第2章土的物理性质及工程分类
1. 岩石有哪几种风化
风化作用: 物理作用：岩石产生量的变化
化学作用，生物作用岩石产生质的变化
2. 土的三相组成是什么
土的物质成分包括有作为土骨架的固态矿物颗粒、孔隙中的水及其溶解物质以及气体。因此，土是由颗粒(固相)、水(液相)和气(气相)所组成的三相体系。
3. 土粒的主要矿物成分有哪些
⑴原生矿物——由岩石经物理风化而成，其成分与母岩相同，包括：单矿物颗粒——一个颗粒为单一的矿物，
如常见的石英、长石、云母、角闪石与辉石等，砂土多为单矿物颗粒；多矿物颗粒——一个颗粒中包含多种矿物，如巨粒土的漂石、卵石和粗粒土的砾石，往往为多矿物颗粒。
⑵次生矿物——母岩岩屑经化学风化，改变原来的成份，成为一种颗粒很细的新矿物，主要是粘土矿物。粘土
矿物的粒径d<0.005mm,肉眼看不清，电子显微镜下为鳞片状。
⑶腐植质
4. 利用土颗粒的级配指标及级配曲线判断土的级配状态
一土的固体颗粒·
土中的固体颗粒(简称土粒)的大小和形状、矿物成分及其组成情况是决定土的物理力学性质的重要因素。
(一) 土的颗粒级配
在自然界中存在的土，都是由大小不同的土粒组成的。
土粒的粒径由粗到细逐渐变化时，土的性质相应地发生变化，例如土的性质随着粒径的变细可由无粘性变化到有粘性。
将土中各种不同粒径的土粒，按适当的粒径范围，分为若干粒组，各个粒组随着分界尺寸的不同而呈现出一定质的变化。划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。
根据界限粒径200、20、2、0．05和0．005mm把土粒分为六大粒组：漂石<块石)颗粒、卵石(碎石)颗粒、圆砾(角砾)颗粒、砂粒、粉粒及粘粒。
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。
颗粒分析试验：筛分法；密度计法,移液管法
根据颗粒大小分析试验成果，可以绘制如图1—10所示的颗粒级配累积曲线
由曲线的坡度可判断土的均匀程度
有效粒径；限定粒径。
⑴定义——土颗粒之间的相互排列和联结形式称为土的结构。
⑵种类——土的结构分为下列三种：
①单粒结构——凡粗颗粒土(如卵石和砂土)，在沉积过程中，每一个颗粒在自重作用下单独下沉并达到稳
定状态。
②蜂窝结构——当土颗粒较细(粒径在0.02mm～0.002mm)时，在水中单个下沉，碰到已沉积的土粒，因土
粒之间的分子引力大于土粒自重，则下沉的土粒被吸引不再下沉。依次一粒粒被吸引，形成具有很大孔隙的蜂窝状结构。
③絮状结构（二级蜂窝结构）——那些粒径极细的粘土颗粒(粒径小于0.005mm)在水中长期悬浮，这种土
粒在水中运动，相互碰撞而吸引逐渐形成小链环状的土集粒，质量增大而下沉，当一个小链环碰到另一小链环时相互吸引，不断扩大形成大链环，称为絮状结构。因小链环中已有孔隙，大链环中又有更大的孔隙，形象地称为二级蜂窝结构。
6. 土的构造常有哪几种
⑴定义——同一土层中，土颗粒之间相互关系的特征称为土的构造。
在同一土层中的物质成分和颗粒大小等都相近的各部分之间的相互关系的特征称为土的构造，土的构造最主要特征就是成层性即层理构造。土的构造的另一特征是土的裂隙性。
⑵种类——土的构造常见的有下列几种：
①层状构造——土层由不同的颜色或不同的粒径的土组成层理，一层一层互相平行。为细粒土的一个重要
特征。
②分散构造——土层中土粒分布均匀，性质相近，如砂与卵石层为分散构造。
③结核状构造——在细粒土中混有粗颗粒或各种结核，如含块石的粉质粘土、含砾石的粘土等，均属结核
状构造。
④裂隙状构造——土体中有很多不连续的小裂隙，某些硬塑或坚硬状态的粘土为此种构造。
7. 某砂土天然孔隙比e=0.71，经试验emax=0.85，emin=0.60，求该土相对密实度，并判断该土密实状态。
8. 某粘性土的原状土样的无侧限抗压强度145kPa，该重塑土样的无侧限抗压强度65kPa。求灵敏度St，并土样灵敏度状态。
[例2.1]已知某试样ρ＝1.80g/cm3，Gs=2.70，W=18.0%，求其余6个物理性质指标。
①绘制三相草图
②令V＝1cm3。(也可令Vs=1cm3)
③已知ρ＝m/v=1.80g/cm3 故m=1.80g
④已知w＝mw/ms=0.18, ∴mw=0.18ms
又知mw+ms=1.80g (ma=0) ∴ms=1.80/1.18=1.525g
故mw=m-ms=1.80g-1.525g=0.275g
⑤Vw=0.275cm3
⑥已知Gs=ms/Vs=2.70 ,∴Vs=ms/2.70=1.525g/2.70=0.565cm3
⑦Vv=V-Vs=1-0.565=0.435cm3
⑧Va=Vv-Vw=0.453-0.275=0.16cm3
⑨据各指标的表达式可得：
e=Vv/Vs=0.435/0.565=0.77
n=Vv/V=0.435=43.5%
Sr=Vw/Vv=0.275/0.435=0.632
ρd=ms/V≈1.53g/cm3 γd=15.3kN/m3
ρsat=(mw+ms+Vaρw)/V=1.80+0.16=1.96
γsat=19.6kN/m3
ρ’=ρsat-ρw=1.96-1.0=0.96g/cm3
γ’=γsat-γw=19.6-10=9.6kN/m3
课堂练习
1. 已知某试样ρ＝1.90g/cm3，Gs=
2.70，W=18.0%，求其余6个物理性质指标。
2. 某土样wL=32.6%,wP=15.4%，w=22.5%，求该土塑性指数、液性指数。
3.土粒的主要矿物成分有哪些，那种粘土矿物亲水性最强，那种粘土矿物亲水性最弱。 蒙脱石：亲水性强（吸水膨胀、脱水收缩） 伊里石：亲水性中等 高岭石：亲水性差
⑴原生矿物——由岩石经物理风化而成，其成分与母岩相同，包括：单矿物颗粒——一个颗粒为单一的矿物，如常见的石英、长石、云母、角闪石与辉石等，砂土多为单矿物颗粒；多矿物颗粒——一个颗粒中包含多种矿物，如巨粒土的漂石、卵石和粗粒土的砾石，往往为多矿物颗粒。
⑵次生矿物——母岩岩屑经化学风化，改变原来的成份，成为一种颗粒很细的新矿物，主要是粘土矿物。粘土矿物的粒径d<0.005mm,肉眼看不清，电子显微镜下为鳞片状。 ⑶腐植质
第3章 渗流、流土和管涌
1.渗流模型的平均流速与真实流速哪个大？为什么？ 渗流模型的平均流速
A ——整个过水断面m2 g ——渗流流量m3/s 。 真实流速
△ A ——整个过水断面A 中孔隙面积。△A ＜A
2.什么是临界水力坡度？
当向上的渗透力克服了向下的重力时，土体发生浮起或受到破坏，即流土。此时土体处于流土的临界状态时的水力坡度icr.
