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1、
第1章 緒論
1、根本概念
土力學(xué):是用力學(xué)的觀點(diǎn)研究土各種性能一門(mén)科學(xué)
地基:直接承受建筑物荷載的那一局部土層
根底:將上部構(gòu)造的荷載傳遞到地基中的構(gòu)造的一局部,通常稱(chēng)為下部構(gòu)造
持力層:直接與根底地面接觸的土層
下臥層:地基內(nèi)持力層下面的土層
軟弱下臥層:地基承載力低于持力層的下臥層
天然地基:未經(jīng)人工處理就可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的地基
人工地基:地層承載力不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,需進(jìn)展加固處理的地基
根底埋深:從設(shè)計(jì)地面〔一般從室外地面〕到根底底面的垂直距離
淺根底:埋深小于5m,只需挖槽、排水等普通施工程序即可建造的根底
深根底:借助于特殊施工方法建造的根底
2、。如樁基、墩基、沉井和地下連續(xù)墻
2、地基與根底設(shè)計(jì)的根本條件
〔1〕作用于地基上的荷載效應(yīng)不得超過(guò)地基容許承載力值。
〔2〕根底沉降不得超過(guò)地基變形容許值。
〔3〕具有足夠防止失穩(wěn)破壞的平安儲(chǔ)藏。
第2章 土的物理性質(zhì)和工程分類(lèi)
1、土的構(gòu)造:
〔1〕單粒構(gòu)造;〔2〕蜂窩構(gòu)造;〔3〕絮狀構(gòu)造
2、土的構(gòu)造
〔1〕層狀構(gòu)造;〔2〕分散構(gòu)造;〔3〕裂隙構(gòu)造〔4〕結(jié)核狀構(gòu)造
3、土的工程特性
〔1〕壓縮性高; 〔2〕強(qiáng)度低; 〔3〕透水性大
〔2〕不均勻程度:
Cu = d60 / d10 — 不均勻系數(shù)
Cu ≥5,級(jí)配
3、不均勻
4、土的顆粒級(jí)配
〔1〕土的粒徑: d60—控制粒徑
d10 —有效粒徑
d30 —中值粒徑
〔3〕連續(xù)程度:
Cc = d302 / (d60 ×d10 ) — 曲率系數(shù)
5、土的物理性質(zhì)
〔1〕土的物理性質(zhì)指標(biāo)
1〕土的密度、有效密度、飽和密度、干密度
土的重度、有效重度、飽和重度、干重度
2〕土粒的比重
3〕土的飽和度
4〕土的含水量
5〕土的孔隙比和空隙率
〔2〕無(wú)粘性土的密實(shí)度:
〔3〕粘性土的物理性質(zhì):
〔4〕液性指數(shù)和塑性指數(shù)
〔5〕
4、粘性土的靈敏度
〔6〕粘性土的觸變性
飽和粘性土受到擾動(dòng)后,構(gòu)造產(chǎn)生破壞,土的強(qiáng)度降低。當(dāng)擾動(dòng)停頓后,土的強(qiáng)度隨時(shí)間又會(huì)逐漸恢復(fù)的現(xiàn)象,稱(chēng)為觸變性。土的觸變性是土的構(gòu)造聯(lián)結(jié)形態(tài)發(fā)生變化引起的,是土微觀構(gòu)造隨時(shí)間變化的宏觀表現(xiàn)
第3章 土的滲透性與工程降水
1、水在土中任意一點(diǎn)的水頭: 如果忽略速度水頭,上式可以寫(xiě)成:
2、水力坡降i :?jiǎn)挝粷B流長(zhǎng)度上的水頭損失
3、達(dá)西定律
4、動(dòng)水力J 土體中滲流的水對(duì)單位體積土體的骨架作用的力,是水流對(duì)土體施加的體積力,kN/m3。水在土中流動(dòng)的過(guò)程中將受到土阻力的作用,使水頭逐漸損失。同時(shí),水的滲透將對(duì)
5、土骨架產(chǎn)生拖曳力,導(dǎo)致土體中的應(yīng)力與變形發(fā)生變化。這種滲透水流作用對(duì)土骨架產(chǎn)生的拖曳力稱(chēng)為動(dòng)水壓力。
