土力学-河海课后习题答案

土力学河海课后习题答案

土力学课后习题与答案

第一章

思考题1

1-1什么叫土？土是怎样形成的？粗粒土和细粒土的组成有何不同？

1-2什么叫残积土？什么叫运积土？他们各有什么特征？

1-3何谓土的级配？土的粒径分布曲线是怎样绘制的？为什么粒径分

布曲线用半对数坐标？

1-4何谓土的结构？土的结构有哪几种类型？它们各有什么特征？

1-5土的粒径分布曲线的特征可以用哪两个系数来表示？它们定义又

如何？

1-6如何利用土的粒径分布曲线来判断土的级配的好坏？

1-7什么是吸着水？具有哪些特征？

1-8什么叫自由水？自由水可以分为哪两种？

1-9什么叫重力水？它有哪些特征？

1-10土中的气体以哪几种形式存在？它们对土的工程性质有何影

响？

1-11什么叫的物理性质指标是怎样定义的？其中哪三个是基本指

标？

1-12什么叫砂土的相对密实度？有何用途？

1-13何谓粘性土的稠度？粘性土随着含水率的不同可分为几种状态?

各有何特性?

1-14何谓塑性指数和液性指数？有何用途？

1-15何谓土的压实性？土压实的目的是什么？

1-16土的压实性与哪些因素有关？何谓土的最大干密度和最优含水

率？

1-17土的工程分类的目的是什么？

1-18什么是粗粒土？什么叫细粒土？

习题1

有A、B两个图样，通过室内实验测得其粒径与小于该粒径的土粒

质量如下表所示，试绘出它们的粒径分布曲线并求出Cu和Cc值。

饱和密度、浮密度、干密度及其相应的重度。

1-3某土样的含水率为6.0%密度为1.60g/cm3,土粒比重为2.70,若

设孔隙比不变，为使土样完全饱和，问100cm3土样中应该加多少水？

g/cm3,天然含水率为9.8%,土的比重为2.70,烘干后测得最小孔隙

比为0.46,最大孔隙比为0.94,1-4有土料1000g,它的含水率为6.0%,若

使它的含水率增加到16.0%,问需要加多少水？1-5有一砂土层，测得其

天然密度为1.77

试求天然孔隙比e、饱和含水率和相对密实度D,并判别该砂土层处

于何种密实状态。

1-6今有两种土，其性质指标如下表所示。试通过计算判断下列说法

是否正确？

1.土样A的密度比土样B的大;

2.土样A的干密度比土样B的大；

Gs?w?Gs?w(l?n)1?E

Gs?Sre?w⑵湿密度？？l?e

(Gs-1)'?w⑶浮密度??l?e⑴干密度?d?

1-8在图中，A土的液限为16.0%,塑限为13.0%；B土的液限为24.0%,

塑限为14.0%,C土为无粘性土。图中实线为粒径分布曲线，虚线为C土

的粗粒频率曲线。试按《土的分类标准》对这三种土进行分类。

1

1-9某碾压土坝的土方量为20万方，设计填筑干密度为1.65

限为20.0%,土粒比重为2.72。问:

⑴为满足填筑土坝需要，料场至少要有多少方土料•？

⑵如每口坝体的填筑量为3000

⑶土坝填筑的饱和度是多少？

g/cm3o料的含水率为12.0%,天然密度为1.70g/cm3,液限为32.0%,

塑m3,该土的最优含水率为塑限的95%,为达到最佳碾压效果，每天共

需要加多少水？

第二章

思考题2

2-1土中的应力按照其起因和传递方式分哪几种？怎么定义？

2-2何谓自重应力，何谓静孔隙水应力？计算自重应力应注意些什

么？

2-3何谓附加应力，空间问题和平面问题各有几个附加应力分量？计

算附加应力时对地基做了怎样的假定？

2-4什么叫柔性基础？什么叫刚性基础？这两种基础的基底压力有何

不同？

2-5地基中竖向附加应力的分布有什么规律？相邻两基础下附加应力

是否会彼此影响？

2-6附加应力的计算结果与地基中实际的附加应力能否一致，为什

么？

2-7什么是有效应力？什么是孔隙应力？其中静孔隙应力如何计算？

2-8你能熟练掌握角度法和叠加原理的应用吗？会计算各种荷载条件

下地基中任意点的竖向附加应力吗？

习题2

2-1如图所示为某地基剖面图，各土层的重度及地下水位如图，试求

土的自重应力和静孔隙水应力，并绘出它们的分布图。

2-2如图所示为一矩形基础，埋深1m,上部结构传至设计地面标高处

的荷载为P=2106

边点A和B下4m深处的竖向附加应力。kN,荷载为单偏心，偏心

矩为e=0.3m,试求基底中心0,

2

2-3甲乙两个基础，它们的尺寸和相应位置及每个基底下的基底净压

力如图所示，试求甲基础。点下2m深处的竖向附加应力（图中尺寸以米

计）。

2-4某挡土墙建于如图所示的地基上，埋深2m,尺寸如图所示（图中

的尺寸以米计）。墙受上部竖向荷载和墙身自重为

作用位置距墙前趾A点为3.83m,墙背受有总水平推力

（DM,N点处的竖向自重应力；

⑵M,N点处的竖向附加应力Fv=1000kN/m,其（不计墙后填土的影

响）试求：Fh=350kN/m,其作用点距墙底为3.5m。

3

2-5某矩形基础长宽分别为3m和2m,基础剖面和地基条件如图所示,

试求基础中点。及其以下点M和N的自重应力、竖向附加应力以及静孔

隙

水应力（图中尺寸以米计）

第三章

思考题3

3-1何谓达西定律，达西定律成立的条件有哪些？

3-2实验室内测定渗透系数的方法有几种？它们之间又什么不同？

3-3流网有什么特征？

3-4渗透变形有几种形式？各有什么特征？

3-5什么是临界水力梯度？如何对其进行计算？

3-6孔隙水应力在静水条件下和在稳定渗流作用下有什么不同？如何

利用流网确定渗流作用的孔隙水压力。

3-7根据达西定律计算出的流速和土水中的实际流速是否相同？为什

么？

3-8拉普拉斯方程是由哪两个基本定律推导出的？你认为土的透水系

数是各向同性的吗?

