《土力學》知識點總結

1、第一章 土的物理性質一 思考題1 土是如何生成的？它與其他材料的最大區(qū)別是什么？答：土是地殼巖石經受強烈風化的產物，是各種礦物顆粒的集合體。與其他材料的最大區(qū)別是：一般的建筑材料可由設計人員指定品種或型號，品種或型號一旦確定，力學性質參數(shù)也就確定；土則不同，建筑物以天然土層作為地基。擬建地點是什么土，設計人員就以這種土作為設計對象，且由于土是自然歷史的產物，性質很不均勻，而且復雜多變。土的應力-應變關系是非線形的，而且不唯一；土的變形在卸荷后一般不能完全恢復；土的強度也是變化的；土對擾動特別敏感。2 土是由哪幾部分組成的？ 答：自然界的土體由固相（固體顆粒）、液相（土中水）和氣相（土中氣體）組

2、成，通常稱為三相分散體系。3 什么叫土粒的顆粒級配？如何從級配曲線的陡緩判斷土的工程性質？答：天然土體中包含大小不同的顆粒，為了表示土粒的大小及組成情況，通常以土中各個粒組的相對含量來表示，稱為土的顆粒級配。 根據(jù)曲線的坡度和曲率可判斷土的級配情況。如果曲線平緩，表示土粒大小都有，即級配良好；如果曲線較陡，則表示顆粒粒徑相差不大，粒徑較均勻，即級配不良。級配良好的土，較粗顆粒間的孔隙被較細的顆粒所填充，因而土的密實度較好。4 何謂土的結構？土的結構有幾種？答：土的結構是指土在成土過程中所形成的土粒的空間排列及其聯(lián)結形式，與組成土的顆粒大小、顆粒形狀、礦物成分和沉積條件有關。一般可歸納為單粒結構

3、、蜂窩結構和絮狀結構三種基本類型。5 土的物理性質指標有幾個？哪些是直接測定的？如何測定？答：土的物理性質指標有：土的密度、土粒相對密度、土的含水量、土的干密度、土的飽和密度、土的有效密度、土的孔隙比和孔隙率等。土的密度（通過環(huán)刀法測定）、土粒相對密度（通過比重瓶法測定）和土的含水量（通過烘干法測定）是直接測定的物理性質指標。6 土的物理狀態(tài)指標有幾個？答：土的物理狀態(tài)，對于無粘性土是指土的密實程度，對于粘性土則是指土的軟硬程度，也稱為粘性土的稠度。描述砂土密實狀態(tài)的指標有：孔隙比和相對密度；粘性土的稠度狀態(tài)的指標有：液限、塑限、塑性指數(shù)和液性指數(shù)等。7 地基土如何按其工程性質進行分類？答：根

4、據(jù)地基規(guī)范作為建筑地基上的土（巖），可分為巖石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。二 習題1-1 一塊原狀土樣，經試驗測得土的天然密度，含水量為12.9%，土粒相對密度，求孔隙比e、孔隙率n和飽和度。解：（1） （2） （3）1-2 某砂土土樣的天然密度為，天然含水量為，土粒的相對密度為2.67，烘干后測定最小孔隙比為 0.461，最大孔隙比為0.943，試求天然孔隙比e和相對密度，并評定該砂土的密實度。解：（1） （2）判定該砂土的密實度為：中密1-3粘性土的含水量，液限，塑限，要求：計算該土的塑性指數(shù)：根據(jù)塑性指數(shù)確定該土的名稱；計算該土的液性指數(shù)；按液性指數(shù)確定土的狀態(tài)。解：（1）

5、為粘土 （2） 土的狀態(tài)為可塑態(tài)第二章 土的滲透性一 思考題1 什么是土的毛細性？什么是土的毛細現(xiàn)象？土的毛細現(xiàn)象對工程有什么影響？答：土的毛細性是指土能夠產生毛細現(xiàn)象的性質。土的毛細現(xiàn)象是指土中水在表面張力作用下，沿著細微孔隙向上及向其他方向移動的現(xiàn)象。對工程的影響如下：1） 毛細水的上升是引起路基凍害的因素之一；2） 對于房屋建筑，毛細水的上升會引起地下室過分潮濕；3） 毛細水的上升可能引起土的沼澤化和鹽漬化，對建筑工程及農業(yè)經濟都有很大影響。2 土層中的毛細水帶分為幾種？有什么特點？答：分為三種：正常毛細水帶；毛細網(wǎng)狀水帶和毛細懸掛水帶。正常毛細水帶位于毛細水的下部，與地下潛水連通，它會

