清华大学版土力学.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,土力学重点知识点,土的三相性,1,）土的密度、重度,2,）土粒的比重,3,）土的饱和度,4,）土的含水量,5,）土的孔隙比和空隙率,土的物理性质指标,（,1,）单粒结构；（,2,）蜂窝结构；（,3,）絮状结构,（,1,）层状构造；（,2,）分散构造；（,3,）裂隙构造（,4,）结核状构造,土的结构与构造,（,1,）单粒结构；（,2,）蜂窝结构；（,3,）絮状结构,（,1,）层状构造；（,2,）分散构造；（,3,）裂隙构造（,4,）结核状构造,土的结构与构造,（,1,）压缩性高；（,2,）强度低；（,3,）透水性大,土的工程特性,土的渗透性和渗流问题,单位渗流长度上的水头损失,水力坡降,i,向下渗流使得有效应力增加，导致土层发生压密变形，称渗流压密,渗流压密,渗透速度与水力梯度呈线性关系的运动规律,达西定律,当动水力足够大时，会将土体冲起，造成破坏。当动水力梯度大于土的浮重度时，土体被水冲起的现象，称为流土,当土体颗粒级配不连续时，水流可将土体粗粒孔隙中充填的细粒土冲走，破坏土的结构，这种作用称作管涌。,流砂与管涌,流土与管涌的区别,土体中的应力计算,地基中的自重应力及分布规律,自重应力,附加应力,有效应力,孔隙水应力,超静水孔隙应力,应力概念,竖直集中力作用下半无限空间弹性体内任一点应力的解析解。,布辛内斯克公式,角点法,有效应力原理,P,S,P,SV,a,a,P,S,A,：,A,w,：,A,s,：,土单元的断面积,颗粒接触点的面积,孔隙水的断面积,有效应力,a-a,断面竖向力平衡：,u,：孔隙水压力,有效应力,有效应力,：由土骨架传递（或承担）的应力,孔隙应力,：由土中孔隙流体水和气体传递,(,或承担）的应力,土体在不排水和不排气条件下，由外荷载引起的孔隙压力增量与应力增最的比值。,孔压系数,固结过程孔压系数的变化,外荷载,附加应力,z,土骨架：,有效应力,孔隙水：,孔隙水压力,土在其形成的地质年代中所经受的应力变化情况称为应力历史。,应力历史,土的压缩性的地基沉降计算,饱和土压缩的全过程叫做土的固结,固结,24,先期固结压力：土体在固结过程中所受的最大竖向有效应力,正常固结土：先期固结压力等于现时的土压力,pc,p1,超固结土：先期固结压力大于现时的土压力,pcp1,欠固结土：先期固结压力小于现时的土压力,pcp1,土的固结状态,固结度（,Ut,）：土的固结过程中某一时间,t,的固结沉降量,s1,与固结稳定的最终沉降量,s,之比,固结度,分别计算基础中心点下地基各个分层土的压缩变形量，求和,一维问题,沉降计算分层总和法基本原理,均匀土层压缩基本课题,压缩前,压缩后,侧限条件,z,=p,p,H,H/2,H/2,e,1,基本假定和基本原理,（,a,）假设基底压力为线性分布,（,b,）附加应力用弹性理论计算,（,c,）只发生单向沉降：侧限应力状态,（,d,）只计算固结沉降，不计瞬时沉降和次固结沉降,（,e,）,将地基分成若干层，认为整个地基的最终沉降量为各层沉降量之和：,计算步骤,d,地面,基底,p,p,0,自重应力,附加应力,沉降计算深度,H,i,(a),计算原地基中自重应力分布,(b),基底附加压力,p,0,(c),确定地基中附加应力分布,(d),确定计算深度,z,n,(e),地基分层,H,i,(g),各层沉降量叠加,(f),计算每层沉降量,S,i,用,e-p,曲线计算,e,d,地面,基底,p,p,0,自重应力,附加应力,沉降计算深度,H,i,p,用,e-p,曲线计算,A,i,附加应力,p,0,规范法,z,i-1,z,i,平均附加应力系数,沉降计算分层总和法注意问题,固结过程,p,p,p,基本假定,土层均匀且完全饱和；,土颗粒与水不可压缩；,变形是单向压缩（水的渗出和土层压缩是单向的）；,荷载均布且一次施加；,渗流符合达西定律且渗透系数保持不变；,压缩系数,a,是常数。