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1、第一章土的物理性質(zhì)及工程分類 土是巖石經(jīng)過物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化、生物風(fēng)化作用后的產(chǎn)物，是由各種大小不同的土粒按各種比例 組成的集合體。 土粒之間的孔隙中包含著水和氣體，是一種三相體系。 第一節(jié)土的三相組成 無機(jī)礦物顆粒［原生礦物：巖留在冷凝過程中形成的礦物，如石英、長石、云母等 固體，顆粒次生礦如原生礦物風(fēng)化昨用斜if鏟物Al2O3、Fe2O3、次生SiO2、 （固相）j1（化學(xué)風(fēng)化）粘土礦物以及碳酸鹽等 有機(jī)質(zhì)：由于微生物作用，土中產(chǎn)生的復(fù)雜的腐殖質(zhì)礦物，還有動植物殘體等有機(jī)物,（生物風(fēng)化）如泥炭等。 結(jié)合水水弱結(jié)合水 平細(xì)水 重力水 （液相）自由水氣體與大氣膨通：與空

2、氣相似，受到外力作用時排出，對土的工程性質(zhì)沒多大影響。 氣相）與大氣不連通：密閉氣體，壓力大被壓縮或溶解于水中，壓力小時氣泡恢復(fù)原狀或重游 離，對土的工程性質(zhì)有很大影響。 （含氣體的土成為非飽和土，非飽和土的工程性質(zhì)研究已成為土力學(xué)的一個新分支） 第二節(jié)土的顆粒特征 1 .他述土粒大小及各種顆粒的相對含量的常用方法: 的土粒，沉降分析法。 對粒徑＞0.075mm 的土粒，篩分法；粒徑＜0.075mm 沉降分析法是根據(jù)土粒在懸液中沉降的速度與粒徑的平方成正比的Stokes公式來確定各粒組相對 含量的方法。 2.土粒大小劃分：塊-碎-礫-砂-粉-粘 （粉：砂粉，粘粉；粘：粉

3、粘，粘土） 粘土粒徑＜0.002mm,為很細(xì)小的扁平顆粒，表面具有極強(qiáng)的和水相互作用的能力。 第三節(jié)土的三相比例指標(biāo) 士的三相五只在體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系稱為三相比例指標(biāo)。三相比例指標(biāo)反映了土的干燥與潮 濕、疏松與緊密，是評價土的工程性質(zhì)的最基本的物理性質(zhì)指標(biāo)，也是工程地質(zhì)勘查報告中不可缺少的 基本內(nèi)容。 土樣體積：V=Vs+Vw+Va（Vv=Vw+Va） 土樣質(zhì)量：m=msmw 三相比例指標(biāo)分為兩種：試驗指標(biāo)，換算指標(biāo) 一、試驗指標(biāo) 包括土的密度、土粒密度、含水量 _m 1. 土的密度：單位體積土的質(zhì)量，P=?（g/cm3）。 v 3.3 土的留度常用環(huán)刀法測t

4、h,單位是g/cm,一般土的密度為1.60?2.20g/cm。 （重度￥:由土的質(zhì)量產(chǎn)生的單位體積的重力，等于密度乘以重力加速度，尸=Pg=10P（kN/m3） 2. 土粒密度：干土粒的質(zhì)量ms與其體積Vs之比，Ps（g/cm3）。 Vs 一般在2.65?2.76。由砂到粘越來越重。 3. 土的含水量與：水的質(zhì)量mw與固體（土粒）ms質(zhì)量之比，0=mwM100% ms 含水量常用烘干法測定，是描述土的干濕程度的重要指標(biāo)，常以百分?jǐn)?shù)表示。 二、換算指標(biāo) 包括土的干密度（干重度）、飽和密度（飽和重度）、有效重度、孔隙比、孔隙率、飽和度 1 .干密度Pd:土的固相質(zhì)量ms與土的總

5、體積V之比，Pd（g/cm3）。 土的干密度越大，土越密實，強(qiáng)度就越高，水穩(wěn)定性也好。常用作填土密實度的施工控制指標(biāo)。 2 .飽和密度Psat：當(dāng)土的孔隙中全部為水充滿時的密度，Psat=msJw（g/cm3）。 3 .有效重度T：當(dāng)涂浸沒在水中時，土的固相收到水的浮力的作用，土體的重力也應(yīng)扣除浮力。計算 地下水位以下土層的自重應(yīng)力時應(yīng)當(dāng)用有效重度，有效重度是扣除浮力以后的固相重力與土的總體積之 比（又稱浮重度），干saYsat_W（（kN/m3） 水的重度兀，純水在4c是的重度等于9.81kN/m3,在工程上化整為10kN/m3。 （P'為有效密度（浮密度）） 4 .土的孔

6、隙比：孔隙的體積Vv與土的固相體積Vs之比，e=Vv/Vs 5 .土的孔隙率：孔隙的體積Vv與土的總體積V之比，n=Vv/V 6 .土的飽和度：孔隙中水的體積Vw與孔隙體積Vv之比，Sr=Vw/Vv 第四節(jié)粘性土的界限含水量 一、粘性土的狀態(tài)與界限含水量 流動狀態(tài)可塑狀態(tài)半固體狀態(tài)固體狀態(tài) 111 液限8L塑限0P縮限6s （從一種狀態(tài)到另一種狀態(tài)的含水量分界點(diǎn)成為界限含水量） 3mm左右時斷裂） 液限測定，用碟式液限儀和錐式液限儀。 塑限測定，撮條法。（把塑性狀態(tài)的土在毛玻璃上用手搓條，搓到土條直徑為二、塑性指數(shù)I0 p 可塑性是粘土區(qū)別于砂土的重要特征。從液限到塑

7、限含水量的變化范圍越大，土的可塑性越好。 Ip ''L 'P 塑性指數(shù) 三、液性指數(shù) Ip習(xí)慣上用不帶％的數(shù)值表示。 p Il 液性指數(shù) Il Il ： 0< Il<1 J ''L—P 時，液性指數(shù)越大，表示土越軟； Il>1時，土處于流動狀態(tài)；Il<0時, 處于半固體或固體狀態(tài)。 第五節(jié)砂土的密實度 砂土的密實度對其工程性質(zhì)具有重要的影響。 密實的砂土具有較高的強(qiáng)度和較低的壓縮性，是良好的建筑物地基； 一、相對密實度 土的孔隙比一般可以用來描述土的密實程度，但砂土還取決于土的級配情況。 為了同時考慮孔隙比和級配的影響，引入砂土相對密實度的概念。

8、 最小孔隙比emin:砂土處于最密實狀態(tài)時的孔隙比； 最大孔隙比emax:砂土處于最疏松狀態(tài)時的孔隙比。 相對密實度Dr ： Dr越接近1,越密實; 二、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗 emax - e Dr 二 emax - emin 越接近 0,越松散。 從理論上講，用相對密實度劃分砂土的密實度比較合理。但實際不好操作。 在工程實踐中，通常用標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)來劃分砂土的密實度 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗：使用規(guī)定的錘重（63.5kg）和落距（76cm）把標(biāo)準(zhǔn)貫入器（帶有刃口的對開管，外徑 50cm,內(nèi)徑35cm）打入土中，記錄貫入一定深度（30cm）所需的錘擊數(shù)N值的原位測試方法。 標(biāo)準(zhǔn)貫入試

