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第一章 土的物理性质及工程分类
土 是由岩石，经物理化学风化、剥蚀、搬运沉积，形成固体矿物、液体水和气体的一种集合体。
土的结构 土颗粒之间的相互排列和联接形式。
单粒结构 粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的结构。
蜂窝状结构 颗粒间点与点接触，由于彼此之间引力大于重力，接触后，不再继续下沉，形成链环单位,很多链环联结起来，形成孔隙较大的结构。
絮状结构 细微粘粒大都呈针状或片状，质量极轻，在水中处于悬浮状态。悬液介质发生变化时，土粒表面的弱结合水厚度减薄，粘粒互相接近，凝聚成絮状物下沉，形成孔隙较大的结构。
土的构造 在同一土层中的物质成分和颗粒大小等都相近的各部分间的相互关系的特征。
土的工程特性 压缩性高、强度低（特指抗剪强度）、透水性大
土的三相组成 固相(固体颗粒)、 液相(土中水)、气相(土中气体)
粒度 土粒的大小
粒组 大小相近的土颗粒合并为一组
土的粒径级配 土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量，占土粒总质量的百分数来表示。
级配曲线形状 陡竣、土粒大小均匀、级配差；平缓、土粒大小不均匀、级配好。
不均匀系数 Cu=d60/d10
曲率系数 Cc= d302/d10*d60
d10（有效粒径）、d30、d60（限定粒径） 小于某粒径的土粒含量为10%、 30%和60%时所对应的粒径。
结合水 指受电分子吸引力作用而吸附于土粒表面成薄膜状的水。
自由水 土粒电场影响范围以外的水。
重力水 受重力作用或压力差作用能自由流动的水。
毛细水 受水与空气界面的表面张力作用而存在于土细孔隙中的自由水。
土的重度γ 土单位体积的质量。
土粒比重(土粒相对密度) 土的固体颗粒质量与同体积的4℃时纯水的质量之比。
含水率w 土中水的质量和土粒质量之比
土的孔隙比e 土的孔隙体积与土的颗粒体积之比
土的孔隙率n 土的孔隙体积与土的总体积之比
饱和度Sr 土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之比
干密度rd 单位土体体积干土中固体颗粒部分的质量
土的饱和密度rsat 土孔隙中充满水时的单位土体体积质量
土的密实度 单位体积土中固体颗粒的含量。
相对密实度 Dr=(emax-e)/(emax-emin)
稠度 粘性土因含水多少而表现出的稀稠软硬程度。
土的稠度界限 粘性土由某一种状态过渡到另一状态的界限含水量。
可塑性 粘性土在某含水量内，可用外力塑成任何形状而不发生裂纹，当移动外力后仍能保持既得形状。
液限wL 液性界限，相当于土从塑性状态转变为液性状态时的含水量。
塑限wp 塑性界限，相当于土从半固体状态转变为塑性状态时的含水量。
缩限ws 相当于土从固体状态转变为半固态状态时的含水量。
塑性指数IP 液限与塑限的差值，去掉百分数符号。IP = （wL-wP）*100
（IP>17为粘土，17≥IP>10为粉质粘土）
液性指数IL(相对稠度) 粘性土的天然含水率和塑限的差值与液限和塑限差值之比。Il=(w-wp )/(wl-wp)
活动度A 塑性指数与土中胶粒（d＜0.002mm）的含量百分数的比值。A= IP/m
灵敏度St 粘性土的原状土无侧限抗压强度与原土结构完全破坏的重塑土的无侧限抗压强度的比值。
地基土(岩)的工程分类 岩石、碎石土、砂土、粘性土和人工填土。
岩石 颗粒间牢固联结、呈整体或具有节理裂隙的岩体。
碎石类土 粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。（角砾、圆砾、碎石、卵石、块石、漂石）
砂类土 粒径大于2mm的颗粒含量不超过50%，粒径大于0.075mm的颗粒含量超过50%的土。（粉砂、细砂、中砂、粗砂、砾砂）
粉土 粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过50%，塑性指数Ip小于或等于10的土。
粘性土 塑性指数Ip大于10的土。
人工填土 土由人类活动堆填形成的各类土。
特殊土 具有特殊的成分、结构、构造、物理力学性质的土。
软土 主要由细粒土组成、孔隙比大（一般大于1.0）、天然含水量高（接近或大于液限）、压缩性高（a1-2>0.5MPa-1）及强度低的土层。）