3.达西定律的适用范围？
达西定律由砂土实验得到的，后推广到其他土体中。如：粘土中 研究表明，有些情况不一定附合达西定律。 1.砂土、粘土中渗流速度很小，附合达西定律；
A
g v =
A g v ?=00.1)(0＜孔隙比n A A v v =?=
3. 少数粘土：实验表明，渗流存在一个起始水力梯
4.什么是流土和管涌及防治措施
1. 流土
非粘性土中流土表现为颗粒群的同时运动，如泉眼群、砂沸、土体翻滚等最终被渗流托起；在粘性土中，表现为土块隆起，膨胀、浮动、断裂等险情。 2. 管涌
在渗流作用下，土中的细颗粒通过骨架孔隙通道随渗流水从内部逐渐向外流失形成管状通道的现象 管涌防治措施：
1.改变水力条件, 降低土层内部和渗流逸出处的渗透坡降。如上游做防渗铺盖或打板桩等；
2.改变几何条件, 在渗流逸出部位铺设层间关系满足要求的反滤层, 是防止管涌破坏的有效措施。 流土防治措施：
防治流土的关键在于控制渗流逸出处的水力坡降, 基本措施是确保实际的逸出坡降不超过允许坡降。防止流土一般可从下两方面采取措施:
（1） 减少或消除基坑内外地下水的水头差——基坑外井点降水； （2） 增长渗流路径——防渗帷幕（打板桩）等； （3） 在向上渗流出口处地表用材料覆盖压重。 5.流网的基本要求
由流线和等势线组成的网格叫流网 基本要求
1. 正交性：流线与等势线必须正交
2. 各个网格的长宽比c 应为常数。取c=1，即为曲边正方形
3. 在边界上满足流场边界条件要求，保证解的唯一性。 6.达西定律
? 达西通过砂土的渗透试验，发现地下水运动的规律，称为达西定律。 ? 实验开始t 秒，接水量为Q 立方米，每秒渗流量：
? 等式两边同除A ，即：
? —水力梯度，也叫水力坡度。
? k ——渗透系数，k 表示i=1时渗流速度 课堂练习
1.水在土的孔隙中流动形式有哪几种？
水在土的孔隙中流动，其形式可以分为：
层流：水的流速很慢，认为相邻两个水分子运动轨迹相互平行而不混掺。 紊流：紊流与层流的意义相反。 2.土中水渗流模型应附合那些条件？
①.渗流路径简化为直线，只考虑主流方向。
②.不考虑土颗粒影响，认为整个空间均为渗流所充满A 。
渗流模型应附合三个条件：
? 同一过水断面，模型的渗流量与真实的相同； ? 任一截面上，模型的渗流压力与真实的相等； ? 相同的体积内，模型的渗流阻力与真实的相等。
第四章地基中的应力和变形 例题：求5m 深处土的自重应力
kAi
l h A k t Q g =??==l
h
i ?=
练习题
1.基本概念：自重应力、附加应力、基地压力。 自重应力：地基中源于土体自身重量的应力。
基底压力：建筑物的荷载通过基础传递给地基，在基础底面与地基之间产生的接触应力。 附加应力：建筑物的荷载在土体中产生的在原有应力基础上的应力的增量 2.土中应力计算基本假设与实际差别。
①. 基本假定：
? 视地基土为均匀的、连续的、各向同性的半无限体； ? 该假定与实际有差别，但计算结果能满足工程要求。 ②. 假定与实际有差别：
? Ⅰ.土的分散性、土的三相体不是连续介质，土颗粒尺寸与基础尺寸比可忽略分散性的影响，
认为是连续的；
? Ⅱ.土是非均质体和非理想弹性体。土不是均质体、各向不完全同性，是弹塑性体。但土中应
力较低，应力—应变近似直线关系，可按弹性体计算。 ? Ⅲ.地基土可视为半无限体。 3.成层地基对附加应力分布的影响。
? 1——上、下均质，E1=E2
? 2——上软下硬，上土压缩性高，E1＜E2 ? 3——上硬下软， E1＞E2 ? E 越小土压缩性越高 ? 应力集中与应力扩散：
? E1＜E2，上软下硬，发生应力集中 ? E1＞E2，上硬下软，发生应力扩散
? 应力集中与应力扩散：随土的模量比E1/E2加大而加剧。 4.地基反力的简化计算方法。
? 实际地基反力分布很复杂，但据弹性理论和实测：基础上总荷载为定值时，地基反力分布形状对土中应
力分布影响，超过基底深1.5～2B 时影响不显著。 ? ∴将地基反力分布简化为＿＿线性分布 5.地基土自重应力计算方法。
地基中的初始应力，即地基中任一点的自重应力，只需用竖向应力和水平向应力表示。天然地面下任意深度Z 处水平面上的竖向自重应力为 σcz=γ z kN/m2 竖直面上的水平向自重应力为 σcx=K0 σcz = K0 γ z
K0 为静止侧压力系数。 K0通过试验确定。
z F
F z F W cz ?=??==γ
γσ
基础基底接触压力分布与其上部荷载分布情况相同。
②.刚性基础：
刚度大，基础不弯曲。
刚性基础具有架越作用：能跨越中部将荷载传至边缘。
荷载分布：与基础刚度、基土性质、荷载大小形式及相邻基础有关。
刚性基础（如整体基础)本身刚度大大超过土的刚度，这类基础底面的接触压力分布图形很复杂，要求地基与基础的变形必须协调一致。
7.地基附加应力的空间问题与平面问题比较有哪些差别。
?同样宽度，方形与条形荷载比较。
?发现：
?①.同样深度，方形(空间问题)荷载比条形(平面)荷载更安全。
?所以用平面问题代替空间问题，不但计算简化，还偏于安全。
?②.σx影响主要在浅层，且边缘大，中间小。z≤b时，σx
?已降至＜0.1P0。
?③. τxz在边缘或角点最大，这些地方最容易发生剪坏而破坏
8.同样大荷载，同样大基础面积，请问条形基础还是方形基础产生的附加应力大。
同样深度，方形(空间问题)荷载比条形(平面)荷载更安全。
9.土中应力按弹性理论计算时的基本假定是什么。
①. 基本假定：
视地基土为均匀的、连续的、各向同性的半无限体；
该假定与实际有差别，但计算结果能满足工程要求。
②. 假定与实际有差别：
Ⅰ.土的分散性、土的三相体不是连续介质，土颗粒尺寸与基础尺寸比可忽略分散性的影响，认为是连续的；
Ⅱ.土是非均质体和非理想弹性体。土不是均质体、各向不完全同性，是弹塑性体。但土中应力较低，应力—应变近似直线关系，可按弹性体计算。
Ⅲ.地基土可视为半无限体。
课堂习题
1. 某土料场有3×105m3土料，天然孔隙比e1=1.20，问这些土料可夯筑成孔隙比为e2=0.70的土堤多少m3？
2. 有一10米厚报和粘土层，其下为砂土，砂土层有承压水，水头高出A 点6米，现要在粘土层开挖基坑，试求基坑开挖深度h 是多少？
第五章 土的压缩性固结与地基沉降计算
1.公式证明：
? 如果e0、e 已知，可由下式求出△H ：
? 即沉降计算基本公式：
? 由第二章可知：
? ∵ρs 、ρ、ω0均可实测，∴e0可知。 ? ∵△H 也可实测，∴e 也可知
? 于是可在不同P 级下，求不同的P 对应的e 值，可绘出e —p 曲线、e —lgp 曲线。 ? 如果e0、e 已知，可求出△H ：
2.不同的P 对应的e 值，可绘出e —p 曲线、e —lgp 曲线。 e —p 与e —lgp 曲线形式有何不同？这两种曲线可计算出哪种土的压缩指标？
?sat=18
001H e e e H +-=?0001H e e e H +-=?()1
100-+=ρ
ωρs
e
土的压缩曲线
是室内土的压缩试验得出的成果，是土的孔隙比与土所受压力的关系曲线。压缩曲线可按两种方式绘制，一种为e~p曲线；一种为e~lgp曲线。
土的压缩性指标
(1)土的压缩系数a
由e~p曲线得到。
a.切线斜率的绝对值（理论上的，反映某压力下土的压缩性）。
室内压缩试验e-lgp曲线及有关指标：
在e-lgp曲线中，压力较大部分近似为直线，与e-p曲线相比是其优点。
加载等级一般为：12.5、25、50、100、200、400、800、1600、3200kPa。
绘制曲线e-lgp(或e-p)
3.绘出回弹与再压缩e—p、e—lgp曲线。
4.由土的压缩性原位试验确定土的极限承载力pu。
?⑴选择有代表性的部位
?⑵开挖试坑，深度d,宽度B≥3b；注意保持原状结构和天然湿度。
?⑶加载装置与方法
?⑷加载标准
?①p1=γd
?②二级后，每级：松软pi=10～15（25）kPa,坚实土pi=50kPa.
?③加荷≥8级，Σpi≥2p设计。
?逐级加载，每加一级pi记录相应的沉降量s，绘制p-s曲线，直到终止加载。
试验步聚：
?分级加载：软土每级10～15（25）kPa，硬土每级50kPa，不少于8级；
?每隔一定时间读取数据(p-s)，10、10、15、15min后，每30min；
?下列情况之一停止加载：
?Ⅰ.承压板边周围土明显挤出或裂纹；
?Ⅱ.土沉降急剧加大；
?前三种情况之一时，对应的前一级荷载定为极限荷载pu。
5.应力面积法(规范法)与分层总和法比较有何优势？
⒈分层少，一般按天然土层划分，使计算简化合理，分层总和法分层厚度大，误差也大。
⒉沉降计算深度zn较分层总和法合理；
⒊提出沉降计算经验系数ψs，ψs是从大量工程实践资料中数理统计得出，综合反映了许多因素，因此应用
面积法更接近工程实际。
6.超固结土、正常固结土、欠固结土概念及三者的区别。
土体的加荷与卸荷，对粘性土的压缩性影响十分显著。因此把粘性土地基按历史上曾受过的最大压力与现在所受的土的自重压力相比较，可分为以下3种类型：
1、正常固结土——指土层历史上所经受的最大压力等于现有覆盖土自重压力。(σc=σcz)
2、超固结土——土层历史上曾经受过大于现有覆盖土重的前期固结压力。(σc=γ‘h，σcz=γ‘Z σc >σcz )
3、欠固结土——土层在目前的土重下尚未达到完全固结，土层的实际固结压力小于现有土层自重压力。(σ
c <σcz )
7.什么是瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降？
总沉降：S=Sd+Sc+Ss
⑴瞬时沉降sd——瞬时沉降，初始沉降、不排水沉降，地基受荷后立即发生的沉降。
⑵固结沉降sc——地基受荷后产生的附加应力，使土体的孔隙压缩而产生的沉降，主固结沉降、沉降主要部
分。
⑶次固结沉降ss—地基受荷后经历很长时间。土体中超孔隙水压力已完全消散，有效应力不变的情况下，由
土的固体骨架长时间缓慢蠕变所产生的沉降。
第六章土的抗剪强度
练习题
1.太沙基维固结理论基本假定
?基本假定：
?⒈土是均质的、完全饱和的；
?⒉土粒和水是不可压缩的；
?⒊土的压缩和土中水渗流只沿竖向发生，是一维的；
?⒋土中水的渗流服从达西定律，渗流系数k保持不变；
?⒌孔隙比的变化与有效应力变化成正比，压缩系数保持不变；
?⒍外荷是一次瞬间施加的；
?7.土体变形完全是孔隙水压力消散引起的
2.固结度与沉降量关系
固结度：某深度处一点在t时刻竖向有效应力与起始孔隙水压力p的比值
? 为求饱和土层在渗透固结过程中任意时间的变形，通常采用太沙基(K.Terzaghi ，1925)提出的一维固结理
论进行计算。
? 其适用条件为荷载面积远大于压缩土层的厚度，地基中孔隙水主要沿竖向渗流。对于堤坝及其地基，
孔隙水主要沿二个方向渗流，属于二维固结问题，对于高层房屋地基，则应考虑三维固结问题。 ? 太沙基针对一维固结的情况。
5.土的抗剪强度指标
C 和 ? 称为抗剪强度指标。 6.证明粘性土大、小主应力关系：
练习题
1.简述莫尔圆与抗剪强度包线的关系。
? 把土抗剪强度包线——近似库伦公式直线与莫尔圆画在同一图上： ? 莫尔圆Ⅰ与强度包线相离，表示土尚未达 ? 到强度极限——安全状态。
? 莫尔圆Ⅱ与强度包线相切，表示土达到强 ? 度极限——极限平衡状态。
? 莫尔圆Ⅲ与强度包线相割，表示土体超过 ? 极限强度，土体已剪切破坏，事实上相割 ? 的应力状态是不存在的。 2.土剪切破坏面与主应力夹角多大。
3.直接剪切试验方法有哪几种？三轴压缩试验方法有哪几种？
? 直剪试验包括： ? ①. 快剪(不排水剪) ? ②. 慢剪(排水剪) ? ③. 固结快剪；
? 三轴压缩试验包括：
? ①. 不固结不排水UU(与直剪中快剪对应) ? ②. 固结不排水CU(与直剪中固结快剪对应) ? ③. 固结排水剪CD(与直剪中慢剪对应)。
? ⑴. 不固结不排水__外力全部由水压承担，土样保持初始状态，此时土的强度为土的天然强度； ? ⑵. 固结不排水__固结应力全部转化为有效应力，施加偏应力又产生了孔隙压力。 4.直剪试验优缺点、三轴压缩试验优缺点？
? 直剪试验优缺点：
? 优点：仪器构造简单，操作方便，能满足一般工程需要，故广泛应用。 ? 缺点：①.剪切面被限定，不是沿土样最溥弱面剪切破坏。
? ②.剪切面上下应力分布不均匀，且竖向荷载会发生偏转。 ? ③.试验时，剪切面逐渐缩小。
? ④.试验时，不能严格控制排水条件。
? ⑤.试验时，若上下盒之间夹有砂粒，结果偏大。
? ⑴. 先施加围压σ3；
? ⑵. 再施加垂直压力△σ1，则：
?
