《土力学》第二章习题及答案 第2章土的物理性质及工程分类 一、填空题 1.处于半固态的粘性土，其界限含水量分别是、。 2.根据塑性指数，粘性土被分为土及土。 3.淤泥是指孔隙比大于且天然含水量大于的土。 4.无粘性土根据土的进行工程分类，碎石土是指粒径大于2mm的颗粒超过总质量的土。 5.冻胀融陷现象在性冻土中易发生，其主要原因是土中水分向冻结区 的结果。 6.粘性土的灵敏度越高，受后其强度降低就越，所以在施工中应注意保护基槽，尽量减少对坑底土的扰动。 7.通常可以通过砂土的密实度或标准贯入锤击试验的判定无粘性土的密实程度。 二、名词解释 1.液性指数 2.可塑状态 3.相对密实度 4.土的湿陷性 5.土的天然稠度 6.触 变性 三、单项选择题 1.下列土中，最容易发生冻胀融陷现象的季节性冻土是： （A）碎石土 （B）砂土 （C）粉土 （D）粘土 您的选项（） 2.当粘性土含水量减小，土体积不再减小，土样所处的状态是： （A）固体状态 （B）可塑状态 （C）流动状态 （D）半固体状态 您的选项（） 3.同一土样的饱和重度γsat、干重度γd、天然重度γ、有效重度γ′大小存在的关系是： （A）γsat > γd > γ > γ′ （B）γsat > γ > γd > γ′ （C）γsat > γ > γ′> γd （D）γsat > γ′> γ > γd 您的选项（） 4.已知某砂土的最大、最小孔隙比分别为0.7、0.3，若天然孔隙比为0.5，该砂土的相对密实度Dr为： （A）4.0 （B）0.75 （C）0.25 （D）0.5 您的选项（）
5.判别粘性土软硬状态的指标是： （A）液限 （B）塑限 （C）塑性指数 （D）液性指数 您的选项（） 6亲水性最弱的粘土矿物是： （A）蒙脱石 （B）伊利石 （C）高岭石 （D）方解石 您的选项（） 7.土的三相比例指标中需通过实验直接测定的指标为： （A）含水量、孔隙比、饱和度 （B）密度、含水量、孔隙率 （C）土粒比重、含水量、密度 （D）密度、含水量、孔隙比 您的选项（） 8.细粒土进行工程分类的依据是： （A）塑限 （B）液限 （C）粒度成分 （D）塑性指数 您的选项（） 9.下列指标中，哪一指标数值越大，密实度越小。 （A）孔隙比 （B）相对密实度 （C）轻便贯入锤击数 （D）标准贯入锤击数 您的选项（） 10.土的含水量w是指： （A）土中水的质量与土的质量之比 （B）土中水的质量与土粒质量之比 （C）土中水的体积与土粒体积之比 （D）土中水的体积与土的体积之比 您的选项（） 11.土的饱和度S r是指： （A）土中水的体积与土粒体积之比 （B）土中水的体积与土的体积之比
第四章土的渗流性和渗流问题 一、填空题 1.当渗流方向向上，且水头梯度大于临界水头梯度时，会发生流砂现象。 2.渗透系数的数值等于水力梯度为1时，地下水的渗透速度越小，颗粒越粗的土，渗透系数数值越大。 3.土体具有被液体透过的性质称为土的渗透性或透水性。 4.一般来讲，室内渗透试验有两种，即常水头法和变水头法。 5.渗流破坏主要有流砂和管涌两种基本形式。 6.达西定律只适用于层流的情况，而反映土的透水性的比例系数，称之为土的渗 透系数。 7.出现流砂的水头梯度称临界水头梯度。 8.渗透力是一种体积力。它的大小和水力坡度成正比，作用方向与渗流 方向相一致。 二、名词解释 1.渗流力：水在土中流动时，单位体积土颗粒受到的渗流作用力。 2.流砂：土体在向上动水力作用下，有效应力为零时，颗粒发生悬浮、移动的现象。 3.水力梯度：土中两点的水头差与水流过的距离之比。为单位长度上的水头损失。 4.临界水力梯度：使土开始发生流砂现象的水力梯度。 三、选择题 1.流砂产生的条件为：（D ） （A）渗流由上而下，动水力小于土的有效重度 （B）渗流由上而下，动水力大于土的有效重度 （C）渗流由下而上，动水力小于土的有效重度 （D）渗流由下而上，动水力大于土的有效重度 2.饱和重度为20kN/m3的砂土，在临界水头梯度I Cr时，动水力G D大小为：（ C ）（A）1 kN/m3（B）2 kN/m3 （C）10 kN/m3 （D）20 kN/m3 3.反应土透水性质的指标是（D ）。 （A）不均匀系数（B）相对密实度（C）压缩系数（D）渗透系数 4.下列有关流土与管涌的概念，正确的说法是（C ）。 （A）发生流土时，水流向上渗流；发生管涌时，水流向下渗流 （B）流土多发生在黏性土中，而管涌多发生在无黏性土中 （C）流土属突发性破坏，管涌属渐进式破坏 （D）流土属渗流破坏，管涌不属渗流破坏 5.土透水性的强弱可用土的哪一项指标来反映（D ） （A）压缩系数（B）固结系数（C）压缩模量（D）渗透系数 6.发生在地基中的下列现象，哪一种不属于渗透变形（A ） （A）坑底隆起（B）流土（C）砂沸（D）流砂 7.下属关于渗流力的描述不正确的是（D ）。 （A）其数值与水力梯度成正比，其方向与渗流方向一致 （B）是一种体积力，其量纲与重度的量纲相同 （C）流网中等势线越密集的区域，其渗流力也越大 （D）渗流力的存在对土体稳定总是不利的 8.下列哪一种土样更容易发生流砂（B ） （A）砂砾或粗砂（B）细砂或粉砂（C）粉质黏土（D）黏土
《土力学》第二章习题集及详细解答 第2章土的物理性质及分类 一填空题 1.粘性土中含水量不同，可分别处于、、、、四种不同的状态。其界限含水量依次是、、。 2.对砂土密实度的判别一般采用以下三种方法、、。 3.土的天然密度、土粒相对密度、含水量由室内试验直接测定，其测定方法分别是、、。 4. 粘性土的不同状态的分界含水量液限、塑限、缩限分别用、、测定。 5. 土的触变性是指。 6.土的灵敏度越高，其结构性越强，受扰动后土的强度降低越。 7. 作为建筑地基的土，可分为岩石、碎石土砂土、、粘性土和人工填土。 8.碎石土是指粒径大于 mm的颗粒超过总重量50%的土。 9.土的饱和度为土中被水充满的孔隙与孔隙之比。 10. 液性指数是用来衡量粘性土的状态。 二、选择题 1．作为填土工程的土料，压实效果与不均匀系数C u的关系：( ) （A）C u大比C u小好 (B) C u小比C u大好 (C) C u与压实效果无关 2.有三个同一种类土样，它们的含水率都相同，但是饱和度S r不同，饱和度S r越大的土，其压缩性有何变化？( ) (A)压缩性越大 (B) 压缩性越小 (C) 压缩性不变 3.有一非饱和土样，在荷载作用下，饱和度由80%增加至95%。试问土样的重度γ和含水率怎样改变？( ) (A)γ增加，减小 (B) γ不变，不变 (C)γ增加，增加 4.土的液限是指土进入流动状态时的含水率，下述说法哪种是对的？( ) (A)天然土的含水率最大不超过液限 (B) 液限一定是天然土的饱和含水率 (C)天然土的含水率可以超过液限，所以液限不一定是天然土的饱和含水率 5. 已知砂土的天然孔隙比为e＝0.303，最大孔隙比e max＝0.762，最小孔隙比e min＝0.114，则该砂土处于( )状态。 （A）密实（B）中密 (C)松散（D）稍密 6．已知某种土的密度ρ＝1.8g/cm3，土粒相对密度ds＝2.70，土的含水量w＝18.0％，则每立方土体中气相体积为( ) (A)0.486m3 (B)0.77m3 (C)0.16m3 (D)0.284m3 7.在土的三相比例指标中，直接通过室内试验测定的是（）。
第四章 土的渗透性和渗流问题 第一节 概述 土是由固体相的颗粒、孔隙中的液体和气体三相组成的，而土中的孔隙具有连续的性质，当土作为水土建筑物的地基或直接把它用作水土建筑物的材料时，水就会在水头差作用下从水位较高的一侧透过土体的孔隙流向水位较低的一侧。 渗透：在水头差作用下，水透过土体孔隙的现象 渗透性：土允许水透过的性能称为土的渗透性。 水在土体中渗透，一方面会造成水量损失，影响工程效益；另一方面将引起土体内部应力状态的变化，从而改变水土建筑物或地基的稳定条件，甚者还会酿成破坏事故。 此外，土的渗透性的强弱，对土体的固结、强度以及工程施工都有非常重要的影响。 本章将主要讨论水在土体中的渗透性及渗透规律，以及渗透力渗透变形等问题。 第二节 土的渗透性 一、土的渗透规律——达西定律 (一)渗流中的总水头与水力坡降 液体流动的连续性原理：（方程式） dw v dw v w w ??=2 211 2211v w v w = 1 221w w v v = 表明：通过稳定总流任意过水断面的流量是相等的；或者说是稳定总流的过水断面的 平均流速与过水断面的面积成反比。 前提：流体是连续介质 流体是不可压缩的； 流体是稳定流，且流体不能通过流面流进或流出该元流。 理想重力的能量方程式（伯努利方程式1738年瑞士数学家应用动能定理推导出来的。） c g v r p Z =++22 饱和土体空隙中的渗透水流，也遵从伯努利方程，并用水头的概念来研究水体流动中 的位能和动能。 水头：实际上就是单位重量水体所具有的能量。 按照伯努利方程，液流中一点的总水头h ，可以用位置水头Z ，压力水头U/r w 和流速水
