土力學(xué)復(fù)習(xí)資料課件

1、第一章 土的物理性質(zhì)和工程分類(lèi)一、單項(xiàng)選擇題1. 土顆粒的大小及其級(jí)配，通常是用粒徑級(jí)配曲線來(lái)表示的。級(jí)配曲線越平緩表示 。 (A) 土粒大小較均勻，級(jí)配良好 (B) 土粒大小不均勻，級(jí)配不良(C) 土粒大小不均勻，級(jí)配良好2. 對(duì)土粒產(chǎn)生浮力的是 。(A) 毛細(xì)水 (B) 重力水 (C) 結(jié)合水 3. 毛細(xì)水的上升，主要是水受到下述何種力的作用？ (A) 粘土顆粒電場(chǎng)引力作用(B) 孔隙水壓力差的作用(C) 水與空氣交界面處的表面張力作用4. 三種粘土礦物中， 的結(jié)構(gòu)單元最穩(wěn)定。(A) 蒙脫石 (B) 伊利石 (C) 高嶺石5. 顆粒表面具有很強(qiáng)的吸附水化陽(yáng)離子和水分子的能力，稱(chēng)為表面能。顆

2、粒大小和表面能之間的關(guān)系為 。(A) 顆粒越大，表面能越大 (B) 顆粒越細(xì)，表面能越大 (C) 顆粒越圓，表面能越大6. 三種粘土礦物的親水性大小，哪種次序排列是正確的： (A)高嶺石伊利石蒙脫石 (B) 伊利石蒙脫石高嶺石 (C) 蒙脫石伊利石高嶺石二、填空題1. 顆粒級(jí)配曲線越 ，不均勻系數(shù)越 ，顆粒級(jí)配越 。為獲得較大密實(shí)度，應(yīng)選擇級(jí)配 的土料作為填方或砂墊層的土料。2.粘粒含量越 ，顆粒粒徑越 ，比表面積越 ，親水性越 ，可吸附弱結(jié)合水的含量越 ，粘土的塑性指標(biāo)越 3.塑性指標(biāo)Ip= ,它表明粘性土處于可塑性狀態(tài)時(shí) 的變化范圍，它綜合反映了 、 等因素。因此規(guī)范規(guī)定： 為粉質(zhì)粘土，

3、為粘土。4. 粘性土的液性指標(biāo)IL= ,它的正負(fù)、大小表征了粘性土的 狀態(tài)，規(guī)范按IL將粘性土的狀態(tài)劃分為： ， ， ， ， 。三、簡(jiǎn)答題1. 什么是粒組？什么是粒度成分？土的粒度成分的測(cè)定方法有哪兩種，它們各適用于何種土類(lèi)？2. 什么是顆粒級(jí)配曲線，它有什么用途？3. 土中水有幾種存在形態(tài)，各有何特性？4. 土的結(jié)構(gòu)有哪幾種類(lèi)型？各對(duì)應(yīng)哪類(lèi)土？5.什么叫界限含水率？液限、塑限、縮限的概念6.描述土體壓實(shí)性與含水率的關(guān)系，什么是最優(yōu)含水率？四、推導(dǎo)題1.2.五、計(jì)算題1. 某一塊試樣在天然狀態(tài)下的體積為60cm3，稱(chēng)得其質(zhì)量為108g，將其烘干后稱(chēng)得質(zhì)量為96.43g，根據(jù)試驗(yàn)得到的土粒比重G

4、s為2.7，試求試樣的濕密度、干密度、飽和密度、含水率、孔隙比、孔隙率和飽和度。2.某砂土土樣的密度為1.77 g/ cm3，含水率為9.8，土粒比重為2.67，烘干后測(cè)定最小空隙比為0.461，最大空隙比為0.943，試求空隙比e和相對(duì)密實(shí)度Dr，并判定該砂土的密實(shí)度。3.土料室擊實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示，繪制關(guān)系曲線，求最優(yōu)含水率和最大干密度。含水率w(%)510203040密度（g/ cm3）1.581.761.942.022.064.某一完全飽和粘性土試樣的含水率為30，土粒比重為2.73，液限為33，塑限為17，求空隙比、干密度和飽和密度，并按塑性指數(shù)和液性指數(shù)分別定出該粘性土的分類(lèi)名和軟

5、硬狀態(tài)。答案：一、單項(xiàng)選擇題1.C 2.B 3.C 4. C 5. B 6.C二、填空題1. 平緩（陡），大（?。茫ú睿?，良好。2.多（少），細(xì)（粗），大（?。?，強(qiáng)（弱），多（少），大（?。?. Ip= wLwp ，含水量，粘粒的含量、粘土礦物，10Ip17，Ip 174.,軟硬，堅(jiān)硬，硬塑，可塑，軟塑，流塑三、簡(jiǎn)答題1.土粒大小在一定程度上反映了土性質(zhì)的差異，土粒大小通常用粒徑表示。 粒組：通常把工程性質(zhì)相近的土粒合并為一組。 粒徑分析方法：篩分法（d>0.075mm的土），密度計(jì)法（d<0.075mm的土）。2. 工程中常用土中各粒組的相對(duì)含量，占干土總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，

6、稱(chēng)為土的粒徑級(jí)配。按粒徑分布曲線可求得：（1）土中各粒組的土粒含量，用于粗粒土的分類(lèi)和大致評(píng)估土的工程性質(zhì)；（2）某些特性粒徑，用于建筑材料的選擇和評(píng)價(jià)土級(jí)配的好壞。根據(jù)某些特征粒徑，可得到兩個(gè)有用的指標(biāo)，即不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc 3. 吸著水（結(jié)合水），離開(kāi)土顆粒表面較遠(yuǎn)，不受土顆粒電分子引力作用，且可自由移動(dòng)的水稱(chēng)為自由水（分為毛細(xì)管水和重力水）4. 單粒結(jié)構(gòu)（砂土礫石）、蜂窩結(jié)構(gòu)（粉土）、絮狀結(jié)構(gòu)（粘土）5. 粘性土從一種狀態(tài)過(guò)渡到另一種狀態(tài)，可用某一界限含水率來(lái)區(qū)分，叫界限含水率。液限（WL）：從流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水率。塑限（Wp）：從可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)的界限含