?? ?
?
+?+??? ??+=245224500231??σσtg c tg σσσ?+=31?
⑸. 可测体积变化。
5.三轴压缩试验什么条件可采用无侧限抗压试验
如仅需测定饱和粘性土的不排水抗剪强度，就可以利用比较简单的无侧限抗压强度试验代替三轴试验。 6.无侧限抗压强度试验极限应力圆有何特点
无侧限抗压强度根据试验结果，只能作一个极限应力圆（ σ1= qu 、σ3=0），对于一般粘性土就无法作出破坏包线，对于饱和粘性土，根据三轴不固结不排水试验的结果，其破坏包线接近于一条水平线，即?u=0。如仅需测定饱和粘性土的不排水抗剪强度，就可以利用比较简单的无侧限抗压强度试验代替三轴试验。
总复习
1、有一粘土层厚6米，在自重下已完成固结，重度 γ=18KN/m3,饱和重度,其下为砂层。在地表作用有无限匀布荷载q=30KN/m2，地下水位在地面下1m, 试求下列情况下在离地表3m 深处A 点的孔隙水压力，超静水压力,有效应力。 （1）加荷前；（2）加荷瞬间；（3）加荷后经过很长时间。
?
2、已知土样摩擦角=260,c=150kPa,承受大主应力和小主应力分别为σ1= 450kPa, σ3= 150kPa, 试判断该土是否达到极限平衡状态。
3、将一岩石试件进行单轴压缩试验（无侧限），当压应力达80MPa时，发生破坏，破坏面与最大主应力作用面成600 角，如图所示，假定该试件破坏条件符合摩尔—库伦强度条件，试求：（1）内模擦角φ，（2）凝聚力c，
（3）若将该岩石试件进行三轴压缩试验，当σ3=30MPa时，试求破坏时最大压应力为多少？
4. 一饱和粘土在固结仪中受压。土样压缩前高度为20mm，环刀内土截面为50cm2，土重为253.4克。当加压力由100kN/m2增加到200KN/m2时，土样的高度相应地由19.31mm 减少为18.76mm。试验结束后，烘干土样为156.3克。问压力增加阶段为100-200 kN/m2前后的孔隙比各为多少？土的压缩系数a1-2？土的压缩模量Es(1-2)为多少？判断土的压缩性。
5、有一10米厚报和粘土层，其下为砂土，砂土层有承压水，水头高出A点6米，现要在粘土层开挖基坑，试求基坑开挖深度h是多少？
思考题Ⅰ
1、土的三相组成及三项指标计算。
土的物质成分包括有作为土骨架的固态矿物颗粒、孔隙中的水及其溶解物质以及气体。因此，土是由颗粒(固相)、水(液相)和气(气相)所组成的三相体系。
1、土的密度ρ和土的重力密度γ
⑴物理意义——土中固体的质量与同体积4℃时的纯水质量的比值。
3、土的含水量w
⑴物理意义——土的含水量表示土中含水的数量，为土体中水的质量与固体矿物质量的比值，用百分数表示。
4、土的孔隙比e
⑴物理意义——土的孔隙比为土中孔隙体积与固体颗粒的体积之比值。
5、土的孔隙度(孔隙率)n
⑴物理意义——土的孔隙度表示土中孔隙大小的程度，为土中孔隙占总体积的百分比。
6、土的饱和度Sr
⑴物理意义——土的饱和度表示水在孔隙中的充满的程度。
7、土的干密度ρd和土的干重度γd
⑴物理意义——土的干密度为单位体积的土，将水分烘干后的质量。土的干重度为单位体积的土，将水分烘干
后的重力密度，即γd=ρdg=9.8ρd≈10ρd（kN/m3）
8、土的饱和密度ρsat和饱和重度γsat
⑴物理意义——土的饱和密度为孔隙中全部充满水时，单位体积的质量。土的饱和重度为孔隙中全部充满水时，
单位体积的重力密度，即γsat＝ρsatg=9.8ρsat≈10ρsat（kN/m3）。
9、有效密度(浮密度)ρ’和有效重度(浮重度)γ’
⑴物理意义——土的有效密度，指地下水位以下，土体受水的浮力作用时，单位体积土的有效质量。土的有效
重度为地下水位以下，土体单位体积的重力密度，即γ’＝ρ’g=9.8ρ’≈10ρ’（kN/m3）
2、什么叫塑限、液限。
液限（WL）——从流动状态转变为可塑状态的界限含水量
塑限（Wp）——从可塑状态转变为半固体状态的界限含水量
缩限（Ws）——从半固体状态转变为固体状态的界限含水量，即粘性土随着含水量的减小而体积开始不变时的含水量
3、土的工程分类。
（一）岩石按坚硬程度分类
1.硬质岩石（qu≥30MPa）
2.软质岩石（qu < 30MPa）
（二）岩石的风化程度
1.微风化
2.中等风化
3.强风化
4、粘性土的软硬程度由什么指标来划分的。
测定粘性土的液限ωL和塑限ωp，并由此计算塑性指数Ip 、液性指数IL，进行粘性土的定名及判别粘性土的软硬程度。
5、什么是地基的灵敏系度和触变性。
触变性：当粘性土结构受到扰动时，土的强度就降低。但静置一段时间，土的强度又逐渐增长，这种性质称为土的触变性。
6、什么是地基、基础、什么是天然地基。
任一截面上，模型的渗流压力与真实的相等；
相同的体积内，模型的渗流阻力与真实的相等。
8、渗流中真实流速与模型流速大小比较。
9、渗流中真实过水断面与模型过水断面比较。
10、达西定律适用范围
1.砂土、粘土中渗流速度很小，附合达西定律；
2.粗粒石(砾、卵石)：孔隙较大，i较小时，为层流附合达西定律；
当i较大时，v↑，v—i呈非线性变化，达西定律不再适用。
3. 少数粘土：实验表明，渗流存在一个起始水力梯
思考题Ⅱ
1、地下水位升降是否会引起土的自重应力的变化。
在荷载作用之前，地基中存在初始应力场。初始应力场常与土体自重、地基土地质历史以及地下水位有关。
2、一般土的自重应力是否会引起地基的沉降。
沉降量的大小主要取决于
土体产生变形的原因和土体本身的性状两个方面。
土体产生变形的原因主要是土体中应力状态的改变（如地面荷载引起地基中应力场的改变，在地基中产生附加应力）。
土体本身的性状主要指土的压缩性（或应力~应变关系），是指土体在附加应力作用下产生的效应。
3、柔性基础与刚性基础的区别。
⑴柔性基础: 的刚度很小，在垂直荷载作用下没有抵抗弯曲变形的能力，基础随着地基一起变形，因此柔性基础基底接触压力分布与其上部荷载分布情况相同。
②.刚性基础：
刚度大，基础不弯曲。
刚性基础具有架越作用：能跨越中部将荷载传至边缘。
荷载分布：与基础刚度、基土性质、荷载大小形式及相邻基础有关。
刚性基础（如整体基础)本身刚度大大超过土的刚度，这类基础底面的接触压力分布图形很复杂，要求地基与基础的变形必须协调一致。
4、同样大荷载，同样大基础面积，请问条形基础还是方形基础产生的附加应力大。
同样深度，方形(空间问题)荷载比条形(平面)荷载更安全。
5、土中应力按弹性理论计算时的基本假定是什么。
①. 基本假定：
视地基土为均匀的、连续的、各向同性的半无限体；
该假定与实际有差别，但计算结果能满足工程要求。
6、什么是土的自重应力和附加应力。
※自重应力：地基中源于土体自身重量的应力。
※基底压力：建筑物的荷载通过基础传递给地基，在基础底面与地基之间产生的接触应力。
7、成层地基附加应力计算。
8、什么是主应力、破裂角与大主应力面加角多大。
9、自重应力和附加应力沿深度方向分布的特点。
?①.自重应力随深度线性增加；②.应力图呈三角形。
思考题Ⅲ
1、土的压缩系数大小说明土的压缩性如何。
压缩系数越大，反映土的压缩性越高。
2、压缩系数与压缩模量的关系。
E s越小，表示土的压缩性越高
3、什么是压缩模量、变形模量，它们之间相互关系。
压缩模量Es、变形模量E0、弹性模量E。
压缩模量Es：完全侧限条件下正应力与正变△p/△ε之比。用于计算最终沉降量。
变形模量E0：现场荷载试验得到的，侧向可自由膨胀下△p/△ε之比。弹性理论法估算最终沉降量有很大的近似性，应变△ε为总应变，包括弹性应变和塑性应变。
弹性模量E：由室内三轴仪试验测得，分静三轴和动三轴两种方法，所以又分静弹模和动弹模。应变△ε只包括弹性应变，用初始瞬时沉降估算。
4、饱和粘性土沉降分哪几个阶段。
?——瞬时沉降，初始沉降、不排水沉降；
?——固结沉降，主固结沉降、沉降主要部分；
?——次固结沉降，蠕变沉降。
5、熟悉土的压缩曲线、回弹曲线、再压缩曲线。
6、固结度的概念，固结度大小与哪些因素有关。
7、如何确定地基压缩深度。
8、太沙基一维渗流固结理论的基本假定。
?基本假定：
?⒈土是均质的、完全饱和的；
?⒉土粒和水是不可压缩的；
?⒊土的压缩和土中水渗流只沿竖向发生，是一维的；
?⒋土中水的渗流服从达西定律，渗流系数k保持不变；
?⒌孔隙比的变化与有效应力变化成正比，压缩系数保持不变；
?⒍外荷是一次瞬间施加的；
?7.土体变形完全是孔隙水压力消散引起的
9、饱和土单向固结过程中，土的有效应力与土的孔隙水压力如何变化的。
10、土的压缩指标有哪些
11、什么是正常固结土、欠固结土和超固结土。
1、正常固结土——指土层历史上所经受的最大压力等于现有覆盖土自重压力。(σc=σcz)
2、超固结土——土层历史上曾经受过大于现有覆盖土重的前期固结压力。(σc=γ‘h，σcz=γ‘Z σc >σcz )
