土力学知识点及习题整理.docx

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1、土力学知识点及习题整理第一章 土的组成 一、 简答题 1. 什么是土的颗粒级配？什么是土的颗粒级配曲线？ 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来表示，称为土的颗粒级配。根据颗分试验成果绘制的曲线某粒径的土重含量）称为颗粒级配曲线，它的坡度可以大致判断土的均匀程度或级配是否良好。 2. 土中水按性质可以分为哪几类？ 3. 土是怎样生成的？有何工程特点？ 土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，经过不同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。与一般建筑材料相比，土具有三个重要特点：散粒性、多相性、自然变异性。 4. 什么是土的结构？其基本类型是什么？简述每种结构土体

2、的特点。 土的结构是指由土粒单元大小、矿物成分、形状、相互排列及其关联关系，土中水的性质及孔隙特征等因素形成的综合特征。基本类型一般分为单粒结构、蜂窝结、絮状结构。 单粒结构：土的粒径较大，彼此之间无连结力或只有微弱的连结力，土粒呈棱角状、表面粗糙。 蜂窝结构：土的粒径较小、颗粒间的连接力强，吸引力大于其重力，土粒停留在最初的接触位置上不再下沉。 絮状结构：土粒较长时间在水中悬浮，单靠自身中重力不能下沉，而是由胶体颗粒结成棉絮状，以粒团的形式集体下沉。 5. 什么是土的构造？其主要特征是什么？ 土的宏观结构，常称之为土的构造。是同一土层中的物质成分和颗粒大小等都相近的各部分之间的相互关系的特征

3、。其主要特征是层理性、裂隙性及大孔隙等宏观特征。 6. 试述强、弱结合水对土性的影响。 强结合水影响土的粘滞度、弹性和抗剪强度，弱结合水影响土的可塑性。 7. 试述毛细水的性质和对工程的影响。在那些土中毛细现象最显著？ 毛细水是存在于地下水位以上，受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水。土中自由水从地下水位通过土的细小通道逐渐上升。它不仅受重力作用而且还受到表面张力的支配。毛细水的上升对建筑物地下部分的防潮措施和地基特的浸湿及冻胀等有重要影响；在干旱地区，地下水中的可溶盐随毛细水上升后不断蒸发，盐分积聚于靠近地表处而形成盐渍土。在粉土和砂土中毛细现象最显著。 8. 土颗粒的矿物质按其成分分为

4、哪两类？ 一类是原生矿物:母岩经物理风化而成，如石英、云母、长石； 另一类是次生矿物：母岩经化学风化而成，土中次生矿物主要是粘土矿物，此外还有铝铁氧化物、氢氧化物和可溶盐类等。常见的粘土矿物有蒙脱石、伊里石、高岭石；由于粘土矿物颗粒很细，比表面积很大，所以颗粒表面具有很强的与水作用的能力，因此，土中含粘土矿物愈多，则土的粘性、塑性和胀缩性也愈大。 9. 简述土中粒度成分与矿物成分的关系。 粗颗粒土往往是岩石经物理分化形成的原岩碎屑，是物理化学性质比较稳定的原生矿物颗粒；细小土粒主要是化学风化作用形成的次生矿物颗粒和生成过程中有机物质的介入，次生矿物的成分、性质及其与水的作用均很复杂，是细粒土具

5、有塑性特征的主要因素之一，对土的工程性质影响很大。 1 10. 粘土的活动性为什么有很大差异？ 粘土颗粒的矿物成分主要有粘土矿物和其他化学胶结物或有机质，而粘土矿物是很细小的扁平颗粒，颗粒表面具有很强的与水相互作用的能力，表面积愈大，这种能力就愈强，由于土粒大小而造成比表面数值上的巨大变化，必然导致土的活动性的极大差异，如蒙脱石颗粒比高岭石颗粒的比表面大几十倍，因而具有极强的活动性。 11. 粘土颗粒为什么会带电？ 研究表明，片状粘土颗粒的表面，由于下列原因常带有布平衡的负电荷。离解作用：指粘土矿物颗粒与水作用后离解成更微小的颗粒，离解后的阳离子扩散于水中，阴离子留在颗粒表面；吸附作用：指溶于

6、水中的微小粘土矿物颗粒把水介质中一些与本身结晶格架中相同或相似的离子选择性地吸附到自己表面；同晶置换：指矿物晶格中高价的阳离子被低价的离子置换，常为硅片中的Si 被Al置换，铝片中的Al被Mg置换，因而产生过剩的未饱和的负电荷。边缘断裂：理想晶体内部是平衡的，但在颗粒边缘处，产生断裂后，晶体连续性受到破坏，造成电荷不平衡。 第2章土的物理性质及分类 一、 简答题 1. 什么是土的物理性质指标？哪些是直接测定的指标？哪些是计算指标？ 土的各组成部分的质量和体积之间的比例关系，用土的三相比例指标表示，称为土的物理性质指标，可用于评价土的物理、力学性质。 直接测定的指标：土的密度r、含水量w、相对密

