土的三相指标
图 1-2 土的三相图
（ 1 ）土的天然密度或重度
单位体积土的质量（重量）。
（ kg/m3 ）（ 1-3a ）
（ kN/m3 ）（ 1-3b ）
且有关系
（ 1-4 ）
试验测定方法：环刀法等。
（ 2 ）土的含水量（率）w
土中水的质量（重量）与土粒质量（重量）之比，以百分数表示。
（ 1-5 ）
试验测定方法：烘干法
（ 3 ）土粒相对密度（土粒比重）G s
土粒相对密度定义为土粒的质量与同体积 4oC 纯水的质量之比。
（无量纲）（ 1-6 ）
试验测定方法：比重瓶煮沸法。由此还可得到
（ 1-7 ）
以下指标由基本指标导出。设土颗粒的体积为 1 ，按照各指标的定义，可得到单元土的三相简图如图 1-3 所示。
图 1-3 单元土的三相简图
（ 4 ）孔隙比e
孔隙比为土中孔隙何种与土粒体积之比，用小数表示。
（ 1-8 ）
（ 5 ）孔隙率n
土中孔隙体积与土的总体积之比。
（ 1-9 ）
且有
或（ 1-10 ）
（ 6 ）饱和度Sr
土中所含水分的体积与孔隙体积之比 , 反映了土体中孔隙被水充满的程度。
（ 1-11 ）
（ 7 ）土的饱和容重和浮重度（有效重度）
饱和重度为土处于饱和状态时的重度，浮重度为土浸入水中受到浮力时的重度。
（ 1-12 ）
（ 1-13 ）
（ 8 ）干重度
土中颗粒的重量与土体积之比。
（ 1 － 14 ）
（ 9 ）各重度之间的比较
（ 1 － 15 ）
（ 10 ）最大干容重和最优含水量
同一种土，采用同一种方法压密击实时，所能达到的最大干容重与其含水量有关，达到最大干容重时所对应的含水量称为最优含水量，显然干容重最大时，填土的密实度最高。
7 ．土的物理状态
土的物理状态主要是指：
无粘性土：密实程度，疏松或密实。粘性土：稠度，即土的软硬程度。
土的干湿软硬松密等状态。
（ 1 ）无粘性土密实程度指标
① 孔隙比
孔隙比愈大，则土愈松散，反之越密实。
孔隙比仅适用于级配相近的土的密实度的比较，且取原状土样测定孔隙比比较困难。
② 相对密度D r
（ 1 － 16 ）
其中，e 为原状土的孔隙比，和分别为该种土所能达到的最大、最小孔隙比。同样，它也存在着原状土孔隙比较难测定的问题。
③ 标准贯入系数N 63.5
通过现场标准贯入试验确定，适用范围较广。
（ 2 ）粘性土的状态及可塑性
即粘性土的软硬程度，或称稠度状态，如图 1-4 所示。其中：
图 1-4 粘性土的物理状态
液态：含水量较大，颗粒之间有自由水，且粒间联结很弱。宏观上表现为粘土处于粘滞流动状态。
可塑态：颗粒之间的主要为外层间的结合水，土粒之间有一定的联结力。宏观上表现为土的形状可任意改变而不裂不断，外力解除后，土仍保持改变后的形状，这种性能称为可塑性，是粘性土区别于无粘性土的重要特征。
半固态：颗粒间的水主要是强结合水和扩散层的内层结合水，粒间联结比较牢固，土失去可塑性。
固态：土间之水为强结合水，粒间联结非常牢固，土体积已不随含水量的减少而减少。
它有以下几个稠度界限（粘性土由一种状态变为另一状态的分界含水量）：
液限：由液性状态转变为塑性状态时的分界含水量。由锥式（碟式）液限仪法或液塑限联合测定法确定。
塑限：由塑性状态转变为半固体状态时的分界含水量。由搓条法或液塑限联合测定法确定。
缩限：由半固态转变为固态的分界含水量。
（ 3 ）塑性指数
（ 1 － 17 ）
反映粘性土的可塑性的大小，综合反映出该种土的固有特性（指颗粒组成、矿物成分、结构性等），可作为粘性土分类的指标。
（ 4 ）液性指数
（ 1 － 18 ）
由此可判断粘性土所处的物理状态：
，半固态或固态；
，可塑态； ，液 态
5 ．土（岩）的工程分类
以《建筑地基基础设计规范》（ GB5007 － 2002 ）为例，作为建筑地基的土 ( 岩 ), 可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等六类。其中，岩石按强度、完整程度等分类，粗粒土按其级配（及颗粒是否圆滑）分类，细粒土按塑性指数分类。 （ 1 ）岩石
按强度：坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩。 按完整程度：完整、较完整、较破碎、破碎、极破碎。 （ 2 ）碎石土
碎石土是指粒径大于 2mm 的颗粒含量超过总质量的 50% 的土，由大到小，包括：漂石（块石）、卵石（碎石）、圆砾（角砾）砾。 （ 3 ）砂土
砂土是指粒径大于 2mm 的颗粒含量不超过总质量的 50% ，粒径大于 0.075mm 的颗粒含量超过总质量的 50% 的土，由大到小，包括：砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂。 （ 4 ）粉土
