河海土力学简答题汇总Word文档格式.docx

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5.计算沉降时e-lgp曲线法与e-p曲线法有何异同？

计算地基沉降时，e-lgp曲线法与e-p曲线法基本方法相似，都是以无侧限变形条件下压缩量的基本公式和分层总和法为前提。

所不同的是

（1）e-p曲线法△e由压缩曲线求得；

（2）e-lgp曲线法初始孔隙比用e0；

（3）e-lgp曲线法可以推求现场压缩曲线；

（4）e-lgp曲线法可以推求前期固结应力，对不同应力历史的土层，用不同的压缩指数计算△e。

6,强超固结土与紧砂的不排水剪试验时孔隙水应力如何变化，为什么？

答:

强超固结土与紧砂在不排水剪试验时孔隙水应力先增大后减小，剪破时孔隙水压力为负。

由于强超固结土与紧砂在不排水剪试验时土体受剪，土体结构发生变化，有剪涨趋势，但是由于孔隙水与土颗粒的低压缩性，土体体积几乎不发生变化，为了抵消受剪时剪涨趋势，产生负的孔隙水应力。

7.粘土的强度指标C`，Ccu总大于零吗？

不是。

超固结粘土的强度指标C`，Ccu大于零，与粘土自身结构有关的，因为其自身的结构特性和附着水的作用，使其有一定的内聚力。

正常固结土的C`，Ccu等于零，因为土体的强度与其应力状态有关，在坐标原点位置的正应力为0，又由于正常固结的定义，意味着土体历史上受到最大有效应力为0，土体没有任何固结过程，土颗粒之间没有连接力，显然能承受的切向力为0，土体抗剪强度为0，故C=0

8.土体三轴试验类型分哪三种？

分别针对什么样的工程实际？

得到的指标大小关系？

土体三轴试验包括不固结不排水试验，固结不排水试验，固结排水试验。

分别对应于渗透性差的地基上的相对快速来不及排水的施工情况，已经固结稳定的土体上快速施加荷载情况，渗透性好的地基上施工速度相对较慢的情况或土体的长期稳定情况；

Cd<

Ccu<

Cuφd>

φcu>

φu=0

9、分析堤坝迎水面边坡在洪水，枯水以及水位涨，落时期的稳定性。

堤坝迎水面边坡在水位上涨时期由于渗流力和滑坡趋势的方向相反，对边坡稳定相对有利，如果不考虑土体湿化引起的强度降低，此情况下最稳定。

在水位下落期，由于渗流力的方向和滑坡趋势一致，此时边坡最危险；

稳定渗流期的安全性一般介于以上两种情况之间。

10.什么是库伦抗剪强度理论？

什么是莫尔—库伦破坏准则，什么是土的极限平衡条件？

库伦抗剪强度理论确定了砂土和粘性土的抗剪强度分别为：

砂土：

τf=σtanφ粘性土τf=c+σtanφ莫尔-库伦破坏准则把莫尔应力圆与库伦抗剪强度线相切时的应力状态，即τ=τf时的极限平衡状态作为土的破坏准则。

当土的强度指标c，φ为已知时，若土中某点的大小应力σ1和σ3满足下关系式时，则该土正好处于极限平衡或破坏状态，该判定条件即为极限平衡条件。

σ1f=σ3tan2（45°

+φ/2）+2ctan（45°

+φ/2）

σ3f=σ1tan2（45°

-φ/2）-2ctan（45°

-φ/2）

11.土体中发生剪切破坏的平面，是不是剪应力的最大的平面？

在什么情况下，剪切破坏面与最大剪应力面是一致的？

在一般情况下，剪切破坏面与大主应力面成什么角度？

土体中发生剪切破坏的平面，一般不是剪应力最大的平面。

只有当φ=0时，剪切破坏面才与最大剪应力一致。

在一般情况下，剪切破坏面才与大主应力面成（45°

+φ/2）.