6、隨著地下水位的升降而做相應的移動；毛細網(wǎng)狀水帶位于毛細水帶的中部，它可以在表面張力和重力作用下移動；毛細懸掛水帶位于毛細水帶的上部，當?shù)乇碛写髿饨邓a給時，毛細懸掛水在重力作用下向下移動。3 何謂動力水？何謂臨界水頭梯度？答：我們把水流作用在單位體積土體中土顆粒上的力稱為動水力，也稱滲流力。它的作用方向與水流方向一致。當向上的動水力與土的有效重度相等時，這時土顆粒間的壓力等于零，土顆粒將處于懸浮狀態(tài)而失去穩(wěn)定，這種現(xiàn)象就稱為流沙現(xiàn)象。這時的水頭梯度稱為臨界水頭梯度。4 土發(fā)生凍脹的原因是什么？影響凍脹的因素有哪些？答：使土發(fā)生凍脹的原因是凍結使土中水分向凍結區(qū)遷移和積聚。影響因素有：土的因素；

7、水的因素和溫度因素。二 習題2-1 某基坑在細砂層中開挖，經施工抽水，待水位穩(wěn)定后，實測水位從初始水位5.5m降到3.0m。滲流路徑長10m。根據(jù)場地勘察報告：細砂層飽和重度，試求滲透水流的平均速度和滲流力，并判別是否會產生流砂現(xiàn)象。解：細砂層的有效重度所以不會因基坑抽水而產生流砂現(xiàn)象。第三章 土中的應力一 思考題1 什么是土的自重應力和附加應力？研究自重應力的目的是什么？答：地基中的自重應力是指土體本身的有效重力產生的應力；附加應力是由于外荷載（建筑荷載、車輛荷載、土中水的滲流力、地震力等）的作用，在土體中產生的應力增量。 研究地基自重應力的目的是為了確定土體的初始應力狀態(tài)。2 何謂基底壓力

8、？影響基底壓力分布的因素有哪些？工程實踐中對基底壓力分布作了怎樣的簡化？答：基底壓力：作用于基礎底面?zhèn)髦恋鼗膯挝幻娣e壓力稱為基底壓力。由于基底壓力作用于基礎與地基的接觸面上，也稱為接觸壓力。其反作用力即地基對基礎的作用力，稱為地基反力。影響基底壓力分布的因素有很多如：基礎的形狀、平面尺寸、剛度、埋深、基礎上作用荷載的大小及性質、地基土的性質等。精確地確定基底壓力是一個相當復雜的問題。目前在工程實踐中，一般將基底壓力分布近似按直線考慮，根據(jù)材料力學公式進行簡化計算。3 在集中荷載作用下地基中附加應力的分布規(guī)律是什么？答：在荷載面以下同一深度的水平面上，沿荷載軸線上的附加應力最大，向兩邊逐漸減小

9、；在荷載軸線上，里荷載面愈遠，附加應力愈小。這是由于荷載作用在地基上時，產生應力擴散的結果。4 何謂角點法？應用角點法時應注意什么問題？答：計算矩形面積受豎向均布荷載作用下，地基中任一點的附加應力時，可以加幾條輔助線，通過需計算的點，將矩形面積劃分成n個矩形，應用公式分別計算各劃分的矩形上的荷載產生的附加應力，進行疊加，此法稱為角點法。 應用角點法時應注意：劃分的每一個矩形，都有一個角點為所求應力的點；所有劃分的各矩形面積的總和，應等于原有受荷的面積；所劃分的每一個矩形面積中L為長邊，b為短邊。6 對于上層硬下層軟或上層軟下層硬的雙層地基，在軟硬分界面上的應力分布較均質土有何區(qū)別？答：對于上層

10、軟下層硬的雙層地基，此時，土層中的附加應力比均質土有所增加，即存在所謂的應力集中現(xiàn)象。巖層埋藏越淺，應力集中的影響越明顯。對于上層硬下層軟的雙層地基，則往往出現(xiàn)應力.二 習題3-1有一多層地基地質剖面圖如圖所示：試計算自重應力。 解：3-2 已知某工程為條形基礎，長度為l=18b，寬度為b。在偏心荷載作用下，基礎底面邊緣處附加應力。選擇一種最簡便方法，計算此條形基礎中心點下，深度為：處地基中的附加應力。解：最簡便方法?。海?）查表得： （2）查表得：（3）查表得：（4）查表得：（5）查表得：第四章 土的壓縮性及地基沉降一 思考題1 為什么可以說土的壓縮變形實際上是土的孔隙體積的減??？答：土的壓

