土力学考试总复习

1、2- 1 土中的应力按照其起因和传递方式分哪几种？怎么定义？2- 2 何谓自重应力，何谓静孔隙水应力？计算自重应力应注意些什么？2- 3 何谓附加应力， 空间问题和平面问题各有几个附加应力分量？计算附加应力时对地基 做了怎样的假定？2- 4 什么叫柔性基础？什么叫刚性基础？这两种基础的基底压力有何不同？2- 5 地基中竖向附加应力的分布有什么规律？相邻两基础下附加应力是否会彼此影响？2- 6 附加应力的计算结果与地基中实际的附加应力能否一致，为什么？2- 7 什么是有效应力？什么是孔隙应力？其中静孔隙应力如何计算？思考题 33- 1 何谓达西定律，达西定律成立的条件有哪些？3- 4 渗透变形有

2、几种形式？各有什么特征？3- 5 什么是临界水力梯度？如何对其进行计算？3- 6 孔隙水应力在静水条件下和在稳定渗流作用下有什么不同？如何利用流网确定渗流 作用的孔隙水压力。3- 7 根据达西定律计算出的流速和土水中的实际流速是否相同？为什么？5-12 试述正常固结粘土和超固结粘土的总应力强度包线与有效强度包线的关系。 思考题 44- 1 引起土体压缩的主要原因是什么？4- 3 分层总和法计算基础的沉降量时， 若土层较厚， 为什么一般应将地基土分层？如果地 基土为均质，且地基中自重应力和附加应力均为(沿高度)均匀分布，是否还有必要 将地基分层？4-4 分层总和法中， 对一软土层较厚的地基， 用

3、Si (e1i e2i)Hi /(1 e1i)或Si avi pH i /(1 e1i)计 算各分层的沉降时，用哪个公式的计算结果更准确？为什么？4- 5 基础埋深 d0 时，沉降计算为什么要用基底净压力？4- 8 土层固结过程中，孔隙水压力和有效应力是如何转换的？他们间有何关系？4- 9 固结系数 Cv 的大小反映了土体的压缩性有何不同？为什么？4-10 超固结土与正常固结土的压缩性有何不同？为什么？ 思考题 55- 1 什么叫土的抗剪强度？5- 2 库仑的抗剪强度定律是怎样表示的 ,砂土和粘性土的抗剪强度表达式有何不同？5- 3 为什么说土的抗剪强度不是一个定值？5- 4 何谓摩尔库仑破坏

4、准则？何为极限平衡条件？5- 5 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， 破坏面与最大 剪应力面是一致的？5-6 测定土的抗剪强度指标主要有哪几种方法？试比较它们的优缺点？5-8 影响砂土抗剪强度的因素有哪些？5-9 何谓砂土液化？思考题 66- 1 何谓主动土压力、静止土压力和被动土压力？试举实际工程实例。6- 4 朗肯土压力理论和库仑土压力理论各采用了什么假定？分别会带来什么样的误差？6- 5 朗肯土压力理论和库仑土压力理论是如何建立土压力计算公式的？它们在什么样的 条件下具有相同的计算结果？6- 6 试比较说明朗肯土压力理论和库仑土压力理论的优缺点和存在的问题？2

5、- 1 土体的应力，按引起的原因分为自重应力和附加应力两种；按土体中土骨架和土中孔 隙（水、气）的应力承担作用原理或应力传递方式可分为有效应力和孔隙应（压） 力。有效应力是指由土骨架传递（或承担）的应力。孔隙应力是指由土中孔隙流体 水和气体传递（或承担）的应力。自重应力是指由土体自身重量所产生的应力。附 加应力是指由外荷（静的或动的）引起的土中应力。2- 2 自重应力是指由土体自身重量所产生的应力。 由静水位产生的孔隙水应力称为静孔隙水应力。 土体自重应力应由该点单位面积上土柱的有效重量来计算，如果存在地下水，且水 位与地表齐平或高于地表，则自重应力计算时应采用浮重度，地下水位以下的土体 中还

6、存在静孔隙水应力。2- 3 附加应力是指由外荷（静的或动的）引起的土中应力。 空间问题有三个附加应力分量，平面问题有两个附加应力分量。 计算地基附加应力时，假定地基土是各向同性的、均匀的、线性变形体，而且在深 度和水平方向上都是无限的。2- 4 实际工程中对于柔性较大（刚度较小）能适应地基变形的基础可以视为柔性基础。 对于一些刚度很大不能适应地基变形的基础可视为刚性基础。 柔性基础底面压力的分布和大小完全与其上的荷载分布于大小相同；刚性基础下的 基底压力分布随上部荷载的大小、基础的埋深和土的性质而异。2-5 基地中心下竖向附加应力最大，向边缘处附加应力将减小，在基底面积范围之外某点 下依然有附

