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第一章绪论
本章从工程案例出发,梳理了土体出现强度、变形和渗透问题的现象及不利影响,阐述了土力学科学定义及其主要研究的问题。
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●1.1土力学及其研究的问题
本章从工程案例出发,梳理了土体出现强度、变形和渗透问题的现象及不利影响,阐述了土力学科学定义及其主要研究的问题。
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第二章土的物理性质和工程分类
土是地壳表层岩石经过风化、剥蚀、搬运、沉积的产物,是大小、形状和成分都不相同的各种矿物颗粒的集合体。在天然状态下,土是由固体、液体和气体三部分所组成的三相体系。固体部分由矿物颗粒或有机质组成,构成土的骨架。骨架间有许多空隙,可为水、气填充。若土中空隙全部为水充满时,称为饱和土;若空隙全部为气体所充满时,称为干土;土中孔隙同时有水和空气存在时,称为非饱和土。土体三个组成部分本身的性质及它们之间的比例关系和相互作用即为土的物理性质,可以反映出土的不同性质,并可据此对土进行分类和鉴定。同时,土的物理性质指标又都与土的力学性质发生联系,并在一定程度上决定着土的工程性质。本章主要介绍土的组成、土的结构与构造、土的物理性质指标和物理状态指标、土的压实性和土的工程分类。重点要研究土的三相组成,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深入了解工程中常用的渗透定律、压实原理及流砂现象。
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●2.1土的三相组成
土由固体矿物颗粒(固相)、水(液相)、气体(气相)三部分组成。土中的固体矿物颗粒构成土骨架,骨架之间的孔隙中充填着水和气体。本节应重点掌握三部分本身的性质、它们之间的比例关系和相互作用决定土的物理性质。
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●2.2土的物理状态
土的物理性质指标是反映土的工程性质的特征指标。土是由固体矿物颗粒、水、气体三部分组成。本节应重点掌握三部分质量和体积之间的比例关系,研究土的三项比例指标表示,对于评价土的物理、力学性质有重要意义。
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第三章土的渗透性和渗流问题
掌握土的渗流规律及渗流问题。
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●3.1土体的渗透性
掌握土的渗流规律—达西定律表达式及适用范围,掌握渗透系数的测定方法及其影响因素。
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●3.2渗透力和渗透变形
熟练掌握渗透力的概念和计算方法,掌握渗透变形的基本型式及防治措施。
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第四章土体中的应力计算
土体中的应力计算:外界荷载发生变化是地基土发生破坏或产生变形的主要原因。本章主要介绍地基土自重应力和附加应力的计算方法,分别对应地基初始应力状态和第二应力状态,这是计算地基变形和分析地基承载力的基础。
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●4.1自重应力计算
本节简要推导了竖向自重应力计算理论,并讨论了集中特殊情况下自重应力的计算方法。
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●4.2基底压力
基地压力是计算附加应力和基础设计的重要参数。本节介绍中心荷载作用下、偏心荷载作用下附加应力的计算方法,并讨论了偏心荷载作用下基底压力的三种情况。
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●4.3附加应力的计算
附加应力是地基沉降计算的关键参数。本节在介绍集中力、矩形基础均布荷载、矩形基础三角形荷载、条形基础均布荷载等基底压力情况下的附加应力计算方法。
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第五章土的变形特性和地基沉降计算
土体发生压缩变形是地基沉降的原因。本章分析了土压缩变形原因,在压缩试验的基础上推导了沉降计算公式,并重点介绍两种沉降计算方法。
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●5.1土的变形特性试验方法
本节课分析土体产生压缩的原因,介绍了压缩试验方法,在此基础上推导了沉降计算公式。
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●5.2土的一维压缩性指标
本节根据压缩试验结果,介绍了压缩系数、压缩指数及压缩模量的定义及对应的判定标准。
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●5.3地基沉降量计算
本节介绍地基沉降计算的两种方法-分层总和法和规范法。对两种方法的计算步骤进行了说明和比较。
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第六章土的抗剪强度
