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⼟⼒学真题整理⼀、名词解释1.临界荷载：指允许地基产⽣⼀定范围塑性变形区所对应的荷载。
（02、07、09、11、13）2.临塑荷载：是指基础边缘地基中刚要出现塑性变形时基底单位⾯积上所承受的荷载，是相当于地基⼟中应⼒状态从压密阶段过度到剪切阶段的界限荷载。
（03、04、05、06、08、10）3.最佳含⽔量：在⼀定击实功作⽤下，⼟被击实⾄最⼤⼲重度，达到最⼤压实效果时⼟样的含⽔量。
（02-13）4.临界⽔头梯度：⼟开始发⽣流沙现象时的⽔⼒梯度。
（02、03、04、06、08、10、11）i cr=5.砂流现象：⼟体在向上渗流⼒的作⽤下，颗粒间有效应⼒为零，颗粒发⽣悬浮移动的现象。
（05、07、09、13）6.灵敏度：以原状⼟的⽆侧限抗压强度与同⼀⼟经过重塑后（完全扰动，含⽔量不变）的⽆侧限抗压强度之⽐。
（02）S t=7.地基⼟的容许承载⼒：保证地基稳定的条件下，建筑物基础或者⼟⼯建筑物路基的沉降量不超过允许值（考虑⼀定安全储备后的）的地基承载⼒。
（03）8.主动⼟压⼒：当挡⼟墙向离开⼟体⽅向偏移⾄⼟体达到极限平衡状态时，作⽤在墙上的⼟压⼒。
（04、10）9.有效应⼒原理：1 ⼟的有效应⼒ζ′总是等于总应⼒ζ减去孔隙⽔压⼒U2 ⼟的有效应⼒控制了⼟的变形及强度性质。
（05-13）10.先期固结压⼒：⼟层历史上曾经承受的最⼤固结压⼒，也就是⼟体在固结过程中所承受的最⼤有效应⼒。
（03）11.正常固结⼟：⼟的⾃重应⼒（P0）等于⼟层先期固结压⼒(Pc)。
也就是说，⼟⾃重应⼒就是该⼟层历史上受过的最⼤有效应⼒。
（ORC=1）（04、07、09、11、13）12.超固结⼟：⼟的⾃重应⼒⼩于先期固结压⼒。
也就是说，该⼟层历史上受过的最⼤有效应⼒⼤于⼟⾃重应⼒。
(ORC>1)（05、08）13.⽋固结⼟：⼟层的先期固结压⼒⼩于⼟层的⾃重应⼒。
也就是说该⼟层在⾃重作⽤下的固结尚未完成。
(ORC<1)（02、06、10）14.⼟层的固结度：在某⼀深度z处，有效应⼒ζzt’与总应⼒p的⽐值，也即超静空隙⽔压⼒的消散部分与起始超空隙⽔压⼒的⽐值。
土力学一、介绍土力学是土木工程中的一个重要学科，研究土壤力学和土木工程中土壤的应力、应变和变形等方面的规律。
土力学的研究对象是土壤及其力学性质，通过对土壤的特性和行为的研究，可以预测和控制土壤在工程中的行为，为土木工程的设计和施工提供科学依据。
二、土壤力学的基本概念1. 土壤物理性质土壤的物理性质包括土壤的颗粒组成、容重、孔隙比、相对密度等。
这些性质直接影响土壤的承载力、抗剪强度和渗透性等力学性质，是土壤力学研究的基础。
2. 土壤力学参数土壤力学参数包括土壤的压缩性、内摩擦角、剪切强度参数等。
这些参数描述了土壤在受力作用下的变形和破坏特性，是土壤力学分析和计算的重要依据。
3. 土壤应力状态土壤应力状态是指土壤中的应力分布情况，包括垂直应力、水平应力和剪应力等。
了解土壤的应力状态可以帮助工程师预测土壤的承载力、变形和破坏状态，从而设计出安全可靠的土木工程。
三、土壤力学的应用1. 土壤的承载力分析土壤的承载力是指土壤在承受外力作用下的最大抵抗能力。
工程师通过对土壤的颗粒组成、孔隙结构、内摩擦角等参数的分析，计算得出土壤的承载力，并根据承载力的大小来设计和选择合适的基础结构和土方工程。
2. 土壤的变形特性研究土壤在受力作用下会发生变形，包括压缩变形、剪切变形和液化等。
