《土力学》考试重点

1、填空、选择、判断颗粒级配曲线的用途： 1）由曲线的坡度可判断土的均匀程度，确定其不均匀程度：曲线平缓级配良好；曲线较陡级配不良。小于某粒径的土粒含量为10%时相应的粒径，称为有效粒径；小于某粒径的土粒含量为60%时相应的粒径，称为限制粒径。不均匀系数反映大小不同粒组的分布情况。Cu愈大，土粒粒径分布愈广，表示愈不均匀，土愈易于压实。 Cu愈小，土粒粒径分布愈窄，表示愈均匀，土愈不易压实。工程上Cu5的土为均匀土(级配不良土)； Cu10的土为不均匀土(级配良好的土)。 Cc值为13的土级配良好，小于1或大于3时级配不良。砾类土和砂类土同时满足Cu5和Cc13两个条件时，为级配良好的砂和砾。不能

2、同时满足上述条件的土，为级配不良的土。 土中水分为结合水和自由水两大类：1、结合水：(1)强结合水(2)弱结合水2、自由水：(1)重力水 (2)毛细水 毛细压力能使潮湿砂土开挖一定高度，但失水干燥后就会松散坍塌。土的结构分为单粒结构、蜂窝结构和絮状结构三种基本类型。密实的单粒结构的土较稳定，力学性能好，是良好的天然地基；蜂窝和絮状结构的土强度低、压缩性高，不可作为天然地基。土的构造最主要特征就是成层的层理构造和具有裂隙的裂隙构造。土工试验（试验方法）1、烘干法：测含水率 （当前的含水率）2、环刀法、灌砂法：测密度 3、比重瓶法：测土粒比重 4、筛分法、密度计法：颗粒分析试验5、平衡锥式液限仪法

3、、液塑限联合测定仪法：测界限含水率（液限、塑限）6、击实试验：测最优含水率 7、渗透试验：测渗透系数 8、固结试验：测土体固结性能（压缩、固结）（有侧限抗压强度）（压缩系数、压缩模量）9、直接剪切试验：测抗剪强度 （黏聚力、内摩擦角）10、三轴剪切（三轴压缩）试验：测抗剪强度 （黏聚力、内摩擦角）土粒相对密度比重（ds或Gs）：土粒质量与同体积(4C) 纯水的质量之比。土的天然含水率（w）：土中水的质量与土粒质量之比。土的天然密度（）：土的总质量与总体积之比。土的孔隙比（e）：土中孔隙体积与土粒体积之比。孔隙比反映天然土层的密实程度。e1.0的土是疏松的高压缩性土。土的孔隙率（n）：土中孔隙体

4、积与土的总体积之比。土的饱和度（Sr）：土中孔隙水的体积与孔隙总体积之比。饱和度愈大，表明土中孔隙充水愈多。Sr为0100%，干土时Sr=0孔隙充满水时Sr=100%土的干密度（d）：土单位体积中土固体颗粒的质量。土的饱和密度（sat）：土的孔隙完全被水充满时的密度。土的浮密度(有效密度)（）：地下水位以下，土单位体积中土粒的质量与同体积水的质量之差。同一种土同体积时：satd土的重度指标：即单位体积土的重量。 单位：kN/m3砂土的密实度可分：松散、稍密、中密、密实同一种黏性土随着含水量的不同分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态。界限含水量中，由可塑状态转变到流动状态的液限wL由半固态转

5、变到可塑状态的塑限wP黏性土分类粉土粉质黏土黏土塑性指数IPIP101017黏性土状态坚硬硬塑可塑软塑流塑液性指数ILIL00IL0.250.25IL0.750.751.0在压实填土时，填土的含水率是否能达到充分压实的最大影响因素，因此，需要先通过击实试验测定回填土的最优含水率和最大干密度。填土分为：素填土、杂填土、冲填土和压实填土。地下水的运动方式的分类： 按流线形态分为：层流、紊流水头梯度：是指沿渗流方向单位距离的水头损失。无单位。渗流方向单位距离时的水头损失。 只有在水头梯度很小的情况下才能适用达西定律；因为在较大水力梯度下，水在土中的流动进入紊流状态，渗流速度与水力梯度开始呈非线性关系