第2章土的物理性质及分类 题 的物理性质指标？哪些是直接测定的指标？哪些是计算指标？ 水量大于乙土，试问甲土的饱和度是否大于乙土？ 限、液限和缩限？什么是液性指数、塑性指数？ 对地基土性质有何影响？ 的冻胀性？产生机理是什么？ 土分类塑性图的优点。 何对建筑地基岩土进行分类？ 的天然重度和含水量相同，相对密度不同，饱和度哪个大？ 隙比e、相对密实度D r判别砂土密实度的优缺点。 判别碎石土密实度方法？ 的灵敏度和触变性？试述在工程中的应用。 2-1中各图的横纵坐标，同时标出单位。 线（b）击实曲线（c）塑性图 图2-1 实性的主要因素什么？ 优含水量和最大干密度？ 水量ω<最优含水量ωop时，干密度ρd随ω增加而增大，ω>ωop时，ρd随ω增加而减小？ 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） 实效果的因素有哪些？ 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） 题 含水量不同，可分别处于、、、、四种不同的状态。其界限含水、、。 度的判别一般采用以下三种方法、、。 度、土粒相对密度、含水量由室内试验直接测定，其测定方法分别是、、。 不同状态的分界含水量液限、塑限、缩限分别用、、测定。 性是指。 度越高，其结构性越强，受扰动后土的强度降低越。
地基的土，可分为岩石、碎石土砂土、、粘性土和人工填土。 指粒径大于 mm的颗粒超过总重量50%的土。 为土中被水充满的孔隙与孔隙之比。 是用来衡量粘性土的状态。 工程的土料，压实效果与不均匀系数C u的关系：( ) 比C u小好(B) C u小比C u大好(C) C u与压实效果无关 种类土样，它们的含水率都相同，但是饱和度S r不同，饱和度S r越大的土，其压缩性有何变化？( ) 越大(B) 压缩性越小(C) 压缩性不变 土样，在荷载作用下，饱和度由80%增加至95%。试问土样的重度γ和含水率怎样改变？( ) ，减小(B) γ不变，不变(C)γ增加，增加 指土进入流动状态时的含水率，下述说法哪种是对的？( ) 的含水率最大不超过液限 定是天然土的饱和含水率 的含水率可以超过液限，所以液限不一定是天然土的饱和含水率 的天然孔隙比为e＝0.303，最大孔隙比e max＝0.762，最小孔隙比e min＝0.114，则该砂土处于( )状态。 （B）中密 (C)松散（D）稍密 土的密度ρ＝1.8g/cm3，土粒相对密度ds＝2.70，土的含水量w＝18.0％，则每立方土体中气相体积为( ) m3 (B)0.77m3(C)0.16m3(D)0.284m3 比例指标中，直接通过室内试验测定的是（）。 ； (B) d s，w, ρ； (C) d s，e, ρ； (D) ρ，w, e。 性土，它们的液限w L相同，但塑性指数I P不同，I P越大，则土的透水性有何不同（）。（湖北工业大学2005年攻读硕士学位研究 性增大；(B) 透水性不变；(C) 透水性减小。 土的物理特征指标有哪些（）。（湖北工业大学2005年攻读硕士学位研究生入学考试） 隙比e，最大孔隙比e max，最小孔隙比e min； 重度r dmax，最优含水量w op，压实度 c； 水量w，塑限W p，液限W L。 土的工程性质影响最大的因素是（）。 ； (B)密实度； (C)矿物成分； (D)颗粒的均匀程度。 状态的砂土的密实度一般用哪一种试验方法测定（）。 验； (B)十字板剪切试验； (C)标准贯入试验； (D)轻便触探试验。 的液性指数=0.6，则该土的状态（）。
