第六章挡土结构物上的土压力
第一节概述
第五章已经讨论了土体中由于外荷引起的应力，本章将介绍土体作用在挡土结构物上的
土压力，讨论土压力性质及土压力计算，包括土压力的大小、方向、分布和合力作用点，
而土压力的大小及分布规律主要与土的性质及结构物位移的方向、大小等有关，亦和结构物的刚度、高度及形状等有关。
一、挡土结构类型对土压力分布的影响
定义：挡土结构是一种常见的岩土工程建筑物，它是为了防止边坡的坍塌失稳，保护
边坡的稳定，人工完成的构筑物。
常用的支挡结构结构有重力式、悬臂式、扶臂式、锚杆式和加筋土式等类型。
挡土墙按其刚度和位移方式分为刚性挡土墙、柔性挡土墙和临时支撑三类。
1．刚性挡土墙
指用砖、石或混凝土所筑成的断面较大的挡土墙。
由于刚度大，墙体在侧向土压力作用下，仅能发身整体平移或转动的挠曲变形则可忽
略。墙背受到的土压力呈三角形分布，最大压力强度发生在底部，类似于静水压力分布。
2．柔性挡土墙
当墙身受土压力作用时发生挠曲变形。
3．临时支撑
边施工边支撑的临时性。
二、墙体位移与土压力类型
墙体位移是影响土压力诸多因素中最主要的。墙体位移的方向和位移量决定着所产生
的土压力性质和土压力大小。
1.静止土压力（E0）
墙受侧向土压力后，墙身变形或位移很小，可认为墙不发生转动或位移，墙后土体没
有破坏，处于弹性平衡状态，墙上承受土压力称为静止土压力E0。
2.主动土压力（E a）
挡土墙在填土压力作用下，向着背离填土方向移动或沿墙跟的转动，直至土体达到主
动平衡状态，形成滑动面，此时的土压力称为主动土压力。
3.被动土压力（ E p）
挡土墙在外力作用下向着土体的方向移动或转动，土压力逐渐增大，直至土体达到被
动极限平衡状态，形成滑动面。此时的土压力称为被动土压力 E p。
同样高度填土的挡土墙，作用有不同性质的土压力时，有如下的关系：
E p> E0> E a
在工程中需定量地确定这些土压力值。
Terzaghi（ 1934）曾用砂土作为填土进行了挡土墙的模型试验，后来一些学者用不同土
作为墙后填土进行了类似地实验。
实验表明：当墙体离开填土移动时，位移量很小，即发生主动土压力。该位移量对砂土
约 0.001h，（ h 为墙高），对粘性土约0.004h。
当墙体从静止位置被外力推向土体时，只有当位移量大到相当值后，才达到稳定的被动
土压力值 E p，该位移量对砂土约需0.05h，粘性土填土约需0.1h，而这样大小的位移量实
际上对工程常是不容许的。本章主要介绍曲线上的三个特定点的土压力计算，即E0、E a和E p。
图6-1
三、研究土压力的目的
研究土压力的目的主要用于：
1．设计挡土构筑物，如挡土墙，地下室侧墙，桥台和贮仓等；
2．地下构筑物和基础的施工、地基处理方面；
3．地基承载力的计算，岩石力学和埋管工程等领域。
第二节静止土压力的计算
计算静止土压力时，墙后填土处于弹性平衡状态，由于墙静止不动，土体无侧向移动，
可假定墙后填土内的应力状态为半无限弹性体的应力状态。这时，土体表面下任意深度Z 处，作用在水平面上的主应力为：z z （6-1）在竖直面的主应力为：x k0z （ 6-2）
式中： K 0 ——土的静止侧压力系数。
——土的容重
x 即为作用在竖直墙背上的静止土压力，即：与深度
Z 呈线性直线分布。
可见：静止土压力与
Z 成正比，沿墙高呈三角形分布。
单位长度的挡土墙上的静压力合力
E 0 为：
E 0
1 H
2 K 0 （6-3）
2
图 6-2
可见：总的静止土压力为三角形分布图的面积。 式中，
H ------ 挡土墙的高度。
E 0 ------ 的作用点位于墙底面以上
H/3 处。
静止侧压力系数 K 0 的数值可通过室内的或原位的静止侧压力试验测定。其物理意义： 在不允许有侧向变形的情况下，土样受到轴向压力增量△σ 1 将会引起侧向压力的相应增量 △σ ，比值△σ / △σ 称为土的侧压力系数§或静止土压力系数 k 0。
3
3
1
3
（ 6-4）
K 0
1
1
室内测定方法：
（ 1）、压缩仪法：在有侧限压缩仪中装有测量侧向压力的传感器。
（ 2）、三轴压缩仪法： 在施加轴向压力时， 同时增加侧向压力， 使试样不产生侧向变形。
上述两种方法都可得出轴向压力与侧向压力的关系曲线，其平均斜率即为土的侧压力系数。
对于无粘性土及正常固结粘土也可用下式近似的计算：
K 0 1 sin '
（ 6-5）
式中：' ——为填土的有效摩擦角。
对于超固结粘性土：( K 0 ) o?c( K 0 ) N ?C(OCR) m
式中： ( K 0 ) o?c——超固结土的K0值
( K 0 ) N ?C——正常固结土的K 0值
OCR ——超固结比
m——经验系数，一般可用m＝ 0.41。
第三节朗金土压力理论
一、基本原理
朗金研究自重应力作用下，半无限土体内各点的应力从弹性平衡状态发展为极限平很
状态的条件，提出计算挡土墙土压力的理论。
（一）假设条件
1．挡土墙背垂直
2．墙后填土表面水平
3．挡墙背面光滑即不考虑墙与土之间的摩擦力。
（二）分析方法
由图 6-3 可知：
图 6-3
1．当土体静止不动时，深度Z 处土单元体的应力为z rz ，x k0 rz ；
2．当代表土墙墙背的竖直光滑面AB 面向外平移时，右侧土体制的水平应力x 逐渐减小，
而z保持不变。当 AB 位移至 A' B '时，应力园与土体的抗剪强度包线相交——土体达到主
动极限平衡状态。此时，作用在墙上的土压力z 达到最小值，即为主动土压力P a；3．当代表土墙墙背的竖直光滑面AB 面在外力作用下向填土方向移动，挤压土时，x 将逐渐增大，直至剪应力增加到土的抗剪强度时，应力园又与强度包线相切，达到被动极限平衡状态。此时作用在 A' B'面上的土压力达到最大值，即为被动土压力P p。
二、水平填土面的朗金土压力计算
（一）主动土压力
当墙后填土达主动极限平衡状态时，作用于任意Z 处土单元上的z z 1
，
x Pa3 ，即
zx 。
图6-4
1、无粘性土
对于无粘性土，粘结力c0 ，则有：
将1z rz ，3P a代入无粘性土极限平衡条件：
3 1
tan2 ( 45) zK a （ 6-6）
2
式中： K a tan2 (45 ) ——朗金主动土压力系数
2
P a的作用方向垂直于墙背，沿墙高呈三角形分布，当墙高为H（ Z=H ），则作用于单位
H 2
K a， E a垂直于墙背，作用点在距墙底H
墙高度上的总土压力E a 处，如图 6-4（ b）
2 3
2、粘性土
将
1r z, 3 P a，代入粘性土极限平衡条件：
3
1
tan 2 (45
) 2c tan(45
) 得
2
2
P a
1
tan 2 ( 45
) 2c tan(45 ) zK a 2c K a
（6-7）
2
2
说明：粘性土得主动土压力由两部分组成，第一项： zK a 为土重产生的，是正值，随
深度呈三角形分布；第二项为粘结力
c 引起的土压力 2c K a ，是负值，起减少土压力的作
用，其值是常量。如图
6-4（ c ）所示。
总主动土压力 E a 应为图 6-4（ c ）所示三角形面积，即：
E a
1 ( HK a 2c K a )( H
2c
1 H
2 K a 2cH K a 2c 2
（ 6-8）
2
r K a
2
r
E a 作用点则位于墙底以上
1
(H h 0 ) 处。
3
（二）被动土压力
如图 6-5（ a ）当墙后土体达到被动极限平衡状态时，
x
z ，则
1 x
P p ，
3 z
z
。
1、无粘性土
将
1
P p ， 3z 代入无粘性土极限平衡条件式中
1 3
tan 2
( 45
)
2
可得： P p
ztan 2 (45 ) zK p （ 6-9）
2
式中： K p
tan 2 (45
) ——称为朗金被动土压力系数
2
P p 沿墙高底分布及单位长度墙体上土压力合力
E p 作用点的位置均与主动土压力相同。
如图 6-5（b ）
H 2
E p
K p
2
墙后土体破坏， 滑动面与小主应力作用面之间的夹角
45
2
夹角则为 90o 。
2、粘性土
（ 6-10）
，两组破裂面之间的
将 P p1 , z
3 代入粘性土极限平衡条件1
3 tan 2
(45
) 2c tan(45 )
2 2 可得： P p
z tan 2 ( 45) 2c tan(45
) zK p 2c K p （ 6-11）
2
2
粘性填土的被动压力也由两部分组成，
都是正值， 墙背与填土之间不出现裂缝； 叠加后，