11、縮性是指土在壓力作用下體積縮小的特性。研究表明，在工程實踐中可能遇到的壓力（）作用下，土粒與土中水本身的壓縮極為微小，可以忽略不計。因此，土的壓縮被認為只是由于孔隙體積減少的結果。2 地基土的壓縮摸量和變形摸量在概念上有什么區(qū)別？答：壓縮摸量：土體在側限條件下豎向壓應力與豎向總應變之比。 變形摸量：土體在側向自由變形條件下豎向壓應力與豎向總應變之比。3 什么叫正常固結土、超固結土和欠固結土？答：正常固結土：歷史上所經受的先期固結壓力等于現(xiàn)有上覆荷重的土層；超固結土：歷史上所經受的先期固結壓力大于現(xiàn)有上覆荷重的土層；欠固結土：歷史上所經受的先期固結壓力小于現(xiàn)有上覆荷重的土層。4地基變形特征值分為

12、幾類？答：沉降量；沉降差；傾斜和局部傾斜。6 何謂地基變形計算的分層總和法？它有哪些基本假定？答：分層總和法把地基土視為直線變形體，在外荷載作用下的變形只發(fā)生在有限厚度的范圍內，將壓縮層厚度內的土體分層，分別求出各分層的應力，然后用土 的應力-應變關系式求出各分層的變形量再總和起來即為地基的沉降量。分層總和法隱含了以下幾個假定：土體單向壓縮；采用基礎中心點下的 附加應力來進行變形計算；基坑開挖后地基土沒有回彈。二 習題4-1某廠房為框架結構，柱基底面為正方形，邊長，基礎埋置深度為。上部結構傳至基礎頂面荷載。地基為粉質粘土，土的天然重度，土的天然孔隙比。地下水位深3.4m，地下水位以下土的飽和重

13、度。土的壓縮系數(shù)：地下水位以上為，地下水位以下為。利用分層總和法計算柱基中點的沉降量。解： 計算地基土的自重應力基礎底面: 地下水面： 基礎底面接觸壓力基礎底面附加應力 地基中的附加應力 基礎底面為正方形用角點法計算，分成相等的四小塊，計算過程略 地基受壓層深度 地基沉降計算分層 計算層每層厚度。地下水位以上2.4m分兩層，各1.2m;第三層1.6m;第四層因附加壓力很小，可取2m.地基沉降計算 4-2 建筑物荷載、基礎尺寸和地基土的分布與性質同上題。地基土的平均壓縮摸量：地下水位以上為，地下水位以下為。地基土承載力標準值。用規(guī)范推薦法計算柱基中點的沉降量。解：地基受壓層計算深度 柱基中點沉降

14、量4-3 厚度H=10m的粘土層，上覆透水層，下臥不透水層，上下層的壓縮應力分別為：235kPa和157kPa。已知粘土層的初始孔隙比，壓縮系數(shù)，滲透系數(shù)。試求：（1）加荷一年后的沉降量；（2）地基固結度達時所需的時間t.解：由，查圖得則 由則 第五章 土的抗剪強度一 思考題1 何謂土的抗剪強度？砂土與粘性土的抗剪強度表達式有何不同？答：土的抗剪強度是指土體抵抗剪切破壞的極限能力。 砂土的抗剪強度表達式：粘性土的抗剪強度表達式：2 測定土的抗剪強度指標主要有哪幾種方法？答：土的抗剪強度指標是通過剪切試驗測定的。按常用的剪切試驗儀器分類，共有四種：直接剪切試驗、三軸剪切試驗、無側限抗壓強度試驗和

15、十字板剪切試驗。3 土體中發(fā)生剪切破壞的平面是不是剪應力最大的平面？在什么情況下，破裂面與最大剪應力面是一致的？一般情況下，破裂面與大主應力面成什么角度？答：土體中發(fā)生剪切破壞的平面不一定是剪應力最大的平面。當破裂面與大主應力面成角時破裂面與最大剪應力面是一致的。一般情況下，破裂面與大主應力面成角。4 何謂土的極限平衡狀態(tài)和極限平衡條件？答：當土體的剪應力等于土的抗剪強度時的臨界狀態(tài)稱謂“極限平衡狀態(tài)”。當土體處于極限平衡狀態(tài)時的土的抗剪強度指標之間的關系式，即與內摩擦角、內聚力之間的數(shù)學表達式稱為土的“極限平衡條件”。5 影響土體抗剪強度的因素有哪些？答：土的組成、原始密度、孔隙比及含水量等

