1、土力学地基基础课程学习指导书第二版配套教材：配套教材： 土力学与地基基础土力学与地基基础 中国电力出版社中国电力出版社 2008 第第 2 版版 陈陈 小小 川川 编编西南科技大学网络教育学院西南科技大学网络教育学院版权所有 http:/远程与继续教育课程学习系列指导书 课程的性质和学习目标土力学地基基础由土力学与基础工程两部分组成，是土木工程专业的一门主体专业基础课。设置本课程的具体学习目标是：土力学部分，使学生了解有关的工程地质基本概念，了解土的成因和分类方法，熟悉土的基本物理力学性质，掌握地基沉降、地基承载力、土压力计算方法和土坡稳定分析方法，达到能应用土力学的基本原理和方法解决实际工程
2、中稳定、变形和渗流等问题的目的。基础工程部分，要求学生熟悉基础形式及基础设计的基本原则，掌握天然地基上浅基础、扩展基础的设计方法；掌握桩基础的设计原理，施工工艺；熟悉地基处理的主要方法和加固机理；熟悉特殊土的工程特性、评价方法和工程措施。具有一般工程基础设计能力和基础工程管理能力。 课程的主要内容和基本要求土力学是本课程的理论基础，地基基础是本课程的重要组成部分，是土木工程专业的一门主体专业基础课。其涉及到工程地质学、混凝土结构设计和施工等几个学科领域，内容广泛，综合性、理论性和实践性很强。地基基础工程存在于地下，又属于隐蔽工程，它的勘察、设计和施工质量，直接关联着建筑物的安危，据统计，在各类
3、建筑工程事故中，以基础工程事故居首位。随着高层建筑的发展以及大跨度、大开间的应用，基础工程的重要性和难度进一步增加。基础工程占工程造价的 20%30%，工期占总工期的 25%30%。因此，充分了解场地的地基情况，选择合理的基础形式，进行精心设计，有着重要的技术和经济意义。本课程与其他课程的关系：先修课程：工程地质 、 建筑材料 、 材料力学 、 建筑施工 、 荷载及结构设计原理 、 钢筋混凝土结构设计原理等。后继课程：地基处理 、 深基础工程等。第 1 章 绪论主要介绍土力学与地基基础的概念、本课程的任务和作用、本课程的内容及学习要求以及本学科的发展概况。通过本章学习，要求学生明白地基基础在土
4、木工程中的重要性，理解地基与基础这两个不同的概念和相互关系，了解本课程的特点、学习内容及学习要求，熟悉本课程的学习方法。第 2 章 工程地质概述主要介绍建筑场地形成原因、岩石的类型和特征、土的成因类型、不良地质条件；讨论了地下水分类、运动规律及对工程的影响。通过本章学习，要求学生掌握地质构造的基本类型、岩石和土的成因类型以及常见的不良地质条件，了解地下水按埋藏条件划分的基本类型以及土的渗透性，掌握渗透系数和动水力的概念，掌握产生流砂破坏的条件及工程措施。第 3 章 土的性质及工程分类主要介绍土的生成与特性；土的三相组成；土的物理性质指标；土的物理状态指标及地基土的工程分类。通过本章学习，要求学
5、生了解土的组成、土的结构与构造，掌握土的物理性质和土的物理状态指标的定义、物理概念、计算公式和单位，要求熟练地学握物理性指标的三相换算。了解地基土的工程分类的依据与定名。第 4 章 地基中的应力主要介绍地基中的自重应力、基底压力、附加应力的基本概念及它们的计算方法。通过本章学习，要求学生掌握土的自重应力的计算方法及分布规律，熟练掌握均质土及成层土中的自重应力计算方法；基础底面压力的简化计算；掌握矩形和条形均布荷载作用下附加应力的计算方法和分布规律。第 5 章 土的压缩性和地基沉降主要介绍土的压缩性；地基沉降的计算方法；应力历史与土的压缩性关系；地基沉降与时间的关系；建筑物沉降观测与地基允许变形
6、值。通过本章学习，要求学生熟悉地基土的压缩性、地基沉降计算方法，掌握压缩指标的确定方法，了解应力历史与土的压缩性关系及地基沉降与时间的关系。第 6 章 土的抗剪力强度和地基承载力主要介绍土的强度理论；土的极限平衡条件；抗剪强度指标的主要测定方法及其影响因素；地基承载力的确定方法。通过本章学习，要求学生掌握库仑公式和土的抗剪力强度指标的方法，熟悉不同固结和排水条件下土的抗剪力强度指标的意义及其应用，熟悉抗剪强度的影响因素，熟悉地基承载力的确定方法。第 7 章 土压力与土坡稳定主要介绍挡土墙的类型与用途、土压力的种类，详细讲解了朗金土压力理论和库伦土压力理论、常见情况下的土压力计算方法，介绍了挡土
