土力学课后答案

1、土力学简答题3-1.试解释起始水力梯度产生的原因。【答】起始水力梯度产生的原因是，为了克服薄膜水的抗剪强度po（或者说为了克服吸着水的粘滞阻力），使之发生流动所必须具有的临界水力梯度度。也就是说，只要有水力坡度，薄 膜水就会发生运动，只是当实际的水力坡度小于起始水力梯度时，薄膜水的渗透速度V非常小，只有凭借精密仪器才能观测到。因此严格的讲，起始水力梯度I0是指薄膜水发生明显渗流时用以克服其抗剪强度p 0的水力梯度。3-2.简述影响土的渗透性的因素主要有哪些。【答】（1） 土的粒度成分及矿物成分。土的颗粒大小、形状及级配，影响土中孔隙大小及其 形状，因而影响土的渗透性。土颗粒越粗，越浑圆、越均匀

2、时，渗透性就大。砂土中含有较 多粉土及粘土颗粒时，其渗透系数就大大降低。（2）结合水膜厚度。粘性土中若土粒的结合水膜厚度较厚时，会阻塞土的孔隙，降低土的渗透性。（3） 土的结构构造。天然土层通常不是各向同性的，在渗透性方面往往也是如此。如黄土具有竖直方向的大孔隙，所以竖直方 向的渗透系数要比水平方向大得多。层状粘土常夹有薄的粉砂层，它在水平方向的渗透系数 要比竖直方向大得多。（4）水的粘滞度。水在土中的渗流速度与水的容重及粘滞度有关，从 而也影响到土的渗透性。3-4.拉普拉斯方程适应于什么条件的渗流场？【答】当渗流场中水头及流速等渗流要素不随时间改变时，这种渗流称为稳定渗流，而拉普 拉斯方程是

3、指适用于平面稳定渗流的基本方程。3-5.为什么流线与等势线总是正交的？【答】在稳定渗流场中，取一微单元体，并假定水体不可压缩，则根据水流连续原理，单位 时间内流入和流出微元体的水量应相等，生+生=0即dqe=dq。从而得到：即为二维渗以 诙流连续方程，从中由数学知识，可知流线和等势线正交。3-6.流砂与管涌现象有什么区别和联系？【答】在向上的渗流力作用下，粒间有效应力为零时，颗粒群发生悬浮、移动的现象称为流 砂（土）现象。这种现象多发生在颗粒级配均匀的饱和细、 粉砂和粉土层中，一般具有突发性、 对工程危害大。在水流渗透作用下，土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动，以至流失；随着土的孔隙不断 扩

4、大，渗流速度不断增加，较粗的颗粒也相继被水逐渐带走，最终导致土体内形成贯通的渗 流管道，造成土体塌陷，这种现象称为管涌。它多发生在砂性土中，且颗粒大小差别大，往往缺少某种粒径，具破坏有个时间发展过程，是一种渐进性质破坏。具体地再说，管涌和流砂的区别是：（1）流砂发生在水力梯度大于临界水力梯度，而管涌发生在水力梯度小于临界水力梯度情况下；（2）流砂发生的部位在渗流逸出处，而管涌发生的部位可在渗流逸出处， 也可在土体内部；（3）流砂发生在水流方向向上，而管涌没有限制。3-7.渗透力都会引起哪些破坏？【答】渗流引起的渗透破坏问题主要有两大类：一是由于渗流力的作用，使土体颗粒流失或 局部土体产生移动，

5、导致土体变形甚至失稳；二是由于渗流作用，使水压力或浮力发生变化, 导致土体和结构物失稳。前者主要表现为流砂和管涌，后者主要则表现为岸坡滑动或挡土墙 等构造物整体失稳。4-1 .何谓土中应力？它有哪些分类和用途？【答】土体在自重、建筑物荷载及其它因素的作用下均可产生土中应力。一般来说土中应力 是指自重应力和附加应力。土中应力按其起因可分为自重应力和附加应力两种。自重应力是 指土体在自身重力作用下产生的尚未完成的压缩变形，因而仍将产生土体或地基的变形。附 加应力它是地基产生变形的的主要原因，也是导致地基土的强度破坏和失稳的重要原因。土中应力安土骨架和土中孔隙的分担作用可分为有效应力和孔隙应力两种。

