《土力学与基础工程》
1.1土的物理性质及工程分类
1.1.1本章概述
本章介绍了土的生成和演变、土的物质组成、水——土系统的相互作用、土的结构以及土的物理性质和土的分类等内容 1.1.2本章知识点
(1)土的生成和组成
地球表面的整体岩石在阳光、大气、水和生物等因素影响下发生风化作用，使得岩石崩解、破碎，经流水、风、冰川等动力作用，形成形状各异、大小不一的颗粒。其中包括物理风化、化学风化、生物风化。
土的组成包括土的固体颗粒、土的矿物成分、土中的水、土中的气体。土的粒径级配直接影响土的性质，要确定各粒组的相对含量，常用方法有筛分法和沉降法。
(2)土的物理性质指标
主要有测定土的密度、土粒相对密度和含水量的实测指标;通过计算求得的土的干密度、饱和密度、有效密度、孔隙比、孔隙率、饱和度的换算指标;三相指标的换算。
(3)无黏性土的密实度
根据砂土的相对密实度可以反应砂土密实的程度。还有一些如按标准贯入击数、重型圆锥动力触探数、超重型圆锥动力触探数划分方法。
(4)黏性土的物理性质
黏性土的物理性质包括节界含水量、塑性指标和液性指数、灵敏度和触变性。
(5)土的压实性
土的压实性的研究包括现场填筑试验和室内击实试验两种方法。 (6)土的工程分类
依据土颗粒组成及其特征、土的塑性指标及土中有机质的含量三类指标可以将土进行分类。对于建筑地基基础设计的规范可以把土简单的分为碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土。另外，首先由美国萨格兰德提出的塑性图分类法也成为了世界通用的一种细粒土分类方法。
1.2土的渗透性与渗流
1.2.1本章概述
本章介绍了达西定律、土的渗透系数测定方法、有效应力原理、二维渗流、流网以及渗透力与渗透稳定性等。
1.2.2本章知识点
(1)水头和水力坡降
2uv hz,，，2ygw
其中
——相对于基准面的高度，代表单位水体所具有的位能，叫位置水z
头，m;
——孔隙水压力，代表单位质量水体所具有的压力势能，kPa; u
u——该点孔隙水压力的水柱高度，叫压力水头，m yw
——渗流速度，m/s v
2v——单位重量水体所具有的动能这算水柱高度，叫速度水头,m 2g
——总水头，表示单位重量水体所具有的总机械能，m h
位置水头z的大小与基准面的选定有关。因此，水头的大小随着基准面的选取而不同。但实际渗流问题中关心是水头差，基准面可以任取。由于水在土中渗流时所受土的阻力较大，因此一般情况下水在土中渗流的速度很小，产生的速度水头也很小，与位置水头和压力水头比较可忽略其影响。所以公式可以简化为。
uhz,， y
由图可知，水从1点渗流到2点过程中的水头损失为,h，那么可用水在单位渗流过程中的水头损失来表征水在土中渗流的推动力的大小，即用水力坡降i来表示，表达式为:
,h ,,l
(2)达西定律
法国学者达西根据砂土渗透试验，发表了水在饱和砂土中的流动方程式，即达西定律:
,h vkki,,L其中
——断面平均渗透速度，即为单位时间内通过与渗流方向成直角v
的单位截面积的水量，为方便起见，以后称之为渗透速度，m/s
L——渗流长度，即渗径，m ——土的渗透系数，m/s或cm/s k
(3)土的渗透系数
1，渗透系数的室内测定
1) 带水头渗透试验
QAvtAkit,,()
3Qm——总水量,
2mA——土试样的截面积, ——收集时间，s t
2) 变水法渗透试验
h dqkAdtadh,,,l
3dqcms/——流量,
2m——水管的截面积， a
2mA——土试样截面积， 2)现场井点抽水试验确定渗透系数方法
1.3土中应力和地基沉降量计算 1.3.1本章概述
本章便于了解土中应力的基本形式、基本定义，并掌握其分布规
律，熟悉土中自重应力、附加应力和基地压力的计算方法;了解双
层地基中附加应力的变化规律。
1.3.2本章知识点
(1)土中自重应力计算
1)均质土中无地下水条件下的自重应力
,,yzcz
2)成层土中自重应力
n
,,，，，,yhyhyhyh..... ,cznnii1122,1i3)水平向自重应力
,,,,,k cxcycz0(2)基地压力(接触应力)计算 1)基地压力的简化计算
中心荷载作用下的基地压力
FG， p,A偏心荷载作用下的基地压力
FGM， p,，maxlbW
FGM， p,,minlbW由推论得
2()FG， p',minl3()be,22)基地附加压力
pp,,,0ch
(3)土中附加应力计算
1)竖向集中力作用下的地基附加应力
2)矩形与圆形面积上作用荷载时的土中附加应力 3)作用在一条直线上和一条形面积上的均布荷载引起的土中附加
应力
(4)土的压缩性
1)室内侧限压缩试验
2)压缩曲线与压缩性指标
1.压缩系数
,eee,12a,,, ,,ppp21
2.压缩指数
ee,,e12 c,,,c,,lglglgppp21
3.压缩模具
,,,ppz21E,, ,,,,zz
(5)地基最终沉降量计算
(6)地基变形与时间的关系
1.4土的抗剪强度与浅基础的地基承载力 1.4.1本章概述
本章介绍了土的抗剪强度理论、抗剪强度指标的测定方法、饱和
黏性土与无黏性土的抗剪强度特征、孔隙压力系数、应力路径、地
基破坏形式、浅基础的地基临塑荷载、地基临界荷载以及地基承载力的确定1.4.2本章知识点
(1)土的抗剪强度理论
1)库伦定律
,,,tan,
,,c，,tan, f
式中——土的抗剪强度，kPa; ,f
——剪切面上的法向应力，kPa; ,
. ——土的内摩擦角，() ,
c——土的黏聚力，kPa。
,f土的抗剪强度用剪切面上的有效应力来表示更合适，即:
''',,c，,tan, f
3) 莫尔-库仑强度理论
,,,f() f
(2)土的抗剪强度试验
土的剪切强度指标是通过土的抗剪强度试验测定的，不同的抗剪强度指标可以用不同的抗剪强度试验来获得。土的抗剪强度试验按照试验进行场所，可分为室内试验和现场试验两大类。室内试验常用的有直接剪切试验、三轴压缩试验和无侧限抗压强度试验;现场试验仅介绍十字板剪切试验。
(3)孔隙压力系数
孔隙压力的计算系数，即:
，，,u,B,,,,，A,,,,,313
式中 A,B——孔隙压力系数。
孔隙压力系数B的在各向应力增量相等条件下的孔隙压力系数。计算公式为: ,u0 B,,,3
——试样在周围压力增量下产生的孔隙压力增量，kPa; 式中 ,u,,03
孔隙压力系数A为偏应力增量作用下的孔隙压力系数，计算公式为:
,u1A, ，，B,,,,,13
式中——试样在主应力差()下即剪切是产生的孔隙压,,,,,,u131
力，kPa。
(4)饱和黏性土的抗剪强度
1)不固结不排水抗剪强度
2)固结不排水抗剪强度
3)固结排水抗剪强度
4)抗剪强度指标的选择
(5)应力路径对土的抗剪强度的影响
(6)无黏性土的抗剪强度
由于无黏性土的透水性强，在通常的加荷速率下，土体中的孔隙压力常等于零，因此其抗剪强度指标常用三轴固结排水剪切或慢剪试验来测定。
(7)竖向荷载作用下地基破坏形式和地基承载力
地基因竖向承载力不足引起的破坏有三种形式:整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏。
(8)地基临塑荷载和临界荷载
,,(，cot)rdc0,， prdcr0,cot,,，,2
(9)浅基础的地基极限承载力
1)普朗德尔公式
普朗德尔极限承载力是一种按照极限平衡理论求解的承载力。
p,Nq，Nc uqc
2)太沙基公式
太沙基承载力是按假定滑动画面法求解的承载力。
1 pNqNcNyb,，，uqcy2
3) 汉森和魏锡克公式
1pcNqNbN,，，, ucq,
2
1.5土压力与土坡稳定性
1.5.1本章概述
本章介绍了各种土压力的形成条件、概念及各种土压力理论。使得我们熟悉了工程中的土压力种类，掌握狼肯土压力理论、库伦土压力理论和规范公式。
