土力学简答题全解

1、土力学与基础工程研究的主要内容有哪些？土力学是研究土体的一门力学，它研究土体的应力、变形、强度、渗流及长期稳定性的一门学科,总的来说就是研究土的本构关系以及土与结构物的相互作用的规律。2、地基与持力层有何区别？地基—承受建筑物荷载的那一部分地层。分为天然地基(浅基、深基)、人工地基。直接承受基础传来的荷载，并分散传至地壳的土层叫地基的持力层。持力层以下叫下卧层，地基包括持力层和下卧层。3、何谓土粒粒组？土粒六大粒组划分标准是什么？工程上各种不同的土粒，按粒径范围的大小分组，即某一粒径的变化范围，称为粒组。划分标准：黏粒<0.005mm<粉粒<0.075mm<砂粒2mm<角砾<60mm<卵石<200mm<漂石4、粘土颗粒表面哪一层水膜对土的工程性质影响最大，为什么？弱结合水，它不能传递静水压力。5、土的结构通常分为哪几种？它和矿物成分及成因条件有何关系？各自的工程性质如何？分类（1）单粒结构：粗矿物颗粒在水或空气中在自重作用下沉落形成的单粒结构。（2).蜂窝结构：颗粒间点与点接触，由于彼此之间引力大于重力，接触后，不再继续下沉，形成链环单位,很多链环联结起来，形成孔隙较大的蜂窝状结构（3）絮状结构细微粘粒大都呈针状或片状，质量极轻，在水中处于悬浮状态。悬液介质发生变化时，土粒表面的弱结合水厚度减薄，粘粒互相接近，凝聚成絮状物下沉，形成孔隙较大的絮状结构。工程性质：密实单粒结构工程性质最好蜂窝结构与絮状结构如被扰动破坏天然结构，则强度低、压缩性高，不可用作天然地基。6、在土的三相比例指标中，哪些指标是直接测定的？土的比重sG、土的重度γ、土的含水量w可由实验室直接测定。其余指标可根据土的三相比例换算公式得出。7、液性指数是否会出现IL>1.0和IL<0的情况？相对密度是否会出现Dr>1.0和Dr<0的情况？可以，小于0为坚硬状态，大于0为流塑状态。不能。8.判断砂土松密程度有几种方法?无粘性土最重要的物理状态指标是土的密实度Dr。用孔隙比e为标准的优点：应用方便；缺点：由于颗粒的形状和配对孔隙比有极大的影响，而只用一个指标e无法反映土的粒径级配的因素。用相对密实度为标准的优点：把土的级配因素考虑在内，理论上较为完善。缺点：e，emax，emax都难以准确测定。用标准贯入试验锤击数N为标准的优点：这种方法科学而准确；缺点：试验复杂。9.地基土分几大类?各类土的划分依据是什么?分为岩石、碎石土、砂土、粘性土和人工填土。岩石是颗粒间牢固联结、呈整体或具有节理裂隙的岩体。碎石类土是粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。砂类土是粒径大于2mm的颗粒含量不超过50%，粒径大于0.075mm的颗粒含量超过50%的土。粉土是粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过50%，塑性指数Ip小于或等于10的土。粘性土是塑性指数Ip大于10的土。由人类活动堆填形成的各类土，称人工填土。10.何谓土的级配？土的级配曲线是怎样绘制的？为什么土的级配曲线用半对数坐标？土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量，占土粒总质量的百分数来表示，称为土的颗粒级配陡竣、土粒大小均匀、级配差；平缓、土粒大小不均匀、级配好。能将粒径很小的土颗粒含量清楚的表达出来。11.土的气体以哪几种形式存在？他们对土的工程性质有何影响？