习题3

4

3-1图为一简单的常水头渗透试验装置，试样的截面积为120

数。

cm2,若经过10秒。由量筒测得流经试样的水量为150cm2,求试样

的渗透系

3-2某无粘性土的粒径分布曲线如1-28曲线所示，若该土的孔隙率

n=30%,土粒比重Gs=2.65,试问当发生渗透变形时，该土应属何种类型的

土？

其临界水力梯度为多少（用细粒含量法判别）？］

3-3如图1-29中的曲线C为一无粘性土的粒径分布图和粒组频率曲线

（虚线所示）。试判别该土的发生渗透变形时是属何种类型的土？若土的

孔隙

率为36%,土粒的比重为2.65,则该土的临界水力梯度多大？

3-4资料同3-3,试求：

⑴图3-27中b点的孔隙水应力（包括静止孔隙水应力和超孔隙水应力）

和有效应力；

⑵地表面5-6处会不会发生流土现象？

3-5有一粘土层位于两沙层之间，其中沙层的湿重度?=17.63kN/m3,

饱和重度?sat?19.6kN/m,粘土层的饱和重度

?sat?20.6kN/m3,土层的厚度如图所示。地下水位保持在地面以下1.5m

处，若下层砂层中有承压水，其测压管水位高出地面3m,试计算：

⑴粘土层内的孔隙水应力及有效应力随深度的变化并绘出分布图(假

定承压水头全部损失在粘土层中)；

⑵要使粘土层发生流土，则下层砂中的承压水引起的测压管水位应当

高出地面多少米？

第四章

思考题4

4-1引起土体压缩的主要原因是什么？

5

4-2试述土的各压缩性指标的意义和确定方法。

4-3分层总和法计算基础的沉降量时，若土层较厚，为什么一般应将

地基土分层？如果地基土为均质，且地基中自重应力和附加应力均为(沿

高度)

均匀分布，是否还有必要将地基分层？

4-4分层总和法中，对一软土层较厚的地基,Si?(eli?e2i)Hi/(l?eli)

或Si?avi?pHi/(l?eli)计算各分层的沉降

时，用哪个公式的计算结果更准确？为什么？

4-5基础埋深d〉。时，沉降计算为什么要用基底净压力？

4-6地下水位上升或下降对建筑物沉降有没有影响？

4-7工程上有一种地基处理方法——堆载预压法。它是在要修建建筑

物的地基上堆载，经过一段时间之后，移去堆载，再在该地基上修建筑物。

试

从沉降控制的角度说明该方法处理地基的作用机理。

4-8土层固结过程中，孔隙水压力和有效应力是如何转换的？他们问

有何关系？

4-9固结系数Cv的大小反映了土体的压缩性有何不同？为什么？

?kN/m3,地下水位以下土的饱和重度?sat?21kN/m3,基础的埋置深度

为1.5m,图的压缩曲线如图所4-10超固结土与正常固结土的压缩性有何

不同？为什么？习题44-1某涵闸基础宽6m,长（沿水流方向）18m,

受中心竖直荷载P=10800kN的作用，地基为均质无粘性土，地下水位在地

面以下3m处，地下水位以上的湿重度=19.1

示，试求基础中心点的沉降量。

4-2某条形基础宽15m,受2250kN/m的竖直偏心线荷载的作用，偏

心距为1m,地下水位距地面6m,地基由两层粘性土组成，上层厚9m,湿

333重度?=19kN/m,饱和重度？。下层厚度很大，饱和重度?.基础的

埋置深度为3m,?20kN/m?21kN/msatsat

上层和下层土的压缩曲线如图A,B线所示，试求基础两侧的沉降量

和沉降差。

4-3某建筑物下有6m厚的粘土层，其上下均为不可压缩的排水层。

粘土的压缩试验结果表明，压缩系数av?0.0005kPa-l,初始孔隙比

为el=0.8。试求在平均附加应力?z=150kPa作用下，该土的压缩模量

Es,又设该土的伯松比?=0.4,则其变形模量E为多少？

初始孑L隙比el=0.97,渗透系数k=2.0cm/a,av?24?10-4kPa-l,4-4某

均质土坝及地基的剖面图如图所示，其中粘土层的平均压缩系数

坝轴线处粘土层内的附加应力分布如图中阴影部分所示，设坝体是不

远水的。试求：

⑴粘土层的最终沉降量；

⑵当粘土层的沉降虽达到12cm时所需的时间；

6

4-5有一粘土层位于两沙层之间，厚度为5m,现从粘土层中心取出一

试样做固结试验（试样厚度为2cm,上下均放置了透水石），测得当固结

度达到

60%时需要8min,试问当天然粘土层的固结度达到80%时需要多少时

间（假定粘土层内附加应力为直线分布）？4-6某一粘土试样取自地表以

下8m处，该处受到的有效应力为100

kPa,试样的初始孔隙比为1.05,经压缩试验得出的压力与稳定孔隙

比关系

4-7—地基剖面图如图示，A为原地面，在近代的人工建筑活动中已被

挖去2m,即现在的地面为Bo设在开挖以后地面以下的土体允许发生充分

回弹的情况下，再在现地面上大面积堆载，其强度为150

kPa。试问粘土层将产生多少压缩量（粘土层的初始孔隙比为1.00,

Cc=0.36,CS=0.06）?

7

第五章

思考题5

5-1什么叫土的抗剪强度?