16、因素；土的結構性；應力歷史；加荷條件；土的各向異性；應變強度軟化。二 習題5-1 某條形基礎下地基土中一點的應力為：，已知土的，問該點是否破壞？解：根據(jù)和求出所以該點未剪切破壞5-2 設砂土地基中一點的大小主應力分別為和，其內摩擦角，求： （1）該點最大剪應力是多少？最大剪應力面上的法向應力為多少？ （2）此點是否已達到極限平衡狀態(tài)？為什么？ （3）如果此點未達到平衡狀態(tài)，令大主應力不變，而改變小主應力，使該點達到極限平衡狀態(tài)，這時小主應力應為多少？（答案：未達到極限平衡狀態(tài)；）解：（1）（2）所以該點未剪切破壞（3）要破壞，5-3 某飽和粘性土無側限抗壓強度試驗得不排水抗剪強度，如果對同一土

17、樣進行三軸不固結不排水試驗，施加周圍壓力，問試件將在多大的軸向壓力作用下發(fā)生破壞？（答案：）解：已知，可知：摩爾應力圓直徑為又 ，為水平線 所以 第六章 土壓力一 思考題1 土壓力有哪幾種？影響土壓力大小的因素是什么？答：靜止土壓力，被動土壓力和主動土壓力。 根據(jù)研究，影響土壓力的大小和分布的因素很多，處了與土的性質有關外，還和墻體的位移方向、位移量、土體與結構物間的相互作用以及擋土結構物類型有關。2 試闡述主動、被動、靜止土壓力產生的條件，并比較三者的大小。答：當擋土墻具有足夠的截面，并且建立在堅實的地基上，墻在墻后填土的推力作用下，不產生任何移動或轉動時，墻后土體處于彈性平衡狀態(tài)，此時，作

18、用于墻背上的土壓力稱為靜止土壓力（）。 如果墻基可以變形，墻在土壓力作用下產生向著離開填土方向的移動或繞墻根的轉動時，墻后土體因側面所受限制的放松而有下滑趨勢。當墻的移動或轉到達到某一數(shù)量時，滑動面上的剪應力等于土的抗剪強度，墻后土體達到主動極限平衡狀態(tài)，這時作用在墻上的土推力達到最小值，稱為主動土壓力（）。 當擋土墻在外力作用下向著填土方向移動或轉動時，墻后土體受到擠壓，有上滑趨勢。為阻止其上滑，土內剪應力反向增加，使得作用在墻背上的土壓力加大。直到墻的移動量足夠大時，滑動面上的剪應力又等于抗剪強度，墻后土體達到被動極限平衡狀態(tài)，這時作用在墻上的土抗力達到最大值，稱為被動土壓力（）。三者之間

19、的關系：3 郎肯土壓力理論有何假設條件？ 答：它是根據(jù)半空間土體處于極限平衡狀態(tài)下的大小主應力之間關系，導出土壓力計算方法。它假設：墻體為剛體；墻背垂直、光滑；填土面水平。4 庫侖土壓力理論的基本假定是什么？適用于什么范圍？答：假定為：墻后的填土是理想的散粒體；滑動破壞面為通過墻踵的平面；滑動土楔為一剛塑性體，本身無變形。庫侖土壓力理論的適用范圍很廣，它可用于填土面形狀任意、墻背傾斜情況，并可考慮墻背實際的摩擦角，但應注意只能求解墻后填土為無粘性土，對粘性土不能用該理論求解。5 擋土墻有哪幾種類型？各有什么特點？各自適用于什么條件？答：重力式擋土墻。這種形式的擋土墻通常由塊石或素混凝土砌筑而成