2-3 如图 2 － 16 所示，在恒定的总水头差之下水自下而上透过两个土样，从土样 1 顶面溢出。 （ 1 ）已土样 2 底面c －c 为基准面，求该面的总水头和静水头 ; （ 2 ）已知水流经土样 2 的水头损失为总水头差的 30% ，求b －b 面的总水头和静水头； （ 3 ）已知土样 2 的渗透系数为 0.05cm /s ，求单位时间内土样横截面单位面积的流量； ( 4 ) 求土样 1 的渗透系数。 图 2 － 16 习题 2 － 3 图（单位： cm ） 2-3 如图 2-16 ，本题为定水头实验，水自下而上流过两个土样，相关几何参数列于图中。 解：（ 1 ）以 c-c 为基准面，则有：z c =0 ，h wc = 90cm ，h c = 90cm （ 2 ）已知 D h bc =30% ′ D h ac ，而 D h ac 由图 2-16 知，为 30cm ，所以： D h bc =30% ′ D h ac =0.3 ′ 30= 9cm ∴ h b = h c - D h bc =90-9= 81cm 又∵ z b = 30cm ，故h wb = h b - z b =81-30= 51cm （ 3 ）已知k 2 = 0.05cm /s ， q/A= k 2 i 2 = k 2 ′ D h bc / L 2 =0.05 ′ 9/30= 0.015cm 3 /s/cm 2 = 0.015cm /s
（ 4 ）∵ i 1 = D h ab / L 1 = （ D h ac - D h bc ） / L 1 = （ 30-9 ）/30=0.7 ，而且由连续性条件， q/A= k 1 i 1 = k 2 i 2 ∴ k 1 = k 2 i 2 / i 1 =0.015/0.7= 0.021cm /s 2-4 在习题 2 － 3 中，已知土样 1 和 2 的孔隙比分别为 0.7 和 0.55 ，求水在土样中的平均渗流速度和在两个土样孔隙中的渗流速度。 2-5 如图 2 － 17 所示，在 5.0m 厚的黏土层下有一砂土层厚 6.0 m ，其下为基岩（不透水）。为测定该沙土的渗透系数，打一钻孔到基岩顶面并以 10 -2 m 3 /s 的速率从孔中抽水。在距抽水孔 15m 和 30m 处各打一观测孔穿过黏土层进入砂土层，测得孔内稳定水位分别在地面以下 3.0m 和 2.5m ，试求该砂土的渗透系数。 图 2 － 17 习题 2 － 5 图（单位： m ） 2-5 分析：如图 2-17 ，砂土为透水土层，厚 6m ，上覆粘土为不透水土层，厚5m ，因为粘土层不透水，所以任意位置处的过水断面的高度均为砂土层的厚度，即 6m 。题目又给出了r 1 = 15m ，r 2 = 30m ，h 1 = 8m ，h 2 = 8.5m 。 解：由达西定律（ 2-6 ），，可改写为： 带入已知条件，得到：
第2章土的物理性质及分类（答案在最底端） 一、简答题 1.什么是土的物理性质指标？哪些是直接测定的指标？哪些是计算指标？ 1.【答】 （1）土的各组成部分的质量和体积之间的比例关系，用土的三相比例指标表示，称为土的物理性质指标，可用于评价土的物理、力学性质。 （2）直接测定的指标：土的密度、含水量、相对密度d s；计算指标是：孔隙比e、孔隙率n、干密度d、饱和密度sat、有效密度’、饱和度S r 2.甲土的含水量大于乙土，试问甲土的饱和度是否大于乙土？ 3.什么是塑限、液限和缩限？什么是液性指数、塑性指数？ 4.塑性指数对地基土性质有何影响？ 5.什么是土的冻胀性？产生机理是什么？ 6.说明细粒土分类塑性图的优点。 7.按规范如何对建筑地基岩土进行分类？ 7. 【答】 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？ 9.简述用孔隙比e、相对密实度D r判别砂土密实度的优缺点。 10.简述野外判别碎石土密实度方法？ 11.什么是土的灵敏度和触变性？试述在工程中的应用。 12.说明下图2-1中各图的横纵坐标，同时标出单位。 （a）级配曲线（b）击实曲线（c）塑性图
图2-1 13.影响土压实性的主要因素什么？ 14.什么是最优含水量和最大干密度？ 15.为什么含水量<最优含水量op时，干密度d随增加而增大，>op时，d随增加而减小？ 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） 17.影响土击实效果的因素有哪些？ 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） 二、填空题 1.粘性土中含水量不同，可分别处于、、、、四种不同的状态。其界限含水量依次是、、。 2.对砂土密实度的判别一般采用以下三种方法、、。 3.土的天然密度、土粒相对密度、含水量由室内试验直接测定，其测定方法分别是、、。 4. 粘性土的不同状态的分界含水量液限、塑限、缩限分别用、、测定。 5. 土的触变性是指。 6. 土的灵敏度越高，其结构性越强，受扰动后土的强度降低越。 7. 作为建筑地基的土，可分为岩石、碎石土砂土、、粘性土和人工填土。 8. 碎石土是指粒径大于mm的颗粒超过总重量50%的土。 9.土的饱和度为土中被水充满的孔隙与孔隙之比。 10. 液性指数是用来衡量粘性土的状态。 三、选择题 1．作为填土工程的土料，压实效果与不均匀系数C u的关系：( ) （A）C u大比C u小好 (B) C u小比C u大好 (C) C u与压实效果无关 2.有三个同一种类土样，它们的含水率都相同，但是饱和度S r不同，饱和度S r越大的土，其压缩性有何变化？( ) (A)压缩性越大 (B) 压缩性越小 (C) 压缩性不变