了解土壤的变形特性可以帮助工程师预测土壤的沉降和位移，并采取相应的补充措施，确保土木工程的安全和稳定。
3. 土壤的抗剪强度分析土壤的抗剪强度是指土壤在剪切作用下的抵抗能力。
通过对土壤的剪切试验和理论分析，工程师可以确定土壤的剪切强度参数，并结合实际工程条件进行抗剪强度的计算和分析，为土木工程的设计和施工提供重要依据。
四、土力学的挑战与发展土力学作为土木工程中的重要学科，正面临着一系列的挑战和发展机遇。
首先，随着城市化进程的加快和人口增长的需求，工程建设规模不断扩大，对土力学的研究和应用提出了新的要求。
其次，随着科技的进步和实验技术的发展，土力学研究手段和方法也将得到加强和完善，从而能够更加准确和全面地研究土壤的力学性质和行为规律。
一、名词解释1.临界荷载：指允许地基产生一定范围塑性变形区所对应的荷载。
（02、07、09、11、13）2.临塑荷载：是指基础边缘地基中刚要出现塑性变形时基底单位面积上所承受的荷载，是相当于地基土中应力状态从压密阶段过度到剪切阶段的界限荷载。
（03、04、05、06、08、10）3.最佳含水量：在一定击实功作用下，土被击实至最大干重度，达到最大压实效果时土样的含水量。
（02-13）4.临界水头梯度：土开始发生流沙现象时的水力梯度。
（02、03、04、06、08、10、11）i cr=5.砂流现象：土体在向上渗流力的作用下，颗粒间有效应力为零，颗粒发生悬浮移动的现象。
（05、07、09、13）6.灵敏度：以原状土的无侧限抗压强度与同一土经过重塑后（完全扰动，含水量不变）的无侧限抗压强度之比。
（02）S t=7.地基土的容许承载力：保证地基稳定的条件下，建筑物基础或者土工建筑物路基的沉降量不超过允许值（考虑一定安全储备后的）的地基承载力。
（03）8.主动土压力：当挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力。
（04、10）9.有效应力原理：1 土的有效应力σ′总是等于总应力σ减去孔隙水压力U2 土的有效应力控制了土的变形及强度性质。
（05-13）10.先期固结压力：土层历史上曾经承受的最大固结压力，也就是土体在固结过程中所承受的最大有效应力。
（03）11.正常固结土：土的自重应力（P0）等于土层先期固结压力(Pc)。
也就是说，土自重应力就是该土层历史上受过的最大有效应力。
（ORC=1）（04、07、09、11、13）12.超固结土：土的自重应力小于先期固结压力。
也就是说，该土层历史上受过的最大有效应力大于土自重应力。
(ORC>1)（05、08）13.欠固结土：土层的先期固结压力小于土层的自重应力。
也就是说该土层在自重作用下的固结尚未完成。
(ORC<1)（02、06、10）14.土层的固结度：在某一深度z处，有效应力σzt’与总应力p的比值，也即超静空隙水压力的消散部分与起始超空隙水压力的比值。
《土力学》重点、难点及主要知识点一、课程重点、难点1、土的物理性质及工程分类1.1概述、1.2土的组成、1.3土的三相比例指标、1.4无粘性土的密实度、1.5粘性土的物理性质、1.6土的击实性、1.7土的工程分类。
掌握重点：土的物理性质指标、无粘性土和粘性土的物理性质、土的击实性、土的工程分类原则难点：土的物理状态。
2、土的渗透性与渗流2.1概述、2.2土的渗透性、2.3土中二维渗流及流网简介、2.4渗透力与渗透破坏掌握重点：土的渗透规律、二维渗流及流网、渗透力与渗透破坏难点：土的渗透变形。
3、土的压缩性和固结理论3.1土的压缩特性、3.2土的固结状态、3.3有效应力原理、3.4太沙基一维固结理论。
