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土力学与基础工程
土力学与基础工程是一门研究岩石、土壤以及土-结构物系统结构性能和反应研究的重要
领域。
它有助于更好地了解岩土体和基础的性质、变形、破坏机制，并将其有效地应用于工程设计和施工管理控制中。
土力学的研究应用于土木、城市道路、桥梁、港口、绿化等
基础工程中。
早期的土力学研究更多的是以试验的形式进行，通过物理试验室试验研究岩土的物理性质，进而通过实验数据推导岩土构件的变形及破坏机制，并以此利于工程设计和施工管理控制。
现阶段，土力学研究不断突破试验界限，结合计算机建立仿真实验，既具有直观性又具有可靠性，通过模拟和数据库，使现代工程建设工作能更好地获取到材料土木施工中的变形
和破坏特性。
土力学被广泛应用于基础工程的性能设计、分析、施工实施和整体维修中，不仅能大大提
高工程施工和检测的质量，而且能实现从技术上节约资源，提高工程安全性等。
总之，土
力学与基础工程是一种极具前景的技术，具有广阔的应用前景。
土力学与基础工程一、课程简介土力学与基础工程是土木工程专业的一门基础课程，其目的在于通过对土体力学、基础工程和土力学的基本原理、方法和应用的教学，使学生掌握岩土力学、基础工程和土力学的基本概念、基本理论和基本方法，能够开展岩土工程领域的实用问题研究和实践应用。
二、课程内容1. 土体力学基础介绍土体力学基础知识，包括土体力学的概念、应力形式、应变形式、摩擦角、内摩擦角、压缩模量、弹性模量等概念。
2. 稳定斜坡与岩土工程介绍稳定斜坡、岩体力学、岩土工程中的基本问题，包括岩土体受力和变形特征、岩土结构的力学特性、稳定性分析和设计等知识。
3. 水土力学与水工结构介绍水土力学及其应用、河流工程、水利水电工程中的基本问题的基本理论以及实用问题和应用。
4. 基础工程介绍基础工程的基本知识、基本理论、基本概念，发送构造基础、静力基础、动力基础等基础类型的基本意义和应用，以及基础的施工及检验。
5. 岩土工程的实践应用介绍岩土工程的实践应用，主要包括岩土工程在工程中的应用、岩土工程与其他工程的协调等。
三、考核方式考核方式包括平时成绩、期末考试等。
其中平时成绩包括课堂出勤、作业及实验成绩等。
期末考试成绩占整个学期成绩的50%。
四、参考书目1.《岩土工程基础》陈郑林 2004 湖南科技出版社2.《岩土力学》彭鼎元 2004 高等教育出版社3.《基础工程力学基础理论及应用》任强 2004 中国建筑工业出版社五、教学团队本课程教学团队由岩土工程领域的专家和教授担任，其中许多教师是著名的工程学家和科学家，有丰富的实践经验和科研成果，能够为学生提供全面、详细、深入的授课内容和实践教学。
六、备注本课程为本科课程，适合土木、环境和水利专业的学生学习。
本课程的授课主要依据上述大纲进行，并根据实际情况进行调整和补充。
⼟⼒学及基础⼯程复习题及参考答案中南⼤学⽹络教育课程考试复习题及参考答案⼟⼒学与基础⼯程⼀、填空题：1.⼟的结构⼀般有____、____、____和____四种，其中____结构是以⾯～边接触为主的。
2.⽤三轴试验测定⼟的抗剪强度指标，在其它条件都相同的情况下，测的抗剪强度指标值最⼤的是试验，最⼩的是试验。
3.桩按受⼒性状分为、和三种。
4.常⽔头渗透试验适⽤于__ _ ⼟，变⽔头试验适⽤于__ ⼟。
5.按墙体的位移条件不同，⼟压⼒分为______ 、______ 和 ______三种类型。
6.地基极限承载⼒随⼟的内摩擦⾓增⼤⽽，随埋深增⼤⽽。
7.饱和⼟的渗透固结过程是⼟中孔隙⽔压⼒逐渐，⽽有效应⼒相应的过程。
8.按桩的施⼯⽅法桩可分为__ _桩和__ 桩。