12.主动土压力是土压力中的最小值，为什么在库伦土压力理论公式中推导中却要找最大的Ea值作为主动土压力？

库伦土压力理论公式推导中，主动土压力Ea可以看作是滑动块体在自重作用下克服滑动面上的摩擦力而向前滑动的力，当Ea越大，块体向下滑动的可能性越大，所以产生最大Ea值的滑动面就是实际发生的真正滑动面。

13.分别说明下面渗流情况下两个图中土体ABCDEA上所作用的力，并在图中标出。

其中，图（a）以土体为研究对象，图（b）以土颗粒为研究对象（8分）。

图（a）图（b）

（a）图略。

考虑重力，考虑CD、ED上的水压力，考虑AED上的切向反力与法向反力

（b）图略。

考虑重力、考虑浮力、考虑渗流力

（c）考虑AED上的切向反力与法向反力；

此条不答不扣分，答出可以考虑加分

14.现计算一均质粘性土坝（下游无水位）的边坡稳定安全系数，问在（正常运行期间）上游水位处于高水位、低水位以及水位快速下降期间土的相关物理力学参数（重度

、强度指标c、

）应如何选取？

比较并说明上述情况下迎水边坡的安全系数大小关系。

（假定低水位时，坝体上游部分为非饱和）

参见教材p260-261.