土体发生破坏是由于剪切造成的。本章主要介绍判定土体破坏的摩尔库仑原理和抗剪强度指标的测定方法,本章是土压力分析计算及确定地基承载力的基础。
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●6.1土的抗剪强度理论
本节以土体抗剪强度分析的库仑理论和分析土中一点应力状态的摩尔理论为基础,引入分析土体破坏的摩尔库仑原理,并介绍了土体极限平衡状态下的两个重要结论。
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●6.2土的抗剪强度指标测定
土体破坏的库仑理论中,土的内摩擦角及粘聚力2个抗剪强度指标需要试验测出,本节介绍土的抗剪强度指标测定方法。
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第七章土压力
土压力是进行挡土墙设计、边坡稳定分析计算和确定地基承载力的重要理论基础。本章主要介绍土压力的分类、朗肯土压力计算方法、库仑土压力理论和挡土墙设计方法。
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●7.1土压力的分类
不同类别的土压力,计算方法有所不同。本节介绍土压力的分类,及其判定依据。
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●7.2静止土压力计算
本节基于均质土给出了静止土压力计算理论,并介绍了成层土条件下静止土压力计算方法。
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●7.3朗肯土压力理论
朗肯理论是土压力计算的经典理论。本节介绍了基于均质土的朗肯主动土压力和被动土压力理论,并给出了几种特殊情况下的朗肯土压力应用方法。
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●7.4库仑土压力理论
库仑理论是土压力计算的另一经典理论。本节介绍了库仑土压力的基本假设和分析理论,并与朗肯理论进行了比较。
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●7.5挡土墙设计方法
挡土墙是用于抵抗土压力,维持土坡稳定的人工设施。本节介绍了基于土压力理论的挡土墙设计方法。
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第八章土坡稳定分析
对于天然土坡或人工土坡,由于土体表面倾斜,土体在自重和外荷载作用下,将出现向下滑动的趋势。突破丧失其原有的稳定性,土坡中一部分土体相对于另一部分土体产生相对位移现象,称为滑坡,此时滑动面上的剪应力达到它的抗剪强度。产生滑坡的原因有二:一是由于剪应力的增加,如堤坝施工中上部填土重量的增加,降雨使土体重度增加,水库蓄水或水位降落产生渗透力,还有由于地震、打桩等引起的动荷载;二是土体抗剪强度的减小,如滑带土中孔隙水压力增加,气候变化产生的干裂、冻融,滑带土浸水导致其强度软化,以及粘性滑带土的蠕变等。土坡坍塌可造成严重的工程事故,验算土坡稳定性及采取适当的工程措施是常见而又重要的实际问题。
简单土坡是指土坡的顶面和底面是水平且延伸至无穷远,且由均质土组成。本章主要介绍简单无粘性土坡和粘性土坡稳定分析的基本原理、计算方法和影响因素。 -
●8.1土坡稳定及影响因素
本节主要介绍土坡的分类、失稳危害、影响土坡失稳的因素,应重点掌握影响土坡失稳的因素,从而明确土坡滑动的机理,研究增加土坡稳定性的工程措施。
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●8.2无粘性土坡稳定分析
本节应重点掌握对无粘性土土坡进行抗滑稳定分析,分析土坡坡角与土的内摩擦角之间的关系,并考虑有渗流作用时土坡的稳定性,包括水流顺坡流出和水流与水平面成一定角度流出。
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●8.3粘性土坡稳定分析
本节主要介绍粘性土常见的圆弧滑动面的形式,应重点掌握采用整体圆弧滑动法对粘性土坡进行稳定计算与分析以及采用瑞典条分法对土坡进行稳定计算与分析,应重点掌握瑞典条分法的分析过程与计算步骤。
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第九章地基承载力
地基承载力是建筑物基础设计计算的重要参数。本章从地基失稳破坏现象和过程入手,引出地基承载力的主要计算理论,重点介绍我国地基基础设计规范中的地基承载力确定方法。
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●9.1地基失稳形式和过程
本节主要介绍地基失稳的几种形式。通过载荷试验获得Q-S曲线,由曲线形态及地基破坏现象将地基破坏分为三种类型。这对确定地基承载力有重要作用。
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●9.2地基承载力计算理论
工程设计中地基承载力是人为确定的。本节梳理了两种地基承载力确定的方法及其理论依据。
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●9.3地基承载力确定(地基规范)
我国规范对于地基承载力特征值确定有明确规定。本节介绍我国规范中地基承载力的几种确定方法及应用要求。