5-2库仑的抗剪强度定律是怎样表示的，砂土和粘性土的抗剪强度表

达式有何不同？

5-3为什么说土的抗剪强度不是一个定值？

5-4何谓摩尔一库仑破坏准则？何为极限平衡条件？

5-5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，破坏面与最大剪应力面是一致的？5-6测定土的抗剪强度指标主要

有哪几种方法？试比较它们的优缺点？

5-7何谓灵敏度和触变性？

5-8影响砂土抗剪强度的因素有哪些？

5-9何谓砂土液化？

5-10试述正常固结粘土在UU,CU,CD三种实验中的应力一应变、孔

隙水应力一应变（或体变一应变）和强度特性。5-11试述超固结粘土在

UU,CU,CD三种实验中的应力一应变、孔隙水应力一应变（或体变一应

变）和强度特性。5-12试述正常固结粘土和超固结粘土的总应力强度包

线与有效强度包线的关系。

习题5

?=30?,若对该土取样做实验，⑴如果对该样施加大小主应力分别为

200kPa和120kPa,该试样会破坏吗？为

什么？⑵若使小主应力保持原质不变，而将大主应力不断加大，你认

为能否将大主应力增加到400kPa,为什么？5-2设地基内某点的大主应

力为450kPa,小主应力为200kPa,土的摩擦角为20?,粘聚力为50kPa,

问该点处于什么状态？5-3设地基内某点的大主应力为450kPa,小主应

力为150kPa,孔隙应力为50kPa,问该点处于什么状态？5-1已知某无粘

性土的c=0,5-4某土的固结不排水剪实验结果如下表，图解求总应力强度

指标

c和？、有效应力强度指标c'和?'。

5-5对某一饱和正常固结粘土进行三轴固结排水剪切实验，测得其内

摩擦角

坏时的?d?32?,现又对该土进行了固结不排水剪切实验，其破

轴向应力增量试计算出在固结不排水剪切时

?3?200kPaoq?200kPa,

的破坏孔隙水应力uf值。5-65cmo

5-7某饱和正常固结试样，在周围压力3=150a下固结稳定，然后在不

排水条件下施加轴向压力至剪破，测得其不排水强度u=60kPa,

剪破面与大主应力面的实测夹角?f=57?,求内摩擦角?cu和剪破时的孔

隙水压力系数Af。

''5-8设某饱和正常固结粘土的c?0,??30?,试计算固结压

力?3?100kPa时的不排水强度cu和内摩擦角?cu（假定

Af=l）

8

5-9设一圆形基础，承受中心荷载，如图所示。地基为深厚的粘土层，

湿重重?为180kN/m3,饱和容重?1为21.0kN/m3,地下水位

在地面以下3m处。在加荷前，基础中心以下离地面5m处M点的测

压管中心水位与地下水位齐平；在加荷瞬时，即t为零时，测压

??1=150kPa,水平向附加应力？?3=70kPa。试求：⑴加荷瞬时M

点的竖向有效应力和孔隙应力系数A,B；(2)若加荷前地基土为正常

固结土，有效内摩擦角中?=30?,静止侧压力系数K=0.7,问0管中的水位

高出地面7m,设M点的竖向附加应力加荷后M点是否会发生剪切破坏

第六章

思考题6

6-1何谓主动土压力、静止土压力和被动土压力？试举实际工程实例。

6-2试述三种典型土压力发生的条件。

6-3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？

6-4朗肯土压力理论和库仑土压力理论各采用了什么假定？分别会带

来什么样的误差？

6-5朗肯土压力理论和库仑土压力理论是如何建立土压力计算公式的？

它们在什么样的条件下具有相同的计算结果？

6-6试比较说明朗肯土压力理论和库仑土压力理论的优缺点和存在的

问题？

习题5

6-1下图所示挡土墙，高5m,墙背竖直，墙后地下水位距地表2m。

已知砂土的湿重度

内摩擦角？?16kN/m3,饱和重度?sat?18kN/m3,??30?,试求作用在墙

上的静止土压力和水压力的大小和分布及其合力。

9

6-2图示一挡土墙，墙背垂立而且光滑，墙高10m,墙后填土表面水

平，其上作用着连续均布的超载q=20

土的性质指标和地下水位如图所示，试求：

⑴主动土压力和水压力分布；

⑵总压力（土压力和水压力之和）的大小；

⑶总压力的作用点。

kPa,填土由二层无粘性土所组成，

6-3用朗肯理论计算下图所示挡土墙的主动土压力和被动土压力，并

绘出压力分布图。

6-4计算下图所示挡土墙的主动土压力和被动土压力，并绘出压力分

布图，设墙背竖直光滑。

10

6-5用库仑公式和库尔曼图解法，分别求下图所示挡土墙上的主动吐

压力的大小。

6-6下图所示为一重力式挡土墙，填土表面作用有局部堆载，如何考

虑局部堆载对土压力的影响，当这些堆载离开墙背多远时这种影响就可以

忽略

不计？

11

6-7下图所示挡土墙，分别采用朗肯理论和库仑土压力理论计算主动

土压力的大小、方向和作用点。设墙背光滑。

6-8如图所示的挡土墙，填土情况及其性质指标于图中，试用朗肯理

论计算A,B,C各点土压力（压强）的大小及土压力为零点的位置

12

第七章

思考题7

7-1控制边坡稳定性的因素有哪些？

7-2为什么说所有计算安全系数的极限平衡分析方法都是近似的方法?

由它计算的安全系数与实际值相比，假设抗剪强度指标是真值，计算结果

是

偏高还是偏低？

7-3简化毕肖普条分法与瑞典条分法的主要差别是什么？为什么对同

一问题毕肖普法计算的安全系数比瑞典法大？

7-4不平衡推力法与杨布法有什么区别？他们可以用于圆弧滑动分析

吗？

7-5为什么不同工程和不同工期容许安全系数不同？

习题7

7-1一砂砾土坡，其饱和重度?sat?19kN/m3,内摩擦角？?32?,坡比为

1：3试问在干坡或完全浸水时，其稳定安全系数为多少？

kPa,内摩擦角？?20?,重度?=18kN/m3。假定圆弧通过坡脚，又问当

有顺坡向渗流时土坡还能保持稳定吗？若坡比改为1：4,其稳定性又如何?

