东南大学等四校合编《土力学》（第3版）笔记和课后习题（含考研真题）详解

下载地址:http://free.100xuexi.com/Ebook/134245.html
目录                                                                                        封面
内容简介
目录
绪论
　0.1　复习笔记
第一章　土的组成
　1.1　复习笔记
　1.2　课后习题详解
　1.3　考研真题与典型题详解
第二章　土的物理性质及分类
　2.1　复习笔记
　2.2　课后习题详解
　2.3　考研真题与典型题详解
第三章　土的渗透性及渗流
　3.1　复习笔记
　3.2　课后习题详解
　3.3　考研真题与典型题详解
第四章　土中应力
　4.1　复习笔记
　4.2　课后习题详解
　4.3　考研真题与典型题详解
第五章　土的压缩性
　5.1　复习笔记
　5.2　课后习题详解
　5.3　考研真题与典型题详解
第六章　地基变形
　6.1　复习笔记
　6.2　课后习题详解
　6.3　考研真题与典型题详解
第七章　土的抗剪强度
　7.1　复习笔记
　7.2　课后习题详解
　7.3　考研真题与典型题详解
第八章　土压力
　8.1　复习笔记
　8.2　课后习题详解
　8.3　考研真题与典型题详解
第九章　地基承载力
　9.1　复习笔记
　9.2　课后习题详解
　9.3　考研真题与典型题详解
第十章　土坡和地基的稳定性
　10.1　复习笔记
　10.2　课后习题详解
　10.3　考研真题与典型题详解
第十一章　土在动荷载作用下的特性
　11.1　复习笔记
　11.2　课后习题详解
　11.3　考研真题与典型题详解
                                                                                                                                                                                                    内容简介                                                                                            


本书是东南大学等四校合编《土力学》（第3版）的配套电子书，主要包括以下内容：
（1）梳理知识脉络，浓缩学科精华。本书每章的复习笔记均对该章的重难点进行了整理，并参考了国内名校名师讲授该教材的课堂笔记。因此，本书的内容几乎浓缩了该教材的所有知识精华。
（2）详解课后习题，巩固重点难点。本书参考大量相关辅导资料，对东南大学等四校合编《土力学》（第3版）的课后习题进行了详细的分析和解答，并对相关重要知识点进行了延伸和归纳。
（3）精编考研真题，培养解题思路。本书从历年考研真题中挑选最具代表性的部分，并对之做了详尽的解析。所选考研真题涵盖了每章的考点和难点，考生可以据此了解考研真题的命题风格和难易程度，并检验自己的复习效果。
（4）免费更新内容，获取最新信息。本书定期会进行修订完善，补充最新的考研真题和答案。对于最新补充的考研真题和答案，均可以免费升级获得。
                                                                                                                                    本书更多内容>>
                                                                                                                                                                                                                    使用说明                                                                                                   
                                                                                    

内容预览
绪　论
0.1　复习笔记
一、土力学的概念及学科特点
（1）土力学是指研究土体的一门力学，它是研究土体的应力、变形、强度、渗流及长期稳定性的一门学科。广义的土力学包括土的生成、组成、物理化学性质及分类在内的土质学。
（2）土是由岩石经历物理、化学、生物风化作用以及剥蚀、搬运、沉积作用等交错复杂的自然环境中所生成的各类沉积物。
（3）特殊土有遇水沉陷的湿陷性土（如常见的湿陷性黄土）、湿胀干缩的胀缩性土（习称膨胀土）、冻胀性土（习称冻土）、红黏土、软土、填土、混合土、盐渍土、污染土、风化岩与残积土等。
（4）对土的基本力学性质和土工问题计算方法的研究验证，是土力学的两大重要研究课题。
二、土力学的发展简史
古代许多宏伟的土木工程，如我国的万里长城、大型宫殿、大庙宇、大运河、开封塔、赵州桥等，国外的大皇宫、大教堂、古埃及金字塔、古罗马桥梁工程等，屹立至今，体现了古代劳动人民丰富的土木工程经验。
18世纪欧美国家在产业革命推动下，社会生产力有了快速发展，大型建筑、桥梁、铁路、公路的兴建，促使人们对地基土和路基土的一系列技术问题进行研究。
20世纪20年代开始，对土力学的研究有了迅速的发展。
20世纪后期，经过国内外学术会议的召开，大大促进了土力学学科的发展，预计21世纪土力学理论与实践在非饱和土力学、环境土力学、土破坏理论等方面将取得长足的发展。
第一章　土的组成
1.1　复习笔记
【知识框架】