粉土是指粒径大于 0.075mm 的颗粒含量不超过总质量的 50% 且塑性指数 IP ≤ 10 的土。 （ 5 ）粘性土
粘性土是指塑性指数 的土。其中： ，粉质粘土； ， 粘土。
土的物理化学性质
本试卷可能用到的公式一览 1. 常用的物理性质指标之间的换算公式 1d w ρρ= + 1(1) s w n G w ρρ=- + (1)s r s w wG S G w ρρρ= +- (1) 1s w G w e ρρ += - (1)(1) s sat w s G G w ρ ρρ-= ++ (1)'(1) s s G g G w ργ-= + 2. 基底应力求解 max min p P G M lb W p ?+= ±?? 3. 单位体积的渗流力 w j i γ=? （顺坡出流 i = sin α) 4. 渗透系数测定公式 常水头试验 k ＝VL /Aht 变水头试验 1212 ln ()h aL k A t t h =-- 平行于分层面的渗流 i i i k H k H = ∑∑ 垂直于分层面的渗流i i i H k H k = ∑∑ 5. 流土型土的（竖向）临界水力梯度（针对无粘性土的表层） (1)(1)cr s i n G =-- 6. 单向压缩量公式 11 1v v s a S pH m pH pH e E = ?=?=?+ e-p 法 1111()()lg[]1() si zi si zi ci i i si si C H e σσσσσσ++++++= ++ e-lgp 法 7. 关于固结 /v s w C kE γ= 2 /v v T C t H = 2()22218 11(1,3)v m T m U e m m ππ∞ -==-=???∑ 8. 土的抗剪强度 213tan (45)2tan(45)22o o f f c ?? σσ=++?+ 231tan (45)2tan(45)22o o f f c ??σσ=--?- 313[()]u B A σσσ?=?+?-? 9. 土坡稳定安全系数 'cos 'sin f s T W tg F T J W J α? α= = ++
一：粒径不均匀系数10 10 u d C d = 曲线的曲率系数 60 10230 d d d C c = 土的相对密度 w s w s s m m d ρρ== 土的天然含水量 %100?= s w m m ω 土的天然密度V m =ρ 孔隙比s v V V e = 孔隙率 %100?= V V n v 饱和度%100?=v w r V V S 土的干密度 V m s d = ρ 土的饱和密度 V V m w v s sat ρρ+= 浮密度 w s a t w v s V V m ρρρρ-=+= ' 相对密度 )() (D m i n m a x m i n m a x m i n m a x m a x γγγγγγ--=--= e e e e r 1 0.67 0.33 塑性指数 P L P w w I -= 17 10 3 稠度指数 P L L c w w w w I --= 1 活动度 m I A P = 灵敏度 1 q q S t = 二：毛 细水 柱 上 举 力 θ σπθπcos 2cos 2F r r s == 上升高 度 w d h γσ直径4max = 雷诺数 粘滞 系数 管径流速圆管 s d v e = R 粘滞系数 水力半径 流速明渠s v e R R = 2 3s 18)1( d R s gd s v w e -= =ρρ粘滞系数 砂粒粒径流速水夹带泥沙 在土隙中 s vd m ki ki ki v s vd m 50e 5 .010e 0.23n 75.01R ))5.01(200)5((R +=== 或者一般）（ 达西定律q A =v =ki 三：自重应力σcz =γz σcz = γi h i n i=1 中心荷载p =F+G A 偏心荷载p min max = F+G A ± M W = F+G A 1± 6e ? 其中p max = 2（F+G)3b （?2 ?e ） 布森涅斯克解σz = α F z 其中α= 3 2π1 z 2+1 52 变形模量 R v v πθρσ2cos ' , z = 四：变形量 11 2 1211s h e e e h h i +-= -=压缩系数a = e 1?e 2p 1?p 2 压缩指数C c = e 1?e 2lgp 2?lgp 1 = e 1?e 2 lg p 2p 1 压缩模量E s = 1+e 1a 4 20 E 0=ω 1?μ2 p 1b s 1 p 1：