7、度ds；计算指标是：孔隙比e、孔隙率n、干密度rd、饱和密度rsat、有效密度r、饱和度Sr 2. 甲土的含水量大于乙土，试问甲土的饱和度是否大于乙土？ w甲w乙，但Sr甲不一定大于Sr乙。因为Sr=wds/e，它不仅与含水量w有关，还与ds、e有关。 3. 什么是塑限、液限和缩限？什么是液性指数、塑性指数？ 液限wL：液限定义为流动状态与塑性状态之间的界限含水量。 塑限wp: 塑限定义为土样从塑性进入半坚硬状态的界限含水量。 缩限ws: 缩限是土样从半坚硬进入坚硬状态的界限含水量。 塑性指数IP 定义为土样的液限和塑限之差：IP = wLwP 4+3+3+2+液性指数： 4. 塑性指数对地基

8、土性质有何影向？ 塑性指数IP是土的颗粒组合、矿物成分以及土中水的离子成分和浓度的指标。土颗粒越细、粘土矿物含量越多、土粒表面反离子层中低价阳离子增加，IP变大。IP是粘性土的分类标准。IP17为粘性土，10 IP 17为粉质粘土。 5. 什么是土的冻胀性？产生机理是什么？ 当地层温度降至零摄氏度以下，土中水冻结形成冻土。某些细粘粒土在冻结时，体积发生膨胀，即冻胀现象。 产生机理是由于土层在结冰时，周围未冻区土中的水分向冻结区迁移积聚的结果。 6. 说明细粒土分类塑性图的优点。 土的塑性指数是划分细粒土的良好指标，它既能综合反映土的颗粒组成、矿物成分以及土粒吸附阳离子成分等方面的特性，但是不同

9、的液限、塑限可给出相同的塑性指数，而土性却很可能不一样。塑性图考虑了塑性指数和液限两个方面，因此对细粒土分类更加合理。 7.按规范如何对建筑地基岩土进行分类？ 2 作为建筑地基的岩土，可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。 8.甲乙两土的天然重度和含水量相同，相对密度不同，饱和度哪个大？ 相对密度大的，饱和度小。 因为：由此看出：ds大的，Sr就小。 9 简述用孔隙比e、相对密实度Dr判别砂土密实度的优缺点。 用e判断砂土的密实度的优点：应用方便，同一种土，密实砂土的空隙比一定比松散砂土的小；缺点：无法反映土的粒径级配因素。 用Dr判断砂土的密实度的优点：考虑了土级配因素，理论上完

10、善；缺点:用长颈漏斗测定emax或用振动叉和击实金属法测定emin因人而异，难以获得较为科学的数据。 10. 简述野外判别碎石土密实度方法？ 野外判别碎石土密实度的方法：根据骨架颗粒含量和排列、可挖性、可钻性，将碎石土分为密实、中密、稍密、松散四种密实状态。 11. 什么是土的灵敏度和触变性？试述在工程中的应用。 土的灵敏度定义为原状土强度与扰动土强度之比，即： St= 原状土强度扰动土强度。土的强度通常采用无侧限抗压强度试验测定，即：。 土的灵敏度愈高，其结构性愈强，受扰动后土的强度降低就愈多。所以在基础施工中应注意保护基槽，尽量减少土结构的扰动。 饱和粘性土的结构受到扰动，导致强度降低，但

11、当扰动停止后，土的强度又随时间而逐渐增大。粘性土的这种抗剪强度随时间恢复的胶体化学性质称为土的触变性。 例如：在黏性土中打桩时，可利用土的灵敏度，桩侧土的结构受到破坏而强度降低，将桩打入土中；利用土的触变性，在停止打桩以后，土的强度逐渐恢复，桩的承载力增加。 13.影响土压实性的主要因素什么？ 含水量、击实能量、土的颗粒级配、试验条件。 14.什么是最优含水量和最大干密度？ 在一定的压实能量下使土最容易压实，并能达到最大干密度时的含水量称为土的最优含水量，用wop表示；相对应的干密度叫最大干密度，用wdmax表示。 15.为什么含水量wwop时，wd随w增加而减小？ 因为含水量小于最优含水量w

12、op时，土中水主要是强结合水，颗粒间具有很大的分子引力，阻止颗粒移动，压实比较困难，干密度较小；当含水量适当增大时，土中结合水膜变厚，土粒间的连接力减弱而使粒易于移动，压实效果变好，干密度增加；当含水量继续增加时超过最优含水量wop出现了自由水，击实时水不易立即排除，阻止土粒靠近，压实效果下降，干密度又下降。 16. 在填方压实工程中，土体是否能压实到完全饱和状态？为什么？ 粘性土渗透性很小，压实过程中含水量几乎不变，土中少量封闭气体很难全部赶走，要想击实到完全饱和状态是不可能的。 17.影响土击实效果的因素有哪些？ 含水量、土类及级配、击实功能、毛细管压力以及孔隙压力等，其中前三种影响因素是