第二章 土的渗透性和渗流问题 第一节 概 述 土是多孔介质，其孔隙在空间互相连通。当饱和土体中两点之间存在能量差时，水就通过土体的孔隙从能量高的位置向能量低的位置流动。水在土体孔隙中流动的现象称为渗流；土具有被水等液体透过的性质称为土的渗透性。 土的渗透性是土的重要力学性质之一。在水利工程中，许多问题都与土的渗透性有关。渗透问题的研究主要包括以下几个方面： 1．渗流量问题。 例如对土坝坝身、坝基及渠道的渗漏水量的估算（图2－la 、b ），基坑开挖时的渗水量及排水量计算（图2－1C ），以及水井的供水量估算（图2－1d ）等。渗流量的大小将直接关系到这些工程的经济效益。 2．渗透变形（或称渗透破坏）问题。 流经土体的水流会对土颗粒和土体施加作用力，这一作用力称为渗透力。当渗透力过大时就会引起土颗粒或土体的移动，从而造成土工建筑物及地基产生渗透变形。渗透变形问题直接关系到建筑物的安全，它是水工建筑物和地基发生破坏的重要原因之一。由于渗透破坏而导致土石坝失事的数量占总失事工程数量的25%~30%。 3．渗流控制问题。 当渗流量和渗透变形不满足设计要求时，要采用工程措施加以控制，这一工作称为渗流控制。 渗流会造成水量损失而降低工程效益；会引起土体渗透变形，从而直接影响土工建筑物和地基的稳定与安全。因此，研究土的渗透规律、对渗流进行有效的控制和利用，是水利工程及土木工程有关领域中的一个非常重要的课题。 第二节 土的渗透性 一、土的渗透定律—达西定律 （一）渗流中的总水头与水力坡降 液体流动除了要满足连续原理外，还必须要满足液流的能量方程，即伯努里方程。在饱和土体渗透水流的研究中，常采用水头的概念来定义水体流动中的位能和动能。水头是指单位重量水体所具有的能量。按照伯努里方程，液流中一点的总水头h ，可用位置水头Z 、压力水头w u γ和流速水头g v 22 之和表示，即 1)-(2 22 g v u z h w ++=γ 式(2—1)中各项的物理意义均代表单位重量液体所具有的各种机械能，其量纲为长度。 对于流经土体中A 、B 二点渗流（图2－2），按照式（2－1），A 、B 两点的总水头可分别表示为： g v u z h g v u z h B w B B A w A A 22222 1++=++=γγ 且 h h h ?+=21
土力学 第二章 2-2、有一饱和的原状土样切满于容积为21.7cm 3的环刀内，称得总质量为72.49g ，经105℃烘干至恒重为61.28g ，已知环刀质量为32.54g ，土粒比重为2.74，试求该土样的湿密度、含水量、干密度及孔隙比（要求汇出土的三相比例示意图，按三相比例指标的定义求解）。 解：3/84.17 .2154.3249.72cm g V m =-==ρ 2-3、某原状土样的密度为1.85g/cm 3，含水量为34%，土粒相对密度为2.71，试求该土样的饱和密度、有效密度和有效重度（先推导公式然后求解）。 解：（1）V V m W V s sat ρρ?+= W S m m m +=Θ S W m m =ω 设1=S m ρω+=∴1V （2）()3'/87.0187.1cm g V V V V V V V m V V m W sat W V S sat W V W V W S S W S S =-=-=+-=-+-=-= ρρρρρρρρρ （3）3''/7.81087.0cm kN g =?=?=ργ 或 3'3 /7.8107.18/7.181087.1cm kN cm kN g W sat sat sat =-=-==?=?=γγγργ 2-4、某砂土土样的密度为1.77g/cm 3，含水量9.8%，土粒相对密度为2.67，烘干后测定最小孔隙比为0.461，最大孔隙比为0.943，试求孔隙比e 和相对密实度Dr ，并评定该砂土的密实度。 