高水位和低水位发生稳定渗流情况，属于有效应力范畴，应采用有效应力强度指标

或排水剪强度指标。

高水位时土体饱和，用浮重度指标

。

而低水位非饱和部分用

水位快速下降，水来不及排出，采用固结不排水强度指标

水位快速下降，水来不及排出，土体饱和，用浮重度指标。

安全系数：

高水位＞低水位＞水位快速下降期（考虑渗透力）

15.在用瑞典条分法对有稳定渗流的土坡进行稳定性分析时，渗流力如何考虑？

什么是代替法，该法中土坡各个部分土体的容重如何选取？

进行有稳定渗流时的土坡稳定性分析时，渗流力可以用流网法和容重代替法考虑。

代替法就是在土坡稳定分析时用浸润线以下，坡外水位以上所包围的同体积的水重对滑动圆心的力矩来代替渗流力对圆心的滑动力矩。

代替法中，在计算抗滑动作用（分子）时，浸润线以上采用湿容重，浸润线以下坡外水位以上采用浮容重，坡外水位以下采用浮容重；

在计算滑动作用（分母）时，浸润线以上采用湿容重，浸润线以下坡外水位以上采用饱和容重，坡外水位以下采用浮容重。

16.土中主要粘土矿物有哪几种？

它们在晶体结构和物理力学性质上各有什么特点？

主要有高岭石，蒙脱石，伊利石；

高岭石是长石风化的产物，由一层四面体和一层八面体相互叠结而成。

蒙脱石则为两层四面体中间夹一层八面体组成一个晶胞，晶胞之间的联结力比较弱，水分子极容易进入，故有遇水膨胀的特性。

伊利石如同蒙脱石一样也是三层结构。

所不同的是晶胞之间有钾离子存在，故联结能力比较强。

17.什么叫双电层？

影响双电层厚度的因素有哪些？

是如何影响的？

土粒表面的负电荷与受土粒表面影响的阳离子层（反离子层）合起来称为双电层

有下列因素影响双电层的厚度：

1）孔隙水中离子浓度。

离子浓度越高，双电层越薄。

与离子浓度平方根成反比

2）离子价数的影响，价越高，双电层越薄，成反比关系。

3）温度与溶液的介质常数影响，温度升高，双电层变厚

4）PH值的影响。

水中PH不同，反映出与粘土矿物等电PH值之间的差值也不同，差值越大，粘粒的离解吸附作用越强，因而粘粒的表面电荷密度越大，热力单位也越高，从而影响到双电层的厚度

18、什么叫柔性基础？

什么叫刚性基础？

这两种基础的基底压力分布有什么不同？

理论上，绝对柔性没有任何刚度的基础叫柔性基础，刚度无穷大的基础叫刚性基础。

工程上对柔性较大（刚度较小）能适应地基变形的基础叫柔性基础。

其基础底面压力的分布完全和大小完全和其上的荷载与大小相同。

对于一些刚度很大不能适应地基变形的基础可视为刚性基础。

刚性基础下的基底压力分布随上部荷载的大小，基础的埋深和土的性质而变。

19.为什么要用条分法计算土坡稳定安全系数？

用瑞典条分法与毕肖普法计算土坡稳定时，它们有哪些共同点和不同点？

安全系数定义为

或者定义为抗滑力矩与滑动力矩之比，因此在建立安全系数公式时，皆需用到抗剪强度

，根据摩尔库伦准则

抗剪强度与所在点的正应力有关，而滑动面上各点的正应力大小和方向皆是不同的，因此提出了条分法来解决滑动上各点抗剪强度不同的问题。

瑞典条分法与毕肖普条分法

共同点：

（1）皆基于条分法建立计算公式，

（2）皆假定土体为不变形刚体，（3）各土条底部安全系数相同，（4）并皆假定滑动面形状为圆弧。

不同点：

在建立公式时，瑞典条分法忽略了各土条之间的作用力，而毕肖普条分法考虑了各土条之间的作用力，在具体计算时瑞典条分法可以直接计算，而毕肖普条分法需进行迭代，毕肖普条分法较瑞典条分法严格。

20.长江大堤挡水示意图如图2所示，试分别讨论洪水期洪峰到达使江水位上升过程及洪峰过后江水位下降过程中渗流作用对大堤挡水面和背水面土坡稳定性的影响。

洪峰到达时，产生朝向坡外的渗流作用，对

挡水面土坡稳定产生有利影响，对背水面土坡

稳定产生不利影响。

洪峰过后长江水位下降过程中，堤内水位高于长江水位，产生朝向长江的渗流作用，对挡水面土坡稳定产生不利影响，对背水面土坡稳定影响较小，此时仍然维持向坡外的渗流，但其不利影响将逐渐减弱。

21.对有稳定渗流时的土坡（如图所示），试列举一种稳定性分析方法，并说明该种方法在图示的三个区中其土体容重如何选取？

以土粒为考察对象，采用土体有效重和渗流力的组合形式来进行有稳定渗流时的土坡稳定性分析。

基于瑞典条分法，采取Ⅱ区中水重和土粒浮力反力之合力

对圆心的矩来代替渗流力对圆心的矩，并忽略渗流力的抗滑作用，可建立

该方法为容重代替法。

在计算抗滑作用（分子）时，I区采用湿容重，II区采用浮容重，III区采用浮容重；

在计算滑动作用（分母）时，I区和III区仍分别采用湿容重和浮容重，但对于II区则采用饱和容重代替。

22.简述影响土压实性的因素？

土压实性的影响因素主要有含水率、击实功能、土的种类和级配以及粗粒含量等。

对粘性土，含水率的影响主要表现为当含水率较低时，相同击实功能下所获得的干密度较低，随着含水率的增大，所得到的干密度会逐渐提高；

当达到某含水率时，对应击实功能下会得到最大干密度，对应含水率称为最优含水率；

随着含水率的提高，最大干密度反而会减小。

击实功能的影响表现为：

击实功能越大，所得到的土体干密度也大；

最优含水率随击实功能的增大而减小。

土类和级配的影响表现在：

粘性土通常较无粘性土压缩性大；

粘粒含量大，压缩性大；

级配良好，易于压密，干密度大；

粗粒含量对压实性有影响，大于5mm粒径的粗粒含量大于25％－30％时，需对轻型击实试验的结果进行修正。

23.试比较朗肯土压力理论与库伦土压力理论的异同点与优缺点。

相同点：

都要求挡土墙的移动是以使墙后填土的剪力达到抗剪强度（极限状态下），土压力都利用莫尔－库仑强度理论；

朗肯理论是根据土体中各点处于平衡状态的应力条件直接求墙背上各点的土压力．要求墙背光滑，填土表面水平，主动计算结果偏大，被动土压力偏小，而库仑理论是根据墙背与滑动面间的楔块型的静力平衡条件求总土压力，墙背可以倾斜，粗糙填土表面可倾斜，计算结果主动压力满足要求，而被动压力误差较大。

