《土力学》知识点总结

1、第一章土的物理性质一思考题1 土是如何生成的？它与其他材料的最大区别是什么？答：土是地壳岩石经受强烈风化的产物，是各种矿物颗粒的集合体。 与其他材料的最大区别是： 一般的建筑材料可由设计人员指定品种或型号，品种或型号一旦确定，力学性质参数也就确定；土则不同，建筑物以天然土层作为地基。 拟建地点是什么土，设计人员就以这种土作为设计对象，且由于土是自然历史的产物，性质很不均匀，而且复杂多变。 土的应力-应变关系是非线形的，而且不唯一； 土的变形在卸荷后一般不能完全恢复； 土的强度也是变化的； 土对扰动特别敏感。2 土是由哪几部分组成的？答：自然界的土体由固相（固体颗粒）、液相（土中水）和气相（土中

2、气体）组成，通常称为三相分散体系。3什么叫土粒的颗粒级配？如何从级配曲线的陡缓判断土的工程性质？答：天然土体中包含大小不同的颗粒，为了表示土粒的大小及组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量来表示，称为土的颗粒级配。 根据曲线的坡度和曲率可判断土的级配情况。如果曲线平缓，表示土粒大小都有，即级配良好；如果曲线较陡，则表示颗粒粒径相差 不大，粒径较均匀，即级配不良。级配良好的土，较粗颗粒间的孔隙被较细的颗粒所填充，因而土的密实度较好。4何谓土的结构？ 土的结构有几种？ 答：土的结构是指土在成土过程中所形成的土粒的空间排列及其联结形式，与组成土的颗粒大小、颗粒形状、矿物成分和沉积条件有关。 一般可归

3、纳为单粒结构、蜂窝结构和絮状结构三种基本类型。5 土的物理性质指标有几个？哪些是直接测定的？如何测定？答：土的物理性质指标有：土的密度、土粒相对密度、土的含水量、土的干密度、土的饱和密度、土的有效密度、土的孔隙比和孔隙率等。土的密度（通过环刀法测定）、土粒相对密度（通过比重瓶法测定）和土的含水量（通过烘干法测定）是直接测定的物理性质指标。6 土的物理状态指标有几个？答：土的物理状态，对于无粘性土是指土的密实程度，对于粘性土则是指土的软硬程度，也称为粘性土的稠度。粘性土的稠度状态的指标有：液限、塑限、塑性指数和液性指数等。描述砂土密实状态的指标有：孔隙比和相对密度；7地基土如何按其工程性质进行分

4、类？，可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。答：根据地基规范作为建筑地基上的土（岩）二习题1-1 一块原状土样，经试验测得土的天然密度1.67 kN/m3，含水量为12.9%，土粒相对密度ds 2.67，求孔隙比e、孔隙率n和饱和度Sr解：（1）ds(1 w) w 12.67(11.6710.8050.805(2)(3)Sr1 ewds44.6%10.8050.129 2.6743%e1-2某砂土土样的天然密度为比为0.943，试求天然孔隙比0.8051.77 g/cm3，天然含水量为9.8%, 土粒的相对密度为2.67，烘干后测定最小孔隙比为 0.461，最大孔隙 e和相对密度D

5、r，并评定该砂土的密实度。解：（1）eds(1 w) w12.67(1O.。98)10.6561.77(2)Dremaxeemaxemin判定该砂土的密实度为：中密O.943 O.6560.5950.943 0.4611-3粘性土的含水量w 36.4%，液限 Wl48%，塑限Wp 25.4%，要求：计算该土的塑性指数：根据塑性指数确定该土的名称;计算该土的液性指数;解：（1）Ip Wl按液性指数确定土的状态。48%25.4%WP22.6为粘土WPIlWlWp36.4 25.448 25.40.49 土的状态为可塑态第二章土的渗透性一思考题 1什么是土的毛细性？什么是土的毛细现象？ 土的毛细现象

