土力学作业

习题与思考题（第二章）1、什么叫材料的本构关系？在上述的本构关系中，土的强度和应力-应变有什么关系？答：材料的本构关系是反映材料的力学性状的表达式，表示形式一般为应力-应变-强度-时间的关系，也称为本构定律、本构方程，也叫做本构关系数学模型。

在上述的本构关系中，视强度为材料受力变形发展的一个阶段，对土体而言，在微小应力增量作用下土体单元会发生无限大（或不可控制）的应变增量，强度便在此应力应变状态过程中得以体现。

2、说明土与金属材料的应力应变关系有什么主要区别？答：金属材料被视作线弹性材料，符合弹性力学中的五个假定：连续性、线弹性、均匀性、各向同性和微小变形假定，土体应力应变与金属材料完全不同，体现在以下几个方面：1） 土体应力应变的非线性和弹塑性：金属材料的应力应变在各个阶段呈线性，在屈服强度以内呈弹性；而由于土体是由碎散的固体颗粒组成，其变形主要是由于颗粒间的错位引起，颗粒本身的变形不是主要因素，因此在不同应力水平下由相同的应力增量引起的变形增量不同，表现出应力应变关系的非线性。

土体在加载后再卸载到原有的应力状态时，其变形一般不会恢复到原来的应变状态，体现出土体变形的弹塑性。

2） 土体应力应变的不连续性：一般认为金属材料是由连续的介质组成，没有空隙，其应力和应变都是连续的；而土体颗粒之间存在空隙，在应力作用时使得颗粒间的相对位置发生变化，从而增大或减小土体颗粒间的空隙，引起“剪胀”、“剪缩”。

3） 金属材料的应力应变可以在不同的应力水平下分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段；土体材料的应力随应变非线性增加，增加到一定程度后或趋于稳定，亦可在应变增加的情形下应力急剧下降，最后也趋于稳定。

3、推导偏差应力张量ij ij kk ij 1S =σ-σδ3的第一、第二和第三不变量的一般表达式与主应力表达的公式。

解：偏应力张量x xy xz ij yx y yz zx zy z S S S S ττττττ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦其中：()i i m S i x y z σσ=-=、、；m 3x y zσσσσ++=。

土力学作业第一次作业1. ( 单选题 ) 反映土结构性强弱的指标是（）。

(本题8.0分)A、饱和度B、灵敏度C、重度D、相对密实度学生答案：B标准答案：B解析：得分：82. ( 单选题 ) 无粘性土和粘性土在矿物成分、土的结构、物理状态等方面有重要区别。

(本题8.0分)A、正确B、错误学生答案：A标准答案：A解析：得分：83. ( 单选题 ) 某无粘性土样的颗粒分析结果如下表所示，该土的名称是（）。

(本题8.0分)A、中砂B、粉砂C、粗砂D、碎石土学生答案：A标准答案：A解析：得分：84. ( 单选题 ) 组成土体的土粒很细时，对该土体不正确的描述是（）。

(本题8.0分)A、弱结合水含量较高B、强结合水含量较高C、液性指数较大D、塑性指数较大学生答案：C标准答案：C解析：得分：85. ( 单选题 ) 采用临界孔隙比能够判断砂土液化现象。

(本题8.0分)A、正确B、错误学生答案：A标准答案：A解析：得分：86. ( 多选题 ) 影响土抗剪强度的因素主要有（）。

(本题12.0分)A、土粒的矿物成分、颗粒形状与级配B、土的原始密度C、土的含水量D、土的结构E、试验方法和加荷速率学生答案：A,B,C,D,E标准答案：ABCDE解析：得分：127. ( 多选题 ) 影响土坡稳定的因素有（）。

(本题12.0分)A、土坡作用力发生变化B、土体抗剪强度的降低C、静水压力的作用D、地下水在土坝或基坑等边坡中的渗流E、因坡脚挖方而导致土坡高度或坡角增大学生答案：A,B,C,D,E标准答案：ABCDE解析：得分：128. ( 多选题 ) 影响土压力的因素有（）。

(本题12.0分)A、墙的位移方向和位移量B、墙后土体所处的应力状态C、墙体材料、高度及结构形式D、墙后填土的性质；填土表面的形状E、墙和地基之间的摩擦特性F、地基的变形学生答案：A,B,C,D,E,F标准答案：ABCDEF解析：得分：129. ( 多选题 ) 土的三项比例指标包括（）。