3、欠固结土——土层在目前的土重下尚未达到完全固结，土层的实际固结压力小于现有土层自重压力。(σ
c <σcz )
2. 某柱基承受的轴心荷载F K＝1.05MN，基础埋深为lm，地基土为中砂，=18kN／m3，faK＝280kPa，ηd ＝4.4。试确定该基础的底面边长。
3. 挡土墙高5m，墙背直立、光滑，填土面水平。填土的物理力学性质指标为：c=20kPa，，γ=19kN/m3。试求挡土墙的主动土压力及其作用点，并绘出土压力分布图。
2017高等土力学 1.在土的弹塑性模型中, 屈服面和破坏面有何不同和有何联系？ 答：屈服面是土体的应力在应力空间上的表现形式，可以看成是三维应力空间里应力的一个坐标函数，因此对土体来说，不同的应力在应力空间上有不同的屈服面，但是破坏面是屈服面的外限，破坏面的应力在屈服面上的最大值即为破坏面，超过此限值土体即破坏。 2.何谓曼代尔－克雷尔效应？ 答：土体在固结的初期，内部会出现孔隙水压力不消散而是上升，布局地区孔隙水压力超过初始值的现象。此效应仅在三维固结中出现，而在一维固结试验中并没有出现，在Biot的“真三维固结”理论可以解释磁现象。 3.与剑桥模型相比，清华弹塑性模型可以反映土的由剪应力引起的体积膨 胀（剪胀）。说明它是如何做到这一点的。 答：清华模型的硬化参数是关于塑形体应变和塑形剪应变的函数，而剑桥模型不是；此外，清华模型的屈服面椭圆与强度包线的交点不是椭圆顶点，因此会有剪胀。 4.天然岩土边坡的滑坡大多在雨季发生，解释这是为什么。 答：天然岩土边坡的滑坡发生总结起来两个原因，其一抗滑力减小，其二下滑力增大。在暴雨的天气中，因为地表雨水的下渗导致岩土体的含水率增加，从而提高了岩土体的重量，增大了下滑力；下雨天气因为雨水的下渗，岩土体遇水软化的特性导致抗滑力减小；另外在渗透性好的岩土体中，岩土体内部雨水沿坡面下渗，渗透力会降低岩土坡体的安全系数，因此一上几方面的原因导致了滑坡大部分发生在雨季。 5.比奥（Biot）固结理论与太沙基－伦杜立克（Terzaghi-Randulic）扩散 方程之间主要区别是什么？后者不满足什么条件？二者在固结计算结 果有什么主要不同？ 答：区别：扩散方程假设应力之和在固结和变形过程中保持常数，不满足变形协调条件。 结果：比奥固结理论可以解释土体受力之后的应力、应变和孔压的生成和消散过程，理论上是严密计算结果也精确。比奥固结理论可以解释曼代尔-克雷效
一、填空题 1.饱和土体上的总应力由土骨架承担的有效应力和由孔隙承担的孔隙水压力组成，土的强度及变形都是由土的有效应力决定的。 2.莱特邓肯屈服准则在常规三轴压缩实验中，当 时它在π平面上的屈服与破坏轨迹趋近于一个圆；当 时，它退化为一个正三角形。由于在各 向等压时,所以K f>27是必要条件，因为静水压力下不会引起材料 破坏。 3. 东海风力发电桩基础有8根。 4.通过现场观测与试验研究，目前认为波浪引起的自由场海床土体响应的机制主要取决于海床中孔隙水压力的产生方式。孔隙水压力产生方式有两种：超孔隙水压力的累积（残余孔隙水压力）、循环变化的振荡孔隙水压力 5.目前计算固结沉降的方法有（）、（）、（）及（）。 答案：弹性理论法、工程实用法、经验法、数值计算法。 6.根据莫尔—库伦破坏准则，理想状态下剪破面与大主应力面的夹角为（）。答案：45 + / 7.土的三种固结状态：欠固结、超固结、正常固结。 8.硬化材料持续受力达到屈服状态后的变化过程：屈服硬化破坏 =。 9.相对密实度计算公式I D 10.静力贯入试验的贯入速率一般为 2cm/s。 11用一种非常密实的砂土试样进行常规三轴排水压缩试验，围压为 100kPa 和3900kPa，用这两个试验的莫尔圆的包线确定强度参数有什么不同？ 答：当围压由100kPa 增加到3900kPa 时，内摩擦角会大幅度降低。 12.塑性应力应变关系分为_____理论和_____________理论两种 增量（流动）、全量（形变） 13.三轴剪切试验依据排水情况不同可分为（）、（）、（） 答案：不固结不排水剪、固结不排水剪、固结排水剪。 14.一种土的含水量越大，其内摩擦角越（小）。 15.剑桥模型（MCC）中的5个参数一次是 M VCL中的гλ，以及弹性部分的 K υ。 16.剑桥模型的试验基础是正常固结土和超固结土试样的排水和不排水三轴试验。 17.一般情况下，石英砂的内摩擦角为 29~33 二、简答题 1.影响土强度的一般物理性质？ 答：1.颗粒矿物成分 2.粗粒土颗粒的几何性质 3.土的组成颗粒级配 4.土的状态 5.土的结构6.剪切带的存在对土强度的影响。 2.简述波浪在浅水中传播时有哪些变化？
《土力学》第三章习题集及详细解答 第3章土的渗透性及渗流 一、填空题 1.土体具有被液体透过的性质称为土的。 2.影响渗透系数的主要因素有：、、、、、 。 3.一般来讲，室内渗透试验有两种，即和。 4.渗流破坏主要有和两种基本形式。 5.达西定律只适用于的情况，而反映土的透水性的比例系数，称之为土的。 二选择题 1.反应土透水性质的指标是（）。 A.不均匀系数 B.相对密实度 C.压缩系数 D.渗透系数 2.下列有关流土与管涌的概念，正确的说法是（）。 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 3.土透水性的强弱可用土的哪一项指标来反映？（）
A.压缩系数 B.固结系数 C.压缩模量 D.渗透系数 4.发生在地基中的下列现象，哪一种不属于渗透变形？（） A.坑底隆起 B.流土 C.砂沸 D.流砂 5.下属关于渗流力的描述不正确的是（）。 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 6.下列哪一种土样更容易发生流砂？（） A.砂砾或粗砂 B.细砂或粉砂 C.粉质黏土 D.黏土 7.成层土水平方向的等效渗透系数与垂直方向的等效渗透系数的关系是（）。 A.> B.= C.< 8. 在渗流场中某点的渗流力（）。 A.随水力梯度增加而增加 B.随水利力梯度增加而减少 C.与水力梯度无关 9.评价下列说法的正误。（） ①土的渗透系数越大，土的透水性也越大，土的水力梯度也越大； ②任何一种土，只要水力梯度足够大，就有可能发生流土和管涌； ③土中任一点渗流力的大小取决于该点孔隙水总水头的大小； ④渗流力的大小不仅取决于水力梯度，还与其方向有关。 A.①对 B.②对 C.③和④对 D.全不对 10.下列描述正确的是（）。
高等土力学 第一章土的物质构成及分类 1蒙脱石和伊利石晶胞结构相同，但蒙脱石具有较大的胀缩性，为什么？ 2用土的结构说明为什么软粘土具有较大流变特性，原生黄土具湿陷性？ 3试述非饱和土中水的迁移特征及控制迁移速率的主要因素？ 4非饱和土中水的运移规律与饱和土中水的渗透规律有什么不同？ 试述非饱和土和饱和土中孔隙水迁移规律的异同点？ 5X射线衍射法是怎样分析粘土矿物成份的？ 6粘土表面电荷来源有哪几方面？利用粘粒表面带电性解释吸着水（结合水）形成机理？ 7非饱和土中土水势以哪种为主？如何测定非饱和土的土水势大小？ 8非饱和土中的土水势主要由哪个几个部分组成？非饱和土中水的迁移速率主要与哪几种因素有关？ 9请用粘性土的结构解释粘性土具有可塑性而砂土没有可塑性的机理。 10试简明解说土水势的各分量？ 11土的结构有哪些基本类型？各有何特征？ 12分散土的主要特征是什么？为什么有些粘性土具有分散性？ 13粘性土主要有哪些性质，它们是如何影响土的力学性质的？ 14为什么粘土颗粒具有可塑性、凝聚性等性质，而砂土颗粒却没有这些性质？ 15非饱和粘性土和饱和的同种粘性土（初始孔隙比相同）在相同的法向应力作用下压缩，达到稳定的压缩量和需要的时间哪个大，哪个小，为什么？ 16粘土的典型结构有哪几种，它们与沉积环境有什么联系，工程性质方面各有何特点？
17粘性土的结构与砂土的结构有什么不同？ 18为什么粘性土在外力作用下具有较大流变特性？ 19粘土矿物颗粒形状为什么大都为片状或针状，试以蒙脱石的晶体结构为例解释之。 第二章土的本构关系及土工有限元分析 1中主应力对土体强度和变形有什么影响？分别在普通三轴仪上和平面应变仪上做 试验，保持σ3为常量，增加σ1－σ3所得应力应变关系曲线有何不同？所得强度指标是否相同？ 2屈服面和硬化规律有何关系？ 3弹塑性柔度矩阵[C]中的元素应有哪三点特征？ 4剑桥弹塑性模型应用了哪些假定？欲得到模型参数应做哪些试验？ 5广义的“硬化”概念是什么？什么叫硬化参数？ 6什么是流动规则？什么叫塑性势？流动规则有哪两种假定？ 7弹塑性模型中，为什么要假定某种型式的流动法则，它在确定塑性应变中有何作用？ 8根据相适应的流动规则，屈服面和塑性应变增量的方向有何特征？ 9试解释为什么球应力影响塑性剪应变？ 10什么叫土的变形“交叉效应”？“交叉效应”对土的刚度矩阵[D]或柔度矩阵[C]有何影响？ 11什么叫应力路径？什么叫应力历史？试结合图示说明它们对土的变形的影响？ 12什么叫土的“各向异性”？考虑“各向异性”对土的刚度矩阵[D]或柔度矩阵[C]有何影响？ 13哪些因素影响土的变形？或土体变形有哪些特征？ 14什么叫剪缩？什么叫剪胀？什么样的土表现为剪胀，怎样的土表现为剪缩？邓肯双曲线模型能否反映剪胀，剪缩？为什么？修正剑桥模型能否反映？