7、加应力。 如果该基础相邻处有另外的荷载，也会对本基础下的地基产生附加应力。2-6 在计算地基附加应力时，假定地基土是各向同性的、均质的、线性变形体，而且在深 度的水平方向上都是无限的，这些条件不一定同时满足，因而会产生误差，所以计 算结果会经常与地基中实际的附加应力不一致。2-7 有效应力是指由土骨架传递（或承担）的应力。 孔隙应力是指由土中孔隙流体水和气体传递（或承担）的应力。 静孔隙水应力： u0 r whw3- 1水在土中的渗透速度与试样两端水平面间的水位差成正比， 而与渗径长度成反比， 即： v k h ki 即为达西定律。L达 西定律 只有当渗 流为层 流的的时 候才能 适用，其 使

8、用界 限可以考 虑为 ：Re w vd/ 1.03- 2 按照渗透水流所引起的局部破坏的特征，渗透变形可分为流土和管涌两种基本形式。 流土是指在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动而流失的现象，它主 要发生在地基或土坝下游渗流出处。 管涌是指在渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发生移动并被 带出的现象，主要发生在砂砾土中。3- 3 土体抵抗渗透破坏的能力称为抗渗强度，通常已濒临渗透破坏时的水力梯度表示，一 般称为临界水力梯度或抗渗梯度。流土的临界水力梯度： icr （Gs 1）（1 n）， 该式是根据竖向渗流且不考虑周围土体的 约束作用情况下推得的，求得的临界水力梯度偏小

9、，建议按下式估算： i 24（1 n） ；icr （1 nL） 0.79（1 n） （1 CD02）管涌土的临界水力梯度： i cr 2.2(Gs 1)(1 n)2 d5d203- 4 在静水条件下，孔隙水应力等于研究平面上单位面积的水柱重量，与水深成正比，呈 三角形分布；在稳定渗流作用下，当有向下渗流作用时，孔隙水应力减少了w h，w 当有向上渗流作用时，孔隙水应力增加了 h 。w 一旦流网绘出以后，渗流场中任一点的孔隙水应力即可由该点的测压管中的水柱高 度乘以水的重度得到。当计算点位于下游静水位以下时，孔隙水应力由静孔隙水应 力和超静孔隙水应力组成。3- 5 不相同。由达西定律求出的渗透速

10、度是一种假想平均流速，因为它假定水在土中的渗 透是通过整个土体截面来进行的。 而实际上，渗透水不仅仅通过土体中的孔隙流动， 因此，水在土体中的实际平均流速要比由达西定律求得的数值大得多。3- 6 一、假定在渗流作用下单元体的体积保持不变，水又是不可压缩的，则单位时间内流 入单元体的总水量必等于流出的总水量，即： qx qy (qx qx dx) (qy y dy ) xy 22 二、假定土是各向同性的，即 kx 等于ky，则 h2 h2 0xy 土的渗透系数不是各向同性的。4- 1地基土内各点承受土自重引起的自重应力，一般情况下，地基土在其自重应力下已经 压缩稳定，但是，当建筑物通过其基础将荷

11、载传给地基之后，将在地基中产生附加 应力，这种附加应力会导致地基土体的变形。压缩模量 Es 定义为土体在无侧向变形条件下，竖向应力与竖向应变之比，其大小等 于1 mv ，即； Es z z 。4- 2在无侧向变形条件下的土层压缩量计算公式要求土层均质，且在土层厚度范围内压力 是均匀分布的，因此厚土层一般要求将地基土分层。没有必要。4- 3前式更准确些，因为压缩系数常取为 100kPa至 200kPa范围内的值。4- 4 因为地基土的压缩是由外界压力在地基中一起的附加应力所产生的，当基础有埋置深度 d 时，应采用基底静压力 pn p d 去计算地基中的附加应力。4- 5 在荷载施加的瞬时，由于孔

12、隙水来不及排出，加之水被认为是不可压缩的，因而，附 加应力全部由水来承担。经过时间 t，孔隙水应力不断消散，有效应力逐渐增加。 当 t 趋于无穷大时，超静孔隙水应力全部消散，仅剩静孔隙水应力，附加应力全部 转化为有效应力。饱和土的固结过程就是超静孔隙水应力逐渐转化为附加有效应力 的过程。在这种转化过程中，任一时刻任一深度上的应力始终遵循着有效应力原理，即：p u 。4- 6 不对4-7 正常固结土和超固结土虽然有相同的压力增量，但其压缩量是不同的，正常固结土的 压缩量要比超固结土的大。 因为超固结土在固结稳定后，因上部岩层被冲蚀或移去，现已回弹稳定。5- 1土的抗剪强度是指土体对于外荷在所产生

