 熱 能 等 ，

8、 引 起 地 殼 物 質(zhì) 成 分 、 內(nèi) 部 構(gòu) 造以 及 地 表 形 態(tài) 發(fā) 生 變 化 的 地 質(zhì) 作 用 。 如 巖 漿 作 用 、 地 殼運(yùn) 動(dòng) (構(gòu) 造 運(yùn) 動(dòng) )和 變 質(zhì) 作 用 。 1)巖 漿 作 用 -存 在 于 地 殼 以 下 深 處 高 溫 、 高 壓 的 復(fù) 雜硅 酸 鹽 熔 融 體 (巖 漿 )， 沿 著 地 殼 薄 弱 地 帶 上 升 侵 入 地 殼或 噴 出 地 表 且 冷 凝 后 生 成 為 巖 漿 巖 的 地 質(zhì) 作 用 。 2)地 殼 運(yùn) 動(dòng) -地 殼 的 升 降 運(yùn) 動(dòng) 和 水 平 運(yùn) 動(dòng) 。 升 降 運(yùn) 動(dòng) 表 現(xiàn) 為 地 殼 的 上 拱 和 下 拗 ，

9、 形 成 大 型 的 構(gòu) 造 隆 起 和 拗 陷 ： 水平 運(yùn) 動(dòng) 表 現(xiàn) 為 地 殼 巖 層 的 水 平 移 動(dòng) ， 使 巖 層 產(chǎn) 生 各 種 形態(tài) 的 褶 皺 和 斷 裂 地 殼 運(yùn) 動(dòng) 的 結(jié) 果 ， 形 成 了 各 種 類(lèi) 型 的地 質(zhì) 構(gòu) 造 和 地 球 表 面 的 基 本 形 態(tài) 。 3)變 質(zhì) 作 用 -在 巖 漿 活 動(dòng) 和 地 殼 運(yùn) 動(dòng) 過(guò) 程 中 ， 原 巖(原 來(lái) 生 成 的 各 種 巖 石 )在 高 溫 、 高 壓 下 及 揮 發(fā) 性 物 質(zhì) 的滲 入 下 ， 發(fā) 生 成 分 、 結(jié) 構(gòu) 、 構(gòu) 造 變 化 的 地 質(zhì) 作 用 。(2)外 力 地 質(zhì) 作 用 ： 由

10、 于 太 陽(yáng) 輻 射 能 和 地 球 重 力 位 能 所 引 起 的 地 質(zhì) 作用 。 它 包 括 氣 溫 變 化 、 雨 雪 、 山 洪 、 河 流 、 湖 泊 、 海 洋 、冰 川 、 風(fēng) 、 生 物 等 的 作 用 。1)風(fēng) 化 作 用 -外 力 (包 括 大 氣 、 水 、 生 物 )對(duì) 原 巖 發(fā) 生 機(jī)械 破 碎 和 化 學(xué) 變 化 的 作 用 。2)沉 積 巖 和 土 的 生 成 -原 巖 風(fēng) 化 產(chǎn) 物 （ 碎 屑 物 質(zhì) ） ， 在雨 雪 水 流 、 山 洪 急 流 、 河 流 、 湖 浪 、 海 浪 、 冰 川 或 風(fēng) 等 外 力 作 用 下 ， 被 剝 蝕 ， 搬 運(yùn) 到

11、 大 陸 低 洼 處 或 海 洋 底 部沉 積 下 來(lái) ， 在 漫 長(zhǎng) 的 地 質(zhì) 年 代 里 ， 沉 積 的 物 質(zhì) 逐 漸 加厚 ， 在 覆 蓋 壓 力 和 含 有 碳 酸 鈣 、 二 氧 化 硅 、 氧 化 鐵 等膠 結(jié) 物 的 作 用 下 ， 使 起 初 沉 積 的 松 軟 碎 屑 物 質(zhì) 逐 漸壓 密 、 脫 水 、 膠 結(jié) 、 硬 化 生 成 新 的 巖 石 ， 稱 為 沉 積 巖 。未 經(jīng) 成 巖 作 用 所 生 成 的 所 謂 沉 積 物 ， 也 就 是 通 常 所 說(shuō)的 “ 土 ” 。3） 風(fēng) 化 、 剝 蝕 、 搬 運(yùn) 及 沉 積 -外 力 地 質(zhì) 作 用 過(guò) 程 中 的風(fēng)

12、 化 、 剝 蝕 、 搬 運(yùn) 及 沉 積 ， 是 彼 此 密 切 聯(lián) 系 的 。 風(fēng) 化作 用 為 剝 蝕 作 用 創(chuàng) 造 了 條 件 ， 而 風(fēng) 化 、 剝 蝕 、 搬 運(yùn) 又為 沉 積 作 用 提 供 了 物 質(zhì) 的 來(lái) 源 。 剝 蝕 作 用 與 沉 積 作 用在 一 定 時(shí) 間 和 空 間 范 圍 內(nèi) ， 以 某 一 方 面 的 作 用 為 主 導(dǎo) ，例 如 ， 河 流 上 游 地 區(qū) 以 剝 蝕 為 主 ， 下 游 地 區(qū) 以 沉 積 為主 ， 山 地 以 剝 蝕 占 優(yōu) 勢(shì) ， 平 原 以 沉 積 占 優(yōu) 勢(shì) 二 、 礦 物 與 巖 石 的 概 念 巖 石 -一 種 或 多 種 礦

13、 物 的 集 合 體 。 礦 物 -地 殼 中 天 然 生 成 的 自 然 元 素 或 化 合 物 ， 它 具有 一 定 的 物 理 性 質(zhì) 、 化 學(xué) 成 份 和 形 態(tài) (一 ) 造 巖 礦 物 組 成 巖 石 的 礦 物 稱 為 造 巖 礦 物 。 礦 物 按 生 成 條 件 可 分 為 原 生 礦 物 和 次 生 礦 物 兩 大 類(lèi) 。 區(qū) 分 礦 物 可 以 礦 物 的 形 狀 、 顏 色 、 光 澤 、 硬 度 、 解 理 、比 重 等 特 征 為 依 據(jù) 。 （ 二 ） 巖 石 巖 石 的 主 要 特 征 包 括 礦 物 成 分 、 結(jié) 構(gòu) 和 構(gòu) 造 三 方 面 。 巖 石 的

14、 結(jié) 構(gòu) 巖 石 中 礦 物 顆 粒 的 結(jié) 晶 程 度 、 大 小 和形 狀 、 及 其 彼 此 之 間 的 組 合 方 式 。 巖 石 的 構(gòu) 造 -巖 石 中 礦 物 的 排 列 方 式 及 填 充 方 式 。 巖 漿 巖 、 沉 積 巖 、 變 質(zhì) 巖 是 按 成 因 劃 分 的 三 大 巖 類(lèi) ，其 亞 類(lèi) 劃 分 列 于 表 1-3、 表 1-4、 表 1-5。 三 地 質(zhì) 年 代 的 概 念 地 質(zhì) 年 代 -地 殼 發(fā) 展 歷 史 與 地 殼 運(yùn) 動(dòng) ， 沉 積 環(huán) 境及 生 物 演 化 相 對(duì) 應(yīng) 的 時(shí) 代 段 落 。 相 對(duì) 地 質(zhì) 年 代 -根 據(jù) 古 生 物 的 演