1.5.2本章知识点
(1)挡土墙的土压力
1)土压力的类型
1.静止土压力
建筑物地下室的外墙面，由于楼面和墙体的支撑作用，外墙几乎不会发生位移，这时作用在外墙面上的填土侧压力可按静止土压力计算。
pkyz,oo
2.主动土压力
3.被动土压力
(2)狼肯土压力理论
它是根据半无限土体在自重作用下的应力状态和极限平衡条件建立的。狼肯理论分析挡土墙的土压力时，假设:1，墙后填土表面水平2，挡土墙背垂直3，挡墙背面光滑，即不考虑墙与土之间的摩擦力。
1) 主动土压力
根据土体的极限平衡条件，黏性土中任一点大、小主应力的关系应该
,,200满足: ,,tan(45)2tan(45)c,,,,3122
,0计算主动土压力时，，，并令 p,,,,yzk,,tan(45)a31a2
pyzkck,,2则有: aaa
而对于无黏性土，由于c=0，则有: pyzk,aa
2) 被动土压力
(3)库伦土压力理论
库伦根据挡土墙后形成的滑动楔体极限平衡条件，并假定滑动面为一平面，来求算出挡土墙上的土压力，称为著名的库伦土压力理论。
它假设:1，墙后填土为均匀的无黏性土(c=0)，填土表面可以是倾斜的;2，挡土墙是刚性的，墙背可以是倾斜的，倾角为a;3，墙面粗糙，墙面与土体之间存在摩擦力，摩擦角大于0
1) 主动土压力
12 EyHK,aa2
——墙后填土的容重， y
H——墙的高度
——库伦主动土压力系数 Ka
——墙背倾角(墙背与铅直线的夹角)，以铅垂线为准，顺时针为a
负，称仰斜，逆时针为正，称俯斜
,——墙背与填土之间的摩擦角，由试验确定，无试验资料时，一,
12般取 ,,,,()33
,——墙后填土的内摩擦角
,——填土表面的倾角
2) 被动土压力
dEppyzK,, ppdz
(4)朗肯理论与库伦土压力理论比较
(5)挡土墙的设计
挡土墙的类型、断面尺寸与构造措施
挡土墙有重力式挡土墙、锚定式挡土墙、薄壁式挡土墙、加筋土挡土墙。对于重力式挡土墙的构造涉及了墙背倾斜形式的选用、挡土墙剖面的拟定、排水设施、沉降缝和伸缩缝。
(6)土坡的稳定性分析
1.6岩土工程勘察
1.6.1本章概述
本章主要介绍了构成天然地基的岩石和土的成因类型及其主要特征、地基勘察任务、现场任务、现场测试方法以及地基勘察报告的编写。
1.6.2本章知识点
(1)岩土工程勘察的任务和内容
1)岩土工程勘察等级
不同的建筑场地地质条件不同，存在的工程地质问题也各异，因此建筑物所采取的地基基础设计方案也可能不同。岩土工程勘察的分级根据岩土工程的安全等级、场地的复杂程度和地基的复杂程度来划分。不同等级的岩土工程勘察因其复杂和难易程度不同，对勘察测试工作、分析计算评价工作、施工监测控制工作等级等的规模、工作量、工作深度与质量也相应有不同的要求。
岩土工程的重要性等级根据破坏后果分为一级、二级和三级;场地复杂程度根据其复杂的程度分为一级、二级和三级;地基复杂程度根据复杂的程度分为一级、二级和三级;岩土工程勘察的等级综合了以上三个方面进行了划分。
2) 勘察的内容
首先进行可行性研究勘察:收集分析所在地的工程地质资料;进行现场调查，了解场地的地层结构和其他基本情况:对工程地质条件复
杂，工程资料不符合要求的，可根据具体情况，进行工程地质测绘及必要的勘察工作。
然后进行初步勘察，整理初勘应得的资料，完成所需的主要工作内容。如查明地质构造，对不良地质现象查明原因等一系列工作。另外对勘探线、点布置的要求要落实。
最后，进行详细勘察。整理资料，完成所需的主要工作内容，如查明建筑范围各岩石的资料，对一级建筑物和部分二级建筑物提供地基变形计算参数，预测建筑物的变形，查明一些埋藏物等。 (2)岩土工程勘察的方法
1)工程地质测绘和调查
2)勘察与取样
勘察的方法包括掘探、钻探、触探和物探4大类。其中钻探的方法根据钻进方式不同分为回转钻进、冲击钻进、锤击钻进、振动钻进、冲洗钻进。
取样是岩土工程勘察中经常性的工作，是定量评价岩土工程条件和岩土工程问题必不可少的工作。取样包括岩土样和水样，取样工作贯穿于整个岩土工程勘察工作的始终，甚至工程运行和检测阶段都要进行岩试样成水样的采取。
3) 原位测试
原位测试指的是在土体的本来位置，对于处于天然状态下的土体所进行工程性质的测试，它具有直接性、真实性和实用性的特点，对于土体工程性质的判断起着非常重要的作用。原位测试主要有载荷试
验、十字板剪切试验、标准贯入试验，静力触探试验、圆锥动力触探试验等。
(4) 岩土工程勘察报告
在岩土工程勘察过程中，通过收集、调查、勘察、室内试样和原位测试，获得了大量的原始资料，对这些资料还应该进行整理、检查、分析、归纳和综合，最后以勘察报告书及有关图表形式，形成完整的岩土工程勘察报告。
1.7浅基础
1.7.1本章概述
本章介绍了不同建筑物安全等级条件下的地基与基础设计的内容，叙述了天然地基上的浅基础设计，主要包括:浅基础的类型、基础埋置深度的选择、地基承载力特征值的确定基础底面尺寸的确定、扩展基础、钢筋砼扩展基础设计，以及柱下条形基础、交叉基础、筏形基础、箱型基础的设计。
1.7.2本章知识点
(1)地基基础设计原则
为了保证建筑物的安全与正常使用，根据建筑物的安全等级和长期荷载作用下地基变形对上部结构的影响程度，地基基础设计和计算应该满足:1，在防止地基土
体剪切破坏和丧失稳定性方面，应具有足够的安全度;2，控制地基的变形，使之不超过建筑物的地基变形允许值;3，基础的材料、形式、尺寸和构造应能适应上部结构，符合使用要求。
(2)浅基础的类型
按照不同的要求把浅基础分成了不同的类型。按照基础刚度来分类，可以把浅基础分为无筋基础、钢筋砼扩展基础;按照基础结构形式来分类，可以把浅基础分为单独基础、条形基础、十字交叉基础、筏形基础、箱形基础、壳体基础;按照基础材料来分类，可以把浅基础分为砌基础、石材及石材砌体基础、混凝土和毛石混凝土基础、灰土和三合土基础、钢筋砼基础。
(3)基础埋置深度的确定
基础的埋置是指基础底面至地面(一般指设计地面)的垂直距离，简称基础埋深。选择基础埋深也就是选择合理的持力层。选择基础埋深应考虑:1，与建筑物有关的条件;2，工程地质条件;3.水文地质条件;4，场地环境条件;5，地基冻融条件。
(4)地基承载力的确定
地基承载力是地基所具有的承受荷载的能力。在保证地基稳定的前提下，使变形不超过允许值的地基承载能力。确定方法主要有:1，根据土的抗剪强度指标通过理论公式计算，并结合工程经验确定;2，按静荷载试验方法确定;3，根据原位测试、室内试验成果并结合工程实践经验等综合确定;4，根据邻近场地条件相似的建筑物经验确定。
(5) 基础底面尺寸确定
1) 按地基承载力确定基地尺寸
要求符合以下条件
pf,ka
pf,1.2kamax
2) 中心荷载作用下基底尺寸的确定
中心荷载作用下的基础要求基底平均压力不超过持力层土的承载力特征值。基础底面积的公式:
Fk A,fyd,aG
3) 偏心荷载作用下基地尺寸的确定
4) 软弱下卧层的验算
软弱下卧层是指在持力层下，成层土地基的受力层范围内，承载力显著低于持力层的土层。要求传递到软弱下卧层顶面处的附加应力与自重应力之和不超过软弱下卧层的承载力，即:
ppf，,zczaz
矩形基础
lbpyd(),kmp, z,,(2tan)(2tan)lzbz，，
条形基础
bpyd(),kmp, z,bz，2tan
(5)扩展基础设计
扩展基础是由钢筋砼建造的基础，具有比较好的抗剪能力和抗弯能力，可以用扩大基础底面积的方法来满足地基承载力的要求，而不必增加基础的埋置深度，因此可以适用于荷载比较大，而埋置深度又不容许过深的情况。1，基础边缘高度不宜少于200mm,梯形基础每阶
高度宜为300~500mm;2，基地垫层厚度不宜小于70mm;3，底板受力钢筋直径不宜小于10mm,间距不大于200mm;4，混凝土强度不宜低于C20.