土的三相指标 图 1-2 土的三相图 （ 1 ）土的天然密度或重度 单位体积土的质量（重量）。 （ kg/m3 ）（ 1-3a ） （ kN/m3 ）（ 1-3b ） 且有关系 （ 1-4 ） 试验测定方法：环刀法等。 （ 2 ）土的含水量（率）w 土中水的质量（重量）与土粒质量（重量）之比，以百分数表示。
（ 1-5 ） 试验测定方法：烘干法 （ 3 ）土粒相对密度（土粒比重）G s 土粒相对密度定义为土粒的质量与同体积 4oC 纯水的质量之比。 （无量纲）（ 1-6 ） 试验测定方法：比重瓶煮沸法。由此还可得到 （ 1-7 ） 以下指标由基本指标导出。设土颗粒的体积为 1 ，按照各指标的定义，可得到单元土的三相简图如图 1-3 所示。 图 1-3 单元土的三相简图 （ 4 ）孔隙比e 孔隙比为土中孔隙何种与土粒体积之比，用小数表示。 （ 1-8 ）
（ 5 ）孔隙率n 土中孔隙体积与土的总体积之比。 （ 1-9 ） 且有 或（ 1-10 ） （ 6 ）饱和度Sr 土中所含水分的体积与孔隙体积之比 , 反映了土体中孔隙被水充满的程度。 （ 1-11 ） （ 7 ）土的饱和容重和浮重度（有效重度） 饱和重度为土处于饱和状态时的重度，浮重度为土浸入水中受到浮力时的重度。 （ 1-12 ） （ 1-13 ） （ 8 ）干重度 土中颗粒的重量与土体积之比。 （ 1 － 14 ） （ 9 ）各重度之间的比较
（ 1 － 15 ） （ 10 ）最大干容重和最优含水量 同一种土，采用同一种方法压密击实时，所能达到的最大干容重与其含水量有关，达到最大干容重时所对应的含水量称为最优含水量，显然干容重最大时，填土的密实度最高。 7 ．土的物理状态 土的物理状态主要是指： 无粘性土：密实程度，疏松或密实。粘性土：稠度，即土的软硬程度。 土的干湿软硬松密等状态。 （ 1 ）无粘性土密实程度指标 ① 孔隙比 孔隙比愈大，则土愈松散，反之越密实。 孔隙比仅适用于级配相近的土的密实度的比较，且取原状土样测定孔隙比比较困难。 ② 相对密度D r （ 1 － 16 ） 其中，e 为原状土的孔隙比，和分别为该种土所能达到的最大、最小孔隙比。同样，它也存在着原状土孔隙比较难测定的问题。 ③ 标准贯入系数N 63.5 通过现场标准贯入试验确定，适用范围较广。 （ 2 ）粘性土的状态及可塑性 即粘性土的软硬程度，或称稠度状态，如图 1-4 所示。其中：
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
一、 土的不均匀程度： C U = 10 60 d d 式中 d 60——小于某粒径颗粒含量占总土质量的60%时的粒径， 该粒径称为限定粒径 d 10——小于某粒径颗粒含量占总土质量的10%时的粒 径，该粒径称为有效粒径。 C U 小于5时表示颗粒级配不良，大于10时表示颗粒级配良好 二 1、土的密度ρ和土的重力密度γ ρ= v m （t/m 3或g/cm 3） γ=ρg(KN/m 3 ) 一般g=10m/s 2 ρ 表示土的天然密度称为土的湿密度 γ 表示天然重度。 天然状态下土的密度和重度的变化范围较大， 一般ρ=1.6——2.2（t/m 3），γ=16——22（KN/m 3 ) 2、土粒比重ds (相对密度) d s =w s s v m ρ ρw ——水的密度，可取1t/m 3 3 土的含水量 = ωs m m ω×100% 换算指标
4、土的孔隙比e e=s v v v 5、土的孔隙率n n=%100?v v v 6、土的饱和度Sr Sr=v w V V 7、土的干密度ρ d ρd =v m s (t/m 3 ) γd =ρd g(KN/m 3 ) 8、土的饱和密度ρ sat ρsat =v v m w v s ρ+ ( t/m 3 ) 饱和重度 9、土的有效密度ρ ， 和有效重度γ, ρ， =v v m w v s ρ- ( t/m 3 ) =ρ sat –ρ w γ,= ρ ， g=γ sat -γw 土的三相比例指标换算公式
10、砂的相对密度Dr Dr=min max max e e e e -- 11、塑性指数I P I P =ωL -ωP (不要百分号) 液性指数I L I L =P L P ωωωω-- ωL ——液限
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