,固结微分方程的解析解,时间因数,m,1,，,3,，,5,，,7,反映孔隙水压力的消散程度固结程度,固结度,不透水边界,透水边界,渗,流,1,2,3,沉降与时间的关系,t,沉降与时间的关系,从,U,t,查表（计算）确定,T,v,土的抗剪强度,莫尔库伦破坏理论要点,41,1,破坏面上，材料的抗剪强度是法向应力的函数。,2,当法向应力不很大时，抗剪强度可简化为法向应力的线性,函数,3.,土单元体中，任何一个面上的剪应力大于该面上土的抗剪度,，土单元体即发生破坏，用破坏准则表示,库仑定律,42,确定土体中剪切破坏面的位置,O,45,0,+,/2,45,0,+,/2,1f,破裂面位置与最大主平面成,3,1f,c,图,5-7,土的破裂面确定,挡土结构物上土压力,45,三种土压力的大小关系,静止土压力,对应于图中,A,点，,墙位移为,0,，墙后土体处于,弹性平衡状态,主动土压力,对应于图中,B,点，,墙向离开填土的方向位移,，墙后土体处于,主动极限平衡状态,被动土压力,对应于图中,C,点，,墙向填土的方向位移,，墙后土体处于,被动极限平衡状态,PaP0Pp,朗肯理论的基本假设：,1.,墙本身是刚性的，不考虑墙身的变形；,2.,墙后填土延伸到无限远处，填土表面水平；,3.,墙背垂直光滑。,朗肯主动极限平衡状态,pa,p,0,v,朗肯被动极限平衡状态,p,0,朗肯主、被动土压力系数,粘性土主动土拉应区,库仑土压力基本假定,1.墙后的填土是理想散粒体,2.滑动破坏面为通过墙踵的平面,3.滑动土楔为一刚塑性体，本身无变形,无粘性土主动土压力,H,A,C,R,B,W,P,-,C,R,B,180-(,+,-,),P,W,P,R,朗肯、库仑土压力异同,相同点：都属于极限状态土压力理论,不同点：朗肯理论从土体中一点的极限平衡状 态出发，由处于极限平衡状态时的大 小主应力关系求解（极限应力法）；,库伦理论根据墙背与滑裂面之间的土 楔处于极限平衡，用静力平衡条件求 解（滑动楔体法）。,土坡稳定性分析,土坡稳定性分析,造成滑坡的原因,1),振动：地震、爆破,2),土中含水量和水位变化,3),水流冲刷：使坡脚变陡,4),冻融：冻胀力及融化含水量升高,5),人工开挖：基坑、船闸、坝肩、隧洞出入口,微单元,A,自重,:,W=,V,无渗流的无限长土坡,沿坡滑动力：,对坡面压力：,(,由于无限土坡两侧作用力抵消,),抗滑力：,抗滑安全系数：,W,R,N,A,W,N,T,当,=,时，,F,s,=1.0,，天然休止角,无渗流的无限长土坡,-,讨论,可见安全系数与土容重,无关,与所选的微单元大小无关。,即坡内任一点或平行于坡的任一滑裂,面上安全系数,F,s,都相等,思考题,在干坡及静水下坡中，如,不变，,F,s,有什么变化,有沿坡渗流情况,(3),抗滑力：,(2),滑动力：,沿坡渗流无限长砂土坡安全系数,(4),安全系数：,(1),取微单元,A,的土骨架为隔离体 作用力,自重：,渗透力：,底面支撑力,N,，底面抗滑力,R,W,R,N,J,A,l,h,与无渗流比较,F,s,减小近一倍,注,：意味着原来稳定的坡，有沿坡渗流时可能破坏,与所选,V,大小无关，亦即在这种坡中各点安全系数相同,与容重有关,W,R,N,J,有沿坡渗流情况,讨论,1),瑞典圆弧法,2),瑞典条分法,3),简化,Bishop,条分法,4),通用条分法,(Janbu,法,),粘性土坡的稳定分析方法,O,R,