7、水率。縮限（Ws）：從半固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)的界限含水率，亦即粘性土隨著含水率的減小而體積開(kāi)始不變時(shí)的含水率。6.（1）當(dāng)含水率較低（顆粒表面的水膜很?。┩疗?土粒之間存在著強(qiáng)結(jié)合水，土粒間電分子引力較大，擊實(shí)時(shí)土粒難于移動(dòng)，擊實(shí)時(shí)土粒難于移動(dòng)，擊實(shí)效果差。（2）當(dāng)含水率達(dá)到最優(yōu)含水率，顆粒間存在部分的強(qiáng)結(jié)合水、部分的弱結(jié)合水，弱結(jié)合水在擊實(shí)過(guò)程中起到潤(rùn)滑作用，因而擊實(shí)效果好（3）當(dāng)含水率較高，土偏濕，土粒中存在大量的自由水，在擊實(shí)過(guò)程中不易很快的排除，這阻止了顆粒的靠擾，因引擊實(shí)效果差。使土體壓實(shí)，得到最大干密度這時(shí)土體的含水率為最優(yōu)含水率。四、推導(dǎo)題1.2.五、計(jì)算題1.解：（1）已知

8、V60cm3，m=108g，=m v=108 60=1.8g/cm3（2）已知ms=96.43g， mw=mms=10896.43=11.57gw= mw ms11.5796.43=12%（3）已知Gs=2.7，則Vs= ms s=96.43 2.735.7cm3 Vv=VVs=6035.724.3cm3 e= Vv Vs24.3 35.7=0.68（4） n= Vv V24.3 60=40.5（5）Vw = mw w=11.57 111.57cm3 St= Vw Vv=11.57 24.3482.解 該砂土的密實(shí)度屬于中密3.解 最優(yōu)含水率20，最大干密度1.62 g/ cm34. Ip=

9、wLwp 0.330.170.1616該粘性土為粉質(zhì)粘土 ，軟塑第二章 土的滲透性與滲流一、簡(jiǎn)答題1. 達(dá)西定律的基本假定及應(yīng)用條件適用范圍？2. 什么是管涌流土？3. 什么叫滲透力？其大小和方向如何確定？二、計(jì)算題1. 如圖計(jì)算地表以下5m處的有效應(yīng)力2. 如圖開(kāi)挖基坑，土體為均質(zhì)各向同性的粉質(zhì)粘土厚12.24m，底部為砂土。地下水在地表以下2m處。粉質(zhì)粘土的孔隙比e為0.62，比重為2.7。那么基坑開(kāi)挖多深可以避免發(fā)生流土。3. 某建筑工程基槽排水，引起地下水由下往上流動(dòng)。水頭差70cm，滲徑為60cm，砂土的飽和重度問(wèn)是否會(huì)發(fā)生流土 答案：一、簡(jiǎn)答題1. 達(dá)西定律的基本假定為水的滲透速度

10、與水力坡降成正比由于達(dá)西定律只適用于層流的情況，故一般只適用于中砂、細(xì)砂、粉砂等。2. (1)流土：在上升流作用下，動(dòng)水壓力超過(guò)土重度時(shí)，土體的表面隆起、浮動(dòng)或某一顆粒群的同時(shí)起動(dòng)而流失的現(xiàn)象稱(chēng)為流土。流土主要發(fā)生在滲流出口無(wú)任何保護(hù)的部位。流土可使土體完全喪失強(qiáng)度，危及建筑物的安全。(2)管涌：在滲流作用下，土體中的細(xì)顆粒在粗顆粒形成的孔隙中流失的現(xiàn)象稱(chēng)為管涌。主要發(fā)生在內(nèi)部結(jié)構(gòu)下穩(wěn)定的砂礫石層中。3. 滲透力：水在流動(dòng)時(shí)，水流受到來(lái)自土骨架的阻力，同時(shí)流動(dòng)的孔隙水對(duì)土骨架產(chǎn)生一個(gè)摩擦、拖曳力為滲透力。滲透力 j s滲透作用中，孔隙水對(duì)土骨架的作用力，方向與滲流方向一致。大小為二、計(jì)算題1.

11、解：地下水以上 地下水以下2.解：臨界水力坡降 實(shí)際水力坡降 3.解：臨界水力坡降 實(shí)際水力坡降 實(shí)際水力坡降大于臨界水力坡降發(fā)生流土。第三章 地基中的應(yīng)力一、簡(jiǎn)答題1. 什么是自重應(yīng)力與附加應(yīng)力？附加應(yīng)力大小與何有關(guān)？2. 附加應(yīng)力在地基中的傳播、擴(kuò)散有何規(guī)律？3. 簡(jiǎn)述土的有效應(yīng)力原理。4.什么是基底附加應(yīng)力？如何計(jì)算？二、計(jì)算題1. 計(jì)算并繪制出地基中的自重應(yīng)力沿深度的分布曲線。2. 今有均布荷載P=100kN/m2，荷載面積為2×m2，如圖所示，求荷載面積上角點(diǎn)A、邊點(diǎn)E、中心點(diǎn)O以及荷載面積外F點(diǎn)和G點(diǎn)等各點(diǎn)下z=1m深度處的附加應(yīng)力。并利用計(jì)算結(jié)果說(shuō)明附加應(yīng)力的擴(kuò)散規(guī)律。

12、答案：一、簡(jiǎn)答題1. 由土的自重在地基內(nèi)所產(chǎn)生的應(yīng)力稱(chēng)為自重應(yīng)力；由建筑物的荷載或其它外荷載(如車(chē)輛、堆放在地面的材料重量等)在地基內(nèi)所產(chǎn)生的應(yīng)力稱(chēng)為附加應(yīng)力.2. 在集中力作用線上，附加應(yīng)力隨著深度的增加而遞減;離集中力作用線某一距離時(shí)，在地表面的附加應(yīng)力為零，隨著深度的增加，逐漸遞增，但到某一深度后，又隨深度的增加而減??；在某一深度處，在同一水平面上，附加應(yīng)力在集中力作用線上最大隨著水平距離的增大而減小。3. 作用于飽和土體內(nèi)某截面上總的正應(yīng)力由兩部分組成：一部分為孔隙水壓力，它沿著各個(gè)方向均勻作用于土顆粒上，其中由孔隙水自重引起的稱(chēng)為靜水壓力，由附加應(yīng)力引起的稱(chēng)為超靜孔隙水壓力（通常簡(jiǎn)稱(chēng)