《土力学》第一章习题集及详细解答 第1章土的组成习题及答案 一．填空题 1.根据土的颗粒级配曲线，当颗粒级配曲线较时表示土的级配良好。 2.工程中常把的土称为级配良好的土，把的土称为级配均匀的土，其中评价指标叫。 3.不同风化作用产生不同的土，风化作用有、、。 4. 粘土矿物基本上是由两种原子层(称为晶片)构成的，一种是，它的基本单元是Si —0四面体，另一种是，它的基本单元是A1—OH八面体。 5. 不均匀系数Cu、曲率系数Cc 的表达式为Cu＝、Cc＝。 6. 砂类土样级配曲线能同时满足及的土才能称为级配良好的土。 7. 土是的产物，是各种矿物颗粒的集合体。土与其它连续固体介质相区别的最主要特征就是它的和。 8. 土力学是利用一般原理和技术来研究土的物理性质以及在所受外力发生变化时的应力、变形、强度、稳定性和渗透性及其规律一门科学。 9.最常用的颗粒分析方法有法和法。 10. 著名土力学家的《土力学》专著问世，标志着现代土力学的开始。 二，选择题 1．在毛细带范围内，土颗粒会受到一个附加应力。这种附加应力性质主要表现为( c ) (A)浮力； (B)张力； (C)压力。 2．对粘性土性质影响最大的是土中的( c )。 (A)强结合水； (B)弱结合水； (C)自由水； (D)毛细水。 3．土中所含“不能传递静水压力，但水膜可缓慢转移从而使土具有一定的可塑性的水，称为( d )。 (A)结合水； (B)自由水； (C)强结合水； (D)弱结合水。 4．下列粘土矿物中，亲水性最强的是(c )。（2005年注册土木工程师（岩土）职业资格考试题，三峡大学2006年研究生入学考试试题） (A)高岭石； (B)伊里石；(C)蒙脱石； (D)方解石。 5.毛细水的上升，主要是水受到下述何种力的作用？( c ) (A)粘土颗粒电场引力作用； (B)孔隙水压力差的作用 (C)水与空气交界面处的表面张力作用。 6.土的可塑性范围与比表面大小有关，下列说法正确的是（a ） (A)粘土的比表面比砂土大，所以可塑性范围大 (B)粘土的比表面比砂土小，所以可塑性范围大
附件3：研究生课程空白试卷（考试形式）式样 北京建筑工程学院研究生试题专用纸 得分阅卷人（签字）复核人（签字） 姓名学号年级 专业课程名称 考试日期2013年05 月17日试卷答卷所需时间1周 试题内容（附评分标准）： 1、简述土的结构性与成因，比较原状土与重塑土结构的强弱，并说明原因。(5分) 2、简述土工参数不确定性的主要来源和原因。(5分) 3、何为土的剪胀性，产生剪胀的原因。(5分) 4、影响饱和无粘性土液化的主要因素有哪些？列举几种判断液化的方法。(5分) 5、广义讲，什么是土的本构关系？与其他金属材料比，它有什么变化特性？(5分) 6、土的本构模型主要分哪几类？邓肯-张本构模型的本质是什么？并写出邓肯-张本构模型 应力应变表达式；并给出邓肯-张模型中参数的确定方法。(5分) 7、剑桥模型的试验基础及基本假定是什么？说明该模型各个参数的意义及确定方法。(5分) 8、比奥（Biot）固结理论与太沙基－伦杜立克（Terzaghi-Randulic）扩散方程之间主要区别 是什么？后者不满足什么条件？二者在固结计算结果有什么主要不同？(5分) 9、何为Mandol-cryer效应？说明其产生的机理。为什么拟三维固结理论（扩散方程）不能 描述这一效应？(5分) 10、影响地基承载力的因素有哪些？介绍地基极限承载力和容许承载力的意义。(5分) 11、地基的破坏形式和土的种类之间有何关系，具体原因是什么? (5分) 12、用高等土力学知识解释降雨尤其是暴雨是滑坡活动最重要的触发因素。(5分) 13、沙漠中稳定沙丘的背风坡坡度接近于松砂的天然休止角。它大于还是小于颗粒矿物的滑动摩擦角？为什么海边的沙滩的坡度要比松砂的天然休止角小的多？(5分) 14、正常固结粘土的强度包线过原点，即其粘聚力c为零。这是否意味着它在各种应力状态下都不存在任何粘聚力？(5分) 15、写出弗雷德伦德（Fredlund）的非饱和土强度公式，其中哪一个参数不是常数？它与土
河海大学高等土力学 试卷
《2012年河海大学高等土力学》—— 《土工原理》2012-05-16 1.土体在沉淀以后，抗剪强度有什么变化趋势？为什么？（8分） p128 （p116） 答：土体沉淀后，不同的主应力方向下土的抗剪强度不同：竖向抗剪强度高于水平抗剪强度。这是因为天然的土通常在沉积过程中，长宽比大于1的针、片、棒状颗粒在重力作用下倾向于长边沿水平方向排列而处于稳定的状态，近似于水平层的沉淀，由于长期自重的作用，促成土颗粒排列有一定的方向性，这就形成了土层的各向异性结构，土层的各向异性结构导致土的力学性质上的各向异性。 2.土体中有机质对土体有什么影响？（8分） p4 土壤中的有机质存在是土区别于一般固体物质的主要特性之一，有机质是土壤固相物质中最易变化、性质最不稳定的组分。有机质对土体性质影响的一般规律：随着有机质含量的增加，土的分散性加大，天然含水率增高，干密度减小，胀缩性增加，压缩性增加强度减小，承载力降低，对工程极为不利。 3.十字板剪切实验中，竖向剪切强度与两端水平剪切强度哪个大？为什么？ （7分）p102 答：（十字板剪切实验是一种利用十字板剪切仪在现场测定土的抗剪强度实验的方法，这种方法适合于现场测定饱和粘性土的原位不排水强度，特别适用于均匀饱和软粘土。对于粘土中夹带薄层细、粉砂或贝壳，用该方法测得强度偏高。） 现场土常常是各向异性的，对于正常固结土，水平面上的抗剪强度一般小于垂直面上的抗剪强度。产生各向异性的原因在于：土的成层性和土中的应力状态不同。 4.三轴实验中的破坏规范主应力之差和主应力之比，有什么不同？有什么区 别？（7分）p124
高等土力学历年真题 一、 黄土湿陷性机理与处治方法。(2010年) 1、黄土湿陷泛指非饱和的、结构不稳定的黄色土，在一定压力作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏，发生显著的附加下沉现象。黄土湿陷现象是一个复杂的地质、物理、化学过程，对于湿陷的机理目前国内外有多种假说，归纳起来可分为内因和外因两个方面。 黄土形成初期，季节性的少量雨水把松散的粉粒粘聚起来，而长期的干旱使水分不断蒸发，于是少量的水分以及溶于水中的盐类都集中到较粗颗粒的表面和接触点处，可溶盐逐渐浓缩沉淀而成为胶结物。同时随着含水量的减少，土颗粒彼此靠近，颗粒间的分子引力以及结合水和毛细水的联结力逐渐加大，这些因素都增强了土粒之间抵抗滑移的能力，阻止了土体在自重压密，从而形成以粗粉粒为主体骨架的蜂窝状大孔隙结构。 当黄土受水浸湿或在一定外部压力作用下受水浸湿时，结合水膜增厚并楔入颗粒之间，于是结合水联系减弱，盐类溶于水中，各种胶结物软化，结构强度降低或失效，黄土的骨架强度降低，土体在上覆土层的自重压力或在自重压力与附加压力共同作用下，其结构迅速破坏，大孔隙塌陷，导致黄土地基附加的湿陷变形。 2、黄土地基处理方法 地基处理应考虑场地的选择和勘探，黄土湿陷类型的派别和地基处理方法的选择，以达到建筑设计经济与安全的要求。 灰土垫层 传统方法，用于高层建筑更能发挥其作用，它具有一定的胶凝强度和水稳定性，在基础压力作用下以一定的刚性角向外扩散应力，因而常用作刚性基础的底脚。 砂石垫层 用于地下水位较高的软弱土层，厚度约1-3m ，其下为工程性能良好的下卧层。 强夯法 是处理湿陷性黄土地基最经济的一种方法，其处理土层厚度一般用梅纳提出的估算公式QH z α= 灰土挤密桩 是处理大厚度湿陷性黄土地基方法之一，其作用是挤密桩周围的土体，降低或者消除桩深度内地基土的湿陷性，提高承载力。 振冲碎石桩 主要用于饱和黄土的地基处理，它以振冲置换作用为主。 打入混凝土预制桩 锤击沉入的钢筋混凝土预制桩，质量稳定，工艺简便，是目前高层建筑基础应用较广的一种。 灌注桩 主要用于饱和黄土填土地基，他是利用挖空或沉桩基将钢制桩管沉入土中成孔
