土力学复习资料

1、土的孔隙比的表达式为e=Vv/Vs，般情况下，ep曲线越陡，说明e的变化越快，土的压缩性越大。在荷载作用下，建筑物地基的破坏通常是由于承载力不足而引起的剪切破坏，地基剪切破坏的形式可分为整体破坏、局部破坏和冲剪破坏三种。粘性土由 流动 状态转变为 可塑 状态的分界含水量称为液限,用符号Wl表示，由可塑 状态转变为 半固体 状 态的分界含水量称为塑限，用Wp表示，液限与塑限之差称为塑性指数。地下水位升降会引起土中自重应力的变化，地下水位升高则引起土体中的有效自重应力减小 ，地下水位下降引起土体中的有效自重应力增加。达西定律的表达式是V=ki 或 Q=Aki ,i表示水力坡降。朗肯土压力理论适用条

2、件为，挡土墙墙背垂直_、光滑，墙后填土面水平。桩按承载性状分，如果桩顶荷载主要通过桩侧摩阻力传递给周围土层的桩，称为摩擦桩，如果桩顶荷载主要由桩尖以端阻力形式传递给桩底以下坚实岩土层的，称为端承桩。为了模拟土体在现场可能受到的剪切条件，按剪切前的固结程度、剪切时的排水条件及加荷速率，把直接剪切试验 分为快剪、 慢剪 和固结 剪三种试验方法。支承建筑物荷载的那部分地层称为地基筑物向地基传递荷载的下部结构称为基础 。它将建筑物的荷载传给地_基，起着中间的连接作用。依相对密度的公式 D r = ( emaxe) /( emax emjn)可知，当D r = 1 时，表示土处于最密实状态。在相同条件下

3、，如果群桩中每根桩所受的荷载与某一单桩所受的荷载相同时，则群桩的沉降量比单桩沉降量大。如要保持相同的沉降量，就要减小 群桩的荷载。如果土的颗粒级配曲线平缓，说明级配好。不均匀系数Cu越大，说明级配越 良好 。在地基规范中，压缩系数 a的表达式为(e1-e2) /(p2-p1)(Mpa-1)，利用a1-2可评价土的压缩性高低，当印-2 0.5 MPa -1时，属高压缩性土。当土体中任一点在某方向的平面上的剪应力等于抗剪强度时，土体处于极限平衡状态。桩基规范规定：对于一级建筑桩基，单桩的竖向极限承载力标准值应通过现场载荷试验确定。刚性基础为了方便施工，常做成台阶状剖面，为了防止基础下部的扩大部分产

4、生弯曲裂缝，基础底面的宽度b应符合下式要求：规范宽高比要求渗透变形的基本形式有_流土和管涌_两种。在相同的墙高和填土条件下，主动土压力Ea被动土压力 Ep以及静止土压力 丘三者之间的大小关系为 _E.E砖基础在砌筑时一般有两皮一收和二一相间一收两种方法，为了保证砖基础的砌筑质量，砖基础底面以下应设垫层，材料可选用灰土、三合土或素混凝土。土的压缩模量Es越仝，土越软弱，压缩系数 a越 大，土的压缩性越高。土层平均固结度，就是指任一时刻该土层孔隙水应力的平均消散程度，即有效应力图形面积与总应力图形面积的比值。土的孔隙比e是指土中孔隙体积与固体颗粒体积之比值,在一般情况下，ep曲线越陡，说明e的变化

5、越大， 土的压缩性越 大 。土的塑性指数的表达式为WL-WP，土中含粘粒越多，土的塑性指数越_大。地基的固结度是指某一时刻t地基的有效应力与 总应力的比值。土的结构可分为 单粒结构、蜂窝结构和絮状结构 三种基本类型。渗透力是一种 体积 力。它的大小和 水力坡度成正比，作用方向与渗流方向 相一致。土中各粒组相对含水量称为土的颗粒级配。在附加应力的作用下，产生的变化是：孔隙水应力u减小，而有效应力增大，总应力不 土中的水有结合水和自由水，其中在孔隙中能流动，在水头作用下能形成渗透水流的是自由水。各级建筑物的地基计算满足关于承载力计算的规定，轴心荷载作用时Pfa偏心荷载作用时满足 P fa和P 1.

