土压力、地基承载力和边坡稳定

岩土强度准则及工程应用岩土强度准则是指用于描述岩土材料的强度特性的一组规范或准则。

这些准则旨在帮助工程师确定岩土材料在不同应力条件下的强度和变形特性，从而确保岩土工程设计的安全性和可靠性。

在岩土工程中，岩土材料是指由岩石和土壤组成的地球工程材料。

岩土强度准则主要应用于岩土工程设计和分析中，包括土压力、地基承载力、边坡稳定性、基础设计等方面。

1. 岩土强度准则的分类岩土强度准则可以分为两大类：塑性理论和弹性理论。

塑性理论适用于较软的岩土材料，弹性理论适用于较硬的岩土材料。

塑性理论中常用的准则有库仑-莫尔-Coulomb准则和摩尔-库伊-Coulomb和Cohesive-Coulomb准则。

弹性理论中常用的准则有弹性体、弹塑性和弹体准则。

2. 原理和公式岩土强度准则一般基于实验数据和经验公式推导而来。

最常用的强度准则是库仑-莫尔准则，它表达了岩土材料的抗剪强度与正应力之间的关系。

库仑-莫尔准则的公式为：τ= c + σtan(φ)其中，τ为剪切强度，c为凝聚力，σ为正应力，φ为内摩擦角。

凝聚力c是指在没有任何可靠表面的情况下材料能够抵抗剪切的能力，而内摩擦角φ则表示材料内部的颗粒间摩擦阻力。

3. 工程应用岩土强度准则在岩土工程中有广泛的应用，以下是一些常见的工程应用示例：(1) 土压力计算：在地下结构设计中，岩土强度准则可以用来计算土壤对结构的侧向压力，从而确定结构的抗侧稳定性。

(2) 基础承载力计算：岩土强度准则可用来计算沉降基础的承载能力，以确保基础能够承受工程荷载而不产生过度沉降或破坏。

(3) 边坡稳定性分析：岩土强度准则可以用来评估边坡的稳定性，判断边坡是否会发生滑动或崩塌等地质灾害。

(4) 隧道设计：岩土强度准则被广泛应用于隧道工程中，用于计算围岩的强度和稳定性，以保证隧道的安全性和稳定性。

(5) 岩土支护设计：岩土强度准则可用于设计和评估各种岩土支护结构，如挡土墙、护岸、地下连续墙等，确保结构的稳定和安全。

非饱和土抗剪强度公式分类及总结张常光;赵均海;朱倩【摘要】The shear strength formulae for unsaturated soils were divided into five categories, such as using soil-water characteristic curve, mathematical fitting, piecewise functions, total stress indicators and other forms. Characteristics and deficiencies of the current research on shear strength formulae for unsaturated soils were analyzed. The results show that some differences in mechanical significance exist between shear strength formulae based on the effective stress and shear strength formulae based on the two-stress state variables. Different expressions of suction strength lead to diversities of the shear strength formulae. True triaxial tests of unsaturated soils are urgent need to be carried out and strength theory of unsaturated soils satisfying the actual engineering stress conditions is to be established in order to improve the theoretical basis of unsaturated soils and accelerate the process of engineering applications.%将众多非饱和土抗剪强度公式分为结合土-水特征曲线、数学拟合、分段函数、总应力指标及其他形式5类,分析了当前非饱和土抗剪强度公式的特点及研究不足.结果表明:有效应力抗剪强度公式和双应力状态变量抗剪强度公式的力学本质不同,吸附强度表达式的不同导致了抗剪强度公式的多样性,急需加强非饱和土真三轴试验研究,建立符合工程实际受力状况的非饱和土强度理论,完善非饱和土的理论基础,并加快非饱和土强度理论的工程实践与应用进程.【期刊名称】《建筑科学与工程学报》【年(卷),期】2012(029)002【总页数】9页(P74-82)【关键词】非饱和土;基质吸力;抗剪强度公式;真三轴试验【作者】张常光;赵均海;朱倩【作者单位】长安大学建筑工程学院,陕西西安 710061;长安大学建筑工程学院,陕西西安 710061;长安大学建筑工程学院,陕西西安 710061【正文语种】中文【中图分类】TU4320 引言非饱和土分布十分广泛，与工程实践密切联系的地表土几乎全都是非饱和土［1］。

