2022年《土力》知识点归纳总结

1、学问点精编 第一章 土的物理性质 一 摸索题 1 土是如何生成的？它与其他材料的最大区分是什么？ 答：土是地 壳岩石经受猛烈风化的产物,是各种矿物颗粒的集合体； 与其他材 料的最大区分是： 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；土就不同,建筑物以自然土层作为地基； 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,而且不唯独； 土的变形在卸荷后一般不能完全复原； 土的强度也是变化的； 土对扰动特别敏捷； 2 土是由哪几部分组成的？ ,液相（土中水）和气相（土中气

2、体）组成,通常称为三相分散体系； 答：自然界的土体由固相（固体颗粒） 3 什么叫土粒的颗粒级配？如何从级配曲线的陡缓判定土的工程性质？ 答：自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形,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； 依据曲线的坡度和曲率可判定土的级配情形；假如曲线平缓,表示土粒大小都有,即级配良好；假如曲线较陡,就表示颗粒粒径相差 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

3、粒形状,矿物成分和沉积条件有关； 一般可归纳为单粒结构,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,对于粘性土就是指土的软硬程度,也称为粘性土的稠 度； 描述砂土密实状态的指标有：孔隙比和相对密度；粘性土的稠度状态的指标有：液限

4、,塑限,塑性指数和液性指数等； 7 地基土如何按其工程性质进行分类？ 答：依据地基规范作为建筑地基上的土（岩） 二 习题 ,可分为岩石,碎石土,砂土,粉土,粘性土和人工填土； 1-1 一块原状土样,经试验测得土的自然密度 kN 3 m ,含水量为 12.9% ,土粒相对密度 ds ,求孔隙比 e,孔隙率 n 和饱和度 Sr ； 解：（ 1） e d s 1 w w1 1 0.129 1 ,烘干后测定最小孔隙比为 ,最大孔隙 （2） ne1 % 43% 1e（3） S wd s e1-2 某砂土土样的自然密度为 3 1.77 g cm ,自然含水量为 9.8% ,土粒的相对密度为 比为 ,试求自

5、然孔隙比 Dr ,并评定该砂土的密实度； e 和相对密度 解：（ 1） e d s 1 w w1 1 0.098 1 （2） D emax eemax emin 判定该砂土的密实度为：中密 1-3 粘性土的含水量 w36.4% ,液限 wL 48%,塑限 wp 25.4%,要求：运算该土的塑性指数：依据塑性指数确定该土的名称； 运算该土的液性指数；按液性指数确定土的状态； 解：（ 1） I pwL wp 48% 25.4% 为粘土 第 1 页,共 8 页学问点精编 （2） I L wwp 36.4 土的状态为可塑态 wL wp 48 其次章 土的渗透性 一 摸索题 1 什么是土的毛细性？什么是

6、土的毛细现象？土的毛细现象对工程有什么影响？ 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,沿着微小孔隙向上及向其他方向移动的现象； 对工程的影响如下： 1 ） 毛细水的上升是引起路基冻害的因素之一； 2 ） 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 3 ） 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

7、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样； 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固, 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 土发生冻胀的缘由是什么？影响冻胀的因素有哪些？ 答：使土发生冻胀的缘由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； 二 习题 2-1

8、某基坑在细砂层中开挖,经施工抽水,待水位稳固后,实测水位从初始水位 5.5m 降到 ；渗流路径长 10m ；依据场地勘察报告： ,并判别是否会产生流砂现象； 细砂层饱和重度 sat 3 18.7kN m , k 2 10 mm s,试求渗透水流的平均速度 v 和渗流力 j解： i10 v ki 4.5 10 22 10 mm s jwi 10 kN 3 m 细砂层的有效重度 sat w10 j 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 摸索题 1 什么是土的自重应力和附加应力？争论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

9、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； 争论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； 影响基底压力分布的因素有许多如：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

10、直线考虑,依据材料力学公式进行简化运算； 3 在集中荷载作用下地基中附加应力的分布规律是什么？ 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 两边逐步减小；在荷载轴线上,里荷载面愈远,附加应力 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？应用角点法时应留意什么问题？ 第 2 页,共 8 页学问点精编 答：运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,可以加几条帮忙线,通过需运算的点,将矩形面积划分成 n个矩 形,应用公式分别运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； 应用角点法时应留意：划分的每一个矩形,都

