北科考研复试资料土力学原理基本概念及名词解释整理

1、1 土的矿物组成：（1）原生矿物：主要有石英、长石、云母类矿物，化学性质较稳定，具有较强的抗水性和坑风 能力，亲水性较弱。（2）次生矿物：是原生矿物在进一步氧化、水化、水解及溶解等化学风化作用下而形成的新的 矿物。（3）水溶盐：是可溶性次生矿物，主要指各种矿物化学性质活泼的K、 Na、Ca等元素。（4）有机质：是由土层中的动植物分解而形成的。随着有机质含量的增加，土的分散性加大， 含水性增高，干密度减小，胀缩性增加，压缩性增大，强度减小。2、土的颗粒级配测量和评价：颗粒级配测量的方法有两种：对于粒径大于 0.075mm 的粗粒土，可用筛分法；对于粒径小于 0.075mm 的细粒土，可用密度计法

2、。 （ 1）筛分法：利用一套孔径不同的筛子，将风干或者烘干的具有 代表性的试样称重后置于振筛机上，充分振动后，依次称出留在各层筛子上的粒径质量，计算出各粒 组的相对含量及小于某一粒径的土颗粒含量百分数。 （2）密度计法：根据球状的细颗粒在水中的下降 速度与颗粒直径的平方成正比的原理。 绘制颗粒级配曲线：横坐标用土粒径的常用对数值表示，纵 坐标用小于某粒径的土颗粒含量占土样总量的百分数表示；取曲线上的有效粒径d10、连续粒径 d30、限定粒径 d6（0 表示小于该粒径的土粒含量分别占土样总量的10%、30%、60%）；定义两个参数 :Cu=d60/d 10、曲率系数 Cc= /（d 60*d 1

3、0）. 评价： Cu 是描述颗粒的均匀性的， Cu 越大，土颗粒的分布越不均匀。Cc是描述土颗粒级配曲线的曲率情况的， 当Cc>3时，说明曲线曲率变化较快， 土较均匀；当 Cc<1 时，说明曲线变化过于平缓。（ 1）级配曲线光滑连续，不存在平台段，坡度平缓，土粒粗细颗粒连续，能同时满足Cu>5 及Cc=13 两个条件的土，属于级配良好的土，宜获得较大的密实度，具有较小的压缩性和较大的强度， 工程性质优良。（2）级配曲线连续光滑，不存在平台，但坡度较陡，土粒粗细颗粒连续但均匀；或者级配曲线 虽然平缓但存在平台段，土里粗细虽然不均匀，但存在不连续粒径。这两种情况体现为不能同时满足

4、 Cu>5 及 Cc=13两个条件，属于级配不良土，不宜获得较高的密实度，工程性质不良。3、比表面积 :单位质量的土颗粒所具有的总表面积。4、土中水的分类： （ 1）矿物中的结合水：结构水、结晶水、沸石水； （2）土粒表面结合水； （3）自 由水：毛细水和重力水。粗粒土的结构：单粒结构：重力起主导作用5、土的结构类型： 分散结构：粒间力起主导作用细粒土的机构：凝聚结构：粘性土的结构性指示6、液限 ：表示土从塑态变为液态时的含水量，此时土中水的形态既有强结合水也有自由水； 塑限： 表示土从半固态转变为塑态时的含水量，此时土中水的形态既有强结合水，也有弱结合水，而且强结 合水的含量达到最大值

5、。塑性指数 ：液限与塑限之差为塑性指数。 应用：塑性指数是反映土的矿物成分和颗粒粒径与空隙水相互作用的大小及对土性产生最要影响的一 个综合指标，工程上常用塑性指数对粘性土进行分类；塑性指数反映了粘性土处于可塑状态的含水量 变化的最大范围，值越大，表明土的颗粒越细，比表面积也越大，土中粘粒或亲睡矿物的含量越高， 土处于可塑状态的含水量的变化范围越大。7、粘性土的灵敏度 ：原状土的无限测压抗压强度与重塑土的无限侧限抗压强度之比。8、土的渗透性试验室测量方法： 测定渗透系数 k 有常水头法 和变水头法 。 常水头 适用于测量渗透性 大的砂性土的渗透系数。试验时，在圆桶容器中装高度为L，横截面接为 A