【重点难点归纳】
一、概述
1．基本概念
在自然界，存在于地壳表层的岩石圈是由基岩及其覆盖土组成。
（1）基岩
①定义：在水平和竖直两个方向延伸很广的各种原位岩石。
②分类：按成因可分为：a．岩浆岩；b．变质岩；c．沉积岩。
（2）覆盖土
①定义：还没有固结成沉积岩的松散沉积物。
②分布：广泛分布在地壳表层。
2．风化作用
风化作用是指地壳表层的岩石在阳光、大气、水和生物等因素影响下，使岩石崩解、破碎，再经流水、风、冰川等动力搬运的作用，最终使岩石变成细小的颗粒的过程。
（1）风化作用的分类（见表1-1-1）
表1-1-1 风化作用的分类

风化类型	定义
物理风化	由于温度变化、水的冻胀、波浪冲击、地震等引起的物理力使岩体崩解、碎裂，使岩体逐渐变成细小的颗粒的过程
化学风化	基本定义	岩体（或岩块、岩屑）与空气、水和各种水溶液相互作用使岩石颗粒变细，并且使岩石成分发生变化，形成大量细微颗粒（黏粒）和可溶盐类的过程
水解作用	原生矿物成分被分解，并与水进行化学成分的交换，形成新的次生矿物的过程
水化作用	水和某种矿物发生化学反应，形成新的矿物的过程
氧化作用	某种矿物与氧结合形成新的矿物的过程
溶解作用	原生矿物成分被溶解，并与水进行化学成分进行反应，形成新的矿物的过程
碳酸化作用	原生矿物成分被溶解，与水中溶解的CO2形成碳酸类物质的过程

3．土的成因类型（见表1-1-2）
表1-1-2 土的成因类型

土的成因类型	定义	基本特征
残积土	岩石经风化后未被搬运而残留于原地的碎屑堆积物	颗粒表面粗糙、多棱角、无分选、无层理
坡积土	残积土受重力和暂时性流水（雨水、雪水）的作用，搬运到山坡或坡脚处沉积起来的土	随斜坡自上而下呈现由粗而细的分选性和局部层理
洪积土	由暂时性洪流，将山区高地的碎屑物质携带至沟口或平缓地带堆积形成的土	水流流速骤减而呈扇形沉积体
冲积土	河流的流水作用搬运到河谷坡降平缓的地带沉积下来的土	颗粒具有较好的分选性和磨圆度，具有层理
湖积土	在湖泊及沼泽等极为缓慢水流或静水条件下沉积下来的土，或称淤积土	含大量细微颗粒，常伴有生物化学作用所形成的有机物
海积土	河流流水搬运到海洋环境下沉积下来的土	孔隙比大，含大量细微颗粒，含有一定量有机物
风积土	由风力搬运形成的土	颗粒磨圆度好，分选性好
冰积土	由冰川或冰水挟带搬运形成的沉积物	颗粒粗细变化大，土质不均匀
污染土	由于致污物质的侵入，使土的成分、结构和性质发生了显著变异的土	土壤有异味，常伴有土壤颜色也不正常

4．土的特殊物理力学性质
（1）散体性
颗粒之间无黏结或有一定的黏结，存在大量孔隙，可以透水透气。
（2）多相性
土是由固体颗粒、水和气体组成的三相体系，相系之间质和量的变化直接影响它的工程性质；土中固体颗粒（简称土粒）的大小和形状、矿物成分及其组成情况是决定土的物理力学性质的重要因素，如图1-1-1所示。

图1-1-1 土的组成示意图
（3）自然变异性
土是在自然界漫长的地质历史时期演化形成的多矿物组合体，性质复杂，不均匀，且随时间还在不断变化的材料。
二、土中固体颗粒
1．土粒粒度与粒组
（1）土粒粒度
土粒的大小称为粒度，通常以粒径表示。
（2）土粒粒组
①介于一定粒度范围内的土粒，称为粒组，各个粒组随着分界尺寸的不同，而呈现出一定质的变化。
②划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。
土粒粒组的划分方法如表1-1-3所示，表中根据界限粒径200mm、60mm、2mm、0.075mm和0.005mm把土粒分为六大粒组：漂石或块石颗粒、卵石或碎石颗粒、圆砾或角砾颗粒、砂粒、粉粒及黏粒。
表1-1-3 土粒粒组的划分[土的分类标准（GB/T 50145—2007）]