《土力学》思考题及习题清华大学土力学1第一章土的物理性质一思考题1.什么是土的灵敏度？灵敏度反映土的什么性质？如何测定土的灵敏度？2.粗粒土与细粒土如何区分？3.什么叫做粒径级配累积曲线，曲线上一点代表什么意思？4.土中水分几种类型？各有什么特点？与土的状态什么关系？5.如果试验结果表明某天然砂层的相对密度Dr>1，这是否有可能，为什么？6.什么是粘性土的最优含水量？它与击实能有什么关系？7.什么叫土的液性指数？如果试验结果表明某天然粘土层的液性指数大于1，但该土并不呈流动状态而仍有一定的强度，这是否可能，为什么？8.片架结构和片堆结构性质有何不同？9.已知某粘土层的天然含水量值，能否判断该土的软硬程度，为什么？二习题1．有一土体，测定的天然密度为ρ=1.85g/cm3，含水量为ω=14%，土颗粒的比重为G s=2.67。

计算其孔隙比e。

2．在某土层中用体积为72cm3的环刀取样。

经测定，土样质量为129.1g，烘干后土样质量为121.5g，土粒比重为2.7，求该土样的含水量、湿容重、饱和容重、干容重和浮容重，并比较该土在各种情况下的容重值有何区别？3．饱和土孔隙比为0.7，比重为2.72。

用三相草图计算干容重、饱和容重和浮容重。

并求当该土的饱和度变为75％时的容重和含水量。

4．有一湿土样质量为200g，已知含水量为15％，要制备含水量为20％的土样需加多少水？5．某料场的天然含水量w=22%，G s=2.70，土的压密标准为ρd=1.7g/cm3，为避免过度碾压而产生剪切破坏，压密土的饱和度不宜超过0.85。

问该料场的土料是否适合筑坝，如果不适合应采用什么措施？6．8度地震区要求砂压到相对密度达0.7以上，经试验某料场砂的最大干密度为1.96g/cm3，最小干密度为1.46g/cm3，问这类砂碾压到多大的干密度才能满足抗震的要求？（砂的比重为2.65）7．装在环刀内的饱和土样加垂直压力后高度自2.0cm压缩至1.95cm，取出土样测得其含水量为28％，已知土粒比重为2.7，求压缩前土的孔隙比？第二章 土的渗透性一 思考题1．举例说明流土发生的现象和原因，并说明工程上如何防止流土的发生。

重庆大学网络教育学院2022年春季学期课程作业《土力学》（第1次）在线作业得分： 100 分一、单项选择题(共20 题、共60 分)得分：60 分1.下属关于渗流力的描述不正确的是（）。

A、流网中等势线越密集的区域，其渗流力也越大B、渗流力的存在对土体稳定总是不利的C、其数值与水力梯度成正比，其方向与渗流方向一致D、是一种体积力，其量纲与重度的量纲相同答案正确得分 32.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（）。

A、有效应力，但不等于总应力B、有效应力，但等于总应力C、静水压力D、总应力答案正确得分 33.深度相同时，随着离基础中心点距离的增大，地基中竖向附加应力如何变化（）。

A、曲线增大B、曲线减小C、斜线增大D、斜线减小答案正确得分 34.粘性土抗剪强度表达式为。

指出下面几项中，全部是土的抗剪强度指标的是( )。

A、B、C、、cD、答案正确得分 35.已知砂土的天然孔隙比为e＝0.303，最大孔隙比emax＝0.762，最小孔隙比emin＝0.114，则该砂土处于( )状态。

A、松散B、稍密C、密实D、中密答案正确得分 36.土的e-p曲线愈平缓，说明（）。

A、土的压缩性愈低B、土的变形愈大C、压缩模量愈小D、压缩系数愈大答案正确得分 37.下面有关粘性土的叙述正确的是（）。

A、粘性土是指塑性指数大于17的土B、粘性土又称为粘土C、粘性土是指塑性指数小于或等于10的土D、粘性土是指塑性指数大于10的土答案正确得分 38.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=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（）。

A、16kPaB、38kPaC、2kPaD、36kPa答案正确得分 39.无粘性土坡的稳定性（）。

A、与坡高有关，与坡脚有关B、与坡高有关，与坡脚无关C、与坡高无关，与坡脚无关D、与坡高无关，与坡脚有关答案正确得分 310.在饱和土的排水固结过程中，若外载荷不变，则随着土中有效应力（）。

1：[论述题]一、问答题1、土力学中的土中水包括哪几种？结合水有何特性？2、附加应力在地基中的传播、扩散有何规律？3、挡土墙设计中需要进行哪些验算？要求稳定安全系数多大？采取什么措施可以提高抗倾覆稳定安全系数。