9、驗的貫入錘擊數(shù)反映了土層的松密和軟硬程度，是一種簡便的測試手段。 第六節(jié)土的工程分類 第二章粘性土的物理化學(xué)性質(zhì) 粘性土根據(jù)界限含水量分為四個狀態(tài)，砂土沒有這種性質(zhì)。粘性土的這種特質(zhì)取決于粘粒粒組的含 量與粘粒的礦物成分。 粘土的粒徑<0.002mm,因此它具有很大的表面積。顆粒越細(xì)，比表面積越大，表面能越大。 粘土可以分為蒙脫石、伊利石、高嶺石三種類型。 粘土的塑性、壓縮性、脹縮性、強(qiáng)度等工程性質(zhì)受到原子、分子間鍵力的制約，這是粘土物理化學(xué)特性的本質(zhì)。 第一節(jié)鍵力的基本概念 鍵力：原子與原子之間或分子與分子之間的一種聯(lián)結(jié)力。包括化學(xué)鍵、分子鍵、氫鍵三種。 一、化學(xué)鍵 化

10、學(xué)鍵：原子與原子之間的聯(lián)結(jié)。也稱為主鍵或高能鍵。分為離子鍵、共價鍵、金屬鍵三種。 簡單的說，不同元素的原子通過化學(xué)反應(yīng)構(gòu)成一種新的物質(zhì)分子。異性原子之間的聯(lián)結(jié)力稱為離子 鍵；兩個同性原子形成同一元素分子的聯(lián)結(jié)力稱為共價鍵；通過自由電子將原子或離子聯(lián)結(jié)成結(jié)晶格架 的力稱為金屬鍵。 化學(xué)鍵影響范圍最小，約為0.1?0.2Rm,但聯(lián)結(jié)力最大，相當(dāng)于8.4?84J/kmol。二、分子鍵 即范德華鍵，或稱次鍵、低能鍵。分子與分子之間的聯(lián)結(jié)力。三、氫鍵 介于主鍵與次鍵之間的一種鍵力。 第二節(jié)粘土礦物顆粒的結(jié)晶結(jié)構(gòu) 粘土礦物大都屬于硅酸鹽，晶體的原子排列與礦物顆粒的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和光學(xué)性

11、質(zhì)有非常密 切的關(guān)系。 粘土礦物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)主要是兩個基本結(jié)構(gòu)單元組成：硅氧四面體和氫氧化鋁八面體。 第三節(jié)粘土顆粒的膠體化學(xué)性質(zhì) 粘土顆粒粒徑非常微小，<0.002mm,在介質(zhì)中具有明顯的膠體化學(xué)特性，因為粘土顆粒表面帶負(fù)電。_ 第四節(jié)粘土工程性質(zhì)的利用和改良 粘土礦物具有特殊的結(jié)晶構(gòu)造和帶電的特性。 一、電滲排水和電化學(xué)加固 二、利用離子交換改良粘土的工程性質(zhì) 蒙脫石和伊利石，具有很強(qiáng)的親水性，具有吸水膨脹和失水收縮的特性，稱為膨脹土。 在工程中，可以用高價陽離子置換低價離子的辦法來改善土的工程性質(zhì)。因為低價離子使土顆粒周 圍的水膜變厚，即液限明顯上升，可塑性增加。三、

12、粘土的結(jié)構(gòu)性 在粘土顆粒薄片的面上分布著負(fù)電荷，而在邊角處呈現(xiàn)正電荷。 四、粘土的抗剪強(qiáng)度 粘土的抗剪強(qiáng)度由粘聚力分量和摩擦力分量組成。 五、觸變性和觸變泥漿 將純粘土礦物（高嶺土或蒙脫石等）與水制成泥漿時，礦物顆粒吸附大量水化離子和水分子，由于 顆粒的水膜很厚，顆粒與顆粒之間的引力很薄弱，可以長時期懸浮在水中。當(dāng)懸浮液在靜止?fàn)顟B(tài)時，顆 粒之間的微弱引力，使其聚集起來，懸液成為一種糊狀、粘滯度較大的流體。一旦受到振動或擾動時，顆粒之間的聯(lián)結(jié)立即喪失，又恢復(fù)成為流動的液體。這種性質(zhì)成為觸變性。 第三章土中水的運(yùn)動規(guī)律 第一節(jié)土的毛細(xì)性 土的毛細(xì)性是指能夠產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象的性質(zhì)。土

13、的毛細(xì)現(xiàn)象是指土中水在表面張力作用下，沿著細(xì)的 孔隙向上及其他方向移動的現(xiàn)象。這種細(xì)微孔隙中的水被稱為毛細(xì)水。 一、土層中的毛細(xì)水帶 從下到上分為：正常毛細(xì)水帶一毛細(xì)網(wǎng)狀水帶一毛細(xì)懸掛水帶 毛細(xì)懸掛水帶：由地表水滲入而成。當(dāng)?shù)乇碛写髿饨邓a(bǔ)給時，在重力作用下向下移動。 三個毛細(xì)水帶不一定同時存在，取決于當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)。如地下水位很高時，可能就只有正常毛細(xì) 水帶，而沒有毛細(xì)網(wǎng)狀水帶和毛細(xì)懸掛水帶；反之，當(dāng)?shù)叵滤惠^低時，則可能三個同時出現(xiàn)。 二、毛細(xì)水上升高度及上升速度 一個細(xì)管插入水中，可以看到水會沿著毛細(xì)管上升。 濕潤現(xiàn)象。 三、毛細(xì)壓力 干燥的砂土是松散的，濕砂可捏成

14、團(tuán)。因為濕砂的土粒間有一些粘結(jié)力，這個粘結(jié)力是由于土粒間 接觸面上一些水的毛細(xì)壓力形成的。 第二節(jié)土的滲透性 土的滲透性：土孔隙中的自由水在重力作用下發(fā)生運(yùn)動的現(xiàn)象，稱為土的滲透性。一、滲流模型 二、土的層流滲透定律 三、土的滲透性 四、影響土的滲透性的因素 1. 土的粒度成分及礦物成分 2. 結(jié)合水膜的厚度 3. 土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造 4. 水的粘滯度 5. 土中氣體 五、動水力及滲流破壞 流砂：若水的滲流方向自下而上，當(dāng)向上的動水力與土的有效重度相等時，這時土顆粒間的壓力等 于零，土顆粒將處于懸浮狀態(tài)而失去穩(wěn)定，這種現(xiàn)象成為流砂現(xiàn)象。 管涌：當(dāng)水在砂土中滲流時,土中的