粒组统称	粒组名称	粒径范围（mm）	一般特征
巨粒	漂石或块石颗粒	>200	透水性很大，无黏性，无毛细水
卵石或碎石颗粒	200～60
粗粒	圆砾或  角砾颗粒	粗	60～20	透水性大，无黏性，毛细水上升高度不超过粒径大小
中	20～5
细	5～2
沙粒	粗	2～0.5	易透水，当混入云母等杂质时透水性减小，而压缩性增加；无黏性，遇水不膨胀，干燥时松散；毛细水上升高度不大，随粒径变小而增大
由	0.5～0.25
细	0.25～0.075
细粒	粉粒	0.0754～0.005	透水性小，湿时稍有黏性，遇水膨胀小，干时稍有收缩；毛细水上升高度较大较快，极易出现冻胀现象
黏粒	≤0.005	透水性很小，湿时有黏性、可塑性，遇水膨胀大，干时收缩显著；毛细水上升高度大，但速度较慢

③土粒的大小及其组成情况，以土中各个粒组的相对含量（指土样各粒组的质量占土粒总质量的百分数）来表示，称为土的粒度成分或颗粒级配。
（3）粒度成分分析试验
①筛分法：用于粒径大于0.075mm的巨粒组和粗粒组；
②沉降分析法：用于粒径小于0.075mm的细粒组；
③当土内兼含大于和小于0.075mm的土粒时，两类分析方法可联合使用。
（4）粒度成分分布曲线
根据粒度成分分析试验结果，采用粒径累计曲线表示土的颗粒级配。采用对数坐标表示；纵坐标为小于（或大于）某粒径的土重（累计百分）含量，见图1-1-2。由曲线的坡度可以判断土粒均匀程度或级配是否良好。

图1-1-2 粒径累计曲线
结论：①若曲线较陡，表示粒径大小相差不多，土粒较均匀，级配不良；
②若曲线平缓，则表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，级配良好。
（5）确定颗粒级配的两个定量指标
①不均匀系数Cu，定义的表达式（1-1-1）如下：

　（1-1-1）
②曲率系数Cc，定义的表达式（1-1-2）如下：

　　（1-1-2）
　式中，d60是指小于某粒径土重累计百分含量为60％对应的粒径，称为限制粒径；d30是指小于某粒径土重累计百分含量为30％对应的粒径，称为中值粒径；d10相当于小于某粒径土重累计百分含量为10％对应的粒径，称为有效粒径。
（6）工程上对土的级配是否良好的判断：
①对于级配连续的土：把Cuu>5的土，属级配良好；
②对于级配不连续的土：同时满足Cu≥5和Cc=1～3两个条件时，则为级配良好；如不能同时满足，则判定为级配不良。
2．土粒的矿物成分
土中固体颗粒的矿物成分绝大部分是矿物质，或多或少含有有机质，如图1-1-3所示。

图1-1-3 固体颗粒矿物成分
土粒矿物类型及分类如表1-1-4所示。
表1-1-4 土粒矿物类型及分类

矿物类型	定义
矿物质	原生矿物	石英	岩浆在冷凝过程中形成的矿物，原生矿物颗粒是原岩经物理风化（机械破碎的过程）形成，其物理化学性质较稳定，成分与母岩完全相同
长石
云母
次生矿物	粘土矿物	由原生矿物经化学风化后所形成的新矿物，成分与母岩成分完全不同
可溶盐
无定型氧化物胶体
有机质	未分解的动植物残体	与组成土粒的其他成分稳固地结合在一起的混合物
半分解的泥炭
完全分解的腐殖质

三、土中水和土中气
1．土中水
（1）土中水的分类
土中水有三种形态：固态、液态或气态，如表1-1-5所示。
表1-1-5 土中水的形态

形态分类	作用	存在位置
固态水	参与矿物构造，当作矿物颗粒的一部分	土粒矿物的晶体格架内部
液态水	结合水	强结合水	有固体的性质，被当做土颗粒的一部分	紧靠土颗粒表面的一定范围内
弱结合水	对粘性土的粘性特征（如可塑性）和工程性质有很大影响	紧靠强结合水的外围
自由水	毛细水	表面张力	地下水位以上，水与空气交界面
重力水	对渗流特性有很大影响	地下水位以下的透水土层
气态水	影响不大	土体的空隙中