参考答案：1、答：①土中的水包括结合水、自由水、气态水、固态水。

②结合水的特性接近固体，不传递静水压力，100度不蒸发，密度为每立方厘米1.2～2.4克，并具有很大的粘滞性、弹性和抗剪强度。

2、答：①在地面下任意深度的水平面上，各点的附加应力非等值，在集中力作用线上的附加应力最大，向两侧逐渐减小。

②距离地面越深，附加应力分布的范围越广，在同一竖向线上的附加应力随深度而变化。

超过某一深度后，深度越深，附加应力越小。

3、答：①需要进行抗滑稳定验算、抗倾覆稳定验算、地基承载力验算。

②抗滑稳定系数大于1.3，抗倾覆稳定系数大于1.5。

③修改挡土墙尺寸；伸长墙前趾；将墙背做成仰斜；做卸荷台。

1：[填空题]二、填空题（将正确的答案填入括号内）1、我国一般将建筑地基土分为六大类，分别是（）、（）、（）、（）、（）、（）。

2、粘性土的抗剪强度包括（）和（）。

3、矿物分为（）和（）。

4、地质作用根据能量来源不同，分为（）和（）。

5、地下水按其埋藏条件分为（）、（）、（）。

6、矿物的主要物理性质有（）、（）、（）、（）、（）、（）等。

参考答案：1、（岩石）、（碎石土）、（砂土）、（粉土）、（粘性土）（人工填土）。

2、（粘聚力）（内摩擦力）。

3、（原生矿物）和（次生矿物）。

4、（内力地质作用）（外力地质作用）。

5、（上层滞水）、（潜水）（承压水）。

6、（形态）、（颜色）、（光泽）、（硬度）、（解理）、（断口）。

1：[判断题]10、土的压缩性,主要取决于土颗粒的大小。

（）参考答案：错误2：[判断题]9、土的强度是指其抗压强度。

（）参考答案：错误3：[判断题]8、液限是粘性土由可塑状态转变为固态的界限含水量。

（）参考答案：错误4：[判断题]7、土的结构是指同一土层中,土颗粒与水分子之间相互关系的特征。

第一章 土的物理性质及其工程分类P 60[2-2] 解：V=21.7cm 3，m=72.49－32.54＝39.95g ，m S =61.28－32.54＝28.74g ，m W =72.49－61.28=11.21g7.2195.39==V m ρ＝1.84g/ cm 3，74.2821.11==s w m m w ＝39％ 07.1184.1)39.01(174.21)1(=-+⨯⨯=-+=ρωρW S d eP 60[2-3] 解：963.0185.1)34.01(171.21)1(=-+⨯⨯=-+=ρωρW S d e963.01963.071.21++=++=e e d s sat ρ＝1.87 g/ cm 3，87.0187.1=-=-='W sat ρρρ g/ cm 3 g ργ'='＝0.87×10＝8.7 kN/m 3P 60[2-4] 解：已知77.1=ρg/cm 3, w ＝9.8％，s d ＝2.67，461.0m in =e ,943.0m ax =e∴656.0177.1)098.01(167.21)1(=-+⨯⨯=-+=ρωρW S d e ，∈=--=--=6.0461.0943.0656.0943.0min max max e e e e D r （0.33，0.67）∴该砂土处于中密状态。

P 60[2-5] 解：已知s d ＝2.73，w ＝30％，=L w 33％，=P w 17％土样完全饱和→1=r S ，sat ρρ=819.073.23.01=⨯=⇒==e e wd S S r ，819.01819.073.21++=++=e e d s sat ρ＝1.95 g/ cm 3 3.0195.11+=+=w d ρρ＝1.5 g/ cm 3，161733=-=-=P L p w w I 81.0161730=-=-=P P L I w w I 10＜16=p I ≤17→该土为粉质粘土0.75＜81.0=L I ≤1→该土处于软塑状态[附加1-1]证明下列换算公式：（1）w s d e d ρρ+=1；（2）γee S sw r ++=1γγ；（3）n n w S w s r γγ)1(-= （1）证明：设e V V V V V Ve V S V V SV S +=+===⇒=1,1w s s w s s s s d edV V d V V V m ρρρρ+====1（2）证明：设e V V V V V Ve V S V V SV S +=+===⇒=1,1V g V V V g m m V mg V G s s w w s w )()(ρργ+=+===ee S V V V S sw r s s w v r ++=+=1γγγγ （3）证明：设n V n V n V VV s v v -==⇒==1,,1∴n n w gV gV w V V w V V m m V m V V S w s v w s s v w s s ss v w s wv w w v w r γγρρρρρρρ)1(-====== [附加1-2]解：V=72cm 3，m=129.5g ，m S =121.5g ，m W =129.5－121.5=8g%6.65.1218===⇒S W m m ω6.0172/5.129)066.01(17.21)1(=-+⨯⨯=-+=ρωρW S d e %7.296.07.2066.0=⨯==e d S S r ω 0.1872105.129=⨯===V mg V G γkN/m 36.20106.16.07.21=⨯+=++=W S sat e e d γγkN/m 36.10106.20=-=-='W sat γγγkN/m 3 9.16106.17.21=⨯=+=W S d e d γγkN/m 3∴γγγγ'>>>d sat[附加1-3]解：已知s d ＝2.68，w ＝32％，土样完全饱和→1=r S86.068.232.01=⨯=⇒==e ed S Sr ω02.1986.1)32.01(1068.286.01)1(=+⨯⨯=⇒=-+=γγωγW S d e kN/m 3[附加1-4]解：已知66.1=ρg/cm 3,s d ＝2.69， （1）干砂→w ＝0∴62.0166.1)01(169.21)1(=-+⨯⨯=-+=ρρw d e W S（2）置于雨中体积不变→e 不变∴%2.969.262.04.04.0=⨯=⇒==w e wd S S r[附加1-5]解：已知m=180g ，1w ＝18％，2w ＝25％，sss s s w m m m m m m m w -=-==18011＝18％→s m ＝152.54g ∴)(12w w m m s w -=∆＝152.54×（0.25－0.18）＝10.68g（注：d 、、L 保留两位小数，r 的分子部分取整，的分子部分保留一位小数）已知土粒比重s ＝2.65，试求最优含水量op 。