6、2fa。在实际工程中土的压缩系数表达式的意思是(e1-e2) /(p2-p1) 其中P1=100Kpa， P2=200Kpa。对于竖向排水情况，由于固结沉降与有效应力成正比，所一某一时刻t有效应力图形面积和最终有效应力面积之比即为竖向排水的平均固结度。一般来说，饱和念性土的内摩擦角为0度，砂土的粘聚力指标 C=0。柱长一般指承台地面至桩端的长度尺寸，在承台底面标高确定桩长是选择持力层和确定桩端进入持力层的深度。对于预制混凝土桩，在沉桩时根据接长，常见的接桩方法有当地基土的透水性好，排水条件较佳，建筑物加荷速率较慢时，应选择（C固结排水剪（慢剪）方法测定其抗剪强度指标。A、不排水剪（快剪）B、固

7、结不排水剪（固结快剪） C、固结排水剪（慢剪）有一单面排水的土层在固结度达0.5时所需的时间为4年，若将该土层改为双面排水，其固结度同样为0.5时所需时间为（A .1年）A . 1年B. 2年C . 4年D . 8年某土的抗剪强度指标为 C、 ，该土受剪时将首先沿与大主应力作用面成（B、45 ° +/2）的面被剪破。A 、45°B 、45 ° + ：/2 C 、45° - '= /2 D 、45° + /根据载荷试验确定地基承载力时，PS曲线开始不再保持线性关系时，表示地基土处于何种受力状态?剪切破坏 ）C 、局部剪切破坏、整体破坏状态

8、地基的变形一般由（附加应力）引起A 、弹性状态、附加应力C、孔隙水压力 D 、超静水压力A 、土的自重应力下列说法正确的是（A、压缩系数越大，土的压缩性越高、压缩系数越大，土的压缩性越高、压缩指数越大，土的压缩性越低、压缩模量越大，土的压缩性越高、上述说法都不对对粘性土进行分类定名的依据是（A 、液限 B 、塑性指数B、塑性指数）C、液性指数D、塑限根据载荷试验确定地基承载力时, 部剪切破坏 ）PS曲线开始不再保持线性关系时，表示地基土处于何种受力状态?（C、局A 、弹性状态自重应力在均质土中呈（整体破坏状态 C 、局部剪切破坏 直线分布 ）分布。A 折线分布B.84、饱和土的渗透固结过程应该

9、是（孔隙水压力不断增加的过程曲线分布 C.直线分布D 均匀分布B、有效应力的增加而孔隙水压力减小的过程A、B、有效应力的增加而孔隙水压力减小的过程C、有效应力不断减小的过程D、有效应力的减小而孔隙水压力增加的过程对同一挡土墙，在填土的物理力学性质相同的条件下，（A.静止土压力）最小A.静止土压力B .主动土压力C .被动土压力D、上述说法都不对当地基土的透水性好，排水条件较佳，建筑物加荷速率较慢时, 剪强度指标。应选择（C固结排水剪（慢剪方法测定其抗A、不排水剪（快剪）B、固结不排水剪（固结快剪）C、固结排水剪（慢剪）在土工试验中，常用（B、环刀法 ）测定土的密度A、联合测定法 B 、环刀法

10、C、比重计法 D、击实仪下述关于渗透力的描述正确的为：（C、都正确）其方向与渗透路径方向一致；其数值与水力坡降成正比；是一种体积力A 、仅正确 B 、仅正确 C 、都正确无侧限抗压强度试验适用于（D、饱和粘性土 ）的抗剪强度指标的测定。A.砂土B .粘性土C、粉土 D、饱和粘性土若某砂土的天然孔隙比与其能达到最大孔隙比相近，则该土处于最疏松状态。 所谓的地基极限承载力是指地基中连续形成滑动面对的承载力。无粘性土的相对密实度 Dr越大，说明土越密实。 （V ） 产生滑坡的根本原因是滑动面上的剪应力超过了该面上的抗剪强度，稳定平衡遭到破坏。（V ）随着荷载的增大，通常都是基础中心点下的土首先开始产