13、為孔隙水壓力）；另一部分為有效應(yīng)力，它作用于土的骨架（土顆粒）上，其中由土粒自重引起的即為土的自重應(yīng)力，由附加應(yīng)力引起的稱(chēng)為附加有效應(yīng)力。飽和土中總應(yīng)力與孔隙水壓力、有效應(yīng)力之間存在如下關(guān)系：。（1）飽和土體內(nèi)任一平面上受到的總應(yīng)力等于有效應(yīng)力加孔隙水壓力之和；（2）土的強(qiáng)度的變化和變形只取決于土中有效應(yīng)力的變化4. 基礎(chǔ)通常是埋置在天然地面下一定深度的。由于天然土層在自重作用下的變形已經(jīng)完成，故只有超出基底處原有自重應(yīng)力的那部分應(yīng)力才使地基產(chǎn)生附加變形，使地基產(chǎn)生附加變形的基底壓力稱(chēng)為基底附加壓力p0。因此，基底附加壓力是上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)傳到基底的地基反力與基底處原先存在于土中的自重應(yīng)力之差，

14、按下式計(jì)算： 二、計(jì)算題1.解：41.0m高程處(地下水位處)H144.0-41.0=3.0m =17.0×3.0=51kN/m240.0m高程處H241.0-40.0=1.0m 51+(19.0-9.8)×=60.2kN/m238.0m高程處H340.0-38.0=2.0m =60.2+(18.5-9.8)×277.6kN/m235.0m高程處H438.0-35.0=3.0m =77.6+(20-9.8)×3=108.2kN/m22.解：A點(diǎn)下的附加應(yīng)力:A點(diǎn)是矩形ABCD的角點(diǎn)，且m=L/B=2/1=2；n=z/B=1，查表得=0.1999，故kN/

15、m2E點(diǎn)下的附加應(yīng)力:通過(guò)E點(diǎn)將矩形荷載面積劃分為兩個(gè)相等的矩形EADI和EBCI。求EADI的角點(diǎn)應(yīng)力系數(shù)： ；查表得=0.1752，故=2×0.1752×100=35kN/m2O點(diǎn)下的附加應(yīng)力:通過(guò)O點(diǎn)將原矩形面積分為4個(gè)相等的矩形OEAJ，OJDI，OICK和OKBE。求OEAJ角點(diǎn)的附加應(yīng)力系數(shù)：；查表得=0.1202，故=4×0.1202×100=48.1kN/m2F點(diǎn)下附加應(yīng)力:過(guò)F點(diǎn)作矩形FGAJ，F(xiàn)JDH，F(xiàn)GBK和FKCH。假設(shè)為矩形FGAJ和FJDH的角點(diǎn)應(yīng)力系數(shù)；為矩形FGBK和FKCH的角點(diǎn)應(yīng)力系數(shù)。求： ；查表得=0.1363求

16、： ；查表得=0.0840故 =2（0.1363-0.0840）×100=10.5kN/m2G點(diǎn)下附加應(yīng)力:通過(guò)G點(diǎn)作矩形GADH和GBCH分別求出它們的角點(diǎn)應(yīng)力系數(shù)和。求： ；查表得=0.2016。求： ；查表得=0.1202。故 =（0.2016-0.1202）×100=8.1kN/m2第四章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算一、簡(jiǎn)答題1. 什么是土的壓縮性，它是由什么引起的？2. 壓縮系數(shù)的物理意義是？如何利用壓縮系數(shù)評(píng)價(jià)土的壓縮性質(zhì)？3. 什么是正常固結(jié)土、超固結(jié)土和欠固結(jié)土？土的應(yīng)力歷史對(duì)土的壓縮性有何影響？4. 分層總和法的步驟二、計(jì)算題1. 有一矩形基礎(chǔ)，放置在均質(zhì)粘

17、土層上，如圖所示。基礎(chǔ)長(zhǎng)度L為10m，寬度B為5m，埋置深度D為1.5m，其上作用著中心荷載P等于10000kN。地基上的天然濕容重為20kN/m3，飽和容重為21kN/m3，土的壓縮曲線如圖所示。若地下水位距離基底2.5m，試求基礎(chǔ)中心點(diǎn)的沉降量。 2. 設(shè)飽和粘土層的厚度為10m，位于不透水堅(jiān)硬巖層上，由于基底上作用著豎直均布荷載，在土層中引起的附加應(yīng)力的大小和分布如圖所示。若土層的初始孔隙比e1為0.8，壓縮系數(shù)av為2.5×10-4kPa1，滲透系數(shù)k為2.0cm/year。試問(wèn):(1)加荷一年后，基礎(chǔ)中心點(diǎn)的沉降量為多少？ (2)當(dāng)基礎(chǔ)的沉降量達(dá)到20cm時(shí)需要多少時(shí)間？答

18、案：一、簡(jiǎn)答題1. 土的壓縮性是指土在壓力作用下體積壓縮變小的性能。在荷重作用下，土發(fā)生壓縮變形的過(guò)程就是土體積縮小的過(guò)程。土是由固、液、氣三相物質(zhì)組成的，土體積的縮小必然是土的三相組成部分中各部分體積縮小的結(jié)果。土粒與水本身的微小變形可忽略不計(jì)，土的壓縮變形主要是由于孔隙中的水和氣體被排出，土粒相互移動(dòng)靠攏，致使土的孔隙體積減小而引起的，因此土體的壓縮變形實(shí)際上是孔隙體積壓縮，孔隙比減小所致。2. 壓縮曲線上的一段曲線的斜率壓縮系數(shù)是表示土的壓縮性大小的主要指標(biāo)，其值越大，表明在某壓力變化范圍內(nèi)孔隙比減少得越多，壓縮性就越高。同一種土的壓縮系數(shù)并不是常數(shù)，而是隨所取壓力變化范圍的不同而改變。