15、一些細(xì)小顆粒在動水力的作用下，可能通過粗顆粒的孔隙被水流帶 走，這種現(xiàn)象稱為管涌。 第三節(jié)流網(wǎng)及其應(yīng)用 第四節(jié)土在凍結(jié)過程中水分的遷移和積聚 一、凍土現(xiàn)象及其對工程的危害 凍土根據(jù)凍融情況分為：季節(jié)性凍土、隔年凍土和多年凍土。凍土現(xiàn)象是由凍結(jié)及融化兩種作用引起的。 凍脹現(xiàn)象：某些細(xì)粒土在凍結(jié)時，往往會發(fā)生土層體積膨脹，使地面隆起成丘，即凍脹現(xiàn)象。 凍脹的原因：不僅是由于水分凍結(jié)成冰時體積要增大9%,而主要是由于土層凍結(jié)，周圍未凍結(jié)區(qū) 中的水分會向表層凍結(jié)區(qū)集聚，使凍結(jié)區(qū)土層中水分增加，凍結(jié)后的冰晶體不斷增大，土體積也隨著發(fā) 生膨脹隆起。 凍脹的危害：凍土的凍脹會使路基隆起，

16、使柔性路面鼓包、開裂，使剛性路面錯縫或折斷；凍脹還能使修建在其上的建筑物抬起，引起建筑物開裂、傾斜，甚至倒塌。對工程危害更大的是在季節(jié)性凍土 地區(qū)。 二、凍脹的機(jī)理與影響因素 1 .凍脹的原因 是因為凍結(jié)時土中的水向凍結(jié)區(qū)遷移和積聚。 2 .影響凍脹的因素 (1) 土的因素：凍脹通常發(fā)生在細(xì)粒土中，特別是粉土、粉質(zhì)粘土中，凍結(jié)時水分遷移積聚最強(qiáng)烈,凍脹現(xiàn)象最嚴(yán)重。相反粘土較前兩者為小。 砂礫等粗顆粒土，不會發(fā)生凍脹。所以在工程實踐中，常在路基或路基中換填砂土，以防治凍脹。 (2)水的因素 開敞型凍脹(有外來水源補(bǔ)給)和封閉型凍脹(沒有外來水源補(bǔ)給)。開敞型凍脹更強(qiáng)烈。 3

17、.溫度的因素 氣溫驟降且冷卻強(qiáng)度很大時，這時形成的凍土一般無明顯的凍脹；氣溫緩慢下降，冷卻強(qiáng)度小，凍 脹明顯。 上述三方面的因素是圖層發(fā)生凍脹的三個必要因素。因此，在持續(xù)負(fù)溫作用下，地下水較高處的粉砂、 粉土、粉質(zhì)粘土等土層具有較大的凍脹危害。三、凍結(jié)深度 一般設(shè)計中，均要求將基礎(chǔ)底面至于當(dāng)?shù)貎鼋Y(jié)深度以下。 第四章土中應(yīng)力計算 第五章土的壓縮性與地基沉降計算 第一節(jié)概述 1 .土的壓縮性：在外力作用下土體積縮小的特性 土的壓縮性的兩個特點(diǎn)： (1) 土的壓縮主要是由于孔隙體積減少引起的。土中水具有流動性，在外力作用下會沿著土中孔 隙排出，從而引起土體積減少而發(fā)生壓縮。

18、 (2)由于孔隙水的排出而引起的壓縮對于飽和粘土來說是需要時間的，土的壓縮隨時間增長的過 程稱為土的網(wǎng)遲這是由于粘性土的透水性很差，土中水沿著孔隙排出速度很慢。 2.沉降：在建筑物載荷作用下，地基土主要由于壓縮而引起的豎直方向的位移稱為沉降。 由此，研究建筑物地基沉降包含兩方面內(nèi)容： (1)絕對沉降量的大小，即最終沉降。 (2)沉降與時間的關(guān)系。 第二節(jié)研究土壓縮性的試驗及指標(biāo) 一、室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗及壓縮模量 室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗(亦稱固結(jié)試驗)是研究土壓縮性的最基本的方法。 二、現(xiàn)場載荷試驗及變形模量 三、彈性模量及試驗測定 彈性模量是指正應(yīng)力仃與彈性(即可恢復(fù))正應(yīng)變?yōu)榈?/p>

19、比值，通常用E來表示。 四、關(guān)于三種模量的討論 壓縮*II量Es、變形模量E。、彈性模量E 1 .壓縮模量：是根據(jù)室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗得到的，它的定義是土在完全側(cè)限的條件下,豎向正應(yīng)力與相應(yīng)的變形穩(wěn)定情況下正應(yīng)變的比值。 2 .變形模量：是根據(jù)現(xiàn)場載荷試驗得到的，它是指土在側(cè)向自由膨脹條件下正應(yīng)力與相應(yīng)的正應(yīng)變的比值。 3 .彈性模量：根據(jù)測定方法(靜力法和動力法)分為靜彈模E和動彈模Ed。該參數(shù)常用于彈性理論 公式估算建筑物的初始瞬時沉降。 根據(jù)上述三種模量的定義可看出：壓縮模量和變形模量的應(yīng)變?yōu)榭偟膽?yīng)變，既包括可恢復(fù)的彈性應(yīng)變， 又包括不可恢復(fù)的塑性應(yīng)變；而彈性模量的應(yīng)變只包含

20、彈性應(yīng)變。 第三節(jié)地基沉降實用計算方法 第四節(jié)飽和粘性土地基沉降與時間的關(guān)系 飽和粘性土地基在建筑物荷載作用下經(jīng)過相當(dāng)長時間才能達(dá)到最終沉降,不是瞬時完成的。為了建筑物 的安全與正常使用,對于一些重要特殊的建筑物應(yīng)在工程實踐和分析研究中掌握沉降與時間關(guān)系的規(guī)律性，這是因為較快的沉降速率對于建筑物有較大的危害。 碎石和砂土的壓縮性很小，而滲透性很大，因此受力后固結(jié)穩(wěn)定所需的時間很短，可以認(rèn)為在外荷 載施加完畢時，固結(jié)變形基本就已經(jīng)完成；而對于粘性土及粉土，完全固結(jié)所需的時間就比較長，例如 厚的飽和軟粘土層，其固結(jié)變形需要幾年甚至幾十年才能完成。 因此，實踐中一般只考慮粘性土和粉土

21、的變形與時間的關(guān)系。 一、飽和土的滲流固結(jié) 彈簧-活塞-水模型 圖S，22彈蕾-活塞-水模型 這個模型可用來模擬實際的飽和粘土的滲流固結(jié)。彈簧與土的固體顆粒構(gòu)成的骨架相當(dāng)，圓筒內(nèi)的水與 土骨架周圍空隙中的水相當(dāng)，水從活塞內(nèi)的細(xì)小孔排出相當(dāng)于水在土中的滲透。 二、太沙基一維滲流固結(jié)理論 三、利用沉降觀測資料推算后期沉降與時間關(guān)系 用實測資料推算建筑物沉降St與時間t關(guān)系的關(guān)鍵問題是必須有足夠長時間的觀測資料，才能得到 比較可靠的St?t關(guān)系，同時它也提供了一種估算建筑物最終沉降的方法。 四、飽和粘性土地基沉降的三個階段 飽和粘性土地基最終沉降量從機(jī)理上分析，由三個部