6、土中有效应 力是指土粒所传递的粒间应力。它是控制土的体积（变形）和强度两者变化的土中应力。土 中孔隙应力是指土中水和土中气所传递的应力。4-2 .怎样简化土中应力计算模型？在工程中应注意哪些问题？【答】我们把天然土体简化为线性弹性体。即假设地基土是均匀、连续、各向同性的半无限 空间弹性体而采用弹性理论来求解土中应力。当建筑物荷载应力变化范围比较大，如高层建筑仓库等筒体建筑就不能用割线代替曲线而 要考虑土体的非线性问题了。4-3,地下水位的升降对土中自重应力有何影响？在工程实践中，有哪些问题应充分考虑其影 响？【答】地下水下降，降水使地基中原水位以下的有效资中应力增加与降水前比较犹如产生了一个由

7、于降水引料的应力增量，它使土体的固结沉降加大，故引起地表大面积沉降。地下水位长期上升（如筑坝蓄水）将减少土中有效自重应力。（1）、若地下水位上升至基础底面以上，它对基础形成浮力使地基土的承载力下降。（2）、地下水位上升，如遇到湿陷性黄土造成不良后果（塌陷）（3）、地下水位上升，粘性土湿化抗剪强度降低。4-4.基底压力分布的影响因素有哪些？简化直线分布的假设条件是什么？【答】基底压力的大小和分布状况与荷载的大小和分布、基础的刚度、基础的埋置深度以及地基土的性质等多种因素。假设条件：刚性基础、基础具有一定的埋深，依据弹性理论中的圣 维南原理。4-5 .如何计算基底压力户和基底附加压力鼻？两者概念有

8、何不同？一 甘十G【答】基地压力p计算(中心荷载作用土些 (偏心荷载作用A W下)基地压力片计算晶-p-y基地压力P为接触压力。这里的“接触”，是指基础底面与地基土之间的接触，这接触面上的压力称为基底压力。基底附加压力 ”为作用在基础底面的净压力。是基底压力与基底处建造前土中自重应力之差，是引起地基附加应力和变形的主要原因。4-6 . 土中附加应力的产生原因有哪些？在工程实用中应如何考虑？【答】由外荷载引起的发加压力为主要原因。需要考虑实际引起的地基变形破坏、强度破坏、 稳定性破坏。4-7 .在工程中，如何考虑土中应力分布规律？【答】 由于附加应力扩散分布，他不仅发生在荷载面积之下，而且分布在

9、荷载面积相当大的范围之下。所以工程中：(1)、考虑相邻建筑物时，新老建筑物要保持一定的净距，其具体值依原有基础荷载和地基 TOC o 1-5 h z 土质而定，一般不宜小于该相邻基础底面高差的1-2倍；(2)、同样道理，当建筑物的基础临近边坡即坡肩时，会使土坡的下滑力增加，要考虑和分析边坡的稳定性。要求基础离开边坡有一个最小的控制距离a.(3)、应力和应变时联系在一起的，附加应力大，地基变形也大；反之，地基变形就小，甚至可以忽略不计。因此我们在计算地基最终沉降量时，”沉降计算深度鬼”用应力比法确定。5-1 .通过固结试验可以得到哪些土的压缩性指标？如何求得？【答】 压缩系数 压缩指数 压缩模量

10、p F人也14P_白-匕Cl i nEs_ 7-】压缩素数人 一以P 压缩指数 比二一除1压缩模堆- % a5-2.通过现场(静)载荷试验可以得到哪些土的力学性质指标？【答】 可以同时测定地基承载力和土的变形模量。5-3,室内固结试验和现场载荷试验都不能测定土的弹性模量，为什么？【答】土的弹性模量是指土体在侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。他的变形包括了可恢复的弹性变形和不可恢复的残余变形两部分。而室内固结实验和现场载荷试验都不能提供瞬时荷载，它们得到的压缩模量和变形模量时包含残余变形在内的。和弹性模量由根本区别。5-4 .试从基本概念、计算公式及适用条件等方面比较压缩模量、变形模量与弹性模量

11、，它们与 材料力学中杨氏模量有什么区别？【答】土的压缩模量 凡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。土的压缩模量是通过土的室内压缩试验得到的，：。山一 -土的变形模量 筑的定义是土体在无侧限条件下的应力与应变的比值。土的变形模量时现场原位试验得到的，： 1土的压缩模量和变形模量理论上是可以换算的：综=A%。但影响因素较多不能准确反映他们之间的实际关系。土的弹性模量3的定义是土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。土的弹性模量由室内三轴压缩试验确定。5-5 .根据应力历史可将土（层）分为那三类土（层）？试述它们的定义。【答】正常固结土（层）在历史上所经受的先期固结压力等于现有覆

