《土力学》（专科）课程辅导三

1、土力学（专科）课程辅导三任课教师：王强 联系方式、填空题1、饱和土的固结过程就是孔隙水压力消散和有效应力增长的过程。2、无粘性土包括砂和碎石。3、土中总的应力按其产生的原因可分为自重应力；附加应力。4、某土样在三轴压力作用下，达到极限平衡状态，则土样的剪切面与大主应力作用面的夹角为与小主应力作用方向之间的夹角为。5、朗金土压力理论确定挡土墙上的土压力，可考虑土的极限平衡条件；库仑土压力理论则可考虑楔体的静力平衡条件。6、塑性指数为18的粘性土为粉土；塑性指数为15的粘性土为粘质粘土。7、固结排水试验在整个试验过程中，孔隙水压力大小始终等于0；总应力破坏包线就是有效应力

2、破坏包线。8、根据土样排水条件不同，三轴剪切试验可分为不固结不排水剪、固结不排水剪、固结排水剪。二、常见概念1、粉 土塑性指数IP10且粒径d>0.075mm的颗粒不超过全重50%的土。2、粘性土IP>10的土。其中， IP>17称为粘土， 10<IP17为粉质粘土。3、液性指数4、灵敏度粘性土的原状土无侧限抗压强度与原土结构完全破坏的重塑土的无侧限抗压强度的比值5、触变性受扰动而强度降低的粘性土，静置一定时间后，其强度可得到一定程度的恢复。6、无粘性土的相对密度7、液限、塑限8、含水量9、土的干密度10、土的孔隙比11、颗粒比重/土粒比重12、土的级配13、有效应力原

3、理14、土层自重应力15、土中附加应力16、土的压缩模量17、超固结18、前期固结压力：土层在历史上所经受的最大固结压力，以 表示。19、水力梯度i也叫水力坡度或水力坡降，即沿渗流方 向单位流程的水头损失。流程L两点间的距离，也叫渗流路径或渗流长度。20、渗透力：水在土中渗流时，对土颗粒有推动、摩擦和拖曳形成的作用于土骨架的力Ø 渗透力j是渗流对单位土体的作用力，是一种体积力，其大小与水力梯度成正比，作用方向与渗流方向一致，单位为kN/m3。21、当水向上渗流时，向上的渗透力与土颗粒的浮重相等时，土颗粒处于失重或悬浮状态，这时的水力梯度即为临界水力梯度22、库仑抗剪强度定律剪破面不产

4、生于最大剪应力面，而与最大主应力面成45o+ /2的夹角。23、静止土压力P0挡土墙静止不动，墙后土体处于弹性平衡状态，此时墙后土体作用在墙背上的土压力。主动土压力Pa在土压力作用下，挡土墙离开土体向前位移至一定数值，墙后土体达到主动极限平衡状态时，作用在墙背的土压力。24、 被动土压力PP在外力作用下，挡土墙推挤土体向后位移至一定数值，墙后土体达到被动极限平衡状态时，作用在墙上的土压力25、库仑土压力理论理论：滑动楔体静力平衡条件§ 适用条件，墙背倾斜；§ 墙背粗糙§ 填土为理想散粒体，粘聚力c=0§ 挡土墙后填土表面倾斜；26、地基、基础、下卧层、软

5、弱下卧层、持力层27、称为刚性角28、基础埋置深度 是指从基础底面至室外设计地面的距离 29、在软弱下卧层的顶面处，由基底净压力产生的附加应力和由土层自重产生的自重应力之和应小于该软弱层的承载力特征值。30、桩的荷载传递桩受荷载的作用产生向下的位移，同时通过桩土间的摩擦力带动桩周的环形土体向下运动，这种运动通过土体间的剪应力和剪应变一环一环地向外扩散（图8），直到离桩心比较远的位置时才收敛为零。当桩向下运动而使桩端土层产生压缩时，桩端土也会产生相应的抗力。33、工程中常见下列情形a) 桩侧土层的大面积地下水位下降使土层产生固结下沉；b) 桩侧附近大面积堆载使桩侧土层压缩c) 桩侧有较厚的欠固结