1 地基承载力 1.1 地基承载力术语 地基承载力是指地基土单位面积上所能承受荷载的能力，以KPa计。从土力学的最基本概念来划分，地基承载力有极限承载力和容许承载力之分。通常把地基濒临失稳破化时地基土单位面积上所能承受的最大荷载称为极限承载力（Pu）。地基容许承载力是指考虑一定安全储备后的地基承载力，由地基极限承载力除以安全系数得到地基容许承载力。 按照我国的设计习惯，容许承载力一词实际上包括了两种含义。一种仅指取用的承载力满足强度和稳定性的要求，在荷载作用下地基土尚处于弹性状态或仅局部出现塑性，取用的承载力值距极限承载力有足够的安全度；另一种含义是指不仅满足强度和稳定性的要求，同时必须满足建筑物的允许变形的要求，即同时满足变形的要求。前一种概念完全限于地基承载力的取值问题，是对强度和稳定性的一种控制标准，是相对于极限承载力而言的；后一种概念是对地基设计的控制标准，地基设计必须同时满足强度和变形两个问题，缺一不可。这两个概念说的并不是同一范畴的问题，但由于都使用了“容许承载力”这一术语，容易混淆概念。 极限承载力可以用极限承载力公式计算，例如太沙基（Terzaghi)公式和汉森（Hansen)公式都是极限承载力公式，地基极限承载力也可以通过平板载荷试验求得。 比例界限是指平板载荷试验的p--s曲线上，相应于直线段终点的压力值，是从试验结果取用地基承载力的一种方法，是容许承载力的一种试验值。 临塑荷载或P?荷载是俄罗斯学者普则列夫斯基用弹塑性混合法求解的一种结果，表示地基中塑性区开展的深度为零或为基础宽度的?时分别对应的压力值，可以作为容许承载力的一种计算值。《建筑地基基础设计规范》所用的地基承载力计算公式就是经过修正的P?公式。 地基承载力的基本值是《建筑地基基础设计规范》（GB50007-89）曾经使用过的一个术语，是从地基承载力表中查得但尚未经过统计修正的地基承载力数值，按其属性是容许承载力。现在由于地基承载力表已从规范中取消了，这个术语也应经退出了历史舞台。 地基承载力特征值是《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）提出的一个术语。根据本规范的规定，其定义为“指由载荷试验测定的地基土压力变化
土力学试卷（力学专业版）节选 学校_________ 专业_________ 班级___ ___学号__________ 姓名________得分______ 一、名词解释(每题 3 分) 7 . 粒组 8 . 界限粒径 9 . 不均匀系数 10. 曲率系数 11. 缩限 12. 塑限 13. 液限 14. 塑性指数 15. 液性指数 16. 土粒比重 18. 最优含水量 19. 饱和度 21.渗透系数 22.渗透力 23.渗透变形 24.流土 25.管涌 26.临界水力坡降
27.有效应力 28.孔隙水应力 29.有效应力原理 31.自重应力 32.附加应力 33.基底净反力 34.土的压缩： 35.压缩系数： 36.压缩指数： 37.再压缩指数： 38.压缩模量： 39.变形模量： 40.静止侧压力系数： 41.前期固结应力： 42.超固结比： 43.超固结土： 44.正常固结土：
45.欠固结土 46.固结系数： 47.固结度： 51.土的抗剪强度 52.快剪 53.固结快剪 54.慢剪 55.不排水剪 56.固结不排水剪 57.排水剪 58.剪胀性 59.剪缩性 64.残余强度
65.砂土液化 66.静止土压力 67.主动土压力 68.被动土压力 69.临界深度 70.临塑荷载 71.极限承载力 72.允许承载力 73.塑性开展区 二、填空题(每题 3 分) 2 .粘土矿物包括_________、_________、________、_________等晶体矿物及非晶体矿物。 3 .土中主要的粘矿物有_____、______、______，它们都是由 ___________________组成的层状晶质矿物。 7 .伊里石（水云母）与蒙脱石结晶格架的主要区别是____________________________________________。
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>φ D．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____。 12.土的颗粒级配曲线愈陡，其不均匀系数C u值愈____。 13.人工填土包括素填土、冲填土、压实填土和____。 14.地下水按埋藏条件可分为上层滞水、________和承压水三种类型。 15.在计算地基附加应力时，一般假定地基为均质的、应力与应变成________关系的半空间。 16.前期固结压力大于现有土自重应力的土称为________土。 17.土的抗剪强度指标在室内通过直接剪切试验、三轴压缩试验和________验测定。 18.无粘性土土坡的稳定性大小除了与土的性质有关外，还与____有关。 19.墙后填土为粘性土的挡土墙，若离填土面某一深度范围内主动土压力强度为零，则该深