其压力强度P p沿墙高呈梯形分布；总被动土压力为：
E p 1 H 2 K p 2cH K p （ 6-12）
2
E p的作用方向垂直于墙背，作用点位于梯形面积重心上，如图6-5（ c）。
图6-5
例6-1 已知某混凝土挡土墙，墙高为H＝ 6.0m，墙背竖直，墙后填土表面水平，填土的重
度=18.5kN/m 3, =200 , c =19kPa 。试计算作用在此挡土墙上的静止土压力，主动土压力和
被动土压力，并绘出土压力分布图。
解：（ 1）静止土压力，取K 0＝0.5，P0zK 0
E0 1 H 2 K 0 1 18.5 62 0.5 166.5kn / m
2 2
0 H 2.0m
处，如图a所示。
E 作用点位于下 2
（ 2）主动土压力
根据朗肯主压力公式：P a zK a 2c K a， K a tan(45)
2
E a 1
H 2 K a 2cH K a
2c2 2
＝0.5× 18.5× 62× tg2（ 45o－ 20o/2）－ 2× 19× 6× tg(45 o－ 20o/2)＋ 2× 192/18.5＝42.6kn/m
临界深度：Z0 2c 2 19
2.93m K a 18.5 tg (45 20
)
2
Ea 作用点距墙底：
1
( H Z0 ) 1
(6.0 2.93) 1.02m 处，见图b所示。
3 3 （ 3）被动土压力：
E p 1
H 2 K p 2cH K p
1
18.5 62 tg 2 (45 20 ) 2 19 6tg (45
20
) 1005KN / m 2 2 2 2
墙顶处土压力：P a1 2c K p 54 34KPa
墙底处土压力为：P b HK p 2c K p 280.78KPa
总被动土压力作用点位于梯形底重心，距墙底 2.32m 处，见图 c 所示。
Z 0=2.93m
E p H=6m
E0
2.32m
2m E a
1.02m
55.5KN/m 2 27.79KN/ m 2 280.78KN/ m 2
(a) (b) (c)
图6-6
讨论：
1、由此例可知，挡土墙底形成、尺寸和填土性质完全相同，但
E0 ＝ 166.5 KN/m ，=42.6
E a
KN/m ，即：E0≈ 4 E a，或E a 1
E0。4
因此，在挡土墙设计时，尽可能使填土产生主动土压力，以节省挡土墙的尺寸、材料、
工程量与投资。
2、E a42.6KN / m, E p1005KN / m, E p23E a。因产生被动土压力时挡土墙位移过大为工程所不许可，通常只利用被动土压力的一部分，其数值已很大。
第四节库仑土压力理论
一.基本原理：
（一）假设条件：
1.墙背倾斜，具有倾角；
2.墙后填土为砂土，表面倾角为角；
3.墙背粗糙有摩擦力，墙与土间的摩擦角为，且（）
4.平面滑裂面假设；
当墙面向前或向后移动，使墙后填土达到破坏时，填土將沿两个平面同时下滑或上滑；
一个是墙背AB 面，另一个是土体内某一滑动面BC 。设 BC 面与水平面成角。
5.刚体滑动假设：
將破坏土楔ABC 视为刚体，不考虑滑动楔体内部的应力和变性条件。
6.楔体 ABC 整体处于极限平衡条件。
图 6-7
（二）取滑动楔体ABC 为隔离体进行受力分析
分析可知：作用于楔体 ABC 上的力有（1）土体 ABC 的重量G，（2）下滑时受到墙面AB 给予的支撑反力Q（其反方向就是土压力）。（3）BC面上土体支撑反力R。
1．根据楔体整体处于极限平衡状态的条件，可得知G、 R的方向。（图 6-8 ）
2．根据楔体应满足静力平衡力三角形闭合的条件，可知G、 R 的大小
3．求极值，找出真正滑裂面，从而得出作用在墙背上的总主动压力E a和被动压力 E p。
图6-8
二数解法
（一）无粘性土的主动压力
设挡土墙如图 6-8 所示，墙后为无粘性填土。
取土楔 ABC为隔离体，根据静力平衡条件，作用于隔离体ABC上的力 G、Q、R 组成力的闭合三角形。
根据几何关系可知：
G与 Q之间的夹角900
G与 R之间的交角为
利用正弦定律可得：Q
sin 1800 G
)
sin(
G Q sin （ 6-13 ）
sin
（式中： Q ABC H 2 cos con
）2 cos2 sin
由此式可知：（ 1）若改变角，即假定有不同的滑体面BC，则有不同的Q，G值；即：Q f ；（2）当90 0 时，即 BC与 AB重合， Q＝ 0，G＝ 0；当时， R与 G方向相反， P＝ 0。因此，当在 90 0 和之间变化时， Q將有一个极大值，令：dQ 0 ，
d
将求得的值代入Q
G sin
得：Sin
E a Q max 1
H 2 Ka （6-14 ）2
其中： K a
cos2
2
Sin Sin
cos2 cos 1
cos cos
E a—库仑主动土压力系数。
当：0 ，0 ，0 时；由：E a 1 H 2 K a 得出：
2
E a 1 H 2 tan 2 450
2
2
可见：与朗金总主动土压力公式完全相同，说明当0 ，0 ，0 这种条件下，库仑与朗金理论得结果时一致得。
关于土压力强度沿墙高得分步形式，P
az
dE
a ，
dz
即：
dE a
d 1
2
K a
z K a
P
az
dz 2
z
dz
可见： P az 沿墙高成三角形分布， E a 作用点在距墙底 1/3 H 处。
但这种分步形式只表示土压力大小， 并不代表实际作用墙背上的土压力方向。
而沿墙背
面的压强则为z
K a cos 。
（二）无粘性土的被动土压力
用同样的方法可得出总被动土压力
E p 值为：
E p
1
H 2 K p （6-15 ）
2
其中： K p
cos 2
2
cos 2 cos
1
sin ? sin
cos
? cos
K p ——库仑被动土压力系。
被动土压力强度 P pz 沿墙也成三角形分布。
图 6-9
第五节朗肯理论与库伦理论的比较
朗金和库仑两种土压力理论都是研究压力问题的简化方法，两者存在着异同。
一分析方法的异同
1.相同点：朗金与库仑土压力理论均属于极限状态，计算出的土压力都是墙后土体处于
极限平衡状态下的主动与被动土压力E a和 E p。
2.不同点：（ 1）研究出发点不同：朗金理论是从研究土中一点的极限平衡应力状态出发，
首先求出的是P a或 P p及其分布形式，然后计算E a或 E p—极限应力法。
库仑理论则是根据墙背和滑裂面之间的土楔，整体处于极限平衡状态，用静力平衡条件，首先求出 E a或 E p,需要时再计算出P a或 P p及其分布形式—滑动楔体法。
（2）研究途径不同
朗金理论再理论上比较严密，但应用不广，只能得到简单边界条件的解答。库仑
理论时一种简化理论，但能适用于较为复杂的各种实际边界条件应用广。
二适用范围
（一）朗金理论的应用范围
1.墙背与填土条件：
（1）墙背垂直，光滑，墙后填土面水平
即0 ，0，0
（2）墙背垂直，填土面为倾斜平面，
即0 ，0 ，但且
（3）坦墙，地面倾斜，墙背倾角(45)
2
（4）还适应于“∠”形钢筋混凝土
2.地质条件
粘性土和无粘性土均可用。除情况（2）填土为粘性土外，均有公式直接求解。
（二）库仑理论的应用范围
1.墙背与填土面条件
（ 1）可用于0 ，0 ，0 或0 的任何情况。
（ 2）坦墙，填土形式不限
2.地质条件
数解法一般只用于无粘性土；
图解法则对于无粘性土或粘性土均可方便应用。
三计算误差
（一）朗金理论
朗金假定墙背与土无摩擦，0 ，因此计算所得的主动压力系数K a偏大，而被动土
压力系数 K p 偏小。 （二）库仑理论
库伦理论考虑了墙背与填土的摩擦作用， 边界条件式正确的， 但却把土体中的滑动面假定为平面，与实际情况和理论不符。一般来说计算的主动压力稍偏小；被动土压力偏高。
总之，对于计算主动土压力，各种理论的差别都不大。当
和 较小时，在工程中均
可应用；而当
和 较大时，其误差增大。
第六节几种常见情况的主动土压力计算
由于工程上所遇到的土压力计算较复杂， 有时不能用前述的理论求解，
需用一些近似的
简化方法。
一、成土层的压力
墙后填土由性质不同的土层组成时，
土压力将受到不同天体性质的影响。
现以双层无粘
性填土为例。
1．若
1
2 ，
1
2
在这种情况，由
K a tan 2 (450
)
2
可知
K
a1
K
a 2
；
按照
P a
zK a 可知： 两层填土的土压力分布线將表现为在土层分界面处斜率发生变化
的拆线分布。 E a 的计算公式为
E a
E
a1