6、对工程有什么影响? 答：土的毛细性是指土能够产生毛细现象的性质。土的毛细现象是指土中水在表面张力作用下，沿着细微孔隙向上及向其他方向移动的现象。对工程的影响如下：毛细水的上升是引起路基冻害的因素之一；对于房屋建筑，毛细水的上升会引起地下室过分潮湿；毛细水的上升可能引起土的沼泽化和盐渍化，对建筑工程及农业经济都有很大影响。2 土层中的毛细水带分为几种？有什么特点？ 答：分为三种：正常毛细水带；毛细网状水带和毛细悬挂水带。正常毛细水带位于毛细水的下部，与地下潜水连通，它会随着地下水位的 升降而做相应的移动；毛细网状水带位于毛细水带的中部，它可以在表面张力和重力作用下移动；毛细悬挂水带位于毛细水带的

7、上部，当 地表有大气降水补给时，毛细悬挂水在重力作用下向下移动。3何谓动力水？何谓临界水头梯度？ 答：我们把水流作用在单位体积土体中土颗粒上的力称为动水力，也称渗流力。它的作用方向与水流方向一致。当向上的动水力与土的有效重度相等时，这时土颗粒间的压力等于零，土颗粒将处于悬浮状态而失去稳定，这种现象就称为流沙现象。这时的水头梯度称为临界水头梯度。4 土发生冻胀的原因是什么？影响冻胀的因素有哪些？答：使土发生冻胀的原因是冻结使土中水分向冻结区迁移和积聚。影响因素有：土的因素；水的因素和温度因素。 习题5.5m降到3.0m。渗流路径长10m。根据场地勘察报告:2-1某基坑在细砂层中开挖，经施工抽水，

8、待水位稳定后，实测水位从初始水位4.5 10 2mms，试求渗透水流的平均速度 v和渗流力j，并判别是否会产生流砂现象。细砂层饱和重度sat18.7kN/m3，k10v ki 4.5 10 20.25wi 10 0.25细砂层的有效重度0.25 1.125 102.5kN/m3sat w 18.72 mm/s10 8.72.5所以不会因基坑抽水而产生流砂现象。第三章土中的应力一思考题1什么是土的自重应力和附加应力？研究自重应力的目的是什么？ 答：地基中的自重应力是指土体本身的有效重力产生的应力；附加应力是由于外荷载（建筑荷载、车辆荷载、土中水的渗流力、地震力等） 的作用，在土体中产生的应力增量

9、。研究地基自重应力的目的是为了确定土体的初始应力状态。2何谓基底压力？影响基底压力分布的因素有哪些？工程实践中对基底压力分布作了怎样的简化？ 答：基底压力：作用于基础底面传至地基的单位面积压力称为基底压力。由于基底压力作用于基础与地基的接触面上，也称为接触压力。 其反作用力即地基对基础的作用力，称为地基反力。根据材料力学公式进行简化计算。影响基底压力分布的因素有很多如：基础的形状、平面尺寸、刚度、埋深、基础上作用荷载的大小及性质、地基土的性质等。精确地确定 基底压力是一个相当复杂的问题。目前在工程实践中，一般将基底压力分布近似按直线考虑，3在集中荷载作用下地基中附加应力的分布规律是什么？在荷载

10、轴线上，里荷载面愈远，附加应力答：在荷载面以下同一深度的水平面上，沿荷载轴线上的附加应力最大，向两边逐渐减小； 愈小。这是由于荷载作用在地基上时，产生应力扩散的结果。4何谓角点法？应用角点法时应注意什么问题？n个矩通过需计算的点，将矩形面积划分成答：计算矩形面积受竖向均布荷载作用下，地基中任一点的附加应力时，可以加几条辅助线， 形，应用公式分别计算各划分的矩形上的荷载产生的附加应力，进行叠加，此法称为角点法。应用角点法时应注意：划分的每一个矩形，都有一个角点为所求应力的点；所有划分的各矩形面积的总和，应等于原有受荷的面 积；所划分的每一个矩形面积中 L为长边，b为短边。6对于上层硬下层软或上层