6、，此时达西定律不能适用。砂土完全符合达西定律达西渗透定律的适用条件：只有当渗流为层流的时候才能适用达西渗透定律。实验室测定渗透系数分为常水头试验和变水头试验，常水头法适用于透水性强的粗粒土，变水头法适用于透水性弱的细粒土。渗透力（又称动水压力）：单位体积土颗粒所受到的渗透水流作用力。其值为：j渗透力，kN/m3；w水的重度，10kN/m3；i水头梯度。渗透力与水头梯度成正比，作用力方向与渗流（流线）方向一致。流砂(流土)：当渗透力j(土的有效重度)，土颗粒完全失重，将处于悬浮状态而失去稳定，并随水流动的现象。 发生流砂的条件：当j=(有效重度)时，土颗粒就处于流砂临界状态。此时的水头梯度称为临

7、界水头梯度（icr）。流砂现象只发生在土体表面渗流逸出之处，不发生在土体内部，当土颗粒不断逸出，将形成流砂通道并不断扩大，从而造成工程事故。管涌：水在土中渗流时，土中细颗粒在渗透力作用下通过粗颗粒的孔隙被水流带走，土的孔隙不断扩大，较粗颗粒也被水流逐渐带走，最终导致土体内形成贯通的通道，造成土体塌陷的现象。发生管涌的条件：1、几何条件：孔隙直径细颗粒直径、Cu102、水力条件：水力梯度临界水头梯度由于土是由三相组成的，则应由土颗粒、水、气共同承担。有效应力：由土颗粒承担的应力。孔隙应力：由孔隙内的水、气承担的应力。孔隙水压力：由孔隙水承担的应力。孔隙气压力：由孔隙气体承担的应力。饱和土的有效应

8、力原理：自重应力：是土体由于自身重力作用而存在的应力。附加应力：是指土体受到外荷以及地下水渗流、地震、风、雪等作用下附加产生的应力增量。它是使地基失去稳定和产生变形的主要原因。竖向自重应力土体中任意深度处的竖向自重应力等于单位面积(1m1m)上土柱的有效重量，单位KN/m2=kPa。地下水位以上，计算竖向自重应力用天然重度地下水位以下，计算竖向自重应力用有效重度地下水下降，竖向自重应力增加基底压力：是指建筑物的荷载通过自身基础传递给地基，基础底面单位面积土体所受到的压力。F基础顶面的竖向力，kN；G基础自重及其上土重，kN；G=GAd, G为基础及其上回填土重的平均重度，取G =20kN/m3

9、，地下水位以下扣除浮力。d基础埋深，m；从室内地面或室内外地面算起；A基底面积，m2；矩形基础A=L(长度)b(宽度)；条形基础沿长度方向取1m计算，式中A=b1，F、G为单位长度基础内的相应值，kN/m。中心荷载 ：上部荷载的重心作用线与构件的几何中心线重合。此时构件中只受压而不受弯矩。偏心荷载：上部荷载的重心作用线偏离构件的几何中心线。此时构件既受压又受弯矩，偏离形心的垂直距离，就是偏心距。 偏心矩e：指偏心受力构件中轴向力作用点至截面形心的距离。基底附加应力：建筑物建造后的基底压力扣除基底标高处原有土的自重应力后，新增加的应力。基底附加压力等于基底压力扣除基底标高处原有土体的自重应力。在

10、一般压力（100600kN)作用下，土粒和水的压缩与土的总压缩量之比是很微小的，因此完全可以忽略不计，所以把土的压缩看作是土中水和气体从孔隙中被挤出。压缩固结实验的ep曲线图。压缩系数斜率越陡，压缩系数越大，则土的压缩性越大。为了便于应用和比较，通常采用压力间隔由增加到 时所得的压缩系数 来评价土的压缩性。压缩模量：是土在无侧向变形条件下，竖向应力与应变的比值。 单位：av压缩系数，MPa-1； Es压缩模量，MPa。压缩模量Es也是土的一个重要的压缩性指标，与压缩系数av成反比。Es越大，av越小，土的压缩性越低。av、Es都是反映土体在单向压缩时对压缩变形的抵抗力。使用压缩系数和压缩模量判