1.说明土与金属材料的应力应变关系有什么主要区别。

土体的应力应变关系主要特点是其非线性与非弹性。

如下图，左边为金属材料，下图为土的材料。

金属材料开始时有一段直线。

而土体应力应变曲线显示出其很明显的非线性关系。

其应变很大一部分是塑性应变，而且土的变形为非弹性。

图1应力-应变关系图2什么是八面体正应力和八面体剪应力，八面体法向应变和八面体剪切应变？为什么土力学中常用P,q, v ε和_ε表示它们？等于一个土单元，应力作用点处主应力的方向为坐标轴时，同三个主应力平面斜角且同每个坐标轴夹角均相等。

等倾面上的正应力和剪应力称为八面体正应力，八面体剪应力。

等倾面上的法向应变和剪切应变称为八面体正应力，八面体剪应力。

土力学屈服主要由两部分组成，体积变化屈服，剪切屈服。

p,v ε表征体积变化。

而q，_ε表征剪切变化。

3部分准则破坏线可绘制在π平面上，能否绘制在八面体上。

不可以。

八面体是真实的物理空间面，π平面是为研究而定的物理空间面。

这是两者本质的不同。

对于八面体来说，这点他的屈服准则应该是固定的（真是的土粒物理面）。

4.什么是应变硬化？应变软化？典型的应力应变曲线土的宏观变形主要是由于土颗粒之间的位置的变化引起。

在不同应力条件下相同应力增量而引起的应变增量是不同的。

对于压密的砂土，超固结土来说，前一段曲线是上升的，应力达到峰值强度后，转为下降曲线。

即应力在减少，应变在增加。

这就是土的应变软化。

对于软土松砂来说，应力应变曲线一直上升，直至破坏，这种形态称为土的应变硬化。

图3 土的三轴试验a 1(13)~σσε−b 1~v εε5.土的压硬性？土的剪胀性？解释它们的微观机理。

随着压缩过程的进行，土的压缩模量和刚度逐步提高的现象称为土的压硬性。

由剪应力引起的体积变化称为土的剪胀性。

土的压硬性，表现在微观领域，是土颗粒与颗粒间的间距更近，土颗粒与土颗粒的粘结更加有效。

而土的剪胀性表现在微观领域，为土颗粒之间位置产生了变化。

土力学命题作业
HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
土工试验是获取土物理力学参数的一项基本工作，我们必须掌握每一个试验参数获取的整个试验步骤以及计算过程，但对于大量的物理力学参数，并不都是通过试验得到，我们只需进行一部分试验得到部分参数后，其他物理力学参数便可通过已知参数与待求参数之间换算公式便可求得，这就要求我们必须掌握他们之间的换算关系。

解：由题意知道:
湿土重：130 g
干土重： 102 g
水重：130-102=28 g
环刀体积: 72 cm3
水体积 : 28 cm3
土体积 : 44 cm3
1、该土的天然含水率ω=(130-102)/102*100%=%
2、该土的天然密度ρ=130/72=1.806g/cm3
3、该土的干密度ρd=102/72=1.417g/cm3
4、该土的空隙率 n=水的体积/环刀的体积=28/72=
该土的空隙比e=水的体积/土的体积=28/=，
5、该土的体积Vv=102/=
该土中空隙的总体积V==
该土中水的体积Vs=(130-102)/=28
该土的饱和度Sr =28/*100%=%
6、该土的液性指数Il =(W-Wp)/(Wl-Wp)=/(39-21)=18=
7、该土的塑性指数Ip=Wl-Wp=39-21=18。