11、软下层硬的双层地基，在软硬分界面上的应力分布较均质土有何区别？答：对于上层软下层硬的双层地基，此时，土层中的附加应力比均质土有所增加，即存在所谓的应力集中现象。岩层埋藏越浅，应力集中 的影响越明显。对于上层硬下层软的双层地基，则往往出现应力.二习题3-1有一多层地基地质剖面图如图所示：试计算自重应力cz。解:cz11h118 2地下水隹+36k Pacz212h2cz3102 h2cz41h12 h236遴理0+15品号1 67kPa裁曲斗4h4 whw 6712 110 299kPa6kPa-3-23h33h3已知某工程为条形基础，长度为l=18b，宽度为b。在偏心荷载作用下，基础底面边缘处

12、附加应力选择一种最简便方法,计算此条形基础中心点下，深度为:max0,0.5b,1.0b,2.0b,3.0b处地基中的附加应力。150kPa, min 50kPa。解：最简便方法取:Pomaxmin 200100kPal(1)-bz1l(2)-bz18,-b4 p0 c10,查表得:100kPac10.25l(4)-bz2l(3)-b18,f4 p0 c20.5,查表得:95.6k Pac20.239z4l(5)bz18,-b4P0 c42,查表得:54.8k Paz3z18,-b4p0 c31,查表得:82k Paz518,b4 p0 c53,查表得:39.6k Pac4c5c30.2050

13、.1370.099第四章 土的压缩性及地基沉降一思考题600k Pa）作用下，土粒与土中水本1为什么可以说土的压缩变形实际上是土的孔隙体积的减小？答：土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性。研究表明，在工程实践中可能遇到的压力（身的压缩极为微小，可以忽略不计。因此，土的压缩被认为只是由于孔隙体积减少的结果。2地基土的压缩摸量和变形摸量在概念上有什么区别？ 答：压缩摸量：土体在侧限条件下竖向压应力与竖向总应变之比。变形摸量：土体在侧向自由变形条件下竖向压应力与竖向总应变之比。3什么叫正常固结土、超固结土和欠固结土？答：正常固结土：历史上所经受的先期固结压力等于现有上覆荷重的土层；超固结土：历

14、史上所经受的先期固结压力大于现有上覆荷重的土层；欠固结土：历史上所经受的先期固结压力小于现有上覆荷重的土层。4地基变形特征值分为几类？答：沉降量；沉降差；倾斜和局部倾斜。6何谓地基变形计算的分层总和法？它有哪些基本假定？答：分层总和法把地基土视为直线变形体，在外荷载作用下的变形只发生在有限厚度的范围内，将压缩层厚度内的土体分层，分别求出各 分层的应力，然后用土 的应力-应变关系式求出各分层的变形量再总和起来即为地基的沉降量。分层总和法隐含了以下几个假定：土体单向压缩；采用基础中心点下的附加应力来进行变形计算；基坑开挖后地基土没有回弹。二习题4-1某厂房为框架结构，柱基底面为正方形，边长I b

15、4m，基础埋置深度为d 1m。上部结构传至基础顶面荷载 P 1440kN。地基为粉质粘土，土的天然重度3sat 18.2kN/m 。土的压缩系数:基中点的沉降量。16kN/m3，土的天然孔隙比e 0.97。地下水位深地下水位以上为110.3M Pa，地下水位以下为23.4m，地下水位以下土的饱和重度10.25M Pa 。利用分层总和法计算柱解： 计算地基土的自重应力基础底面：cd d 16kN/m3 地下水面： CW 3.43.4地基受压层深度zn1654.4k Pazn 6.0m地基沉降计算分层 基础底面接触压力110kPa 基础底面附加应力d 110.0 16计算层每层厚度hi0.4b1.