在工程計(jì)算中,將土的臨界水力坡降除以某一平安系數(shù)Fs(2~3),作為允許水力坡降[i]
設(shè)計(jì)時(shí),為保證建筑物的平安,將滲流逸出處的水力坡降控制在允許坡降[i]內(nèi):
5、流土和管涌
A:流土:地下水流動(dòng)時(shí),假設(shè)水流的方向由上向下,此時(shí)動(dòng)水力的方向與重力方向一致,使土顆粒壓得更緊,對(duì)工程有利。如果地下水水流方向相反,動(dòng)水力的方向與重力方向相反。當(dāng)動(dòng)水力足夠大時(shí),會(huì)將土體沖起,造成破壞。當(dāng)動(dòng)水力GD的數(shù)值等于或者大于土的浮重
6、度時(shí),土體被水沖起的現(xiàn)象,稱(chēng)為流土。
icr稱(chēng)為臨界水力坡降,即將產(chǎn)生流土
B:管涌
當(dāng)土體顆粒級(jí)配不連續(xù)時(shí),水流可將土體粗粒孔隙中充填的細(xì)粒土沖走,破壞土的構(gòu)造,這種作用稱(chēng)作管涌。長(zhǎng)期管涌的結(jié)果,形成地下土洞,土洞由小變大,可導(dǎo)致地表塌陷。
C:流土與管涌的區(qū)別
a:流土發(fā)生時(shí)水力梯度i大于臨界水力梯度icr,而管涌可以發(fā)生在任何的情況下
b:流土發(fā)生的部位在滲流逸出處,而管涌發(fā)生的部位可在滲流逸出處,也可在土體內(nèi)部;
c:流土破壞往往是突發(fā)的,而管涌破壞一般有一個(gè)時(shí)間開(kāi)展過(guò)程,是一種漸進(jìn)性質(zhì)的破壞;
d:流土發(fā)生時(shí)水流方向向上,而管涌發(fā)生時(shí)那么沒(méi)有此限制;
e:
7、只要水力梯度到達(dá)一定數(shù)值,任何類(lèi)型的土都可以發(fā)生流土破壞;而管涌只發(fā)生在有一定級(jí)配〔如不均勻系數(shù)Cu>10〕的無(wú)粘性土中,且土中粗顆粒所構(gòu)成的孔隙直徑必須大于細(xì)顆粒的直徑。
第4章 土的應(yīng)力與有效應(yīng)力原理
1、土中的自重應(yīng)力
〔1〕豎向自重應(yīng)力
由σcz分布可知豎向自重應(yīng)力的分布規(guī)律為:
1) 土的自重應(yīng)力分布線(xiàn)是一條折線(xiàn),折點(diǎn)在土層
交界處和地下水位處,在不透水層面處分布線(xiàn)有突變;
2〕同一層土的自重應(yīng)力按直線(xiàn)變化;
3〕自重應(yīng)力隨深度增加而增大;
4〕在同一平面自重應(yīng)力各點(diǎn)相等。
〔2〕水平向的自重應(yīng)力
〔3〕地下水位的變
8、化對(duì)自重應(yīng)力的影響
2、根底底面的壓力
〔1〕 軸心荷載下的基底壓力
〔2〕偏心荷載下的基底壓力
3、基底附加壓力
4、地基中的附加應(yīng)力
第5章 土的壓縮和固結(jié)
1、有關(guān)概念:
固結(jié):飽和
9、土壓縮的全過(guò)程叫做土的固結(jié)
瞬時(shí)沉降:施加荷載后,土體在很短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的沉降
主固結(jié)沉降:依賴(lài)于孔隙水壓力變化而產(chǎn)生的固結(jié)
次固結(jié)沉降:指孔隙水壓力完全消散,主固結(jié)沉降完成后的那局部沉降
壓縮系數(shù):一般取壓縮曲線(xiàn)上M1M2兩點(diǎn)切線(xiàn)的斜率值,稱(chēng)為土的壓縮系數(shù)
壓縮指數(shù):
壓縮模量:土在完全側(cè)限條件下豎向應(yīng)力增量與相應(yīng)的應(yīng)變?cè)隽康谋戎?