11、有一个角点为所求应力的点；全部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分？ 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,就往往显现应力 . 二 习题 3-1 有一多层地基地质剖面图如以下图：试运算自重应力 cz ；解： cz1 1h1 18 2 36kPa cz 2 1 h12 h2 36 20 1 56kPa 150kPa, mi

12、n 50kPa ； cz 3 1 h12 h23 h356 11 1 67kPa cz 4 1 h1 2h2 3 h3 4 h4 whw 67 12 1 10 299kPa 3-2 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,基础底面边缘处附加应力 max 选择一种最简便方法,运算此条形基础中心点下,深度为： 处地基中的附加应力；解：最简便方法取： p0 max 2min 200 100kPa l（ 4） b18, z b2, 查表得： c 4 2l（1） b18, z b0,查表得： c 1 z1 4 p0 c1 100k P az4 4 p0 c4 l（2）

13、 b18, z b0.5, 查表得： c2 l（ 5） b18, z b3, 查表得： c 5 z 2 4 p0 c2 z5 4 p0 c 5 l（3） b18, z b1, 查表得： c 3 z3 4 p0 c3 82kPa 第四章 土的压缩性及地基沉降 一 摸索题 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；争论说明,在工程实践中可能遇到的压力（ 600kPa ）作用下,土粒与土中水本 身的压缩极为微小,可以忽视不计；因此,土的压缩被认为只是由于孔隙体积削减的结果； 2 地基土的压缩摸量和变形摸量在概念上有什么区分？ 答：压缩摸

14、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 地基变形特点值分为几类？ 答：沉降 量；沉降差；倾斜和局部倾斜； 6 何谓地基变形运算的分层总和法？它有哪些基本假定？ 第 3 页,共 8 页学问点精编 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畴内,将压

15、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；接受基础中心点下的 二 习题 附加应力来进行变形运算；基坑开挖后地基土没有回弹； 4-1 某厂房为框架结构,柱基底面为正方形,边长 l b 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,土的自然重度 16kN m 3,土的自然孔隙比 e；地下水位深 ,地下水位以下土的饱和重度 1 1sat m 3 ；土的压缩系数：地下水位以上为 1,地下水位以下为 2；利用分层总和法运算柱

16、基中点的沉降量； 解： 运算地基土的自重应力 地基受压层深度 zn 3基础底面 : cd d 16kN m zn 地下水面： cw 16 地基沉降运算分层 基础底面接触压力 运算层每层厚度 hi ；地下水位以上 分两 110 kPa 层,各 1.2m; 第三层 1.6m; 第四层因附加压力很小,可取 2m. 基础底面附加应力 地基沉降运算 0 d 16 94k P a 地基中的附加应力 si 1 e1 z hi 9基础底面为正方形用角点法运算, 分成相等的四小块, 运算过程略 4-2 建筑物荷载,基础尺寸和地基土的分布与性质同上题；地基土的平均压缩摸量：地下水位以上为 Es1 ,地下水位以下为

17、 Es 2 ；地基土承载力标准值 f k 94kPa ；用规范举荐法运算柱基中点的沉降量； 解：地基受压层运算深度 zn zn ln b ln 4 柱基中点沉降量 s s s p0 z1 1 p0 z1 2 z1 a1 Es1 Es 2 1.1 94 62mm 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 e1 , 1压缩系数 kPa ,渗透系数 m / 年 ；试求： （1）加荷一年后的沉降量 St ； （2）地基固结度达 Ut 时所需的时间 t. 解： 1 e1 z H 1 235 157 1

18、0000 2273mm T v cv 2 Ht 2 10 1S 235 157c v k1e1 10 1 0.8 m 2年 由 及 Tv 0.144 ,查图得 Ut 就 St Ut S 0. 4 5 27 3 1m2m3w 由 Ut 及 1.5,查图得 Tv 就 t Tv H 23. 26cv 年 第五章 土的抗剪强度 一 摸索题 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抗击剪切破坏的极限才能； 砂土的抗剪强度表达式： f tan 粘性土的抗剪强度表达式： f tan c 2 测定土的抗剪强度指标主要有哪几种方法？ 第 4 页,共 8 页学问点精编