16、6m。地下水位以上2.4m分两层，各1.2m;第三层1.6m;第四层因附加压力很小，可取2m.地基沉降计算地基中的附加应力94k Pa16.3 12.99 6.144.3mm分成相等的四小块,基础底面为正方形用角点法计算，4-2建筑物荷载、基础尺寸和地基土的分布与性质同上题。计算过程略地基土的平均压缩摸量：地下水位以上为Es1 5.5MPa ，地下水位以下为Es2解:地基受压层计算深度ZnZnb(2.5 0.4l nb)柱基中点沉降量s4(2.50.4l n4)7.8m1.1s严汀)Es1(Z12乙印)s294 (24 O.8587.8 O.455 24。鋼(匹9 你5.56.55.56.56

17、.5 )62mm6.5MPa。地基土承载力标准值 fk 94kPa。用规范推荐法计算柱基中点的沉降量。4-3厚度H=10m的粘土层，上覆透水层，下卧不透水层，上下层的压缩应力分别为：235kPa和157kPa。已知粘土层的初始孔隙比 $0.8，压缩系数0.00025kPa 1，渗透系数k 0.02m/年。试求：(1)(2)加荷一年后的沉降量 St ；Ut 0.75时所需的时间t.地基固结度达解:1e1zHTv0.00025235 157、“门心 “c()10000273mm1 0.8 2235cvk(1e)呜g 14.4m7 年0.00025 1014 4荷 1 0.1441.51571.5及

18、Tv 0.144，查图得 Ut 0.45St UtS 0.45 273 123mm由Ut 0.75及 1.5,查图得 Tv 0.473.26年Cv第五章土的抗剪强度思考题1何谓土的抗剪强度？砂土与粘性土的抗剪强度表达式有何不同?答：土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力。砂土的抗剪强度表达式：f tan粘性土的抗剪强度表达式:tan c2测定土的抗剪强度指标主要有哪几种方法？答：土的抗剪强度指标是通过剪切试验测定的。按常用的剪切试验仪器分类，共有四种:直接剪切试验、三轴剪切试验、无侧限抗压强度试验和十字板剪切试验。3 土体中发生剪切破坏的平面是不是剪应力最大的平面？在什么情况下，破裂面与最

19、大剪应力面是一致的？ 一般情况下，破裂面与大主应力面成什么角度？答：土体中发生剪切破坏的平面不一定是剪应力最大的平面。当破裂面与大主应力面成45o角时破裂面与最大剪应力面是一致的。一般情况下，破裂面与大主应力面成 45o 角。24何谓土的极限平衡状态和极限平衡条件？答：当土体的剪应力等于土的抗剪强度 f时的临界状态称谓“极限平衡状态”。当土体处于极限平衡状态时的土的抗剪强度指标之间的关系式，即3与内摩擦角、内聚力C之间的数学表达式称为土的“极限平衡条件”。5影响土体抗剪强度的因素有哪些？答：土的组成、原始密度、孔隙比及含水量等因素；土的结构性；应力历史；加荷条件；土的各向异性；应变强度软化。

20、二习题5-1某条形基础下地基土中一点的应力为:z 250kPa，X 100kPa， xz 40kPa，已知土的30o， c 0，问该点是否破坏?解：根据求出1260,2902xz和zx)242xz21 90tan (452701260所以该点未剪切破坏36，求:5-2设砂土地基中一点的大小主应力分别为500kPa和180kPa，其内摩擦角（1）该点最大剪应力是多少？最大剪应力面上的法向应力为多少？（2）此点是否已达到极限平衡状态？为什么？（3）如果此点未达到平衡状态，令大主应力不变，而改变小主应力，使该点达到极限平衡状态，这时小主应力应为多少?（答案：160k Pa,340k Pa,未达到极限