《土力学》第四章习题集及详细解答 第4章土中应力 一填空题 1.土中应力按成因可分为和。 2.土中应力按土骨架和土中孔隙的分担作用可分为和 。 3.地下水位下降则原水位出处的有效自重应力。 % 4.计算土的自重应力应从算起。 5.计算土的自重应力时，地下水位以下的重度应取 。 二选择题 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)基底净反力； (D)附加应力 2．在隔水层中计算土的自重应力c时，存在如下关系（ B ）。 (A) =静水压力 (B) =总应力，且静水压力为零 } (C) =总应力，但静水压力大于零 (D)=总应力—静水压力，且静水压力大于零 3．当各土层中仅存在潜水而不存在毛细水和承压水时，在潜水位以下的土中自重应力为（ C ）。 (A)静水压力 (B)总应力 (C)有效应力，但不等于总应力 (D)有效应力，但等于总应力 4．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 5．通过土粒承受和传递的应力称为（ A ）。 (A)有效应力； (B)总应力； (C)附加应力； (D)孔隙水压力 6．某场地表层为4m厚的粉质黏土，天然重度=18kN/m3，其下为饱和重度sat=19 kN/m3的很厚的黏土层，地下水位在地表下4m处，经计算地表以下2m处土的竖向自重应力为（B ）。 (A)72kPa ；(B)36kPa ； (C)16kPa ； (D)38kPa
! 7．同上题，地表以下5m处土的竖向自重应力为（ A ）。 (A)91kPa ；(B)81kPa ； (C)72kPa ； (D)41kPa 8．某柱作用于基础顶面的荷载为800kN，从室外地面算起的基础深度为，室内地面比室外地面高，基础底面积为4m2，地基土的重度为17kN/m3，则基底压力为（ C ）。 (A) ；(B)230 kPa ；(C)233 kPa ； (D)236 kPa 9．由建筑物的荷载在地基内产生的应力称为（ B ）。 (A)自重应力；(B)附加应力； (C)有效应力；(D)附加压力 10．已知地基中某点的竖向自重应力为100 kPa，静水压力为20 kPa，土的静止侧压力系数为，则该点的侧向自重应力为（ D ）。 (A)60 kPa ；(B)50 kPa ；(C)30 kPa ；(D)25 kPa " 11．由于建筑物的建造而在基础底面处产生的压力增量称为（ C ）。 (A)基底压力；(B)基底反力；(C)基底附加应力； (D)基底净反力 12．计算基础及上回填土的总重量时，其平均重度一般取（ C ）。 (A)17 kN/m3；(B)18 kN/m3；(C)20 kN/m3； (D)22 kN/m3 13．在单向偏心荷载作用下，若基底反力呈梯形分布，则偏心距与矩形基础长度的关系为（ A ）。 (A)； (B) ； (C) ； (D) 14．设b为基础底面宽度，则条形基础的地基主要受力层深度为（ A ）。 (A)3b ；(B)4b ； (C)5b ； (D)6b ； # 15．设b为基础底面宽度，则方形基础的地基主要受力层深度为（ A ）。 (A) ； (B)2b ； (C) ；(D)3b ； 16．已知两矩形基础，一宽为2m，长为4m，另一宽为4m，长为8m，若两基础的基底附加压力相等，则两基础角点下附加应力之间的关系是（ B ）。 (A)两基础基底下z深度处应力竖向应力分布相同 (B)小尺寸基础角点下z深度处应力与大尺寸基础角点下2z深度处应力相等 (C)大尺寸基础角殿下z深度处应力与小尺寸基础焦点下2z深度处应力相等 17．当地下水位突然从地表下降至基底平面处，对基底附加应力的影响是（ A ）。(A)没有影响； (B)基底附加压力增大； (C)基底附加压力减小 【 18．当地基中附加应力曲线为矩形时，则地面荷载形式为（ D ）。 (A)圆形均布荷载 (B)矩形均布荷载 (C)条形均布荷载 (D)无穷均布荷载 19．计算土中自重应力时，地下水位以下的土层应采用（ C ）。 (A)湿重度； (B)饱和重度； (C)浮重度； (D)天然重度 20．在基底附加压力的计算公式P0=P—m d，d为（ D ）。 (A)基础平均深度 (B)从室内地面算起的深度 ^ (C)从室外地面算起的深度 (D)从天然地面算起的埋深，对于新填土场地应从老天然地面算起 三、判断改错题 1．×，均呈线性增长。 2．√
一.回答下列问题： 1.何谓非饱和土的基质吸力? 举出一种非饱和土的强度公式。 2.三轴试验中的膜嵌入或顺变性（Membrane Penetration）对试验结果有什么影响？对什么土和什么类型的试验影响比较大？ 3.说明普朗特尔（Prandtl）和太沙基（Terzaghi）的地基极限承载力公式的基本假设条件和滑裂面形状。 4.何谓德鲁克（Drucker)假说？何谓相适应和不相适应的流动规则？对两种情况各举一个土的弹塑性模型。 5.某饱和砂土的固结不排水三轴试验结果如下图所示，在p－q 坐标定性绘出有效应力路径。应当如何确定这种土的有效应力强度指标？ σ1-σ3 q ε1 o p σ3 u 二. 选择一个问题回答： 1.在深覆盖层上修建土石坝时，坝体和覆盖层的防渗结构物主要有那些型式？各有什么优缺点？ 2.在地基处理方法中有哪些型式的复合地基桩？说明其适用范围。 三．最近在岩土工程界关于基坑支护土压力计算的讨论很热烈, 试谈谈你对土压力的“水土合算”与“水土分算”的看法 四. 某油罐地基工程采用堆载预压法进行地基加固，地基土的抗剪强度指标如图所示，已知中心点M处的自重应力为：σsz=40kPa, σsx=32 kPa. 当设计堆载压 力p＝200 kPa时在M点引起的附加压力σz=120 kPa,σx=30 kPa,分析M点是否 会破坏？应如何进行堆载才能防止地基破坏？ 粉质粘土 孔压系数A=0.4 c'=10Kpa H ?'=30? k=5?10-6cm/s 五．在一个高2米的铁皮槽中装有饱和的均匀松砂，其孔隙比e=0.85,砂的比重Gs=2.67,内摩擦角φ=32?。然后在振动时砂土发生了完全液化。由于槽壁位移，槽内的砂土的水平土压力是主动土压力，试计算砂土液化前后的槽壁上和槽底上的土压力和水压力。（10分） 饱和松砂 2．0米 六．回答下列问题： （一）说明高层建筑上部结构、基础和地基的相互作用关系。 （二）规范规定：一般粘性土中的预制桩，打入后15天，对软粘土，打入后21天，才能进行静载试验，为什么？ （三）为什么对于小型建筑物地基一般是承载力控制；对于大型建筑物地基一般是沉降控制？ （四）有一个建筑物的地基承载力基本值是120kPa，要求的设计承载力是250kPa，设计者在原地基上增加了70厘米厚的水泥土
2.7 （1）修正后的莱特-邓肯模型比原模型有何优点？ 莱特-邓肯模型的屈服面和塑性势面是开口的锥形，只会产生塑性剪胀；各向等压应力下不会发生屈服；破坏面、屈服面和塑性势面的子午线都是直线不能反映围压对破坏面和屈服面的影响。为此，对原有模型进行修正，增加一套帽子屈服面，将破坏面、屈服面、塑性势面的子午线改进为微弯形式，可以反映土的应变软化。 （2）清华弹塑性模型的特点是什么？ 不首先假设屈服面函数和塑性势函数，而是根据试验确定塑性应变增量的方向，然后按照关联流动法则确定其屈服面；再从试验结果确定其硬化参数。因而这是一个假设最少的弹塑性模型 2.8如何解释粘土矿物颗粒表面带负电荷？ 答：（1）由于结构连续性受到破坏，使粘土表面带净负电荷，（边角带正电荷）。 （2）四面体中的硅、八面体中的铝被低价离子置换。 （3）当粘土存在于碱性溶液中，土表面的氢氧基产生氢的解离，从而带负电。 2.9土的弹性模型分类及应用： 线弹性：广义胡克定律 非线弹性：增量胡克定律 高阶弹性模型：柯西弹性模型、格林弹性模型、次弹性模型 ①弹性模型：一般不适用于土，有时可近似使用：地基应力计算；分层总和法②非线弹性模型：使用最多，实用性强：一般 参数不多；物理意义明确；确定参数的试验比较简单③高阶的弹性模型：理论基础比较完整严格；不易建立实用的形式：参数多；意义不明确；不易用简单的试验确定 3.1-3.2正常固结粘土的排水试验和固结不排水试验的强度包线总是过坐标原点的，即只有摩擦力；粘土试样的不排水试验的包线是水平的，亦即只有粘聚力。它们是否就是土的真正意义上的摩擦强度和粘聚强度？ 答：都不是。正常固结粘土的强度包线总是过坐标原点，似乎不存在粘聚力，但是实际上在一定条件下固结的粘土必定具有粘聚力，只不过这部分粘聚力是固结应力的函数，宏观上被归于摩擦强度部分。粘土的不排水试验虽然测得的摩擦角为0，但是实际上粘土颗粒之间必定存在摩擦强度，只是由于存在的超静空隙水压使得所有破坏时的有效应力莫尔圆是唯一的，无法单独反映摩擦强度。 3.3什么是三轴试验的临界孔隙比？论述临界孔隙比与围压的关系。 所谓临界孔隙比是指在三轴试验加载过程中，轴向应力差几乎不变，轴向应变连续增加，最终试样体积几乎不变时的孔隙比，也可以叙述为：用某一孔隙比的砂试样在某一围压下进行排水三轴试验，偏差应力达到（σ1-σ3）ult时，试样的体应变为零；或者在这一围压下进行固结不排水试验中破坏时的孔隙水压力为零，这一孔隙比即为在这一围压下的临界孔隙比。 临界孔隙比与围压的关系：如果对变化的围压σ3进行试验，则发现临界孔隙比是不同的。围压增加临界孔隙比减小，围压减小临界孔隙比增加。 3.4请简述影响土强度的外部因素。 参考答案： 1.围压3对土强度影响； 2.中主应力2的影响； 3.土强度具有各向异性； 4.加载速率对土的抗剪强度有一定影响； 5.温度对土强度有一定影响。 3.5 对某种饱和正常固结粘质粉土，已知其有效应力强度指标和孔压系数分别为=0，，B=1，=2/3。 （1）计算该土在常规三轴压缩试验（CTC）中的固结不排水强度指标。 （2）计算该土在减围压三轴压缩试验（RTC）中的固结不排水强度指标。 答：（1）CTC：保持围压不变，增加轴向应力。 为轴向应力；为固结压力（围压） 试验应力路径：，， ，代入数据得， 根据有效应力原理得 由于=0，所以