12、盖土重。超固结土（层）历史上曾经受过大于现有覆盖土重的先期固结压力。欠固结土（层）先期固结压力小于现有覆盖土重。5-6 .何谓先期固结压力？实验室如何测定它？【答】天然土层在历史上受过最大固结压力（指土体在固结过程中所受的最大竖向有效应 力），称为先期固结压力，或称前期固结压力。先所场差固结试验得到曲线,用卡萨格兰德经验作图法求得。5-7 .何谓超固结比？如何按超固结比值确定正常固结土？【答】在研究沉积土层的应力历史时，通常将先期固结压力与现有覆盖土重之比值定义为超 固结比。5-8 .何谓现场原始压缩曲线？三类土的原始压缩曲线和压缩性指标由实验室的测定方法有河 不同？【答】现场原始压缩曲线是指

13、现场土层在其沉积过程中由上覆盖土重原本存在的压缩曲线， 简称原始压缩曲线。室内压缩试验所采用的土样与原位土样相比，由于经历了卸荷的过程，而 且试件在取样、运输、试件制作以及试验过程中不可避免地要受到不同程度的扰动，因此，土样的室内压缩曲线不能完全代表现场原位处土样的孔隙比与有效应力的关系。施黑特曼提出了根据土的室内压缩试验曲线进行修正得到土现场原始压缩曲线。6-1 .成层土地基可否采用弹性力学公式计算基础的最终沉浸量？【答】不能。利用弹性力学公式估算最终沉降量的方法比较简便，但这种方法计算结果偏大。 因为稣不同。6-2 .在计算基础最终沉降量（地基最终变形量）以及确定地基压缩层深度（地基变形计

14、算深度）时，为什么自重应力要用有效重度进行计算？【答】 周结变形有效自重应力引起。6-3.有一个基础埋置在透水的可压缩性土层上，当地下水位上下发生变化时，对基础沉降有 什么影响？当基础底面为不透水的可压缩性土层时，地下水位上下变化时，对基础有什么影 响？【答】当基础埋置在透水的可压缩性土层上时：地下水下降，降水使地基中原水位以下的有效资中应力增加与降水前比较犹如产生了一个由于降水引起的应力增量,它使土体的固结沉降加大，基础沉降增加。地下水位长期上升（如筑坝蓄水）将减少土中有效自重应力。是地基承载力下降，若遇见湿 陷性土会引起坍塌。当基础埋置在不透水的可压缩性土层上时：当地下水位下降，沉降不变。

15、 地下水位上升，沉降不变。6-4.两个基础的底面面积相同，但埋置深度不同，若低级土层为均质各向同性体等其他条件相同，试问哪一个基础的沉降大？为什么？【答】引起基础沉降的主要原因是基底附加压力，附加压力大，沉降就大。（120）】一，”心+； 一门21月因而当基础面积相同时，其他条件也相同时。基础埋置深的时候基底附加压力大，所以沉降大。当埋置深度相同时，其他条件也相同时，基础面积小的基底附加应力大，所以沉降大。6-5 .何谓超固结比？在实践中，如何按超固结比值确定正常固结土？【答】在研究沉积土层的应力历史时，通常将先期固结压力与现有覆盖土重之比值定义为超固 结比。超固结比值等于1时为正常固结土6-

16、6 .正常固结土主固结沉降量相当于分层总和法单向压缩基本公式计算的沉降量，是否相等？【答】不相同，因为压缩性指标不同。6-7 .采用斯肯普顿-比伦法计算基础最终沉降量在什么情况下可以不考虑次压缩沉降？【答】对于软粘土，尤其是土中含有一些有机质，或是在深处可压缩压缩土层中当压力增量比(指土中附加应力与自重应力之比)较小的情况下，此压缩沉降必须引起注意。其它情况可以 不考虑次压缩沉降。6-8.简述有效应力原理的概念。在地基土的最终变形量计算中，土中附加应力是指有效应力还是总应力？【答】饱和土中任一点的总应力 仃总是等于有效应力加上孔隙水压力； 或是有效应力总是等 于总应力减去孔隙水压力。此即饱和土

17、中的有效应力原理。土中的附加应力是指有效应力。6-9. 一维固结微分方程的基本假设有哪些？如何得出解析解【答】一维固结理论的基本假设如下：(1) 土层是均质、各向同性和完全饱和的；(2) 土粒和孔隙水都是不可压缩的土中附加应力沿水平面是无限均匀分布的，因此土层的固结和土中水的渗流都是竖向的；土中水的渗流服从于达西定律(5)在渗透固结中，土的渗透系数k和压缩系数S都是不 变的常数外荷是一次骤然施加的，在固结过程中保持不变土体变形完全是由土层中超孔隙水压力消散引起的建立一维固结微分方程5=生然后根据初始条件和边界条件求解微分方程得出解析解。7-1. 土的抗剪强度指标实质上是抗剪强度参数，也就是土的

