土力学知识点及习题整理.docx

1、土力学知识点及习题整理第一章 土的组成一、 简答题1. 什么是土的颗粒级配？什么是土的颗粒级配曲线？土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量（各粒组占土粒总量的百分数）来表示，称为土的颗粒级配（粒度成分）。根据颗分试验成果绘制的曲线（采用对数坐标表示，横坐标为粒径，纵坐标为小于（或大于）某粒径的土重（累计百分）含量）称为颗粒级配曲线，它的坡度可以大致判断土的均匀程度或级配是否良好。3.土是怎样生成的？有何工程特点？土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，经过不同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。与一般建筑材料相比，土具有三个重要特点：散粒性、多相性、自然变异性

2、。4什么是土的结构？其基本类型是什么？简述每种结构土体的特点。土的结构是指由土粒单元大小、矿物成分、形状、相互排列及其关联关系，土中水的性质及孔隙特征等因素形成的综合特征。基本类型一般分为单粒结构、蜂窝结（粒径0.0750.005mm）、絮状结构（粒径乙，但Sr甲不一定大于Sr乙。因为Sr=ds/e，它不仅与含水量有关，还与ds、e有关。3. 什么是塑限、液限和缩限？什么是液性指数、塑性指数？（1）液限wL：液限定义为流动状态与塑性状态之间的界限含水量。（2）塑限wp: 塑限定义为土样从塑性进入半坚硬状态的界限含水量。（3）缩限ws: 缩限是土样从半坚硬进入坚硬状态的界限含水量。（4）塑性指数

3、IP 定义为土样的液限和塑限之差：IP = wLwP（5）液性指数：4. 塑性指数对地基土性质有何影向？塑性指数IP是土的颗粒组合、矿物成分以及土中水的离子成分和浓度的指标。土颗粒越细、粘土矿物含量越多、土粒表面反离子层中低价阳离子增加，IP变大。IP是粘性土的分类标准。IP17为粘性土，10 IP 17为粉质粘土。5.什么是土的冻胀性？产生机理是什么？（1）当地层温度降至零摄氏度以下，土中水冻结形成冻土。某些细粘粒土在冻结时，体积发生膨胀，即冻胀现象。（2）产生机理是由于土层在结冰时，周围未冻区土中的水分向冻结区迁移积聚的结果。6. 说明细粒土分类塑性图的优点。土的塑性指数是划分细粒土的良好

4、指标，它既能综合反映土的颗粒组成、矿物成分以及土粒吸附阳离子成分等方面的特性，但是不同的液限、塑限可给出相同的塑性指数，而土性却很可能不一样。塑性图考虑了塑性指数和液限两个方面，因此对细粒土分类更加合理。7.按规范如何对建筑地基岩土进行分类？作为建筑地基的岩土，可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。8.甲乙两土的天然重度和含水量相同，相对密度不同，饱和度哪个大？相对密度大的，饱和度小。因为：由此看出：ds大的，Sr就小。9 简述用孔隙比e、相对密实度Dr判别砂土密实度的优缺点。（1）用e判断砂土的密实度的优点：应用方便，同一种土，密实砂土的空隙比一定比松散砂土的小；缺点：无法反映土

5、的粒径级配因素。（2）用Dr判断砂土的密实度的优点：考虑了土级配因素，理论上完善；缺点:用长颈漏斗测定emax或用振动叉和击实金属法测定emin因人而异，难以获得较为科学的数据。10. 简述野外判别碎石土密实度方法？野外判别碎石土密实度的方法：根据骨架颗粒含量和排列、可挖性、可钻性，将碎石土分为密实、中密、稍密、松散四种密实状态。11. 什么是土的灵敏度和触变性？试述在工程中的应用。（1）土的灵敏度定义为原状土强度与扰动土强度之比，即： St= 原状土强度扰动土强度。土的强度通常采用无侧限抗压强度试验测定，即：。土的灵敏度愈高，其结构性愈强，受扰动后土的强度降低就愈多。所以在基础施工中应注意保