基础 建筑物最底下的一部分，由砖石、混凝土或钢筋混凝土等建筑材料建造，将上部结构荷载扩散并传递给地基。
地基 受建筑物荷载的那一部分地层。
土粒的矿物成分 原生矿物、次生矿物、有机质。
土的粒径分组 粘粒、粉粒、砂粒、圆砾、乱石、漂石。
第二章 土的压缩性与地基沉降计算
土的压缩性 土在压力作用下体积缩小的特性。
蠕变 粘性土在长期荷载作用下，变形随时间而缓慢持续的现象。
饱和土体的渗流固结过程：土体孔隙中自由水逐渐排出；土体孔隙逐渐减小；由孔隙承担的压力逐渐转移到土骨架来承受，成为有效应力。排水、压缩、压力转移，三者同时进行。
主应力 作用在剪应力等于0平面上的法向应力。
主应面 剪应力等于0平面。
莫尔应力圆 在t-s直角坐标系中，在横坐标上点出最大主应力s1与最小主应力s3，再以s1-s3为直径作圆。
土的应力与应变关系及测定方法 现场试验（荷载试验、旁压试验）；室内试验（单轴压缩试验、侧限压缩试验、直剪试验、三轴压缩试验）
有效应力 土粒所传递的对土体的变形和强度变化有效的粒间应力。（是控制土的体积(变形)和强度两者变化的土中应力）
孔隙应力 由土中水和土中气传递的应力。
有效应力原理 饱和土体所承受的总应力s为有效应力s’与孔隙水压力u之和。s=s’+u。
侧限条件 侧向限制不能变形，只有竖向单向压缩的条件。
压缩系数a 单位压力增量作用下土的孔隙比的减小值。
弹性模量 受力方向的应力与应变之比。
压缩模量Es 在完全侧限条件下, 土的竖向应力sz与相应的应变增量lz的之比.
地基土的变形模量 无侧限情况下，单轴受压时的应力与应变之比。
自重应力 土体受到重力作用而产生的应力。（注意自重应力分布曲线绘制：计算各土层分界处土的自重应力、连成曲线即可）
附加应力 由于外荷载的作用，在土中产生的应力增量。（注意地基中的附加应力计算（角点法）：竖向集中力、矩形荷载、条形荷载等）
基底压力P(接触压力) 基础底面传递给地基表面的压力。中心荷载P=(N+G)/A；偏心荷载P=(N+G)/A±M/W
基底附加压力P0 由于建筑物荷重使基底增加的压力。P0=P-scz=P-gmd
影响土中应力分布的因素 地基与基础的相对刚度、荷载大小与分布情况、基础埋深大小、地基土的性质等。
单向固结 土中的孔隙水，只沿一个方向渗流，同时土体也只沿一个方向压缩。
固结度 地基在固结过程中任一时刻t的固结沉降量Sct与其最终固结沉降量Sc之比
地基应力与变形关系（P-S曲线） ①直线变形阶段：地基压密②局部剪切阶段：出现塑性变形区③完全破坏阶段：形成连续滑动面，地基完全破坏。
22、地基承载力的确定：
①若p~s线出现直线段，取a点对应荷载为fak，即取fak=p1；
②若pu能定，且pu<2p1，取极限荷载一半为fak，即取fak=pu/2；
③若p~s线不出现直线段，另行讨论(粘性土：取s=0.02b(承压板宽度)所对应的荷载作fak ，且≤∑P/2; 砂土：取s=(0.01~0.015)b(承压板宽度)所对应的荷载作fak ，且≤∑P/2)
④n³3时，且fakmax－fakmin≤0.3fak ，计算fak的平均值。
地基的最终沉降量 地基土层在建筑物荷载作用下，不断地产生压缩，直至压缩稳定后地基表面的沉降量。（注意地基的最终沉降量计算：分层总和法、规范法）
正常固结土 土层历史上经受的最大压力，等于现有覆盖土的自重应力。
超固结土 土层历史上经受过最大压力，大于现有覆盖土的自重应力。
欠固结土 土层目前还未完全固结，实际固结压力小于土层自重压力。
超固结比 前期固结压力与现有土重压力之比。
第三章 土的抗剪强度及地基承载力
土的抗剪强度 土体抵抗剪切破坏的极限能力，其数值等于剪切破坏时滑动面上的剪应力。
破坏准则 土体破坏时的应力组合关系。
极限平衡状态 当土体中任一点在某方向的平面上的剪应力达到土的抗剪强度的状态。
莫尔破坏包线 当剪应力等于抗剪强度时该点就发生破坏，在破坏面上的剪应力tf是法向应力s的函数，即tf ＝f (s)。这个函数关系确定的曲线，称为莫尔破坏包线。
剪切试验 确定土的抗剪强度指标(粘聚力c, 内摩擦角φ)的试验。（直剪、三轴）
直剪试验根据排水条件可分为 快剪、固结快剪和慢剪。
快剪试验 在试样施加竖向压力后，立即快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。
固结快剪 允许试样在竖向压力下排水，待固结稳定后，再快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。
慢剪试验 允许试样在竖向压力下排水，待固结稳定后，以缓慢的速率施加水平剪应力使试样剪切破坏。