變形模量:指的是土體在無(wú)側(cè)限的情況下單軸受壓時(shí)的應(yīng)力和應(yīng)變之比
體積壓縮系數(shù):
先期固結(jié)壓力:土體在固結(jié)過(guò)程中所受的最大豎向有效應(yīng)力
正常固結(jié)土:先期固結(jié)壓力等于現(xiàn)時(shí)的土壓力pc=p1
超固結(jié)土:先期固結(jié)壓力大于現(xiàn)時(shí)的土壓力pc>p1
欠固
10、結(jié)土:先期固結(jié)壓力小于現(xiàn)時(shí)的土壓力pc
11、就是將各薄層土沉降量之和s=SSi
3、地基變形分類(lèi)
〔1〕沉降量〔2〕沉降差〔3〕傾斜〔4〕局部?jī)A斜
第6章 土的抗剪強(qiáng)度
1、土的抗剪強(qiáng)度
第7章 土壓力
1、土壓力的種類(lèi)
2、土壓力的計(jì)算
〔1〕
〔2〕
12、
3、朗肯土壓力理論
4、庫(kù)倫土壓力理論 庫(kù)倫土壓力理論的根本假設(shè):
〔1〕墻后的填土是理想的散粒體〔粘聚力c=0〕;
〔2〕滑動(dòng)楔體為剛體;
〔3〕楔體沿著墻背及一個(gè)通過(guò)墻踵的平面滑動(dòng)。
5、特殊情況下土壓力的計(jì)算
〔1〕填土外表有均布荷載
〔2〕墻后填土分層〔c=0〕
〔3〕
13、墻后有地下水
第8章 地基的承載力
地基變形的三個(gè)階段:壓縮階段;剪切階段;塑性流動(dòng)階段
地基破壞的三個(gè)模式:整體剪切破壞;局部剪切破壞;沖切剪切破壞
〔1〕臨塑荷載:指在外荷載作用下,地基中剛剛開(kāi)場(chǎng)產(chǎn)生塑性變形〔局部剪切破壞〕時(shí)根底底面單位面積上所承受的荷載。對(duì)應(yīng)荷載——沉降曲線(xiàn)上的Pcr的值。
〔2〕臨界荷載:地基中塑性變形到達(dá)一定深度時(shí),根底底面的壓力。
〔3〕極限荷載:地基在外荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力到達(dá)極限平衡時(shí)的荷載。對(duì)應(yīng)荷載——沉降曲線(xiàn)上的pu值。
地基的容許承載力:
第9章 土坡穩(wěn)定分析
14、
簡(jiǎn)單土坡的穩(wěn)定分析:
第10章 淺根底
1、確定根底埋置深度應(yīng)考慮的因素
2、無(wú)筋擴(kuò)展根底的設(shè)計(jì)
〔1〕根底底面積確實(shí)定
1〕中心受壓:
2〕偏心受壓:
〔2〕根底高度確實(shí)定——?jiǎng)傂越?