6、护基槽，尽量减少土结构的扰动。（2）饱和粘性土的结构受到扰动，导致强度降低，但当扰动停止后，土的强度又随时间而逐渐增大。粘性土的这种抗剪强度随时间恢复的胶体化学性质称为土的触变性。例如：在黏性土中打桩时，可利用土的灵敏度，桩侧土的结构受到破坏而强度降低，将桩打入土中；利用土的触变性，在停止打桩以后，土的强度逐渐恢复，桩的承载力增加。13.影响土压实性的主要因素什么？【答】含水量、击实能量、土的颗粒级配、试验条件。14.什么是最优含水量和最大干密度？【答】在一定的压实能量下使土最容易压实，并能达到最大干密度时的含水量称为土的最优含水量，用 op表示；相对应的干密度叫最大干密度，用 dmax表示。

7、15.为什么含水量 op时， d随 增加而减小？因为含水量小于最优含水量 op时，土中水主要是强结合水，颗粒间具有很大的分子引力，阻止颗粒移动，压实比较困难，干密度较小；当含水量适当增大时，土中结合水膜变厚，土粒间的连接力减弱而使粒易于移动，压实效果变好，干密度增加；当含水量继续增加时超过最优含水量 op出现了自由水，击实时水不易立即排除，阻止土粒靠近，压实效果下降，干密度又下降。16. 在填方压实工程中，土体是否能压实到完全饱和状态？为什么？（华南理工大学2006年攻读硕士学位研究生入学考试）粘性土渗透性很小，压实过程中含水量几乎不变，土中少量封闭气体很难全部赶走，要想击实到完全饱和状态是不

8、可能的。17.影响土击实效果的因素有哪些？含水量、土类及级配、击实功能、毛细管压力以及孔隙压力等，其中前三种影响因素是最主要的。18. 为什么仅用天然含水量说明不了粘性土的物理状态，而用液性指数却能说明？（长安大学2007年硕士研究生入学考试）对于粘性土，因粘土矿物含量高、颗粒细小，其物理状态与含水量关系非常密切。同一种粘性土随其含水量的不同，而分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态。但是由于含不同矿物成分的粘性土，即使具有相同的含水量，也未必处于同样的物理状态，因为含不同矿物成分的粘性土在同一含水量下稠度不同。在一定含水量下，一种土可能处于可塑状态，而含不同矿物颗粒的另一种粘性土可能处于流

9、动状态。因此，考虑矿物成分的影响，粘性土的软硬状态不用含水量直接判断。第3章 土的渗透性及渗流 一、 简答题1. 试解释起始水力梯度产生的原因。起始水力梯度产生的原因是，为了克服薄膜水的抗剪强度0(或者说为了克服吸着水的粘滞阻力)，使之发生流动所必须具有的临界水力梯度度。也就是说，只要有水力坡度，薄膜水就会发生运动，只是当实际的水力坡度小于起始水力梯度时，薄膜水的渗透速度V非常小，只有凭借精密仪器才能观测到。因此严格的讲，起始水力梯度I0是指薄膜水发生明显渗流时用以克服其抗剪强度0的水力梯度。2. 简述影响土的渗透性的因素主要有哪些。（1）土的粒度成分及矿物成分。土的颗粒大小、形状及级配，影响

10、土中孔隙大小及其形状，因而影响土的渗透性。土颗粒越粗，越浑圆、越均匀时，渗透性就大。砂土中含有较多粉土及粘土颗粒时，其渗透系数就大大降低。（2）结合水膜厚度。粘性土中若土粒的结合水膜厚度较厚时，会阻塞土的孔隙，降低土的渗透性。 （3）土的结构构造。天然土层通常不是各向同性的，在渗透性方面往往也是如此。如黄土具有竖直方向的大孔隙，所以竖直方向的渗透系数要比水平方向大得多。层状粘土常夹有薄的粉砂层，它在水平方向的渗透系数要比竖直方向大得多。（4）水的粘滞度。水在土中的渗流速度与水的容重及粘滞度有关，从而也影响到土的渗透性。3. 为什么室内渗透试验与现场测试得出的渗透系数有较大差别？ 室内试验和现场