20、?？孔陨淼闹亓砭S持墻體穩(wěn)定，墻體的抗拉、抗剪強度都比較低。它具有結構簡單、施工方便、易于就地取材等優(yōu)點，在工程中應用較廣。懸壁式擋土墻。一般是用鋼筋混凝土建造，它是由三個懸臂組成。墻的穩(wěn)定主要靠墻踵懸臂上的土重維持，墻體內的拉應力由鋼筋承受。這類擋土墻的優(yōu)點是能充分利用鋼筋混凝土的受力特點，墻體截面尺寸較小，在市政工程以及廠礦儲庫中較常使用。扶壁式擋土墻。當墻高較大時，懸臂式擋土墻的立臂推力作用產生的彎矩與撓度較大，為了增加立臂抗彎性能和減少鋼筋用量，常沿墻的縱向每隔一定距離設一道扶臂。墻體穩(wěn)定主要靠扶臂間土重維持。6 擋土墻設計中需要進行哪些驗算？答：穩(wěn)定性驗算：包括抗傾覆穩(wěn)定和抗滑移穩(wěn)定

21、驗算，必要時還要進行地基深層穩(wěn)定性驗算；地基承載力驗算；墻身強度驗算。二 習題6-1 擋土墻高6m，墻背豎直光滑，填土面水平，填土為粘性土，其重度、內摩擦角、內聚力分別為：，試計算主動土壓力及作用點位置。解：墻底處的土壓力強度臨界深度：主動土壓力：主動土壓力距墻底的距離為：6-2擋土墻高5m，墻背豎直光滑,墻后填土為砂土，表面水平， ，墻后地下水位高出墻底2m，水上填土的重度，水下土的飽和重度為，求出總側壓力的大小。解：各層面得土壓力強度為：主動土壓力：靜水壓力：總側側向壓力： 6-3某重力式擋土墻高 ，墻頂寬，墻底寬。墻背直立，光滑，填土面水平，墻體重度為，墻后填土為無粘性土，內摩擦角，重度

22、，墻底摩擦系數(shù)，地基承載力設計值。驗算擋土墻的抗傾覆和抗滑移穩(wěn)定性。解： 土壓力： 擋土墻的自重： 穩(wěn)定性驗算： 所以穩(wěn)定性滿足要求。第七章 土坡穩(wěn)定分析一 思考題1什么是土坡的穩(wěn)定性分析？常用的分析方法有哪些？最危險的滑動面怎么確定？答：所謂土坡的穩(wěn)定性分析，就是用土力學的理論來研究發(fā)生滑坡時滑面可能的位置和形式、滑面上的剪應力和抗剪強度的大小、抵抗下滑的因素分析以及如何采取措施等問題，以估計土坡是否安全，設計的坡度是否符合技術和經濟的要求。簡言之，在工程實踐中，分析土坡穩(wěn)定的目的是檢驗所設計的土坡斷面是否安全與合理，邊坡過陡可能發(fā)生塌滑，過緩則使土方量增加。土坡的穩(wěn)定安全度是用穩(wěn)定安全系數(shù)

23、表示的。 土坡穩(wěn)定分析方法主要有極限平衡法、極限分析法和有限元法等，目前最常用的是極限平衡法。它的一般步驟是先假定土坡沿某一確定的滑動面滑動，根據(jù)滑動土體的靜力平衡條件和摩爾-庫倫破壞準則計算該滑動面滑動的可能性，即安全系數(shù)的大小。然后系統(tǒng)選取許多個可能的滑動面，用同樣方法計算穩(wěn)定安全系數(shù)，安全系數(shù)最小的滑動面就是最可能出現(xiàn)的危險滑動面。 2 導致土坡失穩(wěn)的因素有哪些？如何防止邊坡滑動？ 答：導致土坡失穩(wěn)的因素有：土坡作用力發(fā)生變化；土抗剪強度降低；靜水壓力的作用；地下水在土壩或基坑等邊坡中的滲流常常是邊坡失穩(wěn)的重要因素。防止邊坡滑動的措施：加強巖土工程勘察；根據(jù)當?shù)亟涷灒x取適宜的坡形和坡度；對于土質邊坡或易于軟化的巖質邊坡，在開挖時應采取相應的排水和坡腳、坡面保護措施，并不得在影響邊坡穩(wěn)定性的范圍內積水。開挖土石方時，宜從上到下依次進行，并防止超挖。若邊坡穩(wěn)定性不足時，可采取放緩坡度，設置減荷平臺，分期加荷及設置相應的支擋結構等措施。對軟土，特別是靈敏度較高的軟土，應注意防止對土的擾動，控制加荷速率。為防止振動等對邊坡的影響，樁基施工宜采取壓樁、人工挖孔樁或重錘低擊、低