土力学问答题名词解释说课材料.docx

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土力学问答题名词解释说课材料

土力学问答题-名词解释

一、名词解释

1.塑限

答:

粘性土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。

2.不均匀系数

答：

定义为Cu=d60/d10,d10,d60分别为粒径分布曲线上小于某粒径土的土颗粒含量分别为10％和60％。

3.有效应力原理

答：

由外荷在研究平面上引起的法向总应力为σ，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σ=σ＇＋u。

4.被动土压力

答：

当挡土墙向沿着填土方向转动或移动时，随着位移的增加墙后受到挤压而引起土压力增加，当墙后填土达到极限平衡状态时增加到最大值，作用在墙上的土压力称为被动土压力。

5.代替法

答：

代替法就是在土坡稳定分析重用浸润线以下，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。

6.容许承载力

答：

地基所能承受的最大的基底压力称为极限承载力，记为fu．将f除以安全系数fs后得到的值称为地基容许承载力值fa,即fa＝fu／fs

7. 塑性指数

液限和塑限之差的百分数值（去掉百分号）称为塑性指数，用

表示，取整数，即：

—液限，从流动状态转变为可塑状态的界限含水率。

—塑限，从可塑状态转变为半固体状态的界限含水率。

8. 临界水力坡降

土体抵抗渗透破坏的能力，称为抗渗强度。

通常以濒临渗透破坏时的水力梯度表示，称为临界水力梯度。

9.不均匀系数

不均匀系数的表达式：

式中：

和

为粒径分布曲线上小于某粒径的土粒含量分别为60%和10%时所对应的粒径。

10.渗透系数

当水力梯度i等于1时的渗透速度（cm/s或m/s）。

11.砂土液化

液化被定义为任何物质转化为液体的行为或过程。

对于饱和疏松的粉细砂，当受到突发的动力荷载时，一方面由于动剪应力的作用有使体积缩小的趋势，另一方面由于时间短来不及向外排水，因此产生很大的孔隙水压力，当孔隙水压力等于总应力时，其有效应力为零。

根据太沙基有效应力原理，只有土体骨架才能承受剪应力，当土体的有效应力为零时，土的抗剪强度也为零，土体将丧失承载力，砂土就象液体一样发生流动，即砂土液化。

12.残余强度

紧砂或超固结土的应力—应变曲线为应变软化型，应力应变曲线有一个明显的峰值，过此峰值以后剪应力便随着剪应变的增加而降低，最后趋于某一恒定值，这一恒定的强度通常称为残余强度或最终强度，以

表示。

13.临塑荷载

将地基土开始出现剪切破坏（即弹性变形阶段转变为弹塑性变形阶段）时，地基所承受的基底压力称为临塑荷载。

二，问答题

1、谈谈你对“土的有效应力控制了土的强度与变形”这句话的理解。

答:

有效应力公式

，式中

为总应力，

为有效应力，

为孔隙水压力。

由此得到重要的有效应力原理，它包含下述两点：

1.土的有效应力

等于总应力

减去孔隙水压力

；

2.土的有效应力控制了土的变形及强度性能。

2何谓“超固结比”，如何区分土体的固结状态？

答：

通过测定的前期固结压力pc和土层自重应力p0（即自重作用下固结稳定的有效竖向应力）状态的比较，定义超固结比OCR：

。

根据超固结比的大小，将天然土层划分为正常固结土（OCR=1）、超固结土（OCR>1）和欠固结土（OCR<1）三类固结状态。

3直剪试验模拟不同排水条件有哪几种试验方法?

实际工程中如何选用相应的试验指标?

答：

快剪试验近似模拟“不排水剪切”过程，得到的强度指标用

、

表示；固结快剪试验近似模拟“固结不排水剪切”过程，得到的抗剪强度指标用

、

表示；慢剪试验模拟“固结排水剪切”过程，得到的抗剪强度指标用

、

表示。

直剪试验用剪切速率的“快”与“慢”来模拟试验中的“不排水”和“排水”，对试验排水条件控制是不严格的。

有效应力强度指标可用直剪中的慢剪测定。

4如何理解“砂性土土坡的稳定性只要坡角不超过其内摩擦角，坡高可不受限制”？

答：

砂性土土坡的滑动稳定安全系数可取为：

，其中

为砂性土的内摩擦角，

为土坡的坡角。

从式中可知，砂性土土坡的稳定性与坡高无关，只要坡角不超过其内摩擦角，则有

，在理论上，土坡处于稳定状态。

5、试述：

饱和粘土地基沉降的3个阶段及其特点。

答：

饱和粘性土地基最终的沉降量从机理上分析，由三个部分组成的，即：

。

其中sd为瞬时沉降；sc为固结沉降；ss为次固结沉降。

瞬时沉降是在施加荷载后瞬时发生的，可以用弹性理论公式来分析计算瞬时沉降；固结沉降是在荷载作用下，孔隙水被逐渐挤出，孔隙体积逐渐减小而引起的沉降，是粘性土地基沉降最主要的组成部分，可采用分层总和法等计算固结沉降；次固结沉降是指超静孔隙水压力消散为零，在有效应力基本上不变的情况下，随时间继续发生的沉降量。