15、化 和 巖 層 形 成 的順 序 ， 所 劃 分 的 地 質(zhì) 年 代 。 在 地 質(zhì) 學(xué) 中 ， 根 據(jù) 地 層 對(duì) 比 和 古 生 物 學(xué) 方 法 把 地質(zhì) 相 對(duì) 年 代 劃 分 為 五 大 代 (太 古 代 、 元 古 代 、 古 生 代 、中 生 代 和 新 生 代 )， 每 代 又 分 為 若 干 紀(jì) ， 每 紀(jì) 又 細(xì) 分 為若 干 世 及 期 。 在 每 一 個(gè) 地 質(zhì) 年 代 中 ， 都 劃 分 有 相 應(yīng) 的 地層 （ 參 見(jiàn) 表 1-6） 在 新 生 代 中 最 新 近 的 一 個(gè) 紀(jì) 稱 為 第 四 紀(jì) ， 由 原 巖風(fēng) 化 產(chǎn) 物 （ 碎 屑 物 質(zhì) ） ， 經(jīng) 各 種

16、 外 力 地 質(zhì) 作 用 (剝 蝕 、搬 運(yùn) 、 沉 積 )形 成 尚 未 膠 結(jié) 硬 化 的 沉 積 物 (層 )， 通 稱 “ 第 四 紀(jì) 沉 積 物 (層 )” 或 “ 土 ” 。四 第 四 紀(jì) 沉 積 物 (層 ) 不 同 成 因 類(lèi) 型 的 第 四 紀(jì) 沉 積 物 ， 各 具 有 一 定 的 分 布規(guī) 律 和 工 程 地 質(zhì) 特 征 ， 以 下 分 別 介 紹 其 中 主 要 的 幾 種 成因 類(lèi) 型 。 (一 )殘 積 物 、 坡 積 物 和 洪 積 物 1 殘 積 物殘 積 物 是 殘 留 在 原 地 未 被 搬 運(yùn) 的 那一 部 分 原 巖 風(fēng) 化 剝 蝕 后 的 產(chǎn) 物 ，

17、而另 一 部 分 則 被 風(fēng) 和 降 水 所 帶 走 。 2 坡 積 物 坡 積 物 是 雨 雪 水 流 的 地 質(zhì) 作 用 將 高 處 巖 石 風(fēng) 化 產(chǎn) 物緩 慢 地 洗 刷 剝 蝕 、 順 著 斜 坡 向 下 逐 漸 移 動(dòng) 、 沉 積 在 較 平緩 的 山 坡 上 而 形 成 的 沉 積 物 。 3 洪 積 物 (Q” ) 由 暴 雨 或 大 量 融 雪 驟 然 集 聚 而 成 的 暫 時(shí) 性 山 洪 急 流 ，具 有 很 大 的 剝 蝕 和 搬 運(yùn) 能 力 。它 沖 刷 地 表 ， 挾 帶 著 大 量 碎 屑 物 質(zhì) 堆 積 于 山 谷 沖 溝 出 口 或山 前 傾 斜 平 原 而

18、形 成 洪 積 物 (圖 14)。由 相 鄰 溝 谷 口 的 洪 積 扇 組 成 洪 積 扇 群 圖 l5)。 如 果 逐 漸擴(kuò) 大 以 至 連 接 起 來(lái) ， 則 形 成 洪 積 沖 積 平 原 的 地 貌 單 元 。洪 積 物 常 呈 現(xiàn) 不 規(guī) 則 交 錯(cuò) 的 層 理 構(gòu) 造 ， 如 具 有 夾 層 、 尖 滅或 透 鏡 體 等 產(chǎn) 狀 (圖 16)。 (二 )沖 積 物 (Q) 沖 積 物 是 河 流 流 水 的 地 質(zhì) 作 用 將 兩 岸 基 巖 及 其 上 部 覆 蓋的 坡 積 、 洪 積 物 質(zhì) 剝 蝕 后 搬 運(yùn) 、 沉 積 在 河 流 坡 降 平 緩 地帶 形 成 的 沉 積

19、 物 。 1平 原 河 谷 沖 積 物平 原 河 谷 除 河 床 外 ， 大 多 數(shù) 都 有 河 漫 灘 及 階 地 等 地 貌 單 元(圖 17)。 2 山 區(qū) 河 谷 沖 積 層在 山 區(qū) ， 河 谷 兩 岸 陡 削 ， 大 多 僅 有 河 谷 階 地 (圖 1-8)。 (三 )其 它 沉 積 物 除 了 上 述 四 種 成 囚 類(lèi) 型 的 沉 積 物 外 ， 還 有 海 洋 沉 積 物(Q” )、 湖 泊 沉 積 物 (Q )、冰 川 沉 積 物 (Q” )及 風(fēng) 積 物 (Q” )等 ， 它 們 是 分 別 由 海 洋 ，湖 泊 、 冰 川 及 風(fēng) 等 的 地 質(zhì) 作 用 形 成 的

20、1-3 土 的 組 成 一 土 的 固 體 顆 粒 土 中 的 固 體 顆 粒 (簡(jiǎn) 稱 土 粒 )的 大 小 和 形 狀 、 礦物 成 分 及 其 組 成 情 況 是 決 定 土 的 物 理 力 學(xué) 性 質(zhì) 的重 要 因 素 。 (一 ) 土 的 顆 粒 級(jí) 配 在 自 然 界 中 存 在 的 土 ， 都 是 由 大 小 不 同 的 土 粒組 成 的 。 土 粒 的 粒 徑 由 粗 到 細(xì) 逐 漸 變 化 時(shí) ， 土 的 性 質(zhì) 相 應(yīng)地 發(fā) 生 變 化 ， 例 如 土 的 性 質(zhì) 隨 著 粒 徑 的 變 細(xì) 可 由無(wú) 粘 性 變 化 到 有 粘 性 。 將 土 中 各 種 不 同 粒 徑