朗肯理论是考虑墙后填土每点破坏，达极限状态；

库仑理论则考虑滑动土体的刚体的极限平衡；

朗肯土压力理论优点：

公式简单，易用；

缺点：

对墙壁倾斜、墙后填土面倾斜情况不适用；

库伦土压力理论优点：

对墙壁倾斜、墙后填土面倾斜情况适用；

不便考虑粘性土的情况；

24.为什么说在一般情况下,土的自重应力不会引起土的压缩变形（或沉降），而当地下水位下降时，又会使土产生下沉呢？

一般情况下，地基是经过了若干万年的沉积，在自重应力作用下已经压缩稳定了。

自重应力已经转变为有效应力了，这种情况下，自重应力不会引起土体压缩。

但如土体是新近沉积，自重应力还未完全转变未有效应力，则自重应力将产生压缩。

当地下水位下降时，部分土层从水下变为水上，该土层原来受到浮托力作用，现该浮托力因水位下降而消失，相当于在该土层施加了一个向下的体积力，其大小等于浮托力。

该力必然引起土体压缩。

25.简述用分层总和法求基础沉降的方法步骤

答1.根据作用在基础上的荷载的性质，计算基底压力和分布

2.将地基分层

3计算地基中土的自重应力分布

4计算地基中垂向附加应力分布

5按算术平均求各分层平均自重应力和平均附加应力

6求第I层的压缩量

7将各个分层的压缩量累加，得到地基的总的沉降量.