直剪试验优缺点 优点：直接剪切仪构造简单，操作方便。缺点：① 限定的剪切面② 剪切面上剪应力分布不均匀③ 在计算抗剪强度时按土样的原截面积计算④ 试验时不能严格控制排水条件，不能量测孔隙水压力。
三轴试验类型 按剪切前的固结程度和剪切过程中的排水条件分为：不固结不排水试验（UU）、固结不排水试验（CU）、固结排水试验（CD）
三轴压缩实验优缺点 优点：①可严格控制排水条件②可量测孔隙水压力③破裂面在最软弱处。缺点：①s2=s3，而实际上土体的受力状态未必都属于这类轴对称情况②实验比较复杂。
无粘性土抗剪强度的来源 摩擦强度（摩擦力）包括滑动摩擦和咬合摩擦。
滑动摩擦 存在于颗粒表面间，土粒发生相对移动所产生的摩擦。
咬合摩擦 相邻颗粒对于相对移动的约束作用。
粘性土的抗剪强度包括 内摩擦力、粘聚力。
影响抗剪强度指标的因素 ①土的物理化学性质：矿物成分、颗粒形状与级配、土的原始密度、的含水率、土的结构②孔隙水压力
地基承载力 指地基承担荷载的能力。
地基的临塑荷载Pcr 指在外荷作用下，地基中刚开始产生塑性变形时基础底面单位面积上所承受的界限荷载。Pcr=Ndgd+Ncc
临界荷载 当地基中的塑性变形区最大深度为：中心荷载 Zmax=b/4;偏心荷载Zmax=b/3;与此对应的基础底面压力，分别以P1/4或P1/3表示. P1/4= N1/4gb+ Ndgd+Ncc;P1/3= N1/3gb+ Ndgd+Ncc.
地基临塑压力 地基中仅个别点的应力达到极限平衡时的基底压力，记为 pa。
极限荷载 指塑性区已互相靠拢，形成了贯通的滑动面，地基丧失稳定时基底单位面积上的压力，用符号 Pu表示。Pu= cNc+qNq+gb Nr/2
17、太沙基公式（适用于基础底面粗糙的条形、方形和圆形基础）：
理论假设：①条形基础，均布荷载②滑动面两端为直线，中间为曲线③滑动土体分三个区。
①条形基础（密实地基）：Pu= gb Nr/2+cNc+qNq
②条形基础（松软地基）：Pu= gb Nr’/2+2cNc’/3+gdNq’
③方形基础：Pu= 0.4gb0 Nr+1.2cNc+gdNq
④圆形基础：Pu= 0.6gb0 Nr+1.2cNc+gdNq
地基承载力：f= Pu/K K≥3
18、斯凯普顿公式（适用于饱和软土地基、内摩擦角为0；浅基础、d<2.5b；矩形基础、考虑了l/b的影响）：Pu=5c(1+0.2b/l)(1+0.2d/b)+ gd
地基承载力:f= Pu/K K=1.1~1.5
19、汉森公式（适用于倾斜荷载作用；矩形基础或条形基础；考虑基础埋深与宽度之比）
Puv=g1b0Nr Sr ir/2+ cNc Scdcic+ qNq Sqdqiq
地基承载力:f= Pu/K K≥2.
影响极限荷载的因素 ①地基的破坏形式：整体滑动、局部剪切、冲切剪切②地基土的指标：土的内摩擦角j 、粘聚力c 、重度g③基础设计的尺寸：基础宽度b、埋深d④载荷作用方向：倾斜、竖向⑤载荷作用时间：短暂、长期
第四章 土压力及土坡稳定
挡土墙 防止土体坍塌的构筑物。
土压力 土体作用在挡土墙上的压力。
挡土墙的结构类型 重力式、悬臂式、扶壁式、锚杆式、加筋土挡土墙。
土压力种类 (Pa<P0<Pp(Da<<Dp))
①静止土压力Po：挡土墙在土压力作用下，不向任何方向发生位移和转动时，墙后土体处于弹性平衡状态，作用在墙背上的土压力。
②主动土压力Pa：当挡土墙沿墙趾向离开填土方向转动或平行移动，且位移达到一定量时，墙后土体达到主动极限平衡状态，填土中开始出现滑动面 ，这时作用在挡土墙上的土压力。
③被动土压力Pp：当挡土墙在外力作用下向墙背填土方向转动或平行移动时，土压力逐渐增大，当位移达到一定量时，潜在滑动面上的剪应力等于土的抗剪强度，墙后土体达到被动极限平衡状态，填土内开始出现滑动面 ，这时作用在挡土墙上的土压力增加至最大，称为被动土压力。
5、极限平衡条件：
①粘性土：s1=s3tan2(45°+j /2)+2ctan(45°+j /2); s3=s1tan2(45°-j /2)-2ctan(45°-j /2)
②无粘性土：上式中 c=0 得: s1=s3tan2(45°+j /2); s3=s1tan2(45°-j /2).
6、影响土压力的因素 土压力与挡墙位移的关系、挡土墙形状、填土的性质。
7、静止土压力计算
条件：墙静止不动、位移和转角为0 。（地下式外墙；拱座；岩基上的挡土墙）
公式：P0= K0gz （K0=u/(1-u); K0=1-ф’）
