第四章 土的力学性质

土的力学性质指标1．压缩系数土的压缩性通常用压缩系数（或压缩模量）来表示，其值由原状土的压缩试验确定。

压缩系数按下式计算：21211000p p e e a --⨯= （1-1） 式中 1000——单位换算系数；a ——土的压缩系数（MPa -1）；p 1、p 2——固结压力（kPa ）：e 1、e 2——相对应于p 1、p 2时的孔隙比。

评价地基压缩性时，按p 1为100kPa ，p 2为200kPa ，相应的压缩系数值以a 1-2划分为低、中、高压缩性，并应按以下规定进行评价：（1）当a 1-2＜0.1MPa -1时，为低压缩性土；（2）当0.1≤a 1-2＜0.5MPa -1时，为中压缩性土；（3）当a 1-2≥0.5MPa -1时，为高压缩性土。

2．压缩模量工程上也常用室内试验求压缩模量E s 作为土的压缩性指标。

压缩模量按下式计算：ae E s 01+= （1-2） 式中 Es ——土的压缩模量（MPa ）；e 0——土的天然（自重压力下）孔隙比；a ——从土的自重应力至土的自重加附加应力段的压缩系数（MPa -1）。

用压缩模量划分压缩性等级和评价土的压缩性可按表1-1规定。

地基土按E s 值划分压缩性等级的规定 表1-13．抗剪强度土在外力作用下抵抗剪切滑动的极限强度，一般用室内直剪、原位直剪、三轴剪切试验、十字板剪切试验、野外标准贯入、动力触探、静力触探等试验方法进行测定。

它是评价地基承载力、边坡稳定性、计算土压力的重要指标。

（1）抗剪强度计算土的抗剪强度一般按下式计算：τf＝σ·tgφ＋c（1-3）式中τf——土的抗剪强度（kPa ）；σ——作用于剪切面上的法向应力（kPa）；φ——土的内摩擦角（°），剪切试验法向应力与剪应力曲线的切线倾斜角；c——土的粘聚力（kPa），剪切试验中土的法向应力为零时的抗剪强度，砂类土c＝0。

（2）土的内摩擦角φ和粘聚力c的求法同一土样切取不少于4个环刀进行不同垂直压力作用下的剪力试验后，用相同的比例尺在坐标纸上绘制抗剪强度τ与法向应力σ的相关直线，直线交τ值的截距却为土的粘聚力c，砂土的c=0，直线的倾斜角即为土的内摩擦角切，见图6-1。

土的力学性质试验方法1.击实试验：①研究土的压实性常用的方法包括现场填筑试验（试验段）和室内击实试验两种。

②室内击实试验适用于细粒土。

分为轻型击实和重型击实。

轻型击实(内径100mm试筒)适用于粒径不大于20mm的土;重型击实(内径152mm试筒)适用于粒径不大于40mm的土。

大于或等于40mm颗粒粒径的质量含量大于5%时，则应使用大尺寸试筒进行击实试验，或按规定进行最大干密度校正。

③当细粒土中的粗粒土总含量大于40%或粒径大于0.005mm颗粒的含量大于土总质量的70%(即d30≤0.005mm）时，还应做粗粒土最大干密度试验，其结果与重型击实试验结果比较，最大干密度取两种试验结果的最大值。

④试验步骤看规程JTGE40-2007的T0131-2007。

⑤粉粒和黏粒含量多，土的塑性指数越大，土的最佳含水率也越大，同时其最大干密度越小。

因此，一般砂性土的最佳含水率小于黏性土，而砂性土的最大干密度大于黏性土。

击实功越大，土的最大干密度也越大，而土的最佳含水率则越小，但是这种增大是有一定限度的，超过这一限度，即使增加击实功，土的干密度的增加也很不明显。

2.压缩试验：①土体的压缩变形主要是由于孔隙的减小所引起的；饱和土的压缩需要一定时间才能完成。

②压缩性试验也可分为室内压缩试验和野外承载板试验。

试验室用压缩仪(亦称固结仪)进行压缩试验是研究土压缩性的基本方法。

③天然土层分三种固结状态：超固结状态、正常固结状态、欠固结状态。

④粗粒土的三轴压缩试验3.抗剪强度试验①与强度有关的工程问题主要有下列三方面:第一是土作为材料构成的土工构筑物的稳定问题，如土坝、路堤等填方边坡以及天然土坡(包括挖方边坡)等的稳定性问题;第二是土作为工程构筑物的环境的问题，即土压力问题，如挡土墙、地下结构等的周围土体，它的强度破坏将对墙体造成过大的侧向土压力，以致导致这些工程建筑物发生滑动、倾覆等破坏事故;第三则是土作为建筑物地基的承载力问题。