19、因此在建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ7-89）中規(guī)定,以p1=0.1MPa，p2=0.2MPa時(shí)相應(yīng)的壓縮系數(shù)a1-2作為判斷土的壓縮性的標(biāo)準(zhǔn)。低壓縮性土：a1-2<0.1MPa-1中等壓縮性土：0.1MPa-1a1-2<0.5 MPa-1高壓縮性土：a1-20.5 MPa-3.土在形成和存在的歷史中只受過(guò)的荷載等于目前土層所受的自重應(yīng)力。并在其應(yīng)力作用下完全固結(jié)的土稱(chēng)為正常固結(jié)土若土層在歷史上曾經(jīng)受到固結(jié)應(yīng)力大于目前土層所受的自重應(yīng)力。由于地質(zhì)作用，上部土層被剝蝕，而形成現(xiàn)在地表，這種土稱(chēng)為超固結(jié)土。如土屬于新近沉積的堆積物，在其自重應(yīng)力作用下尚未完全固結(jié)，稱(chēng)為欠固結(jié)土。4. 分層

20、，除每一薄層的厚度hi0.4b（b為基底寬度）外，地下水位處，層與層接觸面處都要作為分層點(diǎn)?；蛘吆穸葹?2m。計(jì)算地基土的自重應(yīng)力，并按一定比例繪制自重應(yīng)力分布圖，(自重應(yīng)力從地面算起)。計(jì)算基礎(chǔ)底面接觸壓力計(jì)算基礎(chǔ)底面附加應(yīng)力，基礎(chǔ)底面附加應(yīng)力p0等于基礎(chǔ)底面接觸壓力減去基礎(chǔ)埋深(d)以?xún)?nèi)土所產(chǎn)生的自重應(yīng)力rd。即計(jì)算地基中的附加應(yīng)力，并按與自重應(yīng)力同一比例繪制附加應(yīng)力的分布圖形。附加應(yīng)力從基底面算起。按基礎(chǔ)中心點(diǎn)下土柱所受的附加應(yīng)力計(jì)算地基最終沉降量?；A(chǔ)底面以下某深度z處的附加應(yīng)力為： 確定壓縮土層最終計(jì)算深度Zn。因地基土層中附加應(yīng)力的分布是隨著深度增大而減小，超過(guò)某一深度后，以下的土

21、層壓縮變形是很小，可忽略不計(jì)。此深度稱(chēng)為壓縮土層最終計(jì)算深度Zn。一般土根據(jù)z0.2s條件確定，軟土由z0.1s確定。 計(jì)算每一薄層的沉降量si。由以下公式得e1i為對(duì)應(yīng)于第i分層土上下層面自重應(yīng)力值的平均值p1i從土的壓縮曲線上得到的孔隙比； e2i為對(duì)應(yīng)于第i分層土自重應(yīng)力平均值p1i與上下層面附加應(yīng)力值的平均值pDi之和計(jì)算地基最終沉降量 二、計(jì)算題1.解：由L/B=10/5=2<10可知，屬于空間問(wèn)題，且為中心荷載，所以基底壓力為p=P/(L×B) =10000/(10×5)200kPa基底附加應(yīng)力為p0=p-d=200-20 ×1.5170kPa因

22、為是均質(zhì)土，且地下水位在基底以下2.5m處，取分層厚Hi=2.5m。求各分層面的自重應(yīng)力（注意：從地面算起）并繪分布曲線s0= d=20 ×1.5=30kPas1= s0 +H1=30+20 ×2.5=80kPas2= s1 +H2=80+(21-9.8) ×2.5=108kPas3= s2 +H3=108+(21-9.8) ×2.5=136kPas4= s3 +H4=136+(21-9.8) ×2.5=164kPas5= s4 +H5=164+(21-9.8) ×2.5=192kPa求各分層面的豎向附加應(yīng)力并繪分布曲線通過(guò)中心點(diǎn)將基

23、底劃分為四塊相等的計(jì)算面積，每塊的長(zhǎng)度L1=5m，寬度B1=2.5m位置    00020.2517012.5120.199913625.0220.12028237.5320.073250410.0420.047432512.5520.032822確定壓縮層厚度。從計(jì)算結(jié)果可知，在第4點(diǎn)處有z4/ s40.195<0.2，所以，取壓縮層厚度為10m。計(jì)算各分層的平均自重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力。根據(jù)p1i= si和p2i= si+ zi分別查取初始孔隙比和壓縮穩(wěn)定后的孔隙比，層號(hào)      &#

24、160;030 170  180550.9351361532080.872108940.915821092030.8731361220.89550661880.87541641500.88532411910.8732.解：（1）該土層的平均附加應(yīng)力為 z=(240+160)/2=200kPa最終沉降量固結(jié)系數(shù)時(shí)間因子查表確定U=0.45（2）已知基礎(chǔ)的沉降為St=20cm，最終沉降量S=27.8cm查表確定Tv=0.47 第五章 土的抗剪強(qiáng)度一、簡(jiǎn)答題1.什么是土的抗剪強(qiáng)度？影響土的抗剪強(qiáng)度的主要因素。2.試推導(dǎo)出粘性土的極限平衡條件方程式。3. 土體中發(fā)生剪切破

25、壞的平面是不是剪應(yīng)力最大的平面？在什么情況下，剪切破壞面與最大剪應(yīng)力面是一致的？在一般情況下，剪切破壞面與大主應(yīng)力面成什么角度？4.簡(jiǎn)述有效應(yīng)力原理？二、計(jì)算題1.已知某土體單元的大主應(yīng)力1380kPa，小主應(yīng)力3210kPa。通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c=20kPa，19°，問(wèn)該單元土體處于什么狀態(tài)？并判斷最大剪應(yīng)力面是否破壞？2. 設(shè)砂土的內(nèi)摩擦角為38度,A點(diǎn)的大主應(yīng)力為530kPa，小主應(yīng)力為120kPa，該點(diǎn)處于什么狀態(tài)？ B點(diǎn)所受剪應(yīng)力122kPa，法線應(yīng)力246kPa該點(diǎn)處于什么狀態(tài)？3. 某飽和土樣，有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo)為 大小主應(yīng)力為孔隙水壓力為時(shí)，土樣可能破裂面上的