9.渗透变形包括和两种基本形式。
10.就与建筑物荷载关系⽽⾔，地基的作⽤是荷载，基础的作⽤是荷载。
11.通常可以通过砂⼟的密实度或标准贯⼊锤击试验的判定⽆粘性⼟的密实程度。
12.按剪切速率的不同，直接剪切试验可分为试验、试验和试验三种⽅法。
13.粘性⼟的界限含⽔量有、和。
14.地基的变形可分为三个阶段：即、、。
15.与⼀般的连续材料相⽐，⼟具有 ______、 ______、 ______和______。
16.按设计施⼯情况可将地基分为_______地基和_______地基。
17.粘性⼟抗剪强度的库仑定律表达式为；⼟的含⽔量增加，⼟的粘聚⼒C ，强度降低。
18.建筑物地基变形的特征可分为、、和________四种。
19.《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）把粘性⼟根据液性指数的⼤⼩划分为、、、和五种软硬状态。
20.按引起⼟中应⼒的荷载不同通常将⼟中应⼒分为和两种类型。
21.地基的最终沉降量的计算⽅法有法和法两种。
22.朗肯⼟压⼒理论和库仑⼟压⼒理论都是计算_____状态下的⼟压⼒。
若⽤于计算挡⼟墙在外⼒作⽤下向填⼟⽅向产⽣移动后该种状态的⼟压⼒，则称为______⼟压⼒。
答：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。
(1) 对于级配连续的Cu>5,级配良好；反之，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的级配好坏，则需同时满足Cu>5 和Cc=1-3 两个条件时，才为级配良好，反之则级配不良。
答：影响砂、卵石等无粘性土工程性质的主要因素是密实度。
答：土层发生冻胀的原因是水分的迁移和积聚所致发生冻胀的条件是土的因素、水的因素、温度的因素也是图层发生冻胀的三个必要条件。
答：毛细水是受到水与空气交壤面处表面张力的作用、存在于地下水位以上的透水层中自由水。
在粉细砂和粉土，则毛细水高度大，而且上升速度也快，即毛细现象严重。
答：在一定的压实功能下使土最容易压实，并能达到最大密实度时的含水量称为土的最优含水量。
影响击实效果的主要因素最重要的是含水量、击实功能、土的性质。
答：土体在自重作用下只能产生竖向变形，而无侧向位移及剪切变形存在。
一 般土层形成地质年代较长，在自重作用下变形早已稳定，故自重压力再也不引起 建造物基础沉降，但对于近期沉积或者堆积的土层以及地下水位升降等情况，尚 应考虑自重应力作用下的变形， 这是因为地下水位 ide 变动， 引起土的重度改变 的结果。
答：因为受地基容许承载力的限制、加之基础还有一定的埋置深度，其基底压 力呈马鞍形分布，而且其发展趋向于均匀，故可近似简化为基底反力均匀分布； 此外根据弹性理论中圣维南原理可以证明，在基础底面下一定深度所引起的地 基附加应力与基底荷载分布形态无关，而只与合力的大小和作用点位置有关。
中心荷载作用时 P=(F+G)/A.偏心荷载作用时 Pmax=(F+G)/A ±M/WMin答： (1)附加应力σ 自基底起算，随深度呈曲线衰减；(2) σ 具有一定的扩散性。
土力学与基础工程参考答案1. 引言土力学是土木工程中非常重要的学科，它研究土体的物理特性和力学行为。
基础工程是土木工程中的一个重要分支，它涉及到建筑物和结构的基础设计和施工。
本文将介绍土力学和基础工程的基本概念，讨论相关的理论和方法，并提供一些参考答案，帮助读者更好地理解和应用这些知识。
2. 土力学基本理论土体是一种复杂的多相材料，它的物理特性和力学行为受到多种因素的影响。
土力学的基本理论提供了一种理解和描述土体行为的框架。