18、强度指标，为什么？【答】土的抗剪强度可表达女产。tan卬+ q*g称为抗剪强度指标，实质上它就是抗剪强度参数。7-2.同一种土所测定的抗剪强度指标是有变化的，为什么？【答】对于同一种土，抗剪强度指标与试验方法以及实验条件都有关系，不同的试验方法以及 实验条件所测得的抗剪强度指标是不同。7-3.何谓土的极限平衡条件？粘性土和粉土与无粘性土的表达式有何不同？历一但 历+小【答】(1) 土的极限平衡条件：即二- 二-河 卯十口1二5S -斗勿45。- 狈仃期口 +月+ 2(45 +土处于极限平衡状态时破坏面与大主应力作用面间的夹角为 在虫+三(2)当为无粘性土( 二)时,仿=6-5-与钺=仃物？7-

19、4.为什么土中某点剪应力最大的平面不是剪切破坏面？如何确定剪切破坏面与小主应力作 用方向夹角？【答】因为在剪应力最大的平面上，虽然剪应力最大 %，但是它小于该面上的抗剪强度”, 所以该面上不会发生剪切破坏。剪切破坏面与小主应力作用方向夹角电三45。+卬7-5.试比较直剪试验和三轴压缩试验的土样的应力状态有什么不同？并指出直剪试验土样的 大主应力方向。【答】直剪试验土样的应力状态：=.三轴试验土样的应力状态：尸0。直剪试验土样的大主应力作用方向与水平面夹角为900。7-7.根据孔隙压力系数A、B的物理意义，说明三轴 UU和CU试验中求A、B两系数的区别。 【答】孔隙压力系数A为在偏应力增量作用下

20、孔隙压力系数，孔隙压力系数B为在各向应力相等条件下的孔隙压力系数，即土体在等向压缩应力状态时单位围压增量所引起的孔隙压力增 量。三轴试验中，先将土样饱和，此时 B=1,在UU试验中，总孔隙压力增量为： Au二g+A（A5-g）；在cu试验中，由于试样在“作用下固结稳定，故皿=0 ,于是 总孔隙压力增量为：I：7-8.同钢材、混凝土等建筑材料相比，土的抗剪强度有何特点？同一种土具强度值是否为一 定值？为什么？【答】（1） 土的抗剪强度不是常数；（2）同一种土的强度值不是一个定值；（3） 土的抗剪 强度与剪切滑动面上的法向应力 曰相关，随着仃的增大而提高。7-9.影响土的抗剪强度的因素有哪些？【答

21、】（1） 土的基本性质，即土的组成、土的状态和土的结构，这些性质又与它的形成环境 和应力历史等因素有关；（2）当前所处的应力状态；（3）试验中仪器的种类和试验方法；（4） 试样的不均一、试验误差、甚至整理资料的方法等都会影响试验的结果。7-10. 土体的最大剪应力面是否就是剪切破裂面？二者何时一致？【答】（1）根据土体的极限平衡理论可知，土中某点。，该点即处于极限平衡状态，它所代表的作用面即为土体的剪切破裂即尸破例2。另外，根据静力平衡条件，可得作用于土体某单元体内与大主应力 巧作用面成任角任意方向平面上的法向正应力和剪应为为：_一】+、一一 ：一 J一：一.,要使该平面上的剪应力T达到最大值

22、，必期使2仪=1 cr=,4SP。所以，土体中最大剪应力作用面与大主应力作用面的夹角是 45。显然，值二怨,所以土体的最大剪应 力面不是剪切破裂面。（2）对于饱和软粘土，在不排水条件下，其内摩擦角网，此时7二% 成立，即土体的最大剪应力面即为剪切破裂面。7-12.砂土与粘性土的抗剪强度表达式有何不同？同一土样的抗剪强度是不是一个定值？为 什么？【答】砂性土的抗剪强度表达式：弓二Ban ；粘性土的抗剪强度表达式：马二匕-6皿纤。 同一土样的抗剪强度不是一个定值，因为它受到试验方法特别是排水条件不同的影响。7-13. 土的抗剪强度指标是什么？通常通过哪些室内试验、原位测试测定 ？【答】土的抗剪强度

23、指标：土的粘聚力 士、土的内摩擦角我o室内试验有：直接剪切试验、三 轴压缩试验、无侧限抗压强度试验；十字板剪切试验为原位测试测定。8-1.静止土压力的墙背填土处于哪一种平衡状态？它与主动、被动土压力状态有何不同？【答】 静止土压力时墙背填土处于弹性平衡状态，而主动土压力和被动土压力时墙背填土处 极限平衡状态。8-2.挡土墙的位移及变形对土压力有何影响？【答】挡土墙在侧向压力作用下，产生离开土体的微小位移或转动产生主动土压力；当挡土 墙的位移的移动或转动挤向土体产生被动土压力。8-3.分别指出下列变化对主动土压力和被动土压力各有什么影响？（1）内摩擦角中变大；（2）外摩擦角$变小；（3）填土面倾