13、最主要的。 3 18. 为什么仅用天然含水量说明不了粘性土的物理状态，而用液性指数却能说明？ 对于粘性土，因粘土矿物含量高、颗粒细小，其物理状态与含水量关系非常密切。同一种粘性土随其含水量的不同，而分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态。但是由于含不同矿物成分的粘性土，即使具有相同的含水量，也未必处于同样的物理状态，因为含不同矿物成分的粘性土在同一含水量下稠度不同。在一定含水量下，一种土可能处于可塑状态，而含不同矿物颗粒的另一种粘性土可能处于流动状态。因此，考虑矿物成分的影响，粘性土的软硬状态不用含水量直接判断。 第3章 土的渗透性及渗流 一、 简答题 1. 试解释起始水力梯度产生的原因。

14、起始水力梯度产生的原因是，为了克服薄膜水的抗剪强度0(或者说为了克服吸着水的粘滞阻力)，使之发生流动所必须具有的临界水力梯度度。也就是说，只要有水力坡度，薄膜水就会发生运动，只是当实际的水力坡度小于起始水力梯度时，薄膜水的渗透速度V非常小，只有凭借精密仪器才能观测到。因此严格的讲，起始水力梯度I0是指薄膜水发生明显渗流时用以克服其抗剪强度0的水力梯度。 2. 简述影响土的渗透性的因素主要有哪些。 土的粒度成分及矿物成分。土的颗粒大小、形状及级配，影响土中孔隙大小及其形状，因而影响土的渗透性。土颗粒越粗，越浑圆、越均匀时，渗透性就大。砂土中含有较多粉土及粘土颗粒时，其渗透系数就大大降低。结合水膜

15、厚度。粘性土中若土粒的结合水膜厚度较厚时，会阻塞土的孔隙，降低土的渗透性。 土的结构构造。天然土层通常不是各向同性的，在渗透性方面往往也是如此。如黄土具有竖直方向的大孔隙，所以竖直方向的渗透系数要比水平方向大得多。层状粘土常夹有薄的粉砂层，它在水平方向的渗透系数要比竖直方向大得多。水的粘滞度。水在土中的渗流速度与水的容重及粘滞度有关，从而也影响到土的渗透性。 3. 为什么室内渗透试验与现场测试得出的渗透系数有较大差别？ 室内试验和现场试验渗透系数有较大差别，主要在于试验装置和试验条件等有关，即就是和渗透系数的影响因素有关，详见上一题。 4. 拉普拉斯方程适应于什么条件的渗流场？ 当渗流场中水头

16、及流速等渗流要素不随时间改变时，这种渗流称为稳定渗流，而拉普拉斯方程是指适用于平面稳定渗流的基本方程。 5. 为什么流线与等势线总是正交的？ 在稳定渗流场中，取一微单元体，并假定水体不可压缩，则根据水流连续原理，单位时间内流入和流出微元体的水量应相等，即dqe=dq0。从而得到： 即为二维渗流连续方程，从中由数学知识，可知流线和等势线正交。 6. 流砂与管涌现象有什么区别和联系 在向上的渗流力作用下，粒间有效应力为零时，颗粒群发生悬浮、移动的现象称为流砂(土)现象。这种现象多发生在颗粒级配均匀的饱和细、粉砂和粉土层中，一般具有突发性、对工程危害大。 4 在水流渗透作用下，土中的细颗粒在粗颗粒形

17、成的孔隙中移动，以至流失；随着土的孔隙不断扩大，渗流速度不断增加，较粗的颗粒也相继被水逐渐带走，最终导致土体内形成贯通的渗流管道，造成土体塌陷，这种现象称为管涌。它多发生在砂性土中，且颗粒大小差别大，往往缺少某种粒径，其破坏有个时间发展过程，是一种渐进性质破坏。 具体地再说，管涌和流砂的区别是：流砂发生在水力梯度大于临界水力梯度，而管涌发生在水力梯度小于临界水力梯度情况下；流砂发生的部位在渗流逸出处，而管涌发生的部位可在渗流逸出处，也可在土体内部；流砂发生在水流方向向上，而管涌没有限制。 7. 渗透力都会引起哪些破坏？ 渗流引起的渗透破坏问题主要有两大类：一是由于渗流力的作用，使土体颗粒流失或