26.土的粒径分布曲线和粒组频率曲线如何测得，有何用途？

对级配不连续的土，这两个曲线各有什么特征？

1.土的颗粒级配曲线：

以土颗粒粒径为横坐标（对数比例尺）,小于某粒径的土质量占试样的总质量的百分数为纵坐标绘制的曲线。

根据土的粒径分布曲线可以求得土中各粒组的含量，用于评估土的分类和大致评估的工程性质．某些特征粒径，用于建筑材料的选择和评价土级配的好坏。

2.粒组频率曲线：

以个颗粒组的平均粒径为横坐标对数比例尺，以各颗粒组的土颗粒含量为纵坐标绘得。

土的粒径分配曲线不仅可以确定粒组的相对含量，还可以根据曲线的坡度判断土的级配的好坏。

补充：

为什么选用半对数比例尺？

因为这样选择可以把粒径相差上千倍大小的颗粒含量都表示出来，尤其能把占总质量比例小，但是对土的性质可能有重要影响的微小土粒部分清楚地表达出来。

27.其它条件相同情况下，超固结粘土的沉降一定小于正常固结粘土的沉降吗？

是的。

因为和正常固结粘土相比，超固结粘土孔隙比比正常固结土小，如果现有有效应力相同，则在某荷载增量作用下，超固结土是沿再压缩曲线压缩，而正常固结土沿压缩曲线压缩。

由于同一土质，再压缩曲线肯定比压缩曲线缓，即再压缩指数比压缩指数小，因此，超固结粘土沉降比正常固结土小。

28.什么是有效应力原理？

图中，地基土湿重度、饱和重度和浮重度分别为、和，水重度，M点的测压管水柱高如图所示。

写出M点总应力、孔隙水应力、有效应力、自重应力的计算式。

由外荷在研究平面上引起的法向总应力为б，那么它必由该面上的孔隙力u和颗粒间的接触面共同分担，即该面上的总法向力等于孔隙力和颗粒间所承担的力之和，即б=б＇＋u。

M点总应力：

M点孔隙水应力：

M点有效应力：

M点自重应力：

29.土坡发生滑动的滑动面有哪几种形式？

分别发生在何种情况？

没有渗流的情况下的粘性土坡的稳定安全系数可以有哪几种方法计算？

土坡发生滑动的滑动面有：

圆弧、平面、复合滑动面。

圆弧滑动通常发生在较均质的粘性土坡中；

平面滑动通常发生在无粘性土坡中；

复合滑动面发生在土坡土质很不均匀的土坡中。

没有渗流的情况下，粘性土坡的稳定安全系数计算方法有：

φ＝0分析法、瑞典条分法、简化毕肖普法。

30.土的级配不连续是什么含义？

其粒径分布曲线和粒组频率曲线各有什么特征？

土中各种大小的粒组土粒的相对含量称为土的级配（考虑加分）

土的级配不连续是指土中缺乏某种或某几种中间粒径的粒组

土的级配的好坏可由土中的土粒均匀程度和粒径分布曲线（半对数坐标系）的形状来决定，而土粒的均匀程度和曲线的形状又可用不均匀系数和曲率系数来衡量。

颗粒级配分布曲线：

水平段（台阶）——缺乏某些粒径——级配不连续

坡度渐变——大小连续——连续级配；

曲线形状平缓——粒径变化范围大——不均匀——良好；

曲线形状较陡——变化范围小——均匀——不良（考虑加分）

粒组频率曲线为双峰且谷点<

3％，级配不连续

（考虑加分）定量判别：

（1）不均匀系数

（2）曲率系数

分别表示级配曲线上纵坐标为60%30%10%时对应粒径

31.粘性土有那几种状态？

各状态之间是通过什么来区分的？

固体、半固体、可塑、流动四种状态。

（说三种也可）

一般用稠度来描述粘性土的干湿程度（状态）反映在某一含水率下抵抗外力作用而变形或破坏的能力。

各状态的区分如下：

液限（WL）——从流动状态转变为可塑状态的界限含水率，也就是可塑状态的上限含水率

塑限（Wp）——从可塑状态转变为半固体状态的界限含水率，也就是可塑状态的下限含水率；

缩限（Ws）——从半固体状态转变为固体状态的界限含水率，亦即粘性土随着含水率的减小而体积开始不变时的含水率。

32.什么是前期固结压力？

什么样的土为欠固结土？

欠固结土层中一定存在超静孔隙水应力吗？

欠固结土层上如不施加新的压力，土层也会继续压缩吗？

前期固结压力为土在历史上受到的最大有效应力，用Pc表示。

欠固结土为在自重应力作用下尚未完全固结的土，即现有有效应力小于现有固结应力。

欠固结土一定存在超静孔隙水应力。

因为欠固结土在自重应力作用下尚未固结稳定附加应力尚未转化为有效应力，仍有一部分被孔隙水承担。

随着孔隙水的排出，孔隙水应力的消散，土的孔隙比进一步减小，所以欠固结土层上即使不施加新的压力，土层也会继续压缩。

33..流土与管涌有什么不同？

它们是怎样发生的？

流土是指向上渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动而流失的现象。

主要发生在地基或土坝下游渗流逸出处。

管涌是渗透变形的另一种形式。

它是指在渗流作用下土体中的细土颗粒在粗土粒形成的孔隙比孔道中发生移动并被带出的现象。

常发生在砂砾中，发生在建筑物的底部（2分）

当土体在上下游水头差作用下产生的水力坡降大于土体临界水力坡降时，会产生流土或管涌。

或者当地基为成层土时，当有由下向上的流动，粘土层的有效应力为零时，即发生流土。

34.基础自重应力及附加应力分布图已绘出，其形状如图所示，试判断（a），（b），（c），（d）哪一个图形正确，并指出不正确的图形错在什么地方？

计算地基自重应力时其深度应从地面算起，而计算附加应力时其深度应从基底算起，因此可以看出图（c）正确。

图（a）错在将计算自重应力的深度从基底算起

图（b）错在将计算附加应力的深度从地面算起

图（d）错在将计算自重应力的深度从基础表面算起，并且错成虚线

35.下列说法是否正确？

并说明原因。

“饱和土的固结主要是由于孔隙水的渗透排出，因此当固结完成时，孔隙水应力全部消散为零，孔隙中的水也全部排干了。

”

该说法不正确

因为：

饱和土体的固结过程是指土体中各点的超静孔隙水应力不断消散，附加有效应力相应增加的过程，或者说是超静孔隙水应力逐渐转化为附加有效应力的过程。

固结完成是指超静孔隙水应力消散为零，并不是指总孔隙水应力，实际上总孔隙水应力包括静孔隙水应力和超孔隙水应力之和，因此即使固结完成，静孔隙水应力仍然存在，不会发生孔隙中水全部排干的现象。