〔3〕軟弱下臥層承載力的驗(yàn)算
3、擴(kuò)展根底的設(shè)計(jì)
〔1〕墻下條形根底
15、
〔2〕柱下獨(dú)立根底設(shè)計(jì)
4、減輕建筑物有害變形的措施
〔1〕建筑措施
〔2〕構(gòu)造措施
〔3〕施工措施
第11章 樁根底
1、樁根底的分類(lèi)〔摩擦型樁和端承樁〕
按實(shí)用功能分:
〔1〕豎向抗壓樁〔摩擦型樁和端承樁〕;〔2〕豎向抗拔樁;〔3〕水平受荷樁;〔4〕復(fù)合受荷樁
按樁身材料分;
〔1〕混凝土樁;〔2〕鋼樁;〔3〕組合材料樁
按施工方法分:
〔1〕灌注樁〔沉管灌注樁、鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁〕;
〔2〕預(yù)制樁
按成樁過(guò)程的擠土效應(yīng)分:
〔1〕非擠
16、土樁;〔2〕擠土樁;〔3〕局部擠土樁
2、樁根底的構(gòu)造要求
3、單樁承載力確實(shí)定
〔1〕單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值
〔2〕單樁豎向特征值
4、樁的負(fù)摩阻力
定義:土和樁身發(fā)生相對(duì)位移時(shí),土對(duì)樁側(cè)的摩擦力才能發(fā)揮出來(lái)。假設(shè)樁的沉降大于周?chē)馏w的沉降,土就產(chǎn)生向上的支承樁的摩擦力,稱(chēng)正摩擦力。反之,假設(shè)樁周上體的沉降大于樁身沉降,那么土就對(duì)樁產(chǎn)生向下的摩擦力,此種摩擦力,如同施于樁上的荷載,拉樁下沉,稱(chēng)負(fù)摩阻力。
產(chǎn)生條件:
1〕欠固結(jié)的軟土或新填土,由于土層在自重下固結(jié)而產(chǎn)生;
2〕由于軟土外表有大面積堆載或新填土,使樁周的上層產(chǎn)生壓縮變形;
3〕由于軟土層下面透水層中抽水或
17、其它原因,地下水降低,土中有效應(yīng)力增大而引起樁周土的下沉;
4〕在自重濕陷性黃土產(chǎn)生自重濕陷時(shí),也會(huì)使樁上產(chǎn)生負(fù)摩擦力。在樁周?chē)耐翆酉鄬?duì)于樁側(cè)作向下的位移時(shí),土產(chǎn)生于樁側(cè)的摩擦阻力方向向下為負(fù)摩擦力。
5〕靈敏度較高的飽水粘性土,受打樁等施工擾動(dòng)(振動(dòng)、擠壓、推移)影響,附加超靜孔隙水壓力增加,軟土觸變?cè)鰪?qiáng),隨后又減弱產(chǎn)生新的固結(jié)下沉;
6〕大面積軟土地區(qū)打入擠土樁,使原來(lái)地面隆起,樁間土內(nèi)總應(yīng)力和孔隙水壓力都普遍增高,隨后這局部樁間土的固結(jié)引起土相對(duì)于樁體的下沉;
7〕打樁和樁靜載荷試驗(yàn)作業(yè)過(guò)程中,當(dāng)卸荷和樁身向上回彈時(shí),在樁身上部也可能引起樁外表的負(fù)摩擦力。
18、
在上述各種情況下,土的自重和地面上的荷載都將通過(guò)負(fù)摩擦力傳遞給樁。由此可見(jiàn),樁的負(fù)摩擦力問(wèn)題必定與地基內(nèi)軟弱土層或濕陷性土的存在有關(guān)。這種土層愈厚,負(fù)摩擦力的影響也就愈大。
5、樁根底的設(shè)計(jì)
〔1〕樁數(shù)的計(jì)算
對(duì)于承受豎向中心荷載的樁基,樁數(shù)n:
對(duì)于承受豎向偏心荷載的樁基,樁數(shù)n :
〔2〕單樁承載力的驗(yàn)算
〔3〕承臺(tái)配筋計(jì)算
〔4〕柱對(duì)承臺(tái)的沖切驗(yàn)算
〔5〕承臺(tái)變階處的沖切驗(yàn)算
〔6〕角樁對(duì)承臺(tái)的沖切驗(yàn)算
〔7〕承臺(tái)的抗剪驗(yàn)算
第12章 軟弱地基處理
1、軟弱地基;不良地基
2、換土墊層法的設(shè)計(jì)
〔1〕墊層厚度的驗(yàn)算
〔2〕墊層寬度
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