一、简答题 1.地基破坏模式有几种？发生整体剪切破坏时p-s曲线的特征如何？ 2.何为地基塑性变形区？ 3.何为地基极限承载力(或称地基极限荷载)？ 4.何为临塑荷载、临界荷载p1/4？ 5.地基破坏型(形)式有哪几种？各有何特点。 6.试述地基极限承载力一般公式的含义。 二、填空题 1.确定地基承载力的方法一般有、、、等。 2.地基极限承载力的公式很多，一般讲有和公式等。(给出任意两个) 3.一般来讲，浅基础的地基破坏模式有三种： 、和。 4. 是指地基稳定具有足够安全度的承载力，它相当于地基极限承载力除以一个安全系数k，且要验算地基变形不超过允许变形值。 三、选择题 1.下面有关P cr与P1/4的说法中，正确的是（）。 A. P cr与基础宽度b无关，P1/4与基础宽度b有关 B. P cr与基础宽度b有关，P1/4与基础宽度b无关 C. P cr与P1/4都与基础宽度b有关 D. P cr与P1/4都与基础宽度b无关 2.一条形基础b=1.2m，d=2.0m，建在均质的粘土地基上，粘土的Υ=18KN/m3，φ=150，c=1 5KPa,则临塑荷载P cr和界线荷载P1/4分别为（） A. , C. , 3.设基础底面宽度为b，则临塑荷载P cr是指基底下塑性变形区的深度z max=（）的基底压力。 3 B.> b/3 C. b/4 ，但塑性区即将出现 4.浅基础的地基极限承载力是指（）。 A.地基中将要出现但尚未出现塑性区时的荷载 B.地基中的塑性区发展到一定范围时的荷载 C.使地基土体达到整体剪切破坏时的荷载 D.使地基土中局部土体处于极限平衡状态时的荷载 5.对于（），较易发生整体剪切破坏。 A.高压缩性土 B.中压缩性土 C.低压缩性土 D.软土 6.对于（），较易发生冲切剪切破坏。 A.低压缩性土 B.中压缩性土 C.密实砂土 D.软土
书上18页表1——5的公式的推导过程（对后面的章节的知识补充）： 1、土的密度：即表示单位土体的质量，单位：g/cm 3或kg/m 3 ρ= m V = m s +m w V a +V w +V s 2、土的容重：即表示单位土体的重量，单位：N/cm 3或KN/m 3 γ=ρg 3、土的比重：土粒质量与同体积纯水在4摄氏度下的质量之比（无量纲） G s = m s V s .ρw = ρs ρw 4、土壤含水量：土中水的质量与土的质量的比值 ω % = m w m s = m ?m s m s 5、干密度：单位体积土的质量，单位：g/cm 3或kg/m 3 基本公式：ρd =m s V (1) 又∵G s =m s V s .ρw →m s =V s .ρw .G s ；∴ρd =m s V = V s .ρw .G s V 又∵ V s V = V s V s +V v = 11+e (或者1+e=1+ V v V s = V V s , ∴ V s V = 1 1+e ) ∴ρd =ρw ×G s (1+e) (2) ρd = m s V = m s V .m m =m V .m s m = ρ1+ω (1+ω=1+ m w m s = m m s ,∴ m s m = 11+ω ) (3) 6、孔隙比：孔隙体积与固体颗粒实体体积之比 基本公式：e=V v V s (1) 又∵e= V v V s = V ?V s V s =V V s ?1， 又∵V =m s ρd ，V s = m s ρs ∴e= V V s ?1= m s ρd / m s ρs ?1=ρs ρd ?1 (2) ∵ρd = ρ1+ω ∴e= ρs ρd ?1= ρs 1+ω ρ?1 (3) 又因为n= V v V , e= V v V s =V v V ?V v , 1e = V ?V v V v = V V v ?1=1 n ?1 ∴e= n 1?n (4) 7、孔隙率：孔隙体积与土样总体积之比 基本公式：n= V v V (1)
《土力学》第六章习题集及详细解答 第6章土中应力 一填空题 1．分层总和法计算地基沉降量时，计算深度是根据应力和应力的比值确定的。 2．饱和土的有效应力原理为：总应力σ=有效应力σˊ+孔隙水压力u ，土的和只随有效应力而变。地下水位上升则土中孔隙水压力有效应力。 3．地基土层在某一压力作用下，经历时间t所产生的固结变形量与最终固结变形量之比值称为。 二选择题 1．对非压缩性土，分层总和法确定地基沉降计算深度的标准是（ D ）。 (A) ；(B) ；(C) ；(D) 2．薄压缩层地基指的是基底下可压缩土层的厚度H与基底宽度b的关系满足（ B ）。 (A) ；(B) ；(C) ；(D) 3．超固结比的土属于（ B ）。 (A) 正常固结土；(B) 超固结土；(C) 欠固结土；(D) 非正常土 4．饱和黏性土层在单面排水情况下的固结时间为双面排水的（ C ）。 (A) 1倍；(B) 2倍；(C) 4倍；(D) 8倍 5．某黏性土地基在固结度达到40%时的沉降量为100mm，则最终固结沉降量为（ B ）。 (A) 400mm ； (B) 250mm ； (C) .200mm ； (D) 140mm 6．对高压缩性土，分层总和法确定地基沉降计算深度的标准是（ C ）。 (A) ；(B) ；(C) ；(D) 7．计算时间因数时，若土层为单面排水，则式中的H取土层厚度的（ B ）。 (A)一半； (B) 1倍； (C) 2倍； (D) 4倍 8．计算地基最终沉降量的规范公式对地基沉降计算深度的确定标准是（ C ）。 (A) ；(B) ；(C) ；(D)
