东南大学土力学期末

《土力学》问答题及工程实例归纳

前言：本人系土木专业考研学生，专业课选的土力学，本资料是考研期间依据高校常用土力学教材（东南大学四校合编、河海大学卢廷浩、同济大学袁聚云）期末试卷、考研试卷精心整理归纳，红色的是高频考点，主要针对土力学期末考试及土力学考研中的问答题，希望对大家有帮助。

第一章土的物理性质及分类

1.液化现象

孔隙水压力提高会降低土体的强度，当空隙水压力提高到一定程度时，土的强度降低为零——对砂土来说，最终结果为形成粘滞的流体。处于较为疏松状态的饱和砂当受到瞬时震动

时也会变成粘滞流体，这种现象成为液化，在易震地区建造重要建筑时，防治液化是一个

相当重要的课题。

2 基坑开挖

当土中的水恰好使砂湿润时，水产生的表面张力可以允许浅层的垂直开挖。然而一旦土中

的水发生蒸发，则可能会引起坑壁的坍塌。在土中的水还未完全蒸发前，施工过程中的扰

动可能导致坑壁的坍塌。在粘土中，垂直开挖基坑坑壁，有可能·在降水对黏土的软化作用

及流入地表张裂缝的过量地表水所产生的静水压力联合作用下坍塌。水对黏性土的强度产

生显著影响。受浸泡形成的软泥巴甚至泥浆，干燥后会坚硬的像砖一样。

3 地下水位降低

水位降低可消除浮力，并使得土体的有效重量得到增大，上覆土层重量的增加即应力增加。

如果下覆土层孔隙体积大则可能产生很大的地面沉降量。

4施工现场抽取地下水

在施工现场通过抽取地下水来降低地下水位，也可能在短期内产生30-50mm的地面沉降。如果邻近的建筑物不能承受这些附加的沉降，也必然引发工程事故和法律纠纷。

5 疏松单粒结构的土层（砂土及更粗粒的土）未经处理一般不宜做建筑物地基

6 无粘性土的密实度

影响无粘性土工程性质的主要因素是密实度，若排列紧密结构稳定压缩性小强度高是良好

的地基；反之，若土粒排列疏松，结构不稳定则工程性质较差。

7黏性土的结构性和触变性

(1)土的结构性、灵敏度的概念

(2)土的灵敏度越高，其结构性越强，受扰动后土的强度明显降低所以在基础施工中应注意

保护基坑或基槽，尽量减少对坑底土体的扰动

(3) 土的触变性：饱和黏性土受到扰动，强度降低，但当扰动停止后，土的强度又随时

间而逐渐恢复。黏性土的这种抗剪强度随时间恢复的胶体化学性质称为触变性。

(4) 黏性土中沉桩：运用振扰得方法，破坏桩侧土与桩尖土的结构，以降低沉桩的阻力，

但在沉桩完成后，土的强度可随时间部分恢复，使得桩的承载力增强，这利用了触变性机理。

8 在工程中，填土的质量标准常常以压实度来控制（工地压实要求达到的干密度和室内击实所得到的最大干密度之比值）

9土的压实机理

润滑水膜理论：（1）含水率低，土粒径表面的结合水膜较薄，土粒相对位移阻力大，击实难以克服这种阻力，因此击实效果就差（2）随着途中含水率增加，结合水膜变厚，土粒相对位移阻力变小，击实功比较容易克服这种阻力而使得土粒趋于密实压实效果好（3）当土中的含水率继续增大时，土中的水过多，压实过程，孔隙水在短时间内排不出去，也造成土不易压实。

10 压实效果影响因素

(1)含水率：最有含水率——充分压实——最大干密度

(2)击实功能：同一土料，提高击实功能可以克服较大的粒间阻力，使得干密度增大，最优

含水率减小。含水率较低时，击实功能的影响更显著。

(3)土类及级配:级配良好——击实时细颗粒能填充到粗颗粒之间的孔隙中去，获得较高的

干密度。级配不良——颗粒大小越均匀效果越差.