11、生剪切破坏。（X ）饱和土的单向渗透固结模型说明，在外荷载的作用下，在荷载施加的瞬间，荷载全部由孔隙水应力承担，随着时间 的推移，孔隙水应力逐渐减小，有效应力也逐渐减小，而总应力不变。（ X ）在有渗流作用情况下，无粘性土坡的稳定性比无渗流情况的稳定性要差。（ V ）直剪试验和三轴剪切试验都可以测定孔隙水应力，因此，都可以得到有效应力抗剪强度指标。（X）根据OCF可将土分为正常固结土、超固结土和欠固结土，作为地基土比较理想的是后两种。（X）由达西定律算得的平均渗透速度 v大于渗流在孔隙中运动的实际流速v '。（ X ）重力式挡土墙根据墙背倾角的不同，可分为俯斜、直立和仰斜三种，作用在墙

12、背的主动土压力以俯斜最小，直立居 中，仰斜式最大。 （ X ） 地下水位下降，会引起自重应力增加，从而导致地面沉降，危及建筑物的安全。（ V ）挡土墙在侧向压力作用下，产生离开土体的位移，将使墙对土体的侧向应力逐渐减小，当位移达到某一极限值，土 体达到了被动极限平衡状态，此时相应的土压力称为被动土压力。（ X ）土体卸载以后产生的回弹曲线与重新逐级加荷后产生的再压缩曲线是不重合的。（ V ）采用太沙基公式进行稳定分析时可假定多个滑动面，分别计算相应的K值，其中Kmin所对应的滑弧面就是最危险滑动面，当 Kmin>1 时，土坡是稳定的。 （V ） 土的灵敏度越高，其结构性越强，受扰动后的土

13、的强度降低就愈显著。（ V ）浅基础，一般是指埋在小于 3 米，施工方法简单，常常是修建在天然地基上的基础。 （ V ） 由于饱和软粘土的短期稳定问题，采用不排水剪的强度指标，以总应力方法进行分析。（V ）土的孔隙比是指土体中的孔隙体积与土颗粒体积之比，而孔隙率是指土体中的孔隙与土总体积之比。（ V ）随着荷载的增大，通常都是基础两侧角下的土先开始产生剪切破坏。（V ）直剪试验不能测定孔隙水应力，三轴剪切试验可以测定，因此，只有三轴剪切试验可以得到有效应力抗剪强度的指 标。（V）土体压缩的实质是土颗粒之间产生相对移动而靠拢，使土体孔隙体积减小所致。（V）对于摩擦型群桩，其承载力小于各单桩承载力

14、之总和，沉降量则大于单桩的沉降量，此为群桩效应。（V）现场原位试验得到的数据较准确，但是费用较高，一般土的压缩系数和压缩指数源于室内压缩试验。（V）混凝土预制桩比钻孔灌注桩的挤土效应明显。 （V）一、确定地基承载力有哪些？1、根据规范表格确定 2、按静载试验方法确定 3、根据土的强度理论计算确定 4、根据邻近条件相似的建 筑经验确定。二、墙背积水对挡土墙的稳定有何影响？ 挡土墙常因雨水下渗而又排水不良，地表水渗入墙后填土，使填土的抗剪强度降低，土压力增大，这对挡土墙的稳 定不利。若墙后积水，则要产生水压力。积水自墙面渗出，还要产生渗流压力，水位较高时，静、动水压力对挡土 墙的稳定更是较大威胁。

15、因此，挡土墙应设泄水孔，墙后要做好滤水层和必要的排水盲沟。三、在地基处理中，化学加固法的加固机理是什么？举例 采用化学浆液灌入或喷入土中，使土体固结以加固地基的处理方法，这类方法加固土体的原理是仿照土的成岩 作用，在土中灌入或喷入化学浆液，使土体胶结成固体，以提高土体强度减小其变形和加强其稳定性。灌浆法 是利用液压，气压或电化学原理，通过注浆管把化学浆液注入地基的孔隙或裂缝中，以填充、渗透、劈裂和挤密的方法替代土颗粒或有裂缝中的岩石胶结成一个强度大，防渗性能高的化学稳定性好的固化体。四、什么是莫尔一库仑准则？画示意图说明。答：土中某点的剪应力等于土的抗剪强度时，则该点处在极限平衡状态，此时的应