掌握重点：土的压缩性，有效应力原理难点：有效应力原理、一维固结理论4、土中应力和地基沉降计算4.1地基中的自重应力、4.2地基中的附加应力、4.3常用沉降计算方法、4.4地基沉降随时间变化规律的分析掌握重点：地基自重应力及附加应力的计算方法、不同变形阶段应力历史的沉降计算方法、地基最终沉降量计算方法、地基沉降随时间变化规律。
难点：角点法计算附加应力，分层总和法计算地基沉降量。
5、土的抗剪强度5.1土的抗剪强度理论和极限平衡条件、5.2土的剪切试验、5.3三轴压缩试验中孔隙压力系数、5.4饱和粘性土的抗剪强度、5.5应力路径在强度问题中的应用、5.6无粘性土的抗剪强度掌握重点：库仑定律的物理意义、极限平衡条件式、直剪试验测定土的抗剪强度指标、不同排水条件下测定土的抗剪强度指标的方法、剪切试验的其它方法、剪切试验方法的选用、砂土的振动液化、应力路径的概念难点：极度限平衡条件式、抗剪强度指标的选用、应力路径6、土压力6.1土压力类型和静止土压力计算、6.2朗肯土压力理论、6.3库仑土压力理论、6.4几种常见情况下土压力计算。
掌握重点：静止土压力、主动土压力、被动土压力的形成条件、朗肯和库伦土压力理论难点：有超载、成层土、有地下水情况的土压力计算7、地基极限承载力7.1地基变形和破坏类型、7.2地基的临塑荷载及临界荷载、7.3地基承载力的确定掌握重点：握地基承载力确定方法、地基变形和破坏的类型、地基临塑荷载及临界荷载确定地基承载力、根据试验方法确定地基承载力。
教案2010 ~ 2011 学年第1 学期学院、系室天津城市建设学院土木工程系课程名称土力学专业、年级、班级土木专业08级结构1-6主讲教师刘举、李顺群天津城市建设学院教案编写说明教案又称课时授课计划,是任课教师的教学实施方案。
任课教师应遵循专业教学计划制订的培养目标，以教学大纲为依据，在熟悉教材、了解学生的基础上，结合教学实践经验，提前编写设计好每门课程每个章、节或主题的全部教学活动。
教案可以按每堂课（指同一主题连续1~4节课）设计编写。
教案编写说明如下：1、编号：按施教的顺序标明序号。
2、教学课型表示所授课程的类型，请在理论课、实验课、习题课、实践课及其它栏内选择打“√”。
3、题目：标明章、节或主题。
4、教学内容：是授课的核心。
将授课的内容按逻辑层次，有序设计编排，必要时标以“*”、“#”“？”符号分别表示重点、难点或疑点。
5、教学方式、手段既教学方法，如讲授、讨论、示教、指导等。
教学媒介指教科书、板书、多媒体、模型、标本、挂图、音像等教学工具。
6、讨论、思考题和作业：提出若干问题以供讨论，或作为课后复习时思考，亦可要求学生作为作业来完成，以供考核之用。
7、参考书目：列出参考书籍、有关资料。
8、日期的填写系指本堂课授课的时间。
天津城市建设学院教案教师姓名：仲晓梅职称：副教授10年月日天津城市建设学院教案教师姓名：李顺群职称：副教授10年月日天津城市建设学院教案教师姓名：李顺群职称：副教授10年月日天津城市建设学院教案教师姓名：李顺群职称：副教授10年月日天津城市建设学院教案教师姓名：李顺群职称：副教授10年月日天津城市建设学院教案教师姓名：李顺群职称：副教授10年月日天津城市建设学院教案教师姓名：李顺群职称：副教授10年月日天津城市建设学院教案教师姓名：李顺群职称：副教授10年月日天津城市建设学院教案教师姓名：李顺群职称：副教授10年月日天津城市建设学院教案教师姓名：李顺群职称：副教授10年月日天津城市建设学院教案教师姓名：李顺群职称：副教授10年月日天津城市建设学院教案教师姓名：李顺群职称：副教授10年月日。