(6)柱下条形基础设计
主要应用于:1，柱子的荷载较大而土层的承载力又较低;2，柱列间的静距小于基础的宽度，或独立基础所需的面积受相邻建、构筑物的限制，面积不能扩大时;3，需加强地基基础整体刚度，以防止过大的不均匀沉降;4，跨越局部软弱地基以及场地中暗塘、沟槽、洞穴等。
(7)十字交叉基础设计
当荷载较大或土质软弱时，为进一步增加基础的刚度，减少不均匀沉降，可在柱网下纵横方向设置钢筋砼条形基础，形成十字交叉基础。 (8)筏形基础设计它适用与框架、框剪、剪力墙结构，同时也可用于砌体结构 (9)箱形基础
适用与地基软弱、平面形状简单的高层建筑，以及某些对不均匀沉降有严格要求的设备间或构筑物基础。
1.8桩基础及其他深基础
1.8.1本章概述
本章介绍了桩的类型、单桩竖向承载力的计算方法、特殊情况下桩基竖向承载力验算、群桩基础的工作特点、群桩承载力及沉降计算、单桩水平承载力的确定及桩和承台的设计计算。
1.8.2本章知识点
(1)桩基础的类型
按不同的分类标准可以分为不同的桩，按承载性状分类可以把桩基础分为摩擦刑桩、端承型桩;按桩身材料分类可以把桩基础分为木桩、素混凝土桩、钢筋砼桩、钢桩、组合材料桩;按成桩方法分类可以把桩基础分为非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩;按桩径大小分类可以把桩基础分为小直径桩、中等直径桩、大直径桩;按桩的施工方法分类可以把桩基础分为预制桩、灌注桩。
(2)竖向荷载作用下单桩的工作性状
1)桩的荷载传递机理
2)单桩的破坏模式
单桩达到破坏时所表现出来的特征，取决于桩身强度、土层性状和构造、桩底沉渣厚度等因素。主要有桩身材料屈服、持力层土整体剪切破坏、刺入剪切破坏、沿桩身侧面纯剪切破坏、在拔力作用下沿桩身侧面的纯剪切破坏。
3)单桩竖向承载力的确定
桩基的破坏一是桩身结构强度破坏，二是地基土的破坏。因此，桩的承载能力要从桩身结构强度和地基土承载力两个方面去确定。
1，按桩身强度确定
RfAfA,，,0.9'' accpsys
当桩身配筋不符合上述规定时，则:
RfA,, accps
2，按地基承载能力确定单桩竖向承载力
主要有下面几种方法:1，静荷载试验法;2，原位测试法;3，经验参数法
(4)特殊条件下桩基竖向承载力验算
当桩端平面以下受力层范围内存在软弱下卧层(承载力低于桩端持
群桩基础，按以下式子验算: 力层承载力的1/3)时，对于桩距sd,6n
,，,yzfzmaz
()3/2()FGABql,,，,kksiki00 ,,z(2tan)(2tan)AtBt，，,,00
(5)单桩轴向抗拔力
建筑物基础承受上拔力的情况，随着生产建设的发展日益增多。对于抗拔桩的设计，目前仍套用抗压桩的方法，即以桩的抗压侧阻力乘上一个经验折减系数后的侧摩阻力作为抗拔承载力。
当无当地经验时，群桩基础及设计等级为丙级的建筑桩基，基桩的抗拔极限承载力可按下列规定计算:
Tqul,,,ukisikii
群桩呈整体破坏时，基桩的抗拔极限承载力标准值可按下公式计算:
Tql,,,gkisiki
承受拔力的桩基，应按下列公式同时验算群桩基础呈整体破坏和呈非整体破坏时基桩的抗拔承载力:
NTG,，/2 kgkgp
NTG,，/2 kukp
(6)群桩竖向承载力
1)群桩竖向承载力计算
2)桩基沉降计算
桩中心距不大于6倍桩径的桩基。桩基础内任意点的最终沉降量，
可用角点法按下世计算:
mlzaza,ijijijij(1)(1),,'ssp,,,,,,,,eeoj Eji,,11sj
单排桩、单桩、桩中心距大于6倍桩径的疏桩基础
承台底地基土不分担荷载的桩基
m,ziszs,,，,,ieEi,1si
mQj，，,，,aIaI(1),,,,zijpijjsij2，，lj,1j
Qljjs,ee,EAcps
承台底地基土分担荷载的复合桩基
m,,，zizciszs,,，,,ieEi,1si
u
ap,,,zcikick
k,1
(7)桩的设计和计算
确定桩数:当桩的类型、基本尺寸和单桩承载力特征值确定后，可根据上部结构情况带入公式确定。
桩的平面布置:桩基中的各桩的中心距主要取决于群桩效应(包括挤土桩的挤土效应)、承台分担荷载的作用及承台用料等。 (8)其他深基础
其中包括沉井、地下连续墙、墩基础、箱桩基础
1.9地基处理
1.9.1本章概述
地基处理方法按其原理和作用可分为换填垫层、碾压及夯实、排水固结、振密挤密、置换及挤如、加筋及其他方法等。本章介绍了前5类的几种地基处理办法。
1.9.2本章知识点
(1)地基处理对象和目的
在选择建筑场址时，应尽量选择地质条件良好的场地，但有时也不得不再地质条件不良的场地进行建设，为此必须对不良地基进行处理。一般处理的对象是软弱地基和特色土地基。
(2)地基处理方法分类
地基处理的方法很多种:按时间可分为临时处理和永久处理;按处理深度可分为浅层处理和深层处理;按土性对象可分为砂性土处理和黏性处理，饱和土处理和非饱和处理;
(3)换填垫层法
换填垫层法是挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层，分层回填强度高，压缩性第，性能稳定且无腐蚀性的砂、素土、灰土、工业废渣等材料，并夯实密实，形成垫层的地基处理方法。
(4)预压法
预压法(排水固结法)是在建筑物建筑前，对天然地基或对已设排水体(如砂井和排水垫层)的地基施加预压荷载(如堆载、真空预压和联合预压)，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成，同时可增加地基土的抗剪强度，从而提高地基的承载力和稳定性的地基处理方法 (5)强夯法和强夯置换法
强夯法用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，一般均能取得较好的效果。对于软土地基，一般来说处理效果不显著。
强夯置换法是采用在夯坑内回填块石、碎石等粗颗粒材料，用夯锤夯击形成连续的强夯置换墩。
(6)振冲法
振动水冲法简称振冲法，砂土地基通过加水振动可以使之迷失，振冲法就是利用这个原理发展起来的地基加固方法，后来又被用于黏性土层中设置振冲置换碎石桩。
(7)挤密法
砂石桩法是指采用振动、冲击或水冲等方式在地基中成孔，再将碎石、砂或砂石挤压入孔中形成砂石所构成的密实桩体，并和桩周土组成复合地基的地基处理方法。
(8)化学加固法
化学加固法是将一定的化学材料(无机或有机材料)配成浆液，用各种机具将化学液灌入地基土中，使与地基土发生化学变化，胶凝或固化成新的坚硬物质，以增加地基强度，降低地层渗透性，降低地基土压缩的一项地基处理技术。
(9)水泥粉煤灰碎石桩法
水泥粉煤灰碎石桩法是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合形成的高黏结强度桩，桩体强度C5~C25，桩、桩间土与褥垫层共同构成复合地基
(10)托换技术
托换技术(即基础托换)，是指解决原有建筑物的地基处理、基础加固或改建问题，解决在原有建筑物基础下修建地下工程，以及新建工程临近原有建筑物而影响到原有工程安全等问题的技术总称。主要可分为补救性托换、预防性托换、维持性托换。
(11)组合型地基处理
组合型地基处理是指采用两种或两种以上的类型的地基处理方法来处理同一地基的方法，可达到比单一工法节省造价、缩短工期、提高地基承载力、减少复合地基的变形或消除地基液化、地基土湿陷等目的
2.0特殊土地基
2.1本章概述
由于地理环境、地形高差、气温、地质成因和地质历史不同，加上组成土的物质成分和次生变化等多种因素，形成了若干性质特殊的土类，包括湿陷性黄土、膨胀图、红粘土及多年冻土等。 2.2本章知识点
湿陷性黄土
湿陷性黄土具有与一般粉土与黏性土不同的特征，主要是具有大孔隙和湿陷性。大孔隙是指用肉眼即可见的土中孔隙;湿陷性是指在一定压力下浸水，土的结构迅速被破坏，并发生显著的附加下沉的现象。 1)测定方法
1，室内浸水侧限压缩试验
(1) 测定湿陷系数
(2) 测定自重湿陷系数
(3) 测定湿陷启示压力
2，现场注水静载荷试验
(1) 双线法载荷试验:在场地内相邻位置的同一标高处，做2个载
荷试验，其中一个在天然湿度的土层上进行，另一个在浸水饱
和后进行。
(2) 单线法载荷试验:在场地内相邻位置的同一标高处，在天然湿
度的土层上至少做3个不同的压力浸水载荷试验 3，现场试坑浸水试验(2)膨胀土地基
1)膨胀土
膨胀土中黏粒成分主要为亲水性矿物，具有显著的吸水膨胀性和失
水收缩性。它一般分布在二级以上的河谷阶地、丘陵地区及山前缓坡地带，旱季时地表常见裂缝，雨季时裂缝闭合
2)膨胀土地区措施
建筑措施
1，建筑体系应力求简单