11、试验渗透系数有较大差别，主要在于试验装置和试验条件等有关，即就是和渗透系数的影响因素有关，详见上一题。4. 拉普拉斯方程适应于什么条件的渗流场？当渗流场中水头及流速等渗流要素不随时间改变时，这种渗流称为稳定渗流，而拉普拉斯方程是指适用于平面稳定渗流的基本方程。5. 为什么流线与等势线总是正交的？在稳定渗流场中，取一微单元体，并假定水体不可压缩，则根据水流连续原理，单位时间内流入和流出微元体的水量应相等，即dqe=dq0。从而得到：即为二维渗流连续方程，从中由数学知识，可知流线和等势线正交。6. 流砂与管涌现象有什么区别和联系在向上的渗流力作用下，粒间有效应力为零时，颗粒群发生悬浮、移动的现象称

12、为流砂(土)现象。这种现象多发生在颗粒级配均匀的饱和细、粉砂和粉土层中，一般具有突发性、对工程危害大。在水流渗透作用下，土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动，以至流失；随着土的孔隙不断扩大，渗流速度不断增加，较粗的颗粒也相继被水逐渐带走，最终导致土体内形成贯通的渗流管道，造成土体塌陷，这种现象称为管涌。它多发生在砂性土中，且颗粒大小差别大，往往缺少某种粒径，其破坏有个时间发展过程，是一种渐进性质破坏。具体地再说，管涌和流砂的区别是：（1）流砂发生在水力梯度大于临界水力梯度，而管涌发生在水力梯度小于临界水力梯度情况下；（2）流砂发生的部位在渗流逸出处，而管涌发生的部位可在渗流逸出处，也可在土体内

13、部；（3）流砂发生在水流方向向上，而管涌没有限制。7.渗透力都会引起哪些破坏？渗流引起的渗透破坏问题主要有两大类：一是由于渗流力的作用，使土体颗粒流失或局部土体产生移动，导致土体变形甚至失稳；二是由于渗流作用，使水压力或浮力发生变化，导致土体和结构物失稳。前者主要表现为流砂和管涌，后者主要则表现为岸坡滑动或挡土墙等构造物整体失稳。第4章土中应力 一简答题3、 何谓土中应力？它有哪些分类和用途？土体在自重、建筑物荷载及其它因素的作用下均可产生土中应力。一般来说土中应力是指自重应力和附加应力。土中应力按其起因可分为自重应力和附加应力两种。自重应力是指土体在自身重力作用下产生的尚未完成的压缩变形，因

14、而仍将产生土体或地基的变形。附加应力它是地基产生变形的的主要原因，也是导致地基土的强度破坏和失稳的重要原因。土中应力安土骨架和土中孔隙的分担作用可分为有效应力和孔隙应力两种。土中有效应力是指土粒所传递的粒间应力。它是控制土的体积（变形）和强度两者变化的土中应力。土中孔隙应力是指土中水和土中气所传递的应力。2怎样简化土中应力计算模型？在工程中应注意哪些问题？我们把天然土体简化为线性弹性体。即假设地基土是均匀、连续、各向同性的半无限空间弹性体而采用弹性理论来求解土中应力。当建筑物荷载应力变化范围比较大，如高层建筑仓库等筒体建筑就不能用割线代替曲线而要考虑土体的非线性问题了。3地下水位的升降对土中自

15、重应力有何影响？在工程实践中，有哪些问题应充分考虑其影响？地下水下降，降水使地基中原水位以下的有效资中应力增加与降水前比较犹如产生了一个由于降水引起的应力增量，它使土体的固结沉降加大，故引起地表大面积沉降。 地下水位长期上升（如筑坝蓄水）将减少土中有效自重应力。1、 若地下水位上升至基础底面以上，它对基础形成浮力使地基土的承载力下降。2、 地下水位上升，如遇到湿陷性黄土造成不良后果（塌陷）4、 地下水位上升，粘性土湿化抗剪强度降低。4基底压力分布的影响因素有哪些？简化直线分布的假设条件是什么？基底压力的大小和分布状况与荷载的大小和分布、基础的刚度、基础的埋置深度以及地基土的性质等多种因素。 假