21、平衡状态；129.8k Pa）max13500 180160k Pa解：（1）132所以该点未剪切破坏（3）要破坏，3 130k Pa2500 180 340 k Pa(2)31 tan2(45 -) 500tan2 271305-3某饱和粘性土无侧限抗压强度试验得不排水抗剪强度150kPa，问试件将在多大的轴向压力作用下发生破坏？（答案:Cu 70kPa，如果对同一土样进行三轴不固结不排水试验,290kPa）施加周围压力解:已知Cu 70kPa，可知：摩尔应力圆直径为 23150kPa， f为水平线 所以115070 140140290kPa第六章土压力一思考题 1 土压力有哪几种？影响土压

22、力大小的因素是什么?答：静止土压力，被动土压力和主动土压力。根据研究，影响土压力的大小和分布的因素很多，处了与土的性质有关外，还和墙体的位移方向、位移量、土体与结构物间的相互作用 以及挡土结构物类型有关。2试阐述主动、被动、静止土压力产生的条件，并比较三者的大小。答：当挡土墙具有足够的截面，并且建立在坚实的地基上，墙在墙后填土的推力作用下，不产生任何移动或转动时，墙后土体处于弹性平 衡状态，此时，作用于墙背上的土压力称为静止土压力（墙后土体因侧面所受限制的放松而有下滑趋势。如果墙基可以变形，墙在土压力作用下产生向着离开填土方向的移动或绕墙根的转动时，当墙的移动或转到达到某一数量时，滑动面上的剪

23、应力等于土的抗剪强度，墙后土体达到主动极限平衡状态，这时作用在墙上的土推力达到最小值，称为主动土压力（Ea）。当挡土墙在外力作用下向着填土方向移动或转动时，墙后土体受到挤压，有上滑趋势。为阻止其上滑，土内剪应力反向增加，使得作用 在墙背上的土压力加大。直到墙的移动量足够大时，滑动面上的剪应力又等于抗剪强度，墙后土体达到被动极限平衡状态，这时作用在墙 上的土抗力达到最大值，称为被动土压力（E p）。三者之间的关系：Ea E0 Ep3郎肯土压力理论有何假设条件?答：它是根据半空间土体处于极限平衡状态下的大小主应力之间关系，导出土压力计算方法。它假设：墙体为刚体；墙背垂直、光滑；填 土面水平。4库仑

24、土压力理论的基本假定是什么？适用于什么范围？ 答：假定为：墙后的填土是理想的散粒体；滑动破坏面为通过墙踵的平面；滑动土楔为一刚塑性体，本身无变形。库仑土压力理论的适用 范围很广，它可用于填土面形状任意、墙背倾斜情况，并可考虑墙背实际的摩擦角，但应注意只能求解墙后填土为无粘性土，对粘性土不 能用该理论求解。5挡土墙有哪几种类型？各有什么特点？各自适用于什么条件？答：重力式挡土墙。这种形式的挡土墙通常由块石或素混凝土砌筑而成。靠自身的重力来维持墙体稳定，墙体的抗拉、抗剪强度都比较 低。它具有结构简单、施工方便、易于就地取材等优点，在工程中应用较广。 悬壁式挡土墙。一般是用钢筋混凝土建造，它是由三个

25、悬臂组成。墙的稳定主要靠墙踵悬臂上的土重维持，墙体内的拉应力由钢筋承受。 这类挡土墙的优点是能充分利用钢筋混凝土的受力特点，墙体截面尺寸较小，在市政工程以及厂矿储库中较常使用。 扶壁式挡土墙。当墙高较大时，悬臂式挡土墙的立臂推力作用产生的弯矩与挠度较大，为了增加立臂抗弯性能和减少钢筋用量，常沿墙 的纵向每隔一定距离设一道扶臂。墙体稳定主要靠扶臂间土重维持。6挡土墙设计中需要进行哪些验算？答：稳定性验算：包括抗倾覆稳定和抗滑移稳定验算，必要时还要进行地基深层稳定性验算；地基承载力验算；墙身强度验算。 二习题6-1挡土墙高6m，墙背竖直光滑，填土面水平，填土为粘性土，其重度、 试计算主动土压力Ea