2，屋面排水宜采用外排水
3，散水设计要符合要求
4，室内地面设计应区别对待结构措施
1，基础形式
2，承重砌体结构
3，设置圈梁
4，设置构造柱
膨胀土地基处理
1，换土垫层
采用非膨胀性土或灰土。
3 2.21 某办公楼工程地质勘探中取原状土做试验。用天平称50cm 湿土质量为95.15g，烘干后质量为75.05g，土粒比重为 2.67 。计算此土样的天然密度、干 密度、饱和密度、天然含水率、孔隙比、孔隙率以及饱和度。 【解】m= 95.15g ，m s = 75.05g ，m w = 95.15 - 75.05 = 20.1g ，V= 50.0 3 cm，d s = 2.67 。 3 V s = 75.05/(2.67 1.0) = 28.1 cm 3 取g = 10 m/s w = 20.1 cm 2，则V 2，则V 3 V v = 50.0 - 28.1 = 21.9 cm 3 V a = 50.0 –28.1 –20.1 = 1.8 cm 于是， 3 = m/ V=95.15 / 50 = 1.903g/ cm 3 d = m s / V= 75.05 / 50 = 1.501g/ cm 3 s a t= ( m s + w V v )/ V=(75.05 + 1.0 21.9) / 50 = 1.939g/ cm w= m w / m s = 20.1 / 75.05 = 0.268 = 26.8% e = V v / V s = 21.9 / 28.1 = 0.779 n = V v / V = 21.9 / 50 = 0.438 = 43.8% S r = V w / V v = 20.1 / 21.9 = 0.918 2.22 一厂房地基表层为杂填土，厚 1.2m，第二层为粘性土，厚5m，地下水 位深1.8m。在粘性土中部取土样做试验，测得天然密度= 1.84g/ cm 3，土粒比重为2.75 。计算此土样的天然含水率w、干密度d、孔隙比 e 和孔隙率n。 【解】依题意知，S r = 1.0 ，s a t= = 1.84g/ cm 3。 由，得 n = e /(1 + e) = 1.083 /(1 + 1.083) = 0.520 3 g/cm 。 2.23 某宾馆地基土的试验中，已测得土样的干密度 d = 1.54g/ cm 3 ，含水率w = 19.3%，土粒比重为 2.71。计算土的孔隙比e、孔隙率n 和饱和度S r 。又测得该土样的液限与塑限含水率分别为w L = 28.3% ，w p = 16.7% 。计算塑性指数 I p和液性指数I L，并描述土的物理状态，为该土定名。 3 【解】（1）= d (1 + w)= 1.5 4 (1 + 0.193) = 1.84g/ cm
土力学与基础工程课后思考题答案 第二章 2.1土由哪几部分组成？土中水分为哪几类？其特征如何？对土的工程性质影响如何？ 土体一般由固相、液相和气相三部分组成（即土的三相）。 土中水按存在形态分为：液态水、固态水和气态水（液态水分为自由水和结合水，结合水分为强结合水和弱结合水，自由水又分为重力水和毛细水）。 特征：固态水是指存在于颗粒矿物的晶体格架内部或是参与矿物构造的水，液态水是人们日常生活中不可缺少的物质，气态水是土中气的一部分。 影响：土中水并非处于静止状态，而是运动着的。工程实践中的流沙、管涌、冻胀、渗透固结、渗流时的边坡稳定问题都与土中水的运用有关。 2.2土的不均匀系数Cu及曲率系数Cc的定义是什么？如何从土的颗粒级配曲线形态上，Cu和Cc数值 上评价土的工程性质。 不均匀系数Cu反映了大小不同粒组的分布情况。 曲率系数Cc描述了级配曲线分布的整体形态，表示是否有某粒组缺失的情况。 评价：（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：同时满足Cu>5和Cc=1~3，级配良好，反之则级配不良。 2.3说明土的天然重度、饱和重度、浮重度和干重度的物理概念和相互联系，比较同一种土各重度数值 的大小。 天然重度、饱和重度、浮重度和干重度分别表示单位体积的土分别在天然、饱和、湿润、干燥状态下的重量，它们反映了土在不同状态下质量的差异。 饱和重度>天然重度>干重度>浮重度 2.4土的三相比例指标有哪些？哪些可以直接测定？哪些通过换算求得？为换算方便，什么情况下令 V=1，什么情况下令Vs=1？ 三相比例指标有：天然密度、含水量、相对密度、干密度、饱和密度、有效密度、孔隙比、孔隙率、饱和度。 直测指标：密度、含水量、相对密度。换算指标：孔隙比、孔隙率、饱和度。 当已知相对密度ds时令Vs=1，当已知天然密度时令V=1，如若两者都已知，设V=1或Vs=1都行2.5反映无黏性土密实度状态的指标有哪些？采用相对密实度判断砂土的密实度有何优点？而工程上为 何应用得并不广泛？ 指标：孔隙比、最大孔隙比、最小孔隙比。 优点：判断密实度最简便的方法是用孔隙比e来描述，但e未能考虑级配的因素，故引入密实度。 应用不广泛的原因：天然状态砂土的孔隙比e值难测定，此外按规程方法室内测定孔隙比最大值和孔隙比最小值时，人为误差也较大。 2.6下列物理指标中，哪几项对黏性土有意义？哪几项对无黏性土有意义？ 塑性指数、液性指数对黏性土有意义。粒径级配、相对密实度对无黏土有意义。 2.7简述渗透定理的意义，渗透系数K如何测定？动水如何计算？何谓流砂现象？这种现象对工程有何 影响？ 渗透定理即达西定律V=ki，其反映土中水渗流快慢。 室内测定渗透系数有常水头法和变水头法，也可在现场进行抽水实验测定。 流砂现象：当动水为GD数值等于或大于土的浮重度时，土体发生浮起而随水流动。 影响：基础因流砂破坏，土粒随水流走，支撑滑落，支护结构移位，地面不均匀沉降，引起房屋产生裂缝及地下管线破坏，严重时将导致工程事故。 2.8土发生冻胀的原因是什么？发生冻胀的条件是什么？ 原因：在气温降低以及浓度变化产生渗透压两种作用下，下卧未冻结区的水被吸引到冻结区参与冻结，使冰晶体不断扩大，在土层中形成冰夹层，土体随之发生隆起。 发生冻胀条件：（1）土的因素：冻胀通常发生在细粒土中 （2）水的因素：土层发生冻胀是由水分的迁移和积聚所致 （3）温度因素：当气温骤降且冷却强度很大时，土的冻结面迅速向下推移，冻结速 度很快。
《土力学与基础工程》复习题 一、单项选择题 1、在均质土层中，土的竖向自重应力沿深度的分布规律是（??）? A．均匀的? B．折线的?C．曲线的? D．直线的? 2、在荷载作用下，土体抗剪强度变化的原因是（??）? 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 3．在土中对土颗粒产生浮力作用的是????(????)? A．强结合水????B．弱结合水??C．毛细水??????D．重力水 4、原状土试样的无侧限抗压强度与重塑土样的无侧限抗压强度之比称为土的????(????)?。 A．液化指标????B．强度提高系数????C．固结系数????D．灵敏度 5、刚性基础台阶允许宽高比的大小除了与基础材料及其强度等级有关外，还与????(????)?。 A．基底压力有关????????? ?B．地基土的压缩模量有关 ?C．基础的底面尺寸有关??? ?D．持力层的承载力有关? 6、在荷载分布范围内，地基中附加应力随深度愈向下（）。 A、始终不变 B、愈大 C、愈小 D、而无法确定 7、土体中一点的最危险破坏面为（）度。 A、45 B、45+ψ/2 C、60 D、90 8、一般在密砂和坚硬的粘土中最有可能发生地基破坏模式是（）。 A、整体剪切破坏模式 B、局部剪切破坏模式 C、冲切剪切破坏模式 D、延性破坏模式 9、某场地人为地被挖走了5米，则该场地为（）土。 A、正常固结土 B、超固结土 C、软固结土 D、欠固结土 10、基础下垫层的厚度一般为（）㎜。 A、150 B、200 C、100 D、50 11、衡量土的颗粒级配是否良好，常用（?????）指标判定。? A、不均匀系数??????? B、含水量?????? C、标贯击数??????? D、内摩擦角? 12、中心荷载作用的条形基础底面下地基土中最易发生塑性破坏的部位是?（????）。? A、中间部位?????????????????????? B、边缘部位? C、距边缘1/4基础宽度的部位????????? D、距边缘1/3基础宽度的部位? 13、下列因素中，与无粘性土的土坡稳定性相关的因素是（?????）。? A、滑动圆弧的圆心位置????????? B、滑动圆弧的半径? C、土坡的坡高????????????????? D、土坡的坡角? 14、钢筋砼柱下条形基础的肋梁高度不可太小，一般宜为柱距的（?????）?
