土质学与土力学第二章
土力学和土质学PPT课件
得出：流量Q与过水面积A和 水头（h1-h2）成正比与渗透路 径L成反比，即达西定律：
Q=KA (h1-h2)/L
达西渗透实验装置
达西定律的适用范围
达西定律是由砂质土体实验得到的，后来推广 应用于其他土体如粘土和具有细裂隙的岩石等。
(a) 细粒土的v-i关系 (b) 粗粒土的v-i关系
①砂土、一般粘土 ;②颗粒极细的粘土
到一定程度，土体将发生失稳破坏，这种现象称为渗透变形。
※主要有两种形式，即流砂与管涌。渗流水流将整个土体带走
的现象称为流砂；渗流中土体大颗粒之间的小颗粒被冲出的 现象称为管涌。
动水压力及流砂现象
3.流砂现象、管涌和临界水力梯度
※在粘性土中，渗透力的作用往往使渗流逸出处某一 范围内的土体出现表面隆起变形；而在粉砂、细砂及 粉土等粘聚性差的细粒土中，水力梯度达到一定值后， 渗流逸出处出现表面隆起变形的同时，还可能出现渗 流水流夹带泥土向外涌出的砂沸现象，致使地基破坏， 工程上将这种流土现象称为流砂。
渗透系数的确定
渗透系数k是综合反映土体渗透能力的一个 指标，其数值的正确确定对渗透计算有着 非常重要的意义。影响渗透系数大小的因 素很多，主要取决于土体颗粒的形状、大 小、不均匀系数和水的粘滞性等，要建立
土质学与土力学智慧树知到课后章节答案2023年下华北科技学院
土质学与土力学智慧树知到课后章节答案2023年下华北科技学院华北科技学院第一章测试1.下列不属于土的特点的是（）A:均匀性 B:自然变异性 C:碎散性 D:三相体答案:均匀性2.土体积变化主要是由于土体内孔隙的变化。
（）A:错 B:对答案:对3.土的工程特性受外界温度、湿度、地下水、荷载等的影响而发生显著的变化。
（）A:错 B:对答案:对第二章测试1.土的结构为絮状结构的是（）。
A:粉粒 B:粘粒 C:碎石 D:砂粒答案:粘粒2.高岭石、蒙脱石和伊利石因晶格结构差异在工程特性上表现出膨胀性和压缩性差异，其膨胀性和压缩性由强到弱的顺序是蒙脱石、高岭石、伊利石。
A:对 B:错答案:错第三章测试1.塑性指数Ιp越大，说明土中细颗粒含量越大，而土处于可塑状态下的含水量变化范围越大。
A:对 B:错答案:对2.土的天然重度越大，则土的密实性越好。
A:错 B:对答案:错第四章测试1.饱和重度为 20kN/m3的砂土，在临界水头梯度I cr时，动水力 G D大小为（）。
A:2 kN/m3 B:20kN/m3 C:1 kN/m3 D:10 kN/m3答案:10 kN/m3第五章测试1.土的自重应力从（）算起。
A:室内地面 B:设计地面 C:基础地面 D:天然地面答案:天然地面2.宽度均为b，基础附加应力均为P0的基础上，同一深度处，附加应力值最大的是（）。
A:矩形基础 B:方形基础 C:条形基础 D:圆形基础（b为直径）答案:条形基础3.地下水位下降，土中有效自重应力发生的变化是（）A:变动后水位以上不变，变动后水位以下增大 B:原水位以上不变，原水位以下减小 C:变动后水位以上不变，变动后水位以下减小 D:原水位以上不变，原水位以下增大答案:原水位以上不变，原水位以下增大第六章测试1.对于某一种特定的土来说，压缩系数 a1－2的大小（）。
A:随竖向压力p增大而线性减小 B: 随竖向压力p增大而曲线增大 C:是常数D: 随竖向压力p增大而曲线减小答案:是常数2.当土为超固结状态时，其先期固结压力ｐC与目前土的上覆压力ｐ1＝γh的关系为（）。
第二章粘性土的物理化学性质
2.2粘土矿物颗粒的结晶结构 ZH2.粘性土的物理化学性质 ZH2.粘性土的物理化学性质 §2.2粘土矿物颗粒的结晶结构 三种主要 三种主要 粘土矿物的 结晶构造： 结晶构造：