19、 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？在什么情形下,破裂面与最大剪应力面是一样的？一般情形下,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愿定是剪应力最大的平面；当破裂面与大主应力面成 45 角时破裂面与最大剪应力面是一样的；一般情 况下,破裂面与大主应力面成 45 2角； 4 何谓土的极限平稳状态和极限平稳条件？ 答：当土体的剪应力 等于土的抗剪强度 时的临界状态称谓“极限平稳状态”； 当土体处于极限平稳状态时的

20、土的抗剪强度指标之间的关 f 系式,即 1 , 3 与内摩擦角 ,内聚力 c 之间的数学表达式称为土的“极限平稳条件” ； 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； 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 30 , c 0 ,问该点是 否破坏？ 解：依据 1z 2x z 42 x 2xz 和 3z 2x z 42 x 2xz 求出 1260, 390 12 90 tan 45 30 2 270 1260 36 ,

21、求： 所以该点未剪切破坏 500kPa 和 180kPa ,其内摩擦角 5-2 设砂土地基中一点的大小主应力分别为 （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稳状态？为什么？ （3 ）假如此点未达到平稳状态,令大主应力不变,而转变小主应力,使该点达到极限平稳状态,这时小主应力应为多少？ （答案： 160kPa,340 kPa, 未达到极限平稳状态； 129.8kPa ） 12 tan 45 22 500 tan 27 130 3解：（ 1） max 1123500 180 2160kPa （ 2） 323500 180 340kPa 2所以该点

22、未剪切破坏 （3）要破坏, 3 130kPa 5-3 某饱和粘性土无侧限抗压强度试验得不排水抗剪强度 cu 70kPa ,假如对同一土样进行三轴不固结不排水试验,施加四周压力 3 150kPa ,问试件将在多大的轴向压力作用下发生破坏？（答案： 290kPa ） 解：已知 cu 70kPa,可知：摩尔应力圆直径为 2 70 140 又 3 150kPa , f 为水平线 所以 1 150 140 290kPa 第六章 土压力 一 摸索题 1 土压力有哪几种？影响土压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； 依据争论,影响土压力的大小和分布的因素许多,处了与土的性质有关外,

23、仍和墙体的位移方向,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（ E0 ）； 假如墙基可以变形, 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, 墙后土体因侧面所受限制的放松而有下滑趋势； 当墙的移动或转到达到某一数量时,滑动面上的剪应力等于土的抗剪强度,墙后土体达到主动极限平稳状态,这时作用在墙上的土推力达 到最小值,称为主动土压

24、力（ Ea ）； 第 5 页,共 8 页学问点精编 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；为阻挡其上滑,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稳状态,这时作用在墙 上的土抗力达到最大值,称为被动土压力（ Ep ）； 三者之间的关系： Ea E0 Ep 3 郎肯土压力理论有何假设条件？ 答：它是依据半空间土体处于极限平稳状态下的大小主应力之间关系,导出土压力运算方法；它假设：墙体为刚体；墙背垂直,光滑；填 土面水平； 4 库仑土压力理论的基本假定是什么？适用于什么范畴

25、？ 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 范畴很广,它可用于填土面形状任意,墙背倾斜情形,并可考虑墙背实际的摩擦角,但应留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；靠自身的重力来保护墙体稳固,墙体的抗拉,抗剪强度都比较 低；它具有结构简洁,施工便利,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,它是由三个悬臂组成；墙的稳固主要靠墙踵悬臂上的

26、土重保护,墙体内的拉应力由钢筋承担； 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削减钢筋用量,常沿墙 的纵向每隔确定距离设一道扶臂；墙体稳固主要靠扶臂间土重保护； 6 挡土墙设计中需要进行哪些验算？ 答：稳固性验算：包括抗倾覆稳固和抗滑移稳固验算,必要时仍要进行地基深层稳固性验算；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,内摩擦角,内聚力分别为： 17 kN m