13、的剪应力的极限抵抗能力。5-2 砂土： f tg 粘土： f c tg对于无粘性土，其抗剪强度仅由粒间的摩擦分量所构成，此时 c=0；而对于粘性土， 其抗剪强度由粘聚分量和摩擦分量两部分所构成。5- 3 土的抗剪强度与土的固结程度和排水条件有关，对于同一种土，即使在剪切面上具有 相同的法向总应力 ，由于土在剪切前后的固结程度和排水条件不同，它的抗剪强 度也不同。5- 4把莫尔应力圆与库仑抗剪强度线相切时的应力状态， 即 f 时的极限平衡状态作为土 的破坏准则称为莫尔库仑破坏准则。 根据莫尔库仑破坏准则来研究某一土体单元处于极限平衡状态时的应力条件及 其大、小主应力之间的关系，该关系称为土的极限

14、平衡条件。5- 5 不是。由 f 45 2，知当 0时一致。5- 6 测定土的抗剪强度指标的方法主要有直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度 试验和十字板剪切试验四种。直接剪切试验的优点是：设备简单，试样的制备和安装方便，且操作容易掌握，至 今仍为工程单位广泛采用。缺点是： 剪切破坏面固定为上下盒之间的水平面不 符合实际情况，因为该面不一定是土得最薄弱的面；试验中，试样的排水程度靠 试验速度的“快”、“慢”来控制的，做不到严格排水或不排水，这一点对透水性强 的土来说尤为突出；由于上下盒的错动，剪切过程中试样的有效面积逐渐减小， 使试样中的应力分布不均匀，主应力方向发生变化，当剪切变形较大时

15、，这一变形 表现得更为突出。 为了克服直接剪切试验存在的问题， 对重大工程及一些科学研究， 应采用更为完善的三轴压缩试验，三轴压缩仪是目前测定土抗剪强度较为完善的仪 器。直接剪切、三轴和无侧限试验是室内试验，试样不可避免地受到扰动，其对土 的实际情况反映就会受到影响。十字板剪切试验是现场测定土的抗剪强度的方法， 特别适应于均匀的饱和软粘土。5- 7 砂土的抗剪强度将受到其密度、颗粒形状、表面粗糙程度和级配等因素的影响。5-8 当砂土受到突发的动力荷载时，产生很大的孔隙水应力，使有效应力变为零，砂土将 呈现出液体的状态，该过程称为砂土的液化。5-12正常固结土：当用总应力强度包线表示时， UU

16、试验结果是一条水平线，其不排水强 度cu的大小与有效固结应力 c有关，CU 和 CD 试验个是一条通过坐标原点的直线； 当用有效应力表示试验结果时，三种剪切试验将得到基本相同的强度包线及十分接 近的有效应力强度指标。超固结土：当用总应力强度包线表示时， UU 试验结果是一条水平线，其不排水强 度 cu的大小与有效固结应力 c有关， CU 和 CD 试验个是一条不通过坐标原点的直 线；当用有效应力表示试验结果时，三种剪切试验将得到基本相同的强度包线及十 分接近的有效应力强度指标。6- 1 如果挡土墙背离填土方向转动或移动时，随着位移量的逐渐增加，墙后土压力逐渐减 小，当墙后填土达到极限平衡状态时

17、土压力降为最小值，这时作用在挡土墙上的土 压力成为主动土压力。当挡土墙为刚性不动时，土体处于静止状态不产生位移和变形，此时作用在挡土墙 上的土压力称为静止土压力。若墙体向着填土方向转动或移动时，随着位移量的逐渐增加，当墙后填土达到极限 平衡状态时增大到最大值，此时作用在挡土墙上的土压力称为被动土压力。6- 2 朗肯理论基于土单元体的应力极限平衡条件来建立， 采用的假定是墙背面竖直、 光滑、 填土面为水平，而实际墙背是不光滑的。所以采用朗肯理论计算出的土压力值与实 际情况相比，有一定的误差，但偏于保守，即主动土压力偏大，被动土压力偏小。 库仑理论基于滑动块体的静力平衡条件来建立，采用的假定是破坏

18、面为平面。当墙 背与土体间的摩擦角较大时，在土体中产生的滑动面往往不是一个平面而是一个曲 面，此时必然产生较大的误差。6- 3 朗肯土压力理论是以土单元体的极限平衡条件来建立主动和被动土压力计算公式的， 库仑理论则是以整个整个滑动土体上力的平衡条件来确定土压力。 如果假设填土面水平，墙背竖直、光滑，即 0， 0， 0 0 ，则无粘土朗肯与 库仑土压力公式一致。因此，在某种特定条件下，朗肯土压力理论是库仑土压力理 论的一个特例。6-4 朗肯理论计算出的土压力值与实际情况相比，有一定的误差，但偏于保守，即主动土 压力偏大，被动土压力偏小。库仑理论从假定上看对墙背要求不如朗肯理论严格， 但当墙背与土体间的摩擦角较大时，在土体中产生的滑动面往往不是一个平面而是 一个曲面，此时必然产生较大的误差