【正文】 ) 24 Cu反映大小不同粒組的分布情況。 23 ※ 幾個特殊粒徑： d10, d30 , d60 小于某粒徑的土顆粒質量累積 百分數(shù)為 10%時，相應的粒徑稱為 有效粒徑d10。 顆粒級配曲線的 坡度 可以大致反映土的均勻程度 。 ※ 土的顆粒級配可由 土的顆粒大小分析試驗 （ 簡稱 顆分試驗 ） 測定 。 劃分粒組的分界尺寸稱為 界限粒徑 。 土 液相 （水） 氣相 （氣） 固相 （土顆粒） 土 殘積土 運積土 風成沉積土 水成沉積土 冰川沉積土 19 ※ 飽和土中的孔隙均被水所充填， 所以飽和土為二相體。 15 童小東 南京東南大學土木工程學院 .： 210096 Tel： 0253792461(O)， 3791829(O)， 0253794969(H) Email： 16 第 2章 土的物理性質及 分類 第 1節(jié) 概述 第 2節(jié) 土的組成 第 3節(jié) 土的三相比例指標 第 4節(jié) 無粘性土的密實度 第 5節(jié) 粘性土的物理特征 第 6節(jié) 土的滲透性 第 7節(jié) 地基土（巖）的分類 17 第 1節(jié) 概述 ※ 土是巖石風化的產(chǎn)物。 14 三 、 本課程的特點和 學習要求 ：本課程涉及水文地質學 、 工程地質學 、 土力學等幾個學科領域 ， 內容廣泛 、綜合性強 。 它的研究方法是由三種基本手段 （ 數(shù)學模擬 、 物理模擬 和 原位觀測 ） 綜合而成 。 作為本學科理論基礎的土力學的發(fā)展歷史可以劃分為 古典土力學 和 現(xiàn)代土力學 兩個階段 。 但人們只能依賴于實踐經(jīng)驗的不斷積累和能工巧匠的技藝更新來發(fā)展這項技術 ， 囿于當時生產(chǎn)力發(fā)展水平 ， 基礎工程還未能提煉成為系統(tǒng)的科學理論 。 9 基礎 淺基礎 深基礎 地基 天然地基 人工地基 10 二、本學科發(fā)展概況 作為 工程技術 ， 基礎工程是一項古老的工藝 。 土力學所要研究的兩大基本問題是土體的 變形 和 強度 。 7 研究土體的應力 、 變形 、 強度 、 滲流及穩(wěn)定性的一門力學分支學科 稱為 土力學 。 組成地層的 土 或巖石是自然界的產(chǎn)物 。 6 建筑物的地基和基礎是建筑物 的根本 ， 它們一旦出現(xiàn)問題 ， 建筑 物的安全和正常使用必然受到影響 。 依目前的理論水平 ， 還很難做到這一點 。 建筑物 上部結構 基 礎 地 基 4 基 礎 上部結構 地 基 建筑物三部分示意圖 5 建筑物的上部結構 、 基礎和 地基三部分 ， 功能不同 ， 研究方 法各異 ， 但它們又是建筑物的有機組成部分 ，缺一不可 、 彼此聯(lián)系 、 相互制約 。1 本課程的主要內容 第 1章 緒論； 第 2章 土的物理性質及分類； 第 3章 地基的應力和沉降； 第 4章 土的抗剪強度； 第 5章 土壓力、地基承載力和土坡穩(wěn)定性；第 6章 地基勘察； 第 7章 淺基礎常規(guī)設計； 第 8章 樁基礎； 第 9章 軟弱土地基處理 2 第 1章 緒 論 一、地基及基礎的概念 二、本學科的發(fā)展概況 三、本課程的特點和學習要求 3 一、地基及基礎的概念 建筑物的全部荷載均由其下的地層來承擔 。 受建筑物影響的那一部分地層稱為地基 ；建筑物向地基傳遞荷載的下部結構稱為 基礎 。 所以 ， 科學的 、 理想的方法 是將 三部分統(tǒng)一 起來進行設計計算 。盡管如此 ， 我們在處理地基基礎問題時 ， 頭腦里一定要有 地基 基礎 上部結構相互作用的整體概念 ， 盡可能全面地加以考慮 。 建筑物的事故 ， 絕大多數(shù)都與 地基 和 基礎 有關 。建筑物建造在地層上面 ， 所以建筑物場地的工程地質條件是決定地基基礎設計和施工的先決條件 。 土力學是本課程的理論基礎。 