土力学与基础工程复习重点 第一章绪论 （1）地基：支承基础的土体或岩体。 （2）天然地基：未经人工处理就可以满足设计要求的地基。 （3）人工地基：若地基软弱、承载力不能满足设计要求，则需对地基进行加固处理。（4）基础：将结构承受的各重作用传递到地基上的结构组成部分。 第二章土的性质及工程分类 （1）土体的三相体系：土体一般由固相（固体颗粒）、液相（土中水）和气相（气体）三部分组成。 （2）粒度：土粒的大小。 （3）界限粒径：划分粒组的分界尺寸。 （4）颗粒级配：土中所含各粒组的相对量，以土粒总重的百分数表示。 （5）土的颗粒级配曲线。 （6）土中的水和气（p9）
（7）工程中常用不均匀系数u C 和曲率系数c C 来反映土颗粒级配的不均匀程度。 1060d d C u = 60 102 30d d d C c ?=） （ 的粒径，称中值粒径。 占总质量小于某粒径的土粒质量—的粒径，称有效粒径；占总质量小于某粒径的土粒质量—的粒径，称限定粒径；占总质量小于某粒径的土粒质量—%30%10%60301060d d d 不均匀系数u C 反映了大小不同粒组的分布情况，曲率系数c C 描述了级配曲线分布整体形态。 工程上对土的级配是否良好可按如下规定判断： 1.对于级配连续的土：5>u C ，级配良好：5u C 和3~1=c C 两个条件时，才为级配良好，反之则级配不良。 颗粒分析实验：确定土中各个粒组相对含量的方法称为土的颗粒分析实验。对于粒径大于0.075mm 的粗粒土，可用筛分法。对于粒径小于0.075mm 的细粒土，则可用沉降分析法（水分法）。 （7）土的物理性质指标 三个基本实验指标 1.土的天然密度ρ 土单位体积的质量称为土的密度（单位为3 3 //m t cm g 或），即V m = ρ。 （2.10）
2.21 某办公楼工程地质勘探中取原状土做试验。用天平称50cm3湿土质量为95.15g，烘干后质量为75.05g，土粒比重为2.67。计算此土样的天然密度、干密度、饱和密度、天然含水率、孔隙比、孔隙率以及饱和度。 【解】m = 95.15g，m s = 75.05g，m w = 95.15 - 75.05 = 20.1g，V = 50.0 cm3，d s = 2.67。 V = 75.05/(2.67?1.0) = 28.1 cm3 s 取g = 10 m/s2，则V w = 20.1 cm3 V = 50.0 - 28.1 = 21.9 cm3 v V = 50.0 – 28.1 – 20.1 = 1.8 cm3 a 于是， ρ = m / V = 95.15 / 50 = 1.903g/ cm3 ρd= m s / V = 75.05 / 50 = 1.501g/ cm3 ρs a t= (m s +ρw?V v)/ V = (75.05 + 1.0 ? 21.9) / 50 = 1.939g/ cm3 w = m / m s = 20.1 / 75.05 = 0.268 = 26.8% w e = V / V s = 21.9 / 28.1 = 0.779 v n = V / V = 21.9 / 50 = 0.438 = 43.8% v S = V w / V v = 20.1 / 21.9 = 0.918 r 2.22 一厂房地基表层为杂填土，厚1.2m，第二层为粘性土，厚5m，地下水位深1.8m。在粘性土中部取土样做试验，测得天然密度ρ= 1.84g/ cm3，土粒比重为2.75。计算此土样的天然含水率w、干密度ρd、孔隙比e和孔隙率n。 【解】依题意知，S r = 1.0，ρs a t= ρ = 1.84g/ cm3。 由，得 n = e /(1 + e) = 1.083 /(1 + 1.083) = 0.520 g/cm3。 2.23 某宾馆地基土的试验中，已测得土样的干密度ρd= 1.54g/ cm3，含水率w= 19.3%，土粒比重为2.71。计算土的孔隙比e、孔隙率n和饱和度S r。又测得该土样的液限与塑限含水率分别为w L = 28.3%，w p = 16.7%。计算塑性指数I 和液性指数I L，并描述土的物理状态，为该土定名。 p 【解】（1）ρ =ρd (1 + w) = 1.54 ? (1 + 0.193) = 1.84g/ cm3 n = e /(1 + e) = 0.757 /(1 + 0.757) = 0.431 （2）I p = w L - w p = 28.3 – 16.7 = 11.6
《土力学与基础工程试题库》 一、填空题： 绪论 1、土是的产物，是矿物颗粒的松散集合体。 答：岩石风化 2、公路桥涵设计采用的作用分为、和。 答：永久作用、可变作用、偶然作用 第一章土的物理性质及工程分类 1、土一般为三相土，即由、和三部分组成。 答：固体、液体、气体 2、若不均匀系数C u≥5，为，若不均与系数C u<5，为。 答：不均匀土、均匀土 3、土的结构可分为三种类型，分别为、和。 答：单粒结构、蜂窝结构、絮凝结构 4、粘性土在某一含水率时的稀稠程度或软硬程度称为。 答：稠度 5、表明粘性土处在可塑状态时的含水率变化的范围，可作为判定土的软硬程度的指标。 答：塑性指数、液性指数 第二章土中水的运动规律 1、粘性土的达西定律表达式为。 答：v=k(i-i0) 2、水透过孔隙流动的现象称为，土可以被水透过的性质称为土的。答：渗透；渗透性 第三章土体中的应力 1、当基础对地基的压力一定时，深埋基础可以减小基底附加压力，这种方法在工程上称为。 答：补偿性设计 第四章土的压缩性 1、土的压缩随时间变化的过程称为土的。 答：固结 2、当压缩系数a1-2≥0.5MPa-1时，土为。 答：高压缩性土 第五章土的抗剪强度及土坡稳定分析 1、土体抵抗剪切破坏的极限能力称为土的。 答：抗剪强度 2、砂性土的库仑定律表达式为。 答：τf=σtanφ 3、粘性土的库仑定律表达式为。 答：τf=C+σtanφ 4、粘性土的抗剪强度由和。 答：摩阻力、粘聚力 5、土坡中的一部分土体相对于另一部分土体产生向下滑动，以致丧失原有稳定性的现象称为。
答：滑坡 6、土坡稳定安全系数K= 。 答：τf/τ 7、当β=φ时，K=1，土坡处于极限平衡状态，此时的坡角β称为。 答：自然休止角 第七章地基承载力 1、试验研究表明地基剪切破坏一般可分为、和。 答：整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲剪破坏 2、地基整体剪切破坏可分为、和。 答：弹性变形阶段、弹塑性变形阶段、破坏阶段 第八章天然地基上的浅基础设计 1、是指砖、灰土、三合土、毛石、混凝土、毛石混凝土等材料组成的墙下条形或柱下独立基础。 答：刚性基础 2、对于建筑物荷载不大或地基土强度较高，不需经过特殊处理就可承受建筑物荷载的地基，称之为。 答：天然地基 3、基坑坑壁的支护和加固措施包括、和。 答：挡板支护、板桩墙支护、混凝土加固 4、目前常用的基坑排水方法有和两种。 答：明式排水法、井点法 5、对粉质土、粉砂类土等用明式排水法极易引起流沙现象，影响基坑稳定，可采用降低地下水位。 答：井点法 第九章桩基础 1、桥梁墩台的桩基础由和组成。 答：承台、基桩 2、当桩身外露或在地面上较高时，在桩之间应加。 答：横系梁 3、对于摩擦桩，土对桩的阻力包括和。 答：桩侧摩阻力、桩端承载力 4、承台的平面尺寸和形状桥墩（台）身底部尺寸和形状以及基桩的平面布置而定，一般采用和。 答：矩形、圆端形 5、在轴向荷载作用下，桩顶轴向位移由和组成。 答：桩身弹性压缩、桩底土层压缩 6、当某种原因引起桩周土相对桩有向下位移时，土对桩产生向下的摩阻力，称为。答：负摩阻力 7、桩侧土下沉量有可能在某一深度处与桩身的位移量相等，即摩阻力为零，该位置称为。 答：中性点 8、群桩基础的承载力常小于各单桩承载力之和，但有时也可能会大于或等于各种单桩承载力之和，群桩的沉降也明显大于单桩，这种现象叫做。 答：群桩效应