E
a2
1
1H 12
K a
1
(2 1
H 1
K
a 2
H 2
K a
)H
2
2
2
2．若 1
2 ， 1
2
按照
K a
tan 2 ( 450
) 可知： K a 1 K a 2 ，且 K a1
K a2 。两层土的土压力分布斜
2
率不同，且在交接面处发生突变；在界面处上方，
P a 上
1 H 1 K a1
；在界面处下方，
P a 下
1
H 1 K a2 。 E a 的计算公式为
E a
1
H 12
K a1 1 H 1
K
a 2
H 1
H 2
K a2
H
2
2
2
c 0可用 Rankine( 朗金 )理论来分析主动土压力， 3．对于多层填土，当填土面水平时，且 任取深度 z 处的单元土体，则
1
i
h ，
3
P a 即：
i
n
tan 2 45 0
P a
i h i
K
a
2c K a ， K a i 1
2
式中的
，c 由所计算点决定， 在性质不同的分层填土的界面上下可分别算得两个不同
得 P a 值（ P 上
下
）、 P a 由 K 上 下
和 P
a 和 K a （和 c 上 和 c 下 ）来确定，在界面处得土压力强
a
a
度发生突变；各层得
i 值不同，土压力强度分布图对各层也不一样。
二、墙后填土中有地下水位
当墙后填土中有地下水位时，计算
P a 时，在地下水位以下的
应用
' 。同时地下水对
土压力产生影响，主要表现为：
（ 1）地下水位以下，填土重量將因受到水的浮力而减少；
（ 2）地下水对填土的强度指标 c 的影响，一般认为对砂性土的影响可以忽略；但对粘性
填土，地下水使 c ， 值减小，从而使土压力增大。
（ 3）地下水对墙背产生静水压力作用。
三、填土表面有荷载作用
（一）连续均匀荷载
1、当档土墙墙背垂直，在水平面上有连续均布荷载 q 作用时填土
层下， Z 深度处，土单元所受应力为
1
q z
3
P
a
1
K
a
2c
K
a
① 当 c =0 时：为无粘性土公式
K a
tan 2
45
，
P a
qK a
zK a
2
可见：作用在墙背面的土压力
P a 由两部分组成：
一部分由均匀荷载
q 引起，是常数；其分布与深度
Z 无关；
另一部分由土重引起，与深度
Z 成正比。总土压力
E a 即为上图所述梯形的面积。
E a
qHK a
1 H
2 K a
2
② 当 c
0时：为粘性土公式
P a
q
z K a
2c K a
qK a
zK a
2c K a
当 Z=0
时，
P a
qK a
2c K a
——若小于
0 为负值时，出现拉力区。
当
Z=H
时， P a
qK a
HK a
2c K a
令 P a =0，则
qK a
z 0 K a
2c
K a
2c K a qK a
z0 rK
a
2c q
r K a r
可见作用在墙背面的土压力P a由三部分组成：
一是由均布荷载q 引起，为常数，与深度z 无关；二是由土重引起，与z 成正比；三是由内聚力引起。
总土压力 E a即 P a的分布图形的面积。
E a 1
qK a HK a 2c K a H z0 2
（二）局部荷载作用
填土表面有均布荷载q 作用时，图6-10 所示，则q 对墙背产生的附加土压力强度值仍
可用朗金土压力公式计算，即：P a ( z q)K a 2c K a 。
若填土表面上为局部荷载q 作用时工程中常采用近似方法计算。从荷载的两点O 及 O 点作两条辅助线OC 和 O D ，它们都与水平面成( 45 ) 角，认为 C 点以上和 D 点以下
2
的土压力不受地面荷载的影响，C、D 之间的土压力按均布荷载计算，
如图中阴影部分所示。如图6-11 所示。
AB 墙面上的土压力
图 6-10 图 6-11
例 6-2 某挡土墙高5m，墙后填土由两层组成。第一层土厚2m，1 15.68KN / m 3 , 140 , c1 9.8KPa ；第二层土厚3m，2 17.64 KN / m3 , 2 37 , c214.7KPa，填土表面有的均布荷载q 31.36KN / m2；试计算作用在墙上总的主动土压力和作用点的位置。
解：
①先求二层土的主动压力系数K a
K a1 tan 2 45 5tan2 40 0.70
K a2 tan 2 37 0.57
②∵
c1 9.8 0 为粘性土
求
P a1 0 的点Z
01
z
01
2c1 q 2 9.8 31.36
K
a1 r1 15.68tg 40
0.52m r1 15.68
z
01 0
所以在第一层土中没有拉力区。
同理可求出，第二层中土压力强度P
a2 0 的点Z02
z
02
2c2 q r1 H 1
1.35m
K
a2 r2
r2
可见，第二层土中也没有拉力区。
③求 A ， B， C 三个的P a
当 Z=0 时，由P a qK a rzK a 2c K a可知( P a )A =6.68kN/m 2
当 Z=2m 时， P a B上 1 H
1
K
a1
qK
a1 2c1
K
a1 27.7KN / m2
P a B下 1 H 1K a 2 qK a 2 2c2 K a 2
15.68 2 tan2 37 31.36 tan 2 37 2 14.7 tan 37 13.5KN / m 2
P
a C ( 1 H 1 2 H
2
) K
a2 qK a2 2c2
K
a2
(15.68 17.64 3) tan 2 37 31.36 tan 2 37 2 14.7 tan 2 37 43.5KN / m 2
可见第一层及第二层土土压力强度分布均为梯形。
④求
E a
求第一层土的主动土压力E a1
E
a1 5.68 27.7 2 33.38KN / m =
2
求第二层土的主动土压力E
a 2
E
a 2 13.5 43.5
85.5KN / m
3
2
整个墙的主动土压力为：
E a E a1E a2118.88 KN / m
⑤求 E a的作用点
设 E a 的作用点距墙底高度为h c，则
E a h
c
=E
a1
h
c1
E
a2
h
c 2
5.68 2 4 1
(27.7 5.68) 2 3.667 13.5 3 1.5 1 43.5 13.5 3 3
h c 2
118.88
2 3 1.95m
习题
1.按朗金土压力理论计算如图6-1 所示挡土墙上的主动土压力E a，并绘出其分布图。
2.运用朗金土压力理论计算某拱桥桥台墙背上的静止土压力及被动土压力，并绘出其分布
图。（已知桥台高度H 6m ，填土高度H14m其性质为：18KN / m3，20 ，
c 13KPa ，地基土为粘土其厚度H 2 2m ，17.5KN / m3，15 ，c 15KPa ；土的侧压力系数K 0 0.5 ）
3.用库伦土压力理论计算如图6-2 所示挡土墙上的主动土压力值及滑动面方向。
（已知墙高H 6m ，墙背倾角20 ，墙背摩擦角
2
；填土面水平0 ，
19.7KN / m3 ，35 ， c 0 ）
4.用库伦土压力理论计算如图 6-3 所示挡土墙上的主动土压力。（已知填土
20KN / m3 ,30 ，c0；挡土墙高度H 5m ，墙背倾角20 ，墙背摩擦
角）
2
图6-1图6-2
图6-3
图6-4
济南大学 在职攻读工程硕士专业学位研究生课程考试试题 报考专业领域：建筑与土木工程考试科目名称：土力学及其工程应用A 姓名：刘觉学号： （所有答题内容必须写在答题纸上，写在试卷、草稿纸上无效） 一（15分）什么叫颗粒级配曲线，如何定性和定量分析土的级配？ 答：图的颗粒级配——土中各个粒组的相对含量。确定各粒组相对含量的方法：1颗粒分析实验2筛分法3沉降分析法 实验成果——颗粒级配曲线，进行曲线分析：曲线越陡，表示粒径大小相差不多，土粒较均匀；曲线平缓，表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，即级配良好。 二（15分）试比较朗肯土压力理论和库仑土压力理论的优缺点和各自的适用范围？ 答；郎肯土压力理论应用半空间的应力状态和极限平衡理论的概念比较明确，公式简单，便于记忆，对于粘性土和无粘性土都可以用该公式直接计算，但由于该理论忽略了墙背与填土之间的摩擦影响，是计算的主动土压力增大，而计算的被动土压力偏小。库伦土压力理论根据墙后滑动土的静力平衡条件导的公式，考虑了墙背与土之间的摩擦力，并可用于墙背倾斜，填土倾斜情况，但由于该理论假设填土时无粘性土，因而不能用库伦理论的原始公式直接计算粘性土的土压力。 三（15分）(1)分层总和法有哪些前提条件？与实际情况会有哪些不同？试给予简要评述。（2）计算建筑物最终沉降量的分层总和法与GB2002规范法有什么不同点？ 答①地基沉降的分层总合法的基本用意是为了解决地基的成层性和非均质性所带来的计算上的困难。 ②以均质弹性半空间的应力来计算非均质地基的变形的做法、在理论上显然不协调，其所引起的计算误差也还没有得到理论和实验的充分验证 ③最为适用于土体的单向压缩变形计算，因为K0条件下的土体只有体积变形，所以计算所得的是地基最终固结沉降，通常粗略地把单向压缩分层总和法的计算结果看成是地基最终沉降，而不考虑地基瞬时沉降。 ④传统的和规范推荐的两种单向压缩分层总和法，就计算方法而言并无太大差别，规范法的重要特点引入了沉降计算经验系数．以校正计算值与实测值的偏差。 ⑤砂土地基在荷载作用下由土的体积变形和剪切变形引起的沉降在短时间内几乎同时完成。 ⑥地基沉降计算深度用于确定地基沉降有影响的土层范围．保证满足沉降计算的精度要求。地基沉降计算深度的确定标准有二种：应力比法和与变形比法
