【正文】 單位 : kN/m3 表示土中孔隙含量的指標(biāo) 孔隙比 孔隙率 (孔隙度 ) svVVe ?VV(% )n v?關(guān)系 : e1en?? n1ne??某種程度上反映土的松密 定義 : 土中孔隙體積與固體顆粒體積之比 , 無(wú)量綱 表達(dá)式 : Water Air Solid Va Vw Vs Vv V 體積 定義 : 土中孔隙體積與總體積之比 , 用百分?jǐn)?shù)表示 表達(dá)式 : Vs=1 Vv=e V=1+e Water Air Solid 體積 飽和度 vwrVVS ?Water Air Solid Va Vw Vs Vv V ma=0 mw ms m 質(zhì)量 體積 表達(dá)式 : 定義 : 土中水的體積與孔隙體積的比值 飽和度表示 孔隙 中充滿水的程度 Sr=0 : 干土 Sr=1 : 飽和土 常用的土的物理指標(biāo)共有九個(gè) 土的密度 土粒相對(duì)密度 土的含水量 干密度 飽和密度 浮密度 孔隙比 孔隙率 飽和度 【 例題 】 某一塊試樣在天然狀態(tài)下的 體積為 60cm3，稱得其 質(zhì)量為 108g，將其 烘干后 稱得質(zhì)量為，根據(jù)試驗(yàn)得到的土粒相對(duì)密度 ds為 ，試求試樣的濕密度、干密度、飽和密度、含水率、孔隙比、孔隙率和飽和度。 【 解 】 （ 1）已知 V＝ 60cm3， m=108g， 得 ρ=m ／ v=108 ／ 60= （ 2）已知 ms=， 則 mw=m－ ms=108－ = 于是 w= mw ／ ms＝ ／ =12% （ 3）已知 ds=，則 Vs= ms ／ ρs= ／ ＝ Vv=V－ Vs=60－ ＝ 于是 e= Vv ／ Vs＝ ／ = （ 4） n= Vv ／ V＝ ／ 60=％ （ 5）根據(jù) ρw的定義 Vw = mw ／ ρw= ／ 1＝ 于是 St= Vw ／ Vv= ／ ＝ 48％ 粘性土的軟硬狀態(tài) 也稱 稠度狀態(tài) 稠度狀態(tài)與含水量有關(guān) 黏性土的物理特征 塑限 wp 液限 wL 稠度界限 粘性土的稠度反映土中水的形態(tài) 固態(tài) 半固態(tài) 塑態(tài) 流態(tài) 強(qiáng)結(jié)合水膜最大 出現(xiàn)自由水 強(qiáng)結(jié)合水 弱結(jié)合水 自由水 稠度狀態(tài) 含水量 w p l pI w w??吸附弱結(jié)合水的能力 塑性指數(shù) 縮限 WS 粘性土四種物理狀態(tài)狀態(tài)： 固態(tài) 、 半固態(tài) 、 可塑狀 態(tài) 及 流動(dòng)狀態(tài) 界限含水率 粘性土從一種狀態(tài)過(guò)渡到另一種狀態(tài)，可用某一界限含水率來(lái)區(qū)分，這種 界限含水率 稱為 稠度界限或阿太堡界限 液限 （ WL） ——從流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水率，也就是可塑狀態(tài)的上限含水率； 塑限 （ Wp） ——從可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)的界限含水率，也就是可塑狀態(tài)的下限含水率； 縮限 （ Ws） ——從半固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)的界限含水率，亦即粘性土隨著含水率的減小而體積開(kāi)始不變時(shí)的含水率。 第 3章 土的滲透性及滲流 土的滲透性 水在土中的滲流是由水頭差或水力梯度引起的。水頭的定義為： 式中： h為總水頭， v為流速， u水壓 (kPa),z為基準(zhǔn)面高程 水在土中滲流時(shí)，速度很慢，由速度引起的水頭項(xiàng)可以忽略。 gvuzhw 22????wuhz??? 滲透試驗(yàn)與達(dá)西定律 達(dá)西定律 (滲透定律 ) v k i??在層流狀態(tài)的滲流中，滲透速度 v與水力坡降 i的一次方成正比，并與土的性質(zhì)有關(guān)。 k: 反映土的透水性能的比例系數(shù)，稱為滲透系數(shù) 單位： mm/s, cm/s, m/s, m/day 適用條件： 層流（線性流） ?巖土工程中的絕大多數(shù)滲流問(wèn)題，包括砂土或一般 粘土，均屬層流范圍 （ 1）粗粒土： ①礫石類土中的滲流常不符合達(dá) 西定律 ②砂土中滲透速度 vcr=i v o i0 兩種特例： （ 2）粘性土： 致密的粘土 i i0, v = k(i i0 ) i v o vcr ( 1)mv kim?? 滲透系數(shù)的測(cè)定及影響因素 室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定方法 野外試驗(yàn)測(cè)定方法 常水頭試驗(yàn)法 變水頭試驗(yàn)法 井孔抽水試驗(yàn) 井孔注水試驗(yàn) 1. 