土力学与基础工程复习题 一、简答题 1、“甲土含水量比乙土大，则甲土的饱和度也比乙土的大”是否正确？说明理由。 2、简述有效应力原理的内容。 3、影响土压力的因素有哪些？ 4、什么是地基承载力的特征值？ 5、说明土的天然容重、饱和容重、浮容重、干容重的物理概念，试比较同一种土的数值大小？ 6、何谓地基土的前期固结压力？如何根据其与地基土现有上覆荷重的大小比较来确定三种应力历史类型的地基土？ 7、简要介绍莫尔—库伦强度理论。 8、什么是地基、基础？什么叫天然地基？ 9、桩基础设计计算步骤如何 10、说明桩侧负摩阻力产生的条件和场合 11、浅基础埋深选择主要应考虑哪些条件？ 12、试述地基特征变形的种类。 13、试述影响单桩轴向承载力的因素？ 14、试述影响地基承载力的主要因素？ 15、试述三轴剪切（压缩）试验的三种方法与实际中哪些条件相近。 16、地基土的破坏类型有哪几种？什么叫临塑荷载？ 17、淤泥等软土的一般工程特征有哪些？换土垫层法中垫层的作用是什么？
答案： 1. “甲土含水量比乙土大，则甲土的饱和度也比乙土的大” 此种说法不正确，在理解这个问题的时候要注意含水量是质量之间的比值，而饱和度是体积之间的比值，在相同孔隙体积的情况下上述说法成立，假设在相同土粒质量的情况下甲土孔隙体积比乙土大得多的时候，孔隙水所占体积相对孔隙体积就很难确定大小关系。 2. 有效应力原理要点： （1）土中总应力σ等于有效应力'σ与孔隙压力u 之和。即：μσσ+=' （2）土中有效应力控制土的体积和强度的变化。 3. 影响土压力的因素包括：墙的位移方向和位移量，墙后土体所处的应力状态，墙体材料、高度及结构形式；墙后土体的性质，填土表面的形状，墙和地基之间的摩擦特性，地基的变形等。 4、地基承载力的特征值是指由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。 5.天然容重是天然状态下单位体积土的重量；饱和容重是土的孔隙中都充满水时的单位体积土的重量；浮容重是指扣除地下水对土的浮力以后的土体重量与土的总体积之比；干容重是土的固重量与土的总体积之比； 大小关系依次为：饱和容重＞天然容重＞干容重＞有效容重。 6. 前期固结压力：天然土层在形成历史上沉积固结过程中受到过的最大固结压力 超固结比（OCR ）：先期固结压力和现在所受的固结压力之比，根据OCR 值可将土层分为正常固结土，超固结土和欠固结土。 OCR ＝1，即先期固结压力等于现有的固结压力，正常固结土 OCR 大于1，即先期固结压力大于现有的固结压力，超固结土 OCR 小于1，即先期固结压力小于现有的固结压力，欠固结土。 7、莫尔认为材料的破坏是剪切破坏，当任一平面上的剪应力等于材料的抗
2013年9月份考试土力学与基础工程第三次作业 一、填空题（本大题共20分，共 10 小题，每小题 2 分） 1. 由土的自重在地基内产生的应力是土的 ______ 。 2. 强夯法第一遍夯击点间距可取夯锤 ______ 的2.5~ 3.5倍。 3. 土是由 ______ 风化生成的松散堆积物。 4. 地基处理中的碾压及夯实处理方法有重锤夯实、机械碾压、 ______ 、强夯法等。 5. 对于堤坝及其地基，孔隙水主要沿两个方向渗流，属于 ______ 维固结问题。 6. 地基与基础设计必须满足的基本条件包括：①作用于地基上的载荷效应 ______ 地基容许承载力，② ______ 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 7. ______ 得出的抗剪强度指标，适用于地基的透水性较佳和排水条件良好，而建筑物施工速度又较慢的工程。 8. 无筋扩展基础中的砖基础有两种，一种是 ______ ，另一种是 ______ 。 9. 湿陷性黄土又分为 ______ 性和 ______ 性两种黄土。 10. 减轻地基不均匀沉降影响的结构措施有 ______ 建筑物自重，设置 ______ ， ______ 上部结构和基础的刚度，采用 ______ 结构。 二、名词解释题（本大题共20分，共 5 小题，每小题 4 分） 1. 土的固结 2. 颗粒级配 3. 静止土压力 4. 前期固结压力 5. 强夯法 三、计算题（本大题共40分，共 5 小题，每小题 8 分） 1. 某土样含水量为16%，重量为21.64N，欲把这种土的含水量变为25%，需加多少水重 2. 一方形基础底面宽b=2m，埋深d=1m，深度范围内土的重度γ=18.0kN/，作用在基础上的竖向中心载荷F=600kN，力矩Mx=100kN?m，力矩 My=100kN?m ，试计算基底最大压力边角下深度z=2m处的附加压力。 3. 已知某拟建建筑物场地地质条件，第（1）层：杂填土，厚度 1.0m,γ=18kN/m3;第（2）层：粉质粘土，厚度4.2m，γ=18.5kN/m3，e=0.92，=0.94,地基承载力特征值fak=136kPa，试按以下基础条件分别计算修正后的 地基承载力特征值：（1）当基础底面为：4×2.6m×m的矩形独立基础，埋深d=1m；（2）当基础底面为:9.5×36m×m的箱型基础，埋深d=3.5m。分别计算修正后的地基承载力特征值 4. 某单独基础底面边长为1.8m，埋深0.5m，所受轴心载荷系数标准值 Fk=500kN。基底以上为填土，重度γ=18.0kN/m3；其下为淤泥质土，其承载力特征值fak=80kPa。若在基础下用重度γ=20.0kN/m3的粗砂做厚度为1.0m的砂垫层，试验算垫层厚度是否满足要求，并确定砂垫层的底面尺寸。 5. 某饱和土体积为100，土的重力为2.0N，土烘干后重1.64N，求该土的含水量、孔隙比和干重度。
土力学与基础工程作业 2015-2016学年度第一学期 一、选择题 1.对土骨架产生浮力作用的水是（A） (A)重力水(B) 毛细水 (C) 强结合水(D)弱结合水 2.土粒大小及级配，通常用颗粒级配曲线表示，土的颗粒级配曲线越平缓，则表示（C）。 (A)土粒大小均匀，级配良好；(B) 土粒大小不均匀，级配不良；(C) 土粒大小 不均匀，级配良好。 3.毛细水上升高度决定于土粒粒度，下列哪种土毛细水上升高度最大（B ）。 (A)粘性土； (B)粉土； (C)砂土。 4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) (A)γ增加，减小 (B) γ不变，不变(C)γ增加，增加 5.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？( C) (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 6. 粘性土的塑性指数越大，表示土的（C ）。 (A)含水量w越大； (B)粘粒含量越高； (C) 粉粒含量越高； (D) 塑限Wp越高。 7.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 8. 下列因素中，与无粘性土的土坡稳定性相关的因素是（D ） (A)滑动圆弧的圆心位置 (B)滑动圆弧的半径 (C)土坡的高度（D）土坡的坡角 9．评价地基土压缩性高低的指标是（A） (A)压缩系数；(B)固节系数；(C)沉降影响系数； (D)参透系数10．所谓临界荷载，就是指：（ C ） （A）地基持力层将出现塑性区的荷载； （B）地基持力层中出现连续滑动面时的荷载； （C）地基持力层中出现某一允许大小塑性区时的荷载 二、简答题 1.土是由哪几个部分组成的？各相变化对土的性质有什么影响？ 答：土是由固体矿物、液体水和气体三部分组成的三相系。固相物质分无机