16、力圆称为莫尔极限应力圆。而某点处于极限平衡状态时最大主应力和最小主应力之间的关系称为莫尔一库仑破坏准则。为了判断土体中某点的平衡状态，将抗剪强度包线与描述土体中某点应力状态的莫尔圆绘于同一坐标系中，当莫尔圆在强度线以内时，女口 圆A,表示通过该单元的任何平面上的剪应力都小于它的强度，故土中单元体处于稳定状态，没有剪切破坏。当莫 尔圆与强度线相切，如圆 B，说明已有一对平面上的剪应力达到了它的强度，该单元体处于极限平衡状态，濒临破 坏；如果圆与线相割，如圆 C,说明已经破坏。库仑抗剪强度包线f 1X二A莫尔应力圆五、在集中荷载作用下地基中附加应力的分布有何规律？答：1、在集中力p作用线上，z=0

17、时，r=0，附加应力趋于无穷大；随着 z的增加，附加应力逐渐减小；2、 在r>0的竖直线上，z=0时，附加应力为0，随着z的增大，附加应力从 0逐渐增大，到一定值后又逐渐减 小。3、 在z为常数的平面上，附加应力在集中力作用线上最大，随着r的增大而逐渐减小。六、计算沉降时，分层总和法和地基规范法有何异同？分层总和法假定地基土体是半无限弹性量，假定土体积发生竖向变形，并以基础中心的沉降代表基础的沉降量，地基规范法假定地基是均质的，在侧限条件下的土的压缩模量不随深度变化，分层总和法将土层分为若干薄层，一般按照hi / =0.4b,另外，天然土层和地下水位面也是土层分界面；规范法以天然土层和地

18、下水位面为分层界面，两种方法采用的指标都是来自侧限压缩试验，计算深度确定方法不同，前者以控制，后者以来确定，后者对计算所得的沉降量进行了修正。七、影响土压力的因素有哪些？答、影响土压力的因素有：（一）墙背的影响，挡土墙墙背的形状、粗糙程度等因素对土压力有一定的影响。墙背 粗糙程度是通过外摩擦角来反映的，:.愈大，主动土压力愈小，而被动土压力愈大。（二）填土条件影响，填土的物理、力学性质指标对土压力有较大的影响。如重度的增大常引起土压力的增大，内摩擦角越大的土对挡土墙的 主动土压力越小。八、影响边坡稳定的因素有哪些？如何防止滑坡？答：影响土坡稳定的因素主要有：（1） 土坡所处的地质地形条件；（2

19、）组成土坡的土的物理力学性质；（3） 土坡土体的润滑和膨胀作用；（4）振动液化作用；（5） 土坡下部开挖造成的平衡失调和坡顶堆放何载等人为因素。防止滑坡的措施有：（1）选择场址时，尽量选择在山坡稳定地段，避开曾经发生滑坡的场地；（2）尽量利用原有地形条件，顺等高线布置等，避免大挖大填；（3）消除或减轻水碓滑坡的危害；（4）改善滑坡体力学条件，采用结构支挡，在滑坡体主动区卸载等。九、 对于各向同性的土层，流网的特征是什么？答：（1 ）流线与等势线彼此正交，即在交点处两曲线的切线相互垂直。（2）各个网格的长宽比为常数。（3）流网中各个流槽的渗透流量相等。（4）任意两相邻等势线间水头损失相等十、减轻