16、设条件：刚性基础、基础具有一定的埋深，依据弹性理论中的圣维南原理。5如何计算基底压力和基底附加压力？两者概念有何不同？基地压力P计算： (中心荷载作用下) (偏心荷载作用下)基地压力计算： 基地压力P为接触压力。这里的“接触”，是指基础底面与地基土之间的接触，这接触面上的压力称为基底压力。 基底附加压力为作用在基础底面的净压力。是基底压力与基底处建造前土中自重应力之差，是引起地基附加应力和变形的主要原因。6土中附加应力的产生原因有哪些？在工程实用中应如何考虑？由外荷载引起的发加压力为主要原因。需要考虑实际引起的地基变形破坏、强度破坏、稳定性破坏。第5章土的压缩性 一简答题1通过固结试验可以得到

17、哪些土的压缩性指标？如何求得？【答】 压缩系数 压缩指数 压缩模量 压缩系数 压缩指数 压缩模量2通过现场（静）载荷试验可以得到哪些土的力学性质指标？【答】 可以同时测定地基承载力和土的变形模量。3室内固结试验和现场载荷试验都不能测定土的弹性模量，为什么？【答】土的弹性模量是指土体在侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。他的变形包括了可恢复的弹性变形和不可恢复的残余变形两部分。而室内固结实验和现场载荷试验都不能提供瞬时荷载，它们得到的压缩模量和变形模量时包含残余变形在内的。和弹性模量由根本区别。4试从基本概念、计算公式及适用条件等方面比较压缩模量、变形模量与弹性模量，它们与材料力学中杨氏模量有什么

18、区别？【答】 土的压缩模量的定义是土在侧限条件下的竖向附加应力与竖向应变之比值。 土的压缩模量是通过土的室内压缩试验得到的，。 土的变形模量的定义是土体在无侧限条件下的应力与应变的比值。 土的变形模量时现场原位试验得到的， 土的压缩模量和变形模量理论上是可以换算的：。但影响因素较多不能准确反映他们之间的实际关系。 土的弹性模量的定义是土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。 土的弹性模量由室内三轴压缩试验确定5根据应力历史可将土（层）分为那三类土（层）？试述它们的定义。 正常固结土（层） 在历史上所经受的先期固结压力等于现有覆盖土重。 超固结土（层） 历史上曾经受过大于现有覆盖土重的先期固结

19、压力。 欠固结土（层） 先期固结压力小于现有覆盖土重。6何谓先期固结压力？实验室如何测定它？天然土层在历史上受过最大固结压力（指土体在固结过程中所受的最大竖向有效应力），称为先期固结压力，或称前期固结压力。 先进行高压固结试验得到曲线，在用A.卡萨格兰德的经验作图法求得。7何谓超固结比？如何按超固结比值确定正常固结土？在研究沉积土层的应力历史时，通常将先期固结压力与现有覆盖土重之比值定义为超固结比。8何谓现场原始压缩曲线？三类土的原始压缩曲线和压缩性指标由实验室的测定方法有河不同？现场原始压缩曲线是指现场土层在其沉积过程中由上覆盖土重原本存在的压缩曲线，简称原始压缩曲线。室内压缩试验所采用的土

20、样与原位土样相比，由于经历了卸荷的过程，而且试件在取样、运输、试件制作以及试验过程中不可避免地要受到不同程度的扰动，因此，土样的室内压缩曲线不能完全代表现场原位处土样的孔隙比与有效应力的关系。施黙特曼提出了根据土的室内压缩试验曲线进行修正得到土现场原始压缩曲线。第6章 土中应力 一简答题1成层土地基可否采用弹性力学公式计算基础的最终沉浸量？不能。利用弹性力学公式估算最终沉降量的方法比较简便，但这种方法计算结果偏大。因为的不同。2在计算基础最终沉降量（地基最终变形量）以及确定地基压缩层深度（地基变形计算深度）时，为什么自重应力要用有效重度进行计算？固结变形有效自重应力引起。3有一个基础埋置在透水

21、的可压缩性土层上，当地下水位上下发生变化时，对基础沉降有什么影响？当基础底面为不透水的可压缩性土层时，地下水位上下变化时，对基础有什么影响？当基础埋置在透水的可压缩性土层上时：地下水下降，降水使地基中原水位以下的有效资中应力增加与降水前比较犹如产生了一个由于降水引起的应力增量，它使土体的固结沉降加大，基础沉降增加。 地下水位长期上升（如筑坝蓄水）将减少土中有效自重应力。是地基承载力下降，若遇见湿陷性土会引起坍塌。当基础埋置在不透水的可压缩性土层上时：当地下水位下降，沉降不变。地下水位上升，沉降不变。4两个基础的底面面积相同，但埋置深度不同，若低级土层为均质各向同性体等其他条件相同，试问哪一个基