静止土压力的分布: p0沿深度Z呈线性分布，呈三角形.
总静止土压力：P0= K0gH2/2 (作用点距墙底为H/3)
8、朗肯土压力理论
条件：半空间应力状态 (假定挡墙墙背竖直e=0 、光滑d=0 、填土面水平b=0)；
A、主动土压力计算
①无粘性土:
公式：Pa=s3= gz tan2(45°-j /2)= gz Ka Ka =tan2(45°-j /2)
总主动土压力: Pa= KagH2/2 (作用点距墙底为H/3)
②粘性土：公式：Pa=s3=s1tan2(45°-j /2) -2ctan(45°-j /2)= gz Ka -2c Ka =tan2(45°-j /2) 总主动土压力: Pa=( H-Z0)( gHKa-2c)/2 = KagH2/2 -2cH +2c/g
(临界深度Z0=2c/(g )；作用点距墙底为（H- Z0）/3)
B、被动土压力计算
①无粘性土：
公式：Pp=s1= gz tan2(45°+j /2)= gz Kp Kp =tan2(45°+j /2)
总主动土压力: Pp= KpgH2/2 (作用点距墙底为H/3)
②粘性土
公式：Pp=s1=s3tan2(45°+j /2)+2ctan(45°+j /2)= gz Kp +2c Kp=tan2(45°+j /2)
总主动土压力: Pp= KpgH2/2 +2cH (作用点经过梯形的形心, yc=h(2a+b)/3(a+b) )
9、库仑土压力理论
适用条件①墙背府斜，倾角e ②墙背粗糙，墙与土间摩擦角d③粘聚力c=0④填土表面倾斜，坡脚b
无粘性土主动土压力Pa= KagH2/2
10、几种常见情况下的土压力计算
①粘性土应用库仑土压力
根据抗剪强度相等原理:φD=tan-1(tanφ+c/s);
根据土压力相等原理tan(45°-φD /2)= tan(45°-φ /2)-2c/gH
图解法:基本图解法、库尔曼图解法。
②填土面有均布荷载q
当量土层厚度计算:
墙背竖直、填土表面水平：h’=q/r
墙背及填土表面倾斜:h’’= h’cosα*cosβ/cos(α-β)
总土压力: Pa= KagH2/2+qH Ka
③墙后填土分层
第一层按均质土计算；
第二层时将第一层按重度换算(看成q)，即当量土层厚度：h’=h1r1/ r2
④墙后填土有地下水
土压力：水下，取浮重度¡¢ . Pa=¡¢h2 Ka
水压力：Pw=gw h22/2
总侧向压力:P＝Pa＋Pw
11、挡土墙稳定性验算：
①抗倾覆稳定性计算
Kt=抗倾覆力矩/倾覆力矩=(W*a+Pay*b)/(Pax*h)≧1.5
（不满足要求时，可增大挡墙断面尺寸；展宽墙趾；改变墙身面、背坡坡度；做卸荷平台）
②抗滑动稳定性验算
Ks=抗滑力/滑动力=(W+Pay)*u/Pax≧1.3
(不满足要求时，可设逆坡;换土，以提高u值;修改挡墙尺寸，增大G值 ;墙踵后加拖板)
③地基承载力验算
中心荷载 P£f
偏心荷载 Pmax£1.2f 且P£f即（Pmax+ Pmin）/2≦f
影响土坡稳定的因素 土坡坡度、土坡高度、土的性质、气象条件、静(动)水压力的作用、地震
滑坡 斜坡中一部分土体相对于另一部分土体滑动的现象。
简单土坡 土质均一，坡度不变，无地下水的土坡。
土坡稳定分析圆弧法 工程设计中常假定粘性土坡的滑动面为圆弧面，用圆弧滑动法（极限平衡法的一种）分析粘性土坡的稳定性。
土坡稳定分析方法 整体圆弧滑动法（瑞典圆弧法）、条分法（条分法是将滑动土体竖直分成若干土条，把土条当成刚体，分别求作用于各土条上的力对圆心的滑动力矩和抗滑力矩）、瑞典条分法、毕肖普法、普遍条分法（简布法）。
第五章 天然地基上浅基础的设计
地基基础方案类型 天然地基上的浅基础、人工基础、桩基础、其它深基础
浅基础按结构分类 独立基础、条形基础、柱下十字形基础、片筏基础、箱形基础、壳体基础、联合基础
①独立基础（配置于整个结构物(或柱)之下的无筋或配筋的单个基础）
②条形基础（基础长度远大于其宽度的一种基础形式）
③柱下十字形基础（荷载较大的高层建筑采用的一种基础形式）
④片筏基础(满堂基础) (地基软弱而荷载又很大，采用十字形基础仍不能满足要求或相邻基槽距离很小时采用的一种基础形式)
⑥箱形基础(是由钢筋混凝土底板、顶板和纵横交叉的隔墙构成。具有很大的整体刚度的一种高层建筑物基础形式)
⑦壳体基础(材料省、造价低；弯矩为主转化为轴力为主；实际应用少)
⑧联合基础（当为了满足地基土的强度要求，必须扩大基础平面尺寸，与相邻的单个基础在平面上相接甚至重叠时，则可将它们连在一起成为联合基础）