20、不均匀沉降的危害应采取哪些措施？答：一、建筑措施（1）建筑平面力求简单，高差不宜过大；（2）控制建筑物的长高比及合理布置纵横墙（3）设置沉降缝（4）控制相邻建筑物的间距。（5）调整建筑物的某些标高。二、结构措施（1）减小建筑物的基底压力（2）调整基底压力或附加压力（3）增强建筑物的刚度和强度（4） 上部结构采用静定结构三、施工措施：采用正确的施工工序，尽量不要扰动基底土的原来结构。十一、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，破裂面与最大剪应力面是一致的？一般情况下，破裂面与大主应力面成什么角度？答：土中发生剪切破坏的平面并不一定是剪应力最大的平面，当土的内摩擦角巾=0&

21、#176;时，破裂面与最大剪应力面是一致的，一般情况下，破裂面与大主应力面成(45° +巾/2 )角度。十二、97、如何从库仑定律与莫尔应力圆原理说明：当b i不变时，b 3越小越易破坏；b 3不变时，b i越大越易破坏，试作图说明。答：从库仑曲线与莫尔应力圆可知，当b i不变时，b 3越小，莫尔应力圆半径越大，越易与库仑曲线相交，越易破坏；b 3不变时，b i越大莫尔应力圆半径越大，越易与库仑曲线相交，越易破坏。十三、在地基处理中，挤密法的原理是什么？是以振动或冲击的办法成孔，然后在孔中填入砂、石、土、石灰、灰土或其他材料，并加以捣实成为桩体。挤密法加固的机理是在砂土中主要靠桩管打

22、入桩地基中，对土产生横向挤密作用，在一定挤密功能作用下， 土粒彼此移动，颗粒间更加紧密，空隙减小，使土密实地基土的强度也随之增强。十四、试比较直剪试验、三轴剪切试验的优缺点，哪种更好？直剪试验构造简单，操作方便，因而在一般工程中被广泛应用，但该试验存在着以下不足：不能严格控制排水条件，不能量测试验过程中式样的孔隙水压力，试验中人为限定上下盒的接触面为剪切面，剪切过程中剪切面上的剪应力分布不均匀；三轴试验操作比直剪试验复杂，但三轴试验能严格控制试验的排水条件。从而可以量测试中的孔隙水压力，从而可以获取土中有效水应力的变化情况，试样中的应力分布也比较均匀，因此比直剪试验优越。十五、判断砂土松密程度

23、有几种方法？答：可采用下述几种方法：(1) 孔隙比e：对于同一种土，当孔隙比小于某一限值时，处于密实状态，孔隙比越大，则土越松散；(2) 相对密实度Dr :为了较好地表明无粘性土所处的密实状态可采用将现场土的孔隙比e与该中土所能达到最米 时的孔隙比emin和最松时的孔隙比emax相对比的方法，来表示孔隙比为 e时土的密实度。这种度量指标称为相对密 度DrDemax -e ，当Dr=0时，表示土处于最疏松状态；Dr=1时，土处于最密实状态。remax emin(3) 标准贯入捶击数 N，天然砂土的密实度可按原位标准贯入试验的捶击数N进行评定。1、地基中某一单元土体上的大主应力b i=420kPa

24、,小主应力b 3=180kPa。通过试验测得土的抗剪强度指标C=18kPa,:=20 °。试问：(1)该单元土体处于何种状态？ (2)是否会沿剪应力最大的面破坏？ (12%解：(1)根据土体单元处于极限平衡状态时的条件：；-二ytan2(45_) 2C tan(45 _)'这里二=180kPa；-f =418.5kPa V . 20kPa根据莫尔-库仑定律可知，该点已破坏。(2 )根据土体内某一土单元体与最大主应力面成二角的任一平面上的法向应力 二和剪应力.的公式:可知： 需= 口3 $和 90 * 这里： 1 = 420 kPaq 180 kPamax22sin 90=12

25、0kPa此时厂亠乞S3cos2i=300kPa2 2最大剪应力面上的抗剪强度Tf 一c+(jtane=18+3°°tan20 ° =127kPa>不会沿剪应力最大的面破坏2、挡土墙高5m墙背竖直光滑，墙后填土为砂土，表面水平，其© = 30°,地下水位距填土表面 2m，水上填土重度Y = 18KN/m,水下土的饱和重度丫 sat = 21KN/m,试绘出主动土压力强度和静水压力分布图，并求出总侧压力的大小。（13%）解：采用水土分算法。先算土压力：已知© = 30 °,_则2!，计算图中A、B、C三处的土压力强度分别为