6、 的饱和试样。不断向试样桶内加水，是其水位保持不变，水在水头差 h 的作用下流过试样，从桶底排出。试验过程中水头差 h 保持不变，因此叫常水头试验。试验过程中测得在一定时间t 内流经试样的水量 Q，根据达西定律，有 Q=vAt=k At，推到 k= 。 变水头 适用于测量渗透系数较小的粘性土的渗透系数。土样高度为 L，截面积为 A ，在 t0 时刻，在初始水头差 h0 作用下，水从变水头管中自下而上渗流过土样，试 验时，装土的容器内的水位保持不变，而变水头管内的水位下降，渗流水头差随试验时间的增加而减 小，因此叫变水头试验。 经过一段时间 t 时的水头差为 h，那么，dt 时间内流入试样的水量

7、为 dQ=-adh根据达西定律可得 k= ln 。影响渗流系数的因素有：颗粒大小及级配、空隙比、矿物成分、（）结构。9、达西定律： 在某一时段 t 内，水从砂土中流过的渗流量 Q 与过水断面 A 和土体两端测压管中的水 位差 h 成正比，与土体在测压管间的距离 L 成反比，即 q=Q/t=k hA/L=kAi，v=q/A=ki ；（ q 为单位时 间测流量， v 为渗流速度， i 为水力坡降）。10渗流力： 就是当饱和土中出现水头差时，作用于单位体积土骨架上的力。计算公式：j = J/V = wh/L = wi。 临界水力坡降 icr：向上渗流存在时，滤网支持力减少。当滤网支持力为零时的水力坡

8、降称为 临界水力坡降，它是土体开始发生流土破坏时的水力坡降。11、渗透破坏的类型： 就单一土层主要有流土和管涌。流土：在向上的渗透作用下，表层局部范围内 的土体或颗粒群同时发生悬浮、移动的现象。任何类型的土，只要水力坡降达到一定的大小，都可发 生流土破坏。管涌：在渗流作用下，一定级配的无粘性土中的细小颗粒，通过较大颗粒所形成的孔隙 发生移动，最终在土中形成与地表贯通的管道。对多层土层来说还有接触流土和接触冲刷破坏形式。 管涌产生原因 ：内因：有足够多的粗颗粒形成大于细粒直径的孔隙； 外因：渗透力足够大。 防治措施： 流土， i i =icr/Fs,:减小i：上游延长渗径 ,下游减小水压；增大

9、i ：下游增加透水盖重。管涌：改善几 何条件：设反滤层等，改善水力条件：减小渗透坡降。12、击实曲线的特点 :由曲线可知，土的最优含水量和最大干干重度并不是固定值，它们和一定的击 实功对应，对于同一种土，当击实功增加时，其最大干重度增大，最优含水量变小。当含水量超过某 一极限值时，干重度随着含水量增大而减小，即击实曲线上出现一个干重度峰值，相应于这一峰值的 含水量就是最优含水量，及时曲线由锤击数不同，各曲线所对应的最优含水量和最大干重度均不同。13、自重应力 ：在修筑建筑物之前，地基中有土体本身重量产生的应力。基底附加应力 ：建筑物重量等外荷载在地基中产生的应力。 基底压力 ：基础底面传递给地

10、基表面的压力。14、有效应力原理： 土体是有固体骨架、孔隙流体三相构成的碎散材料，受外力作用后，总应力由土 骨架和孔隙流体共同承受， ='- ，土的变形与强度只取决去有效应力。15、压缩系数 ：e-p 曲线上任意一点的斜率值 a=-de/dp 。压缩指数： e-log p 曲线上某一直线段的斜率 Cc= e/ （ lop p）。16、压缩模量 ：在完全侧限条件下，土体竖向附加压力与相应的应变增量之比为土的压缩量Es。变形模量： 反映了土体在侧向自由膨胀条件下应力与应变之间的关系E0=Es（1-2 K0）。17、固结度：在某一荷载作用下经过时间 t后土体固结完成的程度（ U）。固结： 在