21、的 土 粒 ， 按 適 當(dāng) 的 粒 徑 范 圍 ，分 為 若 干 粒 組 ， 各 個(gè) 粒 組 隨 著 分 界 尺 寸 的 不 同 而呈 現(xiàn) 出 一 定 質(zhì) 的 變 化 。 劃 分 粒 組 的 分 界 尺 寸 稱 為 界 限 粒 徑 。 表 l-8提 供 的 是 一 種 常 用 的 土 粒 粒 組 的 劃 分 方 法 。表 中 根 據(jù) 界 限 粒 徑 200、 20、 2、 0 05和 0 005mm把 土粒 分 為 六 大 粒 組 ： 漂 石 塊 石 )顆 粒 、 卵 石 (碎 石 )顆 粒 、圓 礫 (角 礫 )顆 粒 、 砂 粒 、 粉 粒 及 粘 粒 。 土 粒 的 大 小 及 其 組

22、成 情 況 ， 通 常 以 土 中 各 個(gè) 粒 組的 相 對(duì) 含 量 (各 粒 組 占 土 粒 總 量 的 百 分 數(shù) )來(lái) 表 示 ，稱 為 土 的 顆 粒 級(jí) 配 。 顆 粒 分 析 試 驗(yàn) ： 篩 分 法 ； 比 重 計(jì) 法 根 據(jù) 顆 粒 大 小 分 析 試 驗(yàn) 成 果 ， 可 以 繪 制 如 圖 110所 示 的 顆 粒 級(jí) 配 累 積 曲 線 由 曲 線 的 坡 度 可 判 斷 土 的 均 勻 程 度 有 效 粒 徑 ； 限 定 粒 徑 。 利 用 顆 粒 級(jí) 配 累 積 曲 線 可 以 確 定 土 粒 的 級(jí) 配 指 標(biāo) ， 如與 的 比 值 稱 為 不 均 勻 系 數(shù) ： 又

23、如 曲 率 系 數(shù) 用 下 式 表 示 ： 不 均 勻 系 數(shù) 反 映 大 小 不 同 粒 組 的 分 布 情 況 ， 越 大 表示 土 粒 大 小 的 分 布 范 圍 越 大 ， 其 級(jí) 配 越 良 好 ， 作 為 填 方 工程 的 土 料 時(shí) ， 則 比 較 容 易 獲 得 較 大 的 密 實(shí) 度 曲 率 系 數(shù) 描寫(xiě) 的 是 累 積 曲 線 的 分 布 范 圍 ， 反 映 曲 線 的 整 體 形 狀 。 顆 粒 級(jí) 配 可 在 一 定 程 度 上 反 映 土 的 某 些 性 質(zhì) 。1060 ddCu 6010 230dddCc (二 )土 粒 的 礦 物 成 分 土 粒 的 礦 物 成

24、分 主 要 決 定 于 母 巖 的 成 分 及 其 所 經(jīng) 受 的風(fēng) 化 作 用 。 不 同 的 礦 物 成 分 對(duì) 土 的 性 質(zhì) 有 著 不 同 的 影 響 ，其 中 以 細(xì) 粒 組 的 礦 物 成 分 尤 為 重 要 。 1、 六 大 粒 組 的 礦 物 成 分 漂 石 、 卵 石 、 圓 礫 等 粗 大 顆 粒 ； 砂 粒 ； 粉 粒 ； 粘 粒 。 2、 粘 土 礦 物 的 比 表 面 由 于 粘 土 礦 物 是 很 細(xì) 小 的 扁 平 顆 粒 ， 顆 粒 表 面 具 有 很強(qiáng) 的 與 水 相 互 作 用 的 能 力 ， 表 面 積 愈 大 ， 這 種 能 力 就 愈 強(qiáng) 。粘 土

25、礦 物 表 面 積 的 相 對(duì) 大 小 可 以 用 單 位 體 積 (或 質(zhì) 量 )的 顆粒 總 表 面 積 (稱 為 比 表 面 )來(lái) 表 示 。 由 于 土 粒 大 小 不 同 而 造 成 比 表 面 數(shù) 值 上 的 巨 大 變 化 ，必 然 導(dǎo) 致 土 的 性 質(zhì) 的 突 變 ， 所 以 ， 土 粒 大 小 對(duì) 土 的 性 質(zhì) 起著 重 要 的 作 用 。 二 、 土 中 的 水 和 氣 (一 )土 中 水 在 自 然 條 件 下 ， 土 中 總 是 含 水 的 。 土 中 水 可 以 處 于 液態(tài) 、 固 態(tài) 或 氣 態(tài) 。 存 在 于 土 中 的 液 態(tài) 水 可 分 為 結(jié) 合 水

26、和 自 由 水 兩 大 類(lèi) ： 1 結(jié) 合 水 結(jié) 合 水 是 指 受 電 分 子 吸 引 力 吸 附 于 土 粒 表 面 的 土 中 水 。這 種 電 分 子 吸 引 力 高 達(dá) 幾 千 到 幾 萬(wàn) 個(gè) 大 氣 壓 ， 使 水 分 子和 土 粒 表 面 牢 固 地 粘 結(jié) 在 一 起 。 由 于 土 粒 (礦 物 顆 粒 )表 面 一 般 帶 有 負(fù) 電 荷 ， 圍 繞 土 粒形 成 電 場(chǎng) ， 在 土 粒 電 場(chǎng) 范 圍 內(nèi) 的 水 分 子 和 水 溶 液 中 的 陽(yáng) 離子 (如 Na、 Ca”、 A1”等 )一 起 吸 附 在 土 粒 表 面 。 因 為 水 分子 是 極 性 分 子 (

27、氫 原 子 端 顯 正 電 荷 ， 氧 原 子 端 顯 負(fù) 電 荷 )，它 被 土 粒 表 面 電 荷 或 水 溶 液 中 離 子 電 荷 的 吸 引 而 定 向 排 列(圖 113)。 雙 電 子 層 (1)強(qiáng) 結(jié) 合 水 強(qiáng) 結(jié) 合 水 是 指 緊 靠 土 粒 表 面 的 結(jié) 合 水 (2)弱 結(jié) 合 水 弱 結(jié) 合 水 緊 靠 于 強(qiáng) 結(jié) 合 水 的 外 圍 形 成 一 層 結(jié) 合 水 膜 。 2自 由 水 自 由 水 是 存 在 于 土 粒 表 面 電 場(chǎng) 影 響 范 圍 以 外 的 水 。 它的 性 質(zhì) 和 普 通 水 一 樣 ， 能 傳 遞 靜 水 壓 力 ， 冰 點(diǎn) 為 0 ，

28、有溶 解 能 力 。 自 由 水 按 其 移 動(dòng) 所 受 作 用 力 的 不 同 ， 可 以 分 為 重 力 水和 毛 細(xì) 水 。 (1)重 力 水 重 力 水 是 存 在 于 地 下 水 位 以 下 的 透 水 層 中 的 地 下 水 ， 它 是 在 重 力 或 壓 力 差 作 用 下 運(yùn) 動(dòng) 的 自 由 水 ， 對(duì) 土 粒 有 浮力 作 用 。 (2)毛 細(xì) 水 毛 細(xì) 水 是 受 到 水 與 空 氣 交 界 面 處 表 面 張 力 作 用 的 自由 水 毛 細(xì) 水 存 在 于 地 下 水 位 以 上 的 透 水 土 層 中 。 毛 細(xì)水 按 其 與 地 下 水 面 是 否 聯(lián) 系 可 分