第六章挡土结构物上的土压力 第一节概述 第五章已经讨论了土体中由于外荷引起的应力，本章将介绍土体作用在挡土结构物上的 土压力，讨论土压力性质及土压力计算，包括土压力的大小、方向、分布和合力作用点， 而土压力的大小及分布规律主要与土的性质及结构物位移的方向、大小等有关，亦和结构物的刚度、高度及形状等有关。 一、挡土结构类型对土压力分布的影响 定义：挡土结构是一种常见的岩土工程建筑物，它是为了防止边坡的坍塌失稳，保护 边坡的稳定，人工完成的构筑物。 常用的支挡结构结构有重力式、悬臂式、扶臂式、锚杆式和加筋土式等类型。 挡土墙按其刚度和位移方式分为刚性挡土墙、柔性挡土墙和临时支撑三类。 1．刚性挡土墙 指用砖、石或混凝土所筑成的断面较大的挡土墙。 由于刚度大，墙体在侧向土压力作用下，仅能发身整体平移或转动的挠曲变形则可忽 略。墙背受到的土压力呈三角形分布，最大压力强度发生在底部，类似于静水压力分布。 2．柔性挡土墙 当墙身受土压力作用时发生挠曲变形。 3．临时支撑 边施工边支撑的临时性。 二、墙体位移与土压力类型 墙体位移是影响土压力诸多因素中最主要的。墙体位移的方向和位移量决定着所产生 的土压力性质和土压力大小。 1.静止土压力（E0） 墙受侧向土压力后，墙身变形或位移很小，可认为墙不发生转动或位移，墙后土体没 有破坏，处于弹性平衡状态，墙上承受土压力称为静止土压力E0。 2.主动土压力（E a） 挡土墙在填土压力作用下，向着背离填土方向移动或沿墙跟的转动，直至土体达到主 动平衡状态，形成滑动面，此时的土压力称为主动土压力。 3.被动土压力（ E p） 挡土墙在外力作用下向着土体的方向移动或转动，土压力逐渐增大，直至土体达到被 动极限平衡状态，形成滑动面。此时的土压力称为被动土压力 E p。 同样高度填土的挡土墙，作用有不同性质的土压力时，有如下的关系： E p> E0> E a 在工程中需定量地确定这些土压力值。 Terzaghi（ 1934）曾用砂土作为填土进行了挡土墙的模型试验，后来一些学者用不同土 作为墙后填土进行了类似地实验。 实验表明：当墙体离开填土移动时，位移量很小，即发生主动土压力。该位移量对砂土
《土力学》第八章习题集及详细解答 -第8章土压力 一、填空题 1. 挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力称。【同济大学土力学99年试题】 2. 朗肯土压力理论的假定是、。 3. 人们常说朗肯土压力条件是库仑土压力条件的一个特殊情况，这是因为此时、 、三者全为零。 4. 库伦土压力理论的基本假定为、、。 5. 当墙后填土达到主动朗肯状态时，填土破裂面与水平面的夹角为。 6. 静止土压力属于平衡状态，而主动土压力及被动土压力属于 平衡状态，它们三者大小顺序为。 7. 地下室外墙所受到的土压力，通常可视为土压力，拱形桥桥台所受到的一般为土压力，而堤岸挡土墙所受的是土压力。 8. 朗肯土压力理论的基本出发点是根据半无限土体中各点应力处于状态， 由平衡条件求解土压力。 9. 挡土墙达到主动土压力时所需的位移挡土墙达到被动土压力时所需的位移。 10. 在相同条件下，产生主动土压力所需的墙身位移量Δa与产生被动土压力所需的墙身位移量Δp的大小关系是________________。【三峡大学2006年研究生入学考试试题】 二、选择题 1．在影响挡土墙土压力的诸多因素中，( )是最主要的因素。 (A)挡土墙的高度 (B)挡土墙的刚度 (C)挡土墙的位移方向及大小 (D)挡土墙填土类型 2. 用朗肯土压力理论计算挡土墙土压力时，适用条件之一是 ( )。 (A)墙后填土干燥 (B)墙背粗糙 (C)墙背直立 (D)墙背倾斜 3. 当挡土墙后的填土处于被动极限平衡状态时，挡土墙( )。 (A)在外荷载作用下推挤墙背土体 (B)被土压力推动而偏离墙背土体 (C)被土体限制而处于原来的位置 (D)受外力限制而处于原来的位置 4. 当挡土墙后的填土处于主动极限平衡状态时，挡土墙( )。 (A)在外荷载作用下推挤墙背土体 (B)被土压力推动而偏离墙背土体
土力学在工程项目中的应用 发表时间：2017-06-23T13:50:34.847Z 来源：《基层建设》2017年5期作者：连宏玉贾志强 [导读] 土力学并不是与人类现实生活割离的理论性学科，在进行挡土墙、地基、土工类型的建筑物时都会应用到这门学科。 哈尔滨石油学院黑龙江哈尔滨 150028 摘要：我国的科学技术以及经济发展为土力学的研究提供了物质性的条件，使我国的土力学有了比较好的发展，土力学是一门对土的力学方面的性质进行研究的重要学科，研究的领域虽然局限在土这方面，但是研究成果非常具体，包括自然土体以及人工土体、力学性质以及地下水。土力学并不是与人类现实生活割离的理论性学科，在进行挡土墙、地基、土工类型的建筑物时都会应用到这门学科。 关键词：土力学；工程项目；应用 现代土力学研究的开创者是奥地利的一名工程师太沙基，他在前人对土力学研究的基础上，对土力学进行了改进以及扩充，使用科学的方式对土力学的相关知识进行研究，使土力学这门学科具有更强的实用性。我国现代的土木工程建设也离不开土力学的支持，本文借助土力学的相关理论知识对这门学科在工程项目的应用进行分析，希望可以给我国土力学方面的学者提供参考。 1 土力学概述 土力学在人类历史上出现的时间比较早，在形成完整的土力学的理论体系之前，人们已经开始在生产与建设活动中开始应用这个学科了，主要在工程建设的过程中，人们对遇到的新问题与新情况进行分析与总结，不断地扩充着土力学的知识体系，直到奥地利工程师太沙基在1925年将土力学的知识进行科学地归纳，出版成书，这也标志着土力学正式成为了一门学科。土力学这门学科与其他相关学科不同，其理论性比较弱，应用性比较强，与工程项目相互依存，只有在工程项目建设中，土力学才能发挥出价值，失去土力学的理论支持，一部分工程项目也无法开展。土力学的研究内容主要为土体内部的应变与应力、时间的关系，其具体的研究内容比较丰富，包括对土体发生变形的性质进行研究、计算地基的沉降情况、分析土体的抗剪强度、土坡是否能够保证稳定等。 2 如何在工程项目中应用土力学 2.1 计算地基的沉降情况以及土体的变形情况 建筑下方的地基的作用是为了提供给整体建筑稳定的承载力，当地基难以支撑整个建筑物时，就会出现由于地基变形而发生的沉降情况，地基发生沉降有很多不同的情况，包括地基平均的沉降、不均匀性沉降以及相邻的地基产生的沉降差等，一旦地基不能保持稳定性，产生沉降之后，建筑会受到极大的影响。建筑物无法平均分布其应力，会使建筑出现裂缝，导致建筑的质量严重下降，甚至还会出现安全问题。在发生这种地基造成的沉降时，就可以将土力学应用到工程建设中，在其他项目开展之前，估算出沉降数据，提前做好预防沉降的措施。使用沉降公式进行计算时，要了解埋深以及基础的平面尺寸，设计好地质的剖面图，确定总荷载在基地上产生作用的位置。根据坡面图将土层分割成多个干薄层来计算，这种计算方式可保证沉降数据的准确性。 2.2 计算天然型的地基的承载力 地基包括天然地基以及人工地基，人工在一般的工程建设中比较常见，天然地基能够保持原有的土层结构，天然地基的承载力受到岩土材料的影响，岩土材料的性质一般比较复杂，使地基难以保证稳定性，在检算地基时，要做好三种内容的检算，包括稳定性、变形以及强度。