26、剪應(yīng)力是多少?土樣是否會(huì)破壞？ 答案：一、簡(jiǎn)答題1. 土的抗剪強(qiáng)度是指土體對(duì)于外荷載所產(chǎn)生的剪應(yīng)力的極限抵抗能力。當(dāng)土中某點(diǎn)由外力所產(chǎn)生的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度時(shí),土體就會(huì)發(fā)生一部分相對(duì)于另一部分的移動(dòng)，該點(diǎn)便發(fā)生了剪切破壞。土的抗剪強(qiáng)度主要由粘聚力c 和內(nèi)摩擦角來(lái)表示，土的粘聚力c 和內(nèi)摩擦角稱(chēng)為土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。2. 3. 土體中發(fā)生剪切破壞的平面不是剪應(yīng)力最大的平面。在三軸壓縮試驗(yàn)的不固結(jié)不排水試驗(yàn)下，剪切破壞面與最大剪應(yīng)力面是一致的。在一般情況下，剪切破壞面與大主應(yīng)力面成。4. 作用于飽和土體內(nèi)某截面上總的正應(yīng)力由兩部分組成：一部分為孔隙水壓力，它沿著各個(gè)方向均勻作用于土顆粒上，其中由

27、孔隙水自重引起的稱(chēng)為靜水壓力，由附加應(yīng)力引起的稱(chēng)為超靜孔隙水壓力（通常簡(jiǎn)稱(chēng)為孔隙水壓力）；另一部分為有效應(yīng)力它作用于土的骨架（土顆粒）上，其中由土粒自重引起的即為土的自重應(yīng)力，由附加應(yīng)力引起的稱(chēng)為附加有效應(yīng)力。可以進(jìn)一步表述成如下的有效應(yīng)力原理：（1）飽和土體內(nèi)任一平面上受到的總應(yīng)力等于有效應(yīng)力加孔隙水壓力之和；（2）土的強(qiáng)度的變化和變形只取決于土中有效應(yīng)力的變化二、計(jì)算題1.解：（1）直接用與f的關(guān)系來(lái)判別剪破面與大主應(yīng)力面的夾角：分別求出剪破面上的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力為求相應(yīng)面上的抗剪強(qiáng)度f(wàn)為由于=128> f=124，說(shuō)明該單元體早已破壞。（2）取最大剪應(yīng)力斜面處于什么狀態(tài)最大剪應(yīng)力與

28、大主應(yīng)力面的夾角分別求出最大剪應(yīng)力面上的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力為求相應(yīng)面上的抗剪強(qiáng)度f(wàn)為由于=135> f=138，說(shuō)明最大剪應(yīng)力面沒(méi)有破壞2.解：（1）判斷A點(diǎn) A點(diǎn)破壞（2）判斷B點(diǎn) B點(diǎn)不會(huì)破壞3.解：f=c+(-u)tg剪破面與大主應(yīng)力面的夾角分別求出剪破面上的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力為由于=66 f=81，說(shuō)明土體穩(wěn)定。第六章 土壓力與擋土墻一、簡(jiǎn)答題1. 影響擋土墻土壓力的因素？其中最主要的影響因素是什么？2.土壓力的分類(lèi)及大小關(guān)系？3. 對(duì)朗肯土壓力理論和庫(kù)侖土壓力理論進(jìn)行比較。二、計(jì)算題1. 已知某重力式擋土墻，墻高H=6.0m，墻背豎直、光滑，填土表面水平，填土容重18.5kN/m3

29、,內(nèi)摩擦角200，粘聚力c19kPa。求作用在擋土墻上的主動(dòng)、被動(dòng)土壓力，并繪出土壓力分布圖。2. 已知某混凝土擋土墻，墻高H=5.0m，墻背豎直、光滑，填土表面水平，作用有均布荷載q=20kPa。填土容重17kN/m3,內(nèi)摩擦角300，粘聚力c10kPa。求作用在擋土墻上的主動(dòng)土壓力。3. 已知某混凝土擋土墻，墻高H=5.0m，墻背豎直、光滑，填土表面水平，墻后土體分為兩層。第一層層高為2m. r1為18kN/m3,1為300,C10。第二層層高為3m r2為19.5kN/m3，C2為10kPa，2為150求作用在擋土墻上的主動(dòng)土壓力？4. 已知某混凝土擋土墻，墻高H=7.0m，墻背豎直、光

30、滑，填土表面水平，墻后土體分為兩層，第一層層高為3m. r1為16.5kN/m3,1為200,C10。第二層層高為4m r2為19kN/m3，C2為10kPa，2為300 ，rsat為20kN/m3 。地下水位于填土表面以下3m處。求作用在擋土墻上的主動(dòng)土壓力？答案：一、簡(jiǎn)答題1. 土壓力的性質(zhì)和大小與墻身的位移、墻體的材料、墻體高度及結(jié)構(gòu)形式、墻后填土的性質(zhì)、填土表面的形狀以及墻和地基的彈性等有關(guān)。在這些因素中，以墻身的位移、墻高和填土的物理力學(xué)性質(zhì)最為重要。墻體位移的方向和位移量決定著土壓力的性質(zhì)和大小。2. 土壓力可以分為以下三種：(一)靜止土壓力：擋土墻在土壓力作用下，墻后土體沒(méi)有破壞