29、 為 毛 細(xì) 懸 掛 水 (與 地 下 水無(wú) 直 接 聯(lián) 系 )和 毛 細(xì) 上 升 水 (與 地 下 水 相 連 )兩 種 。 當(dāng) 土 孔 隙 中 局 部 存 在 毛 細(xì) 水 時(shí) ， 毛 細(xì) 水 的 彎 液 面 和土 粒 接 觸 處 的 表 面 引 力 反 作 用 于 土 粒 上 ， 使 土 粒 之 間 由于 這 種 毛 細(xì) 壓 力 而 擠 緊 (圖 114)， 土 因 而 具 有 微 弱 的 粘聚 力 ， 稱 為 毛 細(xì) 粘 聚 力 。 (二 )土 中 氣 。 I 土 中 的 氣 體 存 在 于 土 孔 隙 中 未 被 水 所 占 據(jù) 的 部 位 。 三 、 土 的 結(jié) 構(gòu) 和 構(gòu) 造 土

30、的 結(jié) 構(gòu) 是 指 由 土 粒 單 元 的 大 小 、 形 狀 、 相 互 排 列及 其 聯(lián) 結(jié) 關(guān) 系 等 因 素 形 成 的 綜 合 特 征 。 一 般 分 為 單 粒 結(jié)構(gòu) 、 蜂 窩 結(jié) 構(gòu) 和 絮 狀 結(jié) 構(gòu) 三 種 基 本 類(lèi) 型 。 在 同 一 土 層 中 的 物 質(zhì) 成 分 和 顆 粒 大 小 等 都 相 近 的 各部 分 之 間 的 相 互 關(guān) 系 的 特 征 稱 為 土 的 構(gòu) 造 ， 土 的 構(gòu) 造 最主 要 特 征 就 是 成 層 性 即 層 理 構(gòu) 造 。 土 的 構(gòu) 造 的 另 一 特 征是 土 的 裂 隙 性 。 14 土 的 三 相 比 例 指 標(biāo) 上 節(jié) 介

31、紹 了 土的 組 成 ， 特 別 是 土 顆粒 的 粒 組 和 礦 物 成 分 ，是 從 本 質(zhì) 方 面 了 解 土的 性 質(zhì) 的 根 據(jù) 。 但 是為 了 對(duì) 土 的 基 本 物 理性 質(zhì) 有 所 了 解 ， 還 需要 對(duì) 土 的 三 相 土粒 (固 相 )、 土 中 水(液 相 )和 土 中 氣 (氣相 )的 組 成 情 況 進(jìn) 行數(shù) 量 上 的 研 究 。土 的 三 相 比 例 指 標(biāo) ： 土 粒 比 重 、 含 水 量 、 密 度 、 干 密 度 、飽 和 密 度 、 有 效 密 度 、 孔 隙 率 、 孔 隙 比 、 飽 和 度 。 1 5 無(wú) 粘 性 土 的 密 實(shí) 度 無(wú) 粘 性

32、 土 的 密 實(shí) 度 與 其 工 程 性 質(zhì) 有 著 密切 的 關(guān) 系 ， 呈 密 實(shí) 狀 態(tài) 時(shí) ， 強(qiáng) 度 較 大 ， 可 作 為 良好 的 天 然 地 基 ， 呈 松 散 狀 態(tài) 時(shí) ， 則 是 不 良 地 基 。對(duì) 于 同 一 種 無(wú) 粘 性 土 ， 當(dāng) 其 孔 隙 比 小 于 某 一 限 度時(shí) ， 處 于 密 實(shí) 狀 態(tài) ， 隨 著 孔 隙 比 的 增 大 ， 則 處 于中 密 、 稍 密 直 到 松 散 狀 態(tài) 。 以 下 介 紹 與 無(wú) 粘 性 土 的 最 大 和 最 小 孔 隙 比 、相 對(duì) 密 實(shí) 度 等 有 關(guān) 密 實(shí) 度 的 指 標(biāo) 。 無(wú) 粘 性 土 的 相 對(duì) 密 實(shí)

33、 度 為 maxmax minr e eD e e 根 據(jù) 值 可 把 砂 土 的 密 實(shí) 度 狀 態(tài) 劃 分 為 下 列 三 種 ： 密 實(shí) 的 中 密 的 松 散 的1 0.67rD 0.67 0.33 rD 0.33 0rD rD 砂 土 的 密 實(shí) 度 碎 石 土 的 密 實(shí) 度 1 6 粘 性 土 的 物 理 特 征 一 粘 性 土 的 界 限 含 水 量 粘 性 土 由 于 其 含 水 量 的 不 同 ， 而 分 別 處 于 固 態(tài) 、半 固 態(tài) 、 可 塑 狀 態(tài) 及 流 動(dòng) 狀 態(tài) 粘 性 土 由 一 種 狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 到 另 一 種 狀 態(tài) 的 分 界 含 水量 ， 叫 做 界

34、 限 含 水 量 。 我 國(guó) 目 前 以 聯(lián) 合 法 測(cè) 定 液 限 和 塑 限 二 、 粘 性 土 的 塑 性 指 數(shù) 和 液 性 指 數(shù) 1、 塑 性 指 數(shù) 是 指 液 限 和 塑 限 的 差 值 (省 去 符 號(hào) )，即 土 處 在 可 塑 狀 態(tài) 的 含 水 量 變 化 范 圍 。 p l pI w w 塑 性 指 數(shù) 的 大 小 與 土 中 結(jié) 合 水 的 含 量 有 關(guān) 2、 液 性 指 數(shù) 是 指 粘 性 土 的 天 然 含 水 量 和 塑 限 的 差值 與 塑 性 指 數(shù) 之 比 。 p pl l p pw w w wI w w I 用 液 性 指 數(shù) 可 表 示 粘 性 土

35、 的 軟 硬 狀 態(tài) ， 見(jiàn) 表 4-14 三 、 粘 性 土 的 靈 敏 度 和 觸 變 性 天 然 狀 態(tài) 下 的 粘 性 土 、 通 常 都 具 有 一 定 的 結(jié) 構(gòu) 性 ， 當(dāng)受 到 外 來(lái) 因 素 的 擾 動(dòng) 時(shí) ， 土 粒 間 的 膠 結(jié) 物 質(zhì) 以 及 土 粒 ， 離子 、 水 分 子 所 組 成 的 平 衡 體 系 受 到 破 壞 ， 土 的 強(qiáng) 度 降 低 和壓 縮 性 增 大 土 的 結(jié) 構(gòu) 性 對(duì) 強(qiáng) 度 的 這 種 影 響 ， 一 般 用 靈 敏度 來(lái) 衡 量 。 土 的 靈 敏 度 是 以 原 狀 土 的 強(qiáng) 度 與 同 一 土 經(jīng) 重 塑(指 在 含 水 量 不