参考书目《高等土力学》李广信 第1章土工试验及测试 一、简述土工试验的目的和意义。 1）揭示土的一般或特有的物理力学性质。 2）针对具体土样的试验，揭示区域性土、特殊土、人工复合土的物理力学性质。 3）确定理论计算和工程设计的参数。 4）验证理论计算的正确性及实用性。 5）原位测试、原型监测直接为土木工程服务，也是分析和实现信息化施工的手段。 第2章土的本构关系 ★二、广义讲，什么是土的本构关系？与其他金属材料比，它有什么变形特性（应力应变特性）？（2.3节）P51 土的本构关系广义上讲是指反应土的力学性状的数学表达式，表示形似一般为应力-应变-强度-时间的关系。 与金属材料相比，土的变形特性包含： ①土应力应变的非线性。由于土由碎散的固体颗粒组成，土的宏观变形主要不是由土颗粒本身变形，而是由于颗粒间位置的变化。这样在不同的应力水平下由相同应力增量引起的应变增量就不会相同，即表现出非线性。 ②土的剪胀性。由于土石由碎散颗粒组成的，在各向等压或等比压缩时，孔隙总是减少的，从而可发生较大的体积压缩，这种体积压缩大部分死不可恢复的，剪应力会引起土塑性体积变形，这叫剪胀性，另一方面，球应力又会产生剪应变，这种交叉的，或者耦合的效应，在其他材料中很少见。 ③土体变形的弹塑性。在加载后再卸载到原来的应力状态时，土一般不会完全恢复到原来的应变状态，其中有一部分变形是可以恢复的，部分应变式不可恢复的塑性应变，并且后者往往占很大的比例。 ④土应力应变的各向异性和土的结构性。不仅存在原生的由于土结的各向构异性带来的变形各向异性，而且对于各向受力不同时，也会产生心的变形和各向异性。 ⑤土的流变性。土的变形有时会表现出随时间变化的特性，即流变性。与土的流变特性有关的现象只要是土的蠕变和应力松弛。 影响土的应力应变关系的应力条件主要有应力水平，应力路径和应力历史。 ★三、何为土的剪胀性，产生剪胀的原因？P52(2.3.2) 土体由于剪应力引起的体积变化称为剪胀性，广义的剪胀性指剪切引起的体积变化，既包括体胀，也包括体缩，但后者常被称为“剪缩”。土的剪胀性实质上是由于剪应力引起土颗粒间相互位置的变化，使其排列发生变化，加大（或减小）颗粒间的孔隙，从而发生体积的变化。 四、论述土的本构关系分类，并举例说明。 1、弹性本构关系 弹性本构关系可分为线弹性本构关系和非线性弹性本构关系。线弹性本构关系即一般的弹性力学，其应力-应变关系服从广义胡克定律。非线性本构关系的应力-应变曲线是非线性
精心整理《土力学》作业答案 第一章 土粒直径以毫米计 习题1-1颗粒大 小级配曲线 由级配曲线查得：d60=0.45，d10=0.055，d30=0.2； C u>5，1 （2）确定不均匀系数Cu 及曲率系数Cv ，并由Cu 、Cv 判断级配情况。 解： 1—3d 其密度?和含水量W 。 解： 11 1 === s v V V e ； 3/33.12 66 .2cm g V M s d === ρ； 3/83.121 66.2cm g V M M w s =+=+= ρ； %6.3766 .21=== s w M M ω。 1—4在某一层土中，用容积为72cm 3的环刀取样，经测定，土样质量129.1g ，烘干后质量121.5g ，土粒比重为2.70，问该土样的含水量、密度、饱和密度、浮密度、干密度各是多少？ 解： V s V V = ω= ρsat ρ'= ρ[或d ρ1— 365.04.083 .14.1=-=s V ； 74.2365 .01 === w s s s V M G ρ； 10.1365 .04.0=== s v V V e 。 1—6某科研试验，需配制含水量等于62%的饱和软土1m 3，现有含水量为15%、比重为2.70的湿土，问需湿土多少公斤？加水多少公斤？ 解： 1m 3饱和软土中含土粒：t M s 01.17 .21 62.01=+ = ； 折合%15=ω的湿土： kg t M M M M s w s 116016.1)15.01(01.1)1(==+?=+=+=ω； 需要加水： kg t M M s w 475475.0)15.062.0(01.1)(12==-?=-=ωω。 1—7已知土粒比重为2.72，饱和度为37%，孔隙比为0.95，问孔隙比不变的条件下，饱和度提高到90%时，每立方米的土应加多少水？ 解： 1m 3 S r 提高到1m 31—8混成10%解： 1V =解得：2V 1—9γ'，并 求饱和度Sr 为75%时的重度γ和含水量w 。（分别设Vs=1、V=1和M=1进行计算，比较哪种方法更简单些？） 解： 3/6.17 .0172 .2cm g V M s d =+== ρ； 3/0.27 .011 7.072.2cm g V V M w v s sat =+?+=+= ρρ； 3/91.17 .01175.07.072.2cm g V M =+??+== ρ； 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？ 1.【答】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. 2.土中水按性质可以分为哪几类？ 2. 【答】 5. 不均匀系数Cu、曲率系数Cc 的表达式为Cu＝d60 / d10、Cc＝d230 / (d60×d10). 7. 土是岩石分化的产物,是各种矿物颗粒的集合体.土与其它连续固体介质相区别的最主要特征就是它的散粒性和多相性 . 三、选择题 1．在毛细带范围内,土颗粒会受到一个附加应力.这种附加应力性质主要表现为( C ) (A)浮力; (B)张力; (C)压力. 2．对粘性土性质影响最大的是土中的(C ). (A)强结合水; (B)弱结合水; (C)自由水; (D)毛细水. 第二章土的物理性质及分类 一、简答题 3.什么是塑限、液限和缩限？什么是液性指数、塑性指数？ 3. 【答】(1)液限L: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p: 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s: 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I P 定义为土样的液限和塑限之差:I P= w L－w P(5)液性指数: 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.9. 【答】 (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:无法反映土的粒径级配因素. .回答下列问题: 1. 何谓非饱和土的基质吸力？举出一种非饱和土的强度公式。 2. 三轴试验中的膜嵌入或顺变性（ Membrane Penetration ）对试验结果有什么影响？对什么土和什么类型的试验影响比 较大？ 3. 说明普朗特尔（Prandtl ）和太沙基（Terzaghi ）的地基极限承载力公式的基本假设条件和滑裂面形状。 4. 何谓德鲁克（Drucker ）假说？何谓相适应和不相适应的流动规则？对两种情况各举一个土的弹塑性模型。 5. 某饱和砂土的固结不排水三轴试验结果如下图所示，在 p - q 坐标定性绘出有效应力路径。应当如何确定这种土的有 效应力强度指标？ U 二.选择一个问题回答： 1. 在深覆盖层上修建土石坝时，坝体和覆盖层的防渗结构物主要有那些型式？各有什么优缺点？ 2. 在地基处理方法中有哪些型式的复合地基桩？说明其适用范围。 三?最近在岩土工程界关于基坑支护土压力计算的讨论很热烈 ，试谈谈你对土压力的“水土合算”与“水土分算”的看 法 四.某油罐地基工程采用堆载预压法进行地基加固，地基土的抗剪强度指标如图所示，已知中心点 M 处的自重应力为: Sz =40kPa, ；x =32 kPa.