24、角点增大；（4）墙背倾斜（俯斜）角出减小。【答】在舁 厅P影响因素主动土压力被动土压力1内摩擦角中变大减小增大2外摩擦角5变小增大减小3填土面倾角力增大增大减小4墙背倾斜（俯斜）角色减小减小增大8-4.为什么挡土墙墙后要做好排水设施？地下水对挡土墙的稳定性有何影响？【答】如果挡土墙墙后没有考虑排水设施或因排水不良，就将使墙后土的抗剪强度降低，导 致土压力的增加。止匕外，由于墙背积水，又增加了水压力。这是造成挡土墙倒塌的主要原因。 8-5. 土压力有哪几种？影响土压力的各种因素中最主要的因素是什么？【答】（1）主动土压力、静止土压力、被动土压力；（2）挡土墙的位移方向及大小。8-6.试阐述主动、

25、静止、被动土压力的定义和产生的条件，并比较三者的数值大小。【答】主动土压力是挡土墙在土压力作用下向前转动或移动，墙后土体向下滑动，达一定位移时， 墙后土体处于（主动）极限平衡状态，此因摘背上作用的土压力，用表示。静止土压力是当挡土墙在土压力作用下无任何移动或转动，土体处于静止的弹性平衡状态 时，此时墙背所受的土压力嘟止土压力，用 表示。被动土压力是挡土墙的在外部荷载作用下向填土方向移动或转动时，墙挤压土体，墙后土压 力逐渐增大，达到某一位移量时，墙后土体开始上隆，作用在挡土墙上的土压力达最大值，此 时作用在墙背的土压力称为被动土压力度，oa二8-7.库仑士压力理论的基本假定是什么？【答】库伦士

26、压力理论的基本假定有：墙后的填土是理想的散粒体（粘聚力）;滑动破坏面为一平面；滑动土楔体视为刚体。8-8.比较朗肯士压力理论和库仑土压力理论的基本假定及适用条件。【答】朗肯理论假定挡土墙的墙背竖直、光滑，墙后填土表面水平且延伸到无限远处，适用 于粘性土和无粘性土。库仑理论假定滑裂面为一通过墙踵的平面， 滑动土楔体是由墙背和滑裂 面两个平面所夹的土体所组成，墙后填土为砂土。适用于各类工程形成的不同的挡土墙，应用 面较广，但只适用于填土为无粘性土的情况。8-9.何为重力式挡土墙？【答】一般由块石、毛石或混凝土材料砌筑，强身截面较大，依靠墙身自重抵抗土压力引起 的倾覆弯矩。土力学课后习题与答案思考题

27、11-1什么叫土？ 土是怎样形成的？粗粒土和细粒土的组成有何不同？1-2什么叫残积土？什么叫运积土？他们各有什么特征？1-3何谓土的级配？ 土的粒径分布曲线是怎样绘制的？为什么粒径分布曲线用半对数坐标?1-4何谓土的结构？ 土的结构有哪几种类型？它们各有什么特征？1-5 土的粒径分布曲线的特征可以用哪两个系数来表示？它们定义又如何？1-6如何利用土的粒径分布曲线来判断土的级配的好坏？1-7什么是吸着水？具有哪些特征？1-8什么叫自由水？自由水可以分为哪两种？1-9什么叫重力水？它有哪些特征？1-10 土中的气体以哪几种形式存在？它们对土的工程性质有何影响？1-11 什么叫的物理性质指标 是怎样

28、定义的？其中哪三个是基本指标？1-12 什么叫砂土的相对密实度？有何用途？1-13 何谓粘性土的稠度？粘性土随着含水率的不同可分为几种状态？各有何特性？1-14 何谓塑性指数和液性指数？有何用途？1-15 何谓土的压实性？土压实的目的是什么？1-16 土的压实性与哪些因素有关？何谓土的最大干密度和最优含水率？1-17 土的工程分类的目的是什么？1-18 什么是粗粒土？什么叫细粒土？思考题 22-1 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

29、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？2-8 你能熟练掌握角度法和叠加原理的应用吗？会计算各种荷载条件下地基中任意点的竖向附加应力吗？思考题 33-1 何谓达西定律，达西定律成立的条件有哪些？3-2 实验室内测定渗透系数的方法有几种？它们之间又什么不同？3-3 流网有什么特征？3-4 渗透变形有几种形式？各有什么特征？3-5 什么是临界水力