1:1的两 的两 层晶格 结构 高岭 石微粒
Al Al Si Si
• 晶层间通过氢键联结，联结力强，晶 晶层间通过氢键联结，联结力强， 格不能自由活动， 格不能自由活动，水难以进入晶格间 高岭石 蒙脱石 伊利石 • 能组叠很多晶层，多达百个以上，成 能组叠很多晶层，多达百个以上， 为一个颗粒。颗粒长宽约0.3-4µm， 为一个颗粒。颗粒长宽约 µ ， 厚约0.05-5µm。 厚约 µ 。 • 主要特征：颗粒较粗，亲水能力差, 主要特征：颗粒较粗，亲水能力差 不容易吸水膨胀和失水收缩。 不容易吸水膨胀和失水收缩。
2.2粘土矿物颗粒的结晶结构 ZH2.粘性土的物理化学性质 ZH2.粘性土的物理化学性质 §2.2粘土矿物颗粒的结晶结构 三种主要 三种主要 粘土矿物的 结晶构造： 结晶构造：
2:1的三 的三 层晶格 结构SiSi来自Al Al Si Si
高岭石 蒙脱石 伊利石
• 晶层间是 2-对O2-的连结，联结力很 晶层间是O 的连结， 水很容易进入晶层之间。 弱，水很容易进入晶层之间。 • 每一颗粒能组叠的晶层数较少。颗粒 每一颗粒能组叠的晶层数较少。 大小约为0.1-1µm ，厚约 厚约0.001-0.01µm。 大小约为 µ µ 。 • 主要特征：颗粒细微，亲水能力强,具 主要特征：颗粒细微，亲水能力强 具 有显著的吸水膨胀、 有显著的吸水膨胀、失水收缩的特性。
ZH2.粘性土的物理化学性质 ZH2.粘性土的物理化学性质 §2.2粘土矿物颗粒的结晶结构 2.2粘土矿物颗粒的结晶结构
粘土矿物结构单元
《土质学与土力学》习题库及答案(1)
《土质学与土力学》习题库（A）习题一．填空题1．土粒粒径越，颗粒级配曲线越，不均匀系数越，颗粒级配越。
为了获得较大密实度，应选择级配的土粒作为填方或砂垫层的材料。
2．粘土矿物基本上是由两种原子层(称为品片)构成的，一种是，它的基本单元是Si—0四面体，另一种是，它的基本单元是A1—OH八面体。
3．土中结构一般分为、和三种形式。
4．衡量天然状态下粘性土结构性强弱的指标是，其定义是值愈大，表明土的结构性，受扰动后土的强度愈多。
5．土中主要矿物有、和。
它们都是由和组成的层状晶体矿物。
6．饱和细砂土和干细砂土都无法形成直立边坡，而非饱和细砂土则可以，这是因为在起作用。
二．选择题1．在毛细带范围内，土颗粒会受到一个附加应力。
这种附加应力性质主要表现为( )(A)浮力； (B)张力； (C)压力。
2．对粘性土性质影响最大的是土中的( )。
(A)强结合水； (B)弱结合水； (C)自由水； (D)毛细水。
3．砂类土的重要特征是( )。
(A)灵敏度与活动度； (B)塑性指数与液性指数；(C)饱和度与含水量； (D)颗粒级配与密实度。
4．土中所含“不能传递静水压力，但水膜可缓慢转移从而使土具有一定的可塑性的水，称为( )。
(A)结合水； (B)自由水； (C)强结合水； (D)弱结合水。
5．软土的特征之一是( )。
(A)透水性较好； (B)强度较好； (C)天然含水量较小； (D)压缩性较高。
6．哪种土类对冻胀的影响最严重?( )(A)粘土； (B)砂土； (C)粉土。
7．下列粘土矿物中，亲水性最强的是( )。
(A)高岭石； (B)伊里石； (C)蒙脱石8．对土粒产生浮力的是( )。
（A）毛细水； (B)重力水； (C)强结合水， (D)弱结合水。
(9)毛细水的上升，主要是水受到下述何种力的作用？( )(A)粘土颗粒电场引力作用； (B)孔隙水压力差的作用(C)水与空气交界面处的表面张力作用。
(10)软土的特征之一是( )。