22、分組成，即： s=SdScSs Sd——瞬時沉降（初始沉降、不排水沉降） Sc——固結(jié)沉降（主固結(jié)沉降） Ss——次固結(jié)沉降（次壓縮沉降、徐變沉降） 1 .瞬時沉降Sd 瞬時沉降是在施加荷載后瞬時發(fā)生的，在很短的時間內(nèi)，孔隙中的水來不及排出。因此對于飽和的 粘性土來說，沉降是在沒有體積變形的條件下產(chǎn)生的這種變形實質(zhì)上是通過剪應(yīng)變引起的側(cè)向擠出,是 形狀變形。因此這一沉降計算是考慮了側(cè)向變形的地基沉降計算。在單向壓縮時由于沒有剪應(yīng)力，也就 沒有側(cè)向變形,可以不考慮瞬時沉降這一分量。 2 .固結(jié)沉降Sc 固結(jié)沉降是在荷載作用下，孔隙水被逐漸擠出，孔隙體積逐漸減小，從而土體壓密

23、產(chǎn)生體積變形而 引起的沉降，是粘性土地基沉降最主要的組成部分。 3 .次固結(jié)沉降SS 一般認(rèn)為這是在恒定應(yīng)力狀態(tài)下，土骨架產(chǎn)生徐變的結(jié)果。 干凈的粗砂地基沉降可認(rèn)為是在荷載施加后瞬間發(fā)生的（包括瞬時沉降和固結(jié)沉降，此時已很難分 開），次固結(jié)沉降不明顯。對于飽和軟粘土，實測的瞬時沉降可占最終沉降量的30%?40%,次固結(jié)沉 降量同固結(jié)沉降量相比往往是不重要的。但對于含有有機(jī)質(zhì)的軟粘土，就不能不考慮次固結(jié)沉降。 第六章土的抗剪強(qiáng)度 第一節(jié)概述 土的抗剪強(qiáng)度：土體對于外荷載所產(chǎn)生的剪應(yīng)力的極限抵抗能力。 土體的破壞都是剪切破壞。土的強(qiáng)度問題實質(zhì)上就是土的抗剪強(qiáng)度問題。 第二節(jié)土

24、的強(qiáng)度理論與強(qiáng)度指標(biāo) 一、抗剪強(qiáng)度的庫倫定律 抗剪強(qiáng)度表達(dá)形式：f=C-tg: 式中：Tf——土的抗剪強(qiáng)度（kPa） 仃一一剪切滑動面上的法向應(yīng)力 c土的粘聚力（kPa） ———土的內(nèi)摩擦角（°） 此式稱為庫侖定律，表明一般應(yīng)力水平時土的抗剪強(qiáng)度與滑動面上的法向應(yīng)力之間呈直線關(guān)系，其 中c、中稱為土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。這是研究士的抗剪強(qiáng)度的最基本的定律。 二、土的抗剪強(qiáng)度的構(gòu)成因素 砂土的抗剪強(qiáng)度由內(nèi)摩阻力構(gòu)成，而粘性土的抗剪強(qiáng)度由內(nèi)摩阻力和粘聚力兩個部分組成。 砂土的內(nèi)摩擦角邛變化范圍：中砂、粗砂、礫砂為中=32°?40°;粉砂、細(xì)砂為邛=28°?36°。 粘性土的抗剪強(qiáng)

25、度變化范圍很大，內(nèi)摩擦角為邛=0。?30。 三、土的強(qiáng)度理論一一極限平衡理論 摩爾包線：破壞面上的剪應(yīng)力T與為該面上法向應(yīng)力仃的函數(shù)，F(xiàn)f=f（。）。 摩爾-庫倫強(qiáng)度理論：由庫倫公式表示摩爾包線的土體強(qiáng)度理論稱為摩爾-庫倫強(qiáng)度理論。 第三節(jié)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的試驗方法及其應(yīng)用 目前室內(nèi)最常用的是直接剪切試驗和三軸壓縮試驗。 圖&7應(yīng)變控制式直剪儀 1-籠軸⑵底座;3.透水石出泅微表；5?活塞;4上盒:7-七伴活河微表身-里力環(huán)；1工卜盒 M6-9二軸壓箱儀 I.調(diào)壓冏;；周圖壓力表門-周圍反力誨*力排水閥內(nèi)體變管;0排水管1空形量表海量力環(huán)滬排氣孔：1工軸向加壓

26、出特；廿?壓力室；12JJ簡閥；13.零位指示器J4■孔隙壓力表門，城智46-孔隙后力閥門7?嘉舍舒；1&手輪；??馬達(dá):絳變速箱 第四節(jié)土的天然強(qiáng)度及其在荷載作用下的強(qiáng)度增長正確的確定土的天然強(qiáng)度是地基基礎(chǔ)設(shè)計中首先要解決的問題。 第五節(jié)關(guān)于土的抗剪強(qiáng)度影響因素的討論 主要是土的性質(zhì)（如土的顆粒組成、原始密度、粘性土的觸變性等）和應(yīng)力狀態(tài)（如前期固結(jié)壓力等）兩個方面。 一、土的礦物成分、顆粒形狀和級配的影響 粘性土：主要是礦物成分的影響。礦物成分主要是對粘性土的粘聚力產(chǎn)生顯著影響。一般來說，粘 性土的抗剪強(qiáng)度隨著粘粒和粘土礦物含量的增加而增大，或者說隨著膠體活動性的增強(qiáng)而增大。

27、 砂性土：主要是顆粒形狀、大小及級配的影響。一般來說，在土的顆粒級配中，粗顆粒越多、形狀越不規(guī)則、表面越粗糙，則其內(nèi)摩擦角越大，因而其抗剪強(qiáng)度也越高。 二、含水量的影響 含水量的增高一般將使土的抗剪強(qiáng)度降低。表現(xiàn)在兩方面：一是水分在較粗顆粒之間起著潤滑作用， 使摩阻力降低；二是粘土顆粒表面結(jié)合水膜的增厚使原始粘聚力減小。 砂土：含水量對砂土抗剪強(qiáng)度的影響較小。粘土：含水量對粘土抗剪強(qiáng)度的影響較大。三、原始密度的影響 土的原始密度越大，抗剪強(qiáng)度越高。 四、粘性土觸變性的影響 粘性土的強(qiáng)度會因擾動而削弱，但經(jīng)過靜置又可得到一定程度的恢復(fù)。即觸變性。 五、土的應(yīng)力歷史的影響 土的

28、受壓過程所造成的受力歷史狀態(tài)，對土體強(qiáng)度的試驗結(jié)果也有影響。 第七章土壓力計算 第一節(jié)概述 在土建工程中，擋土結(jié)構(gòu)是一種常用的結(jié)構(gòu)物。 f) 圖7d各種型式的擋￡結(jié)構(gòu)物 力支撐建筑物周圉填匕的擋土墻山)橋臺：。酶道汨)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)ie)支擻邊坡的擋土墻；力碼頭 根據(jù)擋土結(jié)構(gòu)物側(cè)向位移方向和大小可分為三種類型的士壓力: 1 .靜止土壓力。若剛性的擋土墻保持原來位置靜止不動，則作用在墻上的土壓力稱為靜止土壓力。 作用在每延米擋土墻上靜止土壓力的合力用E0(kN/m)表示，靜止土壓力強(qiáng)度用p0(kPa)表示。 2 .主動土壓力。若擋土墻在墻后填土壓力作用下，背離著填土