9．计算饱和黏性土地基的瞬时沉降常采用（ C ）。 (A) 分层总和法； (B) 规范公式； (C) 弹性力学公式； 10．采用弹性力学公式计算地基最终沉降量时，式中的模量应取（ A ） (A) 变形模量； (B) 压缩模量； (C) 弹性模量； (D) 回弹模量 11．采用弹性力学公式计算地基瞬时沉降时，式中的模量应取（ C ）。 (A) 变形模量； (B) 压缩模量；(C) 弹性模量；(D) 回弹模量 12．当土处于正常固结状态时，其先期固结压力与现有覆盖土重的关系为（ B ）。 (A) ； (B) ；(C) ； 13．当土处于欠固结状态时，其先期固结压力与现有覆盖土重的关系为（ C ）。 (A) ； (B)； (C)； 14．已知两基础形状、面积及基底压力均相同，但埋置深度不同，若忽略坑底回弹的影响，则（ C ）。 (A)两基础沉降相同； (B)埋深大的基础沉降大； (C)埋深大的基础沉降小； 15．埋置深度、基底压力均相同但面积不同的两基础，其沉降关系为（ B ）。 (A)两基础沉降相同； (B)面积大的基础沉降大； (C)面积大的基础沉降小；16．土层的固结度与所施加的荷载关系是（ C ）。 (A)荷载越大，固结度也越大 (B)荷载越大，固结度越小 (C)固结度与荷载大小无关 17．黏土层在外荷载作用下固结度达到100%时，土体中（ D ）。 (A)只存在强结合水； (B)只存在结合水 (C)只存在结合水和毛细水；(D) 有自由水 18．有两个黏土层，土的性质相同，土层厚度与排水边界条件也相同。若地面瞬时施加的超荷载大小不同，则经过相同时间后，两土层的平均孔隙水压力（ A ）。 (A)超荷载大的孔隙水压力大； (B)超荷载小的孔隙水压力大； (C)一样大 三、判断改错题 1．×，改“偏大”为“偏小”。 2．×，改“角点”为“中心点” 3．×，应取与土层自重应力平均值相对应的孔隙比 4．×，对一般土，应为；在该深度以下如有高压缩性土，则应继续向下计算至 处。 5．×，压缩模量应按实际应力段范围取值。 6．√ 7．×，沉降偏大的原因时因为弹性力学公式时按均质的线性变形半空间的假设得到的，而实际上地基常常是非均质的成层土。 8．√
第一章 1. 土是由固体颗粒、I 水 和［气体 组成的三相体。 2. 土颗粒粒径之间大小悬殊越大，颗粒级配曲线越 ■平缓，不均匀系数越 大，颗粒级配越［好。为了获得较大的密实度，应选择级配■良好 的土料 作为填方或砂垫层的土料。 3. 塑性指数是指粘性土处于 4?根据1液性指数可将粘性土划分为 塑、和流塑五种不同的软硬状态 5. 反映无粘性土工程性质的主要指标是土的 隙比 结合指标1 相对密实度 来衡量。 6. 在土的三相指标中，可以通过试验直接测定的指标有 比重、含水量 密度，分别可用 7. 土的物理状态，对于无粘性土，一般 指其 指它的稠度 8. 土的结构是指由土粒单元的大小、形状、相互排列及其连接关系等因素形成 9. 土的灵敏度越高，结构性越强，其受扰动后土的强度降低就越 ■多。 10. 工程上常用不均匀系数表示土的颗粒级配，一般认为，不均匀系数 小于5 的土属级配不良，不均匀系数■大于10的土属级配良好。有时还需要参考 曲 率系数值。 11. 土的含水量为土中［水 的质量与1 土固体颗粒 的质量之比。 12. 某砂层天然饱和重度为20KN/m3 土粒比重为2.68，并测得该砂土的最大干 密度为1.71g/cm3，最小干密度为1.54g/cm3，则天然孔隙比为 0.68 ，最大孔 第二章 坚硬 、 硬塑 、 可塑 比重瓶 法、 烘干 法和 环刀 ，工程上常用指标 法测定。 ；而对于粘性土，则是 的综合特征，一般分为单粒结构 蜂窝结构和絮状结构三种基本类 隙比为0.74 13.可分为岩浆岩 软质岩石 硬质岩 石 14.砂土是指粒径大于 2 mm 的颗粒累计含量不超过总质量的 径大于0.075 mm 的颗粒累计含量超过总质量的 15. 土由可塑状态转到流动状态的界限含水量 叫做 或碟式液限仪 测定；土由半固态转到可塑状态的界限含水量叫做 测定。 得到的最优含水量越 50 % 50 % 的土。 液限，可用 ，而粒 锥式液限仪 塑限，可 用搓条法或液、塑限联合测定法 16. 在击实试验中，压实功能越大, 大干密度越■高 17. 土 18. 19. O 土按颗粒级配和塑性指数可分为 四种土。 土中液态水按其存在状态可分为 碎石土 结合水 工程上常按塑性指数的大小把粘性土分为 相应的塑性指数范围分别为 大于17 、 砂土 ，相应得到的最 粉土 粘性 自由水 粘土 、 大于10且小于等于17 粉质粘土 两种；其 密实度 可塑状态时的含水量变化范围。 密实度 O 按其成因 O