30、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？3-8 拉普拉斯方程是由哪两个基本定律推导出的？你认为土的透水系数是各向同性的吗？思考题 44-1 引起土体压缩的主要原因是什么？4-2 试述土的各压缩性指标的意义和确定方法。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Si(e1ie2i)H

31、i/(1e1i)或SiavipHi/(1e1i)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 d 0 时，沉降计算为什么要用基底净压力？4-6 地下水位上升或下降对建筑物沉降有没有影响？4-7 工程上有一种地基处理方法堆载预压法。它是在要修建建筑物的地基上堆载，经过一段时间之后，移去堆载，再在该地基上修建筑物。试从沉降控制的角度说明该方法处理地基的作用机理。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

32、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？5-7 何谓灵敏度和触变性？5-8 影响砂土抗剪强度的因素有哪些？5-9 何谓砂土液化？5-10 试述正常固结粘土在 UU ， CU ， CD 三种实验中的应力应变、孔隙水应力应变(或体变应变)和强度特性。5-11 试述超固结粘土在 UU ，

33、CU ， CD 三种实验中的应力应变、孔隙水应力应变(或体变应变)和强度特性。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 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。6-2 试述三种典型土压力发生的条件。6-3 为什么主动土压力是主动极限平衡时的最大值？而被动土压力是被动极限平衡时的最小值？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

34、存在的问题？思考题 77-1 控制边坡稳定性的因素有哪些？7-2 为什么说所有计算安全系数的极限平衡分析方法都是近似的方法？由它计算的安全系数与实际值相比，假设抗剪强度指标是真值，计算结果是偏高还是偏低？7-3 简化毕肖普条分法与瑞典条分法的主要差别是什么 ? 为什么对同一问题毕肖普法计算的安全系数比瑞典法大?7-4 不平衡推力法与杨布法有什么区别？他们可以用于圆弧滑动分析吗？7-5 为什么不同工程和不同工期容许安全系数不同？思考题 88-1 进行地基基础设计时，地基必须满足哪些条件？为什么？8-2 地基发生剪切破坏的类型有哪些？其中整体剪切破坏的过程和特征有哪些？8-3 确定地基承载力的方法

35、有哪几类？8-4 按塑性开展区方法确定地基承载力的推导是否严谨？为什么？8-5 确定地基极限承载力时,为什么要假定滑动面？各种公式假定中 .你认为哪些假定合理？哪些假定可能与实际有较大的差异？8-6 试分别就理论方法和规范方法分析研究影响地基承载力的因素有哪些？其影响的结果分别怎样？8-7 若存在较弱下卧层 ,为什么要对其进行承载力验算？土力学答案思考题 11-1 土是松散颗粒的堆积物。地球表层的整体岩石在大气中经受长期风化作用后形成形状不同，大小不一的颗粒，这些颗粒在不同的自然环境条件下堆积（或经搬运沉积） ，即形成了通常所说的土。粗粒土中粒径大于mm的粗粒组质量多于总质量50%,细粒土中粒

36、径小于mm的细粒组质量多于或等于总质量50%。1-2 残积土是指岩石经风化后仍留在原地未经搬运的堆积物。残积土的明显特征是， 颗粒多为角粒且母岩的种类对残积土的性质有显著影响。 母岩质地优良，由物理风化生成的残疾土，通常是坚固和稳定的。母岩质地不良或经严重化学风化的残积土，则大多松软，性质易变。运积土是指岩石风化后经流水、 风和冰川以及人类活动等动力搬运离开生成地点后的堆积物。由于搬运的动力不同，分为坡积土、冲积土、风积土、冰碛土和沼泽土等。坡积土一般位于坡腰或坡脚，上部与残积土相连，颗粒分选现象明显，坡顶粗坡下细；冲积土具有一定程度的颗粒分选和不均匀性；风积土随风向有一定的分选性，没有明显层

37、里，颗粒以带角的细砂粒和粉粒为主，同一地区颗粒较均匀，黄土具有湿陷性；冰碛土特征是不成层，所含颗粒粒径的范围很宽，小至粘粒和粉粒，大至巨大的漂石，粗颗粒的形状是次圆或次棱角的有时还有磨光面；沼泽土分为腐植土和泥炭土，泥炭土通常呈海绵状，干密度很小，含水率极高，土质十分疏松，因而其压缩性高、强度很低而灵敏度很高。1-3 土中各种大小的粒组中土粒的相对含量称为土的级配。粒径分布曲线是以土粒粒径为横坐标（对数比例尺） ，小于某粒径土质量占试样总质量的百分数为纵坐标绘制而成的曲线。由于土的粒径相差悬殊， 因此横坐标用对数坐标表示， 以突出显示细小颗粒粒径。1-4 土的结构是指土的物质组成(主要指土里，