《土力学》教案课次：第8次主要内容：有效应力原理；土的压缩性；研究土压缩性的试验方法重点内容：有效应力原理机有效应力的计算；土压缩性的实质；室内侧限压缩试验及其压缩性指标教学方法：精讲启发式作业：P87：第16题；P142：第1题§4.6 有效应力原理一、土中两种应力试验有两个完全相同的量筒，如下图所示，并在这两个量筒的底部分别放置一层性质完全相同的松散砂土。
在甲量筒松砂顶面加若干钢球，使松砂承受σ的压力，此时可见松砂顶面下降，表明松砂发生压缩，亦即砂土的孔隙比e减小。
乙量筒松砂顶面不加钢球，而是小心缓慢地注水，在砂面以上高h处正好使砂层表面也增加σ的压力，结果发现砂层顶面并不下降，表明砂土未发生压缩，亦即砂土的孔隙比e不变。
这种情况类似于在量筒内放一块饱水的棉花，无论向量筒内倒多少水也不能使棉花发生压缩一样。
上述甲、乙两个量筒底部松砂都作用了σ的压力，但产生了两种不同的效果，反映出土体中存在两种不同性质的应力：①由钢球施加的应力，施加的应力通过孔隙中水来传递称为孔隙水压力，用u 来表示。
这种孔隙水压力不能使土层发生压缩变形。
二、有效应力原理在土体中某点截取一水平截面，其面积为A ，截面上作用应力σ，为总应力。
a a - 截面是沿着土颗粒间接触面截取的曲线状截面，在此截面上，土颗粒接触面间作用的法向应力为s σ，各土颗粒之间接触面积之和为s A ；孔隙内的水压力为u ，面积为w A ；气体压力为a u ，其相应的面积为a A 。
竖直方向平衡条件为：a a w s s A u uA A A ++=σσ对于饱和土体，0=a A ，则上式变为()s s s w s s A A u A uA A A -++=σσσ＝则⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=A A u A A s ss 1σσ 由于颗粒间的接触面积s A 很小，根据毕肖普(Bishop)及伊尔定(Eldin)等人的研究结果，一般03.0/≤A A s 。
因此，11≈-AA s。
故上式变为 u AA ss +=σσ上式中的s s A σ是土颗粒间的接触压力，AA ss σ是土颗粒之间接触压力的平均值，即为有效应力σ，则上式变为u +=σσ上式即为有效应力原理，和孔隙水压力u 之和。
有效应力为：u -σσ＝有效应力公式的形式很简单，却具有重要的工程应用价值。
当已知土体中某一点所受的总应力σ，并测得该点的孔隙水压力u 时，就可以利用上式计算出该点的有效应力σ。
有效应力在土力学中是一个最有实际意义的量，它将引起土颗粒的位移，使孔隙体积缩小，土体发生压缩变形，同时，有效应力有大小直接影响土的抗剪强度。
因此，只有通过有效应力分析，才能准确地确定土工建筑物或建筑地基的变形与安全度。
三、有效应力原理应用举例1．地表水位高度变化时土中应力变化如下图所示，地面以上水深为1h ，试求地面以下深度2h 处A 点的有效应力。
作用在A 点的竖向总应力为21h h sat w γγσ+=A 点的孔隙水压力为()21h h h u w A w +==γγ则()()222121 h h h h h h u w sat w sat w γγγγγγσσ'=-=+-+=-=由此可见，当地面以上水深1h 变化时，可以引起土体中总应力σ的变化，但有效应力σ不会随1h 的升降而变化，即σ与1h 无关，亦即1h 的变化不会引起土体的压缩或膨胀。
2．毛细水上升时土中有效自重应力的计算设地基土层如下图示，地下潜水位在C 线处。
由于毛细现象，地下潜水沿着彼此连通的土孔隙上升，形成毛细饱和水带，其上升高度为c h 。