解：（1）设1=S V 整理上式得 ()()656.0177 .1167.2098.0111=-?+=-?+=ρρωW S d e （2）595.0461 .0943.0656.0943.0min max max =--=--=e e e e D r （中密） 2-5、某一完全饱和黏性土试样的含水量为30%，土粒相对密度为2.73，液限为33%，塑限为17%，试求孔隙比、干密度和饱和密度，并按塑性指数和液性指数分别定出该黏性土的分类名称和软硬状态。 解：819.073.230.0=?=?=?==S W S W S S W S W V d V V d V V e ωρρωρρ ()()3 /95.1819 .01173.23.01111cm g e d e d d V V m W S W S W S W V s sat =+?+=+?+=+??+=+=ρωρωρρρ
指粒径大于 mm的颗粒超过总重量50%的土。 为土中被水充满的孔隙与孔隙之比。 是用来衡量粘性土的状态。 工程的土料，压实效果与不均匀系数C u的关系：( ) 比C u小好 (B) C u小比C u大好 (C) C u与压实效果无关 种类土样，它们的含水率都相同，但是饱和度S r不同，饱和度S r越大的土，其压缩性有何变化？( ) 越大 (B) 压缩性越小 (C) 压缩性不变 土样，在荷载作用下，饱和度由80%增加至95%。试问土样的重度γ和含水率怎样改变？( ) ，减小 (B) γ不变，不变 (C)γ增加，增加 指土进入流动状态时的含水率，下述说法哪种是对的？( ) 的含水率最大不超过液限 定是天然土的饱和含水率 的含水率可以超过液限，所以液限不一定是天然土的饱和含水率 的天然孔隙比为e＝0.303，最大孔隙比e max＝0.762，最小孔隙比e min＝0.114，则该砂土处于( )状态。 （B）中密 (C)松散（D）稍密 土的密度ρ＝1.8g/cm3，土粒相对密度ds＝2.70，土的含水量w＝18.0％，则每立方土体中气相体积为( ) m3 (B)0.77m3 (C)0.16m3 (D)0.284m3 比例指标中，直接通过室内试验测定的是（）。 ； (B) d s，w, ρ； (C) d s，e, ρ； (D) ρ，w, e。 性土，它们的液限w L相同，但塑性指数I P不同，I P越大，则土的透水性有何不同（）。（湖北工业大学2005年攻读硕士学位研究 增大；(B) 透水性不变；(C) 透水性减小。 土的物理特征指标有哪些（）。（湖北工业大学2005年攻读硕士学位研究生入学考试） 隙比e，最大孔隙比e max，最小孔隙比e min； 重度r dmax，最优含水量w op，压实度 c； 水量w，塑限W p，液限W L。 土的工程性质影响最大的因素是（）。 ； (B)密实度； (C)矿物成分； (D)颗粒的均匀程度。 状态的砂土的密实度一般用哪一种试验方法测定（）。 验； (B)十字板剪切试验； (C)标准贯入试验； (D)轻便触探试验。 的液性指数=0.6，则该土的状态（）。 (B) 可塑； (C) 软塑； (D)流塑。
第二篇 土力学 第四章 土的渗透性和渗流问题 第一节 概述 土是由固体相的颗粒、孔隙中的液体和气体三相组成的，而土中的孔隙具有连续的性质，当土作为水土建筑物的地基或直接把它用作水土建筑物的材料时，水就会在水头差作用下从水位较高的一侧透过土体的孔隙流向水位较低的一侧。 渗透：在水头差作用下，水透过土体孔隙的现象 渗透性：土允许水透过的性能称为土的渗透性。 水在土体中渗透，一方面会造成水量损失，影响工程效益；另一方面将引起土体内部应力状态的变化，从而改变水土建筑物或地基的稳定条件，甚者还会酿成破坏事故。 此外，土的渗透性的强弱，对土体的固结、强度以及工程施工都有非常重要的影响。 本章将主要讨论水在土体中的渗透性及渗透规律，以及渗透力渗透变形等问题。 第二节 土的渗透性 一、土的渗透规律——达西定律 (一)渗流中的总水头与水力坡降 液体流动的连续性原理：（方程式） dw v dw v w w ?? =2 21 1 2211v w v w = 1 2 21w w v v = 表明：通过稳定总流任意过水断面的流量是相等的；或者说是稳定总流的过水断面的 平均流速与过水断面的面积成反比。 前提：流体是连续介质 流体是不可压缩的； 流体是稳定流，且流体不能通过流面流进或流出该元流。 理想重力的能量方程式（伯努利方程式1738年瑞士数学家应用动能定理推导出来的。） c g v r p Z =++22 饱和土体空隙中的渗透水流，也遵从伯努利方程，并用水头的概念来研究水体流动中 的位能和动能。 水头：实际上就是单位重量水体所具有的能量。 按照伯努利方程，液流中一点的总水头h ，可以用位置水头Z ，压力水头U/r w 和流速水 头V 2/2g 之和表示，即 g v r u Z h w 22 ++= 4-1 此方程式中各项的物理意义均代表单位重量液体所具有的各种机械能，而其量纲都是 长度。