27、 3 , 200 , c 8kPa , 试运算主动土压力 Ea 及作用点位置； 解：墙底处的土压力强度 pa 2 h tan 45 22c tan45 220 2 17 6 tan 45 20 28 tan45 22临界深度： z0 2 c 28 m ka 17 tan45020 26-2 挡土墙高 5m ,墙背竖直光滑 ,墙后填土为砂土,表面水平, 主动土压力： Ea 16 1.34 38.8 kN / m 2主动土压力距墙底的距离为： h z0 6 1.34 3 3330 ,墙后地下水位高出墙底 2m,水上填土的重度 18 kN m , 水下土的饱和重度为 sat 3 20 kN m ,求

28、出总侧压力的大小； 解：各层面得土压力强度为： pa0 0f k 24kN m3,墙后填土为 pa1 h1 K a 2 18 3 tan 45 30 18kPa 2pa2 h1 h2 K a 2 18 20 10 2 tan 45 30 2主动土压力： Ea 118 3118 24.7 2 kN m22静水压力： Ew 120 220 kN m 2总侧侧向压力： E Ea Ew 89.7 kN m 6-3 某重力式挡土墙高 5m ,墙顶宽 ,墙底宽 ；墙背直立,光滑,填土面水平,墙体重度为 无粘性土,内摩擦角 38 ,重度 3 18kN m ,墙底摩擦系数 ,地基承载力设计值 200 kPa

29、；验算挡土墙的抗倾覆 和抗滑移稳固性； 解： 第 6 页,共 8 页学问点精编 土压力： Ea 1 2h22 tan 45 2 kN m稳固性验算： kt 72 132 60 G 21 挡土墙的自重： 5 24 132 kN mk s 所以稳固性中意要求； 第七章 土坡稳固分析 一 摸索题 1 什么是土坡的稳固性分析？常用的分析方法有哪些？最危险的滑动面怎么确定？ 答：所谓土坡的稳固性分析,就是用土力学的理论来争论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,抗击下 滑的因素分析以及如何实行措施等问题,以估量土坡是否安全,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

30、中,分析土 坡稳固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,过缓就使土方量增加；土坡的稳固安全度是用稳固安全 系数表示的； 土坡稳固分析方法主要有极限平稳法,极限分析法和有限元法等,目前最常用的是极限平稳法；它的一般步骤是先假定土 坡沿某一确定的滑动面滑动,依据滑动土体的静力平稳条件和摩尔 -库伦破坏准就运算该滑动面滑动的可能性,即安全系数的大小；然后系 统选取许多个可能的滑动面,用同样方法运算稳固安全系数,安全系数最小的滑动面就是最可能显现的危险滑动面； 2 导致土坡失稳的因素有哪些？如何防止边坡滑动？ 答：导致土坡失稳的因素有：土坡作用力发生变化；土抗剪强度降低；静

31、水压力的作用；地下水在土坝或基坑等边坡中的渗流常常是边坡 失稳的重要因素；防止边坡滑动的措施：加强岩土工程勘察；依据当地体会,选取适宜的坡形和坡度；对于土质边坡或易于软化的 岩质边坡,在开挖时应实行相应的排水和坡脚,坡面爱惜措施,并不得在影响边坡稳固性的范畴内积水；开挖土石方时,宜从上到下依 次进行,并防止超挖；如边坡稳固性不足时,可实行放缓坡度,设置减荷平台,分期加荷及设置相应的支挡结构等措施；对软土,特 别是灵敏度较高的软土,应留意防止对土的扰动,把握加荷速率；为防止振动等对边坡的影响,桩基施工宜实行压桩,人工挖孔桩或重 锤低击,低频锤击等施工方式； 二 习题 7-1 某高层建筑基坑开挖深度为 6m,土坡坡度为 1： 1；地基土分两层：第一层为粉质粘土,自然重度,内摩擦角,粘聚力和层厚分别为： 31 18kN m , c1 5.4kPa, 1 20 , h1 3m ； 第 二 层 为 粘 土 , 天 然 重 度 , 内 摩 擦 角 , 粘 聚 力 和 层 厚 分 别 为