11、断土的压缩性：低压缩性土：a1-215MPa；中压缩性土： 0.1MPa-1a1-20.5MPa-1， Es=415MPa；高压缩性土： a1-20.5MPa-1，Esp0 （相当于挖方）欠固结土土在自重作用下尚未完全固结pc85%）。 冻土地区：选择非冻胀性填料（炉渣、碎石、粗砂） 不应采用：淤泥、耕植土（未固结、抗剪强度低）和膨胀性黏土（遇水膨胀增加土压力）。 不含杂物：冻结土块、木块（树根、树枝）、建筑垃圾。1、挡土墙的稳定性验算：包括：1）、抗滑移稳定性验算；2）、抗倾覆稳定性验算；2、地基承载力验算；3、墙身强度验算。1、挡土墙的稳定性验算：抗滑移稳定挡土墙在墙背土压力作用下可能沿着

12、墙底发生滑动破坏，要保证挡土墙的抗滑移稳定性，必须要求抗滑力和滑动力之比不小于1.3，该比值称为抗滑安全系数，即抗倾覆稳定挡土墙在墙背土压力作用下可能绕墙趾向前发生转动而倾覆，要保证挡土墙的抗倾覆稳定性，必须要求抗倾覆力矩和倾覆力矩之比不小于1.6，该比值称为抗倾覆安全系数，即1、土坡：是指具有一定倾斜坡面的土体。3、土坡滑动的原因1) 土体内部剪应力的增大：坡顶施工、坡顶堆载、降雨土体含水量增加等2) 抗滑力降低：坡底开挖（基坑、路基开挖）3) 土体抗剪强度降低：孔隙水压力增加而有效抗剪强度降低，降雨产生渗流（渗透力）4) 振动：地震、爆破土坡滑动的预防措施（1）改善排水条件（2）种植适当的

13、植被，避免土壤侵蚀（3）减轻土坡上部的重量，增加坡脚土体的重量（4）减小坡高或坡角（5）避免在坡顶堆放荷载，避免人、畜对坡面的践踏（6）对陡坡采用一定的坡面或坡体保护措施（7）修复坡顶裂缝（8）危险评估和预警右下图表示坡角为的无黏性土土坡，不考虑渗流的影响。 纯净的干砂颗粒间无黏聚力c，其抗剪强度只有摩擦力(内摩擦角)，颗粒的自重W在垂直和平行于坡面方向的分力平行于坡面上的分力T将使土颗粒M向下滑动(滑动力)，而阻止土颗粒下滑的抗滑力则是由垂直于坡面上的分力N引起的最大静摩擦力Tf则稳定性系数Fs为： 由上式可知，当坡角与砂的内摩擦角相等(=)时，稳定性系数Fs=1,此时抗滑力等于滑动力，土坡

14、处于极限平衡状态。此时的坡角称为天然休止角。从上式还可看出，无黏性土土坡的稳定性与坡高无关，仅取决于坡角。只要1) ，土坡就是稳定的。为了保证土坡有足够的安全储备，可取Fs=1.11.2。所以，天然休止角是干燥松散砂土维持稳定的最大坡度。即，天然休止角即天然坡角。松散的无黏性土堆积时能够保持稳定的最大坡角黏性土的土坡稳定性系数求法：圆弧形滑面采用条分法，是一种试算法，基本步骤为：1）按比例画出土坡剖面，如下图所示；2）任选圆心o，以oa为半径作圆弧，此圆弧ab为假定的滑动面，将滑动面以上土体分成任意n个宽度相等的土条；3）计算每个土条的力（沿滑坡横向取1m）；4）以不同的圆心和不同的半径进行重

15、复计算，找出最小的稳定性系数Fs，最小的稳定性系数对应的滑弧即为最危险的滑动面。(可编程进行计算)坡率亦称坡度、坡比，即边坡高宽比(H:B)。高度较大的边坡应分级开挖，应验算边坡整体的和各级的稳定性。进行地基基础设计时，地基必须满足如下条件：（1)承载力要求（强度要求）：建筑物的基底压力应该在地基所允许的承载能力之内。要求：地基承载力基底附加应力，才能满足承载力要求（强度要求）（2)变形要求： 建筑物基础的沉降或沉降差必须在该建筑物所允许的范围之内。（3)稳定要求： 建筑物受水平荷载或建在斜坡上、边坡附近时，应验算地基稳定性 通常在地基计算时，首先应根据地基承载力及基底附加应力确定基础埋置深度