36、變 條 件 下 使 土 的 結(jié) 構(gòu) 徹 底 破 壞 )后 的 強(qiáng) 度 之比 來(lái) 表 示 的 。 ut rqS q 土 的 觸 變 性 飽 和 粘 性 土 的 結(jié) 構(gòu) 受 到 擾 動(dòng) ， 導(dǎo) 致 強(qiáng) 度 降 低 ， 但 當(dāng) 擾動(dòng) 停 止 后 ， 土 的 強(qiáng) 度 又 隨 時(shí) 間 而 逐 漸 增 長(zhǎng) 。 粘 性 土 的 這 種抗 剪 強(qiáng) 度 隨 時(shí) 間 恢 復(fù) 的 膠 體 化 學(xué) 性 質(zhì) 稱 為 土 的 觸 變 性 。 1 7 土 的 滲 透 性 土 的 滲 透 性 一 般 是 指 水 流 通 過(guò) 土 中 孔 隙 難易 程 度 的 性 質(zhì) ， 或 稱 透 水 性 。 地 下 水 在 土 中 的 滲

37、透 速 度 一 般 可 按 達(dá) 西 Darcy)根 據(jù) 實(shí) 驗(yàn) 得 到 的 直 線 滲 透 定 律 計(jì) 算 ， 其 公 式 如 下 (圖1 25)： v ki ( )v k i i 粘 性 土 的 達(dá) 西 定 律 1 8 地 基 土 (巖 )的 分 類(lèi) 地 基 土 (巖 )分 類(lèi) 的 任 務(wù) 是 根 據(jù) 分 類(lèi) 用途 和 土 (巖 )的 各 種 性 質(zhì) 的 差 異 將 其 劃 分 為 一 定 的類(lèi) 別 。 土 (巖 )的 合 理 分 類(lèi) 具 有 很 大 的 實(shí) 際 意 義 ， 例如 根 據(jù) 分 類(lèi) 名 稱 可 以 大 致 判 斷 土 (巖 )的 工 程 特 性 、評(píng) 價(jià) 土 (巖 )作 為 建

38、 筑 材 料 的 適 宜 性 以 及 結(jié) 合 其 他指 標(biāo) 來(lái) 確 定 地 基 的 承 載 力 等 等 。 閱 讀 33-39頁(yè) 內(nèi) 容 。 第 二 章 地 基 的 應(yīng) 力 和 變 形 研 究 地 基 的 應(yīng)力 和 變 形 ， 必 須 從 土 的應(yīng) 力 與 應(yīng) 變 的 基 本 關(guān) 系出 發(fā) 來(lái) 研 究 。 當(dāng) 應(yīng) 力 很小 時(shí) ， 土 的 應(yīng) 力 應(yīng) 變關(guān) 系 曲 線 就 不 是 一 根 直線 (圖 2 1)， 亦 即 土 的變 形 具 有 明 顯 的 非 線 性特 征 。 21 概 述 2 2 土 中 自 重 應(yīng) 力 在 計(jì) 算 土 中 自 重 應(yīng) 力 時(shí) ， 假 設(shè) 天 然 地 面 是一

39、個(gè) 無(wú) 限 大 的 水 平 面 ， 因 而 在 任 意 豎 直 面 和 水 平面 上 均 無(wú) 剪 應(yīng) 力 存 在 。 可 取 作 用 于 該 水 平 面 上 任 一單 位 面 積 的 土 柱 體 自 重 計(jì) 算 (圖 2 2)， 即 ： 地 基 中 除 有 作 用 于 水 平 面 上 的 豎 向 自 重 應(yīng) 力 外 ，在 豎 直 面 上 還 作 用 有 水 平 向 的 側(cè) 向 自 重 應(yīng) 力 。 由于 沿 任 一 水 平 面 上 均 勻 地 無(wú) 限 分 布 ， 所 以 地 基 土 在自 重 作 用 下 只 能 產(chǎn) 生 豎 向 變 形 ， 而 不 能 有 側(cè) 向 變形 和 剪 切 形 。 cz

40、z 0cx cy czK 0 xy yx zx 必 須 指 出 ， 只 有 通 過(guò) 土 粒 接 觸 點(diǎn) 傳 遞 的 粒 間 應(yīng) 力 ， 才能 使 土 粒 彼 此 擠 緊 ， 從 而 引 起 土 體 的 變 形 ， 而 且 粒 間 應(yīng) 力又 是 影 響 土 體 強(qiáng) 度 的 個(gè) 重 要 因 素 ， 所 以 粒 間 應(yīng) 力 又 稱 為有 效 應(yīng) 力 。 因 此 ， 土 中 自 重 應(yīng) 力 可 定 義 為 土 自 身 有 效 重 力在 土 體 中 引 起 的 應(yīng) 力 。 土 中 豎 向 和 側(cè) 向 的 自 重 應(yīng) 力 一 般 均指 有 效 自 重 應(yīng) 力 。 以 后 各 章 節(jié) 中 把 常 用 的 豎

41、 向 有 效 自 重 應(yīng) 力 ，簡(jiǎn) 稱 為 自 重 應(yīng) 力 ， 并 改 用 符 號(hào) 表 示 。 czz 地 基 土 往 往 是 成 層 的 ， 成 層 土 自 重 應(yīng) 力 的 計(jì) 算 公 式 ：1nc i ii h 自 然 界 中 的 天 然 土 層 ， 一 般 形 成 至 今 已 有 很 長(zhǎng) 的 地質(zhì) 年 代 ， 它 在 自 重 作 用 下 的 變 形 早 巳 穩(wěn) 定 。 但 對(duì) 于 近 期沉 積 或 堆 積 的 土 層 ， 應(yīng) 考 慮 它 在 自 應(yīng) 力 作 用 下 的 變 形 。此 外 ， 地 下 水 位 的 升 降 會(huì) 引 起 土 中 自 重 應(yīng) 力 的 變 化 (圖24)。 例 題

42、27 某 建 筑 場(chǎng) 地 的 地 質(zhì) 柱 狀 圖 和 土 的 有 關(guān) 指 標(biāo)列 于 例 圖 21中 。 試 計(jì) 算 地 面下 深 度 為 2.5m、 5m和 9m處 的 自 重 應(yīng) 力 ， 并 繪 出 分 布 圖 。 解 本 例 天 然 地 面 下 第 一 層 粉 土 厚 6m， 其 中 地 下水 位 以 上 和 以 下 的 厚 度 分 別 為 3.6 m和 2.4m， 第 二 層 為粉 質(zhì) 粘 土 層 。 依 次 計(jì) 算 2.5m、 3.6m、 5m、 6m、 9m各 深 度處 的 土 中 豎 向 自 重 應(yīng) 力 ， 計(jì) 算 過(guò) 程 及 自 重 應(yīng) 力 分 布 圖 一并 列 于 例 圖 21