当设计堆载压 力p = 200 kPa 时在M 点引起的附加压力 Z =120 kPa, X =30 kPa,分析M 点是否 会破坏？应如何进行堆载才能防止地基破坏？ 孔压系数A=0.4 c ?=10Kpa H ??=30? _ -6 k=5 ：10 cm/s 五?在一个高2米的铁皮槽中装有饱和的均匀松砂，其孔隙比 e=0.85,砂的比重Gs=2.67,内摩擦角：；：；：。然后在振动时 砂土发生了完全液化。由于槽壁位移，槽内的砂土的水平土压力是主动土压力，试计算砂土液化前后的槽壁上和槽底上 P 粉质粘土 参考书目《高等土力学》广信 第1章土工试验及测试 一、简述土工试验的目的和意义。 1）揭示土的一般或特有的物理力学性质。 2）针对具体土样的试验，揭示区域性土、特殊土、人工复合土的物理力学性质。 3）确定理论计算和工程设计的参数。 4）验证理论计算的正确性及实用性。 5）原位测试、原型监测直接为土木工程服务，也是分析和实现信息化施工的手段。 第2章土的本构关系 ★二、广义讲，什么是土的本构关系？与其他金属材料比，它有什么变形特性（应力应变特性）？（2.3节）P51 土的本构关系广义上讲是指反应土的力学性状的数学表达式，表示形似一般为应力-应变-强度-时间的关系。 与金属材料相比，土的变形特性包含： ①土应力应变的非线性。由于土由碎散的固体颗粒组成，土的宏观变形主要不是由土颗粒本身变形，而是由于颗粒间位置的变化。这样在不同的应力水平下由相同应力增量引起的应变增量就不会相同，即表现出非线性。 ②土的剪胀性。由于土石由碎散颗粒组成的，在各向等压或等比压缩时，孔隙总是减少的，从而可发生较大的体积压缩，这种体积压缩大部分死不可恢复的，剪应力会引起土塑性体积变形，这叫剪胀性，另一方面，球应力又会产生剪应变，这种交叉的，或者耦合的效应，在其他材料中很少见。 ③土体变形的弹塑性。在加载后再卸载到原来的应力状态时，土一般不会完全恢复到原来的应变状态，其中有一部分变形是可以恢复的，部分应变式不可恢复的塑性应变，并且后者往往占很大的比例。 ④土应力应变的各向异性和土的结构性。不仅存在原生的由于土结的各向构异性带来的变形各向异性，而且对于各向受力不同时，也会产生心的变形和各向异性。 ⑤土的流变性。土的变形有时会表现出随时间变化的特性，即流变性。与土的流变特性有关的现象只要是土的蠕变和应力松弛。 影响土的应力应变关系的应力条件主要有应力水平，应力路径和应力历史。 ★三、何为土的剪胀性，产生剪胀的原因？P52(2.3.2) 土体由于剪应力引起的体积变化称为剪胀性，广义的剪胀性指剪切引起的体积变化，既包括体胀，也包括体缩，但后者常被称为“剪缩”。土的剪胀性实质上是由于剪应力引起土颗粒间相互位置的变化，使其排列发生变化，加大（或减小）颗粒间的孔隙，从而发生体积的变化。 四、论述土的本构关系分类，并举例说明。 1、弹性本构关系 弹性本构关系可分为线弹性本构关系和非线性弹性本构关系。线弹性本构关系即一般的弹性力学，其应力-应变关系服从广义胡克定律。非线性本构关系的应力-应变曲线是非线性 第一章 1-1.砂类土和粘性土各有哪些典型的形成作用 答：砂类土和粘性土都是岩石的风化作用形成的。砂类土的典型的形成是物理风化。即指由于温度变化、水的冻胀、波浪冲击、地震等引起的物理力使岩石崩解碎裂的过程。粘性土的典型形成作用是化学风化，即岩石也空气水以及各种水溶液相互作用的过程。化学风化主要又分为水解作用水化作用氧化作用 1-2请分析下列几组概念的异同 粘土矿物：一种铝—硅酸盐晶体由两种晶片交互层叠构成，是细小的扁平颗粒，表面有很强的于水作用的能力，便面积愈大，作用能力就越强。 粘粒：粒径小于0.005mm的土颗粒。 粘性土：塑性指数大于10的土称为粘性土。 粒径：土颗粒的某种性质与某一直径的同质球体最相近时，就把该球体的直径称为被测颗粒的粒径。 粒度：土粒的大小称为粒度。 粒组：一定范围内的土粒称为粒组。 1-3.土的粒度成分与矿物成分的关系？ 答：粗颗粒土往往是岩石经物理分化形成的原岩碎屑，是物理化学性质比较稳定的原生矿物颗粒；细小土粒主要是化学风化作用形成的次生矿物颗粒和生成过程中有机物质的介入，成分、性质及其与水的作用均很复杂，是细粒土具有塑性特征的主要因素之一，对土的工程性质影响很大。 1-4.界限粒径的物理意义？ 答：粒组随着分界尺寸的不同而呈现不同的变化，划分粒组的分界尺寸就是界限粒径 1-5.粘性土为什么带电？ 答：①离解作用：指粘土矿物颗粒与水作用后离解成更微小的颗粒，离解后的阳离子扩散于水中，阴离子留在颗粒表面；②吸附作用：指溶于水中的微小粘土矿物颗粒把水介质中一些与本身结晶格架中相同或相似的离子选择性地吸附到自己表面；③同晶置换：指矿物晶格中高价的阳离子被低价的离子置换，常为硅片中的Si4+ 被Al3+置换，铝片中的Al3+被Mg2+置换，因而产生过剩的未饱和的负电荷。④边缘断裂：理想晶体内部是平衡的，但在颗粒边缘处，产生断裂后，晶体连续性受到破坏，造成电荷不平衡。 1-6.简述毛细水的概念？产生的原因？以及对工程的影响？为什么水压力为负值？ 答：毛细水：在地下水位以上，受水与空气交接面处，表面张力影响的自由水； 原因：①由于毛细管壁分子对水分子的引力作用，使与管壁接触的水面向上弯曲，整个液面向内凹，增加了表面积；②但液体总试图缩小自己的表面积，使表面自由能最小，故管内水柱不断升高。③直到升高的水柱重力与管壁分子引力形成的上举力平衡为止。 对工程影响：毛细水的上升对建筑物地下部分的防潮措施和地基特的浸湿及冻胀等有重要影响；在干旱地区，地下水中的可溶盐随毛细水上升后不断蒸发，盐分积聚于靠近地表处而形成盐渍土。在粉土和砂土中毛细现象最显著。 为什么为负值：①水，汽界面由于弯液面表面的张力作用，以及水对土粒表面的侵润作用，使空隙水压力小于空隙内的大气压力。②于是在弯液面的切线方向，产生迫使相邻土粒紧压的压力，称之为毛细压力。③由于毛细压力的存在使水内的压力小于大气压力。故呈负值。显著性：粉＞黏＞砂土（高度取决于粒度，但黏土与水作用产生了具有粘滞性的结合水）1-7.黏土的活动性为什么有很大差异？ 答：①粘土颗粒（粘粒）的矿物成分主要有粘土矿物和其他化学胶结物或有机质，而粘土矿物是很细小的扁平颗粒，颗粒表面具有很强的与水相互作用的能力，表面积愈大，这种能力 《2012年河海大学高等土力学》—— 《土工原理》2012-05-16 1. 土体在沉淀以后，抗剪强度有什么变化趋势？为什么？（8分） p128 （p116） 答：土体沉淀后，不同的主应力方向下土的抗剪强度不同：竖向抗剪强度高于水平抗剪强度。这是因为天然的土通常在沉积过程中，长宽比大于1的针、片、棒状颗粒在重力作用下倾向于长边沿水平方向排列而处于稳定的状态，近似于水平层的沉淀，由于长期自重的作用，促成土颗粒排列有一定的方向性，这就形成了土层的各向异性结构，土层的各向异性结构导致土的力学性质上的各向异性。 2. 土体中有机质对土体有什么影响？（8分） p4 土壤中的有机质存在是土区别于一般固体物质的主要特性之一，有机质是土壤固相物质中最易变化、性质最不稳定的组分。有机质对土体性质影响的一般规律：随着有机质含量的增加，土的分散性加大，天然含水率增高，干密度减小，胀缩性增加，压缩性增加强度减小，承载力降低，对工程极为不利。 3. 十字板剪切实验中，竖向剪切强度与两端水平剪切强度哪个大？为什么？（7分）p102 答：（十字板剪切实验是一种利用十字板剪切仪在现场测定土的抗剪强度实验的方法，这种方法适合于现场测定饱和粘性土的原位不排水强度，特别适用于均匀饱和软粘土。对于粘土中夹带薄层细、粉砂或贝壳，用该方法测得强度偏高。） 现场土常常是各向异性的，对于正常固结土，水平面上的抗剪强度一般小于垂直面上的抗剪强度。产生各向异性的原因在于：土的成层性和土中的应力状态不同。 4. 三轴实验中的破坏规范主应力之差和主应力之比，有什么不同？有什么区别？（7分）p124 答：不同的取值规范有时会得到不同的强度参数，一般有最大主应力差规范max 31)(σσ-（当应力应变曲线不出现峰值的时，则取轴向应变15%对应的最大主应力差）和最大有效应力比规范两种。两种取值规范求得强度参数的差异将取决于实验中孔隙水应力的发展过程，也就取决于实验类型和式样的剪切类型。 )1)((3 1331 31-''-='-'=-σσσσσσσu （1） 三种排水剪实验两种取值规范一致，因为0=u ； （2） 三轴固结不排水剪和三轴不固结不排水剪实验，由于孔隙水压力没有变化，导致两土力学试题库含解析(各章经典)[详细]
高等土力学试题
高等土力学试题-考博专用
(整理)土力学各章大题.
河海大学高等土力学试卷
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