存在于土中的气体可分为两种基本类型：一种是与大气连通的气体；另一种是与大气不通的以气泡形式存在的封闭气体。土的饱和度较低时，土中气体与大气相连通，当土受到外力作用时，气体很快就会从孔隙中排出，土的压缩稳定和强度提高都较快，对土的性质影响不大。但若土的饱和度较高，土中出现封闭气泡时，封闭气泡无法溢出，在外力作用下，气泡被压缩或溶解于水中，而一旦外力除去后，气泡就又膨胀复原，所以封闭的气泡对土的性质有较大的影响。土中封闭气泡的存在将增加土的弹性，它能阻塞土内的渗流通道使土的渗透性减小，并能延长土体受力后变形达到稳定的历时。12.土的工程特性？压缩性高、强度低（特指抗剪强度）、透水性大13、土的生成与工程特性的关系？1.搬运、沉积条件：通常流水搬运沉积的土优于风力搬运沉积的土2.沉积年代:沉积越长，土的工程性质越好3.沉积的自然环境第2章土的压缩性与地基沉降计算14.什么是土的压缩性？引起土压缩的主要因素是什么？答：土的压缩性—土在压力作用下体积缩小的特性。地基土产生压缩的原因：外因—P、W、Sr、T等。内因—S、W、Vv。15.什么是土的自重应力？土的自重应力沿深度有何变化？自重应力是指土体受到重力作用而产生的应力。1）非均质土中自重应力沿深度呈折线分布，沿深度的增加而增大；2）自重应力分布在重度变化的土层界面和地下水位面上发生转折；3）自重应力分布在不透水层面处发生突变；4）地下水位的升降会引起自重应力变化。16.何为基底压力？影响基底压力分布的因素有哪些？基础底面传递给地基表面的压力称为基底压力。1）地基与基础的相对刚度；2）荷载大小与分布情况；3）基础埋深大小；4）地基土的性质等。17.什么是土的自重应力？地下水位的升降对地基中的自重应力有何影响？自重应力是指土体受到重力作用而产生的应力。如果地下水位以下为透水层，地下水位降低会导致自重应力增大，当地下水位上升时，土中有效自重应力б‘减少，引起地基承载力降低。坡体内地下水位长期上升，会使土湿化，抗剪强度降低，最后导致土坡失去稳定，造成事故。如果地下水位以下为不透水层，地下水位降低则会导致自重应力减小。18.何谓有效应力原理？说明因大量抽取地下水而导致地面下沉的原因。饱和土所承受的总应力为有效应力与孔隙水压力之和。大量抽取地下水将导致地下水位降低，使有效应力增大，岩土压密，从而导致地面沉降。19.孔隙水消散抽需时间的长短取决于哪些因素？孔隙中水排出需一定的时间t，时间t的长短取决于土层排水距离、土粒粒径与孔隙大小、土层K、R大小和a的高低等因素。碎石土---低压缩土---中压缩土---高压缩土（t依次增长）20.结合图示说明均布条形荷载作用下，地基土中附加应力的分布规律？1）在荷载分布范围内之下，附加应力?z随深度后呈衰减趋势；2）z具有一定的扩散性，且分布在荷载面积以外相当大的范围之下，即地基附加应力的扩散分布；3）基底下任意深度水平面上的z，在基底中轴线上最大，随距中轴线越远而变小。21.结合图示说明均布矩形荷载作用下，地基土中附加应力的分布规律？1）附加应力z自基底起算，超过一定深度后呈曲线衰减；2）z具有一定的扩散性，基无粘性土(砂土)从固体状态转变为液体状态的现象称为砂土液化沙土液化条件：？3.7如何从库仑定律和莫尔应力圆原理说明：当σ1不变时，σ3越小越易破坏；反之σ3不变时，σ1越大越易破坏。答：当处于极限平衡条件时，莫尔应力圆和土的抗剪强度相切。当最大主应力不变时，随着最小主应力的减小，新的莫尔应力圆与包线相割，超过其抗剪强度故发生破坏；当最小主应力不变是，随着最大主应力的增加，新的尔应力圆与包线相割，超过抗剪强度发生破坏。