《土质学与土力学》复习资料
第一章土的物理性质及工程分类土是岩石经过物理风化、化学风化、生物风化作用后的产物，是由各种大小不同的土粒按各种比例组成的集合体。
土粒之间的孔隙中包含着水和气体，是一种三相体系。
第一节土的三相组成无机矿物颗粒 原生矿物：岩浆在冷凝过程中形成的矿物，如石英、长石、云母等固体颗粒次生矿物：原生矿物风化作用的新矿物32O Al 、32O Fe 、次生2SiO 、（固相） 粘土矿物以及碳酸盐等有机质：由于微生物作用，土中产生的复杂的腐殖质矿物，还有动植物残体等有机物，如泥炭等。
土结合水 强结合水水弱结合水（液相）自由水 毛细水重力水气体 与大气联通：与空气相似，受到外力作用时排出，对土的工程性质没多大影响。
（气相）与大气不连通：密闭气体，压力大被压缩或溶解于水中，压力小时气泡恢复原状或重游离，对土的工程性质有很大影响。
（含气体的土成为非饱和土，非饱和土的工程性质研究已成为土力学的一个新分支）第二节土的颗粒特征1．描述土粒大小及各种颗粒的相对含量的常用方法：对粒径>0.075mm 的土粒，筛分法；粒径<0.075mm沉降分析法是根据土粒在悬液中沉降的速度与粒径的平方成正比的Stokes 公式来确定各粒组相对含量的方法。
2．土粒大小划分：块-碎-砾-砂-粉-粘（粉：砂粉，粘粉；粘：粉粘，粘土）粘土粒径<0.002mm ，为很细小的扁平颗粒，表面具有极强的和水相互作用的能力。
第三节土的三相比例指标土的三相五只在体积和质量上的比例关系称为三相比例指标。
三相比例指标反映了土的干燥与潮湿、疏松与紧密，是评价土的工程性质的最基本的物理性质指标，也是工程地质勘查报告中不可缺少的基本内容。
土样体积：a w s V V V V ++= （a w V V V V +=）土样质量：w s m m m +=三相比例指标分为两种：试验指标，换算指标一、试验指标包括土的密度、土粒密度、含水量1．土的密度：单位体积土的质量，vm =ρ（3/cm g ）。
《土质学与土力学》第2章 土的物质组成及土水相互作用
Nanjing University of Technology
铝氢氧八面体：六个氢氧离子围绕一个铝离子构成的八面体晶片。八
面体中每个氢氧离子均为三个八面体共有，形成八面体单位的片状结构仁。铝 为正三价，氢氧为负一价，每个八面体只能以两个负电荷抵消铝离子的一个正 电荷，故每个八面体都是正一价。
Nanjing University of Technology
一
般
特
性
砂 粒
粉 粒
粘 粒
Nanjing University of Technology
土的颗粒级配
土是由大小不同的土粒组成的。土粒的粒径由粗到细逐渐变化时， 土的性质相应地发生变化。例如土的性质随着粒径的划分粒组的分界尺寸。 土的颗粒级配:土中各个粒组的相对含量(各粒组占土粒总重的百分
一般较粗，亲水性弱。因而主要由这类矿物组成的土，膨胀性和压 缩性都较低。
Nanjing University of Technology
蒙脱石：蒙脱石单位晶胞的上下面均为硅氧四面体晶片，中间夹一个铝氧八面
体晶片。相邻晶胞间由相同的氧原子相接，这种联结既弱也不稳固， 水分子很容易楔入其间，以致将其分散为极细小的鳞片状颗粒，并使 晶格沿垂直方向膨胀。
Nanjing University of Technology
静水沉降分析法 粒径小于0.075mm的粉粒或粘粒现有技术难以筛分，
一般可根据土粒在水中匀速下沉时的速度与粒径的
理论关系，用比重计法或移液管法测定。
Nanjing University of Technology
二、土的液相