31、，處于彈性平衡狀態(tài)，不向任何方向發(fā)生位移和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，作用在墻背上的土壓力稱(chēng)為靜止土壓力。 (二)主動(dòng)土壓力：當(dāng)擋土墻沿墻趾向離開(kāi)填土方向轉(zhuǎn)動(dòng)或平行移動(dòng)時(shí)，墻后土壓力逐漸減小。這是因?yàn)閴笸馏w有隨墻的運(yùn)動(dòng)而下滑的趨勢(shì)，為阻止其下滑，土內(nèi)沿潛在滑動(dòng)面上的剪應(yīng)力增加，從而使墻背上的土壓力減小。當(dāng)位移達(dá)到一定量時(shí)，滑動(dòng)面上的剪應(yīng)力等于土的抗剪強(qiáng)度，墻后土體達(dá)到主動(dòng)極限平衡狀態(tài)，填土中開(kāi)始出現(xiàn)滑動(dòng)面，這時(shí)作用在擋土墻上的土壓力減至最小，稱(chēng)為主動(dòng)土壓力。 (三)被動(dòng)土壓力：當(dāng)擋土墻在外力作用下(如拱橋的橋臺(tái))向墻背填土方向轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)時(shí)，墻擠壓土，墻后土體有向上滑動(dòng)的趨勢(shì)，土壓力逐漸增大。當(dāng)位移達(dá)到一定值時(shí)，

32、潛在滑動(dòng)面上的剪應(yīng)力等于土的抗剪強(qiáng)度，墻后土體達(dá)到被動(dòng)極限平衡狀態(tài)，填土內(nèi)也開(kāi)始出現(xiàn)滑動(dòng)面。這時(shí)作用在擋土墻上的土壓力增加至最大，稱(chēng)為被動(dòng)土壓力。 三種土壓力之間存在如下關(guān)系PaP0Pp3. 1)朗肯和庫(kù)倫土壓力理論都是由墻后填土處于極限平衡狀態(tài)的條件得到的。但朗肯理論求得是墻背各點(diǎn)土壓力強(qiáng)度分布，而庫(kù)倫理論求得是墻背上的總土壓力。2)朗肯理論在其推導(dǎo)過(guò)程中忽視了墻背與填土之間的摩擦力，認(rèn)為墻背是光滑的，計(jì)算的主動(dòng)土壓力誤差偏大，被動(dòng)土壓力誤差偏小，而庫(kù)倫理論考慮了這一點(diǎn)，所以，主動(dòng)土壓力接近于實(shí)際值，但被動(dòng)土壓力因?yàn)榧俣ɑ瑒?dòng)面是平面誤差較大，因此，一般不用庫(kù)倫理論計(jì)算被動(dòng)土壓力。3)朗肯理論

33、適用于填土表面為水平的無(wú)粘性土或粘性土的土壓力計(jì)算，而庫(kù)倫理論只適用于填土表面為水平或傾斜的無(wú)粘性土，對(duì)無(wú)粘性土只能用圖解法計(jì)算。二、計(jì)算題1.解：（1）主動(dòng)土壓力作用點(diǎn)：（2）被動(dòng)土壓力Z0 ZH 作用點(diǎn)的計(jì)算：2.32m2.解：將均布荷載換算成當(dāng)量的土重。 擋土墻上表面的主動(dòng)土壓力： 作用點(diǎn)：3.解： 1.第一層土的主動(dòng)土壓力計(jì)算 2.第二層土的主動(dòng)土壓力計(jì)算 4.解： （一）第一層土的主動(dòng)土壓力計(jì)算 1.第一層土的上表面（二）第二層土的主動(dòng)土壓力計(jì)算第七章 土坡穩(wěn)定一、簡(jiǎn)答題1. 土坡失穩(wěn)的機(jī)理是什么？有那些影響土坡穩(wěn)定的因素。2. 試從滑動(dòng)面形式、條塊受力條件及安全系數(shù)定義簡(jiǎn)述瑞典條分

34、法的基本原則。答案：一、簡(jiǎn)答題1. 如果靠坡面處剪切破壞的面積很大，則將產(chǎn)生一部分土體相對(duì)于另一部分土體滑動(dòng)的現(xiàn)象，稱(chēng)為滑坡。土體的滑動(dòng)一般系指土坡在一定范圍內(nèi)整體地沿某一滑動(dòng)面向下和向外移動(dòng)而喪失其穩(wěn)定性。土坡滑動(dòng)失穩(wěn)的原因一般有以下兩類(lèi)情況： （l）外界力的作用破壞了土體內(nèi)原來(lái)的應(yīng)力平衡狀態(tài)。如基坑的開(kāi)挖，由于地基內(nèi)自身重力發(fā)生變化，改變了土體原來(lái)的應(yīng)力平衡狀態(tài)；又如路堤的填筑、土坡頂面上作用外荷載、土體內(nèi)水的滲流、地震力的作用等也都會(huì)破壞土體內(nèi)原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)，導(dǎo)致土坡坍塌。 （2）土的抗剪強(qiáng)度由于受到外界各種因素的影響而降低，促使土坡失穩(wěn)破壞。如外界氣候等自然條件的變化，使土?xí)r干時(shí)濕

35、、收縮膨脹、凍結(jié)、融化等，從而使土變松，強(qiáng)度降低；土坡內(nèi)因雨水的浸入使土濕化，強(qiáng)度降低；土坡附近因打樁、爆破或地震力的作用將引起土的液化或觸變，使土的強(qiáng)度降低。2. 假定滑坡體和滑面以下土體均為不變形的剛體，滑面為連續(xù)面，滑面上各點(diǎn)的法向應(yīng)力采用條分法獲得，分析每一土條受力，根據(jù)滑塊剛體極限平衡條件，假定整個(gè)滑面上各點(diǎn)的安全系數(shù)相等，確定安全系數(shù)?；瑒?dòng)體內(nèi)土條n，第i土條上的力：1、重力：Wi=ribihi；都為已知量；2、底面反力：Ni和Ti;3、比較所有安全系數(shù)，選最小值；假設(shè)滑動(dòng)面為圓弧，不考慮條間力這時(shí)土條i僅有作用力Wi，Ni及Ti，根據(jù)平衡條件可得： 于是土條i上的作用力對(duì)圓心O

36、產(chǎn)生的滑動(dòng)力矩 Ms 及抗滑力矩 Mr 分別為：安全系數(shù)：第八章 地基承載力一、簡(jiǎn)答題1. 地基破壞形式有哪幾種類(lèi)型？各在什么情況下容易發(fā)生？2. 影響地基承載力的因素有哪些？3. 何謂地基的臨塑荷載？如何計(jì)算？4. 地基臨界荷載的物理概念是什么？中心荷載和偏心荷載作用下，臨界荷載有何區(qū)別？二、計(jì)算題1. 例：某建筑物采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)?；A(chǔ)底面長(zhǎng)度為3m,寬度為2.4m，承受中心荷載?；A(chǔ)埋深2.2m。地基土分為三層第一層：人工填土118.6kN/m3,第二層：粘土 219.8kN/m3, 2220，c226kPa。第三層：粉質(zhì)粘土 316.2kN/m3, 3150，c315kPa。求地基的臨