3.8为什么饱和粘性土的不排水试验得到的强度包线是一条水平线？答：如果饱和粘性土从未固结过，是一种泥浆状土，其抗剪强度必然为零，为一条水平的直线。一般的天然土都有一定的天然强度，天然固结土的有效压力随着深度的增加而变化，则不排水剪切强度也岁深的的增加而变化，均质的正常固结不排水的抗剪强度随有效压力的增大而成线性增大。

3.9试结合破坏包线与莫尔圆的关系绘图说明一般土体发生剪切破坏平面与大主应面的关系？

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ф=0°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°+ф/2）角度。

4.1、何谓边坡稳定的条分法？答：即为土坡稳定性分析的一种方法：条分法

4.2、影响土压力的因素有哪些？主要因素是什么？答：挡墙的位移；挡土墙形状；填土的性质；其中最主要的因素为挡土墙的位移。4.3郎肯土压力理论和库伦土压力理论的使用条件有何不同？答：郎肯土压力理论条件：1.表面水平的半无限土体，处于极限平衡状态2.半空间应力状态(假定挡墙墙背竖直=0、光滑=0、填土面水平=0)；库伦土压力理论是挡土墙后滑动体达到极限平衡状态：a.滑动破裂面为平面。b.挡土墙是刚性的（刚体滑动）。c.滑动楔体处于极限平衡状态。d.滑动楔体对墙背的推力即主动土压力Pa适用条件①墙背府斜，倾角②墙背粗糙，墙与土间摩擦角③粘聚力c=0④填土表面倾斜，坡脚。4.4影响土坡稳定的因素？答：土坡坡度：有两种表示方法：一种以高度与水平尺度之比来表示；另一种以坡角θ的大小来表示。土坡高度H：坡脚与坡顶之间的铅直距离。土的性质：土的性质越好，土坡越稳定。气象条件：若天气晴朗，土坡处于干燥状态，土的强度高，土坡稳定性好。地下水的渗透：当土坡中存在于滑动方向一致的渗透力时，对土坡稳定不利。地震：发生地震时，会产生附加的地震荷载，降低土坡的稳定性。4.5挡土墙背后为什么要采取排水措施？答：在挡土墙建成使用期间，如遇暴雨，有大量雨水渗入挡土墙后的填土中，结果使填土的重度增加，内摩擦角减小，导致填土对墙的土压力增大。同时墙后积水，增加水压力，对墙的稳定性产生不利影响。若地基软弱，则土压力增大引起挡土墙的失稳。因此，挡土墙设计中必须设置排水。4.6何为主动土压力，静止土压力，和被动土压力？试举实际工程实例。答：静止土压力p0：由于墙的自重大，地基坚硬，墙体不会产生位移和转动，此时，挡土墙背面的土体处于静止的弹性平衡状态。产生条件：墙静止不动，位移和转角为0。（地下室外墙，拱座）主动土压力Pa：当挡土墙沿墙趾向离开填土方向转动或平行移动，且位移达到一定量时，墙后土体达到主动极限平衡状态，填土中开始出现滑动面，这时在挡土墙上的土压力称为主动土压力。被动土压力Pp：当挡土墙在外力作用下向墙背填土方向转动或平行移动时，土压力逐渐增大，当位移达到一定量时，潜在滑动面上的剪应力等于土的抗剪强度，墙后土体达到被动极限平衡状态，填土内开始出现滑动面，这时作用在挡土墙上的土压力增加至最大，称为被动土压力。（拱桥台）4.7为什么主动土压力是主动极限平衡时的最大值？而被动土压力是被动极限平衡时的最小值？答：略见课本P200—P202理论研究及图5.10。4.8.郎肯土压力理论和库仑土压力理论在什么条件下具有相同的计算结果？答：墙背直立、光滑，填土表面水平。4.9试比较郎肯土压力理论和库仑土压力理论的优缺点和存在的问题？答：朗肯土压力理论优点：公式简单易用。缺点：对墙壁倾斜、墙后填土面倾斜情况不适用；库仑土压力理论优点：对墙壁倾斜、墙后填土面倾斜情况适用。缺点：不便考虑粘性土的情况。问题：朗肯理论要求墙背光滑，填土表面水平，计算结果偏大．而库仑理论的被动压力误差较大．朗肯理论是考虑墙后填土每点破坏，达极限状态；库仑理论则考虑滑动土体的刚体的极限平衡；4.10.墙后积水对挡土墙有何危害？答：根据调查，没有采取排水措施，或者排水措施失效，是挡土墙倒塌的重要原因之一，因为挡土墙无排水措施，或排水措施失效，必然会导致雨天地表水流入填土中而排不出去，从而使填土的搞剪强度降低并产生水压力的作用，使作用在挡土墙上的侧压力增大，使挡土墙失稳。所以，设计挡土墙必须注意挡土墙的排水措施，避免墙后积水，保证挡土墙的安全。4.11.挡土墙的位移对土压力有什么影响？答：挡土墙是否发生位移以及位移方向和位移量，决定了挡土墙所受的土压力类型，并据此将土压力分为静止土压力、主动土压力和被动土压力。挡土墙不发生任何移动或滑动，这时墙背上的土压力为静止土压力。当挡土墙产生离开填土方向的移动，移动量足够大，墙后填土体处于极限平衡状态时，墙背上的土压力为主动土压力。当挡土墙受外力作用向着填土方向移动，挤压墙后填土使其处于极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力为被动土压力。挡土墙所受的土压力随其位移量的变化而变化，只有当挡土墙位移量足够大时才产生主动土压力和被动土压力，若挡土墙的实际位移量并未达到使土体处于极限平衡状态所需的位移量，则挡土墙上的土压力是介于主动土压力和被动土压力之间的某一数值。4.12.控制边坡稳定性的主要因素有哪些？影响边坡稳定性的闪素很多，可以概括为内在因素和外在因素两个方面。内在因素包括地貌条件、岩石性质、岩体结构与地质构造等；外在因素包括水文地质条件、风化作用、水中的作用、地震及人为因素等。内因在边坡的变形中起决定性的控制作用，外因起促进作用；在边坡的稳定性分析中，应在研究各因素的基础上，找出它们彼此间的内在联系，进而评价其稳定性4.13.挡土墙有哪几种类型？各有什么特点？适用于什么情况？答：（1）重力式挡土墙。特点：体积大，靠墙自重保持稳定性。适用：挡土墙高度H≤8m；悬臂式挡土墙。特点:体积小，利用墙后基础上方的土保持稳定性。适用:墙高H≤8m；扶壁式挡土墙。特点：为增强悬臂式挡土墙的抗弯性能，沿长度方向每隔（0.8~1）H做一垛扶壁。适用：墙高H≤10m；（4）锚杆式挡土墙。特点：由预制钢筋混凝土立柱，墙面板，钢拉杆和锚定板现场拼装。适用：墙高H≤15m；（5）加筋土挡土墙。特点：依靠拉筋与填土之间的摩擦力保持稳定。适用：墙后填土通常需较高的摩擦力。