38、也包括孔隙)在空 间上的相互 排列及土粒间联结特征的总和。土的结构通常包括单粒、分散、絮状三种结构。单粒结构比较稳定，孔隙所占的比例较小。对于疏松情况下的砂土，特别是 饱和的粉细砂，当受到地震等动力荷载作用时，极易产生液化而丧失其承载 能力；分散结构的片状土粒间相互接近于平行排列，粒间以面 -面接触为主； 絮状结构的特征是土粒之间以角、边与面的接触或变与边的搭接形式为主， 这种结构的土粒呈任意排列，具有较大的孔隙，因此其强度低，压缩性高， 对扰动比较敏感，但土粒间的联结强度会由于压密和胶结作用逐渐得到增强。1-5粒径分布曲线的特征可用不均匀系数 Cu和曲率系数Cc来表示。2定义为： Cu d0

39、Cc (d30)d10d10d60式中：d10, d30和d60为粒径分布曲线上小于某粒径的土粒含量分别为10%，30%和60%时所对应的粒径。1-6 土的级配的好坏可由土中的土粒均匀程度和粒径分布曲线的形状来决定， 而土粒的均匀程度和曲线的形状又可用不均匀系数和曲率系数来衡量，对于纯净的砾、砂，当Cu大于或等于5,而且Cc等于13时，它的级配是良好的； 不能同时满足上述条件时，它的级配是不良的。1-7吸着水是由土颗粒表面电分子力作用吸附在土粒表面的一层水。吸着水比普通水有较大的粘滞性， 较小的能动性和不同的密度。 距土颗粒表 面愈近电分子引力愈强，愈远，引力愈弱。又可分为强吸着水和弱吸着水。

40、1-8离开土颗粒表面较远，不受土颗粒电分子引力作用，且可自由移动的水成 为自由水。自由水又可分为毛细管水和重力水两种。1-9 在重力或水位差作用下能在土中流动的自由水称为重力水。重力水与普通水一样，具有溶解能力，能传递静水和动水压力，对土颗粒有 浮力作用。它能溶蚀或析出土中的水溶盐，改变土的工程性质。1-10存在于土中的气体可分为两种基本类型：一种是与大气连通的气体；另一种是与大气不通的以气泡形式存在的封闭气体。土的饱和度较低时，土中气体与大气相连通，当土受到外力作用时，气体 很快就会从孔隙中排出，土的压缩稳定和强度提高都较快，对土的性质影 响不大。但若土的饱和度较高，土中出现封闭气泡时，封闭

41、气泡无法溢出，在外力作用下，气泡被压缩或溶解于水中，而一旦外力除去后，气泡就又 膨胀复原，所以封闭的气泡对土的性质有较大的影响。土中封闭气泡的存 在将增加土的弹性，它能阻塞土内的渗流通道使土的渗透性减小，并能延 长土体受力后变形达到稳定的历时。1-11 土的一些物理性质主要决定于组成土的固体颗粒、孔隙中的水和气体这三相所占的体积和质（重）量的比例关系，反映这种关系的指标称为土的物 理性质指标。土的物理性质指标是根据组成土的固体颗粒、孔隙中的水和 气体这三相所占的体积和质（重）量的比例关系来定义的。含水率、密度 和土粒比重是基本指标。1-12相对密实度是以无粘性土自身最松和最密两种极限状态作为判

42、别的基准，定义为：Dr emax e0max emin相对密实度常用来衡量无粘性土的松紧程度。1-13稠度是指粘性土的干湿程度或在某一含水率下抵抗外力作用而变形或破坏的能力，是粘性土最主要的物理状态指标。随含水率的不同可分为流态、可塑态、半固态和固态。流态时含水率很大，不能保持其形状，极易流动；可塑态时土在外力作用 下可改变形状但不显著改变其体积，也不开裂，外力卸除后仍能保持已有 的形状；半固态时粘性土将丧失其可塑性，在外力作用下不产生较大的变 形且容易破碎。固态时含水率进一步减小，体积不再收缩，空气进入土体， 使土的颜色变淡。1-14液限和塑限之差的百分数值（去掉百分号）称为塑性指数，用 I

43、P表示，取 整数，即：IP Wl wP粘性土的状态可用液性指数来判别，其定义为：w wP w wPI LIWl WPI P塑性指数是反映粘性土性质的一个综合性指标。一般地，塑性指数越高， 土的粘粒含量越高，所以常用作粘性土的分类指标。液性指数表征乐土的 天然含水率与界限含水率之间的相对关系，表达了天然土所处的状态。1-15 土的压实性是指在一定的含水率下，以人工或机械的方法，使土能够压实 到某种密实程度的性质。为了保证填土有足够的强度，较小的压缩性和透水性，在施工中常常需要 压实填料，以提高土的密实度和均匀性。1-16影响土压实性的因素很多，主要有含水率、击实功能、土的种类和级配以 及粗粒含量