在B 线以下、C 线以上的毛细水带内，土是完全饱和的。
在毛细水上升区，其水压力u 为负值（因为静水压力值假定大气压力为零，即C 线处静水压力为零，则在C 线以上、B 线以下的毛细水带内孔隙水压力为负值）。
土中各点的总应力为σ，孔隙水压力以及有效应力σ如下图所示。
从上述计算结果可以看出，在毛细水上升区。
由于表面张力的作用使孔隙水压力为负值，这就使土的有效应力增加；在地下水位以下，由于土颗粒的浮力作用，使土的有效应力减小。
3．土中水渗流时（一维渗流）有效应力计算当地下水在土体中渗流时，对土颗粒将产生动水力，这就必然影响土中有效应力的分布。
下面，分三种情况，分析土中水渗流时对有效应力的影响：第Ⅰ，水静止不动，即a，b两点水头相等；第Ⅱ，a、b两点有水头差，水自上向下渗流；第Ⅲ，a、b两点有水头差，水自下而上渗流；上述三种情况的总应力σ，孔隙水压力u及有效应力σ值如下图所示。
第五章土的压缩性与地基沉降计算§5.1概述一、土的压缩性在外力作用下土体积缩小的特性称为土的压缩性。
土是三相体，土体受外力作用发生压缩变形包括三部分：（1）土固体颗粒自身变形；（2）孔隙水的压缩变形；（3）土中水和气从孔隙中被挤出从而使孔隙体积减小。
一般工程土体所受压力为100～600kPa，颗粒的体积变化不及全部土体积变化的1/400，可不予考虑；水的压缩变形也很小，可以忽略。
所以，土的压缩变形，主要是由于孔隙体积减小而引起的。
因此，土的压缩过程可看成是孔隙体积减小和孔隙水或气体被排出的过程。
因此，土的压缩性包含了两方面的内容：1．最终压缩变形量，将引起建筑物的最终沉降量或变形量2．压缩变形随时间而变化的过程------土的固结对于透水性较大的砂土和碎石土，在荷载作用下，孔隙中的水很快排出了。
因此，其固结过程在很短的时间内就可结束。
相反地，对于粘性土，其透水性很差，在荷载作用下，土中水和气体只能慢慢地排出。
因此，粘性土的固结过程所需的时间比砂土和碎土长得多，有时需十几年或几十年才能完成。
二、研究土压缩性的意义从工程意义上来说，地基沉降有均匀沉降和不均匀沉降之分。
当建筑物基础均匀下沉时，从结构安全的角度来看，不致有什么影响，但过大的沉降将会严重影响建筑物的使用与美观，如造成设备管道排水倒流，甚至断裂等；当建筑物基础发生不均匀沉降时，建筑物可能发生裂缝、扭曲和倾斜，影响使用和安全，严重时甚至使建筑物倒塌。
因此，在不均匀或软弱地基上修建建筑物时，必须考虑土的压缩性和地基变形等方面的问题。
对于道路和桥梁工程，一般来说，均匀沉降对路桥工程的上部结构危害也较小，但过量的均匀沉降也会导致路面标高降低、桥下净空的减少而影响正常使用；不均匀沉降则会造成路堤开裂、路面不平，对超静定结构桥梁产生较大附加应力等工程问题，甚至影响其正常和安全使用。
因此，为了确保路桥工程的安全和正常使用，既需要确定地基土的最终沉降量，也需要了解和估计沉降量随时间的发展及其趋于稳定的可能性。
在工程设计和施工中，如能事先预估并妥善考虑地基的变形而加以控制或利用，是可以防止地基变形所带来的不利影响的。
如某高炉，地基上层是可压缩土层，下层为倾斜岩层，在基础底面积范围内，土层厚薄不均，在修建时有意使高炉向土层薄的一侧倾斜，建成后由于土层较厚的一侧产生较大的变形，结果使高炉恰好恢复其竖向位置，保证了安全生产，节约了投资。
§5.2研究土压缩性的方法及变形指标一、压缩试验及压缩性指标1．压缩试验是研究土压缩性的最基本方法。
试验仪器示意图如下图所示。