《土力学》部分习题解答 习题2 2-3 如图2-16所示，在恒定的总水头差之下水自下而上透过两个土样，从土样1顶面溢出。 （1）以土样2底面c-c 为基准面，求该面的总水头和静水头; （2）已知水流经土样2的水头损失为总水头差的30%，求b-b面的总水头和静水头； （3）已知土样2的渗透系数为0.05cm/s ，求单位时间内土样横截面单位面积的流量； ( 4 ) 求土样1的渗透系数。 图2-16 习题2-3图（单位：cm） 解：如图2-16，本题为定水头实验，水自下而上流过两个土样，相关几何参数已知。 （1）以c-c为基准面，有：z c=0，h wc=90cm，所以：h c=90cm （2）已知?h bc=30%??h ac，而?h ac由图2-16知，为30cm，所以： ?h bc=30%??h ac=0.3?30=9cm ∴h b=h c-?h bc=90-9=81cm 又∵z b=30cm ，故h wb=h b- z b=81-30=51cm （3）已知k2=0.05cm/s，q/A=k2i2= k2??h bc/L2=0.05?9/30=0.015cm3/s/cm2=0.015cm/s （4）∵i1=?h ab/L1=（?h ac-?h bc）/L1=（30-9）/30=0.7，而且由连续性条件，q/A=k1i1=k2i2∴k1=k2i2/i1=0.015/0.7=0.021cm/s 注意各物理量的单位。 2-4 在习题2-3中，已知土样1和2的孔隙比分别为0.7和0.55，求水在土样中的平均渗流速度和在两个土样孔隙中的渗流速度。 解：略 2-5 如图2-17所示，在5.0m 厚的黏土层下有一砂土层厚6.0 m，其下为基岩（不透水）。为测定该砂土的渗透系数，打一钻孔到基岩顶面并以10-2m3/s 的速率从孔中抽水。在距抽水孔15m 和30m 处各打一观测孔穿过黏土层进入砂土层，测得孔内稳定水位分别在地面以下3.0m 和2.5m ，试求该砂
第二章土的渗透性 一、学习基本要求 土的渗透性是土力学中所研究的三个主要性质之一，本章学习基本要求如下： 1.知识点与教学要求 1.1达西定律 1.1.1掌握达西定律及其适用条件，渗透系数k的物理意义。 1.1.2理解各种土体的渗透规律。 1.1.3了解渗透流速与实际流速的关系。 1.2渗透系数的测定 1.2.1掌握渗透试验方法和适用条件。 1.2.2理解影响渗透系数的因素和各种土渗透系数的取值范围。 1.2.3了解成层土渗透系数的确定。 1.3渗流作用下土的应力状态 1.3.1掌握渗透力的概念和计算。 1.3.2理解有效应力原理及渗流作用下土中有效应力和孔隙水应力的计算。 1.3.3了解静水条件下土中的孔隙水应力和有效应力的计算。 1.4渗透变形 1.4.1掌握渗透变形的基本形式、产生原因、发生部位及临界水力坡降的确定。 1.4.2理解渗透变形的判别方法。 1.4.3了解渗透变形的防治措施。 1.5流网在渗流计算中的作用 1.5.1掌握流网在工程中的应用。 1.5.2理解流网特性。 1.5.3了解流网、流线与等势线的概念。 2.能力培养要求 2.1能根据具体情况判别渗透变形，并能选择恰当的处理办法。 2.2能根据试验确定土体的渗透系数。 二、考核知识点 1、达西定律 1.1土的渗透性概念 （1）渗流现象；（2）土的渗透性；（3）渗流引起的问题。 1.2达西定律 （1）达西定律内容；（2）渗透系数k的物理意义；（3）渗透流速v与实际流速v 的关系。 1.3达西定律的适用范围 （1）适用于层流状态；（2）密实粘土中的渗透规律；（3）某些粗粒土（如砾类土）和巨粒土中的渗透规律。 2、渗透系数的测定 2.1常水头试验法 （1）适用情况；（2）渗透系数的计算公式。 2.2变水头试验法 （1）适用情况；（2）渗透系数的计算公式。 2.3影响渗透系数的主要因素 2.4成层土的渗透系数