基础按材料分类 无筋扩展基础（刚性基础）、钢筋混凝土扩展基础（扩展基础/柔性基础）
扩展基础 基础水平截面向下逐渐扩大的基础
①无筋扩展基础（刚性基础） （由砖、毛石、混凝土等材料组成的无需配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础）
②钢筋混凝土扩展基础（扩展基础/柔性基础） （由钢筋混凝土等材料组成的能够承受弯矩和剪力的墙下条形基础或柱下独立基础）

6、承载力计算与验算：
中心荷载 Pk= (Fk +Gk)/A ; Pk£fa
偏心荷载 Pk= (Fk +Gk)/A ±Mk/W ；Pkmax£1.2f a且Pk£fa即（Pkmax+ Pkmin）/2≦fa

地基承载力特征值fak及其影响因素 是指由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形阶段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。
fak影响因素 ①地基土的成因类型②地基土的物理力学性质③地下水④建筑物情况

8、地基承载力特征值确定方法：
①根据《规范》承载力表格确定
②根据载荷试验P-S曲线确定
（1）若p~s线出现直线段，取a点对应荷载为fak，即取fak=p1；
（2）若pu能定，且pu<2p1，取极限荷载一半为fak，即取fak=pu/2；
（3）若p~s线不出现直线段，另行讨论(粘性土：取s=0.02b(承压板宽度)所对应的荷载作fak ，且≤∑P/2; 砂土：取s=(0.01~0.015)b(承压板宽度)所对应的荷载作fak ，且≤∑P/2)。（4）n³3时，且fakmax－fakmin≤0.3fak ，计算fak的平均值。
③根据理论公式确定
（1）临塑荷载公式: fa=Pcr=Ndgd+Ncc
（2）临界荷载公式:
中心荷载：fa=P1/4= N1/4gb+ Ndgd+Ncc; 偏心荷载：fa=P1/3= N1/3gb+ Ndgd+Ncc.
（3）极限荷载除以安全系数(fa=Pu/K;太沙基公式K≥3；斯凯普顿公式K取1.1~1.5)
（4）《规范》公式（偏心距e£0.033b）：fa= Mbgb+ Mdgmd+Mkck(b :基础底面宽度，大于6m时按6m考虑；对于砂土，小于3m时按3m考虑)
④根据当地建筑经验确定
9、地基承载力的修正:fa=fak + hbr(b－3) + hdrm(d－0.5)
（g ：基底以下土的重度，地下水位以下取有效重度；b：基础底面宽度(m)，当基底宽小于3m取3m考虑，大于6m按6m考虑；gm：基底以上土的加权平均重度gm=∑gihi/∑hi）
10、最不利荷载组合：指组合起来的荷载，应产生相应的最大力学效应。
11、软弱下卧层的验算：（思路sz + scz £ fz）（注scz=g(d+z)，sz按第二章方法计算）
当Es1/ Es2≧3时，sz简化计算：
条基：sz=p0b/(b+2ztanθ) 矩形：sz=p0lb/(l+2ztanθ) *(b+2ztanθ)
12、地基变形特征：
沉降量 指基础中心点的沉降值。
沉降差 指相邻单独基础中心或基础两点的沉降量之差；
倾斜 指单独基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比值；
局部倾斜 指砌体承重结构沿纵墙6~10m之内基础两点的沉降差与其距离之比值。

13、地基稳定性计算：Kmin= 抗滑力矩/滑动力矩 =MR/MS≧1.2
14、基础尺寸设计：
A、中心荷载：p=(N+G)/A≤f ; A≧N/(f-gGd) (如基础底面位于地下水位以下，则A≧N/(f-gGd+gwhw))
B、偏心荷载（试算法）：p=(N+G)/A±M/W=[(N+G)/A](1±6e/l) （W=bl2）
①地基承载力特征值计算：:fa=fak + hbr(b－3) + hdrm(d－0.5)
②先按中心荷载求A中
③考虑偏心影响A偏=(1.1~1.5)A中
④是否再次修正地基承载力特征值。
⑤计算Pkmax， Pkmin；p=(N+G)/A±M/W（有水平荷载Q时p=(N+G)/A±（M+Qd）/W）
⑥验算Pkmax£1.2f且（Pkmax+ Pkmin）/2≦f，不满足则加大基础底面积重新计算。