29、方向移動，這時作用在墻上的土壓力將由靜止土壓力逐漸減小，當(dāng)墻后土體達(dá)到極限平衡，并出現(xiàn)連續(xù)滑動面使土體下滑，這時土壓力減 至最小值，稱為主動土壓力，用Ea(kN/m)和pa(kPa)表示。 3 .被動土壓力。若擋土墻在外力作用下，向填土方向移動，這時作用在墻上的土壓力將由靜止土壓力逐漸增大，一直到土體達(dá)到極限平衡，并出現(xiàn)連續(xù)滑動面，墻后土體向上擠出隆起，這時土壓力增至最大值，稱為被動土壓力，用Ep(kN/m)和pp(kPa)表示。 圖Z2上壓力的上種類型 a)算止土壓力；b)主動‘壓力祓動土壓力 實際上，土壓力是擋土結(jié)構(gòu)與土體相互作用的結(jié)果，大部分情況下的土壓力均

30、介于上述三種極限狀 態(tài)土壓力之間。 擋土墻達(dá)到被動土壓力的位移遠(yuǎn)大于導(dǎo)致主動土壓力所需的位移。 第二節(jié)靜止土壓力計算 可假定墻后 計算靜止土壓力時，墻后填土處于彈性平衡狀態(tài)，由于墻靜止不動，土體無側(cè)向位移,填土內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)為半無限⑴彈性體的應(yīng)力狀態(tài)。這時，土體表面下任意深度z處的靜止土壓力強(qiáng)度為： Po=Ko；=cz=K°z 式中：K0——靜止壓力系數(shù)； 3 ———土的重度(kN/m) N一 靜止土壓力系數(shù)K0：在理論上為，口為土體泊松比；實際K0由試驗確定，可由三軸儀或 1 -」 應(yīng)力路徑三軸儀測得，在原位可用自鉆式旁壓儀測得。在缺乏試驗資料時，可用以下經(jīng)驗公式估算

31、： 05. 砂性土：Ko=i-sin中；粘性土：Ko=0.95-sin中；超固結(jié)土：K0=OCR(1—sin中)式中：-f——土的有效內(nèi)摩擦角； OCR——土的超固結(jié)比。 第三節(jié)朗金土壓力理論 第四節(jié)庫倫士壓力理論 第五節(jié)幾種特殊情況下的庫倫士壓力計算 第六節(jié)關(guān)于土壓力的討論 一、關(guān)于朗金土壓力理論和庫倫土壓力理論的比較 二、關(guān)于擋土結(jié)構(gòu)物位移與土壓力的關(guān)系 位移6的數(shù)量級為： 對于主動土壓力、..a=0.001H 對于被動土壓力0a=0.01H 式中：H墻tWj° 三、地下水滲流對土壓力的影響 四、土體蠕變和松弛與土壓力的關(guān)系 第八章土坡穩(wěn)定分析 第一節(jié)概述

32、 在道路及橋梁工程中常常會遇到路塹、路堤或基坑開挖時的邊坡穩(wěn)定性問題。土坡滑動失穩(wěn)的原因有以下兩種： (1)外界力的作用破壞了土體內(nèi)原來的應(yīng)力平衡。 如路塹或基坑的開挖，是由于土自身的重力發(fā)生變化，從而改變了土體原來的應(yīng)力平衡狀態(tài)；此外, 路堤的填筑或土坡面上作用外荷載時，以及土體內(nèi)部水的滲流力、地震力的作用，也都會破壞土體原有 的應(yīng)力平衡，促使土坡坍塌。 (2)土的抗剪強(qiáng)度由于受到外界各種因素的影響而降低，促使土體失穩(wěn)破壞。 如由于外界氣候等自然條件的變化，使土?xí)r干時濕、收縮膨脹、凍結(jié)、融化等，從而使土變松強(qiáng)度降低； 土坡內(nèi)因雨水的浸入使土濕化，強(qiáng)度降低；土坡附近因施工引起的

33、震動，如打樁、爆破等，以及地震力的作用，引起土的液化或徐變，使土的強(qiáng)度降低。 在工程實踐中，分析土坡穩(wěn)定的目的是檢驗所設(shè)計的土坡斷面是否安全與合理，邊坡過陡可能發(fā)生 坍塌，過緩則使土方量增加。土坡的年I定安全度使用穩(wěn)定安全系數(shù)K表示的，它是指土的抗剪強(qiáng)度與 土坡中可能滑動面上產(chǎn)生的剪應(yīng)力間的比值，即K=1。 第二節(jié)砂性土的土坡穩(wěn)定分析 在分析砂性土的土坡穩(wěn)定時，根據(jù)實際觀測，同時為了計算簡便，一般假定滑動面是平面。 圖8工砂性土的土坡桎定計算 如圖，滑動土體ABC沿AC面上滑動的穩(wěn)定安全系數(shù)K值為: tg : tg： Wcos：x. ctg：_ktg Wsin;

34、 AC 即: tg廠 tg二 可見，當(dāng)0f=P時滑動穩(wěn)定安全系數(shù)最小，即土坡面上的一層土是最容易滑動的。 一般要求K>1.25?1.30 第三節(jié)粘性土的土坡穩(wěn)定分析 均質(zhì)粘性土的土坡失穩(wěn)破壞時，其滑動面常常是曲面，通常可近似地假定為圓弧滑動面。 第四節(jié)土坡穩(wěn)定分析的幾個問題 第九章地基承載力 第一節(jié)概述 建筑物因地基問題而引起破壞，一般有兩種情形： 一是強(qiáng)度和穩(wěn)定性問題。建筑物荷載過大，超過了地基所能承受的荷載能力而使地基破壞失穩(wěn)。 二是變性問題。在建筑物荷載作用下，地基和基礎(chǔ)產(chǎn)生了過大的沉降和沉降差，使建筑物產(chǎn)生結(jié)構(gòu) 性損壞或喪失使用功能。 地基承載力是指地基

35、土單位面積上所能承受荷載的能力，以kPa計。（極限承載力，容許承載力） 通常把地基不致失穩(wěn)時地基土單位面積上所能承受的最大荷載稱為極限承載力（pu）。由于工程設(shè) 計中必須確保地基有足夠的穩(wěn)定性，必須限制建筑物基礎(chǔ)基底的壓力（p）,使其不得超過地基的容許承載力，因此地基容許承載力是指考慮一定安全儲備后的地基承載力。同時根據(jù)地基承載力進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè) 計時，應(yīng)考慮不同建筑物對地基變形的控制要求，進(jìn)行地基變形預(yù)算。 變性問題前面章節(jié)已有介紹，本章主要從強(qiáng)度和穩(wěn)定性角度介紹由于承載力問題引起的地基破壞及地基承載力確定。 一、地基破壞的性狀 現(xiàn)場載荷試驗：在測定的地基上放置一塊模擬基礎(chǔ)的載荷板。載