26、:Ka Jan （45。（0 ?2） _A点：:二A =0，PaA =0B点：芒b =屈 T82 =36kPa1 kPaPaB -：ZBKa -6_-12C点：;：lc =占1 :lh =36 -(21 _10) 3 =69kPa1kPaPaC WzcKa =69 云=23kPa3绘出土压力分布图，如图所示。合力为土压力分布图形面积，即:Ea=64.5KN/m墙背上的静水压力呈三角形分布，总水压力为：Ew=45KN/m挡土墙背上的总压力为：E=Ea+Ew=109.5KN/myc=1.49m1、挡土墙高5m,墙背竖直光滑，填土表面水平，填土的物理指标：丫 = 18KN/m,c=12Kpa, &#

27、169;=30 ° ,试求：（1）条件如上时，计算主动土压力Ea及作用点位置。（2）地表作用有20kPa均布荷载时的Ea及作用点。（11%解：墙背竖直光滑，填土面水平，符合朗肯土压力理论假定，因此采用朗肯土压力理论求解：Ka m 2（45 ±0 /2） -2墙顶：pa =hKa/c Ka =-2 X 12 X _2=-13.86kPa3墙脚：Pa =hKa _2'K7=16.14kPa=2.3m.2c1Z0 二 2二Ea - >2.16.14 =21.8kN/m(2)地表作用有均布荷载时作用点离墙脚0.9m墙顶：p =qK -2.K=-7.19kPaaaa墙底

28、点：Pa =( h q)Ka -2c Ka=22.8kPaZ 0=1.2mEa J 3.8 22.8 =43.3kN/m2作用点离墙脚1.27m2、已知某基础中点下的附加应力如图所示。基底下有一薄透水砂层，其下为厚10m的饱和粘土层，粘土层下为不e1= 0.90，压缩系数 a = 0.25Mpat ,渗透系数 k = 0.0019m/yr。试求:100mm时需多少时间？透水层。粘土层在自重应力作用下的孔隙比(1) 加荷一年后的沉降量；(2)沉降量达到(当附加应力的比值 a =1.5, Tv=0.0144时,Ut=15% ; 当 a =1.5, Ut=38% 时，Tv=0.095 ;Cv=100

29、0 k(1 -e,) ； Tv= Cvt )H(11%) 透水砂层rnrrm - - 11:'粘土层-T-. I I 二不透水层解:(1)茫=200kPaEs J P =7.6MPaas =：它 h =263mm_E?经计算得:Cv=1.44Tv=0.014查表得：ut=15%S = SUt = 39.5mmu =Sl =38%查表得Tv=0.095 经计算得t 一S 一t=6.6 年3、某土样承受门QOOkPa、；扌00kPa的应力，土的内摩擦角:护=30、c=10kPa，试计算最大剪应力及最大剪应力面上的抗剪强度。(7%)解：最大剪应力.齐喚二50®此时，厂亠3cos90

30、 =150kPa2 2最大剪应力面上的抗剪强度.f =ctan=10+150tan30 ° =97kPa2、设砂土地基中一点的大小主应力分别为500kPa和180kPa，其内摩擦角© =30°，求：(1) 该点最大剪应力是多少？最大剪应力面上的法向应力为多少？(2) 此点是否已达极限平衡状态？为什么？(3) 如果此点未达到极限平衡，令大主应力不变，而改变小主应力；使该点达到极限平衡状态，这时小主应力应为多少？(12%)解：(1)根据土体内某一土单元体与最大主应力面成d 角的任一平面上的法向应力 二和剪应力.的公式:二诗玉叫；-；于 cos2_1可知:这里:匚=500kPa_:180 kPa:J 3二 2sin 90=160kPao+宁.耳 cos2j340kpa(2)根据土体单元处于极限平衡状态时的条件:1-二/3ta n2(452C tan(45这里 cr3 =180kPaaf =540kPa> 口 =500 kPa 根据莫尔-库仑定律可知，该