影响基础埋置深度的因素 ①与建筑物有关的条件（上部结构情况）②工程地质条件③水文地质条件④冻结深度⑤场地环境条件。
柔性结构 上部结构的变形与地基变形一致，地基的变形对上部结构不产生附加应力，上部结构没有调整地基不均匀变形的能力，对基础的挠曲没有制约作用，即上部结构不参与地基、基础的共同工作。
刚性结构 在中心荷载作用下，均匀地基的沉降量相同，基础不发生挠曲。上部结构具有调整地基应力、使沉降均匀的作用。
补偿性基础（浮基础） 利用卸除大量地基的自重应力，以抵消建筑物荷载的设计，称为补偿性设计。这种空心基础称为补偿性基础（浮基础）。
天然地基上浅基础设计原则、内容与步骤
设计原则：对地基: p<f, s<[s], [或£D[D]]；对地基: p<f, s<[s], [或£D[D]]
设计内容与步骤
①初步设计基础的结构型式、材料与平面布置；
②确定基础的埋置深度d；
③计算地基承载力标准值，加深度修正以及宽度修正
④计算基础的底面积A
⑤设计基础高度与剖面形状；
⑥若地基持力层下有软弱层，还须验算下卧层的承载力；
⑦重要建筑物应计算地基的变形（有必要时还需验算建筑物稳定性）；
⑧基础细部结构和构造设计；
⑨绘制基础施工图。

第六章 桩基础与其它深基础
深基础 埋深较大，以下部坚实土层或岩层作为持力层，把所承受的荷载相对集中地传递到地基的深层的基础。一般指基础埋深大于基础宽度且深度超过5m的基础。
常用深基础类型 桩基础、沉井基础、地下连续墙、大直径桩墩基础、箱桩基础和高层建筑深基护坡工程。
深基础特点 地基承载力高、施工需专门设备、术复杂、造价高、工期长等。

桩基础的分类：
①按承台与地面相对位置的高低：低承台桩、高承台桩。
②按承载形状（荷载传递方式）：摩擦型桩（摩擦桩、端承摩擦桩）；端承型桩（端承桩、摩擦端承桩）。
③按桩的使用功能：竖直抗压桩、竖直抗拔桩、水平受荷桩、复合受荷桩
④其他分类（桩身材料、施工方法、挤土程度、桩径大小）
5、单桩竖向极限承载力标准值Quk
《建筑桩基技术规范》
中、小工程：Quk= Qpk + Qsk =qpkAp+uSqsikli
大直径桩：Quk= Qpk + Qsk =φpqpkAp+uSφsiqsikli
R= Qpk /rp+ Qsk/ rs
《建筑地基基础设计规范》
R=qpaAp+ upSqsiali

群桩效应 竖向荷载作用下，由于承台、桩、土相互作用，群桩基础中的一根桩单独受荷时承载力和沉降性状，往往与相同地质条件和设置方法的同样独立单桩有明显差别的现象。群桩承载力小于单桩承载力与桩数的乘积。
沉降比ζ 群桩沉降量Sn与单桩沉降量S之比。ζ=Sn/S
群桩效应系数η 群桩承载力Rn与单桩承载力与桩数的乘积nR之比。h=Rn/nR.
承台效应 承台不仅起联结多根桩和传递荷载的作用，而且还具有类似浅基础的承载能力。
负摩阻力 当桩围土层由于某种原因相对于桩向下位移时，桩侧摩阻力方向向下。
负摩阻力的数值 负摩阻力与作用在桩侧的有效应力成正比，其极限值近似地等于土的不排水剪强度。
中性点 桩截面沉降量与桩周土层沉降量相等之点，桩与桩周土相对位移为零称中性点。
中性点位置 当桩周为产生固结的土层时，大多在桩长的0.7-0.75处。中性点处，桩所受的下拉荷载最大。

13、复合基桩的竖向承载力设计值：R= hpQpk /rp+ hsQsk/ rs+hcQck /rc
思考题
绪论
1、 土力学与基础工程研究的主要内容有哪些？
土力学是研究土体的一门力学，它研究土体的应力、变形、强度、渗流及长期稳定性的一门学科,总的来说就是研究土的本构关系以及土与结构物的相互作用的规律。
2、 地基与持力层有何区别？
地基 —承受建筑物荷载的那一部分地层。分为天然地基(浅基、深基)、人工地基。直接承受基础传来的荷载，并分散传至地壳的土层叫地基的持力层。持力层以下叫下卧层，地基包括持力层和下卧层。