《土力学》授课教案目录•课程介绍与教学目标•土的物理性质及工程分类•土的渗透性与渗流问题•土的压缩性与地基沉降计算•土的抗剪强度与地基承载力•土压力理论与挡土墙设计•边坡稳定分析方法及应用•课程总结与拓展延伸PART01课程介绍与教学目标课程内容本课程涵盖土的物理性质、土的渗透性、土的压缩性、土的抗剪强度、土压力计算、地基承载力、边坡稳定性等主要内容。

课程性质《土力学》是土木工程专业的核心课程之一，主要研究土壤力学性质及其在工程中的应用。

课程意义通过本课程的学习，学生将掌握土力学的基本原理和分析方法，为后续的土木工程设计和施工提供必要的理论支持和实践指导。

《土力学》课程简介要求学生掌握土力学的基本概念、原理和分析方法，了解土的工程分类和性质。

知识目标培养学生运用土力学知识解决实际工程问题的能力，包括地基承载力计算、土压力计算、边坡稳定性分析等。

能力目标培养学生的工程素养和创新意识，提高学生的实践能力和综合素质。

素质目标教学目标与要求授课内容与安排授课内容按照教学大纲要求，系统讲授土的物理性质、渗透性、压缩性、抗剪强度等基本概念和原理，以及地基承载力、土压力计算、边坡稳定性分析等工程应用内容。

授课安排本课程共计32学时，其中理论授课24学时，实验8学时。

理论授课采用多媒体辅助教学，结合工程案例进行讲解。

实验环节包括土的基本性质实验、地基承载力实验等。

PART02土的物理性质及工程分类土的组成与结构土的组成土由固体颗粒、水和气体三部分组成。

固体颗粒构成土的骨架，水和气体填充在土颗粒之间。

土的结构土的结构是指土颗粒的排列方式和连接形式。

根据土颗粒的排列和连接特点，土可分为单粒结构、蜂窝结构和絮凝结构等。

土的物理性质指标密度与重度土的密度是指单位体积土的质量，重度则是单位体积土所受的重力。

它们是反映土密实程度的重要指标。

含水量土的含水量是指土中水的质量与固体颗粒质量的比值。

含水量对土的工程性质有很大影响。

2023年一级建造师之一建矿业工程实务精选试题及答案一单选题（共30题）1、关于瓦斯发生爆炸的条件，不正确的说法是（）。

A.瓦斯浓度5％～16％B.空气中的氧含量不低于12％C.引爆火源温度650～750℃D.空气中的氧含量必须在18％以上【答案】 D2、如露天矿边坡工程的安全等级为Ⅲ级，则应进行监测的内容有( )。

A.裂缝错位B.支护结构变形C.边坡应力D.降雨监测【答案】 A3、检测混凝土结构采用的方法，不属于无损检测的是（）。

A.回弹法B.拔出试验法C.超声脉冲法D.超声回弹综合法【答案】 B4、构成项目内容、可以独立发挥生产能力或效益的工程，称为（）。

A.单项工程B.单位工程C.分项工程D.分部工程【答案】 A5、地下水控制方法中，截水是利用（）对地下水形成阻隔作用。

A.止水帷幕B.回灌井C.井管D.排水沟【答案】 A6、营业性爆破作业单位的资质等级分为（）个等级。

A.三B.四C.五D.六【答案】 B7、影响矿产资源的产业发展及其开发的基本环节是( )。

A.资源储存条件与地域经济需求B.资源开发能力与资源市场运作C.国家规划调控与资源市场运作D.地域经济需求和资源开发能力【答案】 C8、伞形钻架在立井井筒施工中的停放和运行，合理的是()。

A.停放在井口，凿岩时下放到工作面B.吊挂在吊盘上，凿岩时下放到工作面C.固定在井壁上，凿岩时调整到工作面D.一直悬吊在工作面上方，满足凿岩时的施工需要【答案】 A9、对需要回灌的工程而言，回灌井与（）是一个完整的系统。