37、塑荷載和臨界荷載答案：一、簡(jiǎn)答題1.（1）整體剪切破壞：其特征是，當(dāng)基礎(chǔ)上荷載較小時(shí)，基礎(chǔ)下形成一個(gè)三角形壓密區(qū)，隨同基礎(chǔ)壓入土中，這時(shí)p- s 曲線呈直線關(guān)系。隨著荷載增加，壓密區(qū)向兩側(cè)擠壓，土中產(chǎn)生塑性區(qū)，塑性區(qū)先在基礎(chǔ)邊緣產(chǎn)生，然后逐步擴(kuò)大。這時(shí)基礎(chǔ)的沉降增長(zhǎng)率較前一階段增大，故p- s 曲線呈曲線狀。當(dāng)荷載達(dá)到最大值后，土中形成連續(xù)滑動(dòng)面，并延伸到地面，土從基礎(chǔ)兩側(cè)擠出并隆起，基礎(chǔ)沉降急劇增加，整個(gè)地基失穩(wěn)破壞。這時(shí)p- s 曲線上出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，其相應(yīng)的荷載稱(chēng)為極限荷載。整體剪切破壞常發(fā)生在淺埋基礎(chǔ)下的密砂或硬粘土等堅(jiān)實(shí)地基中。(2)局部剪切破壞：其特征是，隨著荷載的增加，基礎(chǔ)下也

38、產(chǎn)生壓密區(qū)及塑性區(qū)，但塑性區(qū)僅僅發(fā)展到地基某一范圍內(nèi)，土中滑動(dòng)面并不延伸到地面，基礎(chǔ)兩側(cè)地面微微隆起，沒(méi)有出現(xiàn)明顯的裂縫。其曲線也有一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，但不象整體剪切破壞那么明顯。局部剪切破壞常發(fā)生于中等密實(shí)砂土中。(3)刺入剪切破壞：其特征是，在基礎(chǔ)下沒(méi)有明顯的連續(xù)滑動(dòng)面，隨著荷載的增加，基礎(chǔ)隨著土層發(fā)生壓縮變形而下沉，當(dāng)荷載繼續(xù)增加，基礎(chǔ)周?chē)浇馏w發(fā)生豎向剪切破壞，使基礎(chǔ)刺入土中，刺入剪切破壞的p- s 曲線沒(méi)有明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，沒(méi)有明顯的比例界限及極限荷載，這種破壞形式發(fā)生在松砂及軟土中。 2. （1）基礎(chǔ)形狀的影響：在用極限荷載理論公式計(jì)算地基承載力時(shí)是按條形基礎(chǔ)考慮的，對(duì)于非條形基礎(chǔ)應(yīng)考慮形狀

39、不同對(duì)地基承載力的影響。（2）荷載傾斜與偏心的影響：在用理論公式計(jì)算地基承載力時(shí)，均是按中心受荷考慮的。但荷載的傾斜和偏心對(duì)地基承載力是有影響的。（3）覆蓋層抗剪強(qiáng)度的影響：基底以上覆蓋層抗剪強(qiáng)度越高，地基承載力顯然越高，因而基坑開(kāi)挖的大小和施工回填質(zhì)量的好壞對(duì)地基承載力有影響。（4）地下水位的影響：地下水位上升會(huì)降低土的承載力。（5）下臥層的影響：確定地基持力層的承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)對(duì)下臥層的影響作具體的分析和驗(yàn)算。此外，還有基底傾斜和地面傾斜的影響，地基土壓縮性和試驗(yàn)底板與實(shí)際基礎(chǔ)尺寸比例的影響、相鄰基礎(chǔ)的影響、加荷速率的影響地基與上部結(jié)構(gòu)共同作用的影響等等。在確定地基承載力時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑物的重

40、要性及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)上述影響因素作具體分析。3. 地基的臨塑荷載臨塑荷載p cr是地基變形的第一、二階段的分界荷載，即地基中剛開(kāi)始出現(xiàn)塑性變形區(qū)時(shí)，相應(yīng)的基底壓力。P cr= 4. 臨界荷載：大量工程實(shí)踐表明，用P cr作為地基承載力設(shè)計(jì)值是比較保守和不經(jīng)濟(jì)的。即使地基中出現(xiàn)一定范圍的塑性區(qū)，也不致危及建筑物的安全和正常使用。工程中允許塑性區(qū)發(fā)展到一定范圍，這個(gè)范圍的大小是與建筑物的重要性、荷載性質(zhì)以及土的特征等因素有關(guān)的。一般中心受壓基礎(chǔ)可取z max=b/4，偏心受壓基礎(chǔ)可取z max=b/3二、計(jì)算題1.解：（1）求臨塑荷載根據(jù)持力層粘土查表 （2）求臨界荷載根據(jù)持力層粘土查表 河南理工大

41、學(xué) 20062007學(xué)年第 1 學(xué)期土質(zhì)學(xué)土力學(xué)試卷（A卷）考試方式：閉卷 本試卷考試分?jǐn)?shù)占學(xué)生總評(píng)成績(jī)的 70 %總 分題號(hào)一二三四五六七八九核分人得分 復(fù)查總分 總復(fù)查人 得分評(píng)卷人 一、單項(xiàng)選擇題 (每題1.5分，共15分)1、對(duì)于同一種土，下列指標(biāo)相比較，數(shù)值最大的是（ B ）A、天然密度 B、飽和土密度 C、干密度 D、浮密度2、某土樣進(jìn)行直剪試驗(yàn)，當(dāng)法向應(yīng)力為100kPa、200kPa時(shí)，測(cè)得抗剪強(qiáng)度分別為50kPa、80kPa。若在土中的某一平面上作用的大主應(yīng)力為250kPa，小主應(yīng)力為90kPa，該平面（ A ）A、 剪壞 B、未剪壞 C、處于極限平衡狀態(tài) D、無(wú)法確定3、已知