36.何谓主动土压力、静止土压力和被动土压力？

在哪些实际工程中可能迁涉到上述不同的土压力？

当挡土墙为刚性不动时，土体处于静止状态不产生位移和变形，此时作用在挡土墙上的土压力，称为静止土压力。

如果挡土墙背离填土方向转动或移动时，随着位移量的逐渐增加，墙后土压力逐渐减小，当墙后填土达到极限平衡状态时土压力降为最小值，这时作用在挡土墙上的土压力称为主动土压力。

若墙体向着填土方向转动或者移动时，随着位移量的逐渐增加，墙后土体受到挤压而引起土压力逐渐增加，当墙后填土达到极限平衡状态时增大到最大值，此时作用在挡土墙上的土压力称为被动土压力。

在基坑开挖支护设计，边坡挡墙设计、隧道的侧墙、码头设计等工程中常常遇到上述土压力问题。

如果挡土墙直接浇筑在岩基上，且墙的刚度很大，墙体产生的位移很小，不足以使填土产生主动破坏，此时可按静止土压力计算。

如果挡土墙在墙后填土自重等作用下产生离开填土方向的位移，并且使墙后填土达到了极限平衡状态，可按主动土压力计算。

如果挡土墙在外力作用下产生向着填土方向挤压的位移，并且使墙后填土达到了极限平衡状态，或其它可按被动土压力计算。

37．何谓地基的极限承载力？

确定地基承载力的方法有哪几大类？

影响地基承载力的因素有那些？

（1）地基的极限承载力是指地基承受荷载的极限能力，也就是能承受的最大基底压力。

（2）确定地基承载力的方法有三大类：

静载荷试验或其它原位试验，规范查表方法和理论公式方法。

（3）影响地基承载力的因素有：

土的重度；

土的凝聚力和内摩擦角；

基底宽度；

基础埋深。

38.简述砂土液化。

对于饱和疏松的粉细砂，当受到突发的动力荷载时，由于动剪应力的作用有使体积缩小的趋势，由于时间短来不及向外排水，因此就产生了很大的孔隙水应力。

按有效应力原理，

，当动荷载引起的超静孔隙水应力u达到

时，则有效应力

，其抗剪强度

，无粘性土地基将丧失其承载力，土坡将流动塌方。

39．在进行抗剪强度试验时，为什么要提出不固结不排水剪（或快剪），固结不排水剪（或固结快剪）和固结排水剪（或慢剪）等三种方法？

对于同一种饱和粘土，当采用三种方法试验时，其强度指标相同吗？

抗剪强度试验是用来测定土体的抗剪强度指标。

土体的抗剪强度与土的固结程度和排水条件有关，对同一种土，即使在剪切面上具有相同的法向总应力，如果固结程度和排水条件不同，它的抗剪强度也不同。

因此为了模拟现场土体的排水条件，将试验分为不固结不排水剪（或快剪），固结不排水剪（或固结快剪）和固结排水剪（或慢剪）三种方法。

三种试验所得总强度指标不同，用总应力表示的抗剪强度指标会随固结程度和排水条件的不同而不同，但有效强度指标不随之变化。

这是由于实际土体抗剪强度

与有效应力有关，三种试验方法中固结程度和排水条件不同，孔隙水应力不同，抗剪强度也不同，若采用总应力表示

，抗剪强度随排水条件的变化只能反映在抗剪强度指标上，因此三种试验所得总强度指标不同。

40.一软土地段公路修筑需要经过一个小山坡，现经人工开挖与坡脚相平。

试用土的应力历史与压缩曲线来分析整段路基是否会用同样的工程方法施工。

（作出示意图）曾有小土坡地基Ⅰ区跟没有土坡Ⅱ区有不同应力历史，它们具有不同的压缩特性。

开挖后Ⅰ区为超固结土，当将小土坡开挖到坡脚相平时，压缩曲线将沿回弹曲线回弹，当对地基施加相同的附加应力ΔP时，Ⅰ区和Ⅱ区土将沿不同的压缩曲线固结。

Ⅰ区会沿B'

B再压缩曲线至D点固结稳定。

而Ⅱ区将沿AB压缩曲线至D点回结稳定。

同样的P变化，但两者的孔隙比