土中水处于不同位臵和温度条件下，可具有不同的物理状态—固态、 液态、气态。 液态水是土中孔隙水的主要存在状态，因其受土粒表面双电层影响
《土质学与土力学》 2土的物理、水理和力学性质
土质学与土力学 2土的物理水理和力学性质《土质学与土力学》第二章 土的物理性质、水理性质和力学性质第一节 土的物理性质土是土粒（固体相），水（液体相）和空气（气体相）三者所组成的；土的物理性质就是研究三相的质量与体积间的相互比例关系以及固、液两相相互作用表现出来的性质。
土的物理性质指标，可分为两类：一类是必须通过试验测定的，如含水量，密度和土粒比重；另一类是可以根据试验测定的指标换算的；如孔隙比，孔隙率和饱和度等。
一、土的基本物理性质土的三相图（见教材P62图） （一）土粒密度(particle density)土粒密度是指固体颗粒的质量m s 与其体积Vs 之比；即土粒的单位体积质量：sss V m =ρ g/cm 3 土粒密度仅与组成土粒的矿物密度有关，而与土的孔隙大小和含水多少无关。
实际上是土中各种矿物密度的加权平均值。
砂土的土粒密度一般为：2.65 g/cm 3左右 粉质砂土的土粒密度一般为：2.68g/cm 3粉质粘土的土粒密度一般为：2.68~2.72g/cm 3 粘土的土粒密度一般为：2.7-~2.75g/cm 3 土粒密度是实测指标。
（二）土的密度(soil density)土的密度是指土的总质量m 与总体积V 之比，也即为土的单位体积的质量。
其中：V=Vs+Vv; m=m s +m w 按孔隙中充水程度不同，有天然密度，干密度，饱和密度之分。
1．天然密度（湿密度）(density)天然状态下土的密度称天然密度，以下式表示：vs ws V V m m V m ++==ρ g/cm3 土的密度取决于土粒的密度，孔隙体积的大小和孔隙中水的质量多少，它综合反映了土的物质组成和结构特征。
砂土一般是１.4 g/cm3粉质砂土及粉质粘土１.4 g/cm3 粘土为１.4 g/cm3泥炭沼泽土：１.4 g/cm3土的密度可在室内及野外现场直接测定。
室内一般采用“环刀法”测定，称得环刀内土样质量，求得环刀容积；两者之比值。
《土质学与土力学》考试习题库及答案
《土质学与土力学》习题库注：红色标注的内容是不考试的内容，黑色的内容为考试内容。
第一章习题一．填空题1．土粒粒径越，颗粒级配曲线越，不均匀系数越，颗粒级配越。
为了获得较大密实度，应选择级配的土粒作为填方或砂垫层的材料。
2．粘土矿物基本上是由两种原子层(称为品片)构成的，一种是，它的基本单元是Si—0四面体，另一种是，它的基本单元是A1—OH八面体。
3．土中结构一般分为、和三种形式。
4．衡量天然状态下粘性土结构性强弱的指标是，其定义是值愈大，表明土的结构性，受扰动后土的强度愈多。
5．土中主要矿物有、和。
它们都是由和组成的层状晶体矿物。
二．选择题1．在毛细带范围内，土颗粒会受到一个附加应力。
这种附加应力性质主要表现为( )(A)浮力； (B)张力； (C)压力。
2．对粘性土性质影响最大的是土中的( )。
(A)强结合水； (B)弱结合水； (C)自由水； (D)毛细水。
3．砂类土的重要特征是( )。
(A)灵敏度与活动度； (B)塑性指数与液性指数；(C)饱和度与含水量； (D)颗粒级配与密实度。
4．土中所含“不能传递静水压力，但水膜可缓慢转移从而使土具有一定的可塑性的水，称为( )。
(A)结合水； (B)自由水； (C)强结合水； (D)弱结合水。
5．软土的特征之一是( )。
(A)透水性较好； (B)强度较好； (C)天然含水量较小； (D)压缩性较高。