7、墙设计方法和步骤，对土坡稳定性分析进行了简单介绍。通过本章学习，要求掌握各种土压力的形成条件、朗金和库伦土压力理论；掌握挡土墙上各种土压力的计算方法，熟悉重力式挡土墙的墙型选择、验算内容和方法。了解土坡稳定的一般知识。第 8 章 工程地质勘察主要介绍工程地质勘察的任务与内容、工程地质勘察方法、工程地质勘察报告书的内容和勘察报告的阅读与使用。通过本章学习，要求能根据建筑物和拟建场地的具体情况，向勘察部门提出勘察任务和具体要求；分析和使用工程地质勘察报告，以配合后面各章的内容，选择地基持力层，确定承载力，为采取合理的地基基础方案，进行地基基础的设计和施工提供依据。第 9 章 浅基础设计主要介绍地基
8、基础的设计原则；浅基础的类型、基础埋置深度的选择；地基承载力特征值的确定；基础底面尺寸的确定；地基变形验算；刚性基础设计、扩展基础设计、柱下条形基础设计；减轻不均匀沉降危害的措施。通过本章学习，要求熟悉地基基础的设计原则；了解浅基础的类型及其适用条件，熟悉基础埋置深度的选择；掌握地基承载力特征值的确定方法，熟练掌握按地基持力层承载力计算墙下条形基础和柱下单独基础的底面尺寸，掌握软弱下卧层承载力的验算方法；掌握钢筋混凝土墙下条形基础、独立基础的设计方法；理解地基变形验算要求，熟悉减轻不均匀沉降危害的措施。第 10 章 桩基础主要介绍桩的分类，单桩轴向荷载的传递；单桩竖向承载力特征值的确定；桩的水
9、平承载力；复合基桩竖向承载力验算；桩基础验算；桩基础的设计。通过本章学习，要求了解桩的分类与选型；理解单桩竖向载荷传递的特点，掌握竖向荷载作用下单桩承载力的确定方法，了解桩的负摩阻力概念，了解桩的水平承载力；掌握桩身承载力的验算；掌握桩基础设计原理及步骤，初步了解桩基础的施工要求。第 11 章 软弱土地基处理主要介绍软土的特性；换土垫层法；强夯法；排水固结法；复合地基理论；砂石桩法；水泥土搅拌法；水泥粉煤灰碎石桩。通过本章学习，要求熟悉软土的工程特性；熟悉常用的地基处理方法的特点及使用范围、作用原理、设计要点及施工质量要求。第 12 章 区域性地基主要介绍湿陷性黄土地基、膨胀土地基、岩溶土洞和
10、红粘土地基。通过本章学习，要求了解区域性地基的特征与分布，熟悉其特殊的工程性质及其产生的原因和对工程的影响及危害，熟悉此类地基土各自的工程评价和处理措施。 课程学习的方法及特点1、课程特点及学习注意本课程包括土力学（专业基础）和基础工程（专业）两部分，是土木工程专业的一门主干课程。由于地基土的成分、成因和构造不同，其性质是比较复杂的，加之土的性质随含水量及外力的变化而致变，使得不同建筑场地的地基性质相差很大，从土木工程专业的要求出发，学习时应重视工程地质学的基本知识，培养阅读和使用工程地质勘察资料的能力；牢固地掌握土的应力、变形、强度和地基计算等土力学基本原理，并能应用这些基本概念和原理，采用
11、合适的基础形式和选用最佳的处理方案去解决基础工程问题。在本课程的学习中，必须自始至终抓住土的变形、强度和稳定性问题这一重要线索，并特别注意认识土的多样性和易变性等特点。此外，还必须掌握有关的土工试验技术及地基勘察知识，对建筑场地的工程地质条件作出正确的评价，才能运用土力学的基本知识去正确解决基础工程中的疑难问题。本课程牵涉的自然科学范围很广，在学习材料力学、结构力学和弹性理论的基础上，应与钢筋混凝土课程配合学习。在处理基础工程问题时，必须运用本课程的基本原理，深入调查研究，针对不同情况进行具体分析。因此，在学习时必须注意理论联系实际，才能提高分析问题和解决问题的能力。本课程的学习要求：注意搞清
12、概念，掌握原理，抓住重点，理论联系实际，学会设计计算，重在工程应用。2、阅读学习指导书学习指导书将提示学习的内容和方法，以及关于考试等方面的信息。3、阅读教材各章教材最好能先阅读两遍，即粗读和细读。每一章开始学习时，先阅读学习指导书的内容提要，对该章将要讨论的问题有初步印象，而后结合学习方法指导，第一遍通读教科书，努力对所研究的每一个问题均能分别建立起整体概念，即对于问题的性质和提法，分析问题的理论根据和关键所在，力求能有清晰的概念，对分析问题的细节以及对结论的理解如不能深透，可不勉强，留待第二遍细读时解决。第二遍细读时努力做到深透理解各章节内容的基本原理和分析问题的方法，各章节之间的联系等。