6、试述：

有效应力原理。

答：

有效应力公式

，

为总应力，

为有效应力，

为孔隙水压力。

由此得到重要的有效应力原理，它包含下述两点：

1.土的有效应力

等于总应力

减去孔隙水压力

；

2.土的有效应力控制了土的变形及强度性能。

7、朗肯土压力理论和库仑土压力理论的基本假定有何不同，在什么条件下两者可以得到相同的结果？

答：

朗肯土压力理论假设墙背直立、光滑、墙后填土水平，忽略了墙背与填土之间摩擦的影响；库仑土压力理论假设填土是无粘性土，考虑了墙背与土之间的摩擦力，并可用于墙背倾斜，填土面倾斜的情况，不能用库仑理论直接计算粘性土的土压力。

朗肯土压力理论和库仑土压力理论根据不同的假设，以不同的分析方法计算土压力，只有在墙背直立、光滑、墙后填土水平的无粘性土中两种理论计算结果才相同。

8、土坡稳定分析中的简单条分法和毕肖普方法的基本假定有何不同？

答：

作用在土条i的作用力中有5个未知数，但只能建立3个平衡方程，故为静不定问题。

为了求得Ni、Ti值，必须对土条两侧作用力的大小和位置作适当的假定。

简单条分法是不考虑土条两侧的作用力，也即假设Ei和Xi的合力等于Ei+1和Xi+1的合力，同时它们的作用线也重合，因此土条两侧的作用力相互抵消。

毕肖普条分法在求解时补充了两个假设条件：

（1）忽略土条间的竖向剪切力Xi及Xi+1作用；

（2）对滑动面上的切向力Ti的大小作了规定。

9.简述影响土压实性的因素。

答：

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。

（1分）

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。

（1分）

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。

（1分）

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；（1分）

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。

（1分）

10.简述用分层总和法求基础沉降的方法步骤。

答：

（1）      选择计算剖面，在每个剖面上选择若干计算点。

（2）      地基分层。

每层厚度可以控制在2~4米或小于或等于0.4B，B为基础的宽度。

（3）      求出计算点垂线上各分层层面处的竖向自重应力，并绘出分布曲线。

（4）      求出计算点垂线上各分层层面处的竖向附加应力并绘出它的分布曲线。

并以附加应力等于0.2或0.1倍自重应力为标准确定压缩层的厚度。

（5）      按算术平均算出各分层的平均自重应力和平均附加应力。

（6）      根据第i分层的平均初始应力、初始应力和附加应力之和，由压缩曲线查出相应的初始孔隙比和压缩稳定后孔隙比。

（7）      按无侧向变形条件下的沉降量计算公式分层计算各层的压缩量，最后总和得出基础的沉降量。

11若在正常固结和超固结粘土地基上，分别施加相同压力增量，试问：

它们所引起的压缩量相同吗？

（画图说明）

答：

如图所示A为正常固结粘土，B为超固结粘土，A、B两个土层处于地面以下同一深度，故现有应力相同，但由于经历的历史不同，故在压缩曲线上处于不同的位置。

若施加相同的附加应力增量∆P，两种土的压缩量不同，A土经现场压缩曲线从A点达到D点，超固结土B则从B‘点经现场再压缩曲线到D点，显然超固结土点压缩量要小。

故，必须考虑应力历史对地基沉降的影响。

12,何谓正常固结粘土和超固结粘土，两者的压缩特性和强度特性有何区别？

答：

把土在历史上曾经受到的最大有效应力称为前期固结应力，以pc表示；而把前期固结应力与现有应力po＇之比称为超固结比OCR，对天然土，OCR>1时，该土是超固结；

当OCR＝1时，则为正常固结土。

压缩特性区别：

当压力增量相同时，正常固结土压缩量比超固结土大。

强度特性区别：

超固结土较正常固结土强度高。

13、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？

地下水位上升是否会引起地基承载力的变化？

（5分）

答：

（1）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。

（2）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,地下水位。

（3）地下水位上升会引起地基承载力降低。

太沙基极限承载力公式

。

（2分）

地下水位埋深较大时，式中第1、2项中的γ均不受影响；

若地下水位在基底处，则第1项中的γ应用浮容重，承载力降低；

若地下水位上升到地面处或以上时，则第1、2项中的γ均应用浮容重，承载力进一步降低。

14、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？

（5分）

答：

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。

15、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？

在进行边坡稳定分析时常采用哪些条分法？

（5分）

答：

土坡发生滑动的滑动面有：

圆弧、平面、复合滑动面（1分）。

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。

（2分）

在进行边坡稳定分析时常采用的条分法有：

瑞典条分法、毕肖普条分法、杨布条分法和不平衡推力法等。

（2分）

16、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？

为什么？

（5分）

是的（1分）。

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。

（4分）

17、地基三种破坏形式各自会发生在何种土类地基？

根据承载力的理论计算公式来看，影响浅基础地基承载力的主要因素有哪一些？

答：

整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪。

（2分）地基破坏形式主要与地基土的性质尤其是压实性有关

整体剪切破坏：

p-s曲线开始近直线，属弹性变形阶段；随后在基础底两端出现塑性区后缓慢发展，p-s线为曲线，塑性变形阶段；当压力大于极限承载力后，沉降陡增，塑性区连成一片，两侧土体隆起，形成连续滑动面破坏。