土壤力学基础知识土壤力学是研究土壤在不同载荷下的力学性质和相应行为的学科。

它是土木工程和地质工程等领域中重要的基础学科，也是建筑和地下工程设计中必备的知识。

本文将介绍土壤力学的基础知识，包括土壤颗粒、土壤分类、土壤物理力学性质和土壤强度。

一、土壤颗粒土壤是由不同颗粒组成的，这些颗粒的大小和形状决定了土壤的物理性质和工程行为。

根据颗粒大小的不同，土壤颗粒可以分为粘粒、细粒和砂粒三种。

粘粒是直径小于0.002毫米的颗粒，细粒是直径在0.002毫米到0.05毫米之间的颗粒，而砂粒则是直径大于0.05毫米的颗粒。

二、土壤分类土壤可以根据其成因、颗粒组成、工程性质等因素进行分类。

根据成因，土壤可以分为残积土、沉积土和背景土。

残积土是指在原地形上形成的土壤，沉积土是指由水或风搬运而来的土壤，背景土则是指在地下和地表中广泛分布的天然土壤。

三、土壤物理力学性质土壤的物理力学性质包括容重、孔隙比、含水量等。

容重是指单位体积土壤的质量，通常以克/立方厘米或千克/立方米表示。

孔隙比是指土壤中的孔隙空间与总体积之间的比值，通常以百分比表示。

含水量是指土壤中含有的水分的质量与干土质量之间的比值。

四、土壤强度土壤的强度是指土壤抵抗外部应力作用下发生变形和破坏的能力。

常见的土壤强度指标包括黏聚力和内摩擦角。

黏聚力是指土壤颗粒之间由于吸附力而产生的抗剪强度，它与土壤颗粒的粘粒含量有关。

内摩擦角是指土壤颗粒之间相对于主应力方向发生滑动所能够承受的最大角度，它与土壤颗粒的粗粒含量和颗粒排列方式有关。

总结：土壤力学是土木工程和地质工程中必备的基础学科，掌握土壤力学的基础知识对于工程设计和施工至关重要。

本文介绍了土壤颗粒、土壤分类、土壤物理力学性质和土壤强度等基础知识。

希望读者通过学习本文，能对土壤力学有一个初步的了解，并在工程实践中运用这些知识，更好地进行土木工程和地质工程的设计和施工。

(高级版)《建筑地基基础设计规范》建筑地基基础设计规范（高级版）
建筑地基基础设计是建筑工程设计中的关键环节，对建筑物的安全稳定性和使用寿命具有重要意义。

本规范针对高层建筑和超高层建筑、特种建筑物、重要工业和民用建筑等在地基设计方面的特殊要求，提出了以下建议和规范。

第一章总则
该章节介绍规范的适用范围、术语和定义等内容，并对本规范提出的要求进行了说明。

第二章地基勘测
本章主要目的是为了确定地基的物理力学性质和状态，为设计提供可靠基础。

包括地质勘探、水文勘探、脆性勘探和地震勘探。

第三章承载力设计
该章节主要阐述地基承载力设计相关要求，包括承载力计算、
地基等效基础面积计算、土方开挖和填方后地基的承载力变化等。

第四章土的力学性质
本章节涉及到土体本身的力学性质，包括土的分类、物理性质
和力学性质等。

第五章地基基础设计
分别介绍了基础设计原则及各种基础类型和应用，包括浅基础、深基础、桩基础等。

第六章地基与建筑结构的配合
包括地基与建筑结构应具有的相互关系、相互制约的关系，以
及常见的地基工程结构形式。

第七章施工及验收
该章节主要针对地基基础的施工和验收进行规范和要求，保证
施工的质量和地基的安全。

本规范对建筑地基基础设计做了耐久性、安全性、可靠性等方
面的规定，旨在为建筑工程施工提供标准化、专业化的建议和指导，是建筑工程设计与施工中有重要参考价值的基准规范。