13、在第一遍通读时未搞懂的问题这次要搞懂，必要时复习一下与先修课程有关部分的内容。第二遍细读后，检查一遍是否对该章主要内容已能清楚掌握，如个别地方尚有疑问，需针对这部分再学习。不能搞懂的内容，应及时在网络讨论或书信中请教师答疑。作笔记为了使自己容易记住和掌握所学内容，以及培养独立工作能力和便于复习，在阅读教材的同时，最好能作简要的笔记。笔记的详简程度根据自己的忙闲而定，一般不必太详细，以免花去过多时间而影响深入学习。笔记的内容和写法也因人而异，一般地说，对每节讨论的问题的重要概念，以及阅读后的心得体会等要能清晰、有条理且较整洁的记下来。作笔记时可随手记下阅读中所发生的问题，以便用书面或口头向教师提
14、出，请求答疑。观看教学光盘观看教学光盘，对学生建立基本概念、解决学习中的难点是非常有帮助的。这在西南科技大学录制光盘已经考虑了这一点。请你一定要按时到教学点观看教学光盘。如果你与西南科技大学网络教育学院预订了教学光盘，我们将在邮发教材的同时给你发放。参加网络答疑网络教育的学生在有条件的情况下，应到所属的教学点参加每周的网络答疑，以便和指导教师及其他学生接触。网络答疑主要以研讨会的形式进行，所以学生应在已经仔细地阅读了该单元的学习内容、完成了相应的作业并带着一定的问题参加网络答疑。网络答疑提供给学生直接向教师答疑和与其他同学交流学习体会的机会。如果学习者能发送电子邮件，也可用这种方式与教师联系答
15、疑。复习思考题在学习了一章教材之后，需就该章所列复习思考题进行复习思考，检查自己能否回答；如不能清楚回答，须及时钻研有关部分，搞懂问题。复习思考时如系回忆复习教科书上现成内容的题目，应避免翻阅教科书或笔记；但如题目所提问题，不是教科书上可直接找到答案的，可翻阅教科书或笔记。 课程学习材料1、课程基本教材土力学与地基基础（第二版），ISBN978-7-5083-7681-3，孔军主编，中国电力出版社，2008.7第2版。2、课程主要辅导材料土力学与基础工程（第2版），赵明华主编，武汉理工大学出版社，2003.8土力学地基基础，王铁行主编，中国电力出版社，2009.10 第 1 版土力学地基基础课
16、程教学光盘，陈小川、张玲玲、刘华强主讲。土力学地基基础课程学习指导书（第二版），陈小川主编。访问西南科技大学继续教育网 ，登陆学习平台，进行网上教学资源的学习。3、参考资料建筑地基基础设计规范（GB50007-2002），中国建筑工业出版社，2002建筑桩基技术规范（JGJ94-2008），中国建筑工业出版社，2008土木工程专业土力学与地基基础课程设计指南，陈小川、周俐俐编著，中国水利水电出版社，2009地基基础设计计算与实例苑辉主编，人民交通出版社，2008岩土力学与地基基础题库及题解王铁行主编，中国水利水电出版社，2004以上参考书可以自购、自借，或用借书证在学校图书馆借阅，或在网络中查
17、看。4、其他辅助学习材料筑龙岩土，网址： 网易土木在线，网址：中国电力出版社：J，点击“读者信箱” 课程结构导航与学习建议篇章 教学内容 学习建议 理论学时比 例1、土力学与地基基础的概念 熟悉 0.5%2、本课程的内容与学习要求 熟悉 1.0%第 1 章 绪论3、本学科的发展概况 了解 0.5%1、岩石的类型和特征 掌握 0.5%2、土的成因类型 熟悉 1.0%3、地质作用与地质构造 熟悉 1.0%4、不良地质条件 了解 1.0%第 2 章 工程地质概述5、地下水 掌握 1.0%1、土的组成 熟悉 1.0%2、土的物理性质指标 掌握 1.5%3、无粘性土的密实度 掌握 1.5%4、粘性土的物
18、理性质 掌握 1.5%第 3 章 土的物理性质与工 程分类5、土的工程分类 熟悉 1.0%1、土的自重应力 掌握 1.0%第 4 章 地基中的应力2、基底压力 掌握 2.0%3、地基附加应力 掌握 3.0%1、土的压缩性 掌握 3.0%2、应力历史与土的压缩性的关系 掌握 2.0%3、地基沉降的计算方法 熟悉 3.0%第 5 章土的压缩性和地基沉降4、地基沉降与时间的关系 掌握 2.0%1、土的抗剪强度理论和极限平衡条件 熟悉 2.0%2、抗剪强度指标的确定 掌握 2.0%3、无粘性土的抗剪强度 掌握 2.0%4、土的抗剪强度的影响因素 掌握 1.0%5、地基的临界荷载 了解 1.0%第 6