一、常用的物理性质指标之间的换算公式 1d w ρ ρ=+ 1(1) s w n G w ρρ=- + (1)s r s w wG S G w ρρρ= +- (1) 1s w G w e ρρ += - (1)(1) s sat w s G G w ρ ρρ-= ++ (1)'(1) s s G g G w ργ-= + 二、土的级配参数 6010u d C d = 2306010 ()c d C d d = 三、基底应力求解 max min p P G M lb W p ?+= ±?? 四、渗透系数测定公式 常水头试验 k ＝VL /Aht 变水头试验 1212 ln ()h aL k A t t h = - 平行于分层面的渗流 i i i k H k H = ∑∑ 垂直于分层面的渗流 i i i H k H k = ∑∑ 五、流土型土的（竖向）临界水力梯度（针对无粘性土的表层流土或者一维均质向上渗流且 渗流顶部无有效压重） (1)(1)cr s i n G =-- 六、单向压缩量公式 1 1e S H e ?= + 11 1v v s a pH m pH pH e E = ?=?=?+ e-p 法 1111()()lg[]1() si zi si zi ci i i si si C H e σσσσσσ++++++= ++ e-lgp 法 七、一维固结相关公式 /v s w C kE γ= 2/v v T C t H = 2()22218 11(1,3)v m T m U e m m ππ∞ -==-=???∑（当T v >0.16时，可取级数的第一项计算）
八、极限状态下土中应力状态表达式 213tan (45)2tan(45)2 2 o o f f c ?? σσ=++?+ 231tan (45)2tan(45)2 2 o o f f c ?? σσ=--?- 313[()]u B A σσσ?=?+?-? 九、圆弧滑动法 u s c L R F W d ??= ? 静水条件下的瑞典条分法 1212('()cos ')['(')cos ']()sin (')sin i i i i i i i i i i i i i i i i s i i i i i i i i i i c l W u b tg c l b h h tg F W u b b h h α?γγθ?αγγθ +-++= =-+∑∑∑∑ 静水条件下的毕肖普条分法 1 1 ['()'] ['(')'] sin /'sin i i i i i i i i i i i i i i i i s i i top i i i i c b W u b X tg c b b h X tg m m F W M R b h ?γ?αγα+-?+?++?== -∑∑∑∑ 十、地基承载力 按照塑性开展区确定的地基承载力 01 2 p q c f bN dN cN γγγ=++ 太沙基极限承载力公式 01 2 u q c f bN dN cN γγγ=++ 建筑地基基础设计规范中确定承载力设计值的公式 0(3)(0.5)a ak b d f f b d ηγηγ=+-+- 0a b d c f b M d M c N γγ=++
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。
挡土墙的一般力学计算 一、库伦主动土压力计算 二、主动土压力计算公式： 三、Eα=1/2γH2Ka 四、式中：Eα——主动土压力(KN)，γ——土的容重（KN/m3），H——挡土墙高(m) ，Ka——库伦主动土压力系数。 五、二、滑动稳定验算 六、挡土墙沿基底的滑动稳定系数Kc应不小于。计算公式为： 七、Kc= （W+Ey）f / Ex 八、式中：W——挡土墙自重，衡重式时，包括衡重台上的土重(KN)，Ex，Ey——主动土压力的水平和垂直分力（KN）， f——基底摩擦系数。 设计中，为增加挡土墙的抗滑稳定性，常将基底做成向内倾斜，以增大滑动稳定系数。基底斜坡坡度一般不超过1:5。 三、倾覆稳定验算 挡土墙绕墙趾的倾覆稳定系数Ko应不小于。计算公式为： Ko=（WZw+EyZx）/（ExZy） 式中：Zx——Ey对墙趾O点的力臂(m)，Zy——Ex对墙趾O点的力臂(m)，Zw——W对墙趾O点的力臂(m)。 