6、土层或新填土，因固结产生下沉；d) 在饱和软土中打下密集的桩群，产生超孔隙水压力，随后因超孔隙水压力消散而重新固结引起桩侧土体下沉；e) 位于湿陷性黄土、季节性冻土或可液化土层的桩，因黄土湿陷、冻土融化或受地震自或其他动力荷载作用而液化的土因重新固结引起的下沉。34、消减与避免负摩阻力的技术措施35、中性点 在桩的某一深度ln以上，桩受负摩阻力作用；在ln深度以下，土对桩产生正摩阻力。在ln深度处，既没有负摩阻力也没正摩阻力，称该点为中性点。三、计算题1有一块体积为的原状土样，重，烘干后重。已知土粒比重（相对密度）。求土的天然重度、天然含水量、干重度、饱和重度、浮重度、孔隙比及饱和度。解： 2

7、某工地在填土施工中所用土料的含水量为5%，为便于夯实需在土料中加水，使其含水量增至15%，试问每1000质量的土料应加水多少？解： 设：加水前土的质量为M，含水量加水后土的质量为M，含水量需加的水量为Mw由于加水前后土粒质量未变，即故： 3.已知粘性土的颗粒密度s =27.5 g/cm3，液限为40，塑限为22，饱和度为0.98，孔隙比为1.15，试计算塑性指数、液性指数及确定粘性土的状态。 【解】 根据液限和塑限可以求得塑性指数为18，土的含水量及液性指数可由下式求得 ILl，故此粘性土为流塑状态。4. 某土层及其物理性质指标如图所示，地下水位在地表下1.0 m，计算土中自重应力并绘出分布图

8、。 【解】第1层： a 点：z=0 m， b 点：z=1 m， c 点：z=2 m， 第2层： d 点：z=5 m， 土层中的自重应力cz分布，如图所示。5. 有一填土路基，其断面尺寸如下图所示。设路基填土的平均重度为，试问，在路基填土压力下在地面下、路基中线右侧的点处的垂直荷载应力是多少？解：路堤产生的荷载亦呈梯形分布，且有 求解时，将其分为A、B、C三个带状分布荷载对三角形分布A：由插值得：对矩形B： 由插值得：对三角形C：先插：0.75时：1.00时： 6. 设土样厚3cm，在100200kPa压力段内的压缩系数，当压力为时，。求：（a）土样的无侧向膨胀变形模量；（b）土样压力由加到时，

9、土样的压缩量。解：（a）（b）15. 有一矩形基础，埋深为，受中心荷载（包括基础自重）的作用。地基为细砂层，其，压缩资料示于下表。试用分层总和法计算基础的总沉降。表： 细砂的曲线资料p/kpa50100150200e0.6800.6540.6350.620解： 1）分层：，地基为单一土层，所以地基分层和编号如图。2）自重应力： ， ， ，3）附加应力：，为计算方便，将荷载图形分为4块，则有：分层面1： 分层面2： 分层面3： 分层面4： 因为：，所以压缩层底选在第层底。4）计算各层的平均应力：第层： 第层： 第层： 第层： 5）计算Si：第层： 第层： 第层： 第层： 6）计算S：7某土样作直

10、剪试验，测得垂直压力时，极限水平剪应力。以同样土样去作三轴试验，液压为，当垂直压力加到（包括液压）时，土样被剪坏。求该土样的和值。解：由直剪试验 由三轴试验 由、得： 8. 设有一含水量较低的黏性土样作单轴压缩试验，当压力加到90kPa时，黏性土样开始破坏，并呈现破裂面，此面与竖直线呈35°角，如图5-39。试求其内摩擦角j及黏聚力c。解：水平面为大主应力面，；竖直面为小主应力面，；由图5-39的小主应力面与剪破面的夹角为35°，即有：由图示应力圆的关系，得：9. 某一挡土墙高为，墙背垂直，填土面水平，土面上作用有均布荷载。墙后填土为黏性土，单位黏聚力为，重度为，内摩擦角为