18、局部土体产生移动，导致土体变形甚至失稳；二是由于渗流作用，使水压力或浮力发生变化，导致土体和结构物失稳。前者主要表现为流砂和管涌，后者主要则表现为岸坡滑动或挡土墙等构造物整体失稳。 第4章土中应力 一简答题 1 何谓土中应力？它有哪些分类和用途？ 土体在自重、建筑物荷载及其它因素的作用下均可产生土中应力。一般来说土中应力是指自重应力和附加应力。 土中应力按其起因可分为自重应力和附加应力两种。自重应力是指土体在自身重力作用下产生的尚未完成的压缩变形，因而仍将产生土体或地基的变形。附加应力它是地基产生变形的的主要原因，也是导致地基土的强度破坏和失稳的重要原因。 土中应力安土骨架和土中孔隙的分担作用

19、可分为有效应力和孔隙应力两种。土中有效应力是指土粒所传递的粒间应力。它是控制土的体积和强度两者变化的土中应力。土中孔隙应力是指土中水和土中气所传递的应力。 2 怎样简化土中应力计算模型？在工程中应注意哪些问题？ 我们把天然土体简化为线性弹性体。即假设地基土是均匀、连续、各向同性的半无限空间弹性体而采用弹性理论来求解土中应力。 当建筑物荷载应力变化范围比较大，如高层建筑仓库等筒体建筑就不能用割线代替曲线而要考虑土体的非线性问题了。 3地下水位的升降对土中自重应力有何影响？在工程实践中，有哪些问题应充分考虑其影响？地下水下降，降水使地基中原水位以下的有效资中应力增加与降水前比较犹如产生了一个由于降

20、水引起的应力增量，它使土体的固结沉降加大，故引起地表大面积沉降。 地下水位长期上升将减少土中有效自重应力。 1、 若地下水位上升至基础底面以上，它对基础形成浮力使地基土的承载力下降。 2、 地下水位上升，如遇到湿陷性黄土造成不良后果 5 3、 地下水位上升，粘性土湿化抗剪强度降低。 4基底压力分布的影响因素有哪些？简化直线分布的假设条件是什么？ 基底压力的大小和分布状况与荷载的大小和分布、基础的刚度、基础的埋置深度以及地基土的性质等多种因素。 假设条件：刚性基础、基础具有一定的埋深，依据弹性理论中的圣维南原理。 5如何计算基底压力和基底附加压力？两者概念有何不同？ 基地压力P计算： (中心荷载

21、作用下) 基地压力计算： (偏心荷载作用下) 基地压力P为接触压力。这里的“接触”，是指基础底面与地基土之间的接触，这接触面上的压力称为基底压力。 基底附加压力为作用在基础底面的净压力。是基底压力与基底处建造前土中自重应力之差，是引起地基附加应力和变形的主要原因。 6土中附加应力的产生原因有哪些？在工程实用中应如何考虑？ 由外荷载引起的发加压力为主要原因。需要考虑实际引起的地基变形破坏、强度破坏、稳定性破坏。 第5章土的压缩性 一简答题 1通过固结试验可以得到哪些土的压缩性指标？如何求得？ 压缩系数 压缩指数 压缩模量 压缩系数 压缩指数 压缩模量 2通过现场载荷试验可以得到哪些土的力学性质指

22、标？ 可以同时测定地基承载力和土的变形模量。 3室内固结试验和现场载荷试验都不能测定土的弹性模量，为什么？ 6 土的弹性模量是指土体在侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。他的变形包括了可恢复的弹性变形和不可恢复的残余变形两部分。而室内固结实验和现场载荷试验都不能提供瞬时荷载，它们得到的压缩模量和变形模量时包含残余变形在内的。和弹性模量由根本区别。 4试从基本概念、计算公式及适用条件等方面比较压缩模量、变形模量与弹性模量，它们与材料力学中杨氏模量有什么区别？ 土的压缩模量的定义是土在侧限条件下的竖向附加应力与竖向应变之比值。 土的压缩模量是通过土的室内压缩试验得到的， 土的变形模量的定义是土体在无

23、侧限条件下的应力与应变的比值。 。 土的变形模量时现场原位试验得到的， 土的压缩模量和变形模量理论上是可以换算的：能准确反映他们之间的实际关系。 。但影响因素较多不 土的弹性模量的定义是土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。 土的弹性模量由室内三轴压缩试验确定 5根据应力历史可将土分为那三类土？试述它们的定义。 正常固结土 在历史上所经受的先期固结压力等于现有覆盖土重。 超固结土 历史上曾经受过大于现有覆盖土重的先期固结压力。 欠固结土 先期固结压力小于现有覆盖土重。 6何谓先期固结压力？实验室如何测定它？ 天然土层在历史上受过最大固结压力，称为先期固结压力，或称前期固结压力。 先进行高压