16、和底面尺寸，然后验算地基变形，必要时验算地基稳定性。地基承载力地基土单位面积上所能承受荷载的能力。分为：极限承载力、承载力特征值。（1）极限承载力地基即将丧失稳定性时的承载力。 （2）承载力特征值地基稳定有足够的安全度并且变形控制在建筑物容许范围内时的承载力。1、 土质地基承载力特征值的确定（1）现场静载荷试验法 （2） 原位测试查表法：根据标准贯入试验锤击数（N）确定承载力根据重型触探试验锤击数（N63.5）确定承载力（3）建筑经验类比法根据当地建筑成功经验，同一土层的承载力特征值可以采用类比法参考确定。（4）根据土的抗剪强度指标确定浅基础的定义：埋深浅，一般d 5m, 或d / b 小于等

17、于1。只考虑基底以下的土体承受荷载。浅基础的三种破坏模式整体剪切破坏局部剪切破坏刺入剪切破坏（冲切剪切破坏）浅基础破坏模式的影响因素和判别因素很多，主要是：地基土的特性和基础尺寸、埋深。概括为：土质较硬、密实，压缩性小，基础埋深不大，一般出现整体剪切破坏现象。地基土质松软，压缩性大，则容易出现局部剪切破坏或刺入剪切破坏。随着基础埋深的增加，常见的是局部剪切破坏和刺入剪切破坏。若基础埋深大，即使是密实的砂土，也不会出现整体剪切破坏现象。深基础埋深大，建筑物荷载由基础侧面土的摩阻力和基础底面以下土的承载力共同承受。临塑荷载：是指基础边缘地基中刚要出现塑性变形区时，基底单位面积上所承担的荷载。临界荷

18、载：是指容许地基产生一定范围塑性变形区所对应的荷载。即ab点之间的某点的荷载。工程实践表明：采用临塑荷载pcr作为地基容许承载力偏于保守；对于中等强度以上的地基土，采用塑性区深度为b/4(中心荷载)和b/3(偏心荷载)的临界荷载pu作为地基容许承载力，是经济合理的。根据建筑地基基础设计规范（GB 50007-2011），采用载荷试验、原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，当基础宽度大于3m或基础埋置深度大于0.5m，时，地基承载力特征值需修正。名词解释、问答土的颗粒级配：是指土中各个粒组的相对含量，即各粒组占土粒总量的百分数。土的击实性：是指土在反复冲击荷载作用下能被压密的特性。最优含

19、水量：是指在一定的压实能量下使土最容易压实，并能达到最大干密度时的含水量。最大干密度：是指在一定的压实能量下使土最容易压实，与最优含水量相对应的干密度。界限含水量黏性土由一种状态转到另一种状态的分界含水量。渗流土中水在重力作用下穿过土中孔隙流动的现象。达西定律水在层流状态的渗流中，水的渗透速度与水头梯度成正比。 水头梯度：是指沿渗流方向单位距离的水头损失。无单位。渗透力（又称动水压力）：单位体积土颗粒所受到的渗透水流作用力。渗透变形：是指水在土中渗透时土体在渗透力的作用下，发生的变形或破坏。流砂(流土)：当渗透力j(土的有效重度)，土颗粒完全失重，将处于悬浮状态而失去稳定，并随水流动的现象。 管涌：水在土中渗流时，土中细颗粒在渗透力作用下通过粗颗粒的孔隙被水流带走，土的孔隙不断扩大，较粗颗粒也被水流逐渐带走，最终导致土体内形成贯通的通道，造成土体塌陷的现象。自重应力：是土体由于自身重力作用而存在的应力。附加应力：是指土体受到外荷以及地下水渗流、地震、风、雪等作用下附加产生的应力增量。它是使地基失去稳定和产生变形的主要原因。基底压力：是指建筑物的荷载通过自身基础传递给地基，基础底面单位面积土体所受到的压力。基底附加应力：建筑物建造后的基底压力扣除基底标高处原有土的自重应力后，新增加的应力。土的压缩性：土在压力作用下体积减小的