A.截水帷幕B.降水井C.排水沟D.基坑【答案】 B10、根据巷道掘进爆破的规定，下列说法正确的是()。

A.在离炸药库20m区域内进行爆破时，任何人不应停留在炸药库内B.用爆破法贯通巷道，两工作面相距5m时，测量人员应事先下达通知C.独头巷道掘进工作面爆破时，应保持工作面与回风流巷道之间畅通D.间距小于20m的两个平行巷道中的一个巷道工作面需要爆破时，应通知相邻工作面的作业人员撤到安全地点【答案】 D11、巷道掘进与永久支护平行的作业方式，一般要求掘进断面大于（）。

土工数值分析（一）土体稳定的极限平衡和极限分析目录1 前言 (2)2 理论基础－塑性力学的上、下限定理 (4)2.1 一般提法 (4)2.2 塑性力学的上、下限定理 (5)2.3 边坡稳定分析的条分法 (7)3 土体稳定问题的下限解－垂直条分法 (9)3.1 垂直条分法的静力平衡方程及其解 (9)3.2 数值分析方法 (11)3.3 垂直条分法的有关理论问题 (15)3.4 垂直条分法在主动土压力领域中的应用 (19)4 土体稳定分析的上限解－斜条分法 (23)4.1 求解上限解的基本方程式 (23)4.2 上限解和滑移线法的关系 (24)4.3 边坡稳定分析的上限解 (27)4.4 地基承载力的上限解 (27)5 确定临界滑动模式的最优化方法 (30)5.1 确定土体的临界失稳模式的数值分析方法 (30)5.2 确定最小安全系数的最优化方法 (31)6 程序设计和应用 (39)6.1 概述 (39)6.2 计算垂直条分法安全系数的程序S.FOR (39)6.3 计算斜条分法安全系数的程序E.FOR (53)1土工数值分析（一）：土体稳定的极限平衡和极限分析法1前言边坡稳定、土压力和地基承载力是土力学的三个经典问题。

很多学者认为这三个领域的分析方法属于同一理论体系，即极限平衡分析和极限分析方法，因此，应该建立一个统一的数值分析方法。

Janbu 曾在1957年提出过土坡通用分析方法。

Sokolovski(1954)应用偏微分方程的滑移线理论提出了地基承载力、土压力和边坡稳定的统一的求解方法。

W. F. Chen (1975) 在其专著中全面阐述了在塑性力学上限和下限定理基础上建立的土体稳定分析一般方法。

但是，上述这些方法只能对少数具有简单几何形状、介质均匀的问题提供解答，故没有在实践中获得广泛的应用。

下面分析这三个领域分析方法的现状以及建立一个统一的体系的可能性。

有关边坡稳定分析的理论的研究工作，从早期的瑞典法，到适用的园弧滑裂面的Bishop简化法，到适用于任意形状、全面满足静力平衡条件的Morgenstern - Price法(1965)，其理论体系逐渐趋于严格。

一、名词解释1. 最优含水率:在击数一定时，当含水率较低时，击实后的干密度随着含水率的增加而增大；而当含水率达到某一值时，干密度达到最大值，此时含水率继续增加反而招致干密度的减小。

干密度的这一最大值称为最大干密度，与它对应的含水率称为最优含水率。

2. 静止侧压力系数:土体在无侧向变形条件下，侧向有效应力与竖向有效应力之比值。

3. 抗剪强度:土体抵抗剪切变形的最大能力或土体频临剪切破坏时所能承受的最大剪应力称为土的抗剪强度。

4. 主动土压力 :当挡土墙离开填土移动，墙后填土达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为主动土压力。

5. 允许承载力:地基频临破坏时所能的基底压力称为地基的极限承载力，将土中的剪切破坏区限制在某一区域范围内，视地基土能承受多大的基底压力，此压力即为允许承载力。

容许承载力等于极限承载力除以安全系数。

管涌：管涌是渗透变形的一种形式．指在渗流作用下土体中的细土粒在粗土颗粒形成的空隙中发生移动并被带出的现象．被动土压力：当挡土墙向沿着填土方向转动或移动时，随着位移的增加墙后受到挤压而引起土压力增加，当墙后填土达到极限平衡状态时增加到最大值，作用在墙上的土压力称为被动土压力。