36、荷板的尺寸較實際基礎(chǔ)為小，一般 約為0.25?1.0m2,然后在載荷板上逐級施加載荷，同時測定在各級荷載下載荷板的沉降量及周圍土的位移情況，直到地基土破壞失穩(wěn)為止。 圖11載荷試驗 上載荷板：工千斤頂：軍百分表；@反力梁行.枕木螺6荷轂 行分析，可以了解地基破壞的機(jī)理。 地基破壞的3個階段： 圖5M地基破壞過程的三個酢鞍 a%~［曲線:b）壓密階皆"）剪切階段M）破壞酊段 1 .壓密階段（或稱直線變形階段） p?s曲線上的0a段。這時p?s曲線接近于直線，土中各點(diǎn)的剪應(yīng)力均小于土的抗剪強(qiáng)度，土體 處于彈性平衡狀態(tài)，載荷板的沉降主要是由于土的壓密變形

37、引起的。相應(yīng)于a點(diǎn)的荷載稱為比例界限 Ppr。 2 .剪切階段 ab段。此時曲線不再保持線性關(guān)系，地基中局部范圍內(nèi)（首先在基礎(chǔ)邊緣處）剪應(yīng)力達(dá)到土的抗 剪強(qiáng)度，土體發(fā)生剪切破壞。這些區(qū)域也稱塑性區(qū)。隨著荷載的繼續(xù)增加，土中塑性區(qū)的范圍也逐步擴(kuò) 大，直到土中形成連續(xù)的滑動面，由載荷板兩側(cè)擠出而破壞。因此，剪切階段也是地基中塑性區(qū)的發(fā)生 于發(fā)展階段。相應(yīng)于b點(diǎn)的荷載稱為極限荷載pu。 3 .破壞階段 bc段。當(dāng)荷載超過極限荷載后，載荷板急劇下沉，即使不增加荷載，沉降也不能穩(wěn)定，因此p?s 曲線陡直下降。在這一階段，由于土中塑性區(qū)范圍的不斷擴(kuò)展，最后在土中形成連續(xù)滑動面，土從載荷

38、 板四周擠出隆起，地基土失穩(wěn)而破壞。二、確定地基容許承載力的方法 有三種： 1 .根據(jù)載荷試驗的p?s曲線來確定地基容許承載力。 （1）用極限承載力pu除以安全系數(shù)K的到容許承載力，一般K去2?3。 （2）用p?s曲線上的比例界限ppr作為地基容許承載力。 p (3)對于拐點(diǎn)不明顯的試驗曲線，可以相對變形來確定。對軟塑或可塑粘性土取相對沉降s=0.02b (b為載荷板高度)對應(yīng)的壓力為地基容許承載力；對砂土或堅硬粘性土取s=(0.01?0.015)b對應(yīng)的 壓力為地基容許承載力。 2 ．根據(jù)設(shè)計規(guī)范確定 在《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(JTJ024-85)中給出了各種土類

39、的地基容許承載力表。 3 ．根據(jù)地基承載力理論公式確定 第二節(jié)臨界荷載的確定 在剪切階段，土中塑性區(qū)開展到不同深度時，相應(yīng)的荷載稱為臨界荷載。 第三節(jié)極限承載力計算 地基極限承載力除了可以從載荷試驗求得外，還可以用半理論半經(jīng)驗公式計算。 第四節(jié)按規(guī)范方法確定地基容許承載力 《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(JTJ024-85) 第五節(jié)關(guān)于地基承載力的討論 一、關(guān)于載荷板試驗確定地基容許承載力 深度修正寬度修正 二、關(guān)于臨塑荷載和臨界荷載 三、關(guān)于極限承載力計算公式 四、關(guān)于按規(guī)范法確定地基容許承載力 第十章士的動力性質(zhì)和壓實性第一節(jié)土在動載荷作用下的變形和強(qiáng)度性質(zhì)一、

40、作用于土體的動荷載和土中波 車輛的行駛、風(fēng)力、波浪、地震、爆炸以及機(jī)器的振動都可能是作用在土體的動力荷載。這類荷載的特點(diǎn)，一是瞬時性，二是反復(fù)性(加卸荷或者荷載變化方向)。 由于這兩個特點(diǎn)，在動力條件下考慮土的變形和強(qiáng)度問題時，往往都要考慮速度效應(yīng)和循環(huán)(振次) 效應(yīng)。 (一般將加荷時間在10s以上看做靜力問題，10s以下作為動力問題) 位于土體表面、內(nèi)部或者基巖的振源所引起的土單元體的動應(yīng)力、動應(yīng)變，將以波動的方式在土體 中傳播。土中波的形式有以拉應(yīng)變?yōu)橹鞯目v波，以剪應(yīng)變?yōu)橹鞯臋M波和主要發(fā)生在土體自由表面附近的 表面波(瑞利波⑹)。作用于地表面的豎向動荷載主要以表面波的形式擴(kuò)散

41、能量。水平土層中傳播的地震波，主要是剪切波。波動能量在土體表面和內(nèi)部層面處將發(fā)生反射、折射和透射等物理現(xiàn)象。二、土的動力變形特性影響土的動力變形特性的因素包括周圍壓力、孔隙比、顆粒組成、含水量等，同時它還受到應(yīng)變幅值的 影響，而且應(yīng)變幅值的影響最為顯著。同一種土，它的動力變形特性會隨著應(yīng)變幅值的不同而發(fā)生質(zhì)的 變化。 日本石原研而的研究指出，只有當(dāng)應(yīng)變幅值在10-6?10-4及以下的范圍內(nèi)時，土的變形特性才可認(rèn) 為是屬于彈性性質(zhì)。一般由火車、汽車的行駛以及機(jī)器基礎(chǔ)等所產(chǎn)生的振動的反應(yīng)屬于這類彈性范圍。 當(dāng)應(yīng)變幅值超過10-2時，土將破壞或產(chǎn)生液化、壓密等現(xiàn)象，此時土的動力變形特性可用

42、僅僅反復(fù)幾個周期的循環(huán)荷載試驗來確定。 三、土的動強(qiáng)度 動強(qiáng)度：土在動荷載下的抗剪強(qiáng)度即動強(qiáng)度問題。不同于靜強(qiáng)度，由于存在速度效應(yīng)和循環(huán)效應(yīng)，以及動靜應(yīng)力狀態(tài)的組合問題，土的動強(qiáng)度試驗確定遠(yuǎn)比靜強(qiáng)度復(fù)雜。四、土動力性質(zhì)試驗1.振動三軸試驗 振動三軸儀是室內(nèi)土動力性質(zhì)試驗的重要儀器，土的動強(qiáng)度、彈性模量都可用它進(jìn)行試驗測定。 2 .其他室內(nèi)試驗方法 3 .現(xiàn)場波速試驗 第二節(jié)砂土和粉土的振動液化一、土體液化現(xiàn)象及其工程危害 土體液化：飽和狀態(tài)砂土或粉土在一定強(qiáng)度的動荷載作用下表現(xiàn)出類似液體的性狀,完全失去強(qiáng)度 和剛度的現(xiàn)象。 地震、波浪、車輛、機(jī)器振動、打樁以及爆破等都可能引起