19、章土的抗剪力强度和地基承载力6、地基的极限荷载 了解 0.5%1、概述 了解 1.0%2、静止土压力 掌握 1.0%3、朗金土压力理论 掌握 3.0%4、库伦土压力理论 掌握 3.0%5、挡土墙设计 掌握 3.0%第 7 章 土压力与土坡稳定6、土坡稳定性分析 熟悉 1.0%1、工程地质勘察的任务与内容 熟悉 1.5%2、工程地质勘察方法 了解 1.5%第 8 章 工程地质勘察3、工程地质勘察报告 熟悉 1.5%1、概述 熟悉 1.0%2、浅基础的类型 熟悉 1.0%3、基础埋置深度的选择 掌握 2.0%4、地基承载力特征值 掌握 2.0%5、基础底面尺寸的确定 掌握 2.0%6、地基变形验算
20、 熟悉 1.0%7、常规浅基础设计 掌握 4.0%8、柱下钢筋混凝土条形基础设计 熟悉 1.0%9、筏型基础与箱形基础设计 熟悉 1.0%第 9 章 浅基础设计10、减轻不均匀沉降危害的措施 掌握 1.5%1、概述 了解 1.0%第 10 章 桩基础2、桩的分类和质量检验 熟悉 1.0%3、单桩轴向荷载的传递 掌握 2.0%4、单桩竖向承载力的确定 掌握 3.0%5、桩基础验算 掌握 4.0%6、桩基础设计 掌握 4.0%1、概述 熟悉 1.0%2、复合地基理论 熟悉 1.0%3、换土垫层法 掌握 2.0%4、强夯法 熟悉 1.0%5、挤密砂石桩法和振冲法 熟悉 1.5%第 11 章 软弱土地
21、基处理6、水泥土搅拌法 熟悉 1.5%1、概述 熟悉 1.0%2、湿陷性黄土地基 熟悉 2.0%3、膨胀土地基 熟悉 2.0%第 11 章 区域性地基4、岩溶、土洞和红粘土地基 熟悉 1.5%合计 100 课程内容学习第一章 绪 论导学提示通过本章的学习，理解地基与基础这两个不同的概念和相互关系；了解本课程的特点、学习内容及学习要求，熟悉本课程的学习方法。本章概要主要介绍土力学与地基基础的概念、本课程的任务和作用、本课程的内容及学习要求以及本学科的发展概况。学习建议与实践活动建议学生在网上搜集土力学与地基基础的应用实例和最新发展情况，了解一些国内外地基基础工程成败实例。 关键知识1、地基与基础
22、的概念；2、地基基础必须满足的三个基本条件；重点讲解1、土土是由于岩石经历物理、化学、生物风化作用以及剥蚀、搬运、沉积作用在自然环境中所形成的各种沉积物。 2、土力学土力学是研究土体的一门力学，它是研究土体物理、化学和力学性质以及在外界因素作用下其应力、变形、强度及稳定性的一门学科，是地基基础设计的理论基础。 3、基础建筑物在地面以下的部分，承受上部荷载并将上部荷载传递至地基的结构，就是建筑物的基础。它是建筑物的一部分，基础的作用是将建筑物的全部荷载传递给地基。 4、地基地基是指基础下面受力的（岩）土层，其作用是承受建筑物基础传来的荷载。5、基础的埋置深度基础底面至设计地面（指天然地坪面）的垂
23、直距离，称为基础的埋置深度。难点解析基础的作用是将建筑物的全部荷载传递给地基；地基的作用是承受建筑物基础传来的荷载。地基基础是保证建筑物安全和满足使用要求的关键之一。为了保证安全，地基基础必须满足三个基本条件：（1）作用于地基上的荷载效应（基底压应力）不得超过地基容许承载力或地基承载力特征值，保证建筑物不因地基承载力不足造成整体破坏或影响正常使用，具有足够防止整体破坏的安全储备； （2）基础沉降不得超过地基变形容许值，保证建筑物不因地基变形而损坏或影响其正常使用； （3）挡土墙、边坡以及地基基础保证具有足够防止失稳破坏的安全储备。补充材料与学习参考基础是将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组
24、成部分（图 1.1 )，一般应埋入地下一定的深度，进入较好的地层。根据基础的埋置深度不同可分为浅基础和深基础。通常把埋置深度不大（ 35 m ） 、只需经过挖槽、排水等普通施工程序就可以建造起来的基础称为浅基础；反之，若浅层土质不良，须把基础埋置于深处的好地层时，就得借助于特殊的施工方法，建造各种类型的深基础（如桩基、墩基、沉井和地下连续墙等） 。由图 1.1 可见，在荷载作用下，地基、基础和上部结构三部分是彼此联系、相互制约的。设计时应根据地质勘察资料，综合考虑地基基础上部结构的相互作用与施工条件，进行经济技术比较，选取安全可靠、经济合理、技术先进和施工简便的地基基础方案。图 1.1 地基及