土：是各类岩石经长期地质营力作用风化后的产物，是由各种岩石碎块和矿物颗粒组成的松散集合体。

粒组：将工程性质相似，颗粒大小相近的土粒归并成组，按其粒径大小分成若干组别，称为粒组。

土的结构：指组成土的土粒大小、形状、表面特征，土粒间的连结关系和土粒的排列情况，其中包括颗粒或集合体间的距离、孔隙大小及其分布特点。

塑性指数：粘性土中含水量在液限与塑限两个稠度界限之间时，具有可塑性，且可塑性的强弱可由这两个稠度界限的差值大小来反映，这差值就称为塑性指数IP 。

即渗透系数：反映土的透水性能的比例系数，是水力梯度为1时的渗透速度，其量纲与渗透速度相同。

其物理含义是单位面积单位水力梯度单位时间内透过的水量。

角点法：利用角点下的应力计算公式和应力叠加原理推求地基中任意点的附加应力的方法称为角点法。

《土力学与地基基础》习题解答学习项目1 土中应力计算任务1.1 土中自重应力的计算学习评价（1）土中自重应力计算的假定是什么？【答】计算土中自重应力时，假定土体为半无限体，即土体的表面尺寸和深度都是无限大，土体自重应力作用下的地基为均质的线性变形的半无限体，即任何一个竖直平面均可视为半无限体对称面。

这样，在任意竖直平面上，土的自重都不会产生剪应力，只有正应力存在。

因此，在均匀土体中，土中某点的自重应力将只与该点的深度有关。

（2）地基中自重应力的分布有什么特点？【答】自重应力在等重度的土中随深度呈直线分布，自重应力分布线的斜率是土的重度；自重应力在不同重度的成层土中呈折线分布，折点在土层分界线和地下水位线处；自重应力随深度的增加而增大。

（3）图1-7所示为某地基剖面图各土层的重度及地下水位，计算土中的自重应力并绘制自重应力分布图。

γ = 18.5 kN/m 黏土γ = 18 kN/m γ = 20 kN/m sat 细砂γ = 19 kN/m sat 黏土(按透水考虑)γ = 195 kN/m sat 砂砾2m 1m 1m 3m 2m 地下水位33333图1-7 某地基剖面图各土层的重度及地下水位【解】 第二层为细砂，地下水位以上的细砂不受浮力作用，而地下水位以下的受到浮力作用，其有效重度为333w sat 1m /kN 19.10kN/m 81.9kN/m 20=-=-='γγγ 第三层黏土按透水考虑，故认为黏土层受到水的浮力作用，其有效重度为333w sat 2m /kN 19.9kN/m 81.9kN/m 19=-=-='γγγ 第四层为砂砾，受到浮力作用，其有效重度为333w sat 3m /kN 69.9kN/m 81.9kN/m 5.19=-=-='γγγ 土中各点的自重应力计算如下：a 点：00c ===z z z γσ，b 点：，m 2=z kPa 37m 2kN/m 5.183c =⨯==z z γσc 点：，m 3=z kPa 55m 1kN/m 18kPa 3731c =⨯+==∑=n i i i z h γσd 点：，m 4=z kPa19.65m 1kN/m 19.10kPa 5531c =⨯+==∑=n i i i z h γσe 点：，m 7=z kPa76.92m 3kN/m 19.9kPa 19.6531c =⨯+==∑=n i i i z h γσf 点：，m 9=z kPa14.112m 2kN/m 69.9kPa 76.9231c =⨯+==∑=n i i i z h γσ该土层的自重应力分布如下图所示。