6．哪种土类对冻胀的影响最严重?( )(A)粘土； (B)砂土； (C)粉土。
7．下列粘土矿物中，亲水性最强的是( )。
(A)高岭石； (B)伊里石； (C)蒙脱石8．对土粒产生浮力的是( )。
（A）毛细水； (B)重力水； (C)强结合水， (D)弱结合水。
(9)毛细水的上升，主要是水受到下述何种力的作用？( )(A)粘土颗粒电场引力作用； (B)孔隙水压力差的作用(C)水与空气交界面处的表面张力作用。
(10)软土的特征之一是( )。
(A)透水性较好； (B)强度较好； (C)天然含水量较小； (D)压缩性较高三．问答题2．什么是颗粒级配曲线，它有什么用途？3．粘土矿物有哪几种？对土的矿物性质有何影响？并说明其机理？6．试比较土中各种水的特征。
《土质学与土力学》考试习题库及答案
《土质学与土力学》习题库注：红色标注的内容是不考试的内容，黑色的内容为考试内容。
第一章习题一．填空题1．土粒粒径越，颗粒级配曲线越，不均匀系数越，颗粒级配越。
为了获得较大密实度，应选择级配的土粒作为填方或砂垫层的材料。
2．粘土矿物基本上是由两种原子层(称为品片)构成的，一种是，它的基本单元是Si—0四面体，另一种是，它的基本单元是A1—OH八面体。
3．土中结构一般分为、和三种形式。
4．衡量天然状态下粘性土结构性强弱的指标是，其定义是值愈大，表明土的结构性，受扰动后土的强度愈多。
5．土中主要矿物有、和。
它们都是由和组成的层状晶体矿物。
二．选择题1．在毛细带范围内，土颗粒会受到一个附加应力。
这种附加应力性质主要表现为( )(A)浮力； (B)张力； (C)压力。
2．对粘性土性质影响最大的是土中的( )。
(A)强结合水； (B)弱结合水； (C)自由水； (D)毛细水。
3．砂类土的重要特征是( )。
(A)灵敏度与活动度； (B)塑性指数与液性指数；(C)饱和度与含水量； (D)颗粒级配与密实度。
4．土中所含“不能传递静水压力，但水膜可缓慢转移从而使土具有一定的可塑性的水，称为( )。
(A)结合水； (B)自由水； (C)强结合水； (D)弱结合水。
5．软土的特征之一是( )。
(A)透水性较好； (B)强度较好； (C)天然含水量较小； (D)压缩性较高。
6．哪种土类对冻胀的影响最严重?( )(A)粘土； (B)砂土； (C)粉土。
7．下列粘土矿物中，亲水性最强的是( )。
(A)高岭石； (B)伊里石； (C)蒙脱石8．对土粒产生浮力的是( )。
（A）毛细水； (B)重力水； (C)强结合水， (D)弱结合水。
(9)毛细水的上升，主要是水受到下述何种力的作用？( )(A)粘土颗粒电场引力作用； (B)孔隙水压力差的作用(C)水与空气交界面处的表面张力作用。
(10)软土的特征之一是( )。
(A)透水性较好； (B)强度较好； (C)天然含水量较小； (D)压缩性较高三．问答题2．什么是颗粒级配曲线，它有什么用途？3．粘土矿物有哪几种？对土的矿物性质有何影响？并说明其机理？6．试比较土中各种水的特征。
土质学（第2章）
第二章土的成分及其分析§ 2.1 土的成分§2.1.1土体三相组成土是由固相物质、液相物质和气相物质组成的复杂介质。
对土的性质进行研究时，必须分析组成土的三相物质。
1．固相物质土的固相物质分无机矿物颗粒和有机质，成为土的骨架。
◆固体矿物土体中的固体矿物包括原生矿物和次生矿物。
原生矿物：原生是岩浆在冷凝过程中形成的矿物质，如石英、长石、云母等。
次生矿物：是原生矿物经化学风化作用后，发生化学变化而形成新的次生矿物，如三氧化二铁、三氧化二铝、次生二氧化硅、粘土矿物、碳酸盐等。
次生矿物溶解性：次生矿物按期于水的作用可分为可溶的或不可溶的。