25、基础示意图本章小结本章主要介绍了土力学与地基基础的概念、本课程的任务和作用、本课程的内容及学习要求以及本学科的发展概况。通过学习，可以让学生明白地基基础在土木工程中的重要性，理解地基与基础这两个不同的概念和相互关系，了解本课程的特点、学习内容及学习要求，熟悉本课程的学习方法。阶段测试一、名词解释 1、土力学； 2、基础； 3、地基； 4、基础的埋置深度二、简答题地基基础设计必须满足的基本条件有哪些？阶段测试简要解答一、 （略）二、 （略）第 2 章 工 程 地 质 概 述导学提示通过本章的学习，掌握岩石和土的成因类型，了解地质构造的基本类型以及常见的不良地质条件，了解地下水按埋藏条件划分的基本
26、类型以及土的渗透性，掌握渗透系数和动水力的概念，掌握产生流砂破坏的条件及工程措施。本章概要主要阐明岩石和土的成因类型，地质构造的基本类型以及常见的不良地质条件，地下水按埋藏条件划分的基本类型以及土的渗透性，渗透系数和动水力的概念，以及产生流砂破坏的条件。学习建议与实践活动本章仅仅是对工程地质进行简要介绍，而工程地质对于土力学与基础工程的学习非常重要，建议学生课后自学工程地质课程，参考书有工程地质学 ，作者：郭抗美，中国建材工业出版社出版，2006 年 11 月。为增加感性认识，可以到山区、平原、河谷进行实地考察，了解一些典型的地形地貌和地质构造。关键知识1、岩石的类型和特征；2、土的成因类型；
27、3、地质作用与地质构造；4、不良地质条件；5、地下水重点讲解1、岩石的成因类型：岩石按其成因可分为三大类：岩浆岩、沉积岩和变质岩。2、土的成因类型：根据地质成因类型，可将第四纪沉积物的的土体划分为：残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖积土、海积土、风积土、冰积土等。3、地质作用与地质构造（一）地质作用引起地壳成分和构造以及地表形态发生变化的作用称为地质作用。（二）地质构造的基本类型地壳中的岩体由于受到地壳运动的作用而发生连续或不连续的永久性形变而形成的种种构造形态，统称为地质构造。常见的地质构造有褶皱和断裂两种基本类型。地壳运动使层状岩层水平形状遭受破坏，岩层在构造应力作用下形成一系列波状弯曲而
28、未丧失其连续性的构造称为褶皱构造。在地壳运动的作用下，岩层丧失了原有的连续完整性，在其内部产生了许多断裂面，统称为断裂构造。根据断裂面两侧岩层有无显著的相对位移，断裂构造可分为节理和断层两种类型。沿断裂面两侧的岩体未发生位移或仅有小错动的断裂构造称为节理；沿断裂面两侧的岩体发生了显著的位移的断裂构造称为断层。4、不良地质条件建筑工程中常见的不良地质条件有断层、节理发育、山坡滑动、河床冲淤、岸坡失稳等。这些不良地质条件虽不是所有工程场地都能遇到，但对工程的安全和使用具有相当大的危害性。5、地下水地下水按埋藏条件可分为上层滞水、潜水和承压水三种类型。上层滞水是指埋藏在地表浅处、局部隔水层（透镜体）
29、的上部且具有自由水面的地下水。潜水是指埋藏在地表以下第一个稳定隔水层以上的具有自由水面的地下水。其自由水面称为潜水面，此面用高程表示时称为潜水位。自地表至潜水面的距离为潜水的埋藏深度。承压水是指充满于两个稳定隔水层之间的含水层中的地下水。它承受一定的静水压力。难点解析1、土的渗透性地下水在土中渗透时满足直线渗透定律（达西定律） ，达西定律的表达式为ikvLHi/)(21式中： 水在土中的渗透速度， 。它不是地下水在孔隙中流动的实际速度，vscm/而是在单位时间（ ）内流过土的单位面积（ ）的水量（ ） 。2cm3c水力梯度，或称水力坡降。水流过两点的水头差 与其距离 之比；i 21L土的渗透系
30、数， ，表示土的透水性质的常数。 值愈大，土的透水ksm/ k性愈强，反之， 值愈小，土的透水性愈弱。k2、动水力地下水的渗流对土单位体积内的骨架产生的力称为动水力，或称为渗透力。渗透力的计算公式为： iTGwD式中： 动水力， ；DG3/mkN渗透水受到土骨架的阻力， ；T3/k水的重度，一般为 9.8 ，近似取 10 ；w 3/mkN水力梯度。i3、流土和管涌（1）流土地下水流动时，若水流的方向为由上向下，此时动水力的方向与重力方向一致，使土颗粒压得更紧，对工程有利。反之，如水流由下向上流动，动水力的方向与重力方向相反。当动水力足够大时，会将土体冲起，造成破坏。当动水力 的数值等于或大于D