一．填空题1．根据墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为 、 和被动土压力三种。

2．在相同条件下，产生主动土压力所需的墙身位移量△a 与产生被动土压力所需的墙身位移量△p 的大小关系是 。

3．根据朗肯土压力理论，当墙后土体处于主动土压力状态时，表示墙后土体单元应力状态的应力圆与土体抗剪强度包线的几何关系是 。

4. 挡土墙墙后土体处于朗肯主动土压力状态时，土体剪切破坏面与竖直面的夹角为 ；当墙后土体处于朗肯被动土压力状态时，土体剪切破坏面与水平面的夹角为 。

5．当挡土墙墙后填土面有均布荷载q 作用时，若填土的重度为γ，则将均布荷载换算成的当量土层厚度为 。

6．当墙后填土有地下水时，作用在墙背上的侧压力有土压力和 两部分。

7．当墙后无粘性填土中地下水位逐渐上升时，墙背上的侧压力产生的变化是 。

8．当挡土墙承受静止土压力时，墙后土体处于 应力状态。

9．挡土墙在满足 的条件下，库仑土压力理论与朗肯土压力理论计算得到的土压力是一致的。

10．墙后填土面倾角增大时，挡土墙主动土压力产生的变化是 。

11．库仑理论假定墙后土体中的滑裂面是通过 的平面。

12．瑞典条分法稳定安全系数是指_ _和__ _之比。

13．无黏性土坡在自然稳定状态下的极限坡角，称为__ __。

二.选择题1．按挡土墙结构特点，下列类型挡土墙属于重力式挡土墙的是( ) 。

A ．石砌衡重式挡土墙B ．钢筋混凝土悬臂式挡土墙C ．柱板式挡土墙；D ．锚定板式挡土墙2．在相同条件下，主动土压力E a 与被动土压力E p 的大小关系是( )。

A ．E a ≤E p ；B ．E a ≥E pC ．E a >E p ；D ．E a <E p3．若墙后填土为正常固结粘性土，其固结不排水抗剪强度指标c cu 、φcu 与有效应力抗剪强度指标c ’、φ’为已知，填土的重度为γ，则静止土压力系数K 0可表示为( ) 。

A ．K 0=1-sin φcuB ．K 0=2c cu /γC ．K 0=1-sin φ’D ．K 0=2c’/γ4．若挡土墙完全没有侧向变形、偏转和自身弯曲变形时，正确的描述是( )。

土力学与地基基础课程标准（84学时）一、课程的性质和任务土力学地基基础是工业与民用建筑专业的一门重要专业课程。

随着科学技术的发展和国内外高层建筑与重型设备的大量兴建，土力学理论和地基基础技术日显重要。

因此，本课程是工业与民用建筑专业必须开设并掌握的一门专业课程。

本课程的主要任务是研究土的物理力学特性及土的工程分类，土的压缩性与地基沉降计算，土的抗剪强度与地基承载力，土压力与土坡稳定。

在系统学习土力学基本理论的基础上，学习各种基础的选型及设计，以保证各类建筑的安全可靠，正常使用，不发生各种地基基础工程事故，并结合工程实例介绍本课程的应用及该领域的先进技术。

二、课程教学目标本课程的教学目标是：使学生具备所必需的建筑工程的基本知识和基本技能，初步形成解决实际问题的能力，为学习专业技能打下基础。

(一) 知识教学目标1. 了解工程地质勘察的一般知识。

2. 了解土力学与地基基础的基本知识。

3. 掌握常用建筑地基、基础的基本知识。

(二) 能力培养目标1. 能初步识别常用的土类。

2. 掌握建筑地基、基础在建筑施工中的具体做法。

3. 具备进行一般建筑基础设计的能力。

4. 能熟悉常用建筑地基处理的方法。

(三) 思想教育目标培养学生不怕苦、不怕脏、热爱劳动、热爱科学、实事求是的学风和良好的职业道德。

三、课程内容及要求本课程主要为课堂理论讲授，并结合工程设计进行具体设计，特别注意土的特性，理论联系实际，抓住重点，掌握原理，搞清概念，学会设计、计算、工程应用。

配合土工试验内容，并且需要做大量的习题。

同时配合课程，在有条件的情况下进行基础认识实习。

以达到理论联系实际，学以致用的效果。

在课程讲授之中，必须进行《土力学地基基础》试验，具体掌握土工试验方法，目的是：通过实验加强对课程所学知识的领会和掌握；掌握土工试验常规项目实验方法；熟悉常规项目土工试验资料整理；了解实验所用的各种实验仪器的使用方法。

基础模块（一）、绪论掌握土力学与地基基础的研究内容及任务和有关的基本概念。

土力学简答题与名词解释1. 地基破坏的型式有哪几种未修正的太沙基极限承载力公式适用于哪种破坏型式的地基利用太沙基极限承载力公式具体说明地下水位的位置对承载力是如何的影响答：有整体剪切破坏，局部剪切破坏和冲剪破坏。