（1分）

局部剪切破坏p-s线没有直线段，也无陡降，破坏从基础下边缘开始，破坏时两侧微微隆起，剪切破坏区被限制在一定范围内。

（1分）

冲剪破坏：

随荷载增加，基础出现持续下沉的刺入破坏，地基不出现连续的滑动破坏面，基础侧边地面也不隆起，多发生在软土中。

（1分）

一般而言，对于坚实或密实的土具有较低的压缩性，通常呈现整体剪切破坏．对于软弱黏土或松沙地基具有中高压缩性，常常呈现局部剪切破坏或冲剪破坏．（1分）土体容重和强度指标

、

，基础宽度b，基础埋深d，地下水位等。

18、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。

答：

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；

不同点：

朗垦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，计算结果偏大．而库仑理论是根据墙背与滑动面间的楔块型处于极限平衡状态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；（3分）

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；缺点：

不便考虑粘性土的情况；

19、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？

（10分）

答：

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。

20、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？

（10分）

答：

1.土的粒径分布曲线：

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．

21、流土与管涌有什么不同？

它们是怎样发生的？

（6分）

答：

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。

22、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？

（10分）

答：

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：

皆基于条分法建立计算公式，皆假定土体为不变形刚体，各土条底部安全系数相同，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。

23、简述砂土液化。

（6分）

答：

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。

24、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？

为什么？

（8分）

答：

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。

25、试述：

饱和粘土地基沉降的3个阶段及其特点。

答：

饱和粘性土地基最终的沉降量从机理上分析，由三个部分组成的，即：

。

其中sd为瞬时沉降；sc为固结沉降；ss为次固结沉降。

瞬时沉降是在施加荷载后瞬时发生的，可以用弹性理论公式来分析计算瞬时沉降；固结沉降是在荷载作用下，孔隙水被逐渐挤出，孔隙体积逐渐减小而引起的沉降，是粘性土地基沉降最主要的组成部分，可采用分层总和法等计算固结沉降；次固结沉降是指超静孔隙水压力消散为零，在有效应力基本上不变的情况下，随时间继续发生的沉降量。

（3分）

26、试述：

有效应力原理。

答：

有效应力公式

，

为总应力，

为有效应力，

为孔隙水压力。

由此得到重要的有效应力原理，它包含下述两点：

1.土的有效应力

等于总应力

减去孔隙水压力

；

2.土的有效应力控制了土的变形及强度性能。

27． 粘性土的塑性指数与液性指数是怎样确定的？

举例说明其用途？

塑性指数的确定：

，用液塑限联合测定仪测出液限wL、塑限wp后按以上公式计算。

液性指数的确定：

，w为土的天然含水率，其余符号同前。

塑性指数越高，土的粘粒含量越高，所以塑性指数常用作粘性土的分类指标。

根据该粘性土在塑性图中的位置确定该土的名称。

液性指数表征了土的天然含水率与界限含水率之间的相对关系，可用来判别粘性土所处的状态。

当

，土处于坚硬状态；当

，土处于可塑状态；当

，土处于流动状态。

28． 流土与管涌有什么不同？

它们是怎样发生的？

流土是指在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。

而管涌是渗透变型的另一种，是指在渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙孔道中发生移动而被带出的现象。

流土主要发生在地基或土坝下游渗流逸出处。

而管涌主要发生在砂砾中。

当土体在上下游水位差作用下产生的水力坡降大于等于该土的临界水力坡降时，就会发生流土或管涌渗透破坏，或地基为成层土时，当有由下向上渗流，粘土层底面的有效应力为零时即发生流土破坏。

29.为什么饱和粘土的不固结不排水强度线是一条水平线？

   在不固结不排水剪试验中，所有试样的剪前固结压力都一样，均为

，因此具有相同的剪前孔隙比，且在不排水试验中始终保持不变。

具有相同应力历史的试样的强度取决于剪前固结压力和剪破时的孔隙比（在不排水剪试验中等于剪前孔隙比）。

因而，所有试样将具有相同的强度，即都有相同大小的极限总应力圆。

于是，在饱和土的不固结不排水剪试验中，总强度包线为一水平线。

30.为什么用条分法计算粘性土坡稳定安全系数？

土坡的稳定安全系数定义为整个滑动面上的平均抗剪强度与平均剪应力之比或滑动面上的最大抗滑力矩与滑动力矩之比。

由于推导得到的安全系数公式中含有滑动面上土的钪剪强度，粘性土的滑动面假定为圆弧状，由于滑动面位置不同，法向应力就不同，其抗剪强度也不同，为了解决滑动面上不同位置处的抗剪强度不同，瑞典学者首先提出了将滑动土体分条的解决方法。

即著名的瑞典条分法。