选择题：2分/题，共10题，共20分 判断题：1分/题，共10题，共10分 名词解释：2分/题，共5题，共10分 简答题：4分/题，共5题，共20分 计算题：10分/题，共4题，共40分 一、名词解释 1.固结：土的骨架受压产生压缩变形，导致土孔隙中水产生渗流，孔隙中水随着时间的发展逐渐渗流排除，孔隙体积缩小，土体体积逐渐压缩，最后趋于稳定，这个过程常称为渗透固结、简称固结。 2.压缩变形：土体受外力作用后产生体积缩小称为压缩变形。 3.渗透性：土被水渗流通过的性能称为渗透性。 4.流土：在渗流向上作用时，土体表面局部隆起或者土颗粒群同时发生悬浮和 移动的现象。 5.达西定律：在稳定流和层流的作用下，用粗颗粒土进行大量的渗透试验，测 定水流通过土试样单位截面积的渗流量，获得渗流量与水力梯度的关系，从而得到渗流速度与水力梯度（或水头能量损失）和土的渗透性质的基本规律，即渗流基本规律——达西渗透定律。 6.渗透力：水在土中渗流，受到土骨架的阻力，同时水也对土骨架施加推力， 单位体积土骨架所受到的推力就是渗透力。 7.有效应力：在孔隙水压力的作用下，孔隙水逐渐排除，同时使土粒骨架逐渐 承受这部分压力，此压力称为有效应力。 8.固结沉降：固结沉降是指荷载压力作用下，由于地基土的结构骨架受力压缩， 使孔隙中水排出体积压缩引起的部分沉降。 9.土的抗剪强度：指土抵抗剪切变形与破坏的极限能力. 10.水力梯度：水沿渗透路径方向流动产生的总水头的损失率。 11.极限荷载：地基土从局部剪损破坏阶段进入整体破坏阶段，这时基础下滑动 边界范围内的全部土体都处于塑性破坏状态，地基丧失稳定，此时的荷载称为极限荷载，也称为地基的极限承载力。 12.管涌：指在渗透水流的作用下，土体中的细土粒在粗土粒间的孔隙通道中随 着水流移动并被带出流失的现象。
一、绪论 1.1土力学、地基及基础的概念 1.土：土是连续、坚固的岩石经风化、剥蚀、搬运、沉积而形成的散粒堆 积物。 2.地基：地基是指支撑基础的土体或岩体。（地基由地层构成，但地层不一 定是地基，地基是受土木工程影响的地层） 3.基础：基础是指墙、柱地面下的延伸扩大部分，其作用是将结构承受的 各种作用传递到地基上的结构组成部分。（基础可以分为浅基础和深基 础） 4.持力层：持力层是指埋置基础，直接支撑基础的土层。 5.下卧层：下卧层是指卧在持力层下方的土层。（软弱下卧层的强度远远小 于持力层的强度）。 6.基础工程：地基与基础是建筑物的根本，统称为基础工程。 7.土的工程性质：土的散粒性、渗透性、压缩性、整体强度（连接强度） 弱。 8.地基与基础设计必须满足的条件：①强度条件（按承载力极限状态设计）： 即结构传来的荷载不超过结构的承载能力p f ≤；②变形条件：按正常使 s≤ 用极限状态设计，即控制基础沉降的范围使之不超过地基变形的允许值[] 二、土的性质及工程分类 2.1 概述 土的三相组成：土体一般由固相（固体颗粒）、液相（土中水）、气相（气体）三部分组成，简称为三相体系。 2.2 土的三相组成及土的结构 （一）土的固体颗粒物质分为无机矿物颗粒和有机质。矿物颗粒的成分有两大类：（1）原生矿物：即岩浆在冷凝过程中形成的矿物，如石英、长石、云母等。（2）次生矿物：系原生矿物经化学风化作用后而形成的新的矿物（如
粘土矿物）。它们的颗粒细小，呈片状，是粘性土固相的主要成分。次生矿物中粘性矿物对土的工程性质影响最大 —— 亲水性。 粘土矿物主要包括：高岭石、蒙脱石、伊利石。蒙脱石,它的晶胞是由两层硅氧晶片之间的夹一层铝氢氧晶片所组成称为2:1型结构单位层或三层型晶胞。它的亲水性特强工程性质差。伊利石它的工程性质介于蒙脱石与高岭石之间。高岭石，它是由一层硅氧晶片和一层铝氢氧晶片组成的晶胞，属于1:1型结构单位层或者两层。它的亲水性、膨胀性和收缩性均小于伊利石，更小于蒙脱石，遇水稳定，工程性质好。 土粒的大小称为粒度。在工程性质中，粒度不同、矿物成分不同，土的工程性质也就不同。工程上常把大小、性质相近的土粒合并为一组，称为粒组。而划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。土粒粒组先粗分为巨粒、粗粒和细粒三个统称，再细分为六个粒组：漂石（块石）、卵石（碎石）、砾粒、砂粒、粉粒和黏粒。 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。土的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。由曲线形态可评定土颗粒大小的均匀程度。若曲线平缓则粒径大小相差悬殊，颗粒不均匀，级配良好；反之，则颗粒均匀，级配不良。 工程中常用不均匀系数u C 和曲率系数c C 来反映土颗粒的不均匀程度。 60 30u d C d = ()2301060c d C d d =? 10d —小于某粒径的土粒质量总土质量10%的粒径，称为有效粒径； 30d —小于某粒径的土粒质量总土质量30%的粒径，称为中值粒径； 60d —小于某粒径的土颗粒质量占总质量的60%的粒径，称限定粒径。 工程上对土的级配是否良好可按如下规定判断 ① 对于级配连续的土: Cu 5，级配良好；5Cu ，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的级配好坏，需同时满足Cu 5和13Cu = 两个条件时，才为级配良好，反之级配不良。
华南理工大学-土力学与基础工程随堂练习 第二章土的性质及工程分类 1.(单选题) 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（）。 A.结合水； B.自由水； C.强结合水； D.弱结合水。 答题： A. B. C. D. （已提交） 参考答案：D 问题解析： 2.(单选题) 由某土颗粒级配曲线获得d60=12.5mm，d10=0.03mm，则该土的不均匀系数Cu为（）。 A.416.7； B.4167； C.2.4×10-3； D.12.53。 答题： A. B. C. D. （已提交） 参考答案：A 问题解析： 3.(单选题) 具有更好的分选性和磨圆度的土是（）。 A.残积土； B.坡积土； C. 洪积土； D. 冲积土。 答题： A. B. C. D. （已提交） 参考答案：D 问题解析： 4.(单选题) 对无粘性土的工程性质影响最大的因素是（）。 A.含水量； B.密实度； C.矿物成分； D.颗粒的均匀程度。 答题： A. B. C. D. （已提交） 参考答案：B 问题解析： 5.(单选题) 处于天然状态的砂土的密实度一般用哪一种试验方法测定（）。 A.载荷试验； B.十字板剪切试验； C.标准贯入试验； D.轻便触探试验。
答题： A. B. C. D. （已提交） 参考答案：C 问题解析： 6.(单选题) 某粘性土的液性指数=0.6，则该土的状态（）。 A.硬塑； B. 可塑； C. 软塑； D.流塑。 答题： A. B. C. D. （已提交） 参考答案：B 问题解析： 7.(单选题) 粘性土的塑性指数越大，表示土的（）。 A.含水量w越大； B.粘粒含量越高； C. 粉粒含量越高； D. 塑限Wp 越高。 答题： A. B. C. D. （已提交） 参考答案：B 问题解析： 8.(单选题) 淤泥属于（）。 A.粉土； B.粘性土； C. 粉砂； D. 细砂。 答题： A. B. C. D. （已提交） 参考答案：B 问题解析： 9.(单选题) 粘性土的塑性指数越大，说明（）。 A.土粒比表面积越小； B.土粒吸附能力越弱； C.土的可塑范围越大； D.粘粒、胶粒、粘土矿物含量越低。 答题： A. B. C. D. （已提交） 参考答案：C 问题解析： 第三章土中应力计算 1.(单选题) 建筑物基础作用于地基表面的压力，称为（）。 A.基底压力； B.基底附加压力； C.基底净反力； D.附加应力