未修正的太沙基极限承载力公式适用于整体剪切破坏的条形基础的地基。

太沙基极限承载力公式12r q cf BN DN cNγγ=++。

地下水位埋深较大时，式中第1、2项中的γ均不受影响；若地下水位在基底处，则第1项中的γ应用浮容重，承载力降低；若地下水位上升到地面处或以上时，则第1、2项中的γ均应用浮容重，承载力进一步降低。

2.土力学中什么叫“土”土与其它材料相比有哪些特点土力学课程重点学习了土的哪些特性与规律答：土是岩石风化的产物，堆积在地表的松散堆积物。

土的特点：碎散型，自然变异性，三相体系，与其它材料相比土是多相，非连续介质，受力易变形，各相共同承担外荷载又有相互作用，在受到外荷载时土中各相体积与质量易发生相对变化。

土力学课程重点学习了土的基本物理性质，土的受力分析，渗流问题，压缩与固结，强度，土压力，边坡稳定，地基承载力。

.3.粘性土与无粘性土的分类原则有何不同为什么答：无粘性土分类原则主要依据粒径与级配，粘性土的分类主要依据塑性图。

无粘性土的颗粒粒径较大，比表面积小，吸着水少，工程性质受含水率变化的影响小，工程性质主要受颗粒大小，形状以及级配的影响。

粘性土粒径小，比表面积大，吸着水多，含水率变化对粘性土的工程性质有很大影响，所以分类主要依据为塑性图。

4.什么是固结土的固结与土的哪些性质有关固结程度与附加应力有关么答：固结：饱和粘质土在压力作用下，孔隙水逐渐排出，孔隙水应力逐渐消散，土产生压缩，体积逐渐减小，有效应力逐渐增加的过程。

影响因素：土的性质及组成成分，荷载的大小，时间因数，应力历史，排水条件，温度等。

固结程度和荷载的大小没有关系，与荷载的分布有关。

#5.计算沉降时e-lgp曲线法与e-p曲线法有何异同答：计算地基沉降时，e-lgp曲线法与e-p曲线法基本方法相似，都是以无侧限变形条件下压缩量的基本公式和分层总和法为前提。

2023年一级建造师之一建矿业工程实务题库附答案（基础题）单选题（共60题）1、配制混凝土时，选用的粗骨料最大粒径不得超过钢筋最小间距的（）。

A.1／4B.1／2C.2／3D.3／4【答案】 D2、机械落矿法主要用于开采（）的软矿石和煤矿。

A.f>2?3B.f<2?3C.f>3?4D.f<3?4【答案】 D3、根据《矿山安全法》规定，矿长必须经过考核并依法取得()。

A.安全生产许可证B.矿长安全资格证C.安全管理证D.安全生产培训证【答案】 B4、混凝土工程的分部(子分部)工程的质量合格的一项正确条件是（）。

A.一般项目抽样计数应有80％合格B.观感质量不符合要求，但其他合格C.质量检查合格，但是资料不完整D.原材料缺验收资料，但所含工程的质量均应验收合格【答案】 A5、关于正台阶工作面（下行分层）施工法上分层超前距离的说法，正确的是（）。

A.超前距离应大于10m，以保证上分层掘砌施工设备的布置B.上分层的超前距离一般为2～3mC.超前距离应满足上分层爆破施工对下分层不产生影响D.超前距离应满足上分层支护施工对下分层不产生影响【答案】 B6、矿井井筒施工阶段，进度控制的要点是（）。

A.优化井筒施工提升方案，保证井筒施工提升能力B.选用大型抓岩机，加快井筒施工的出渣速度C.认真处理好主井井筒与装载硐室的施工D.做好主、副井交替装备工作【答案】 C7、矿区厂房基础结构中，适用于地基软弱土层厚、荷载大和建筑面积不太大的一些重要建筑物的基础形式是()。

A.条形基础B.箱形基础C.独立基础D.筏形基础【答案】 B8、在工程安全生产管理体系中，从业人员能够享受的权利是（）。

A.依法履行安全生产相关法规B.依法获得安全生产保障C.制定企业安全生产制度D.监督企业安全生产制度的落实【答案】 B9、地基与基础工程的基坑土方开挖的原则是()。

A.由上而下、分块分段分层B.开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖C.科学测量、分层开挖、由上而下、严禁超挖D.分块分段分层、由上而下、严禁超挖、开槽支撑【答案】 B10、倾斜巷道运送人员安全要求正确的是（）。