土力学课堂笔记.doc

1 土力学:研究土的应力、变形、强度和稳定以及土与结构物相互作用等规律的一门力学分支称为土力学。
2 地基：支撑建筑物荷载、且受建筑物影响的那一部分地层称为地基。
3 基础：建筑物向地基传递荷载的下部结构就是基础
基础下面承受建筑物全部荷载的土体或岩体称为地基。地基不属于建筑的组成部分而基础属于。

几个概念，原来的时候没搞清。1，P是截面所受应力，正应力与切应力是他的两个垂直分量。2，切应力对是成对出现的，截面纵向受剪破坏并不是切应力只出现在纵向而是材料纵向承载能力较弱。3切应力是直角的改变量，因为变形产生的力，

1.地基沉降量

甭说了，分层组合法：S=H(e1-e2)/(1+e1)

依据e-p曲线，空隙比e1对应原有的土中的“原始应力”p1（自重应力平均值），e2对应现在土中的总应力p2（自重应力平均值与附加应力平均值之和）多数地基的可压缩土层较厚且成层，求基础最终沉降量要对各层求和。

步骤：1，分层。按h不大于0.4b（b为基础短边宽度），天然土层面，地下水位处分
2，计算竖向自重应力，即各土层重度与各土层厚度乘积之和
3，计算地基竖向附加应力，等于附加应力系数乘以p0（基底平均附加压力）
4，计算自重应力平均值和附加应力平均值，p1i，p2i取以上两平均值
5，查表，由e-p曲线确定各层e1，e2值，求出各分土层变形量（公式在上面）
6，由第n层的σzn/σcn<（0.1—0.2），确定沉降计算深度Zn。咱考试也就考两层
7，求和，Zn内s求和既得所求

注：分层组合法所求结果是偏小的，因为我们采用的是压缩性指标；计算时要采用基础中心点下的附加应力σz来进行变形计算，同一深度中心点处的附加应力最大，向两边减小；基底开挖后没有回弹、实际上只是一种极端情况。最后这条对土力学有普遍适用性。

2.土的抗剪强度
考察莫尔圆与抗剪强度关系的应用。库伦公式下，土的抗剪强度与所受应力是成比例的，可得出c及内摩擦角，如已知大小主应力
1. 可以据极限平衡理论验证其是否破坏，如大主应力值大于极限值则破坏。
2. 由莫尔圆我们可以求出破坏截面的正应力和剪应力，以及最大剪应力。注：最大剪应力发生在45°处。

库伦公式：砂土 Tf（抗剪强度）=σ（法向总应力）tanψ（内摩擦角）
粘性土 Tf = C + σtanψ
c为土的粘聚力，单位千帕。砂土c=0
内摩擦角是岩体在垂直重力作用下发生剪切破坏时错动面的倾角，是滑动摩擦和咬合摩擦的概化。有点类似于高中物理斜面上放砝码，大于该角，砝码就会滑下，岩体就破坏了。貌似是通过三轴试验测出的。
注意：c、ψ为土的抗剪强度指标，通过实验测得。
有效应力的表达式 Tf = C’+ (σ’) tanψ’ σ’=σ-u（空隙水压力）谈到孔隙水压力，要注意太沙基的有效应力原理。因为压力是由土中的土颗粒、水气共同承担的，但只有土颗粒能变形产生剪应力，所以有些实验前要先排水，来得到有效应力。
排水固结等各种试验的选择就是看所分析的过程中土怎样受力，是否固结。比如饱和软粘土的短期稳定问题，过程中的土没固结，也不存在排水，故用不固结不排水法。
顺便超固结、正常固结和欠固结土概念。顾名思义。是第五章学的，以超固结比划分，超固结比即先期固结压力与现有覆盖土重之比，比值大于1为超固结，等于1为正常固结，小于1为欠固结土。

3. 莫尔圆
也是抗剪强度的内容
45°截面是剪力最大的地方，但材料的受力能力却未必能达到这一数值。通过把莫尔圆与抗剪强度线在同一图中表达我们可求出土的破坏截面。