24、固结试验得到曲线，在用A.卡萨格兰德的经验作图法求得。 7何谓超固结比？如何按超固结比值确定正常固结土？ 在研究沉积土层的应力历史时，通常将先期固结压力与现有覆盖土重之比值定义为超固结比。 8何谓现场原始压缩曲线？三类土的原始压缩曲线和压缩性指标由实验室的测定方法有河不同？ 现场原始压缩曲线是指现场土层在其沉积过程中由上覆盖土重原本存在的压缩曲线，简称原始压缩曲线。 室内压缩试验所采用的土样与原位土样相比，由于经历了卸荷的过程，而且试件在取样、运输、试件制作以及试验过程中不可避免地要受到不同程度的扰动，因此，土样的室内压缩曲线不能完全代表现场原位处土样的孔隙比与有效应力的关系。施黙特曼提出了根

25、据土的室内压缩试验曲线进行修正得到土现场原始压缩曲线。 7 第6章 土中应力 一简答题 1成层土地基可否采用弹性力学公式计算基础的最终沉浸量？ 不能。利用弹性力学公式估算最终沉降量的方法比较简便，但这种方法计算结果偏大。因为的不同。 2在计算基础最终沉降量以及确定地基压缩层深度时，为什么自重应力要用有效重度进行计算？ 固结变形有效自重应力引起。 3有一个基础埋置在透水的可压缩性土层上，当地下水位上下发生变化时，对基础沉降有什么影响？当基础底面为不透水的可压缩性土层时，地下水位上下变化时，对基础有什么影响？ 当基础埋置在透水的可压缩性土层上时： 地下水下降，降水使地基中原水位以下的有效资中应力增

26、加与降水前比较犹如产生了一个由于降水引起的应力增量，它使土体的固结沉降加大，基础沉降增加。 地下水位长期上升将减少土中有效自重应力。是地基承载力下降，若遇见湿陷性土会引起坍塌。 当基础埋置在不透水的可压缩性土层上时： 当地下水位下降，沉降不变。地下水位上升，沉降不变。 4两个基础的底面面积相同，但埋置深度不同，若低级土层为均质各向同性体等其他条件相同，试问哪一个基础的沉降大？为什么？ 引起基础沉降的主要原因是基底附加压力，附加压力大，沉降就大。 因而当基础面积相同时，其他条件也相同时。基础埋置深的时候基底附加压力大，所以沉降大。 当埋置深度相同时，其他条件也相同时，基础面积小的基底附加应力大，

27、所以沉降大。 5何谓超固结比？在实践中，如何按超固结比值确定正常固结土？ 在研究沉积土层的应力历史时，通常将先期固结压力与现有覆盖土重之比值定义为超固结比。 超固结比值等于1时为正常固结土 6正常固结土主固结沉降量相当于分层总和法单向压缩基本公式计算的沉降量，是否相等？ 不相同，因为压缩性指标不同。 7采用斯肯普顿-比伦法计算基础最终沉降量在什么情况下可以不考虑次压缩沉降？ 对于软粘土，尤其是土中含有一些有机质，或是在深处可压缩压缩土层中当压力增量比较小的情况下，此压缩沉降必须引起注意。其它情况可以不考虑次压缩沉降。 8简述有效应力原理的基本概念。在地基土的最终变形量计算中，土中附加应力是指有

28、效应力还是总应力？ 饱和土中任一点的总应力总是等于有效应力加上孔隙水压力；或是有效应力总是8 等于总应力减去孔隙水压力。此即饱和土中的有效应力原理。土中的附加应力是指有效应力。 9一维固结微分方程的基本假设有哪些？如何得出解析解 一维固结理论的基本假设如下： 土层是均质、各向同性和完全饱和的； 土粒和孔隙水都是不可压缩的 土中附加应力沿水平面是无限均匀分布的，因此土层的固结和土中水的渗流都是竖向的； 土中水的渗流服从于达西定律 在渗透固结中，土的渗透系数 k和压缩系数 都是不变的常数 外荷是一次骤然施加的，在固结过程中保持不变 土体变形完全是由土层中超孔隙水压力消散引起的 建立一维固结微分方程

29、程得出解析解。 然后、然后根据初始条件和边界条件求解微分方10何谓土层的平均固结度？如何确定一次瞬时加载、一级加载和多级加载时的地基平均固结度？ 对于竖向排水情况，由于固结变形与有效应力成正比，所以某一时刻有效应力图面积和最终有效应力图面积之比值称为竖向平均固结度荷载一次瞬时施加情况的平均固结度： 一级或多级加载时的平均固结度： 第7章土的抗剪强度 一、简答题 1. 土的抗剪强度指标实质上是抗剪强度参数，也就是土的强度指标，为什么？ 土的抗剪强度可表达为，称为抗剪强度指标，抗剪强度指标实质上就是抗剪强度参数。 2. 同一种土所测定的抗剪强度指标是有变化的，为什么？对于同一种土，抗剪强度指标与试