43、飽和砂土或粉土的液化，其中又以地震引起的大面積甚至深層的土體液化的危害性最大，它具有面廣、危害重等特點(diǎn)，常能造成場地的整體性 失穩(wěn)。因此，近年來引起國內(nèi)外工程界的普遍重視，成為工程抗震設(shè)計的重要內(nèi)容之一。 砂土液化造成的災(zāi)害的宏觀表現(xiàn)主要有： 1 .噴砂冒水；2.震陷；3.滑坡；4.上浮。二、液化機(jī)理及影響因素 土體處于沒有抵抗外荷載能力的懸液狀態(tài)，就是所謂的“液化”。 三、土體液化可能性的判別 第三節(jié)土的壓實性 一、土體壓實性的工程意義 二、土的擊實試驗與壓實原理 第十一章土工試驗與原位測試結(jié)果的分析和利用 第一節(jié)土的目力鑒別 土的工程性狀是其物質(zhì)組成和物理狀態(tài)的綜合表

44、現(xiàn)，其外觀特征又常與物質(zhì)組成密切相關(guān)。例如，從外表上看到的土的顏色，在很大程度上反映了土的固相的成分及其含量。 (1)紅色、黃色、棕色：一般表示土中含有較多的三氧化二鐵，并說明氧化程度較高，是在氧化條件下形成的土。 (2)黑色：表示土中含有較多的有機(jī)質(zhì)或鎰的化合物，含有機(jī)質(zhì)⑺較多的土其工程性質(zhì)一般比較 (3)灰藍(lán)色、灰綠色：一般含有亞鐵化合物，是在缺氧條件下形成的。 (4)白色、灰白色：表示土中含有機(jī)質(zhì)較少，主要含石英或高嶺土等粘土礦物。含有石英的土有 肉眼可見的石英顆粒，含高嶺土的夾層一般是軟弱夾層，沿軟弱夾層?？赡墚a(chǎn)生滑坡。 在工程實踐中，工程師經(jīng)常根據(jù)目力判斷與手感來描述土的

45、顏色、濕度、組成物質(zhì)、密實程度和軟 硬程度，并進(jìn)而判斷與評價土的工程性狀，這種方法是非常實用的，在野外就可以得到對土的評價的初步概念，在工程勘察報告中也經(jīng)常記錄了對土的野外描述，并用以分析判別試驗結(jié)果的可靠性。 野外的目力鑒別方法要求簡單易行,不許復(fù)雜的儀器設(shè)備就可以對土進(jìn)行定性的分析。野外簡易試 驗主要有下列內(nèi)容： 1 1.觀察土的顏色、砂粒的多少，有無結(jié)核體或其它包含物。 2 .用手指揉搓，分辨土中砂粒、粉粒及粘粒的多少。 3 .光澤反應(yīng)：用小刀切開稍濕的土，并用小刀抹過土面，觀察土面有無光澤以及粗糙程度。 4 .搖震試驗：用含水量接近飽和的士搓成小球，放在手掌上左右反復(fù)搖晃

46、，并以另一手掌擊該手， 《如土球表面有水滲出，并呈現(xiàn)光澤，但用手指捏土球時水分與光澤很快消失，此現(xiàn)象稱為搖震反應(yīng)。 5 .韌性試驗：將土調(diào)成含水量略高于塑限、柔軟而不粘手的土膏，在手中搓成3cm的土條，再揉成土 團(tuán)二次搓條，根據(jù)再次搓條的可能性區(qū)分為低韌性、中等韌性和高韌性三種。 6,干強(qiáng)度試驗：將風(fēng)干的小土塊，用手指捏碎的難易程度來判斷。 〔根據(jù)上述六個方面的觀察和簡易試驗結(jié)果，按下表進(jìn)行土類鑒別。 土的目力鑒別表 土類 粉土 粉質(zhì)粘土 粘土 肉眼觀察 含后較多的砂?；蚝泻芏嗟脑颇钙? 含有少量的砂粒 看不到砂粒，但在殘積、坡積的粘土中可看到巖石風(fēng)化碎屑 手指揉

47、搓 干時有向粉感，濕時粘手，干后一吹即掉 干土揉搓時有少量的砂感，濕時粘手，干時不粘手 濕時有滑膩感，粘手，干后仍粘在手上 光澤反應(yīng) 土面粗糙 土面光滑但無光澤 士向有油脂光澤_ 搖震試驗 出水與消失都很迅速 r反應(yīng)很慢或基本沒有反應(yīng) 沒有反應(yīng) 韌性試驗 不能再揉成土團(tuán)后重新搓條 可以再揉成士團(tuán)，但手捏即碎 能再揉成土團(tuán)后重新搓條，手捏耳、碎 干強(qiáng)度試驗 易于用手指捏碎或碾成粉末 用力才能捏碎，容易折斷 捏不碎，抗折強(qiáng)度大，斷后有棱角，斷口光滑 對土類的鑒別有助于判斷土的性質(zhì)，從而預(yù)估可能出現(xiàn)的工程問題，有針對性地采取相應(yīng)的試驗、評價 方法或合適的工程

48、措施。 例如，對于鑒別為粉土又處在水下時，可以預(yù)料在地震時可能會產(chǎn)生液化現(xiàn)象，在水力坡降作用下 容易發(fā)生流砂，在凍結(jié)線附近容易積聚水分，形成凍脹翻漿。因此，需要采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗以評價液化 勢，在開挖基坑或處理臨水工程時要驗算水力穩(wěn)定性，作為道路路基時要采取防凍脹的措施。 第二節(jié)勘察、取土方法對土的試驗指標(biāo)的影響 土的試驗指標(biāo)包括物理性指標(biāo)（如重度、含水量、土粒密度等）和力學(xué)性指標(biāo)（如抗剪強(qiáng)度指標(biāo)、壓縮模量、滲透系數(shù)等）。 在工程地質(zhì)勘查時要取土試驗，并在勘察報告中提供各種指標(biāo)的具體數(shù)據(jù)。工程師則根據(jù)土的試驗指標(biāo)對土的工程性質(zhì)進(jìn)行分析判斷，并根據(jù)指標(biāo)的數(shù)據(jù)計算地基承載力、沉降或土壓力

49、等，從而進(jìn)行各項設(shè)計工作。 顯然，設(shè)計的正確與否很大程度上取決于這些試驗指標(biāo)是否反映了土層的實際情況，如果指標(biāo)的試 驗方法與工程條件不服，試驗的應(yīng)力條件與土的原位應(yīng)力條件相差懸殊,或者試驗的土樣已經(jīng)擾動，與 原味的物理狀態(tài)不同，則計算的結(jié)果肯定偏離實際，或得到錯誤的結(jié)果。 當(dāng)土樣從鉆孔中取出時，產(chǎn)生兩種效應(yīng)使土樣偏離實際情況，一是取土、搬運(yùn)、試驗切土?xí)r的機(jī)械 作用擾動了土的結(jié)構(gòu)，降低了土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；二是改變了土的應(yīng)力條件，土樣產(chǎn)生回彈膨脹。 這兩種效應(yīng)統(tǒng)稱為擾動，擾動使試驗指標(biāo)不符合原位土體的工程性狀。研究成果表明，擾動使土的 不排水強(qiáng)度降低、破壞應(yīng)變增大、固結(jié)不排水強(qiáng)度增大、壓