7-2一均质粘土坡，高20m,坡比为1：3,填土的粘聚力C=10

半径R=55m,•圆心位置可用图7-5的方法确定，试用瑞典法（总应力）

计算土坡在该滑弧时的安全系数。

7-3土坡剖面同题7-2,若土料的有效强度指标

计算土坡施工期该滑弧的安全系数。

7-4某挡土墙高7m,墙背竖直、光滑，墙后填土面水平，并作用有均

匀荷载q=10c'=5kPa,?'?38?,并设孔隙应力系数B为0.55,滑

弧假定同上题。试用简化毕肖普法kPa。填土分两层，土

层？l=18kN/m3,?1=20?,

cl=12kPa；下层位于水位以下，见下

图,?sat=19.2kN/m3,?2=26?c2=6.0kPa。试求墙背总则压力E及其作用点

位置，并绘侧压力分布图。

7-5某均质挖方土坡，坡高10m,坡比1：2,填土的重度

软土薄层，其粘聚力C=10?=18kN/m3,内摩擦角？?25?,粘聚力C=5kPa,

在坑底以下3m处有一kPa,内摩擦角？?5?,试用不平衡推力法计算其安全

系数。

第八章

思考题8

8-1进行地基基础设计时，地基必须满足哪些条件？为什么？

8-2地基发生剪切破坏的类型有哪些？其中整体剪切破坏的过程和特

征有哪些？

8-3确定地基承载力的方法有哪几类？

8-4按塑性开展区方法确定地基承载力的推导是否严谨？为什么？

8-5确定地基极限承载力时，为什么要假定滑动面？各种公式假定中.