30、验方法以及实验条件都有关系，不同的试验方法以及实验条件所测得的抗剪强度指标是不同。 3. 何谓土的极限平衡条件？粘性土和粉土与无粘性土的表达式有何不同？土的极限平衡条件： 即 9 或土处于极限平衡状态时破坏面与大主应力作用面间的夹角为，且 当为无粘性土时，或 4. 为什么土中某点剪应力最大的平面不是剪切破坏面？如何确定剪切破坏面与小主应力作用方向夹角？因为在剪应力最大的平面上，虽然剪应力最大该面上的抗剪强度角5. 试比较直剪试验和三轴压缩试验的土样的应力状态有什么不同？并指出直剪试验土样的大主应力方向。直剪试验土样的应力状态：力状态：；三轴试验土样的应0，但是它小于，所以该面上不会发生剪切破坏

31、。剪切破坏面与小主应力作用方向夹。直剪试验土样的大主应力作用方向与水平面夹角为90 目前，室内测定土的抗剪强度指标的常用手段一般是三轴压缩试验与直接剪切试验，在试验方法上按照排水条件又各自分为不固结不排水剪、固结不排水剪、固结排水剪与快剪、固结快剪、慢剪三种方法。但直剪试验方法中的“快”和“慢”，并不是考虑剪切速率对土的抗剪强度的影响，而是因为直剪仪不能严格控制排水条件，只好通过控制剪切速率的快、慢来近似模拟土样的排水条件。由于试验时的排水条件是影响粘性土抗剪强度的最主要因素，而三轴仪能严格控制排水条件，并能通过量测试样的孔隙水压力来求得土的有效应力强度指标。如有可能，宜尽量采用三轴试验方法来

32、测定粘性土的抗剪强度指标。 8. 同钢材、混凝土等建筑材料相比，土的抗剪强度有何特点？同一种土其强度值是否为一个定值？为什么？土的抗剪强度不是常数；同一种土的强度值不是一个定值；土的抗剪强度与剪切滑动面上的法向应力相关，随着的增大而提高。 9. 影响土的抗剪强度的因素有哪些？土的基本性质，即土的组成、土的状态和土的结构，这些性质又与它的形成环境和应力历史等因素有关；当前所处的应力状态；试验中仪器的种类和试验方法；试样的不均一、试验误差、甚至整理资料的方法等都会影响试验的结果。 10. 土体的最大剪应力面是否就是剪切破裂面？二者何时一致？根据土体的极限平衡理论可知，土中某点土体的剪切破裂面，且破

33、裂角，该点即处于极限平衡状态，它所代表的作用面即为。另外，根据静力平衡条件，可得作用于土10 体某单元体内与大主应力作用面成角任意方向平面上的法向正应力和剪应力为：，达到最大值，必须使作用面的夹角是对于 饱和软粘土，在不排水条件下，其内摩擦角，此时。显然，即，要使该平面上的剪应力。所以，土体中最大剪应力作用面与大主应力，所以土体的最大剪应力面不是剪切破裂面。成立，即土体的最大剪应力面即为剪切破裂面。 11. 如何理解不同的试验方法会有不同的土的强度，工程上如何选用？直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验、现场十字板剪切试验 若建筑物施工速度较快，而地基土的透水性和排水条件不良时，可采用

34、三轴仪不固结不排水试验或直剪仪快剪试验的结果；如果地基荷载增长速率较慢，地基土的透水性不太小以及排水条件又较佳时，则可以采用固结排水或慢剪试验结果；如果介于以上两种情况之间，可用固结不排水或固结快剪试验结果；由于实际加荷情况和土的性质是复杂的，而且在建筑物的施工和使用过程中都要经历不同的固结状态，因此，在确定强度指标时还应结合工程经验。 12. 砂土与粘性土的抗剪强度表达式有何不同？同一土样的抗剪强度是不是一个定值？为什么？砂性土的抗剪强度表达式：；粘性土的抗剪强度表达式：。同一土样的抗剪强度不是一个定值，因为它受到试验方法特别是排水条件不同的影响。 13. 土的抗剪强度指标是什么?通常通过哪

35、些室内试验、原位测试测定? 土的抗剪强度指标：土的粘聚力、土的内摩擦角。室内试验有：直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验；十字板剪切试验为原位测试测定。 14. 三轴压缩试验按排水条件的不同，可分为哪几种试验方法？工程应用时，如何根据地基土排水条件的不同，选择土的抗剪强度指标？三轴压缩试验按排水条件的不同，可分为不固结不排水剪.固结不排水剪和固结排水剪三种试验方法。工程应用时，当地基土的透水性和排水条件不良而施工速度较快时，可选用不固结不排水剪切试验指标；当地基土的透水性和排水条件较好而施工速度较慢时，可选用固结排水剪切试验指标；当地基土的透水性和排水条件及施工速度界于两者之间时，可