第二章、土的渗透性和渗流问题 本章提要：土的渗透性和渗透规律 平面渗流及流网 渗透力与渗透变形 本章特点：有严格的理论（水流的一般规律） 有经验性规律（散粒多孔介质特性） 学习要点：注意对物理概念和意义的把握 注意把握土是散粒多孔介质这一特点 §2.1 概述 §2.2 土的渗透性与渗透规律 §2.3 平面渗流与流网 §2.4 渗透力与渗透变形 §2.1 概述 土是一种碎散的多孔介质，其孔隙在空间互相连通。当饱和土中的两点存在能量差时，水就在土的孔隙中从能量高的点向能量低的点流动。 ?水在土体孔隙中流动的现象称为渗流 ?土具有被水等液体透过的性质称为土的渗透性
§2.2 土的渗流性与渗透规律 ?水头与水力坡降渗流的驱动能量 ?土的渗透试验与达西定律反映渗流特点的定律 ?渗透系数的测定及影响因素土的渗透性 ?层状地基的等效渗透系数地基的渗透系数 ?位置水头：到基准面的竖直距离，代表单位重量的液体从基准面算起所具有的位置 势能 ?压力水头：水压力所能引起的自由水面的升高，表示单位重量液体所具有的压力势 能 ?测管水头：测管水面到基准面的垂直距离，等于位置水头和压力水头之和，表示单 位重量液体的总势能 ?在静止液体中各点的测管水头相等 位置、压力和测管水头
? 达西定律：在层流状态的渗流中，渗透速度v 与水力坡降i 的一次方成正比，并与 土的性质有关 ? 渗透系数k: 反映土的透水性能的比例系数，其物理意义为水力坡降i ＝1时的渗流 速度，单位： cm/s, m/s, m/day ? 渗透速度v ：土体试样全断面的平均渗流速度，也称假想渗流速度 其中，V s 为实际平均流速，孔隙断面的平均流速 i k A Q v ?==n v v v s = <
第二章土的渗流 一、名词解释 1.渗流 2.渗透性 3.渗透变形 4.水力坡降 5.水头 6.层流 7.渗透系数 8.流网 9.渗透力10.流土11.临界水力坡降12.管涌 二、填空题 1．饱和土体中发生从A点向B点的渗流，其原因是由于两点之间存在——。 2．按照伯努里方程，水流中一点的总水头可用_____、压力水头和流速水头之和表示。3．达西定律说明，在_____条件下，渗透速度与水力坡降成正比，并与土的性质有关。4．渗透系数是一个代表土的_____强弱的定量指标。 5．实验室测定渗透系数的方法，从试验原理上大体可分为_____和变水头法两种。 6．现场测定渗透系数值时，常用现场井孔_____试验或井孔注水试验的方法。 7．抽水试验时，抽水形成一个以井孔为轴心的_____形状的地下水面。 8．不透水岩基上有三层土，土层层面水平，每层土厚度1m，三层土的渗透系数分别为k1=lm ／天,k2= 2m／天，k3=6m／天，则三层土水平方向等效(平均)渗透系数等于_____，垂直方向等效(平均)渗透系数等于_____。 9．对于稳定渗流场中的土单元体，单位时间内流人的水量q，与流出的水量q。二者间的关 系是_____。 10．满足拉普拉斯渗流微分方程的是两个共轭调和函数，该函数描绘出两族相互正交的曲线即等势线和_____。 11．对单一土层来说，渗透变形主要是流土和_____两种基本型式。 答案 1.水头差； 2.位置水头； 3.层流； 4.渗透性； 5.常水头法； 6.抽水； 7.降落漏斗；8.3m／天，1．8m／天；9.q 1—q2；10.流线；11.管涌。 三、选择题 1．土体渗流研究的主要问题包括_____。 (1)渗流量问题；(2)渗透变形问题； (3)渗流控制问题；(4)地基承载力问题。 2．若土体中A点的水压力“n，渗流流速u，则A点的压力水头等于。 (1)uA g ；(2)v 2 2g ；(3)v 2 g ；(4)uA yw 。 3．下列描述正确的是_____。 (1)位置水头只能是相对黄海海面的高度； (2)土中渗流阻力大，流速在一般情况下都很小，因而流速水头一般可以忽略； (3)土体中两点是否出现渗流，完全是由两点间的位置水头差决定的； (4)土体中两点是否出现渗流，完全是由两点间的压力水头差决定的。 4．根据达西定律，下列描述正确的是_____。 (1)土体渗水量与水力坡降成正比，且与土的透水性质有关； (2)土体渗水量与水力坡降无关，但与土的透水性质有关； (3)土体渗水量与水力坡降成正比，但与土的透水性质无关； (4)土体渗水量与水力坡降成反比，且随土透水系数的增大而增大。