技术人员可以通过对塑性区域的发展深度进行控制，再通过原位测试来确定地基的准确承载力，另外还要确定好安全系数的数值，使用的公式必须是符合土力学规范的经验性公式。我国需要建设地基的工程项目都已经给出了经验公式，保证在每一种施工环境中，都能对其承载力进行确定。 2.3 如何在挡土墙中应用土压力 挡土墙是防止土体坍塌下滑的构筑物，在市政工程、铁路公路工程、水利工程、山区建设等领域都有着十分广泛的应用。挡土墙在工程项目中，对于稳定局部的土结构，保证整个工程的稳定性是十分重要的。但是要构筑性能优良的挡土墙，就必须结合土力学理论，对挡土墙进行土压力分析。 土压力是指挡土墙背部土体因为自重或者外力对挡土墙施加的侧向压力。挡土墙的性质决定了土压力是其主要的外载荷，这就要求设计挡土墙时要对土压力的性质、大小、方向、作用点有清晰的认识。土压力的计算十分复杂，它不但要考虑墙后土体、地基和墙身三者的关系，还与施工方式、墙身位移、墙体材料、墙后土体性质乃至地下水状况等诸多因素有关。土力学关于土压力有郎肯土压力理论和库仑土压力理论，这两种理论基本可以解决目前的土压力分布问题。 2.4 其他应用 可以说，土力学在工程项目中的应用是无处不在的。除了上述的一些应用之外，还包括土坡稳定、地基处理、土的动力及地震特性应用等等。土坡通常指具有倾斜面的土体。若出现外界因素导致土坡失去平衡，土体将会沿某一滑面发生滑动，即滑坡。为了避免这种现象的出现，土力学提出了相应的不同滑面土坡稳定的分析方法。根据这些理论，能够提出加强土坡稳定的措施，包括减载、加重、排水等等。当地基不能满足工程要求时，需要应用土力学原理对地基进行处理。工程中的地基处理主要包含四个方面的技术问题，即胶结、固化、电、化学加固类; 换填类; 夯实、挤密类; 加筋类等等。地基处理主要是为了改善土体性质，满足建筑物对地基力学的基本要求。土体在动载荷作用下的性质是不容忽视的问题。对于不同的工程项目有不同的动载荷来源，包括车辆动载荷、浪击动载荷、风力动载荷、冲击载荷以及爆炸、地震等突发性的动载荷。这些动载荷会导致工程失稳甚至破坏，需要土力学理论进行分析并采取相应措施。 3 土力学的发展前景 近些年，高速公路、高速铁路的建设越来越频繁，同时，地震、山体滑坡等自然灾害也不可避免的频繁发生。动载荷引起的一系列土力学问题已经成为一大难题。目前的土力学理论还有一定的局限性，还需要更多的研究不同情况的动载荷下地基土的动应力、动强度、动应变之间的关系。 随着科技的进步，工程施工方法已经与过去有了很大的差别，工程对精确度的要求也越来越高，在这种情况下，土力学的研究也应该使用一些创新的方法，应用更先进的试验仪器，保证土力学理论的不断进步以适应工程需要。 为了在一些软弱地基上施工，需要置入高强度的其他材料，形成复合地基。这些新材料、新工艺的应用目前已经有了一定范围的推广。但是目前的设计理论还不能满足应用需要，还要进一步研究。
土力学知识点总结 1、土力学是利用力学一般原理，研究土的物理化学和力学性质及土体在荷载、水、温度等外界因素作用下工程性状的应用科学。 2、任何建筑都建造在一定的地层上。通常把支撑基础的土体或岩体成为地基（天然地基、人工地基）。 3、基础是将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分，一般应埋入地下一定深度，进入较好的地基。 4、地基和基础设计必须满足的三个基本条件：①作用与地基上的荷载效应不得超过地基容许承载力或地基承载力特征值；②基础沉降不得超过地基变形容许值；③挡土墙、边坡以及地基基础保证具有足够防止失稳破坏的安全储备。 5、地基和基础是建筑物的根本，统称为基础工程。 6、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，在各种自然坏境中生成的沉积物。 7、土的三相组成：固相（固体颗粒）、液相（水）、气相（气体）。 8、土的矿物成分：原生矿物、次生矿物。 9、黏土矿物是一种复合的铝—硅酸盐晶体。可分为：蒙脱石、伊利石和高岭石。
10、土力的大小称为粒度。工程上常把大小、性质相近的土粒合并为一组，称为粒组。划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。土粒粒组分为巨粒、粗粒和细粒。 11、土中所含各粒组的相对含量，以土粒总重的百分数表示，称为土的颗粒级配。级配曲线的纵坐标表示小于某土粒的累计质量百分比，横坐标则是用对数值表示土的粒径。 12、颗粒分析实验：筛分法和沉降分析法。 13、土中水按存在形态分为液态水、固态水和气态水。固态水又称矿物内部结晶水或内部结合水。液态水分为结合水和自由水。自由水分为重力水和毛细水。 14、重力水是存在于地下水位以下、土颗粒电分子引力范围以外的水，因为在本身重力作用下运动，故称为重力水。 15、毛细水是受到水与空气交界面处表面张力的作用、存在于地下水位以下的透水层中自由水。土的毛细现象是指土中水在表面张力作用下，沿着细的孔隙向上及向其他方向移动的现象。 16、影响冻胀的因素：土的因素、水的因素、温度的因素。 17、土的结构是指土颗粒或集合体的大小和形状、表面特征、排列形式及他们之间的连接特征，而构造是指土层的层理、裂隙和大孔隙等宏观特征，亦称宏观结构。 18、结构的类型：单粒结构、蜂窝结构、絮凝结构。
精选教育类文档，如果需要，欢迎下载，希望能帮助到你们！ 土力学期末考试题及答案 一、单项选择题 1．用粒径级配曲线法表示土样的颗粒组成情况时，若曲线越陡，则表示土的( B ) A．颗粒级配越好B．颗粒级配越差 C．颗粒大小越不均匀D．不均匀系数越大 2．判别粘性土软硬状态的指标是( B ) A．塑性指数B．液性指数 C．压缩系数D．压缩指数 3．产生流砂的充分而必要的条件是动水力( D ) A．方向向下B．等于或大于土的有效重度 C．方向向上D．方向向上且等于或大于土的有效重度4．在均质土层中，土的竖向自重应力沿深度的分布规律是( D ) A．均匀的B．曲线的 C．折线的D．直线的 5．在荷载作用下，土体抗剪强度变化的原因是( C ) A．附加应力的变化B．总应力的变化 C．有效应力的变化D．自重应力的变化 6．采用条形荷载导出的地基界限荷载P1/4用于矩形底面基础设
计时，其结果( A ) A．偏于安全B．偏于危险 C．安全度不变D．安全与否无法确定 7．无粘性土坡在稳定状态下（不含临界稳定）坡角β与土的内摩擦角φ之间的关系是( A ) A．β<φB．β=φ C．β>φD．β≤φ 8．下列不属于工程地质勘察报告常用图表的是( C ) A．钻孔柱状图B．工程地质剖面图 C．地下水等水位线图D．土工试验成果总表 9．对于轴心受压或荷载偏心距e较小的基础，可以根据土的抗剪强度指标标准值φk、Ck按公式确定地基承载力的特征值。偏心距的大小规定为（注：Z为偏心方向的基础边长）( ) A．e≤ι/30 B．e≤ι/10 C．e≤b/4 D．e≤b/2 10.对于含水量较高的粘性土，堆载预压法处理地基的主要作用之一是( C ) A．减小液化的可能性B．减小冻胀 C．提高地基承载力D．消除湿陷性 第二部分非选择题 11.建筑物在地面以下并将上部荷载传递至地基的结构称为
第八章挡土结构物上的土压力 第一节概述 第五章已经讨论了土体中由于外荷引起的应力，本章将介绍土体作用在挡土结构物上的土压力，讨论土压力性质及土压力计算，包括土压力的大小、方向、分布和合力作用点，而土压力的大小及分布规律主要与土的性质及结构物位移的方向、大小等有关，亦和结构物 的刚度、高度及形状等有关。 一、挡土结构类型对土压力分布的影响 定义：挡土结构是一种常见的岩土工程建筑物，它是为了防止边坡的坍塌失稳，保护边 坡的稳定，人工完成的构筑物。 常用的支挡结构结构有重力式、悬臂式、扶臂式、锚杆式和加筋土式等类型。 挡土墙按其刚度和位移方式分为刚性挡土墙、柔性挡土墙和临时支撑三类。 1. 刚性挡土墙 指用砖、石或混凝土所筑成的断面较大的挡土墙。 由于刚度大，墙体在侧向土压力作用下，仅能发身整体平移或转动的挠曲变形则可忽略。墙背受到的土压力呈三角形分布，最大压力强度发生在底部，类似于静水压力分布。 2. 柔性挡土墙 当墙身受土压力作用时发生挠曲变形。 3. 临时支撑 边施工边支撑的临时性。 二、墙体位移与土压力类型 墙体位移是影响土压力诸多因素中最主要的。墙体位移的方向和位移量决定着所产生的 土压力性质和土压力大小。 1?静止土压力（E0） 墙受侧向土压力后，墙身变形或位移很小，可认为墙不发生转动或位移，墙后土体没有 破坏，处于弹性平衡状态，墙上承受土压力称为静止土压力E o。 2?主动土压力（E A） 挡土墙在填土压力作用下，向着背离填土方向移动或沿墙跟的转动，直至土体达到主动 平衡状态，形成滑动面，此时的土压力称为主动土压力。 3?被动土压力（E P） 挡土墙在外力作用下向着土体的方向移动或转动，土压力逐渐增大，直至土体达到被动