36、选用固结不排水剪切试验指标。 15. 简述直剪仪的优缺点。优点：简单易行，操作方便；缺点：不能控制试样排水条件，不能量测试验过程中试件内孔隙水压力变化。试件内的应力复杂，剪切面上受力不均匀，试件先在边缘剪破，在边缘发生应力集中现象。在剪切过程中，应力分布不均匀，受剪面减小，计算抗剪强度未能考虑。人为限定上下盒的接触面为剪切面，该面未必是试样的最薄弱面。 第8章土压力 一、简答题 1. 静止土压力的墙背填土处于哪一种平衡状态？它与主动、被动土压力状态有何不11 同？静止土压力时墙背填土处于弹性平衡状态，而主动土压力和被动土压力时墙背填土处于极限平衡状态。 2. 挡土墙的位移及变形对土压力有何影响

37、？挡土墙在侧向压力作用下，产生离开土体的微小位移或转动产生主动土压力；当挡土墙的位移的移动或转动挤向土体产生被动土压力。 3. 分别指出下列变化对主动土压力和被动土压力各有什么影响？内摩擦角大；外摩擦角 4. 为什么挡土墙墙后要做好排水设施？地下水对挡土墙的稳定性有何影响？如果挡土墙墙后没有考虑排水设施或因排水不良，就将使墙后土的抗剪强度降低，导致土压力的增加。此外，由于墙背积水，又增加了水压力。这是造成挡土墙倒塌的主要原因。 5. 土压力有哪几种？影响土压力的各种因素中最主要的因素是什么？主动土压力、静止土压力、被动土压力；挡土墙的位移方向及大小。 6. 试阐述主动、静止、被动土压力的定义和

38、产生的条件，并比较三者的数值大小。主动土压力是挡土墙在土压力作用下向前转动或移动，墙后土体向下滑动，达一定位移时，墙后土体处于极限平衡状态，此时墙背上作用的土压力，用表示。 静止土压力是当挡土墙在土压力作用下无任何移动或转动，土体处于静止的弹性平衡状态时，此时墙背所受的土压力为静止土压力，用表示。 变小；填土面倾角增大；墙背倾斜角变减小。 被动土压力是挡土墙的在外部荷载作用下向填土方向移动或转动时，墙挤压土体，墙后土压力逐渐增大，达到某一位移量时，墙后土体开始上隆，作用在挡土墙上的土压力达最大值，此时作用在墙背的土压力称为被动土压力。 7. 库仑土压力理论的基本假定是什么？库伦土压力理论的基本

39、假定有：墙后的填土是理想的散粒体；滑动破坏面为一平面；滑动土楔体视为刚体。 8. 比较朗肯土压力理论和库仑土压力理论的基本假定及适用条件。朗肯理论假定挡土墙的墙背竖直、光滑，墙后填土表面水平且延伸到无限远处，适用于粘性土和无粘性土。库仑理论假定滑裂面为一通过墙踵的平面，滑动土楔体是由墙背和滑裂面两个平面所夹的土体所组成，墙后填土为砂土。适用于各类工程形成的不同的挡土墙，应用面较广，但只适用于填土为无粘性土的情况。 9. 何为重力式挡土墙？一般由块石、毛石或混凝土材料砌筑，强身截面较大，依靠墙身自重抵抗土压力引起的倾覆弯矩。 10. 在哪些实际工程中，会出现主动、静止或被动土压力的计算？试举例说

40、明。堤岸挡土墙所受的是主动土压力；地下室外墙所受到的土压力，通常可视为静止土压力；拱形桥桥台所受到的一般为被动土压力， 12 第9章 地基承载力 一、 简答题 1. 地基破坏模式有几种？发生整体剪切破坏时p-s曲线的特征如何？ 在荷载作用下地基因承载力不足引起的破坏，一般都由地基土的剪切破坏引起。试验表明，浅基础的地基破坏模式有三种：整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲切剪切破坏。 地基整体剪切破坏的主要特征是能够形成延伸至地面的连续滑动面。在形成连续滑动面的过程中，随着荷载(或基底压力)的增加将出现三个变形阶段：即弹性变形阶段、弹塑性变形阶段以及破坏(或塑性流动)阶段。即地基在荷载作用下产生近似线

41、弹性(p-s曲线首段呈线性)变形；当荷载达到一定数值时，剪切破坏区(或称塑性变形区)逐渐扩大，p-s曲线由线性开始弯曲；当剪切破坏区连成一片形成连续滑动面时，地基基础失去了继续承载能力，这时p-s曲线具有明显的转折点。 2. 何为地基塑性变形区？ 地基土中应力状态在剪切阶段，又称塑性变性阶段。在这一阶段，从基础两侧底边缘开始，局部区域土中剪应力等于该处土的抗剪强度，土体处于塑性极限平衡状态，宏观上p-s曲线呈现非线性的变化，这个区域就称为塑性变形区。随着荷载增大，基础下土的塑性变形区扩大，但塑性变形区并未在基础中连成一片。 3. 何为地基极限承载力(或称地基极限荷载)？ 地基极限承载力是指地基