土的力学性质指标1．压缩系数土的压缩性通常用压缩系数（或压缩模量）来表示，其值由原状土的压缩试验确定。

压缩系数按下式计算：21211000p p e e a --⨯=（6-1）式中1000——单位换算系数；a ——土的压缩系数（MPa -1）； p 1、p 2——固结压力（kPa ）：e 1、e 2——相对应于p 1、p 2时的孔隙比。

评价地基压缩性时，按p 1为100kPa ，p 2为200kPa ，相应的压缩系数值以a 1-2划分为低、中、高压缩性，并应按以下规定进行评价：（1）当a 1-2＜0.1MPa -1时，为低压缩性土； （2）当0.1≤a 1-2＜0.5MPa -1时，为中压缩性土； （3）当a 1-2≥0.5MPa -1时，为高压缩性土。

2．压缩模量工程上也常用室内试验求压缩模量E s 作为土的压缩性指标。

压缩模量按下式计算：ae E s 01+=（6-2） 式中Es ——土的压缩模量（MPa ）；e 0——土的天然（自重压力下）孔隙比；a ——从土的自重应力至土的自重加附加应力段的压缩系数（MPa -1）。

用压缩模量划分压缩性等级和评价土的压缩性可按表6-4规定。

地基土按E s 值划分压缩性等级的规定表6-43．抗剪强度土在外力作用下抵抗剪切滑动的极限强度，一般用室内直剪、原位直剪、三轴剪切试验、十字板剪切试验、野外标准贯入、动力触探、静力触探等试验方法进行测定。

它是评价地基承载力、边坡稳定性、计算土压力的重要指标。

（1）抗剪强度计算土的抗剪强度一般按下式计算：τf＝σ·tgφ＋c（6-3）式中τf——土的抗剪强度（kPa）；σ——作用于剪切面上的法向应力（kPa）；φ——土的内摩擦角（°），剪切试验法向应力与剪应力曲线的切线倾斜角；c——土的粘聚力（kPa），剪切试验中土的法向应力为零时的抗剪强度，砂类土c＝0。

（2）土的内摩擦角φ和粘聚力c的求法同一土样切取不少于4个环刀进行不同垂直压力作用下的剪力试验后，用相同的比例尺在坐标纸上绘制抗剪强度τ与法向应力σ的相关直线，直线交τ值的截距却为土的粘聚力c，砂土的c=0，直线的倾斜角即为土的内摩擦角切，见图6-1。

土力学第四章抗剪强度土力学第四章抗剪强度一、引言土力学是研究土体力学性质及其应力、应变关系的学科，而抗剪强度是土力学中的重要概念之一。

本文将探讨土力学第四章中与抗剪强度相关的内容，包括抗剪强度的定义、影响因素以及在工程实践中的应用。

二、抗剪强度的定义抗剪强度是指土体抵抗剪切力的能力。

在土力学中，土体通常是以颗粒状存在，受力时会发生内部颗粒之间的相对位移，导致剪切变形。

抗剪强度是土体抵抗这种剪切变形的能力的一种表征。

三、影响抗剪强度的因素1. 土体类型：不同类型的土体具有不同的抗剪强度。

粘土的抗剪强度相对较高，而砂土的抗剪强度相对较低。

2. 湿度：湿度对土体的抗剪强度有着显著的影响。

在一定范围内，湿度的增加会使土体的抗剪强度增加。

3. 应力状态：土体在不同应力状态下的抗剪强度也会有所不同。

例如，在三轴压缩试验中，土体在不同的主应力差下会表现出不同的抗剪强度。

4. 颗粒形状和排列方式：土体中颗粒的形状和排列方式对抗剪强度有着重要影响。

颗粒形状不规则或排列紧密的土体具有较高的抗剪强度。

四、抗剪强度的实验测定方法为了准确测定土体的抗剪强度，工程实践中通常使用一系列实验方法。

常用的方法包括直剪试验、三轴剪切试验和动三轴剪切试验等。

这些实验方法可以通过施加不同的剪切应力来测定土体的抗剪强度。

五、抗剪强度在工程实践中的应用抗剪强度是土力学中一个非常重要的参数，广泛应用于各种工程实践中。

在土壤基础工程中，准确测定和分析土体的抗剪强度可以帮助工程师评估土体的稳定性，并设计合理的基础结构。

此外，在土木工程中，抗剪强度也被用来评估土体的抗冲刷能力和抗滑移能力。

六、结论土力学第四章中的抗剪强度是研究土体力学性质时的重要内容。

本文从抗剪强度的定义、影响因素、实验测定方法以及在工程实践中的应用等方面进行了论述。

通过深入研究和理解抗剪强度这一概念，可以更好地应用于土壤力学和土木工程实践中，提高工程设计的可靠性和安全性。

参考文献：1. 毛振泉，王曙明，李敏. 工程土力学基础. 北京: 中国建筑工业出版社，2013.2. 刘福赉, 张猛, 刘允斌. 土力学与岩土工程高级课程. 西安: 西安建筑科技大学出版社，2014.。