2.1 土体物理性质土体的物理性质包括土粒的颗粒大小分布、孔隙度、含水量等。
这些性质直接影响土体的力学行为。
例如，土粒的大小分布决定了土体的孔隙结构，进而影响了土体的透水性和渗透性。
2.2 应力和应变土体受到外部荷载的作用时会发生变形，这种变形可以通过应力和应变来描述。
应力是单位面积上的力，应变是长度的变化与原始长度的比值。
根据土体的不同行为特点，可以将应力和应变分为弹性、塑性和黏弹性等不同阶段。
2.3 孔隙水压力和饱和度土体中普遍存在着水分，水分对土体的力学行为有很大的影响。
孔隙水压力是指土体中水分的压力，它取决于土体的饱和度和水分的渗透能力。
饱和度是指土体中孔隙空间被水填充的程度。
2.4 土体的力学行为土体在受到外部作用时会发生变形，这种变形可以分为弹性、塑性和流变等。
弹性变形是指土体在外力作用下能够恢复原状的变形，塑性变形是指土体在外力作用下不能恢复原状的变形，流变是指土体在外力作用下发生流动的变形。
3. 基础工程基本理论基础工程是土木工程中的一个重要分支，它涉及到建筑物和结构的基础设计和施工。
基础工程的基本理论包括基础类型、基础设计和基础施工等。
3.1 基础类型常见的基础类型包括浅基础和深基础。
浅基础是指基础底部与地面之间的深度较小的基础，包括承台、独立柱基、隔震基础等。
深基础是指基础底部与地面之间的深度较大的基础，包括桩基、井基等。
3.2 基础设计基础设计是根据建筑物或结构的荷载要求和土壤的力学特性来确定基础的尺寸和形式。
土力学与基础工程1. 引言土力学是研究土壤力学性质及其变形、稳定性的科学，是基础工程领域中不可或缺的一门学科。
土力学的研究成果及应用可以有效指导和支撑基础工程的设计、施工和维护，保障工程的安全性和可靠性。
本文将重点介绍土力学的基本概念、基础原理，以及土力学在基础工程中的应用。
通过深入探讨土壤的力学性质、土壤的变形特征以及土壤的稳定性问题，读者可以更好地理解土力学在基础工程中的重要作用。
2. 土力学基本概念和原理2.1 土力学的定义土力学是研究土壤在静力学和动力学作用下的力学性质和变形规律的学科。
它主要研究土壤的强度、变形和稳定性等力学性质。
2.2 土壤力学性质土壤的力学性质包括固结特性、压缩特性、剪切特性和渗透特性等。
固结特性描述土壤在外力作用下随时间发生压缩变形的过程；压缩特性描述土壤在不同应力条件下的变形规律；剪切特性描述土壤在剪切应力下发生剪切破坏的规律；渗透特性描述土壤中水分运动的规律。
2.3 土壤的变形特征土壤在外界力的作用下会发生各种变形，主要包括压缩变形、剪切变形和孔隙变形等。
压缩变形是指土壤颗粒在外力作用下随时间逐渐向压实状态过渡的过程；剪切变形是指土壤在剪切应力作用下发生沿一定面内的位移；孔隙变形是指土壤中的孔隙在外力作用下发生变化。
2.4 土壤的稳定性问题土壤的稳定性是指土体在外力作用下保持其原有结构完整性的能力。
土壤的稳定性问题包括坡体稳定性、基坑稳定性、边坡稳定性等。
通过研究土壤的稳定性问题，可以指导工程设计和施工，防止土体滑坡、坍塌等灾害的发生。
3. 土力学在基础工程中的应用3.1 基础工程的定义基础工程是指建筑物或其他工程结构的地下部分，包括基础底板、基础墙、地基、地下室等。
基础工程起着承担和传递上部结构和外部荷载的作用。
3.2 土力学在基础工程中的作用土力学在基础工程中的应用主要包括以下几个方面：3.2.1 地基承载力计算地基承载力是指地基土壤能够承受的最大荷载。
通过土力学的理论和实验研究，可以计算地基土壤的承载力，从而确定基础工程的设计参数，保证基础的稳定性和安全性。