第六章 挡土结构物上的土压力 第一节 概述 第五章已经讨论了土体中由于外荷引起的应力，本章将介绍土体作用在挡土结构物上的土压力，讨论土压力性质及土压力计算，包括土压力的大小、方向、分布和合力作用点，而土压力的大小及分布规律主要与土的性质及结构物位移的方向、大小等有关，亦和结构物的刚度、高度及形状等有关。 一、挡土结构类型对土压力分布的影响 定义：挡土结构是一种常见的岩土工程建筑物，它是为了防止边坡的坍塌失稳，保护边坡的稳定，人工完成的构筑物。 常用的支挡结构结构有重力式、悬臂式、扶臂式、锚杆式和加筋土式等类型。 挡土墙按其刚度和位移方式分为刚性挡土墙、柔性挡土墙和临时支撑三类。 1．刚性挡土墙 指用砖、石或混凝土所筑成的断面较大的挡土墙。 由于刚度大，墙体在侧向土压力作用下，仅能发身整体平移或转动的挠曲变形则可忽略。墙背受到的土压力呈三角形分布，最大压力强度发生在底部，类似于静水压力分布。 2．柔性挡土墙 当墙身受土压力作用时发生挠曲变形。 3．临时支撑 边施工边支撑的临时性。 二、墙体位移与土压力类型 墙体位移是影响土压力诸多因素中最主要的。墙体位移的方向和位移量决定着所产生的土压力性质和土压力大小。 1.静止土压力（0E ） 墙受侧向土压力后，墙身变形或位移很小，可认为墙不发生转动或位移，墙后土体没有破坏，处于弹性平衡状态，墙上承受土压力称为静止土压力0E 。 2.主动土压力（a E ） 挡土墙在填土压力作用下，向着背离填土方向移动或沿墙跟的转动，直至土体达到主动平衡状态，形成滑动面，此时的土压力称为主动土压力。 3.被动土压力（p E ） 挡土墙在外力作用下向着土体的方向移动或转动，土压力逐渐增大，直至土体达到被动极限平衡状态，形成滑动面。此时的土压力称为被动土压力p E 。 同样高度填土的挡土墙，作用有不同性质的土压力时，有如下的关系： p E >0E > a E 在工程中需定量地确定这些土压力值。 Terzaghi （1934）曾用砂土作为填土进行了挡土墙的模型试验，后来一些学者用不同土作为墙后填土进行了类似地实验。 实验表明：当墙体离开填土移动时，位移量很小，即发生主动土压力。该位移量对砂土
第8章 地基承载力学习要求 学习要点：了解地基破坏模式；掌握地基临塑荷载和临界荷载的计算；掌握地基极限承载力的计算。 重点和难点：地基临塑荷载、临界荷载和极限承载力的计算。学习要点 1. 浅基础的地基破坏模式 ★地基变形的三个阶段 如图8-1中p-s曲线所示，地基的 变形一般可分为三个阶段： 1) 线性变形阶段(压缩阶段)：相应 于p-s曲线中的oa段。此时荷载p与沉 降s基本上呈直线关系，地基中任意点 的剪应力均小于土的抗剪强度，土体处 于弹性平衡状态。地基的变形主要是由 于土的体积减小而产生的压密变形。 2) 塑性变形阶段(剪切阶段)：相应于p-s曲线中的ab段。此时荷载与沉降之间不再呈直线关系而呈曲线形状。在此阶段，地基土在局部范围因剪应力达到土的抗剪强度而处于极限平衡状态。产生剪切破坏的区域称为塑性区。随着荷载的增加，塑性区逐步扩大，由基础边缘开始逐渐向纵深发展。
3) 破坏阶段(隆起阶段)：相应于p-s曲线中的bc段。随着荷载的继续增加，塑性区不断扩大，最终在地基中形成一个连续的滑动面。此时基础急剧下沉，四周的地面隆起，地基发生整体剪切破坏。 ★地基破坏的三种模式 地基在竖向荷载作用下的剪切破坏模式可分为整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲切(刺入)剪切破坏三种。 1) 整体剪切破坏 这种破坏模式的p-s曲线可以明显地区分出三个变形阶段，当荷载增加到某一数值时，在基础边缘处的土开始发生剪切破坏，随着荷载的不断增加，塑性区不断扩大，最终在地基中形成一连续的滑动面，基础急剧下沉或向一侧倾倒，同时基础四周的地面隆起，地基发生整体剪切破坏。这种破坏模式一般在密砂和坚硬的黏土中最有可能发生，破坏具有一定的突然性。 2) 冲切剪切破坏 其破坏特征是，在荷载作用下基础产生较大沉降，基础周围的部分土体也产生下陷，破坏时基础好像"刺人"地基土层中，不出现明显的破坏区和滑动面，基础没有明显的倾斜，其p-s曲线没有转折点，是一种典型的以变形为特征的破坏模式。在压缩性较大的松砂、软土地基或基础埋深较大时相对容易发生冲切剪切破坏。 3) 局部剪切破坏 其特点介于整体剪切破坏和冲切剪切破坏之间。这是一种过渡性的破坏模式。破坏时地基的塑性变形区域局限于基础下方，滑动面也不延伸到地面。地面可能会轻微隆起，但基础不会明显倾斜或倒塌，p-s曲线转折点也不明显。
名词解释： 绪论 1、土力学：是利用力学的一般原理，研究土的物理、化学和力学性质及土体在荷载、水、 温度等外界因素作用下工程性状的应用科学。 2、土：是矿物或岩石碎屑构成的松软集合体。由固体、液体和气体所组成的混合物。 土的性质：结构性质——生成和组成 结构和构造 物理性质——三相比例指标 无粘性土的密实度 粘性土的水理性质 土的渗透性 力学性质——击实性 压缩性 抗剪性 地基、基础：地基是直接承受建筑物荷载影响的那一部分地层。基础是将建筑物承受的各种荷裁传递到地基上的下部结构。 岩土工程：是根据工程地质学、土力学及岩石力学理论、观点与方法，为了整治、利用和改造岩、土体，使其为实现某项工程目的服务而进行的系统工作。 第一章 1、土的形成过程：地球表面的岩石经过风化、剥蚀、搬运、沉积作用形成的松散沉积物，称为“土”。 2、风化作用：风化作用主要包括物理风化和化学风化，物理风化是指由于温度变化、水的冻胀、波浪冲击、地震等引起的物理力使岩体崩解、碎裂的过程，这种作用使岩体逐渐变成细小的颗粒。化学风化是指岩体与空气、水和各种水溶液相互作用过程，这种作用不仅使岩石颗粒变细，更重要的是使岩石成分发生变化，形成大量细微颗粒和可溶盐类。 3、搬运、沉积： 4、土的组成：是由固相、液相、气相组成的三相分散体系。 5、土中三相：固相、液相、气相 6、粒径、粒组：土粒的大小称为粒度，通常以粒径表示。介于一定粒度范围内的土粒，称为力组。 7、级配指标：不均匀系数、曲率系数 8、矿物成分：原生矿物、次生矿物、有机质、粘土矿物、无定形氧化物胶体、可溶盐 9、粘土矿物：由原生矿物经化学风化后所形成的新矿物。 10、结合水：当土粒与水相互作用时，土粒会吸附一部分水分子，在土粒表面形成一定厚度的水膜，成为结合水。 11、自由水：自由水是存在于土粒表面电场影响范围以外的水。 12、土的结构：单粒结构、蜂窝结构、絮状结构 13、土的结构性： 14、粘性土灵敏度：是指粘性土的原状土的无侧限抗压强度与重塑土的无侧限抗压强度比值。 15、土的触变性：土受到剪切时，稠度变小，停止剪切时，稠度又增加或受到剪切时，稠度变大，停止剪切时，稠度又变小的性质，即一触即变的性质。
第8章 桩基础 复习思考题 一、选择题 1、下面属于挤土桩的是（ D ） （A ）钢筋混凝土预制桩 （B ）钢管桩 （C ）钻孔灌注桩 （D ）沉管灌注桩 2、桩基承台的宽度与哪一条件无关？（ A ） （A ）承台混凝土强度 （B ）构造要求最小宽度 （C ）边桩至承台边缘的距离 （D ）桩的平面布置形式 3、在竖向极限荷载作用下，桩顶竖向荷载桩侧阻力承担70%，桩端阻力承担30%的桩称为（ B ）。 （A ）摩擦桩 （B ）端承摩擦桩 （C ）摩擦端承桩 （D ）端承桩 4、以下属于非挤土桩的是（ C ） （A ）实心的混凝土预制桩 （B ）下段封闭的管桩 （C ）钻孔灌注桩 （D ）沉管灌注桩 5、承台的最小宽度不应小于（ C ） （A ）300mm （B ）400mm （C ）500mm （D ）600mm 6、承台边缘至边桩中心的距离不宜小于桩的直径或边长，边缘挑出部分不应小于（ B ）。 （A ）100mm （B ）150mm （C ）200mm （D ）250mm 7、板式承台的厚度是由（ 4 ）承载力决定的。 （1）受弯；（2）受剪切；（3）受冲切；（4）受剪切和受冲切 8、端承型群桩基础的群桩效应系数 （ 2 ） （1）1>η （2）1=η （3）1<η 9、桩端进入坚实土层的厚度，一般不宜小于桩径的（ 1 ）。 （1）1~3倍 （2）2~4倍 （3）2~5倍 （4）3~4倍 10、产生桩侧负摩阻力的情况很多，比如（ 1 ） （1）大面积地面堆载使桩周土压密；（2）桩顶荷载加大； （3）桩端未进入坚硬土层； （4）桩侧土层过于软弱。 11、地基基础设计等级为（ 4 ）的建筑物桩基可不进行沉降验算。 （1）甲级；（2）乙级；（3）乙级和丙级（4）丙级 12、某场地在桩身范围内有较厚的粉细砂层，地下水位较高。若不采取降水措施，则不宜采用（ 2 ） （1）钻孔桩；（2）人工挖孔桩；（3）预制桩；（4）沉管灌注桩 13、在同一条件下，进行静载荷试验的桩数不宜少于总桩数的（ 1 ） （1）1% （2）2% （3）3% （4）4% 14、桩的间距（中心距）一般采用（ 3 ）桩径。 （1）1倍 （2）2倍 （3）3~4倍 （4）6倍