43、中 。 2-3基 底 壓 力 (接 觸 應(yīng) 力 ) 建 筑 物 荷 載 通 過(guò) 基 礎(chǔ) 傳 遞 給 地 基 ， 在 基 礎(chǔ)底 面 與 地 基 之 間 便 產(chǎn) 生 了 接 觸 應(yīng) 力 。 它 既 是 基 礎(chǔ) 作用 于 地 基 的 基 底 壓 力 ， 同 時(shí) 又 是 地 基 反 用 于 基 礎(chǔ) 的基 底 反 力 。 對(duì) 于 具 有 一 定 剛 度 以 及 尺 寸 較 小 的 柱 下 單 獨(dú) 基礎(chǔ) 和 墻 下 條 形 基 礎(chǔ) 等 ， 其 基 底 壓 力 可 近 似 地 按 直 線分 布 的 圖 形 計(jì) 算 ， 即 按 下 述 材 料 力 學(xué) 公 式 進(jìn) 行 簡(jiǎn) 化計(jì) 算 。 一 、 基 底 壓 力

44、的 簡(jiǎn) 化 計(jì) 算 (一 )中 心 荷 載 下 的 基 底 壓 力 中 心 荷 載 下 的 基 礎(chǔ) ， 其 所 受 荷 載 的 合 力 通 過(guò) 基 底 形心 。 基 底 壓 力 假 定 為 均 勻 分 布 (圖 25)， 此 時(shí) 基 底 平 均壓 力 設(shè) 計(jì) 值 按 下 式 計(jì) 算 ： F Gp A (二 )偏 心 荷 載 下 的 基 底 壓 力 對(duì) 于 單 向 偏 心 荷 載 下 的 矩 形 基 礎(chǔ) 如 圖 26所 示 。 設(shè) 計(jì)時(shí) ， 通 常 基 底 長(zhǎng) 邊 方 向 取 與 偏 心 方 向 一 致 ， 此 時(shí) 兩 短 邊 邊緣 最 大 壓 力 設(shè) 計(jì) 值 與 最 小 壓 力 設(shè) 計(jì) 值 按

45、 材 料 力 學(xué) 短 柱 偏 心受 壓 公 式 計(jì) 算 ： minmaxpp WMlbGF maxminpp 61F G elb l = AdG G max 2( )3F Gp bkmax minpp yxx yMMF Glb W W 12pp yxx yMMF Glb W W 矩 形 基 礎(chǔ) 在 雙 向 偏 心 荷 載 作 用 下 ， 如 基 底 最 小 壓力 ， 則 矩 形 基 底 邊 緣 四 個(gè) 角 點(diǎn) 處 的 壓 力0min p 二 、 基 底 附 加 壓 力 建 筑 物 建 造 前 ， 土 中 早 巳 存 在 著 自 重 應(yīng) 力 。 如果 基 礎(chǔ) 砌 置 在 天 然 地 面 上 ，

46、那 末 全 部 基 底 壓 力 就 是 新 增加 于 地 基 表 面 的 基 底 附 加 壓 力 。 一 般 天 然 土 層 在 自 重 作用 下 的 變 形 早 巳 結(jié) 束 ， 因 此 只 有 基 底 附 加 壓 力 才 能 引 起地 基 的 附 加 應(yīng) 力 和 變 形 。 實(shí) 際 上 ， 一 般 淺 基 礎(chǔ) 總 是 埋 置 在 天 然 地 面 下 一定 深 度 處 ， 該 處 原 有 的 自 重 應(yīng) 力 由 于 開(kāi) 挖 基 坑 而 卸 除 。因 此 ， 由 建 筑 物 建 造 后 的 基 底 壓 力 中 扣 除 基 底 標(biāo) 高 處 原有 的 土 中 自 重 應(yīng) 力 后 ， 才 是 基 底

47、平 面 處 新 增 加 于 地 基 的基 底 附 加 壓 力 ， 基 底 平 均 附 加 壓 力 值 按 下 式 計(jì) 算 (圖 28)： 0 0 0p p p d 有 了 基 底 附 加 壓 力 ， 即 可 把 它 作 為 作 用 在 彈 性 半空 間 表 面 上 的 局 部 荷 載 ， 由 此 根 據(jù) 彈 性 力 學(xué) 求 算 地基 中 的 附 加 應(yīng) 力 。 2 4 地 基 附 加 應(yīng) 力 地 基 附 加 應(yīng) 力 是 指 建 筑 物 荷 重 在 土 體 中 引起 的 附 加 于 原 有 應(yīng) 力 之 上 的 應(yīng) 力 。 其 計(jì) 算 方 法 一 般假 定 地 基 土 是 各 向 同 性 的 、

48、均 質(zhì) 的 線 性 變 形 體 ， 而且 在 深 度 和 水 平 方 向 上 都 是 無(wú) 限 延 伸 的 ， 即 把 地 基看 成 是 均 質(zhì) 的 線 性 變 形 半 空 間 ， 這 樣 就 可 以 直 接 采用 彈 性 力 學(xué) 中 關(guān) 于 彈 性 半 空 間 的 理 論 解 答 。 計(jì) 算 地 基 附 加 應(yīng) 力 時(shí) ， 都 把 基 底 壓 力 看 成 是 柔性 荷 載 ， 而 不 考 慮 基 礎(chǔ) 剛 度 的 影 響 。 建 筑 物 作 用 于 地 基 上 的 荷 載 ， 總 是 分 布 在 一 定 面 積 上的 局 部 荷 載 ， 因 此 理 論 上 的 集 中 力 實(shí) 際 是 沒(méi) 有 的

49、 。 但 是 ，根 據(jù) 彈 性 力 學(xué) 的 疊 加 原 理 利 用 布 辛 奈 斯 克 解 答 ， 可 以 通 過(guò)積 分 或 等 代 荷 載 法 求 得 各 種 局 部 荷 載 下 地 基 中 的 附 加 應(yīng) 力 。 (二 )等 代 荷 載 法 如 果 地 基 中 某 點(diǎn) M與 局 部 荷 載 的 距 離 比 荷 載 面 尺 寸 大很 多 時(shí) ， 就 可 以 用 一 個(gè) 集 中 力 代 替 局 部 荷 載 ， 然 后 直 接 應(yīng)用 式 (212c)計(jì) 算 該 點(diǎn) 的 。 z 3 5/2 5/2 222 23 3 12 2 / 1z p z pzr z r z 令 則 上 式 改 寫(xiě) 為 : 5