你认为哪些假定合理？哪些假定可能与实际有较大的差异？

8-6试分别就理论方法和规范方法分析研究影响地基承载力的因素有

哪些？其影响的结果分别怎样？

8-7若存在较弱下卧层，为什么要对其进行承载力验算？

习题8

8-1有一条形基础，底宽b=3m,基础埋置与均质粉土地基中，埋深

d=lm,地下水位在基底下2m处，粉土地基重度

度：?sat?20kN/m3,C=5kPa,??30?,试分别求（并分析这些结果的

差异）??18kN/m3,饱和重

13

⑴fpl和1；

p34f

⑵按太沙基公式求极限承载力（基底光滑）；

⑶按太沙基公式求极限承载力（基底完全粗糙）；

⑷若地下水位升至基底面，按太沙基公式，极限承载力变化了多少？

8-2地基条件如题8-1,改基础底宽b=4m,基础埋深d=1.5m。已知粉

土地基承载力特征值ak=90

⑴按规范求地基承载力设计修正后的承载力特征值

⑵若取安全系数fkPa。faFs=2.5,按太沙基公式（基底完全粗糙）求

承载力设计值。

8-3利用题8-1,题8-2的计算结果，分析计算方法（或公式）对计算

结果的影响，说明出现差异的原因。

8-4如图所示的地基荷载情况，试设计基础底面尺寸并进行柔软下卧

层承载力的验算。

土力学答案

第一章

思考题1

1-1土是松散颗粒的堆积物。

地球表层的整体岩石在大气中经受长期风化作用后形成形状不同，大

小不一的颗粒，这些颗粒在不同的自然环境条件下堆积（或经搬运沉积），

即形成了通常所说的土。

粗粒土中粒径大于0.075mm的粗粒组质量多于总质量50%,细粒土中

粒径小于0.075mm的细粒组质量多于或等于总质量50%。

1-2残积土是指岩石经风化后仍留在原地未经搬运的堆积物。残积土

的明显特征是，颗粒多为角粒且母岩的种类对残积土的性质有显著影响。

母岩

质地优良，由物理风化生成的残疾土，通常是坚固和稳定的。母岩质

地不良或经严重化学风化的残积土，则大多松软，性质易变。

运积土是指岩石风化后经流水、风和冰川以及人类活动等动力搬运离

开生成地点后的堆积物。由于搬运的动力不同，分为坡积土、冲积土、风

积土、冰磺土和沼泽土等。坡积土一般位于坡腰或坡脚，上部与残积土相

连，颗粒分选现象明显，坡顶粗坡下细；冲积土具有一定程度的颗粒分选

和不均匀性；风积土随风向有一定的分选性，没有明显层里，颗粒以带角

的细砂粒和粉粒为主，同一地区颗粒较均匀，黄土具有湿陷性；冰磺土特

征是不成层，所含颗粒粒径的范围很宽，小至粘粒和粉粒，大至巨大的漂

石，粗颗粒的形状是次圆或次棱角的有时还有磨光面；沼泽土分为腐植土

和泥炭土，泥炭土通常呈海绵状，干密度很小，含水率极高，土质十分疏

松，因而其压缩性高、强度很低而灵敏度很高。

1-3土中各种大小的粒组中土粒的相对含量称为土的级配。

粒径分布曲线是以土粒粒径为横坐标（对数比例尺），小于某粒径土

质量占试样总质量的百分数为纵坐标绘制而成的曲线。

由于土的粒径相差悬殊，因此横坐标用对数坐标表示，以突出显示细

小颗粒粒径。

1-4土的结构是指土的物质组成（主要指土里，也包括孔隙）在空间

上间联结特征的总和。

土的结构通常包括单粒、分散、絮状三种结构。

单粒结构比较稳定，孔隙所占的比例较小。对于疏松情况下的砂土，

特别是饱和的粉细砂，当受到地震等动力荷载作用时，极易产生液化而丧

失其承载能力；分散结构的片状土粒间相互接近于平行排列，粒间以

面-面接触为主；絮状结构的特征是土粒之间以角、边与面的接触或变与边

的搭接形式为主，这种结构的土粒呈任意排列，具有较大的孔隙，因此其

强度低，压缩性高，对扰动比较敏感，但土粒间的联结强度会由于压密和

胶结作用逐渐得到增强。

1-5粒径分布曲线的特征可用不均匀系数Cu和曲率系数Cc来表示。

14

定义为：Cu?,式中：

1-6土的级配的好坏可由土中的土粒均匀程度和粒径分布曲线的形

状来决定，而土粒的均匀程度和曲线的形状又可用不均匀系数和曲率系数

来衡

量，对于纯净的砾、砂，当diOdd30d606010和Cc?(d30)10260为

粒径分布曲线上小于某粒径的土粒含量分别为10%,30%和60%时所对应

的粒径。Cu大于或等于5,而且Cc等于1~3时，它的级配是良好的；不

能同时满足上述条件时，它的级配是不良的。1-7吸着水是由土颗粒表

面电分子力作用吸附在土粒表面的一层水。

吸着水比普通水有较大的粘滞性，较小的能动性和不同的密度。距土

颗粒表面愈近电分子引力愈强，愈远，引力愈弱。又可分为强吸着水和弱

吸着水。

1-8离开土颗粒表面较远，不受土颗粒电分子引力作用，且可自由移

动的水成为自由水。

自由水又可分为毛细管水和重力水两种。

1-9在重力或水位差作用下能在土中流动的自由水称为重力水。

重力水与普通水一样，具有溶解能力，能传递静水和动水压力，对土

颗粒有浮力作用。它能溶蚀或析出土中的水溶盐，改变土的工程性质。1-10

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。

1-11土的一些物理性质主要决定于组成土的固体颗粒、孔隙中的水和

气体这三相所占的体积和质（重）量的比例关系，反映这种关系的指

标称为土的物理性质指标。

土的物理性质指标是根据组成土的固体颗粒、孔隙中的水和气体这三

相所占的体积和质（重）量的比例关系来定义的。

含水率、密度和土粒比重是基本指标。

1-12相对密实度是以无粘性土自身最松和最密两种极限状态作为判

别的基准，定义为：？Dermax?eminmax?O

1-13相对密实度常用来衡量无粘性土的松紧程度。稠度是指粘性土

的干湿程度或在某一含水率下抵抗外力作用而变形或破坏的能力，是粘性

土最主要的物理状态指标。

随含水率的不同可分为流态、可塑态、半固态和固态。

流态时含水率很大，不能保持其形状，极易流动；可塑态时土在外力

作用下可改变形状但不显著改变其体积，也不开裂，外力卸除后

仍能保持已有的形状；半固态时粘性土将丧失其可塑性，在外力作用

下不产生较大的变形且容易破碎。固态时含水率进一步减小，体

积不再收缩，空气进入土体，使土的颜色变淡。

液限和塑限之差的百分数值（去掉百分号）称为塑性指数，用

粘性土的状态可用液性指数来判别，其定义为：1-14I

P表示，取整数，即：IP?wL?wP?wwl??wwL

LPP?ww?IPP

塑性指数是反映粘性土性质的一个综合性指标。一般地，塑性指数越

高，土的粘粒含量越高，所以常用作粘性土的分类指标。液性指

数表征乐土的天然含水率与界限含水率之间的相对关系，表达了天然

土所处的状态。

1-15土的压实性是指在一定的含水率下，以人工或机械的方法，使土

能够压实到某种密实程度的性质。

为了保证填土有足够的强度，较小的压缩性和透水性，在施工中常常

需要压实填料•，以提高土的密实度和均匀性。

1-16影响土压实性的因素很多，主要有含水率、击实功能、土的种类

和级配以及粗粒含量等。

当含水率较小时，土的干密度随着含水率的增加而增大，而当干密度

随着含水率的增加达到某一值后，含水率的继续增加反而使干密

度减小，干密度的这一最大值称为该击数下的最大干密度，此时相应

的含水率称为最优含水率。

1-17为了能大致判别土的工程特性和评价土作为地基或建筑材料的

适宜性，有必要对土进行科学的分类。

1-18试样中粒径大于0.075mm的粗粒组质量多于总质量50%的土称

为粗粒土。

试样中粒径小于0.075mm的细粒组质量多于或等于总质量50%的土称

为细粒土。

习题1

1-1解:

⑴A试样

dl0?0.083mmd30?0.317mmd60?0.928mm

d600.928(d30)20.3172

Cu???11.18Cc???1.61dl00.083dl0d600.083?0.928

⑴B试样

dl0?0.0015mmd30?0.003mmd60?0.0066mm

d600.0066(d30)20.0032

??4.4Cc?Cu???0.91dl00.0015dl0d600.0015?0.0066

1-2解：

已知：

m=15.3gmrS=10,6gGS=2.70?饱和？S=1

15

又知：

(1)含水量m?m?mwS?15.3-10.6=4.7g

??w

5=4.7=0.443=44.3%10.6

⑵孔隙比

e??S

⑶孔隙率

S?r0.443?2.7?1.201.0??el.2??0.545?54.5%l?el?1.2

⑷饱和密度及其重度

GS?e2.7?1.2?w??1.77g/cm3l?el?1.2

3?sat??sat?g?1.77?10?17.7kN/m?sat?

⑸浮密度及其重度

?'??sat??w?1.77?1.0?0.77g/cm3

3?'??'?g?0.77?10?7.7kN/m

(6)干密度及其重度

GS?w2.7?1.0??1.23g/cm3l?el?1.2

3????g?1.23?10?12.3kN/mdd?d?

1-3解：

?1.60??1.51g/cm3l??l?0.06

?sG?2.70?1.0?e??l?sw?l??l?0.79?d?dl.51

e0.79??sat???29.3%Gs2.70

m?V1.60?100???150.9g?ms?l??l??l?0.06

??m???m?(29.3%?6%)?150.9?35.2gws??d?

1-4解：

???

?m?mmm??wSwSs

S

ml000??940gl??l?0.06

????0.16

??mw????ms?0.16?940?150g?ms?

1-5解：

1.77?1.61g/cm3l?wl?0.098

?sG?2.7?1.0?e0??l?sw?l??l?0.68?d?dl.61(1)??d???

16

e00.68??25.2%Gs2.7

emax?eOO.9470.68(3)Dr???0.54emax?eminO.9470.46

?l/3?D?2/3r

?该砂土层处于中密状态。(2)?sat?