42、某砂土的天然孔隙比e=0.30,最大孔隙比0.76，最小孔隙比0.11則該砂土處于（ A ）狀態(tài)。A、密實(shí) B、中密 C、松散 D、稍密4、在實(shí)際工程中地基土發(fā)生流沙的水動(dòng)力條件是（ A）A、 B、 C、 D、5、對(duì)粘性土的軟硬狀態(tài)分類(lèi)的依據(jù)是（ C ）A、液限 B、塑性指數(shù) C、液性指數(shù) D、塑限6、已知某均質(zhì)地基地下水位在地表面下深2m處。地基土的重度17.6kN，飽和重度18.0 kN，則地表面下深3m處土的豎向自重應(yīng)力為（ D ）A、40.2 kPa B、54 kPa C、52.8 kPa D、53.2kPa7、下列各項(xiàng)對(duì)附加應(yīng)力無(wú)影響的是（ D ）A、荷載的大小和作用位置 B、基礎(chǔ)的

43、埋深 C、基礎(chǔ)的底面尺寸 D、基礎(chǔ)底面以下土的重度8、獨(dú)立基礎(chǔ)基底矩形面積上受三角形分布荷載作用下，附加應(yīng)力系數(shù)與（ B ）有關(guān)。A、 B、 C、 D、和以上三個(gè)均有關(guān)9、下列關(guān)系式中，正確反應(yīng)壓縮系數(shù)的表達(dá)式為（ D ）A、 B、 C、 D、10、土中一點(diǎn)發(fā)生破壞時(shí)，破裂面與大主應(yīng)力作用面的夾角為（ B ）A、 B、 C、 D、得分評(píng)卷人 二、填空題（每空1分，共15分）1、土一般是由 、 和 三種物質(zhì)組成的。2、評(píng)定土顆粒級(jí)配情況的兩個(gè)指標(biāo)系數(shù)名稱(chēng)及表達(dá)式 、 。3、當(dāng)粘性土含水率逐漸減小，土體所處狀態(tài)由流動(dòng)狀態(tài)變到可塑狀態(tài)的分界含水率叫 。4、達(dá)西定律內(nèi)容 ，適用于 。5、比較土中前期最

44、大固結(jié)壓力與土中現(xiàn)又覆蓋土重的大小，土可以處在正常固結(jié)、 和 三種狀態(tài)。 6、目前國(guó)內(nèi)常用的計(jì)算地基沉降的方法有 和建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范推薦的方法 。 7、地基最終沉降量由瞬時(shí)沉降量、 和次固結(jié)沉降量這三部分組成。8、作用在擋土墻墻背上的土壓力有三種靜止土壓力、 和 ，在相同的墻高和填土條件下，三種土壓力的大小關(guān)系為 。得分評(píng)卷人 三、簡(jiǎn)答題（30分）1、簡(jiǎn)述有效應(yīng)力原理。（5分）2、地基中附加應(yīng)力的擴(kuò)散規(guī)律。（5分）3、試推導(dǎo)。（5分）4、分層總和法最終沉降量的計(jì)算步驟。（5分）5、地基極限荷載的一般計(jì)算公式各參數(shù)所代表的含義。（5分）6、試闡述兩種古典土壓力理論朗肯土壓力理論和庫(kù)侖土壓力理

45、論的理論依據(jù)和基本假定。（5分）得分評(píng)卷人 四、計(jì)算題（40分） 1.某原狀土樣經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得體積V=60，濕土的質(zhì)量m=108，烘干后的質(zhì)量ms=96.43。土粒的相對(duì)密度為2.7，試求該土的、，、 w、e、Sr。(12分)2、某擋土墻的墻背光滑垂直，填土為某砂土表面水平，墻高7m,填土分兩層，各層土物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)圖，地下水水位在地面以下3m處，填土表面作用有q50kPa的連續(xù)均布荷載。求作用在擋土墻上的總主動(dòng)土壓力，水壓力并且畫(huà)出應(yīng)力分布圖。(16分)3、某地基土土層厚10m滲透系數(shù)k=18mm/year，初始孔隙比1.0，壓縮系數(shù)，其表面透水，底層為沙層，表面作用有大面積的均布荷載，其值為1

46、20kPa。設(shè)荷載瞬時(shí)施加，求：（1）固結(jié)完成1/4所需的時(shí)間。(6分)(2)一年后地基的沉降量。（提示：大面積荷載，土層中附加應(yīng)力沿深度均勻分布；土層按一層計(jì)算）(6分)河南理工大學(xué)20062007學(xué)年第一學(xué)期土質(zhì)學(xué)土力學(xué)A卷答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)一、單項(xiàng)選擇題 (每題1.5分，共15分)1、B2、A3、A4、A5、C6、D7、D8、B9、D10、B二、填空題（ 每空1分，共15分 ）1、 固體顆粒 液體 氣體2、 粒徑級(jí)配不均勻系數(shù) 曲率系數(shù)3、 液限4、 層流5、 超固結(jié) 次固結(jié)6、 分層總和法7、 固結(jié)沉降量8、 主動(dòng)土壓力 被動(dòng)土壓力 三、簡(jiǎn)答題(30分)1、簡(jiǎn)述有效應(yīng)力原理。（5分）答：1）通過(guò)砂土的骨架傳遞的應(yīng)力稱(chēng)為有效應(yīng)力，用來(lái)表示。這種有效應(yīng)力可以使土層發(fā)生壓縮變形，從而使土的強(qiáng)度發(fā)生變化。（2分）2）通過(guò)孔隙中的水來(lái)傳遞的應(yīng)力稱(chēng)為孔隙水壓力，用u表示。這種孔隙水壓力不能使土層發(fā)生壓縮變形。（2分）3）作用在土體任一面上的總應(yīng)力是孔隙水壓力u和有效應(yīng)力之和，表示為。（1分）2、地基中附加應(yīng)力的擴(kuò)散規(guī)律。（5分）答：1)在地面下任一深度的水平面上，各點(diǎn)的附加應(yīng)力非等值，在集中