考试科目:《土力学与基础工程》第一章至第三章（总分100分）时间：90分钟学习中心（教学点）批次：层次：专业：学号：身份证号：姓名：得分：一、填空题（每空1分，共10分）1、粘性土的不同状态的分界含水量液限、塑限、缩限分别用、、测定。
2、土的灵敏度越高，其结构性越强，受扰动后土的强度降低越。
3、作为建筑地基的土，可分为岩、碎土砂土、、粘性土和人工填土。
4、碎土是指粒径大于mm的颗粒超过总重量50%的土。
5、土的饱和度为土中被水充满的隙与隙之比。
6、液性指数是用来衡量粘性土的状态。
7、地下水位下降则原水位出处的有效自重应力。
二、单项选择题(每题1分，共10分)1、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2、处于天然状态的砂土的密实度一般用哪一种试验法测定（）。
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3、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4、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W p越高5、淤泥属于（）。
A、粉土B、粘性土C、粉砂D、细砂6、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、土的可塑围越大D、粘粒、胶粒、粘土矿物含量越低7、已知某种土的密度ρ＝1、8g/cm3，土粒相对密度ds＝2、70，土的含水量w＝18、0％，则每立土体中气相体积为( )A、0.486m3B、0.77m3C、0.16m3D、0.284m38、在土的三相比例指标中，直接通过室试验测定的是（）。
A、d s，w,eB、d s，w, ρC、d s，e, ρD、ρ，w, e。
9、有若干种粘性土，它们的液限w L相同，但塑性指数I P不同，I P越大，则土的透水性有不同（）。
A、透水性增大B、透水性不变C、透水性减小D、以上选项皆不正确10、评价粘性土的物理特征指标有哪些（）。
A、天然隙比e，最大隙比e max，最小隙比e minB、最大干重度r dmax，最优含水量w op，压实度ccC、天然含水量w，塑限W p，液限W L。
D、以上选项皆不正确三、判断题(直接判断对错，每题1分，共10分，)（）1、在填工程施工中，常用土的干密度来评价填土的压实程度。
（）2、无论什么土，都具有可塑性。
（）3、用塑性指数I P可以对土进行分类。
（）4、相对密实度D r主要用于比较不同砂土的密实度大小。
（）5、砂土的分类是按颗粒级配及其形状进行的。
（）6、粉土的塑性指数I P小于或等于10、粒径大于0.075的颗粒含量不超过全重55%的土。
（）7、甲土的饱和度大于乙土的饱和度，则甲土的含水量一定高于乙土的含水量。
（）8、土在最优含水量时，压实密度最大，同一种土的压实能量越大，最优含水量越大。
（）9、两种不同的粘性土，其天然含水量相同，则其软硬程度相同。
（）10、地下水位上升时，在浸湿的土层中，其颗粒相对密度和隙比将增大。
四、简答题（本题共4小题，每题5分，共20分）1、什么是土的物理性质指标？哪些是直接测定的指标？哪些是计算指标？2、按规如对建筑地基岩土进行分类？3、影响土压实性的主要因素什么？4、什么是最优含水量和最大干密度？五、计算题(本题共5小题，每小题10分，共50分)1、有一完全饱和的原状土样切满于容积为21.7cm3的环刀，称得总质量为72.49g，经105℃烘干至恒重为61.28g，已知环刀质量为32、54g，土粒相对密度（比重）为2.74，试求该土样的湿密度、含水量、干密度及隙比（要求按三项比例指标定义求解）。