1-6解：

1.GS???GSe?l?eSr

0.15?2.750.06?2.6870.825eB??0.536?eA?0.50.3

2.752.68?1.50g/cm3?dB??1.74g/cm3?dA?l?0.8251?0.536

????d(l??)??d?

??A??dA(l??A)?1.50?(l?0.15)?1.74g/cm3

?B??dB(l??B)?1.74?(l?0.06)?1.84g/cm3

????AB

?上述叙述是错误的。

2.752.68?1.50g/cm3?dB??1.74g/cm3

2.??dA?l?0.8251?0.536

?dA??dB

?上述叙述是错误的。

0.15?2.750.06?2.68?0.825eB??0.5363.?eA?0.50.3

eA?eB

?上述叙述是正确的。

1-7证明：

(1)msmsms/Vs?G????s?sw

VVs?VVl?VV/Vsl?el?e

n?e?l?n

Gs?wl??Gs?w()?Gs?w(l?n)l?el?l?n?d?(2)

msVVV??ww?s??wwV

VsVVVsGs?w??wSreGs?Sremm?mwVs???s?????wVVs?VVl?VV/Vsl?el?el?e

ms??wms?Vs?wms?Vs?wVs???wGs?w??wGs?l???s???w

(3)?'?VVVs?VVl?el?el?el?Vs

1-8解：

(1)对A土进行分类

①由粒径分布曲线图，查得粒径大于0.075mm的粗粒含量大于50%,

所以A土属于粗粒土；

②粒径大于2mm的砾粒含量小于50%,所以A土属于砂类，但小于

0.075mm的细粒含量为27%,在15%〜50%之间，因而A土属于细粒土质

砂;

17

③由于A土的液限为16.0%,塑性指数lp?16?13?3,在17nlm塑性图

上落在ML区，故A土最后定名为粉土质砂(SM)。

lp?24?14?10,在17mm塑性图上落在ML区，故B土最后定名为粉土

质砂(SC)。⑵对B土进行分类①由粒径分布曲线图，查得粒

径大于0.075mm的粗粒含量大于50%,所以B土属于粗粒土；②粒

径大于2mm的砾粒含量小于50%,所以B土属于砂类，但小于0.075mm的

细粒含量为28%,在15%〜50%之间，因而B土属于细粒土质砂；③

由于B土的液限为24.0%,塑性指数

(3)对C土进行分类

①由粒径分布曲线图，查得粒径大于0.075mm的粗粒含量大于50%,

所以C土属于粗粒土；

②粒径大于2mm的砾粒含量大于50%,所以C土属于砾类土；

③细粒含量为2%,少于5%,该土属砾；

diO,d30和d60分别为0.2mm,0.45mm和5.6mm

d605.6因此，土的不均匀系数Cu???28dl00.2④从图

中曲线查得

(d30)20.452

土的曲率系数C???0.18cdl0d600.2?5,6

⑤由于

1-9解：Cu?5,Cc?l~3,所以C土属于级配不良砾(GP)。

?msl?ms2

即??V2dlVl??d2?

?1Vl??d2V21??1

?d2V2(l??l)1.65?20?(l?12%)?V???21.74万方1?11.7

(2)ms??dV?1.65?3000?4950t

?m?m(???)?4950?(19%?12%)?346.5twsop

?sG?2.72?1.0(3)e??l?sw?l??l?0.648?d?dl.65

?Gs20.0%?95%?2.72??79.8%Sr?e0.648(1)

第二章

思考题2

2-1土体的应力，按引起的原因分为自重应力和附加应力两种；按土

体中土骨架和土中孔隙(水、气)的应力承担作用原理或应力传递方

式可分为有效应力和孔隙应(压)力。

有效应力是指由土骨架传递(或承担)的应力。

孔隙应力是指由土中孔隙流体水和气体传递(或承担)的应力。

自重应力是指由土体自身重量所产生的应力。

附加应力是指由外荷(静的或动的)引起的土中应力。

2-2自重应力是指由土体自身重量所产生的应力。

由静水位产生的孔隙水应力称为静孔隙水应力。

土体自重应力应由该点单位面积上土柱的有效重量来计算，如果存在

地下水，且水位与地表齐平或高于地表，则自重应力计算时应采

用浮重度，地下水位以下的土体中还存在静孔隙水应力。

2-3附加应力是指由外荷(静的或动的)引起的土中应力。

空间问题有三个附加应力分量，平面问题有两个附加应力分量。

计算地基附加应力时，假定地基土是各向同性的、均匀的、线性变形

体，而且在深度和水平方向上都是无限的。

2-4实际工程中对于柔性较大（刚度较小）能适应地基变形的基础可

以视为柔性基础。

对于一些刚度很大不能适应地基变形的基础可视为刚性基础。

柔性基础底面压力的分布和大小完全与其上的荷载分布于大小相同；

刚性基础下的基底压力分布随上部荷载的大小、基础的埋深和土

的性质而异。

2-5基地中心下竖向附加应力最大，向边缘处附加应力将减小，在基

底面积范围之外某点下依然有附加应力。

如果该基础相邻处有另外的荷载，也会对本基础下的地基产生附加应

力。

2-6在计算地基附加应力时，假定地基土是各向同性的、均质的、线

性变形体，而且在深度的水平方向上都是无限的，这些条件不一定同

时满足，因而会产生误差，所以计算结果会经常与地基中实际的附加

应力不一致。

2-7有效应力是指由土骨架传递（或承担）的应力。

孔隙应力是指由土中孔隙流体水和气体传递（或承担）的应力。

18

静孔隙水应力：u?rhOww

习题2

2-1解:

根据图中所给资料，各土层交界面上的自重应力分别计算如下：

?czO?O

?czl??lhl?18.5?2?37kPa

?'cz2??lhl??2h2?37?18?l?55kPa

?cz2??lhl??2h2??'2h2'?55?(20?10)?l?65kPa

?cz3??lhl??2h2??'2h2'??'3h3?65?(19?10)?3?92kPa

?cz4??lhl??2h2??'2h2'??'3h3??'4h4?92?(19.5?l

0)?2?lllkPa土的最大静孔隙水应力为：

2-2

解：u0?rwhw?10?6?60kPaFV?P?G?P??GAd?2106?20??6?3?12466kN

pmaxFvl6e2466?60.3178.kPa

基底压力：？(l?)?(l??)pminl?95.9kPabl6?36

基底静压力：p?pnmin?r0d?95.9?17?1.0?78.9kPa

p?ptmax?pmin?178.1?95.9?82.2kPa

①求。点处竖向附加应力m???2n???0

KS?0.2500??zol?4KSpn?4?0.25?78.9?78.9kPal??0.5n???0Ktl?O

Kt2?0.2500由：

m?pp82.2?20.55kPa??zo2?2Ktlt?0?zo3?2Kt2t?2?0.25?222

??2n???0KS4?0.2500由：m?

p82.2?20.55kPa??zo4?2KS4t?2?0.25?22

??z0??z01??z02??z03??z04?120kPa由:

②求A点下4m处竖向附加应力由：m???4n???2.7

KS?0.1036??zAl?2KSpn?2?0.1036?78,9?16.35kPa??0.25n???0.67

K?0.0695由：m?t??zA2?2Ktpt?2?0.0695?82.2?11.4258kPa

??zA??zAl??zA2?16.35?11,4258?27.78kPa

③求B点下4m处竖向附加应力由：m???ln???1.33

KS?0.1412??zBl?2KSpn?2?0.1412?78.9?22.28kPa

p82.2?zB2?KSt?0.1412??5.80kPa22

??1n???1.33K?0.0585由：m?Kt2?0,0826tll9

??zB3?Ktlpt82.2?0.0585??2.39kPa22

p82.2?zB2?Kt2t?0.0826??3.39kPa22

??zB??zBl??zB2??zB3??zB4?33.86kPa

2-3解:

2-4解：

①求自重应力

?zM??lhl??l'h2?19?4?(20?9.8)?l?86.19kPa

?zN??zM??3'h3?86.19?(18.5?9.8)?3?112.26l<Pa

第三章

思考题3

3-1水在土中的渗透速度与试样两端水平面间的水位差成正比，而与

渗径长度成反比,即：v?k

w达西定律只有当渗流为层流的的时候才能适用，其使用界限可以考

虑为:

3-2R??eh?ki即为达西定律。Lvd/??1.0室内测定土的渗透系数的方

法可分为常水头试验和变水头试验两种。

常水头法是在整个试验过程中水头保持不变，适用于透水性强的无粘

性土；变水头法在整个试验过程中，水头是随着时间而变化的，

适用于透水性弱的粘性土。

3-3流网具有下列特征：

(1)流线与等势线彼此正交；

(2)每个网格的长度比为常数，为了方便常取1,这时的网格就为

正方形或曲边正方形；

(3)相邻等势线间的水头损失相等；

(4)各溜槽的渗流量相等。

3-4按照渗透水流所引起的局部破坏的特征，渗透变形可分为流土和

管涌两种基本形式。

流土是指在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动而流失

的现象，它主要发生在地基或土坝下游渗流出处。

管涌是指在渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中

发生移动并被带出的现象，主要发生在砂砾土中。

3-5土体抵抗渗透破坏的能力称为抗渗强度，通常已濒临渗透破坏时

的水力梯度表示，一般称为临界水力梯度或抗渗梯度。

?(Gs?l)(l?n),该式是根据竖向渗流且不考虑周围土体的约束作用情

况下推得的，求得的

24(l?n)临界水力梯度偏小，建议按下式估

算：?icr(l?)?0.79(l?n)(l?CD02)；nL流土的临界水力梯度：icr管涌土的

临界水力梯度：

3-62?2.2(?l)(l?n)icrGs在静水条件下，孔隙水应力等于研究平面上单

位面积的水柱重量，与水深成正比，呈三角形分布；在稳定渗流作用下，

当有向下渗流

作用时，孔隙水应力减少了d520?wh,当有向上渗流作用时，孔隙水

应力增加了？h。w

3-7

3-8一旦流网绘出以后，渗流场中任一点的孔隙水应力即可由该点的

测压管中的水柱高度乘以水的重度得到。当计算点位于下游静水位以下时,

孔隙水应力由静孔隙水应力和超静孔隙水应力组成。不相同。由达西定

律求出的渗透速度是一种假想平均流速，因为它假定水在土中的渗透是通

过整个土体截面来进行的。而实际上，渗透水不仅仅通过土体中的孔隙流

动，因此，水在土体中的实际平均流速要比由达西定律求得的数值大得多。

一、假定在渗流作用下单元体的体积保持不变，水又是不可压缩的，则单

位时间内流入单元体的总水量必等于流出的总水量，即：

?qy?qxqx?qy?(qx?dx)?(qy?dy)?x?y

?2h?2h二、假定土是各向同性的，即kx等于ky,贝iJ??O?x2?y2

土的渗透系数不是各向同性的。

第四章

思考题4

4-1地基土内各点承受土自重引起的自重应力，一般情况下，地基土

在其自重应力下已经压缩稳定，但是，当建筑物通过其基础将荷载传

给地基之后，将在地基中产生附加应力，这种附加应力会导致地基土

体的变形。

20

4-2el?e2?e??p2?pl?p

el?e2?e??压缩指数Cc是指e~lgp曲线直线段的坡度，即：Cc?；

Igp2?lgpllg(l)pl压缩系数av是指单位压力增量所引起的空隙比改变量，即

e~p压缩曲线的割线的坡度，av?；

Cs是指回弹再压缩曲线(在e~lgp平面内)直线段的坡度；

体积压缩系数mv定义为土体在单位应力作用下单位体积的体积变化,

其大小等于av(l?el)；

压缩模量Es定义为土体在无侧向变形条件下，竖向应力与竖向应变之

比，其大小等于mv,即；Es??zz回弹再压缩指数

4-3

4-4

4-5

4-6

4-7

4-8o在无侧向变形条件下的土层压缩量计算公式要求土层均质，且

在土层厚度范围内压力是均匀分布的，因此厚土层一般要求将地基土分层。

没有必要。前式更准确些，因为压缩系数常取为lOOkPa至200kPa范围内

的值。因为地基土的压缩是由外界压力在地基中一起的附加应力所产生

的，当基础有埋置深度d时一，应采用基底静压力pn?p??d去计算地基中的

附加应力。有事先对地基堆载预压，能使地基在荷载作用下完成瞬时沉

降和住固结沉降，将减少建筑物修盖之后的最终沉降量。在荷载施加的

瞬时，由于孔隙水来不及排出，加之水被认为是不可压缩的，因而，附加

应力全部由水来承担。经过时间3孔隙水应力

不断消散，有效应力逐渐增加。当t趋于无穷大时，超静孔隙水应力

全部消散，仅剩静孔隙水应力，附加应力全部转化为有效应力。饱

和土的固结过程就是超静孔隙水应力逐渐转化为附加有效应力的过

程。

在这种转化过程中，任一时刻任一深度上的应力始终遵循着有效应力

原理，即：

4-9

4-10p?u??'o不对正常固结土和超固结土虽然有相同的压力增

量，但其压缩量是不同的，正常固结土的压缩量要比超固结土的大。

因为超固结土在固结稳定后，因上部岩层被冲蚀或移去，现已回弹稳

定。

第五章

思考题5

5-1

5-2土的抗剪强度是指土体对于外荷在所产生的剪应力的极限抵抗能

力。?f??tg?

粘土：？f?c??tg?砂土:

土的抗剪强度与土的固结程度和排水条件有关，对于同一种土，即使

在剪切面上具有相同的法向总应力

程度和排水条件不同，它的抗剪强度也不同。

把莫尔应力圆与库仑抗剪强度线相切时的应力状态，即对于无

粘性土，其抗剪强度仅由粒间的摩擦分量所构成，此时c=0；而对于粘性

土，其抗剪强度由粘聚分量和摩擦分量两部分所构成。5-3?,由于土在

剪切前后的固结5-4???f时的极限平衡状态作为土的破坏准则——称为莫

尔一库仑破坏准则。

根据莫尔一库仑破坏准则来研究某一土体单元处于极限平衡状态时

的应力条件及其大、小主应力之间的关系，该关系称为土的极限平

衡条件。

5-5不是。由?f?45???2,知当？?。时一致。

5-6测定土的抗剪强度指标的方法主要有直接剪切试验、三轴压缩试

验、无侧限抗压强度试验和十字板剪切试验四种。

直接剪切试验的优点是：设备简单，试样的制备和安装方便，且操作

容易掌握，至今仍为工程单位广泛采用。缺点是：①剪切破坏面固定为

上下盒之间的水平面不符合实际情况，因为该面不一定是土得最薄弱

的面；②试验中，试样的排水程度靠试验速度的“快”、“慢”来控制的，

做不到严格排水或不排水，这一点对透水性强的土来说尤为突出；③由于

上下盒的错动，剪切过程中试样的有效面积逐渐减小，使试样中的应力分

布不均匀，主应力方向发生变化，当剪切变形较大时，这一变形表现得更

为突出。为了克服直接剪切试验存在的问题，对重大工程及一些科学研究,

应采用更为完善的三轴压缩试验，三轴压缩仪是目前测定土抗剪强度较为

完善的仪器。直接剪切、三轴和无侧限试验是室内试验，试样不可避免地

受到扰动，其对土的实际情况反映就会受到影响。十字板剪切试验是现场

测定土的抗剪强度的方法，特别适应于均匀的饱和软粘土。

5-75-8

5-9

5-12灵敏度定义为原状试样的无侧限抗压强度与相同含水率下重塑

试样的无侧限抗压强度之比，即：St?quq'uo在含水率不变的条件下

粘土因重塑而软化（强度降低），软化后又随静置时间的延长而硬化（强度增

长）的这种性质称为粘土的触变性。砂土的抗剪强度将受到其密度、颗粒

形状、表面粗糙程度和级配等因素的影响。当砂土受到突发的动力荷载

时，产生很大的孔隙水应力，使有效应力变为零，砂土将呈现出液体的状

态，该过程称为砂土的液化。正常固结土：当用总应力强度包线表示时，

UU试验结果是一条水平线，其不排水强度cu的大小与有效固结应力?c有

美,CU和

CD试验个是一条通过坐标原点的直线；当用有效应力表示试验结果时,

三种剪切试验将得到基本相同的强度包线及十分接近的有效应

力强度指标。

超固结土：当用总应力强度包线表示时，UU试验结果是一条水平线，

其不排水强度CU的大小与有效固结应力?c有关，CU和CD

试验个是一条不通过坐标原点的直线；当用有效应力表示试验结果时,

三种剪切试验将得到基本相同的强度包线及十分接近的有效应力

强度指标。

21

第六章

思考题6

6-1如果挡土墙背离填土方向转动或移动时，随着位移量的逐渐增加,

墙后土压力逐渐减小，当墙后填土达到极限平衡状态时土压力降为

最小值，这时作用在挡土墙上的土压力成为主动土压力。

当挡土墙为刚性不动时，土体处于静止状态不产生位移和变形，此时

作用在挡土墙上的土压力称为静止土压力。

若墙体向着填土方向转动或移动时，随着位移量的逐渐增加，当墙后

填土达到极限平衡状态时增大到最大值，此时作用在挡土墙上的土压力称

为被动土压力。

6-2静止土压力发生在挡土墙为刚性、墙体不发生任何位移的情况下;

主动土压力发生在挡土墙背离填土方向转动或移动达到极限平衡状

态的情况下；

被动土压力发生在墙体向着填土方向转动或移动达到极限平衡状态

的情况下。

6-3可以把主动土压力看作是滑动块体在自重应力下克服滑