31、G土的有效重度 时土体被水冲起的现象，称为流土或流砂。这时的水力梯度称为临界水力梯度，用 表示。由流土概念和渗透力计算公式可得：cri wcri土的有效重度 一般在 812 之间，因此 可近似地取 1 。3/mkNcri在建筑工程基槽开挖时，常采用排水沟明排地下水的方法。此时地下水流动的方向向着基槽，由于基槽中土体已挖除，形成临空面，在动水力 作用下也可能产生流土，DG应当引起重视。（2）管涌当土体级配不连续时，水流可将土体粗粒孔隙中充填的细粒土带走，破坏土的结构，这种作用称为管涌。长期管涌的结果，形成地下土洞，土洞由小逐渐扩大，可导致地表塌陷。流砂和管涌在工程中可简单区别，流砂现象一般发生在
32、土体表面渗流逸出处，不发生于土体内部，而管涌现象可以发生在渗流逸出处，也可能发生于土体内部。补充材料与学习参考渗透破坏（变形）的防治措施：防治流土的关键在于控制逸出处的水力坡降，为了保证实际的逸出坡降不超过允许坡降，工程上可采取如下措施： （1）上游做垂直防渗帷幕，如混凝土防渗墙，打钢板桩或灌浆帷幕等。根据实际需要，帷幕可完全切断地基的透水层，彻底解决地基土的渗透变形问题，也可不完全切断透水层，做成悬挂式，起延长渗流途径、降低下游逸出坡降的作用。（2）上游做水平防渗铺盖，以延长渗流途径、降低下游逸出坡降。（3）水利工程中，下游挖减压沟或打减压井，贯穿渗透性小的粘性土层，以降低作用在粘性土层底面
33、的渗透压力。（4）下游加透水盖重，以防止土粒被渗透力所悬浮。 （5）土层加固处理，如冻结法。这几种工程措施往往是联合使用的，具体的设计方法可参阅有关书籍。防止管涌一般可从下列两方面采取措施： （1）改变水力条件，降低土层内部和渗流逸出处的渗透坡降。如上游做防渗铺盖或打板桩等。 （2）改变几何条件。在渗流逸出部位铺设层间关系满足要求的反滤层，是防止管涌破坏的有效措施。反滤层一般是 l3 层级配较为均匀的砂子和砾石层，用以保护基土不让细颗粒带出，同时应具有较大的透水性，使渗流可以畅通。本章小结本章主要介绍了建筑场地形成原因、岩石的类型和特征、土的成因类型、不良地质条件；讨论了地下水分类、运动规律及
34、对工程的影响。通过本章学习，要求学生掌握地质构造的基本类型、岩石和土的成因类型以及常见的不良地质条件，了解地下水按埋藏条件划分的基本类型以及土的渗透性，深入了解工程中常用到的渗透定律，掌握产生流砂破坏的条件及工程措施。阶段测试一、填空题1、岩石按其成因可分为三大类： 、 和 。 2、土是由 风化生成的松散沉积物。 3、由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流，将大量的基岩风化产物或将基岩剥蚀、搬运、堆积于山谷冲沟出口或山前倾斜平原而形成的沉积土称为 。4、地下水按埋藏条件可分为 、 和 三种类型。 5、上层滞水是指埋藏在地表浅处、局部 以上且具有 水面的地下水。 6、渗透系数 k 的大小反
35、映了土的 的强弱， k 值愈大，土的透水性愈 。 7、常见的渗流破坏现象有 和 两种。 8、渗透定律的表达式为 。 9、发生流砂时，动水力方向与重力方向 ，且动水力等于或大于土的 。阶段测试简要解答一、填空题1、岩浆岩，沉积岩，变质岩。 2、岩石； 3、洪积土； 4、上层滞水；潜水；承压水。 5、隔水层；自由。 6、透水性；强。 7、流砂；管涌。 8、 。 9、相反；有效重度 。ikv第三章 土的物理性质及工程分类导学提示通过本章的学习，了解土的组成、土的结构和构造；熟练掌握土的物理性质指标的定义、试验及其换算方法；熟练掌握无粘性土的密实度的定义及其判别方法；熟练掌握粘性土的物理特性及其物理状
36、态的评价方法；熟悉按土的有关特性和指标确定地基土的分类方法。本章概要主要介绍土的生成与特性，土的三相组成，土的物理性质指标和土的物理状态指标，地基土的工程分类方法。学习建议与实践活动本章为土力学中非常重要的内容，其中有大量名词及计算公式，学生应在理解其定义的基础上进行必要的记忆，要牢固掌握土的物理性质指标的定义、有关指标的换算、试验和应用，需要做土工实验来加强理解， 因此本章有四节实验课时。建议同学到岩土勘察单位的实验室进行参观学习，若能亲自动手测试有关土的物理性质指标则效果更好。关键知识1、土的物理性质指标；2、无粘性土的密实度；3、粘性土的物理性质；重点讲解1、无粘性土的密实度无粘性土一般