11、。用朗肯方法求作用于墙背上的主动土压力，并讨论为何值时墙背处将不出现裂缝？解：显然，只要土表面处的，就不会出现开裂，即z=0，由此可得 时，墙后土中不出现裂缝。10. 挡土墙高5 m，墙背直立、光滑，墙后土体表面水平，共分二层，各层土的物理力学指标如图所示，求主动土压力并绘出土压力分布图。【解】第一层的土压力强度层顶面处：pa0=0层底面处：第二层的土压力强度层顶面处：层底面处：主动土压力合力为主动土压力分布图如图所示。11.某建筑物的箱形基础宽8.5m，长20m，埋深4m，土层情况见下表所示，由荷载试验确定的粘土持力层承载力特征值fak=189kPa，已知地下水位线位于地表下2m处。求该粘土

12、持力层深宽修正后的承载力特征值fa 地基土土层分布情况层次土类层底埋深（m）土工试验结果1填土1.80=17.8kN/m32粘土2.000=32.0% L=37.5% p=17.3%ds=2.72水位以上 18.9kN/m3水位以下19.2kN/m37.80解：（1）先确定计算参数因箱基宽度b=8.5m>6.0m，故按6m考虑；箱基埋深d=4m。由于持力层为粘性土，根据建筑地基基础设计规范（GB 500072002）表5.2.4，确定修正系数b，d的指标为孔隙比e和液性指数IL，它们可以根据土层条件分别求得：由于IL=0.73<0.85，e=0.83<0.85，从规范表5.2

13、.4查得b=0.3，d=1.6因基础埋在地下水位以下，故持力层的取有效容重为：=19.2-10=9.2kN/m3而基底以上土层的加权平均容重为：（2）计算地基承载力特征值：12在某柱基础，作用在设计地面处的柱荷载设计值，基础尺寸，埋深及地基条件如图所示，验算持力层承载力。解：（1）地基承载力特征值计算：因b=3m,d=2.3m,e=0.80<0.85,IL=0.74<0.85，查规范（GB5007-2002）表5.2.4可得b=0.3，d=1.6。基底以上土的平均容重：地基承载力的深宽修正：（1） 基底平均压力 基底最大压力：所以，持力层地基承载力满足要求。13同上题条件，验算软弱

14、下卧层的承载力。解：（1）软弱下卧层的地基承载力特征值计算：因为下卧层系淤泥质土，且，查建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）表5.2.4可得b 0，d 1.1。下卧层顶面埋深：土的平均容重：于是下卧层地基承载力特征值为：（2）下卧层顶面处应力计算：自重应力：附加应力z按扩散角计算，Es1/Es2=3,因为z/b=3.5/3=1.17>0.5，查表1-4-1得23o。则附加应力z为：作用在软弱下卧层顶面处的总应力为：软弱下卧层地基承载力满足要求。14、有一原状土样；其中土的天然重度含水量，土粒比重，试求土的孔隙率n，孔隙比e和饱和度Sr。解： 15、已知地基中某点的大主应力，

15、小主应力，土的内摩擦角，粘聚力c=10kN/m2，试确定该点处于何种状态？若土处于极限平衡时 处于安全状态16、有一档土墙高4.6m,墙背竖直、光滑、水平填土面上有超载q=18kpa，墙后填土粘聚力c=10kN/m2，内摩擦角，重度，求墙背主动土压力强度分布，绘出分布图，并求其合力Ea值。 如从墙算起，17、已知土样的天然含水量=61.4，天然重度=17.82kN/m3，土粒比重ds=2.78，液限L=45.6，塑限P=23.7，试确定土的名称及状态。解： 因为，土为粘性土。流塑状态。 18、某挡土坪墙背光滑，垂直，填土表面水平，墙高5m，墙后填土分两层填筑，上面，第一层土厚2m，C1=0，1=19kN/m3；第二层土厚3m,C2=0,，2=19.5kN/m3；求墙背主动土压力强度分布，演示分布图，并求合力Ea值