名词解释 1?土力学一利用力学的一般原理，研究土的物理、化学和力学性质及土体在荷载、水、温度等外界因素 作用下工程性状的应用科学。它是力学的一个分支。 2?地基：为支承基础的土体或岩体。在结构物基础底面下，承受由基础传来的荷载，受建筑物影响的那 部分地层。地基分为天然地基、人工地基。 3?基础：将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。基础依据埋置深度不同划分为浅基础、 深基础 2 土的性质及工程分类 1. 土的三相：水（液态、固态）气体（包括水气）固体颗粒（骨架） 2. 原生矿物。即岩浆在冷凝过程中形成的矿物。 3. 次生矿物。系原生矿物经化学风化作用后而形成新的矿物 4. 粘土矿物特点：粘土矿物是一种复合的铝 一硅酸盐晶体，颗粒成片状，是由硅片和铝片构成的晶胞所 组叠而成。 5. 粒组：介于一定粒度范围内的土粒。 界限粒径：划分粒组的分界尺寸称为 颗粒级配：土中各粒组的相对含量就称为土的颗粒级配。（ d > 0.075mm 时，用筛分法；d <0.075，沉降 分析） 颗粒级配曲线：曲线平缓，表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，即级配良好。 不均匀系数：C u =d 60/d 10 ,反映土粒大小的均匀程度，C u 越大表示粒度分布范围越大，土粒越不均 匀，其级配越 好。 曲率系数：C c =d 302/（d 60*d 10），反映累计曲线的整体形状， C c 越大，表示曲线向左凸，粗粒越多。 （d60为小于某粒径的土重累计百分量为 60%，d30 、d11分别为限制粒径、中值粒径、有效 粒径） ① 对于级配连续的土： Cu>5,级配良好；Cu<5级配不良。 ② 对于级配不连续的土，级配曲线上呈台阶状，采用单一指标 Cu 难以全面有效地判断 土级配好坏，需同时满足 Cu>5和Cc=1~3两个条件时，才为级配良好，反之则级配不良。 6. 结合水一指受电分子吸引力作用吸附于土粒表面的土中水。 这种电分子吸引力高达几千到几万个大 气压，使水分子和土粒表面牢固地粘结在一起。结合水分为强结合水和弱结合水两种。 强结合水：紧靠于土颗粒的表面，受电场作用很大，无安全不能移动，表现出固态特性 弱结合水：强结合水外，电场作用范围内的水， 是一种粘质水膜，受力时可以从水膜厚处向薄处移 动，也可因电场引力从一个土粒周围转移到另一个土粒周围，担在重力作用下不会发生移动。 毛细水：受到水与空气交界面处表面张力的作用 ，存在于地下水位以上透水层中的自由水。 毛细现象：指土中水在表面张力作用下，沿细的孔隙向上及其它方向移动的现象。 重力水：地下水面以下，土颗粒电分子引力范围以外的水 ，仅受重力作用.传递静水压力产生浮托力. 7. 土的结构：指土粒单元的大小、形状、相互排列及其联结关系等因素形成的综合特征。土的结构和 构造对土的性质有很大影响。 （单粒结构、蜂窝结构、絮凝结构） 土的构造：物质成分和颗粒大小等都相近的同一土层及其各土层之间的相互关系的特征称之。 理构 造、裂隙构造、分散构造） 8. 相对密实度：D r =「e 二] e m ax —e min \ d max — dmin [ d 界限含水量：粘性土由一种状态转到另外一种状态的分界含水量。 液限（? 'L ）:粘性土由可塑状态转到流动状态的界限含水量。 塑限（「p ）:粘性土由半固态转到可塑状态的界限含水量。 e max e （层
《土力学》第四章练习题及答案 第4章土中应力 一、填空题 1.由土筑成的梯形断面路堤，因自重引起的基底压力分布图形是形，桥梁墩台等刚性基础在中心荷载作用下，基底的沉降是的。 2.地基中附加应力分布随深度增加呈减小，同一深度处，在基底点下，附加应力最大。 3.单向偏心荷载作用下的矩形基础，当偏心距e > l/6时，基底与地基局部，产生应力。 4.超量开采地下水会造成下降，其直接后果是导致地面。 5.在地基中同一深度处，水平向自重应力数值于竖向自重应力，随着深度增大，水平向自重应力数值。 6.在地基中，矩形荷载所引起的附加应力，其影响深度比相同宽度的条形基础，比相同宽度的方形基础。 7.上层坚硬、下层软弱的双层地基，在荷载作用下，将发生应力现象，反之，将发生应力现象。 二、名词解释 1.基底附加应力 2.自重应力 3.基底压力 4.地基主要受力层 三、简答题 1. 地基附加应力分布规律有哪些？ 四、单项选择题 1.成层土中竖向自重应力沿深度的增大而发生的变化为： （A）折线减小 （B）折线增大 （C）斜线减小 （D）斜线增大 您的选项（） 2.宽度均为b，基底附加应力均为p0的基础，同一深度处，附加应力数值最大的是： （A）方形基础 （B）矩形基础 （C）条形基础 （D）圆形基础（b为直径） 您的选项（） 3.可按平面问题求解地基中附加应力的基础是： （A）柱下独立基础 （B）墙下条形基础 （C）片筏基础 （D）箱形基础 您的选项（） 4.基底附加应力p0作用下，地基中附加应力随深度Z增大而减小，Z的起算点为：
（A）基础底面 （B）天然地面 （C）室内设计地面 （D）室外设计地面 您的选项（） 5.土中自重应力起算点位置为： （A）基础底面 （B）天然地面 （C）室内设计地面 （D）室外设计地面 您的选项（） 6.地下水位下降，土中有效自重应力发生的变化是： （A）原水位以上不变，原水位以下增大 （B）原水位以上不变，原水位以下减小 （C）变动后水位以上不变，变动后水位以下减小 （D）变动后水位以上不变，变动后水位以下增大 您的选项（） 7.深度相同时，随着离基础中心点距离的增大，地基中竖向附加应力： （A）斜线增大 （B）斜线减小 （C）曲线增大 （D）曲线减小 您的选项（） 8.单向偏心的矩形基础，当偏心距e < l/6（l为偏心一侧基底边长）时，基底压应力分布图简化为： （A）矩形 （B）梯形 （C）三角形 （D）抛物线形 您的选项（） 9.宽度为3m的条形基础，作用在基础底面的竖向荷载N＝1000kN/m ，偏心距e＝0.7m，基底最大压应力为： （A）800 kPa （B）417 kPa （C）833 kPa （D）400 kPa 您的选项（） 10.埋深为d的浅基础，基底压应力p与基底附加应力p0大小存在的关系为： （A）p < p0 （B）p = p0 （C）p = 2p0 （D）p > p0 您的选项（） 11.矩形面积上作用三角形分布荷载时，地基中竖向附加应力系数K t是l/b、z/b的函数，b