四、基底应力及偏心验算 基底的合力偏心距e。计算公式为： e=B/2-Zn=B/2-（WZw+EyZx-ExZy）/（W+Ey） 在土质地基上，e≤B/6；在软弱岩石地基上，e≤B/5；在不易风化的岩石地基上，e≤B/4。 当e≤B/6时，墙趾和墙踵处的法向压应力为： σ1,2=（W+Ey）（1±6e/B）/B≤[σ] 式中，[σ] ——地基土修正后的容许承载力（KPa） [σ]= [σo]+K1γ1（B-2） 式中，[σo] ——地基土的容许承载力（KPa），K1 ——地基土容许承载力随基础宽度的修正系数，γ1 ——地基土的天然容重（KN/m3）。 当e>B/6时，基底出现拉应力，考虑到一般情况下地基与基础间不能承受拉力，故不计拉力而按应力重分布计算 基底最大拉应力： σ1=2（W+Ey）/ 3Zn≤[σ]
第1章 土的物理性质与工程分类 一．填空题 1． 颗粒级配曲线越平缓，不均匀系数越大，颗粒级配越好。为获得较大密实度，应选择级 配良好的土料作为填方或砂垫层的土料。 2． 粘粒含量越多，颗粒粒径越小，比表面积越大，亲水性越强，可吸附弱结合水的含量越 多，粘土的塑性指标越大 3． 塑性指标p L p w w I -=，它表明粘性土处于可塑状态时含水量的变化范围，它综合反 映了粘性、可塑性等因素。因此《规范》规定：1710≤
p I 为 粘土。 4． 对无粘性土，工程性质影响最大的是土的密实度，工程上用指标e 、r D 来衡量。 5． 在粘性土的物理指标中，对粘性土的性质影响较大的指标是塑性指数p I 。 6． 决定无粘性土工程性质的好坏是无粘性土的相对密度，它是用指标r D 来衡量。 7． 粘性土的液性指标p L p L w w w w I --= ，它的正负、大小表征了粘性土的软硬状态，《规范》 按L I 将粘性土的状态划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑。 8． 岩石按风化程度划分为微风化、中等风化、强风化。 9． 岩石按坚固程度划分为硬质岩石，包括花岗岩、石灰岩等；软质岩石，包括页岩、泥岩 等。 10．某砂层天然饱和重度20=sat γkN/m 3，土粒比重68.2=s G ，并测得该砂土的最大干 重度1.17max =d γkN/m 3，最小干重度4.15min =d γkN/m 3，则天然孔隙比e 为0.68，最大 孔隙比=max e 0.74，最小孔隙比=min e 0.57。 11．砂粒粒径范围是0.075~2mm ，砂土是指大于2mm 粒径累计含量不超过全重50%， 而大于0.075mm 粒径累计含量超过全重50%。
一、土的不均匀程度： C U = 式中 d 60 ——小于某粒径颗粒含量占总土质量的 60% 时的粒径，该粒径称为限定粒径 d 10 ——小于某粒径颗粒含量占总土质量的 10% 时的粒径，该粒径称为有效粒径。 C U 小于 5 时表示颗粒级配不良，大于 10 时表示颗粒级配良好 二 1 、土的密度ρ和土的重力密度γ ρ = （ t/m 3 或 g/cm 3 ） γ = ρ g( K N/m 3 ) 一般 g= 10m /s 2 ρ表示土的天然密度称为土的湿密度 γ表示天然重度。天然状态下土的密度和重度的变化范围较大，一般ρ =1.6 —— 2.2 （ t/m 3 ），γ =16 —— 22 （ K N/m 3 ) 2 、土粒比重 ds ( 相对密度 ) d s = ρ w ——水的密度，可取 1t/m 3 3 土的含水量 × 100% 换算指标 4 、土的孔隙比 e e = 5 、土的孔隙率 n
n = 6 、土的饱和度 Sr Sr= 7 、土的干密度ρ d ρ d = ( t/m 3 ) γ d = ρ d g(KN/m 3 ) 8 、土的饱和密度ρ sat ρ sat = ( t/m 3 ) 饱和重度 9 、土的有效密度ρ ，和有效重度γ , ρ ， = ( t/m 3 ) = ρ sat –ρ w γ , = ρ ，g= γ sat - γ w 土的三相比例指标换算公式 名称符号表达式常用换算公式单位 密度ρ ρ = 含水量ω ω = × 100 % 土粒比重ds d s =
孔隙比 e e = 孔隙率n n = 饱和度Sr Sr= 干土密度ρ d ρ d = 饱和土密度ρ sat ρ sat = 浮密度ρ ， ρ ， = 10 、砂的相对密度 Dr Dr= 11 、塑性指数 I P I P = ω L - ω P ( 不要百分号 ) 液性指数 I L I L = ω L ——液限 ω P ——塑限 12 、灵敏度： S t = q u ——原状土的无侧限抗压强度， kpa