可溶的按其溶解难易程度又可分为易溶的、中溶的和难溶的。
次生矿物的成分和性质均较复杂，对土的工程性质影响也较大。
◆有机物在土的风化形成过程中，往往有微生物的参与，在土中产生有机质成分，如多种复杂的腐殖质矿物、动植物残骸体等有机残余物（如泥炭）。
有机质对土的工程性质影响很大。
但目前对土的有机质组成的研究还很不够。
2．液相物质土的液相物质是指存在于土孔隙中的水。
一般把土中的水看成是中性的，无色、无味、无嗅，其密度为1g/cm3，重力密度为9.81kN/m3，冰点在0°C，沸点为100°C。
实质上，土中水是成分复杂的电解质水溶液，它与土粒间有着复杂的相互作用。
按水与土颗粒之间作用的强弱程度划分为结合水（强结合水、弱结合水）和自由水（毛细水和重力水）◆结合水1当土粒与水相互作用时，土颗粒会吸附一部分水分子，在土粒表面形成一定厚度的水膜，称为表面结合水。
它受土粒表面引力的控制而不服从静水力学规律。
结合水的密度、粘滞度均比一般正常水为高；冰点低于0°C，最低可达零下几十度。
结合水的以上这些特征随着离土粒表面距离而变化。
愈靠近土拉表面的水分子，受土粒的吸附力愈强，与正常水的性质的差别众大。
因此按吸附力的强弱，结合水可分为强结合水(也称为吸着水)和弱结合水(也称为薄膜水)。
《土质学与土力学》习题库及答案
《土质学与土力学》习题库第一章习题一．填空题1．土粒粒径越，颗粒级配曲线越，不均匀系数越，颗粒级配越。
为了获得较大密实度，应选择级配的土粒作为填方或砂垫层的材料。
2．粘土矿物基本上是由两种原子层(称为品片)构成的，一种是，它的基本单元是Si—0四面体，另一种是，它的基本单元是A1—OH八面体。
3．土中结构一般分为、和三种形式。
4．衡量天然状态下粘性土结构性强弱的指标是，其定义是值愈大，表明土的结构性，受扰动后土的强度愈多。
5．土中主要矿物有、和。
它们都是由和组成的层状晶体矿物。
6．饱和细砂土和干细砂土都无法形成直立边坡，而非饱和细砂土则可以，这是因为在起作用。
二．选择题1．在毛细带范围内，土颗粒会受到一个附加应力。
这种附加应力性质主要表现为( )(A)浮力； (B)张力； (C)压力。
2．对粘性土性质影响最大的是土中的( )。
(A)强结合水； (B)弱结合水； (C)自由水； (D)毛细水。
3．砂类土的重要特征是( )。
(A)灵敏度与活动度； (B)塑性指数与液性指数；(C)饱和度与含水量； (D)颗粒级配与密实度。
4．土中所含“不能传递静水压力，但水膜可缓慢转移从而使土具有一定的可塑性的水，称为( )。
(A)结合水； (B)自由水； (C)强结合水； (D)弱结合水。
5．软土的特征之一是( )。
(A)透水性较好； (B)强度较好； (C)天然含水量较小； (D)压缩性较高。
6．哪种土类对冻胀的影响最严重?( )(A)粘土； (B)砂土； (C)粉土。
7．下列粘土矿物中，亲水性最强的是( )。
(A)高岭石； (B)伊里石； (C)蒙脱石8．对土粒产生浮力的是( )。
（A）毛细水； (B)重力水； (C)强结合水， (D)弱结合水。
(9)毛细水的上升，主要是水受到下述何种力的作用？( )(A)粘土颗粒电场引力作用； (B)孔隙水压力差的作用(C)水与空气交界面处的表面张力作用。
(10)软土的特征之一是( )。
《土质学与土力学》第三版(高大钊著) 课后答案下载
《土质学与土力学》第三版(高大钊著) 课后答案下载
《土质学与土力学》第三版系统地介绍了土质学与土力学的根本原理和分析计算方法。
以下是由关于《土质学与土力学》第三版(高大钊著) 课后答案下载地址，希望大家喜欢!