1.土力学是利用力学一般原理，研究土的物理化学和力学性质及土体在荷载、水、温度等外界因素作用下工程性状的应用科学。 2.任何建筑都建造在一定的地层上。通常把支撑基础的土体或岩体成为地基（天然地基、人工地基）。 3.基础是将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分，一般应埋入地下一定深度，进入较好的地基。 4.地基和基础设计必须满足的三个基本条件：①作用与地基上的荷载效应不得超过地基容许承载力或地基承载力特征值；②基础沉降不得超过地基变形容许值；③挡土墙、边坡以及地基基础保证具有足够防止失稳破坏的安全储备。 5.地基和基础是建筑物的根本，统称为基础工程。 6.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，在各种自然坏境中生成的沉积物。 7.土的三相组成：固相（固体颗粒）、液相（水）、气相（气体）。 8.土的矿物成分：原生矿物、次生矿物。 9.黏土矿物是一种复合的铝—硅酸盐晶体。可分为：蒙脱石、伊利石和高岭石。 10.土力的大小称为粒度。工程上常把大小、性质相近的土粒合并为一组，称为粒组。划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。土粒粒组分为巨粒、粗粒和细粒。 11.土中所含各粒组的相对含量，以土粒总重的百分数表示，称为土的颗粒级配。级配曲线的纵坐标表示小于某土粒的累计质量百分比，横坐标则是用对数值表示土的粒径。 12.颗粒分析实验：筛分法和沉降分析法。 13.土中水按存在形态分为液态水、固态水和气态水。固态水又称矿物内部结晶水或内部结合水。液态水分为结合水和自由水。自由水分为重力水和毛细水。 14.重力水是存在于地下水位以下、土颗粒电分子引力范围以外的水，因为在本身重力作用下运动，故称为重力水。 15.毛细水是受到水与空气交界面处表面张力的作用、存在于地下水位以下的透水层中自由水。土的毛细现象是指土中水在表面张力作用下，沿着细的孔隙向上及向其他方向移动的现象。 16.影响冻胀的因素：土的因素、水的因素、温度的因素。 17.土的结构是指土颗粒或集合体的大小和形状、表面特征、排列形式及他们之间的连接特征，而构造是指土层的层理、裂隙和大孔隙等宏观特征，亦称宏观结构。 18.结构的类型：单粒结构、蜂窝结构、絮凝结构。 19.土的物理性质直接反应土的松密、软硬等物理状态，也间接反映土的工程性质。而土的松密和软硬程度主要取决于土的三相各自在数量上所占的比例。 20.黏土就是指具有可塑性状态性质的土，他们在外力作用下，可塑成任何性状而不产生裂缝，当外力去掉后，仍可保持原性状不变。土的这种性质叫做可塑性。 21.黏土从一种状态转变成另一种状态的分界含水量称为界限含水量。土由可塑状态变化到流动状态的界限含水量称为液限（锥式液限仪）。土由半固态变化到可塑状态的界限含水量称为塑限。土由半固态状态不断蒸发水分，体积逐渐缩小，直到体积不再缩小时土的界限含水量称为缩限。 22.液限与塑限之差值定义为塑性指数。Ip。表征土的天然含水量与分解含水量之间相对关系的指标是液性指数。 23.根据灵敏度可将饱和粘性土分为低灵敏、中等灵敏、高灵敏。 24.粘性土结构遭到破坏，强度降低，但随时间发展土体强度恢复的胶体化学性质称为土的触变性。 25.影响土渗透性的主要因素：颗粒大小、级配、密度以及土中封闭气泡。其他因素：土的矿物成分、结合水膜厚度、土的结构构造、土中气体。 26.土的压实性是指土体在压实能量的作用下，土颗粒克服粒间阻力，产生位移，使土中孔隙减小，土体密度增大的这种特性。 27.在一定的压实功能下使土最容易压实，并能达到最大密实度的含水量称为土的最优含水量。 28.影响击实效果的因素：含水量、击实功、土的性质。 29.土体液化是指饱和状态砂土或粉土在一定强度的动荷载作用下表现出类似液体性质而完全丧失承载力的现象。 30.砂土液化造成灾害：喷砂冒水、震陷、滑坡、上浮。 31.影响土液化的主要因素：土的密度、土的初始应力状态、往复应力强度和往复次数。 32.《建筑地基基础设计规范》把土分为：岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土、人工填土。
土力学在工程管理中的应用 土力学与地基基础是普通本科院校工程管理专业一门必修的专 业基础课，同时也是一门实践性和理论性均较强的学科。该课程从 大的方面来讲包括两部分：一是土力学，一是基础工程。前者包括 土力学发展史、土的形成及演化、土的渗流、土的物理性质及力学 指标、土的有效应力、强度及变形特性、土压力；后者包括浅基础、地基承载力、桩基础及基坑工程等。涉及工程地质、水力学、材料 力学、弹性力学及钢筋混凝土结构等学科，知识点多、内容广泛、 经验公式较多而理论公式推导复杂，特别是对于工程管理专业的学生，力学基础偏薄弱，且理论学时偏少，我们更应该了解到土力学 的应用。 我国在工程建筑中使用土有着悠久的历史，秦长城、隋朝大运河、明清故宫等我过古代劳动人民在工程实践中对土的认识已经积 累了相当的经验。但是土力学作为一门独立的学科在我国的研究起 步较晚。在解放前，我国工程建设极少，高等院校开设土力学的课 程也寥寥无几，建国后，我国在水利水电、铁道公路、工业与明勇 建筑等工程需要迅速发展，促使这门学科在我国不断发展。20世纪50年代，陈宗基院士关于土的流变学和粘土结构的研究，黄文熙院士对土的野花的讨论以及考虑土的侧向变性的地基沉降极端方法的 提出，对现代土力学的发展都有所推动。1957年，中国土木工程协会设立了土力学及基础工程委员会，1978年成立了土力学及基础工程学会。近年来，随着我国房屋建筑、交通工程、水电工程、石油 开采等大型工程的建设，对一大批设计土力学的困难问题进行了深 入研究攻关，取得了许多成果。 土力学与建筑工程管理
“高楼万丈平地起”，任何建筑物、构筑物都不能是没有地基的“空中楼阁”，特别是随着社会发展，越来越多高层建筑、高塔、 多功能复杂的建筑物的出现对地基提出了越来越高的要求，地基和 基础的的安全、稳定至关重要，土作为低下结构的周围介质或环境，其稳定性及其结构相互作用自然成为了主要的研究对象。可以说， 土力学在现代建筑工程中管理发挥着举足轻重的作用。 土力学与道路工程 土力学在道路工程中主要表现为路基和路面两个部分。公路路基是土体构筑物，汉天然土地基和人工填土陆地两大部分，路基应具 有足够的承载能力和抗变形能力，能够经受车辆荷载的反复作用为 不产生结构性破坏和过量的沉降变形，同时还应具有较好的抗渗透 性和谁稳定性，降低谁的浸入及软化作用，保证路基长期处于稳定 状态，而路基的稳定是路面稳定的一个保证。在我国，皖西地区的 膨胀土易吸水膨化软化，失水收缩干裂，东北地区和青藏地区突击 的冻胀与翻浆，软土路基排水等问题都土力学学科的研究和发展。 随着我国高等级级公路和高铁的迅速发展，对路基路面提出了更高 的要求，土力学也将发挥更重要的作用。 土力学与桥梁工程 基础常常是建桥成败的关键，长期以来，在桥墩基础的结构动力设计和特性分析中，主要采取的是土力学近似方法。对于超静定的 大跨度桥梁结构，基础的沉降、倾斜活水平位移是引起结构过大次 生应力的重要因素；在软土地区高速公路建设中的“桥头跳车”是 影响工程质量的技术难题，解决这一难题的技术关键在于图和处理 好桥墩与高路堤之间沉降差，这涉及和高路堤的沉降计算与控制、 填土的碾压质量控制以及阮籍的加固处理等问题。 总结
土力学试卷及答案总结 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
土力学试卷及参考答案 一、填空题（每空1分，共10分） 1． 在工程中常用_____标准贯入试验________试验来判别天然砂层的密实度。 2． 在土层中，通过土粒传递的粒间应力称为________有效应力____。 3． 土在侧限条件下的压缩性可以用____孔隙比______和_____应力关系曲线（或e-p 曲线）____的关系曲线来表 示。 4． 地基的总沉降为____瞬时____沉降、固结沉降和_____次固结_____沉降三者之和。 5． 地基沉降计算深度下限，一般可取地基附加应力等于自重应力的 σc 。 6． 土中的液态水可分为自由水和__结合水________两大类。 7． 砂土和粘性土的工程分类分别按 颗粒的粒径大小 和 塑性指数 进行。 二、选择题（每小题1分，共10分） 1．建筑物基础作用于地基表面的压力，称为（ A ） A 、基底压力 B 、基底附加压力 C 、基底净压力 D 、附加压力 2．在土的三相比例指标中，直接通过试验测定的是（B ） A 、s G ，w ，e B 、s G ，w ，ρ C 、s G ，ρ ，e D 、γ，w ，e 3．地下水位长时间下降，会使（ A ） A 、地基中原水位以下的自重应力增加 B 、地基中原水位以上的自重应力增加 C 、地基土的抗剪强度减小 D 、土中孔隙水压力增大 4．室内压缩试验的排水条件为（ B ） A 、单面排水 B 、双面排水 C 、不排水 D 、先固结，后不排水 5．设条形基础的宽度B ，沉降量S ，若基底单位面积平均附加压力相同，则（ A ） A 、B 大S 大 B 、B 大S 小 C 、B 对S 无影响 D 、无法确定 6．土中一点发生剪切破坏时，破裂面与小主应力作用方向的夹角为（ B ）