4.14.重力式挡土墙设计的方法和步骤？

答：（1）用库伦公式，郎肯理论或规范公式计算土压力的大小，方向及作用点位置。（2）根据土压力大小初步拟定挡土墙的类型和断面尺寸。（3）对初拟方案进行必要验算，如发现不符合要求，应适当修改有关尺寸或埋深，重复以上各项验算，直到满足要求。（4）根据挡土墙的构造要求设计出挡土墙的细部构造，绘出施工图，编制施工说明书。

4.15.挡土墙设计中需要进行哪些验算，如不满足要求如何处理？

答：抗倾覆验算，抗滑动验算，基底压力验算，墙身强度验算（抗压强度验算，抗剪强度验算）。不符合要求，应适当修改有关尺寸或埋深，重复以上各项验算，直到满足要求。例如为减少基底压应力，增加抗倾覆的稳定性，可以在墙趾处伸出一台阶，以拓宽基底，以增大稳定力臂。另外可以改变墙背或墙面的坡度,以减小土压力或增大力臂。改变墙身形式,如采用衡重式、拱桥式等。

4.16.墙后填土是否有技术要求？理想填土有，不能用的填土有？

答：根据土压力理论分析可知，不同的土质对应的土压力是不同的。挡土墙设计中希望土压力越小越好，这样可以减小墙的断面，节省土石方量，从而降低造价。

（1）理想的回填土。卵石、砾砂、粗砂、中砂的内摩擦角较大，主动土压力系数小，则作用在挡土墙上的土压力就小，从而节省工程量，保持稳定性。因此上述粗颗粒土为挡土墙后理想的回填土。本设计采用此类型的填土，且回填土粘聚力等于零，墙后填土分层夯实，以提高填土质量。