8 ※ 地基基礎設計必須滿足 的基本條件 建筑物的建造使地基中原有的 應力狀態(tài)發(fā)生變化 ， 所以地基基礎的設計必須滿足： 能力 （ 地基土的強度問題 ） ； （ 地基土的變形問題 ） 。 如前所述 ， 只要建造建筑物 ， 注定離不開地基和基礎 ， 因此 ， 作為一項工程技術 ，基礎工程的歷史源遠流長 。 11 作為 應用科學 ， 基礎工程 又是一門年輕的學科 。 12 土力學 古典土力學 現(xiàn)代土力學 一個原理 兩個理論 一個模型 三個理論 四個分支 (1923~1960) (1963~ ? ) 13 在土建 、 水利 、 橋隧 、 道路 、 港口等有關工程中 ， 以巖土體的 利用 、 改造與整治問題為研究對象的科技領域 ， 因其區(qū)別于結構工程的特殊性和各專業(yè)巖土問題的共同性 ， 已發(fā)展融合成為一個自成體系的專業(yè) ——“巖土工程 ” 。 所謂 巖土工程 ， 即為 土力學 、 工程地質學 、 水文地質學 和 巖體力學 的結合 。 ：牢固掌握土力學中的基本概念和基本原理 ， 做到能夠應用這些基本概念和基本原理 ， 結合有關建筑結構理論和施工知識 ， 分析和解決地基基礎問題 。 風化作用 物理作用：巖石產(chǎn)生 量 的變化 化學作用 生物作用 巖石產(chǎn)生 質 的變化 18 ※ 土是三相體。 20 第 2節(jié) 土的組成 一 、 土的固相 （ 一 ） 土的顆粒級配 ※ 按土顆粒粒徑 （ d） 大小將土顆粒分組 ，稱為 粒組 。 巨粒 ： 60mm 粗粒 ： ~60mm 細粒 ： ≤ 土的粒組 21 ※ 土顆粒的大小及其組成情況 ， 通常以土中土顆粒各個粒組的相 對含量 （ 各粒組占土?？偭康陌俜謹?shù) ） 來表示 ， 稱為 土的顆粒級配 。 篩析法 密度計法 d 移液管法 d 顆分試驗 22 根據(jù)顆粒大小分析試驗結果 ， 可以繪制 顆粒級配累積曲線 （ 橫 坐標為 粒徑 ， 用 對數(shù)坐標 表示；縱坐標為 小于某粒徑的土重含量 ， 用 常數(shù)坐標 表示 ） 。 曲線陡 ， 表示粒徑大小相差不多 ， 土顆粒比較均勻；曲線緩 ， 表示粒徑大小相差懸殊 ， 土顆粒不均勻 ， 級配良好 。與之類似可以得到 d30和 d60（ 限定粒徑 ）。 Cu越大，表示土顆粒大小的分布范圍 越大，其級配良好。 在一般情況下， Cu 5，均粒土，為級配不良 10，級配良好 25 Cu≥5 Cc=1~3 級配良好 礫類土或砂類土 單獨用 Cu來確定土的級配情況是 不夠的，需同時參考 Cc。 原生礦物 ：包括石英、長石和云母等。 次生礦物 ：為原生礦物化學風化的產(chǎn)物。 由于晶片結合的情況不同 ， 便形成了具有不同性質的各種粘土礦物 ， 主要有蒙脫石 、伊里石和高嶺石 。 30 三 、 土的氣相 土孔隙中未被水所占據(jù)的部位 由氣體充填 。若 與大氣隔絕 ， 使土的壓縮性提高 ， 透水性減小 。 土的結構 絮狀結構 ： d（粘粒在海水中） 蜂窩結構 ： d=~（粉粒） 單粒結構 ： d 分散結構 ： d（粘粒在淡水中） 緊密 疏松 32 第 3節(jié) 土的三相比例指標 ※ 土的三相比例指標定量反映了土的三相的組成情況，有助于理解土的基本物理性質。 33 為了對土的基本物理性質有所 了解 ， 需要對土的三相的組成情況 進行定量研究 。 ※ 土粒比重 ds：土粒質量與同體積的 4℃ 時純水的質量之比 。 在試驗室用 “ 比重瓶法 ” 測定 ，一般土粒比重的變化幅度不大 。 在試驗室一般用 “ 烘干法 ” 測定 。 土的密度 干密度 飽和密度 有效密度 干重度 飽和重度 有效重度 ※ 土的密度 ρ ：土單位體積的質量 。 35 ※ 土的孔隙比 e：土中孔隙體積 與土粒體積之比。 ※ 土的孔隙率 n：土中孔隙體積與土體總體積之比。 36 第 4節(jié) 無粘性土的密實度 ※ 無粘性土的密實度與其工程性質有著密切的關系 。 ※ 無粘性土的最小孔隙比 emin：處于最緊密狀態(tài)的孔隙比 。 ※ 無粘性土的最大孔隙比 emax：處于最疏松狀態(tài)的孔隙比 。 37 無粘性土的相對密實度 Dr： 無粘性土的最大孔隙比與天然孔隙比之差和最大孔隙比與最小孔隙比之差的比值 。 38 第 5節(jié) 粘性土的物理特征 一 、 粘性土的界限含水量 同一種粘性土隨著含水量的不同 ， 可分別處于 固態(tài) 、 半固態(tài) 、 可塑狀態(tài) 和 流動狀態(tài) 。 0 固態(tài) 半固態(tài) 可塑狀態(tài) 流動狀態(tài) 縮限 ws 塑限 wp 液限 wl w 39 液限儀 錐式液限儀 碟式液限儀 塑限 ：搓條法 液限 塑限 液限 ： 液塑限 聯(lián)合測定儀 橫坐標：土樣含水量 縱坐標：圓錐入土深度 40 二 、 粘性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù) 塑性指數(shù) Ip為液限和塑限的差 值，表示土處于可塑狀態(tài)的含水量變化范圍。 液性指數(shù) Il為粘性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)的比值。 液性指數(shù)的 值越大 ， 表示土質越軟 。 土的靈敏度越高 ， 其結構性越強 ， 受擾動后土的強度降低就越多 。 42 土的觸變性 ：粘性土的結構 遭到破壞 ， 其強度就會降低 ， 但 隨著時間發(fā)展土體的強度會逐漸恢復 ， 這種膠體化學性質稱為土的觸變性 。 達西定律 ：土中滲流速度 v與水力梯度i之間呈線性比例關系 （ 比例常數(shù) k稱為滲透系數(shù) ） 。 44 在粘性土中只有當水頭梯度 超過起始梯度（臨界梯度，梯度 閾值）才開始發(fā)生滲流。 【 引自 中華人民共和國國家標準 《 巖土工程勘察規(guī)范 》 （ GB 5002194） 】 48 ※ 軟土：指在靜水或非常緩慢 的流水環(huán)境中沉積，經(jīng)生物化學 作用下形成的軟弱土。 土 粗粒土： 按顆粒大小及級配分類 細粒土： 按塑性圖分類 土的塑性指數(shù)雖然是劃分細粒土的良好指標，但是塑性指數(shù)反映的只是一個相對的含水量范圍，具有相同的塑性指數(shù)，液、塑限卻可能完全不同，土性也可能很不相同。 0 I p wl Ⅲ Ⅰ ML MH CH CL 40 Ⅰ : Ip=(wl20) Ⅱ : Ip=10 Ⅲ : wl=40% Ⅱ 52 有機質土可在相應的土類 代號之后綴以代號 O，如 CHO， MHO等。 53 ※ 關于幾個問題的討論 1.“ 含水量”的名稱： 一個指標的名稱應能準確地反映其所表示的內容和意義。 而從“ 含水量 ”的定義看，它是兩個質量之比，是無量綱的。 現(xiàn)有學者將含水量改稱為 “ 含水率 ” ，從無量綱上與定義是符合了 ， 但本人認為似乎還不確切 ， 因為 “ 率 ” 一般反映某相關部分占整體的比例 （ 與時間有關的名詞排除在外 ， 如速率 ） ， 如 “ 升學率 ” 、 “ 效率 ” 、“ 孔隙率 ” 等；而 “ 含水量 ” 的定義卻是整體中部分與部分的比值 ， 所以稱 “ 含水率 ” 55 似也不妥 ， 建議稱為 “ 含水比 ” 或 “ 水比 ” 。 2.“ 液性指數(shù) ” 的名稱： “ 塑性指數(shù) ” 為兩個含水量 （ 液限和塑限 ） 之差 ， 而 “ 液性指數(shù) ” 卻為兩個含水量之差的比值 ， 完全不同的概念名稱卻都用“ 指數(shù) ” 的稱謂 ， 似欠妥 ， 不便于理解 。 56 ： 現(xiàn)行的中華人民共和國 國家標準 《 巖土工程勘察規(guī)范 》 （ GB 5002194） 在按 “ 有機質含量 ” 對土進行分類時注明 “ 有機質含量 Wu按燒失量試驗確定 ” 。 57 由燒失量的定義可知：有 機質含量高，燒失量就高；燒 失量高，有機質含量卻并不一定高