50、/223 12 / 1K r z 2z pK z K-集 中 力 作 用 下 得 地 基 豎 向 附 加 應(yīng) 力 系 數(shù) ,簡(jiǎn) 稱 集 中應(yīng) 力 系 數(shù) ,按 r/z值 由 表 2-1查 用 。 若 干 個(gè) 豎 向 集 中 力 作 用 在 地 基表 面 上 ， 按 疊 加 原 理 則 地 面 下 深 度 處 某 點(diǎn) 的 附 加 應(yīng) 力 應(yīng) 為各 集 中 力 單 獨(dú) 作 用 時(shí) 在 點(diǎn) 所 引 起 的 附 加 應(yīng) 力 之 和),2,1( nP i 2 21 11n niz i i ii ipK K Pz z 為 均 布 矩 形 荷 載 角 點(diǎn) 下 的 豎 向 附 加 應(yīng) 力 系 數(shù) ， 簡(jiǎn) 稱角

51、 點(diǎn) 應(yīng) 力 系 數(shù) ， 可 按 m及 n值 由 表 22查 得 。 CK 對(duì) 于 均 布 矩 形 荷 載 附 加 應(yīng) 力 計(jì) 算 點(diǎn) 不 位 于 角 點(diǎn) 下 的情 況 ， 就 可 利 用 式 (220)以 角 點(diǎn) 法 求 得 。 圖 212中 列出 計(jì) 算 點(diǎn) 不 位 于 矩 形 荷 載 面 角 點(diǎn) 下 的 四 種 情 況 (在 圖 中 0點(diǎn)以 下 任 意 深 度 z處 )。 計(jì) 算 時(shí) ， 通 過(guò) 0點(diǎn) 把 荷 載 面 分 成 若干 個(gè) 矩 形 面 積 ， 這 樣 ,0點(diǎn) 就 必 然 是 劃 分 出 的 各 個(gè) 矩 形 的 公共 角 點(diǎn) ， 然 后 再 按 式 (2-20)計(jì) 算 每 個(gè)

52、矩 形 角 點(diǎn) 下 同 一 深 度z處 的 附 加 應(yīng) 力 ， 并 求 其 代 數(shù) 和 。 四 種 情 況 的 算 式 分 別 如下 (a)o點(diǎn) 在 荷 載 面 邊 緣式 中 ， 分 別 表 示 相 應(yīng) 于 面 積 I和 的 角 點(diǎn) 應(yīng)力 系 數(shù) 。 必 須 指 出 ， 查 表 2-2時(shí) 所 取 用 邊 長(zhǎng) 應(yīng) 為 任 一 矩 形荷 載 面 的 長(zhǎng) 度 ， 而 為 寬 度 ， 以 下 各 種 情 況 相 同 不 再 贅 述 。(b)o點(diǎn) 在 荷 載 面 內(nèi) 1 2 0( )z c cK K p 21 cc KK 和 1 2 3 4 0( )z c c c cK K K K p (c)o點(diǎn) 在

53、荷 載 面 邊 緣 外 側(cè) 此 時(shí) 荷 載 面 abcd可 看 成 是 由 I(ofbg)與 (ofah)之 差 和 (oecg)與 (oedh)之 差 合 成 的 ， 所 以 1 2 3 4 0( )z c c c cK K K K p lb (d)o點(diǎn) 在 荷 載 面 角 點(diǎn) 外 側(cè) 把 荷 載 面 看 成 由 I(ohce)、 (ogaf)兩 個(gè) 面 積 中 扣 除 (ohbf)和 (ogde)而 成 的 ， 所 以 1 2 3 4 0( )z c c c cK K K K p 例 題 2-3 以 角 點(diǎn) 法 計(jì) 算 例 圖 2-3所 示 矩 形 基 礎(chǔ) 甲 的 基 底中 心 點(diǎn) 垂 線

54、 下 不 同 深 度 處 的 地 基 附 加 應(yīng) 力 的 分 布 ， 并 考慮 兩 相 鄰 基 礎(chǔ) 乙 的 影 響 (兩 相 鄰 柱 距 為 6m， 荷 載 同 基 礎(chǔ) 甲 )。解 (1)計(jì) 算 基 礎(chǔ) 甲 的 基 底 平 均 附 加 壓 力 標(biāo) 準(zhǔn) 值 如 下 ： 基 礎(chǔ) 及 其 上 回 填 土 得 總 重基 底 平 均 附 加 壓 力 設(shè) 計(jì) 值 基 底 處 的 土 中 自 重 壓 力 標(biāo) 準(zhǔn) 值 基 底 平 均 壓 力 設(shè) 計(jì) 值 20 5 4 1.5 600 GG Ad kN 1940 600 1275 4F Gp kPaA 0 18 1.5 27c d kPa 0 127 27 10

55、0cp p kPa (2)計(jì) 算 基 礎(chǔ) 甲 中 心 點(diǎn) o下 由 本 基 礎(chǔ) 荷 載 引 起 的 ,基 底 中 心點(diǎn) o可 看 成 是 四 個(gè) 相 等 小 矩 形 荷 載 （ oabc） 的 公 共 角點(diǎn) 其 長(zhǎng) 寬 比 l/b 2.5/2=1.25， 取 深 度 z=0、 1、 2、 3、 4、5、 6、 7、 8、 10m各 計(jì) 算 點(diǎn) ， 相 應(yīng) 的 z/b=0、 0.5、 1、 1.5、2、 2.5、 3、 3.5、 4、 5,利 用 表 2 2即 可 查 得 地 基 附 加 應(yīng)力 系 數(shù) Kc1。 z的 計(jì) 算 列 于 例 表 2 3 1根 據(jù) 計(jì) 算 資 料 繪出 z分 布 圖

56、， 見(jiàn) 例 圖 2 3 (二 )三 角 形 分 布 的 矩 形 荷 載 設(shè) 豎 向 荷 載 沿 矩 形 面 積 一 邊 b方 向 上 呈 三 角 形 分 布 (沿另 一 邊 的 荷 載 分 布 不 變 ),荷 載 的 最 大 值 為 取 荷 載 零 值邊 的 角 點(diǎn) 1為 座 標(biāo) 原 點(diǎn) (圖 2-13)則 可 將 荷 載 面 內(nèi) 某 點(diǎn) ( )處 所 取 微 面 積 上 的 分 布 荷 載 以 集 中 力 代 替 。 角 點(diǎn) 1下 深 度 處 的 M點(diǎn) 由 該 集 中 力 引 起 的 附 加 應(yīng)力 ,按 式 (212c)為 ：在 整 個(gè) 矩 形 荷 載 面 積 進(jìn) 行 積 分 后 得 角 點(diǎn)