土的物理力学性质土的物理力学性质，通常在土力学中加以研究。

土力学是利用力学知识和土工试验技术来研究土的强度、变形及其规律的一门学科。

要了解土的物理力学性质，首先得了解和掌握土的特点，然后才能应用土力学的基本知识去正确地解决水土保持工程建筑中的土工问题。

土的特性表现在下述两方面：1．土的复杂性2．土的易变性在土体中，土的固相构成土的骨架。

骨架土粒的矿物成分、含水量、颗粒大小和结构，影响着土的性质。

上述土的三个组成部分的性质，它们之间量的比例关系，以及它们之间的相互作用，决定了土的物理力学性质。

工程上就是用某些物理量来说明土的物理性质和物理状态。

这些定量的数值，就叫土的物理性质指标。

物理性质指标与土的复杂的工程特性，如渗透性、压缩性和强度等，有着紧密联系，所以研究土的物理性质指标，是解决土工问题的最基本的课题。

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为了方便，常用下三相图（图1-1）来简化三相在数量上的关系。

该图是假想将土体内的固相、液相和气相分别集中在一起，然后计算各相间的体积与重量关系。

图中符号意义是：V s －土粒体积；V w －土中水体积；V a －土中空气体积；V v －土中孔隙体积，V v ＝V w + V a V －土的总体积，V ＝V v +V w + V a ；G s －土粒重量；G w －土中水重量；G a －土中空气重量，G a ≈0；G v －土中水、空气重量，G v ＝G w + G a ≈ G w ；G －土的总重量，G ＝G v +G w + G a 。

土的力学性质概论一、概述土是自然界中最重要的建筑材料之一，它的力学性质是决定建筑物安全性能的关键因素。

土的力学性质主要包括弹性模量、抗拉强度、抗压强度、变形能力、稳定性等。

土的力学性质受到土的结构特征、粒径分布、水分含量及其他因素的影响。

二、弹性模量土的弹性模量是指土的弹性变形能力，它是衡量土的力学性质的重要指标。

土的弹性模量受土的结构特征、粒径分布、水分含量等因素的影响。

一般来说，土的弹性模量越大，土的变形能力越强，土的弹性模量越小，土的变形能力越弱。

三、抗拉强度抗拉强度是指土体在拉伸作用下发生变形时所能抵抗的最大拉力。

它是衡量土的抗拉性能的重要指标。

抗拉强度主要受土的结构特征、粒径分布、水分含量等因素的影响。

一般来说，土的抗拉强度越大，土的抗拉性能越强，土的抗拉强度越小，土的抗拉性能越弱。

四、抗压强度抗压强度是指土体在压缩作用下发生变形时所能抵抗的最大压力。

它是衡量土的抗压性能的重要指标。

抗压强度主要受土的结构特征、粒径分布、水分含量等因素的影响。

一般来说，土的抗压强度越大，土的抗压性能越强，土的抗压强度越小，土的抗压性能越弱。

五、变形能力变形能力是指土体在受外力作用时所能承受的变形量。

它是衡量土的变形能力的重要指标。

变形能力主要受土的结构特征、粒径分布、水分含量等因素的影响。

一般来说，土的变形能力越大，土的变形能力越强，土的变形能力越小，土的变形能力越弱。

六、稳定性稳定性是指土体在受外力作用时所能抵抗的稳定性。

它是衡量土的稳定性的重要指标。

稳定性主要受土的结构特征、粒径分布、水分含量等因素的影响。

一般来说，土的稳定性越高，土的稳定性越强，土的稳定性越低，土的稳定性越弱。

七、结论土的力学性质是决定建筑物安全性能的关键因素，它受到土的结构特征、粒径分布、水分含量等因素的影响。

土的弹性模量、抗拉强度、抗压强度、变形能力和稳定性是其中的重要指标。

因此，在建筑工程中，应根据土的力学性质进行合理设计，以确保建筑物的安全性能。