11、荷载的作用下，土 体中产生超静孔隙水压力，导致土中孔隙水逐渐排出，随着时间的发展，超静孔隙水压力逐步消散， 土体中有效应力足部增大，直至超过孔隙水压力完全消散，这一过程为固结。平均固结度：地基土层 在某一荷载作用下， 经过时间 t 后所产生的固结变形量 Sct与该土层固结完成时最终固结变形量 Sc之比， 也称地基固结度。18、地基沉降量 由瞬时沉降、主固结沉降和次固结沉降组成。瞬时沉降：在不排水条件下，由剪应变 产生的侧向变形导致的变形；主固结沉降：由超静孔压力消散导致的沉降，一般是地基沉降的主要部 分；次固结沉降 :由于骨架蠕变特性产生的变形。19、先期固结压力 ：土层历史上所经受到的最大有

12、效应力 pc；根据土体的先期固结压力 pc与土层现有 上覆压力 p1 的对比，可将土分为正常固结土、 超固结土和欠固结土： 正常固结土 ，pc=p1；超固结土 pc>p1; 欠固结土 ，pc<p1. 超固结比 OCR=pc/p 1，其值大于 1时，为超固结土；小于 1时，为欠固结土；等于 1时， 为正常固结土。相同 s时，一般 OCR越大，土越密实，压缩性越小（ s为当前上覆压应力） 。20、直剪试验的种类： 固结慢剪（保证没有超静孔压） 、固结快剪、快剪（没有固结过程） 。21、应力路径： 土体中一点应力状态连续变化，在应力空间的轨迹；破坏主应力线：是几个极限状态 应力圆的最大剪

13、应力面；破 坏线或强度线： 把具有不同围压 3作用，但却都达到破坏的不同应力圆的顶点连接起来形成 Kf线。22、静止土压力 E0：若刚性的挡土墙保持原来位置静止不动，则作用在挡土墙上的土压力成为静止土 压力； 主动土压力 Ea：若挡土墙在恰过后填土压力作用下，背离填土方向移动，这是作用在墙上的土 压力将由静止土压力逐渐减小，当墙后土体达到极限平衡状态，并出现连续滑动面而使土体下滑时， 土压力减小到最小值，称为主动土压力； 被动土压力 Ep： 若挡土墙在外力作用下，向填土方向移动， 这是作用在墙上的土压力将由静止土压力逐渐增大，一直到土体达到极限平衡状态，并出现连续滑动 面，墙后土体将向上挤出隆

14、起，这时土压力增至最大，称为被动土压力。在挡土墙高度和填土条件相 同的情况下，有 Ea<E0<Ep.23、地基破坏的形式： （ 1）整体剪切破坏：土质坚实，基础埋深浅， P-S曲线开始近直线，随后沉降 陡增，两侧土体隆起； （2）局部剪切破坏：松软地基，埋深较大， P-S曲线开始就是非线性，没有明显 的骤降段；（3）冲剪破坏：松软地基，埋深较大，荷载板几乎是垂直下切，两侧无土体隆起。24、临塑荷载 pcr：地基土体从压密阶段恰好过渡到剪切阶段，即将出现塑性破坏区时所对应的基底压 力； 临界荷载：（ 1）在中心荷载作用下，可容许地基塑性区最大深度Zmax=b/4（b为基础宽度）时的基

15、底压力；（2 ）在偏心荷载作用下，可容许地基塑性区最大深度Zmax=b/3时的基底压力。25、边坡稳定性分析的方法： 整体圆弧滑动法、瑞典条分法、毕肖普法、 Janbu法、 Spencer方法、 Morgenstern-Price 方法、陈祖煜的通用条分法、不平衡推力传递法、Sarma法。26、条分法的概念： 将滑动体分成若干个垂直土条，把土条视为刚体，分别计算各土条上的力对滑弧 中心的滑动力矩和抗滑力矩，而后计算土坡稳定安全系数。简答题1土的粒径分布曲线如何测得，有何用途？对级配不连续的土，曲线有什么特征？答：对于粒径大于 0.075mm的粗粒土，可用筛分法； 对于粒径小于 0.075mm的