第二章土的渗透性与土中渗流

1.基坑开挖

基坑开挖时，挖穿强透水层与否，基坑中的涌水量相差极大，应十分注意。这是因为强透水层如夹砂层大大增加了与层面平行渗流的等效渗透系数

2影响土渗透系数的因素

(1)土的粒度及矿物成分：颗粒大小、形状及级配会影响土中孔隙大小及形状→影响渗透系数。土粒越粗越均匀，渗透系数越大。砂土中含有较多的粉粒和黏粒，渗透系数大大减小。

(2)土的结构：各向异性导致各个方向渗透系数不一样。如黄土有较大的竖向孔隙，所以渗透系数：竖向远大于水平。实际工程应注意。

(3)土中气体：密闭气泡会阻塞水的渗流（水中气体分离形成密闭气泡，水中的含气量影响土的渗透性。

(4)水的性质：①温度高，黏滞度低；温度低，则黏滞度高，以10℃为渗透系数的标准温度。

②保持土的原始状态并消除人为因素影响。

3 流砂

现象描述：在向上的渗流力作用下，土粒群发生悬浮、移动的现象

水流沿着板桩从左向右渗流时，板桩的入土深度不能少于上下游水头差H的一半。

4管涌

现象描述：在渗流作用下，土中的细颗粒在粗颗粒之间的孔隙移动甚至随水流消失，造成土中的孔隙不断扩大，渗流速度不断增大，因而粗颗粒的图也相继被水流逐渐带走，最终导致形成贯通的渗流通道，造成土体塌陷。

发生条件：渗流力虽然不足以诱发流砂现象，但土中的细小颗粒仍有可能穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流挟带而走。时间长了，就会形成管状空洞。

5流砂和管涌的区别：

①流砂发生时水力梯度大于临界水力梯度，而管涌水力梯度可以小于临界水力梯度。

②流砂发生在渗流溢出处，而管涌既可以发生在渗流溢出处，也可发生在土体内部

③流砂往往具有突然性，管涌是随时间发展得渐进性质破坏

④流砂只发生在水流方向，管涌则没有此限制

⑤只要水力梯度达到一定值，任何类型的土都会发生流砂，但管涌要求在一定级配的无粘

性土中（c u＞10）且土中粗粒构成的孔隙直径必须大于细颗粒直径。

6渗透破坏的防治

(1)减小水力梯度对防止任何形式的渗透破坏都是有效的

①上游：垂直防渗→地下连续墙、板桩、齿槽、帷幕灌浆

水平防渗→上游铺设不透水铺盖

原理均是增大渗流路径减小水力梯度

②下游: 设置减压沟、减压井→减小水头差

弱透水层加重盖→增大渗流路径，减小水力梯度

(2)防治管涌：除了以上方法外还有以下方法

①改变土层的几何条件，即在渗流溢出部位设置反滤层，一般由1-3层均匀级配1的沙砾

组成，各层之间保证不让上一层的细粒土从下一层粗粒土中被带出。

②土工布土网垫层等材料作反滤层

(2)防止渗透破坏的一般原则：上档下排，高水头防渗、低水头排水

7 达西定律

(1)条件：水流是层流。

(2)超出达西定律使用范围的两种情况：

(3)①黏性很强的致密黏土：起始水力梯度。解释：致密黏土外围具有较厚的结合水膜，

占据了土体内部的过水通道。渗流只有在较大的水力梯度下挤开水膜的阻塞才能发生

③粒土（砾、卵石中渗流且水力梯度较大：紊流而非层流

(4)两个基本假设：①以整个试样截面积计算的假想渗流速度。q=k*i*A,A采用全截面面积，

故k偏小，计算渗流速度小于实际渗流速度②水的实际流程大于试样长度，达西定律考虑了以试样长度计算平均水力梯度，而不是局部真正的水力梯度。

第三章土中应力

1 地下水位升降导致自重应力相应变化：①市大量抽水，地下水长期大幅下降，使得地基有效自重应力增大，从而引起大面积沉降。②人工抬高蓄水位或工业废水渗入地下，地下水位的上升可造成地基承载力的降低以及湿陷性土塌陷等现象。

2 基地压力大小和分布状况的影响因素：①荷载大小及分布②基础刚度③基础埋置深度④土的性质

3 集中力作用下附加应力分布规律;

(1)地下任一深度的水平面，集中力作用线上的附加应力最大，向两侧逐渐减小。

(2)同一竖向线上的附加应力随深度而变化：集中力作用线上，z=0，附加应力→∞，随深

度增大逐渐减小

(3)空间中附加应力等值面成泡状，成为应力泡

4 由于土中变形模量随深度增大而增大，故地基中的附加应力将出现应力集中的现象。

5各向异性地基

①土层垂直变形模量＜水平变形模量→应力扩散

②土层垂直变形模量＞水平变形模量→应力集中

6 双层地基①上覆不太厚的可压缩性土上软下硬→应力集中，且土层刚度比增大，应力集中减弱②上硬下软→应力扩散，且土层刚度比越大，应力扩散增强。（应力集中危险，应力扩散安全）

7 附加应力