26、及作用点位置。内摩擦角、内聚力分别为:17kN/m3 ,200,c 8kPa解：墙底处的土压力强度Pah tan2 (45176 tan2 (45)2c ta n(4520)2 82I)tan (45) 38.8k Pa2临界深度:2cZ0Jka1.34m0 2017 tan (45)6-2挡土墙高5m，墙背竖直光滑，墙后填土为砂土，表面水平，20kN/m3，求出总侧压力的大小。水下土的饱和重度为sat解：各层面得土压力强度为:0Pa0Pa1h1Ka 18 3tan2 (45辽)18k Pa2Pa2(h1 h2)Ka18(20 10)2 tan2 (45主动土压力：Ea主动土压力距墙底的距离为

27、:30o，墙后地下水位高出墙底24.7k Pa主动土压力： Ea静水压力：Ew总侧侧向压力： E1-18 321 202Ea-(18 24.7) 269.7kN/m220kN/m(6 1.34)(hZo)2m，38.890.4kN/m(6 1.34)1.55m3水上填土的重度18 kN/m3Ew89.7 kN/m6-3某重力式挡土墙高5m无粘性土，内摩擦角，墙顶宽0.5m，墙底宽1.7m。墙背直立,18 kN/m3，墙底摩擦系数光滑，填土面水平，墙体重度为k 24kN/m3，墙后填土为38，重度0.8，地基承载力设计值f200 kPa。验算挡土墙的抗倾覆和抗滑移稳定性。解:土压力：Ea2 2h

28、tan(45 2)53.5kN/m挡土墙的自重:G 1(0.5 1.7)5 24 132 kN mkt稳定性验算：ks72 O.8 60 5 1.61f 1.653.5 1.670.8 132 1.97 f 1.353.5所以稳定性满足要求。7-1某高层建筑基坑开挖深度为6m，土坡坡度为1: 1。1kN/mlc,5.4k Pa, 120o,h13m ；2 ekN/mc10kPa, 216O,h210m。试用圆弧法计算此土坡的稳定性。地基的破坏形式；地基土的指标；基础设计的尺寸；荷载作用方向；荷载作用时间等。 理论公式法；载荷试验法；规范查表法；当地经验法。二习题8-1某条形基础，基底宽度b18

29、kN/m3,300,c解：（1）条形，由太沙基公式：1-bNr qNq30，查曲线得：Pu因为代入公式有8-2某条形基础，基底宽度 b 临塑荷载Per和P1。4解：根据临塑荷载的表达式求得:Pcrcot22 221.5m，埋深d 1.4m，地下水位埋深7.8m，粉土的天 然重度、粘聚力、内 摩擦角 分别为 3，则地基承载力设计值是多少？lOkPa，试按太沙基公式计算地基极限荷载cNcNr 19, Nc5m，埋深d(18 1.2 15cot22 )18PuPu(2)如果安全系数K12 bNr qNq地基承载力cNc 1060.1k Pa35,Nq 18，PuK1060.11.2m，建于均质粘性地

30、基土上，粘土的1.2 164.8k Pa卩寸(18 1.2318kN/353.4k Pam3,15 cot 22cOt22 22 180220, c 15kPa，试求1818 1.2219.7kP第七章土坡稳定分析一思考题1什么是土坡的稳定性分析？常用的分析方法有哪些？最危险的滑动面怎么确定?答：所谓土坡的稳定性分析，就是用土力学的理论来研究发生滑坡时滑面可能的位置和形式、滑面上的剪应力和抗剪强度的大小、抵抗下 滑的因素分析以及如何采取措施等问题，以估计土坡是否安全，设计的坡度是否符合技术和经济的要求。简言之，在工程实践中，分析土 坡稳定的目的是检验所设计的土坡断面是否安全与合理，边坡过陡可能发生塌滑，过缓则使土方量增加。土坡的稳定安