第1章 土的物理性质及工程分类
1、何谓土粒粒组？土粒六大粒组划分标准是什么？
工程上各种不同的土粒，按粒径范围的大小分组，即某一粒径的 变化范围，称为
粒组。
划分标准是按粒径范围的不同，可以分为漂石、卵石、圆砾、砂砾、粉砾、粘砾
2、 粘土颗粒表面哪一层水膜对土的工程性质影响最大，为什么？
弱结合水，它不能传递静水压力。
3、土的结构通常分为哪几种？它和矿物成分及成因条件有何关系？各自的工程性质如何？
分类 （1）单粒结构：粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的单粒结构。（2).蜂窝结构：颗粒间点与点接触，由于彼此之间引力大于重力，接触后，不再继续下沉，形成链环单位,很多链环联结起来，形成孔隙较大的蜂窝状结构 （3）絮状结构细微粘粒大都呈针状或片状，质量极轻，在水中处于悬浮状态。悬液介质发生变化时，土粒表面的弱结合水厚度减薄，粘粒互相接近，凝聚成絮状物下沉，形成孔隙较大的絮状结构。
工程性质：密实单粒结构工程性质最好蜂窝结构与絮状结构如被扰动破坏天然结构，则强度低、压缩性高，不可用作天然地基。

4、 在土的三相比例指标中，哪些指标是直接测定的？
土的比重s G 、土的重度γ 、土的含水量w 可由实验室直接测定。其余指标可根据土的三相比例换算公式得出。
5、 液性指数是否会出现IL>1.0和IL<0的情况？相对密度是否会出现Dr>1.0和Dr<0的情况？

6、 判断砂土松密程度有几种方法？
无粘性土最重要的物理状态指标是土的密实度Dr。用孔隙比e为标准的优点：应用方便；缺点：由于颗粒的形状和配对孔隙比有极大的影响，而只用一个指标e 无法反映土的粒径级配的因素。用相对密实度为标准的优点：把土的级配因素考虑在内，理论上较为完善。缺点：e，emax，emax都难以准确测定。用标准贯入试验锤击数 N为标
7、 准的优点：这种方法科学而准确；缺点：试验复杂。
7、 地基土分几大类？各类土的划分依据是什么？
1岩石是颗粒间牢固联结、呈整体或具有节理裂隙的岩体。2碎石类土是粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。3.砂类土是粒径大于2mm的颗粒含量不超过50%，粒径大于0.075mm的颗粒含量超过50%的土。4.粉土是粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过50%，塑性指数Ip小于或等于10的土。5.粘性土是塑性指数Ip大于10的土。粉质粘土 10 < Ip <17,粘土 Ip>17
8、 何谓土的级配？土的级配曲线是怎样绘制的？为什么土的级配曲线用半对数坐标？
级配：各粒组的相对含量，占总质量的百分数来表示，称为土的粒径级配。

9、土的气体以哪几种形式存在？它们对土的工程性质有何影响？

10、土的工程特性？
压缩性高、强度低（特指抗剪强度）、透水性大

11、 土的生成与工程特性的关系？
1.搬运、沉积条件：通常流水搬运沉积的土优于风力搬运沉积的土 2.沉积年代:沉积越长，土的工程性质越好3.沉积的自然环境
第2章 土的压缩性与地基沉降计算
1. 什么是土的压缩性？引起土压缩的主要因素是什么？
答：土的压缩性—土在压力作用下体积缩小的特性。地基土产生压缩的原因：
外因—P、W、Sr、T等。内因—S、W、Vv。
2. 什么是土的自重应力？土的自重应力沿深度有何变化？
答：自重应力 — 土体受到重力作用而产生的应力（有效重量）。
均质土：竖向：
成层土：
n — 土层数； y— 第i层土的重度，地下水位以下取有效重度g¢(KM/m3)；hi — 第i层土的厚度(m)
所以土的自重应力沿深度增大而增大。
3. 何为基地压力？影响基地压力分布的因素有哪些？
答：基础底面传递给地基表面的压力称为基底压力。影响土中应力分布的因素：地基与基础的相对刚度；荷载大小与分布情况；基础埋深大小；地基土的性质等。
4. 什么是土的自重应力？地下水位的升降对地基中自重应力有何影响？
答：自重应力 — 土体受到重力作用而产生的应力（有效重量）。
地下水位的升降对地基中自重应力有何影响？：
由有效应力原理б＝б‘＋u 知：
（1）当地下水位下降时，u减小，土中有效自重应力б‘增加，使地基土的压缩量增加，引起地表下沉；
（2）当地下水位上升时，土中有效自重应力б‘减少，引起地基承载力降低。
坡体内地下水位长期上升，会使土湿化，抗剪强度降低，最后导致土坡失去稳定，造成事故。