2、某原状土样的密度为1.85g/cm3、含水量为34%、土粒相对密度为2.71，试求该土样的饱和密度、有效密度和有效重度（先导得公式然后求解）。
3、某砂土土样的密度为1.77g/cm3，含水量为9.8%，土粒相对密度为2.67，烘干后测定最小隙比为0.461，最大隙比为0.943，试求隙比和相对密度，判断该砂土的密实度。
4、某一完全饱和粘性土试样的含水量为30%，土粒相对密度为2.73 ，液限为33%，塑限为17%，试求隙比、干密度和饱和密度，并按塑性指数和液性指数分别定出该粘性土的分类名称和软硬状态。
5、经测定，某地下水位以下砂层的饱和密度为1.991g/cm3，土粒相对密度为2.66，最大干密度为1.67g/cm3，最小干密度为1.39g/cm3，试判断该砂土的密实程度。
附：参考答案一、填空题（每空1分，共10分）1、锥式液限仪、搓条法、收缩皿法2、越多3、粉土4、25、体积、总体积6、软硬7、增加二、单项选择题(每题1分，共10分)1、B2、C3、B4、B5、B6、C7、C8、B9、C 10、C三、判断题(直接判断对错，每题1分，共10分，)1、×2、×3、×4、√5、√6、×7、×8、×9、√10、×四、简答题（本题共4小题，每题5分，共20分）1、【答】（1）土的各组成部分的质量和体积之间的比例关系，用土的三相比例指标表示，称为土的物理性质指标，可用于评价土的物理、力学性质。
（2）直接测定的指标：土的密度ρ、含水量ω、相对密度s d ；计算指标是：隙比e 、隙率n 、干密度d ρ、饱和密度sat ρ、有效密度ρ'、饱和度r S2、【答】作为建筑地基的岩土，可分为岩、碎土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。
3、【答】含水量、击实能量、土的颗粒级配、试验条件。
4、【答】在一定的压实能量下使土最容易压实，并能达到最大干密度时的含水量称为土的最优含水量，用op ω表示；相对应的干密度叫最大干密度，用m ax d ρ表示。
五、计算题(本题共5小题，每小题10分，共50分)1、解：2、解：设土颗粒体积为1由得3、解：由因为1/3< SPAN>所以该砂土的密实度为中密。
4、解：由得因为10<I P=16<17,该粘性土应定名为粉质粘土；因为0.75<I L=0.81<1、0,所以该粘性土的状态为软塑。
5、解：由得因为2/3< SPAN>所以该砂土的密实度为密实。
考试科目:《土力学与基础工程》第四章至第六章（总分100分）时间：90分钟学习中心（教学点）批次：层次：专业：学号：身份证号：姓名：得分：一、填空题（每空1分，共10分）1、压缩系数= ，表示压力围= ，= 的压缩系数，工程上常用评价土的压缩性的高低。
2、可通过室试验测定的土体压缩性的指标有、、和。
3、天然土层在历史上所经受过的包括自重应力和其他荷载作用形成的最大竖向有效固结压力称为。
4、据前期固结压力，沉积土层分为、、三种。
二、单项选择题(每题1分，共10分)1、评价地基土压缩性高低的指标是（）A、压缩系数B、固节系数C、沉降影响系数D、参透系数2、若土的压缩曲线（e-p曲线）较陡，则表明（）A、土的压缩性较大B、土的压缩性较小C、土的密实度较大D、土的隙比较小3、固结实验的排水条件为（）A、单面排水B、双面排水C、不排水D、先固结，后不排水4、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（）A、隙水压力u相应的增加B、隙水压力u相应的减少C、总应力δ相应增加D、总应力δ相应减少5、无黏性土无论是否饱和，其实形达到稳定的所需时间都比透水性小的饱和黏性土（）A、长得多B、短得多C、差不多D、有时更长，有时更短6、在饱和土的排水固节过程中，通常隙水压力u与有效力将发生如下的变化（）A、u不断减少，不断增加；B、u不断增加，不断减少C、u与均不断减少；D、u与均不断增加7、土体产生压缩的时（）A、土中隙体积减少,土粒体积不变；B、隙体积和土粒体积均明显减少C、土粒和水的压缩量均较大；D、隙体积不变8、土的变形模量可通过（）实验来测定。