37、是指砂类土和碎石土。无粘性土的密实度对其工程性质有重要的影响。无粘性土呈密实状态时，强度较大，是良好的天然地基；呈松散状态时则是一种软弱地基，尤其是饱和的粉、细砂，稳定性很差，在震动荷载作用下，可能发生液化。砂土的密实度可通过天然孔隙比 、相对密实度 或标准贯入试验锤击数 来判别。erDN碎石土的密实度可按重型（圆锥）动力触探试验锤击数 划分。5.63N2、粘性土的物理性质（1）界限含水量粘性土由一种状态转到另一种状态的分界含水量，称为界限含水量。粘性土的界限含水量对粘性土的分类和工程性质的评价有重要意义。粘性土由可塑状态转到流动状态的界限含水量称为液限（或塑性上限含水量或流限）, 用符号 表
38、示；由半固态转到可塑状态的界限含水量称为塑限（或塑性下限含水量） ，L用符号 表示。土由半固体状态不断蒸发水分，体积逐渐缩小，直到体积不再缩小时土p的界限含水量称为缩限，用 表示。s随含水量增加，土由坚硬的固态逐渐变为流动的液态，如图 2.1 所示。图 2.1 粘性土的界限含水量（2）粘性土的塑性指数和液性指数去掉“%”符号后的液限和塑限的差值称为塑性指数，其表达式为 pLpI塑性指数 表示粘性土处于可塑状态的含水量变化范围，在工程上用于对粘性土进pI行分类。塑性指数大于 10 的土称为粘性土。根据塑性指数 可分为粘土（ ）和pI17pI粉质粘土（ ） 。170pI液性指数 是粘性土的天然含水
39、量和塑限的差值（去掉“%”号）与塑性指数之比，L其表达式为: ppLII液性指数 是判别粘性土软硬状态的指标，其划分标准见表 3.2。L表 3.1 粘性土的状态状态 坚硬 硬塑 可塑 软塑 流塑液性指数 LI025.LI75.0.LI0.1.LI.LI补充材料与学习参考【例 3.1】 某砂土土样的密度为 1.77g/cm3，含水量为 9.8% ，土粒相对密度为 2.67 ，烘干后测定最小孔隙比为 0.461 ，最大孔隙比为 0.943 ，试求孔隙比和相对密实度，并评定该砂土的密实度。解： 65.017.1)098(6.2)1( wsde5.4.93.0minaxeDr因为 ，所以该砂土的密实度
40、为中密。/23/1r【例 3.2】 某一完全饱和粘性土试样的含水量为 30% ，液限为 33 % ，塑限为 17 % ，试按塑性指数和液性指数分别定出该勃性土的分类名称和软硬状态。解： 1673pLpI8.0pL因为 ，所以该粘性土应定名为粉质粘土； ，所以该170I 0.175.0LI粘性土的状态为软塑。本章小结土的性质包括它的物理性质、力学性质、水理性质以及工程性质等。土是由颗粒（固相） 、水（液相）和气（气相）所组成的三相分散体系。土中颗粒的大小、成分及三相之间的比例关系，反映出土的不同物理性质。如干湿、轻重、松密及软硬等。土的这些物理性质又与力学性质（强度、压缩性、渗透性等）有着密切的
41、联系。如土湿软、松散则强度低，压缩性大；土颗粒大则渗透性好；土粒大小不均匀（级配好） , 则在动荷载作用下，易于压实等。在进行土力学计算及处理地基基础问题时，不仅要知道土的物理性质特征及其变化规律，了解各类土的特性，还必须熟练掌握反映土三相组成比例和状态的各指标的定义、试验或计算方法，以及按土的有关特征和指标确定地基土的分类方法。因此，本章需从宏观和微观两方面了解土的三相组成，要牢固掌握土的物理性质指标的定义、有关指标的换算、试验和应用，掌握无粘性土和粘性土的工程特性，熟练使用地基土的分类方法，为后面学习打下良好基础。 阶段测试一、填空题1、土中水可分为结合水和 两大类，结合水又分为 和 ，其
42、中，影响土的性质的是 。2、土中自由水按其移动所受作用力的不同，可分为 水和 水。3、土的结构一般可分为 结构、 结构和 结构。4、土的构造主要有 构造和 构造。5、在土的三相比例指标中，可以用试验直接测定的指标有 、 、 , 其他指标可从其换算得到。6、在工程中常用 试验来判别天然砂层的密实度。7、某粘性土经试验测得 , , ，则 ,%550L%5.31ppI。LI8、粘性土按塑性指数分类可分为 和 两类。阶段测试简要解答一、填空题1、自由水；强结合水；弱结合水；弱结合水； 2、重力；毛细3、单粒；蜂窝；絮凝； 4、层理；裂隙； 5、密度；比重；含水量6、标准贯入； 7、18.5；1.27；