44、等。当含水率较小时，土的干密度随着含水率的增加而增大，而当干密度随着 含水率的增加达到某一值后，含水率的继续增加反而使干密度减小，干密 度的这一最大值称为该击数下的最大干密度，此时相应的含水率称为最优 含水率。1-17为了能大致判别土的工程特性和评价土作为地基或建筑材料的适宜性，有 必要对土进行科学的分类。1-18试样中粒径大于项的粗粒组质量多于总质量 50%的土称为粗粒土。试样中粒径小于项的细粒组质量多于或等于总质量50%的土称为细粒土。思考题22-1 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

45、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

46、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

47、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：uo rwhw思考题33-1 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- 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，其使用界限可以考虑为：Re wvd /1.03-2 室内测定土的渗透系数的方法可分为常水头试验和变水头试验两种。常水头法是在整个试验过程中水头保持不变， 适用于透水性强的无粘性土； 变水头法在整个

48、试验过程中，水头是随着时间而变化的，适用于透水性弱 的粘性土。3-3 流网具有下列特征：(1)流线与等势线彼此正交；(2)每个网格的长度比为常数，为了方便常取 1,这时的网格就为正方形 或曲边正方形；(3)相邻等势线间的水头损失相等；(4)各溜梢的渗流量相等。3-4 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。3-5 土体抵抗渗透破坏的能力称为抗渗强度，通

49、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。 TOC o 1-5 h z 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，建议按下式 估算：icr 243寸；icr (1 nL) 0.79(1 n) (1 CD0)管涌土的临界水力梯度：icr 2.2G 1)(1 n)2-dl d2。3-6 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h,当有向上渗流作用时，孔隙水应力增加了howw一旦

50、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。3-7 不相同。由达西定律求出的渗透速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。3-8 、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 qy (qx dx) (qy dy) xy2.2.二

51、、假定土是各向同性的，即kx等于ky,则一 4 0 x y土的渗透系数不是各向同性的。思考题44-1 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。4-2 压缩系数av是指单位压力增量所引起的空隙比改变量，即ep压缩曲线的割线的坡度，av包且 一；e .lg（一）；PiP2 PlP压缩指数Cc是指elgp曲线直线段的坡度，即：Cce1 e2ig P2 ig Pi回弹再压缩指数Cs是指回弹再压缩曲线(在elgP平面内)直线段的坡度; 体积压缩系数mv定义

52、为土体在单位应力作用下单位体积的体积变化，其大 小等于av/(1 e)；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；Esz，。4-3 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。4-4 前式更准确些，因为压缩系数常取为 100kPa至200kPa范围内的值。4-5 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。4-6 有4-7 事先对地基堆载预压，能使地基在荷载作用下完

53、成瞬时沉降和住固结沉降， 将减少建筑物修盖之后的最终沉降量。4-8 在荷载施加的瞬时，由于孔隙水来不及排出，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 u4-9 不对4-10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

54、部岩层被冲蚀或移去，现已回弹稳定。思考题5 5-1 土的抗剪强度是指土体对于外荷在所产生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 0=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一一称为莫尔一库仑破坏准则。根据莫尔一库仑破坏准则来研究某一土体单

55、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平衡条件。5-5 不是。由f 45 /2,知当。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

56、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，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 灵敏度定义为原状试样的无侧限抗压强度与相同含水率下重塑试样的无侧 限抗压强度之比，即：St qu.qu。在含水率不变的条件下粘土因重塑而软化 （强度降低），软化后又随静置时间的延长而硬

57、化 （强度增长）的这种性质称为粘土的触变性。5-8 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。5-9 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 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C

58、u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。思考题 6 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 静止土压力发生在挡土墙为刚性、墙体不发生任何位移的情况下；主动土压力发生在挡土墙背离填土方向转动或移动达到极限平衡状态的情况下；被动土压力发生在墙体向着填土方向转动或移动达到极限平衡状态的情况下。6-3 可以把主动土压力看作是滑动块体在自重应力下克服滑动面上的摩擦力而向前滑动的力，当 E 值越大，块体向下滑动的可能性也越大，所以产生最大 E 值的滑动面就是实际发生的真正滑动面，因此住动土压力是主动极限平衡是的最大值。当挡土墙向填土方向挤压时，最危险滑动面上的 E 值一定是最小的，因为此时滑动土体所受的阻力最小，最容易被向上推出，所以作用在墙