A、压缩B、载荷C、渗透D、剪切；9、土的e-p曲线愈平缓，说明（）A、压缩模量愈小B、压缩系数愈大C、土的压缩性愈低D、土的变形愈大10、若土的压缩系数a1-2=0.1MPa-1,则该土属于（）A、低压缩性土B、中压缩性土C、高压缩性土D、低灵敏土三、判断题(直接判断对错，每题1分，共10分，)（）1、在室压缩试验过程中，土样在产生竖向压缩的同时也将产生侧向膨胀。
（）2、饱和黏土层在单面排水条件下的固结时间为双面排水时的2倍。
（）3、土的压缩性指标可通过现场原位试验求得。
（）4、土的压缩性指标只能通过室压缩试验求得。
（）5、在饱和土的排水固结过程中，隙水压力消散的速铝与有效应力增长的速率应该是相同的。
（）6、饱和黏性土地基在外荷作用下所产生的起始隙水压力的分布图与附加应力的分布图是相同的。
（）7、曲线中的压力是有效应力。
（）8、的土属超高压缩性土。
（）9、土体的固结时间与其透水性无关。
（）10、在饱和土的固结过程中，隙水压力不断消散，总应力和有效应力不断增长。
四、简答题（本题共4小题，每题5分，共20分）1、试从基本概念、计算公式及适用条件等面比较压缩模量、变形模量与弹性模量，它们与材料力学中氏模量有什么区别？2、根据应力历史可将土（层）分为那三类土（层）？试述它们的定义。
3、谓先期固结压力？实验室如测定它？4、谓超固结比？如按超固结比值确定正常固结土？五、计算题(本题共5小题，每小题10分，共50分)1、从一黏土层中取样做室压缩试验，试样成果列于表中。
试求：（1）该黏土的压缩系数及相应的压缩模量，并评价其压缩性；（2）设黏土层厚度为2m，平均自重应力，试计算在大面积堆载的作用下，黏土层的固结压缩量。
P(kPa) 0 50 100 200 400e 0.850 0.760 0.710 0.650 0.6402、底面尺寸为5m×5m，埋深1.5m，上部结构传给基础的轴心荷载。
从地表起至基底下2.5m为黏土层，，黏土层下为卵层（可视为不可压缩层），黏土层的压缩试验资料见上表所示。
试计算基础的最终沉降量。
3、某场地自上而下的土层分布依次为：中砂，厚度2m，；淤泥，厚度3m，，；黏土。
初始地下水位在地表处。
若地下水位自地表下降2m，试计算由此而引起的淤泥层的最终压缩量。
设地下水位下降后中砂的重度。
4、某饱和黏土层厚度6m，压缩模量试计算在大面积载作用下的最终沉降量。
当沉降量达到30mm时黏土层的固结度为多少？5、某基础长4.8m,宽3m,埋深1.8m,基底平均压力p=170kPa,地基土为黏土，，压缩系数,基底下1.2m处为不可压缩的岩层。
试计算基础的最终沉降量。
附：参考答案一、填空题（每空1分，共10分）1、、、2、压缩系数、压缩指数、压缩模量3、先期固结压力（前期固结压力）4、正常固结土、超固结土、欠固结土二、单项选择题(每题1分，共10分)1、A2、A3、B4、B5、B6、A7、A8、B9、C 10、B三、判断题(直接判断对错，每题1分，共10分，)1．×2、×3、√4、×5、√6、√7、√8、×9、×10、×四、简答题（本题共4小题，每题5分，共20分）1、【答】土的压缩模量的定义是土在侧限条件下的竖向附加应力与竖向应变之比值。