武汉理工大学网络教育学院 《土力学与基础工程》期末试题 专业姓名学号 一、填空题（每空1分，共20分） 1、岩石的主要特征一般包括、和三 个方面。 2、已知A土样的级配曲线较B土样的平缓，那么土粒比较均匀的是。级 配较好的是。 3、渗透固结过程实际上是消散和增长的过程。 4、《建筑抗震设计规范》将建筑场地根据和分 为四种类型。 5、已知土中某点σ1=30 kPa，σ3=10 kPa，该点最大剪应力值为，与主应力 的夹角为。 6、挡土墙的抗滑动稳定安全系数K s是与之比，要求不小 于。 7、摩擦桩基中，如果群桩中的各桩受力与单桩相同，那么群桩的沉降量单桩； 如果群桩的沉降量与单桩相同，那么群桩中的各桩受力单桩。 8、地基基础方案类型分为、、、 。 二、选择题（每小题2分，共10分） 1、碎石土和砂土定名时下列何项方法正确？（）。 （A）按粒组划分 （B）按粒组含量由大到小以最先符合者确定 （C）按粒组含量由小到大以最先符合者确定 （D）按有效粒径确定 2、反映粘性土吸水能力强弱的指标是（）。 （A）塑性指数（B）液性指数（C）灵敏度（D）活动度3、控制单层排架结构建筑物的地基变形特征指标是（）。 （A）沉降量（B）沉降差（C）倾斜（D）局部倾斜4、下列何项因素对地基沉降计算深度的影响最为显著？（）。 （A）基底附加应力（B）基础底面尺寸 （C）土的压缩模量（D）基础埋置深度 5、对建筑物危害最大的地震是（）。 (A) 构造地震(B) 火山地震 (C) 陷落地震(D) 激发地震 三、简答题（每小题5分，共20分） 1、地基土变形的两个最显著特点是什么？ 2、请说明单向固结理论的假定条件。 3、什么是地基液化？
考试样卷 >>> 《土力学》期末考试样卷 贵州大学 2003 — 2004 学年第二学期考试试卷 课程：土力学与地基基础 班级姓名学号 题号一二三四五－ 1 五－ 2 总分得分 一、解释或说明（每题 2 分，共 10 分） 1. 饱和度 2. 塑性指数 3. 临界水力梯度 4. 压缩模量 5. 固结排水剪切试验 二、判断题（正确者在题后的括号中打“√”，错误者打“×”且不需改正。每题 1 分，共计 10 分） 1 ．砂土颗粒通常是物理风化的产物。（） 2 ．颗粒重度和比重之间的关系是。（） 3 ．塑性指数越小，表明粘性土越硬。（） 4 ．粘土是粘性土的简称。（） 5 ．按照定义，对同一种土，其压缩模量必大于变形模量。（） 6 ．对超固结土，其历史上一定承受过较目前自重应力更大的竖向应力。（） 7 ．常规三轴试验时，通常可通过加大液压使土样发生破坏。（） 8 ．对饱和土来说，其体积的压缩量等于其排出孔隙水的体积。（） 9 ．挡墙前移时作用在其上的土压力即为主动土压力。（） 10 ．饱和粘土固结完成后，有效应力等于总应力。（）
三、单项选择题（每题 2 分，共 30 分） 1 ．在最优含水量时对粘性土进行压实，可得到干密度最大的土，相应地，此时的。 A. 孔隙比最小 B. 饱和度最小 C. 重度最大 D. 含水量最低 2 ．对中砂，我们可采用来描述其物理状态。 A. 或 B. 或 C. 或 D. 或 3 ．某土样的质量为，含水量为，则其中水的质量为。 A. B. C. D. 4 ．灵敏度所反映的是粘性土结构变化对其的影响。 A. 可塑性 B. 孔隙比 C. 强度 D. 压缩性 5 ．不是分层总和法的假设。 A. 中心土柱的压缩是完全侧限的 B. 压缩层底以下土层的变形忽略不计 C. 计算分层压缩量时假设土体是线性弹性的 D. 各分层中的土是均一的
土力学与基础工程期末复习题答案 一．基本概念（2′×15） 1.粘性土的最优含水率、最大干密度 粘性土在某种压实功能作用下，达到最密时的含水率称为最优含水率；对应的干密度称为最大干密度。 2.土坡稳定安全系数 土坡稳定安全系数：土坡的抗滑力矩与滑动力矩的比值，即 R T M K M 抗滑力矩 滑动力矩 3.地震基本烈度 地震的基本烈度：一个地区今后50年内，在一般场地条件下，可能遭遇超载概率为10%的地震烈度称为基本烈度。 4.土层自重应力、附加应力 土层自重应力：在未修建筑物之前，由土体本身自重引起的应力称为土的自重应力。 土层的附加应力：建筑物荷载在地基中增加的压力称为附加压力。 5.季节性冻土、隔年冻土、多年冻土 季节性冻土：指地壳表层冬季冻结而在夏季又全部融化的土。 隔年冻土：指冬季冻结而翌年夏季并不融化的那部分冻土。 多年冻土：指持续冻结时间在两年或两年以上的土。 6.膨胀土 膨胀土：膨胀土是指土中粘粒成分主要由亲水矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变性特性的粘土。 7.正常固结土、超固结土、欠固结土 正常固结土：正常固结土指土层历史上经受的最大压力，等于现有覆盖土的自重压力。 超固结土：超固结土指土层历史上曾经受过大于现有覆盖土重的前期固结压力。 欠固结土：欠固结土指土层目前还没有达到完全固结，土层实际固结压力小于土层自重压力。 8.地基承载力特征值 地基承载力特征值是指，由荷载试验测定的地基土压力变形曲线线性变形阶段内规定的变形所对应的压力值，其最大值称为比例界限值。 9.箱形基础 箱型基础：箱型基础是指由底板、顶板、侧墙及一定数量内隔墙构成的整体刚度较大的钢筋混凝土箱形结构，渐成箱基。
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
44．地基土呈水平成层分布，自然地面下分别为粉质粘土、细砂和中砂，地下水位于第 一层土底面，各层土的重度见图。试计算图中1点、2点和3点处的竖向有效自重应力。（8分） 题 44 图 解： 0'1=cz σ kPa cz 2.285.18.18'2=?=σ 3'2/6.9106.19m kN =-=γ kPa cz 2.525.26.95.18.18'3=?+?=σ 45. 已知某土样 18=?，c =15kPa ，承受的大小主应力分别为1σ=400kPa ，3σ=180kPa ，试 判断该土样是否达到极限平衡状态？（8分） 解： 已知土的抗剪强度指标φ、c 及最小主应力σ3 假定土体处于极限平衡状态，根据极限平衡条件： )2/45tan(2)2/45(tan 231??σσ+++= c f )2/1845tan(152)2/1845(tan 1802 +?++= 3.382= kPa 因为f kPa 11400σσ>=，所以土体处在破坏状态。 46. 某柱下方形底面基础，底面边长2.8 m ，基础埋深1.8 m ，柱作用在基础顶面的轴心荷载标准组合值F k =1250KN,第一层土为粘土，厚度3.8 m ，天然重度γ=18 kN/m 3；地基承载力特征值f ak =160 kPa,深度修正系数ηd =1.6；粘土层下为淤泥层，天然重度
γ=17kN/m 3；地基承载力特征值f ak =80 kPa ，深度修正系数ηd =1.0，取地基压力扩散 角θ=22°。试分别验算地基持力层及下卧层是否满足承载力要求。（14分） 题 46 图 解： （1） 验算持力层承载力 kPa d f f m d ak a 4.197)5.08.1(186.1160)5.0(=-??+=-+=γη a k k k f kPa A G F P <=????+=+= 4.1958 .28.28 .18.28.2201250 求故持力层承载力满足要 （2） 验算软弱下卧层承载力 软弱下卧层顶面附加应力： ) tan 2)(tan 2() (θθγz l z b d P bl P m k z ++-= ,5.65) 22tan 228.2() 8.1184.195(8.28.22 kPa =??+?-??= 软弱下卧层顶面自重应力： kPa z d p m cz 4.688.318)(=?=+=γ 软弱下卧层承载力特征值： kPa d f f m d ak a 4.139)5.08.3(180.180)5.0(=-??+=-+=γη分）3/18m kN m =γ其中 kPa f kPa P az z cz 4.1399.1335.654.68P =<=+=+ 软弱下卧层承载力亦满足要求。