6. 孔隙水消散抽需时间的长短取决于哪些因素？
答：孔隙中水排出需一定的时间t，时间t的长短取决于土层排水距离、土粒粒径与孔隙大小、土层K、R大小和a的高低等因素。
碎石土---低压缩土---中压缩土---高压缩土（t依次增长）
7.结合图示说明均布条形荷载作用下，地基土中附加应力的分布规律？
答：在荷载分布范围内之下，附加应力sz随深度后呈衰减趋势；sz具有一定的扩散性，且分布在荷载面积以外相当大的范围之下，即地基附加应力的扩散分布；基底下任意深度水平面上的sz，在基底中轴线上最大，随距中轴线越远而变小。
8. 结合图示说明均布矩形荷载作用下，地基土中附加应力的分布规律？
答：附加应力z自基底起算，超过一定深度后呈曲线衰减；sz具有一定的扩散性，基底分布在荷载面积以外的地基土中也产生附加应力；基底下任意深度水平面上的sz，在基底中轴线上最大，随距中轴线越远而变小。
9. 土的压缩性试验有哪些方法？
答：室内试验：单轴压缩试验；侧限压缩试验（指侧向限制不能变形，只有竖向单向压缩的条件）；直剪试验；三轴压缩试验。现场试验：土的压缩性原位测试（包括载荷试验，旁压试验）。
sz曲线
10、固结试验得出的压缩性指标有哪些？其数值大小如何反应土的压缩性高低？
侧限压缩试验简称压缩试验，又称固结试，压缩性指标有：压缩系数a， 压缩指数Cc，压缩模量Es。压缩系数a 越大，土的压缩性越高， 压缩指数Cc越大，土的压缩性越高
低压缩性土的Cc小于0.2，高压缩性土的Cc大于0.4 。压缩模量Es越小，土的压缩性越高。
11、压缩系数与压缩模量有何关系？其数值大小如何反应土的压缩性高低？
压缩系数a表示在单位压力增量作用下土的孔隙比的减小值。
压缩模量Es定义: 在完全侧限条件下, 土的竖向应力sz与相应的应变增量lz的之比值, 称为压缩模量Es。Es与a成反比。Es<4MPa :高压缩性土 Es=4~15MPa :中等压缩性土 Es>15MPa :低压缩性土 ，压缩系数a 越大，土的压缩性越高， Es越小，土的压缩性越高
12、土的压缩系数是否为定值？为什么？
土的压缩系数不是定值，从e~p 关系及压缩性指标可得 ：不同土类，e~p曲线不同；曲线愈陡，压缩性愈高。 非线性，起陡后缓。压缩系数a表示在单位压力增量作用下土的孔隙比的减小值。所以不同的与孔隙比不同从而土的压缩系数也不同。
13、在Ｐ－Ｓ曲线上如何确定地基承载力？
地基承载力的确定：
若p~s线出现直线段，取a点对应荷载为fak； 若pu能定，且pu<2p0，取极限荷载一半为fak； 若p~s线不出现直线段, 建议:中, 高压缩性土，取s1=0.02b及其对应的p1。低压缩性土，取s1=(0.01~0.015)b及其对应的p1
14、有效应力与孔隙水压力的物理概念是什么？
有效应力 (effective stress)—指土粒所传递的粒间应力，是控制土的体积(变形)和强度两者变化的土中应力。
孔隙应力 (pore stress)—由土中水和土中气传递的应力。
15、“分层总和法”与《规范》推荐的地基沉降计算方法在分层方面有何不同？
分层总和法计算结果与沉降观测比较有以下规律：
中等地基: S计≈S实 .较弱地基 :S计＜S实, 坚硬地基: S计＞S实
原因：假定与实际不完全符合；试样代表性存在问题 。 .未考虑地基、基础与上部结构的共同作用。《规范》推荐法：《规范》法是从分层总和法公式导出的一种简化形式。
1、 实质：引入沉降系数ψs，使S计≈S实，对软弱地基，ψs大于1.0，对坚实地基ψs小
于1.0。
2、 计算原理：
式中： 代表第i层土的附加应力面积，平均附加应力系数
(1）分层总和法计算第i层土的压缩量公式
（2）附加应力面积A
（3）平均附加应力系数a为计算方便，引入这个系数a，平均附加应力与基础
底面处的附加应力之比，（公式）注

平均附加应力系数 a 指基础底面计算点至第i层土底面范围全部土层的附加应力系数平均值，而非地基中第i层土本身的附加应力系数。
（4）第i层土的压缩量，
（5）地基总沉沉降量，
（6）《规范》法地基沉降计公式由分层总和法公式计算而得的，

3.《规范》法地基沉降计算公式：

4. 沉降计算深度zn（1