16、细粒土， 可用密度计法。 （1）筛分法： 利用一套孔径不同的筛子， 将风干或者烘干的具有代表性的试样称重后置于振筛机上， 充分振动后，依次称出留在各层筛子上的粒径质量，计算出各粒组的相对含量及小于某一粒径的土颗 粒含量百分数。（2）密度计法：根据球状的细颗粒在水中的下降速度与颗粒直径的平方成正比的原理。绘制颗粒级 配曲线：横坐标用土粒径的常用对数值表示，纵坐标用小于某粒径的土颗粒含量占土样总量的百分数 表示；取曲线上的有效粒径 d10、连续粒径 d30、限定粒径 d60（表示小于该粒径的土粒含量分别占土 样总量的 10%、 30%、 60%）；定义两个参数 :Cu=d60/d10、曲率系数 C

17、c= /（d60*d10）. 用途：来衡量 土级配和性质的优劣。如果级配不连续的土，曲线会出现水平段。2、简述影响土压实性的因素？（ 1）土类型的影响：颗粒级配、土颗粒形状、土颗粒比重、粘矿物含水量等；（ 2）土的含水量（ 3）压实效应的影响：随压实功的增加，最大干重度也增加；最压实功的增加，在某种程度上最有含水量 在减少。3、何谓正常固结粘土和超固结粘土，两者的压缩特性和强度特性有何区别？ 答：根据土体的先期固结压力 pc与土层现有上覆压力 p1的对比，可将粘土分为正常固结粘土、超固结 粘土和欠固结粘土： 正常固结粘土 ，pc=p1； 超固结粘土 pc>p1;欠固结粘土 ， pc<

18、;p1.区别: 正常固结粘土 的的强度较超固结粘土的强度要低，但压缩性好。4、为什么说在一般情况下 ,土的自重应力不会引起土的压缩变形（或沉降） ，而当地下 水位下降时，又会使土产生下沉呢？ 答：由于沉降量由瞬时沉降、主固结沉降、次固结沉降三部分组成，而这些都是由于地基上加荷载引 起剪切变形，结构骨架受力压缩，是孔隙水排出而产生沉降的，所以在土的自重应力下不会引起土的 压缩变形，然而某地下水位下降时，由于破坏了原来土体平衡，整个地基都产生沉降。一般情况下， 地基是经过了若干万年的沉积， 在自重应力作用下已经压缩稳定了， 自重应力已经转变为有效应力了， 这种情况下，自重应力不会引起土体压缩。但如

19、果土体是新近沉积，自重应力还未完全转变为有效应 力时，自重应力将产生压缩。当地下水位下降时，部分土层从水下变为水上买该土层原来受到浮托力 作用，先该浮托力作用因水位下降而消失，相当于该土层施加了一个向下的体积功，其大小等于浮托力，该力必然引起土体压缩。5、什么是有效应力原理？ 答：土体是由固体骨架、孔隙流体三相构成的碎散材料，受外力作用后，总应力由土骨架和孔隙流体 共同承受，土颗粒间的接触应力在截面积A上的平均应力为土的有效应力。有效应力原理包括两个基本理论（ 1）土的有效应力 ='- ；（2）土的有效应力控制了土体的变形及强度。6、简述土的抗剪强度理论。（1）土单元上的某一个平面上的

20、抗剪强度 f是该面上作用的法向应力 的单值函数 f=f（）；（ 2）在 一定应力范围内，可用线性函数近似 f=c+tan ；3）某土单元的任一个平面上 =f,该单元就达到了极限平衡应力状态7、地基破坏的型式有哪几种？各有什么特征？根据承载力的理论计算公式来看，影响 浅基础地基承载力的主要因素有哪一些？ （ 1）整体剪切破坏：土质坚实，基础埋深浅， P-S曲线开始近直线，随后沉降陡增，两侧土体隆起；（ 2）局部剪切破坏：松软地基，埋深较大， P-S曲线开始就是非线性，没有明显的骤降段； （ 3）冲剪 破坏：松软地基，埋深较大，荷载板几乎是垂直下切，两侧无土体隆起。 主要因素： 基础形状、荷载 倾斜于偏心、覆盖层抗剪强度、地下水位、下卧层等。8、挡土墙上的压力与挡土墙位移的关系。 土体需要一定的位移才能达到极限平衡状态，土压