试验时，用金属环刀取天然土样，并放于刚性很大的压缩环内，来限制土样的侧向变形；在土样的上、下表面垫两块透水石，以使在压缩过程中土中水能顺利排出。
压力是通过加压活塞施加在土样上的，做饱和土样的压缩试验时，容器内要放满水，以保证在试验过程中土样处于饱和状态。
由于土样受到环刀、刚性护环的约束，在压缩过程中只能发生竖向变形，不能发生侧向变形，所以这种试验方法称为侧限压缩试验。
试验时，荷载是分级施加的。
首先施加荷载到第一级的压力p 1，等到土样变形稳定后，可用百分表测得其高度变化量S 1，此时孔隙水压力0≈u ，则施加的竖向总应力转为竖向有效应力。
然后，将压力提高到第二级2p ，当变形稳定后。
可测得土样的压缩量S 2。
此下去，直到压力增加时，土样变形几乎没有变化为止，则可得土样各级荷载下的压缩量，即：载荷 变形稳定后压缩量1σ → 1s2σ → 2s.. .n σ → n s2、压缩曲线：土的孔隙比与所受压力的关系曲线。
在一般工程中，常遇到的压力100=σ~600kPa 。
土粒的体积变化不及全部土体积变化的4001，因此，土的全部压缩量可认为是由于土的孔隙体积缩小引起的。
因此，可以用孔隙比与所受压力的关系曲线说明土的压缩过程。
在压缩试验过程中。
我们可以通过百分表测量出土样的高度变化S（即土样的压缩量），如下图所示。
土样的初始高度为0h ，横截面面积为A ，初始孔隙比为0e 。
在第i 级竖向应力i σ作用下，变形稳定后的压缩量为i s ，土样高度变为i s h -0，土样的孔隙比从0e 减小到i e ，此时i i i u σσσ=-＝。
由于在试验过程中土样不能侧向变形，所以压缩前后土样横截面积A 保持不变；同时，由于土颗粒本身的压缩变形可以忽略不计，即压缩前后土样中土颗粒的体积s V 也是不变的，则有()⎩⎨⎧-=+=+A s h V e V Ah V e V i s i ss s 000 式中：s V ——土样中土颗粒体积；A ——土样底面积；0h ——土样原始高度；0e ——土样初始孔隙比（由三相基本比例指标试验确定）；i s ——土样在第i 级竖向应力i σ作用下变形稳定后的压缩量； i e ——土样在第i 级竖向应力i σ作用下变形稳定后的孔隙比。
将二式相除可得0011h s h e e ii -=++ 则()0001e h s e e ii +-= 这样，只要测定了土样在各级压力i σ作用下的稳定变形量i s 后，就可以按上式计算出孔隙比i e 。
以竖向有效应力σ为横坐标，孔隙比e 为纵坐标，绘制出孔隙比与有效应力的关系曲线，即压缩曲线，又称曲线σ-e ，如下图a 所示。
如用半对数直角坐标绘图，则得到σlg -e 曲线，如下图b 所示。
σ-e 曲线 σlg -e 曲线从上图可以看出，用半对数坐标绘制的σlg -e 曲线，在后半部出现明显的直线段，这已被大量的实验所证实。
对于不同的土，其压缩曲线的形状不同，压缩曲线越陡，说明随着压力的增加，土中孔隙比的减小越显著，土的压缩性也就越高。
从上图可以看出，软粘土的压缩性要比密实砂土的压缩性高得多。
另外，土的压缩曲线一般随压力的增大而逐渐趋于平缓，即在侧限条件下土的压缩性逐渐减小。
3．压缩性指标 （1）压缩系数a对于地基土，在修建建筑物之前就存在有效自重应力cz σσ=1。
建筑物修建后，地基中的应力发生了变化，由原来的1σ增加到z σσσ+=12，相应的孔隙比由原来的1e 减少到2e ，如下图所示。
由于修建建筑物所引起的应力增加量一般不大，10012==-=∆z σσσσ～300 kPa ，故M 1至M 2的一小段曲线可以近似用直线21M M 来代替，其误差是工程允许的。