42、剪切破坏发展即将失稳时所能承受的极限荷载，亦称地基极限荷载。它相当于地基土中应力状态从剪切破坏阶段过渡到隆起阶段时的界限荷载。 或者说是指地基中将要出现但尚未出现完全破坏时，地基所能承受的极限基底压力(或地基从弹塑性变形阶段转变为塑性破坏阶段的临界压力)，以 pu 表示。 4. 何为临塑荷载、临界荷载p1/4？ 地基中即将出现塑性区但还未出现塑性区时所对应的基底压力，即相应于塑性区的最大开展深度Zmax=0时所对应的基底压力为临塑荷载，用Pcr表示。 5. 地基破坏型(形)式有哪几种？各有何特点。 根据地基剪切破坏的特征，可将地基破坏分为整体剪切破坏，局部剪切破坏和冲剪破坏三种模式。 整体剪切

43、破坏：基底压力p超过临塑荷载后，随荷载的增加，剪切破坏区不断扩大，最后在地基中形成连续的滑动面，基础急剧下沉并可能向一侧倾斜，基础四周的地面明显降起。密实的砂土和硬粘土较可能发生这种破坏形式。 局部剪切破坏：随着荷载的增加，塑性区只发展到地基内某一范围，滑动面不延伸到地面而是终止在地基内某一深度处，基础周围地面稍有隆起，地基会发生较大变形，但房屋一般不会倒坍，中等密实砂土，松砂和软粘土都可能发生这种破坏形式。 冲剪破坏：基础下软弱土发生垂直剪切破坏，使基础连续下沉。破坏时地基中无明显滑动面，基础四周地面无隆起而是下陷，基础无明显倾斜，但发生较大沉降，对于压缩性较大的松砂和软土地基可能发生这种破

44、坏形式。 6. 试述地基极限承载力一般公式的含义。 对于平面问题，若不考虑基础形状和荷载的作用方式，则地基极限承载力的一般计算公式为： pu=qNq+cNc+bN 。 可见，地基极限承载力由三部分土体抗力组成：(1)滑裂土体自重所产生的摩擦抗力；(2)基础两侧均布荷载q所产生的抗力；(3)滑裂面上粘聚力c 所产生的抗力。 上述三部分抗力中，第一种抗力的大小，除了决定于土的重度和内摩擦角以外，还 决定于滑裂土体的体积。故而极限承载力随基础宽度B的增加而线性增加。第二、第三13 种抗力的大小，首先决定于超载q和土的粘聚力c，其次决定于滑裂面的形状和长度。由于滑裂面的尺度大体上与基础宽度按相同的比例

45、增加，因此，由粘聚力c所引起的极限承载力，不受基础宽度的影响。 另外还需要指出：(1) N、Nq 和 Nc 随值的增加变化较大，特别是 N值。当=0 时，N=0，这时可不计土体自重对承载力的贡献。随着值的增加，N值增加较快，这时土体自重对承载力的贡献增加。(2)对于无粘性土(c=0)，基础的埋深对承载力起着重要作用。这时，基础埋深太浅，地基承载力会显著下降。 第10章 土坡和地基的稳定性 1.简答题 1. 土坡稳定有何实际意义？影响土坡稳定的因素有哪些? 山区的天然山坡，江河的岸坡以及建筑工程中因平整场地、开挖基坑而形成的人工斜坡，由于某些外界不利因素的影响，造成边坡局部土体滑动而丧失稳定性，

46、边坡的坍塌常造成严重的工程事故，并危及人身安全，因此，应选择适当的边坡截面，采取合理的施工方法，必要时还应验算边坡的稳定性以及采取适当的工程措施，以达到保证边坡稳定。减少填挖土方量、缩短工期和安全节约的目的。 影响边坡稳定的因素一般有一下几个方面： 土坡作用力发生变化。例如由于在坡顶堆放材料或建造建筑物使坡顶受荷，或由于打桩、车辆行驶、爆破、地震等引起的震动改变了原来的平衡状态。 土体抗剪的强度的降低。例如土体中含水量或孔隙水压力的增加。 静水压力的作用。例如雨水或地面水流入土坡中的竖向裂缝，对土坡产生侧向压力，从而促进捅破的滑动。 地下水在土坝或基坑等边坡中的渗流常是边坡失稳的重要因素，这是因为渗流会引起动水力，同时土中的细小颗粒会穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流挟带而去，使土体的密实度下降。 因坡脚挖方而导致土坡高度或坡脚增大。 2. 何为无黏性土坡的自然休止角？无黏性土坡的稳定性与哪些因素有关？ 砂土的自然休止角：砂土堆积成的土坡，在自然稳定状态下的极限坡脚，称为自然休止角，砂土的自然休止角数值等于或接近其内摩擦角，人工临时堆放的砂土，常比较疏松，其自然休止角略小于同一级配砂土的内摩擦角。 一般来讲，无黏土土坡的稳定性与坡高无关，只和