（2）不宜采用的回填土。凡软粘土、成块的硬粘土、

膨胀土和耕植土，因性质不稳定。在冬季冰冻时或雨季吸水膨胀将产生额外的土压力，导致墙体外移，甚至失去稳定，故不能用作墙的回填土。

第五章

5.1.地基基础有哪些类型？各适用于什么条件？

答：（1）天然地基上浅基础，适用于建筑场地土质均匀，坚实，性质良好

（2)人工地基适用于建筑场地土层软弱，压缩性高，强度低

（3）桩基础适用于地基上部土层软弱，深层土质坚实时

（4）其他深基础适用于上部荷载很大或相邻建筑不允许开挖基槽施工以及有特殊用途和要求时。5-2.天然地基上的浅基础的结构类型有哪些？各具什么特点？（1）独立基础，采用框架结构（2）条形基础，长度大于或等于10倍宽度（3）十字交叉基础即双向条形基础（4）筏板基础，用钢筋混凝土材料做成连续整片基础（5）箱形基础，刚度大，高度大5-3.何为地基承载力特征值？为什么要进行基础宽度与深度修正？地基承载力特征值是指由载荷试验确定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。地基承载力不仅与土的性质有关，还与基础的大小、形状、埋深以及荷载的情况有关。这些因素对承载力的影响程度又随土质的不同而不同，在采用载荷实验或原位实验的经验统计关系等确定地基承载力标准值时，考虑的是对应于标准条件或基本条件下的值。而在进行地基基础设计和计算时，考虑的是承载力极限状态下的标准组合，即采用荷载设计值，所以对某个实体基础而言，就应该计入它的埋深和宽度给地基承载力特征值带来的影响，进行深度和宽度修正。5-4．进行地基基础设计时，地基必须满足那些条件？为什么？1）地基的强度条件。要求作用于地基上的荷载不超过地基的承载能力，保证地基在防止整体破坏方面有足够的安全储备。2）地基的变形条件。要求控制地基变形，使之不超过地基变形允许值，保证建筑物不因地基变形而损坏或者影响其正常使用。5-5.基础宽度，埋深和承载力的关系？基础宽度大，埋置深度深，地基承载力相应提高；高层建筑为了满足地基稳定性，防止建筑物滑动与倾覆，一般要求基础整体刚度大，埋深深。5-6.标准贯入实验测得的锤击数N用于何处？根据标准贯入试验锤击数测定各类砂的地基承载力（公斤/厘米），一般当击数大于30时，密实的砾砂、粗砂、中砂（孔隙比均小于0.60）为4公斤/厘米7.基础为何要有一定的埋深？影响基础埋深的主要因素有哪些？基础埋深的选择关系到地基基础方案的优劣，施工难易和造价高低。影响主要因素有：与建筑物及场地环境的关系；土层的性质和分布；地下水条件；土的冻缩影响。5-7.基础为何要有一定的埋深?影响基础埋深的主要因素有哪些？基础埋深的选择关系到地基基础方案的优劣，施工难易和造价高低影响因素：（1）与建筑物有关的条件(2)工程地质条件（3）水文地质条件(4)冻结深度(5)场地环境条件5-8.天然地基上的浅基础设计包括哪些内容？（1）初步设计基础的结构型式、材料与平面布置；（2）确定基础的埋置深度d；（3）计算地基承载力标准值加深度修正f；（4）计算基础的底面积A，设计基础长度l与宽度b。若基础宽度大于3米，地基承载力还需进行宽度修正f，再计算基础的最终底面积；（5）设计基础高度与剖面形状；（6）若地基持力层下有软弱层，还须验算下卧层的承载力；（7）重要建筑物应计算地基的变形；（8）基础细部结构和构造设计；（9）绘制基础施工图。5-9.确定浅基础的地基承载力有哪些方法？(1)根据《规范》承载力表格确定(2)根据现场载荷试验确定(3)根据理论公式计算(4)根据邻近条件相似建筑物的经验确定5-10.中心荷载作用下浅基础底面积如何确定？要求p≤f,,如基础底面位于地下水位以下，则：,5-11.影响地基承载力大小的因素有哪些？（1）地基土的成因与堆积年代：通常冲积与洪积土的承载力比坡积土的承载力大，风积土的承载力最小。同类土，堆积年代越久，地基承载力特征值越高。（2）地基土的物理力学性质：最重要的因素，例如，碎石土和沙土的粒径越大，孔隙比越小，即密度越大，则地基承载力特征值越大。（3）地下水：当地下水上升，地基土受地下水的浮托作用，土的天然重度减小为浮重度；同时土的含水率增高，则地基承载力降低。（4）建筑物情况通常上部结构体型简单，整体刚度大，对地基不均匀沉降适应性好，则地基承载力可取高值。基础宽度大，埋置深度深，地基承载力相应提高。5-12、为何要进行软弱下卧层强度验算？如果验算不满足要求如何处理？

持力层下面一层较软弱的地基，叫软弱下卧层。基底应力经过持力层的应力扩散以后，到软弱下卧层顶面时，其应力已减少很多。但是，这时的应力必须小于软弱下卧层的设计承载力特征值，否则，地基将会在软弱下卧层发生破坏。验算软弱下卧层的承载力，就是验算软弱下卧层的应力是否小于其设计承载力的特征值。

如果不满足要求，表明该软弱土层承受不了上部作用的荷载，此时需修改基础设计，变更基础的尺寸长度l、宽度b与埋深d或对地基进行加固处理。

5-13、消除或减轻不均匀沉降的危害有哪些主要措施？

途径：（1）采用桩基础或深基础：（2）人工加固地基；（3）采取建筑、结构与施工措施。

建筑措施：建筑物体型设计力求简单；设置沉降缝；调整建筑物有关标高；控制相邻建筑物的间距。

结构措施：减轻建筑物的自重；增强建筑物的刚度和强度；减小或调整基地的附加应力；采取对不均匀沉降不敏感的结构。

施工措施：保持地基土的原状结构；合理安排施工顺序。

6-1、在什么情况下宜采取桩基础方案？

（1）天然地基土质软弱；（2）高层建筑；（3）重型设备

6-2、深基础的特点及适用范围？

特点：（1）深基础施工方法较复杂；（2）深基础的地基承载力高；（3）深基础技术较复杂；（4）深基础施工需专门设备；（5）深基础的造价往往较高；（6）深基础的工期较长

适用范围：（1）天然地基土质软弱（2）高层建筑（3）重型设备

6-3、对比