莫尔圆（以正应力为横坐标，剪应力为纵坐标的那个圆）得到σ1（大主应力）σ3（小主应力），可求出任意截面上应力的大小。

σ=0.5（σ1+σ3）+0.5（σ1-σ3）cos2α
T=0.5（σ1-σ3）sin2α

α为截面与水平面夹角。
同材料力学，知正应力最大处阿尔法为零度，切应力最大处为45°
由莫尔圆与抗剪强度包线（2中公式定出的图线）的关系，可以确定极限平衡状态的存在及位置。

极限平衡条件

σ1=σ3tan^2(45°+ψ/2)+2ctan（45°+ψ/2）

本式括号内角度也是破坏面与大主应力作用面的夹角。与小主应力夹角？
无粘性土c等于0
注：假设已知大小主应力，将σ3代入，若所求出的大主应力小于已知的实际值，那么土层就破坏了

4. 土压力
考主动土压力。运用朗肯土压力理论绘出主动土压力分布图。可以看下213页例8-1
三种土压力，主动（Ea）、被动（Ep）、静止（Eo）土压力。试验表明相同条件下Ea<Eo<Ep，且被动土压力产生的微小位移大大超过主动土压力。因为主动土压力下墙体是背离土体的，土体会有下沉扩张趋势，极限平衡时墙后土压力处在最小值。被动土压力则相反。
临界深度，填土下主动土压力一直为零的那段深度。

沿墙背某一深度z处的土压力分布强度σa（单位千帕，千牛每平米）为
σa=γzKa-2c[（Ka）^0.5]

γ：墙后填土重度 Ka：主动土压力系数，Ka=tan^2（45°-φ/2），φ为填土内摩擦角
对于砂土，c=0

Ea（单位，千牛每米）
Ea=（1/2）γ(H^2)Ka

Ea为无粘性土的主动土压力，Ea通过三角形形心（墙后土压力三角形分布），即作用在离墙底H/3处。
咱肯定不考粘性土的主动土压力计算。这次考试是考的230页，8-7类型……不行再往桌子上抄。

5. 地基承载力
考察的地方比较多，大题考太沙基极限承载力

土的三种破坏形式：整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲剪破坏。

整体剪切破坏时土中应力状态的三个阶段：压缩阶段、剪切阶段、隆起阶段。分别为直线变形阶段、塑性变形阶段和塑性流动阶段。整体剪切破坏的变形曲线，即P-s曲线反过来和铸铁压缩条件下应力应变曲线有点像，挺有趣，不过只有两个分界点，从压缩阶段过渡到剪切阶段的比例界限荷载，又称临塑荷载，记为Pcr。另一个分界点称为极限荷载记为Pu。由此取Pcr或Pu/K（K为安全系数）确定浅基础的地基容许承载力。

注：第232页有三种破坏的p-s曲线，回学校可以看一下，三个图可以放在同一个坐标系内。地基产生何种破坏不仅与土体的压缩性有关，还与基础宽度、加荷速率与埋深等因素有关，目前尚无统一判别标准。课本9.2.2说的是影响因素和判别。不过，似乎什么也没说出来。
9.3中还介绍了地基塑性变形区边界方程。推导过程有求任意点大小主应力的方法。非重点

临塑荷载：是指基础边缘地基中刚要出现塑性变形区时基底单位面积上所承担的荷载，相当于地基土中应力状态从压缩阶段过渡到剪切阶段的界限荷载，是由塑性变形区边界方程导出的

Pcr=[π（ccotφ+q）]/(cotφ+φ-π/2)+q
即Pcr=cNc+qNq
Nc,Nq为承载力系数，φ的函数.详见课本237页

临界荷载：是允许地基产生一定范围塑性变形区所对应的荷载。根据经验，中心荷载下控制塑性区最大开展深度Zmax=b/4，对应临界荷载p1/4，偏心荷载下控制Zmax=b/3，对应临界荷载p1/3

P1/4=cNc+qNq+rbN1/4
P1/3=cNc+qNq+rbN1/3

N1/4,N1/3为承载力系数，均为φ的函数。237

太沙基极限承载力，在假定条形基础下基底发生整体剪切破坏时得到

Pu=cNc+qNq+(1/2)rbNr

Nc,Nq,Nr为粗糙基底的承载力系数，详见242页，使用时由246页表格查的。习题9-7