50、縮性減小而有效強(qiáng)度參數(shù)基本不變。 為了使計算結(jié)果更好地符合實際情況，研究擾動的影響以及采取減少擾動的技術(shù)措施是十分必要的。在 勘察過程中應(yīng)重視土樣質(zhì)量，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對土按擾動程度劃分為工個等級，并規(guī)定強(qiáng)度試驗和壓縮試驗 應(yīng)采用一級土樣。 對于第一種擾動，可以用薄壁取土器、在開挖豎井或探坑時直接用環(huán)刀在井壁或坑壁上取土、在工 地建立現(xiàn)場土工實驗室減少儲存和搬運(yùn)過程的擾動等措施。 （用合適的取土器和取土技術(shù)可以將擾動減少到最小程度，例如在容易擾動的軟土中取土?xí)r如果用 薄壁取土器并用靜壓的方法將取土器壓入土層就可以去的擾動程度比較小的一級土樣。) 對于第二種擾動，是無法排除的。因為取土過

51、程對土樣來說是卸荷的過程，應(yīng)力從天然埋藏條件下 的狀態(tài)降低到零。土的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生了改變，就改變了土樣的物理狀態(tài)，從而影響試驗的結(jié)果；取土的 深度越深，卸荷對試驗結(jié)果的影響也越大。 第三節(jié)用原位測試方法測定土的工程性質(zhì) 原位測試方法測定土的工程性質(zhì)可以避免鉆孔取土?xí)r對土的擾動和卸荷時土樣的回彈對試驗結(jié)果 的影響，試驗結(jié)果直接反映了原位土層的物理狀態(tài)，是一種比較有效地勘察手段，已經(jīng)在工程勘查中得 到廣泛的應(yīng)用。 原位測試有兩類： 第一類可以直接用來測定土的工程性質(zhì)指標(biāo)，如十字板剪切試驗和旁壓試驗的結(jié)果可以直接作為設(shè) 計參數(shù)； 第二類原位試驗測定的卻是綜合性指標(biāo)，如貫入阻力和錘擊

52、數(shù)等，這種指標(biāo)本身并不是設(shè)計參數(shù)， 需要通過對比試驗取得這些綜合性指標(biāo)與土的設(shè)計參數(shù)之間的經(jīng)驗關(guān)系，才能用來估計土的工程性質(zhì)指 標(biāo)，這一類原位測試如靜力觸探試驗和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗等。 (前面已有十字板剪切試驗、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗和靜載荷試驗，本章靜力觸探試驗和旁壓試驗。) 第四節(jié)原位測試與室內(nèi)試驗指標(biāo)之間的定性分析 第五節(jié)工程實例分析 名詞解釋 1 .半無限體 半無限體是對應(yīng)無限體而言的。通俗的講，可以把無限體看作是一個直徑無窮大的球，半無限體就 是這個球的一半。 從力的傳遞角度來講，在無限體中，力的傳遞是向各個方向的，而且各方的邊界都是無窮遠(yuǎn)的；而 土力學(xué)中把地基土看成是半無限體

53、，是指的力的傳遞是向地面以下的各個方向的，各方的邊界也都是無 窮遠(yuǎn)的。 在土力學(xué)中，土是三相體，具有明顯的非線性特征，它的應(yīng)力分布非常復(fù)雜。為簡便起見，將地基 士視作連續(xù)的、均勻的、各向同性的彈性半無限體，采用彈性理論公式計算土的應(yīng)力。這種假定同土體 的實際情況有差別，不過其計算結(jié)果尚能滿足實際工程的要求。 2 .路堤與路塹 (1)路堤：指的是比原地面高出許多的堤岸式路面，即高于原地面的填方路基。 (2)路塹：當(dāng)鋪設(shè)軌道或路面的路基面低于天然地面時，路基以開挖方式構(gòu)成，這種路基為路塹。 區(qū)別：路塹指從原地面向下開挖而成的路基形式。 路堤是指路面兩側(cè)的天然地層或是填

54、筑起來的壓實路基邊坡。 如果并存，則按最外側(cè)的路堤坡腳或路塹坡頂來作為基點(diǎn)。 3 .反濾層 反濾層(invertedlayer)指的是在大口井或滲渠進(jìn)水處鋪設(shè)的粒徑沿水流方向由細(xì)到粗的級配沙礫層。 反濾層是由2-4層顆粒大小不同的砂、碎石或卵石等材料做成的，順著水流的方向顆粒逐漸增大，任一層的顆粒都不允許穿過相鄰較粗一層的孔隙。同一層的顆粒也不能產(chǎn)生相對移動。設(shè)置反濾層后滲透水流出時就帶不走堤壩體或地基中的土壤，從而可防止管涌和流土的發(fā)生。反濾層常設(shè)于土石等材料修筑的堤壩或透水地基上，也常用于防汛中處理管涌、流土等險情。 砂礫料反濾層與上匚織物反獨(dú)以對比小意圖

55、 不，簡稱為重度。 10。 。由 L.瑞利于 1887 4 .重度 當(dāng)用國際單位制計算重力W時，由土的質(zhì)量產(chǎn)生的單位體積的重力稱為重力密度 重力G=mg；重度丫=Rg,單位是kN/m3,在工程上常簡化為密度乘以 =：g=10P(kN/m3) (天然密度、干密度、飽和密度；天然重度、干重度、飽和重度) 5 .液化 6 .瑞利波 年首先指出其存在而得名。地震學(xué)中稱其為 R波或L波。在表層附近，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動軌跡為橢圓; 一種常見的界面彈性波，是沿半無限彈性介質(zhì)自由表面?zhèn)鞑サ钠癫? 在離表面為0.2個波長的深度以下

56、，其運(yùn)動軌跡仍為橢圓，但運(yùn)動方向與表層相反。 7 ．有機(jī)質(zhì) （ 1）有機(jī)物：所有含有碳元素的物質(zhì)，除了二氧化碳、碳酸鹽類、一氧化碳、氰類物質(zhì)、單 質(zhì)碳本身等之外的物質(zhì)都屬于有機(jī)物。一般用于有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域。包括自然生成的有機(jī)物和人工合 成的有機(jī)物（尤其是高分子聚合類有機(jī)物），已發(fā)現(xiàn)的有近3000萬種。 （ 2）無機(jī)物：狹義的無機(jī)物定義就是：有機(jī)物以外的物質(zhì)，包括鹽類、無機(jī)酸類、堿等化合 物物質(zhì)和單質(zhì)等。 （ 3）有機(jī)質(zhì)：一般用于生物領(lǐng)域，尤其是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，狹義的是指的是所有可以被生物（包括 微生物和植物酶）分解的有機(jī)物。 （ 4）腐殖質(zhì)：指的是被生物分解時候的剩余的富含大量對植物有有利作用的土壤所含的物質(zhì)， 也對整個生態(tài)系統(tǒng)有直接的正面作用。 （ 5）無機(jī)鹽：就是無機(jī)類物質(zhì)中的鹽類，包括了強(qiáng)酸生成的鹽類、無機(jī)弱酸產(chǎn)生的鹽類以及 一小部分的有機(jī)酸產(chǎn)生的鹽類。 振搗棒 抹光機(jī)