57、 1下 任 意 深 度 z處 豎向 附 加 應(yīng) 力 : 式 中 0p yx,dydx, dxdypbx 0 zd 302 2 2 5/232 ( )z p xzd dxdyb x y z 1 0z tK p 2 1 2 2 2 2 212 1 1t mn nK m n n m n z 同 理 ， 還 可 求 得 荷 載 最 大 值 邊 的 角 點(diǎn) 2下 任 意 深 度 z處 的 豎向 附 加 應(yīng) 力 為 ： (223) 和 均 為 和 的 函 數(shù) ， 可 由 表 23查 用 。 12 0 0( )tz t cK p K K p 1tK 2tK /m l b /n z bz (三 )均 布 的

58、圓 形 荷 載 設(shè) 圓 形 荷 載 面 積 的 半 徑 為 ， 作 用 于 地 基 表 面 上 的 豎 向均 布 荷 載 為 ， 如 以 圓 形 荷 載 面 的 中 心 點(diǎn) 為 座 標(biāo) 原 點(diǎn)o(圖 214)， 并 在 荷 載 面 積 上 取 微 面 積 ， 以集 中 力 代 替 微 面 積 上 的 分 布 荷 載 ， 則 可 運(yùn) 用 式 (212c)以積 分 法 求 得 均 布 圓 形 荷 載 中 點(diǎn) 下 任 意 深 度 z處 M點(diǎn) 的 如下 ， 0p drrddA z 023 30 02 2 5/2 2 2 3/200 03 12 ( ) ( )rz zA p z rd dr zd pr

59、z r z 0 03/2 2 2011 1( 1)/ rp K pz r 三 、 條 形 荷 載 下 的 地 基 附 加 應(yīng) 力設(shè) 在 地 基 表 面 上 作 用 有 無(wú) 限 長(zhǎng) 及 條 形 荷 載 ， 且 荷 載 沿寬 度 可 按 任 何 形 式 分 布 ， 但 沿 長(zhǎng) 度 方 向 則 不 變 ， 此 時(shí) 地 基中 產(chǎn) 生 的 應(yīng) 力 狀 態(tài) 屬 于 平 面 問(wèn) 題 。 在 工 程 建 筑 中 ， 當(dāng) 然 沒(méi)有 無(wú) 限 長(zhǎng) 的 受 荷 面 積 ， 不 過(guò) ， 當(dāng) 荷 載 面 積 的 長(zhǎng) 寬 比 l/b10時(shí) ， 計(jì) 算 的 地 基 附 加 應(yīng) 力 值 與 按 時(shí) 的 解 相 比 誤 差甚 少

60、 。 因 此 ， 對(duì) 于 條 形 基 礎(chǔ) ， 如 墻 基 、 擋 土 墻 基 礎(chǔ) 、 路 基 、壩 基 等 ， 常 可 按 平 面 問(wèn) 題 考 慮 。 條 形 荷 載 下 的 地 基 附 加 應(yīng)力 為 ： bl 2 20 022 2 24 4 4 11 2 1 2arctan arctan2 2 4 4 1 16z szm n mp n n K pm m n m m 2 20 022 2 24 4 4 11 2 1 2arctan arctan2 2 4 4 1 16x sxm n mp n n K pm m n m m 20 022 2 2324 4 1 16 sxzp m n K pn m

61、 m xz zx 連 續(xù) 固 體連 續(xù) 流 體質(zhì) 點(diǎn) 或 剛 體三 相 堆 積 物 返 回 土的物理性質(zhì)和工程分類(lèi)地基的應(yīng)力和沉降土的壓縮性和地基沉降計(jì)算土的抗剪強(qiáng)度土壓力土坡穩(wěn)定分析地基承載力淺基礎(chǔ)常規(guī)設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)返 回 本學(xué)科理論基礎(chǔ)的發(fā)端，始于18世紀(jì)興起廠工業(yè)革命的歐洲。那時(shí)，隨著資本主義工業(yè)化的發(fā)展，工場(chǎng)手工業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榻蠊I(yè)，建筑的規(guī)模擴(kuò)大了。為了滿足向國(guó)內(nèi)外擴(kuò)張市場(chǎng)的需要，陸上交通進(jìn)入了所謂“鐵路時(shí)代?！币虼?，最初有關(guān)土力學(xué)的個(gè)別理論多與解決鐵路路基問(wèn)題有關(guān)。 l773年，法國(guó)的C.A.庫(kù)倫(Coulomb)根據(jù)試驗(yàn)創(chuàng)立了著名的砂土抗剪強(qiáng)度公式。提出了計(jì)算擋土墻土壓力的滑楔理論。

62、90余年后英國(guó)的W.朗肯(Rankine,1869)又從另一途徑提出了擋土墻土壓力理論。這對(duì)后來(lái)土體強(qiáng)度理論的發(fā)展起了很大的作用。法國(guó)J.布辛奈斯克(Boussinesq,1885)求得了彈性半空間在豎向集中力作用下的應(yīng)力和變形的理論解答。瑞典W費(fèi)爾紐斯(Fellenius,1922)為解決鐵路塌方問(wèn)題作出了土坡穩(wěn)定分析法。這些古典的理論和方法，直到今天，仍不失其理論和實(shí)用的價(jià)值。 在長(zhǎng)達(dá)一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展過(guò)程中，許多研究者承繼前人的研究，總結(jié)了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為孕育本學(xué)科的雛形而作出貢獻(xiàn)。1925年K.太沙基(Terzaghi)歸納發(fā)展了以往的成就，發(fā)表了土力學(xué)(Erdbaumechanik)一書(shū)。

63、接著，這些比較系統(tǒng)完整的科學(xué)著作的出現(xiàn)，帶動(dòng)了各國(guó)學(xué)者對(duì)本學(xué)科各個(gè)方面的探索。從此，上力學(xué)及地基基礎(chǔ)就作為獨(dú)立的科學(xué)而取得個(gè)斷的進(jìn)展。返 回 Charles Augustin de Coulomb (1736 1806)tanf c 返 回 2a a aP zK c K William John Maquorn Rankine (1820 1872)2P P PP zK c K 返 回 Karl von Terzaghi (1923 1963) u 返 回 A.W.Skempton was a well-respected and accomplished professor at Imper

64、ial College in the University of London3 1 3 ( )u B A Darcy s Law is a generalized relationship for flow in rate is a function of the flow area, elevation, fluid pressure and a proportionality constant.Q kAi Being a pioneer, professor Casagrande worked on the fundamental problems of Soil Mechanics,

65、such as soil classification, seepage through earth, and shear strength. It is safe to assume that the “ A-Line” on the plasticity chart is after “ Arthur” . For half a century Nilmar Janbu has been a driving force behind the development of the field of Geotechnics, both in Norway and in the World. S

66、trong in theory, yet with strong interest in practical applications, his exciting guidance has been his permanent mark. He has captured many with his so strong, yet friendly personality. 返 回 David Macaulay, in his book underground has illustrated the foundations and piping from the bottom up without soil. All facilities are built on, in or with earth materials. Thus, the science and engineering of soil and rock, and of the water and other fluids that permeate them are critical for addressing nat