2．土中气
土中的气体存在于土孔隙中未被水所占据的部位，也有些气体溶解于孔隙水中。
在粗颗粒沉积物中，常见到与大气相连通的气体。在外力作用下，连通气体极易排出，它对土的性质影响不大。在细粒土中，则常存在与大气隔绝的封闭气泡。在外力作用下，土中封闭气体易溶解于水，外力卸除后，溶解的气体又重新释放出来，使得土的弹性增加，透水性减小。
四、黏土颗粒与水的相互作用
黏土颗粒（黏粒）的矿物成分主要有黏土矿物和其他化学胶结物或有机质，其中黏土矿物的结晶结构特征对黏性土的工程性质影响较大。
1．黏土矿物的结晶结构和亲水性
黏土矿物实际上是一种铝—硅酸盐晶体，是由两种晶片交互成层叠构成的（图1-1-4）。一种是硅氧晶片（简称硅片，图1-1-4a）；另一种是铝氢氧晶片（简称铝片，图1-1-4b）。硅片和铝片构成两种基本类型晶胞（或称晶格），即由一层硅片和一层铝片构成的二层型晶胞（即1：1型晶胞）和由两层硅片中间夹一层铝片构成的三层型晶胞（即2：1型晶胞）。这二类晶胞的不同叠置形式就形成了不同的黏土矿物，其中主要有蒙脱石、伊利石和高岭石三类，三种粘土矿物的比较如表1-1-6所示。

图1-1-4黏土矿物晶片示意图
（a）硅氧晶片；（b）铝氢氧晶片
表1-1-6 三种粘土矿物的比较

类型	蒙脱石	伊利石	高岭石
产生过程	由伊利石进一步风化或火山灰风化而成的产物	云母在碱性介质中风化的产物	长石风化的产物
特性	高膨胀性、高塑性、高压缩性、低强度、低渗透性	具有膨胀性，其性质介于蒙脱石与高岭石之间	膨胀性最低，水稳定性好，可塑性低，压缩性低，亲水性差
膨胀性大小	蒙脱石>伊利石>高岭石
结构示意图

2．黏土颗粒与水的相互作用
（1）黏土颗粒的带电性
黏土颗粒本身带有一定量的负电荷，在电场作用下向阳极移动，这种现象称为电泳；而极性水分子与水中的阳离子（K+，Na+等）形成水化离子，在电场作用下这类水化离子向阴极移动，这种现象称为电渗。
（2）双电层的概念
反离子层与土粒表面负电荷一起构成双电层。
五、土的结构和构造
土的组成成分、土的结构和构造等因素决定土的性质。
土的结构包含：①微观结构，简称为土的结构或土的组构，是指土粒的原位集合体特征；②宏观结构，称为土的构造，是同一土层中的物质成分和颗粒大小等都相近的各部分之间的相互关系的特征。
1．土的结构（见表1-1-7）
表1-1-7 土的结构分类

分类	单粒结构	蜂窝结构	絮状结构
主要特征	由粗大土粒在水或空气中下沉而形成的，土颗粒相互间有稳定的空间位置	土粒在接触点不在下沉，逐渐形成一大片连续的土粒链	由于电荷相互作用，导致土粒之间相互层叠交织形成
典型土	碎石土、砂土	粉粒、细砂	粘性土
工程特性	紧密状：强度大，压缩性小，是良好的天然地基；疏松状：土粒易移动，土中孔隙多，能引起土的很大变形，不宜做天然地基	弓架作用和一定程度的粒间联结，可承担一定的静力载荷。当承受高应力荷载时，导致严重的地基变形	其土粒之间的联结强度，由于长期的固结作用和胶结作用得到加强，工程性质良好，低透水性
示意图

2．土的构造
（1）土的构造是土层在空间的赋存状态，表征土层的层理、裂隙及大孔隙等宏观特征；
（2）土的构造最主要特征就是成层性，即层理构造，常见的有水平层理构造和交错层理构造；
（3）土的构造的另一特征是裂隙性，裂隙的存在大大降低土体的强度和稳定性，增大透水性，土的构造特征都造成土的不均匀性。

下载地址:http://free.100xuexi.com/Ebook/134245.html