22、础的沉降大？为什么？引起基础沉降的主要原因是基底附加压力，附加压力大，沉降就大。 （20） 因而当基础面积相同时，其他条件也相同时。基础埋置深的时候基底附加压力大，所以沉降大。当埋置深度相同时，其他条件也相同时，基础面积小的基底附加应力大，所以沉降大。5何谓超固结比？在实践中，如何按超固结比值确定正常固结土？在研究沉积土层的应力历史时，通常将先期固结压力与现有覆盖土重之比值定义为超固结比。超固结比值等于1时为正常固结土6正常固结土主固结沉降量相当于分层总和法单向压缩基本公式计算的沉降量，是否相等？不相同，因为压缩性指标不同。7采用斯肯普顿-比伦法计算基础最终沉降量在什么情况下可以不考虑次压缩沉

23、降？对于软粘土，尤其是土中含有一些有机质，或是在深处可压缩压缩土层中当压力增量比（指土中附加应力与自重应力之比）较小的情况下，此压缩沉降必须引起注意。其它情况可以不考虑次压缩沉降。8简述有效应力原理的基本概念。在地基土的最终变形量计算中，土中附加应力是指有效应力还是总应力？饱和土中任一点的总应力总是等于有效应力加上孔隙水压力；或是有效应力总是等于总应力减去孔隙水压力。此即饱和土中的有效应力原理。土中的附加应力是指有效应力。9一维固结微分方程的基本假设有哪些？如何得出解析解一维固结理论的基本假设如下： （1）土层是均质、各向同性和完全饱和的； （2）土粒和孔隙水都是不可压缩的（3）土中附加应力沿

24、水平面是无限均匀分布的，因此土层的固结和土中水的渗流都是竖向的；（4）土中水的渗流服从于达西定律（5）在渗透固结中，土的渗透系数 k和压缩系数都是不变的常数（6）外荷是一次骤然施加的，在固结过程中保持不变（7）土体变形完全是由土层中超孔隙水压力消散引起的建立一维固结微分方程然后、然后根据初始条件和边界条件求解微分方程得出解析解。10何谓土层的平均固结度？如何确定一次瞬时加载、一级加载和多级加载时的地基平均固结度？对于竖向排水情况，由于固结变形与有效应力成正比，所以某一时刻有效应力图面积和最终有效应力图面积之比值称为竖向平均固结度荷载一次瞬时施加情况的平均固结度：一级或多级加载时的平均固结度：第

25、7章土的抗剪强度 一、简答题1. 土的抗剪强度指标实质上是抗剪强度参数，也就是土的强度指标，为什么？【答】土的抗剪强度可表达为，称为抗剪强度指标，抗剪强度指标实质上就是抗剪强度参数。2. 同一种土所测定的抗剪强度指标是有变化的，为什么？【答】对于同一种土，抗剪强度指标与试验方法以及实验条件都有关系，不同的试验方法以及实验条件所测得的抗剪强度指标是不同。3. 何谓土的极限平衡条件？粘性土和粉土与无粘性土的表达式有何不同？【答】（1）土的极限平衡条件： 即或土处于极限平衡状态时破坏面与大主应力作用面间的夹角为，且（2）当为无粘性土（）时，或4. 为什么土中某点剪应力最大的平面不是剪切破坏面？如何确定剪切破坏面与小主应力作用方向夹角？【答】因为在剪应力最大的平面上，虽然剪应力最大，但是它小于该面上的抗剪强度，所以该面上不会发生剪切破坏。剪切破坏面与小主应力作用方向夹角5. 试比较直剪试验和三轴压缩试验的土样的应力状态有什么不同？并指出直剪试验土样的大主应力方向。【答】直剪试验土样的应力状态：；三轴试验土样的应力状态：。直剪试验土样的大主应力作用方向与水平面夹角为900目前，室内测定土的抗剪强度指标的常用手段一般是三轴压缩试验与直接剪切试验，在试验方法上按照排水条件又各自分为不固结