43、 8、粉质粘土、粘土第四章 地基中的应力导学提示通过本章的学习，理解自重应力和附加应力的概念。自重应力一般是自土形成之日起就在土中产生，附加应力是指由于外荷载（如建筑荷载、车辆荷载、土中水的渗流力、地震力）的作用，在土中产生的应力增量。两种应力由于产生的原因不同，因而分布规律和计算方法也不同。计算土中应力的方法主要采用弹性理论公式，把地基视为均匀的、各向同性的半无限空间弹性体。在计算地基中的附加应力之前，首先要确定作用在地基表面（即基础底面）的压力。本章应重点掌握土的自重应力的计算方法及其分布规律，熟练掌握均质土及成层土中的自重应力计算；基础底面压力的简化计算；掌握矩形和条形均布荷载作用下附加
44、应力的计算方法和分布规律。本章概要本章阐明自重应力和附加应力的概念，基底压力的简化计算方法和基底附加压力的计算方法，均质土及成层土中的自重应力计算方法，矩形和条形均布荷载作用下附加应力的计算方法和分布规律。学习建议与实践活动本章是学习基础工程部分的主要力学基础，建议学生做多计算题，以此更好地理解自重应力和附加应力的概念。关键知识1、土的自重应力和附加应力概念；2、基底压力和基底附加压力概念；重点讲解1、土的自重应力由土的自重在地基内所产生的应力称为自重应力。（1）均质土的自重应力计算对于天然重度为 的均质土层，在天然地面下任意深度 处的竖向自重应力 和 zcz侧向（水平向）自重应力 、 可分别
45、按式下式计算。cxyzczczyxK0式中 土的静止侧压力系数，又称为静止土压力系数。0K（2） 成层土及有地下水时的自重应力计算计算天然地面下成层土中任意深度 处土的自重应力的公式见下式：zniiicz hh121 czcyxK0计算地下水位以下土的自重应力时，土的重度应取有效重度，这是因为土受到水的浮力影响，其自重应力相应减少。地下水位下降对土中自重应力的影响：当地下水位发生下降时，按新水位计算的自重应力将比按原水位计算的自重应力来得大，图 4.1 中0-1-2 线为原来自重应力的分布，0-1-2为地下水位变动后自重应力的分布。由于自重应力增量是新产生的，因此其实质是附加应力，在其作用下土
46、体将产生压缩变形，待土体变形稳定后，自重应力增量才全部转化为有效自重应力。2、基底压力通过基础传递至地基表面的压力称为基底压力，又称为基底反力，用符号 表示。p在简化计算中，可假定基底反力呈线性或平面分布。（1） 轴心荷载作用下的基底压力在轴心荷载作用下，假定基底压力为均匀分布，其数值为 AGFp式中 作用在基础上的竖向力，kN；F 基础自重及其上回填土重力的总重力，kN ； ，其中 为基G AdGG础及回填土之平均重度，一般取 20kN/m3 ，但地下水位以下部分应扣去浮力为 10 kN/m3 , 为基础埋深，必须从设计地面或室内外平均设计地面d算起，如图 4.2(a）所示 ；基底面积，m
47、2 ，对矩形基础 , 和 分别为矩形基底的长度和宽度。AlbA（2）单向偏心荷载作用下的基底压力对于单向偏心荷载下的矩形基础，通常基底长边方向取与偏心方向一致，基底两边缘最大、最小压力计算公式为式中 作用在矩形基础底面的力矩；M基础底面的抵抗矩， 。W62blW将偏心荷载的偏心矩 引入上式，得GFMe当 时，基底压力分布图呈梯形，见图 4.3(a) 6/le；当 时，则呈三角形，见图 4.3(b) ；当 时，基底压力重新分布，见图 4.3(c)所示，/l也呈三角形分布，基底边缘的最大压力 为maxpbkGFp3)(2max式中 单向偏心作用点至具有最大压力的基底边缘的距离， 。k elk2（3
48、）基底附加压力建筑物建造前，土中早已存在自重应力，基底附加压力是作用在基础底面的压力与基底处建前土中自重应力之差。只有基底附加压力才能引起地基的附加应力和变形。基底平均附加压力值应按下式计算： dppcd00式中 基底平均压力， kPa ；基底处土中自重应力， kPa ；cd 基底标高以上天然土层的加权平均重度； ，地下水位0 ninih110/下的重度取浮重度， kN/m 3 ； 从天然地面算起的基础埋深，m 。d有了基底附加压力，即可把它作为作用在弹性半空间表面上的局部荷载，由此根据弹性力学求算地基中的附加应力。3、地基附加应力地基中的附加应力是由建筑物荷载引起的应力增量，目前采用的计算方法是根据弹性理论推导出来的。计算地基中的附加应力时，一般假定地基土是各向同性的、均质的线性变形体，而且在深度和水平方向上都是无限延伸的，即把地基看成是均质的线性变形半空间，这样就可以直接采用弹性力学中关于弹性半空间的理论解答。常见荷载作用时的地基附加应力计算（1）均布的