測(cè)定方法 適用透水性較 大的砂性土 適 適用透水性較 小的粘性土 H1 H2 H3 H Δ h k1 k2 k3 x z q1x q3x q2x L 1 1 2 2 不透水層 (1) 水平滲流 條件 : mhiiL???x m xqq? ?mHH? ?層狀地基的等效滲透系數(shù) 等效滲透系數(shù) : qx=vxH=kxiH Σqmx=Σ kmimHm ? ?x m mmm1k H kHHkH???? ??????層狀地基的等效滲透系數(shù) (2) 豎直滲流 H1 H2 H3 H Δ h k1 k2 k3 x z v 承壓水 條件 : mvv?mhh? ? ??mHH? ?等效滲透系數(shù) : mmmvHhk??zkvHh ?? mzmvHvHkk? ?mmmmhvkH??mzmH11k H k????????zmmHkHk??算例 d ay/m100k,d ay/m1k,d ay/,332211??????按層厚加權(quán)平均，由較大值控制 倒數(shù)按層厚加權(quán)平均，由較小值控制 d a y/ Hkk iix ?? ?d a y/kHHkiiz ??? 滲透力與滲透變形 一 滲透力的性質(zhì) 物理意義： 單位土體內(nèi)土骨架所受到的滲透水流的拖曳力，它是體積力 j = γwi 大?。? 方向： 與 i 方向一致（均質(zhì)土與 滲流方向一致） 作用對(duì)象： 土骨架 滲透力與浮力有何區(qū)別？ 基本類型 二 .滲透變形（滲透破壞） 流土 管涌 土工建筑物及地基由于滲流作用而出現(xiàn)的變形或破壞 形成條件 防治措施 1. 流土 流土 在向上的滲透作用下，表層局部土體顆粒同時(shí)發(fā)生懸浮移動(dòng)的現(xiàn)象 粘性土 k1k2 砂性土 k2 壩體 滲流 crii0JW ?????原因： i icr : 土體處于穩(wěn)定狀態(tài) i = icr : 土體處于臨界狀態(tài) i icr : 土體發(fā)生流土破壞 在滲流作用下，一定級(jí)配的無(wú)粘性土中的細(xì)小顆粒，通過(guò)較大顆粒所形成的孔隙發(fā)生移動(dòng)，最終在土中形成與地表貫通的管道。 2. 管涌 管涌 原因： 內(nèi)因 —— 有足夠多的粗顆粒形成大于細(xì)粒徑的孔隙通道 外因 —— 滲透力足夠大 管涌 管涌破壞 流土與管涌的比較 流土 土體局部范圍的顆粒同時(shí)發(fā)生移動(dòng) 管涌 只發(fā)生在水流滲出的表層 只要滲透力足夠大，可發(fā)生在任何土中 破壞過(guò)程短 導(dǎo)致下游坡面產(chǎn)生局部滑動(dòng)等 現(xiàn)象 位置 土類 歷時(shí) 后果 土體內(nèi)細(xì)顆粒通過(guò)粗粒形成的孔隙通道移動(dòng) 可發(fā)生于土體內(nèi)部和滲流溢出處 一般發(fā)生在特定級(jí)配的無(wú)粘性土或分散性粘土 破壞過(guò)程相對(duì)較長(zhǎng) 導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生塌陷或潰口 防治 延長(zhǎng)滲徑，增加透水蓋重 設(shè)反濾層等，減小滲透坡降 第 4章 土中應(yīng)力 強(qiáng)度問(wèn)題 變形問(wèn)題 地基中的應(yīng)力狀態(tài) 應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 土力學(xué)中應(yīng)力符號(hào)的規(guī)定 應(yīng)力狀態(tài) 自重應(yīng)力 附加應(yīng)力 基底壓力計(jì)算 建筑物修建以后，建筑物重量等外荷載在地基中引起的應(yīng)力，所謂的“附加”是指在原來(lái)自重應(yīng)力基礎(chǔ)上增加的應(yīng)力。 建筑物修建以前，地基中由土體本身的有效重量所產(chǎn)生的應(yīng)力。 地基中自重應(yīng)力 水平地基中的自重應(yīng)力 定義： 在修建建筑物以前，地基中由土體本身的有效重量而產(chǎn)生的應(yīng)力。 計(jì)算： 地下水位以上用天然重度，地下水位以下用浮重度 土體在自重作用下，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史時(shí)期，已經(jīng)壓縮穩(wěn)定，因此， 土的自重應(yīng)力不再引起土的變形 。但對(duì)于新沉積土層或近期人工充填土應(yīng)考慮自重應(yīng)力引起的變形。 天然地面 cz?cx?cy? 1 1 z zcz ?? ?z ?cz σcz= ? z (1)、 豎向自重應(yīng)力 土體中任意深度處的豎向自重應(yīng)力等于單位面積上土柱的有效重量