绪论
一、土质学与土力学的研究对象及开展简史
二、土质学与土力学的学习内容
三、土质学与土力学与专业的关系
第一章土的物理性质及工程分类
第一节土的三相组成
第二节土的颗粒特征
第三节土的三相比例指标
第四节粘性土的界限含水量
第五节砂土的密实度
第六节土的工程分类
习题
思考题
第二章粘性土的物理化学性质
第一节键力的根本概念
第二节粘土矿物颗粒的结晶构造
第三节粘土颗粒的胶体化学性质
第四节粘性土工程性质... [显示全部]
看过“《土质学与土力学》第三版(高大钊著) 课后答案下载”的人还看了：
1.
2.。
《土质学与土力学》学习指南
《土质学与土力学》学习指南《土质学与土力学》学习指南中国矿业大学资源与地球科学学院《土质学与土力学》课程建设组一、准备工作及要求1．根据本课程的教学大纲，了解课程的目的、任务和要求。
2．购置教材及辅助教材(学习指导、实验指导书、习题集)，借阅合适的教学参考书，认真预习。
3.实验课前预习实验内容，编写预习报告，列出实验目的、实验仪器设备、准备必备记录表格，认真编写实验报告，分析试验结果。
4.习题课中认真思考，课后认真完成习题作业。
二、分章教学内容及学习指导绪论教学内容：1.土质学与土力学的诞生与发展2.土质学与土力学在工程建设中的作用3.土质学与土力学研究的对象—土与土体4.土质学与土力学的研究内容和方法5.岩土工程师的技术职责6.土质学与土力学的新学科分支简介知识点：1.土与土体2.土质学、土力学3.岩土工程4.岩土工程师技术职责教学要求：1.理解土质学与土力学在工程建设中的地位与作用2.理解土与土体的概念，明确土体研究的内容和目的3.了解岩土工程师的知识结构，明确岩土工程师的技术职责4.了解与土质学与土力学的研究内容、方法及有关的新学科进展5.了解我国新世纪的重大工程，增强学习热情与责任感重点难点：1.土体的概念，从工程依托体和地质体的角度理解土体的含义（重点、难点）教材内容：教材绪论部分。
评价考核：1.对基本概念的掌握和理解程度（例如:土、土体含义；土质学与土力学含义与联系）2.对岩土工程师技术职责、土质学与土力学地位的认识。
作业：查阅资料完成：1）从你所知道的涉及土力学的一两个事件，说明土力学的重要性。
2）岩土工程师的技术职责是什么？拓展阅读建议：课外阅读。
通过查阅国内外典型工程案例，理解土力学的重要性。
推荐阅读文献：1.Peck：Art and science in subsurface engineering2. Arthur Casagrande：Karl Terzaghi，1883-19633.J. B. Burland, M. Jamiolkowski, C. Viggiani：Stabilizing the leaning tower of Pisa名词术语：(1)土(2)土体(3)土质学(4)土力学(5)岩土工程(6)岩土工程勘察(7)岩土工程设计人物：1. Karl Terzaghi（1883.10-1963.10）2.Ralph Peck （1912-2008）第一章土的物理性质与工程分类教学内容：1.土（体）的分布与成因2.土的粒度成分与分析3.土的矿物成分4.土的物理性质指标及其换算5.粘性土的界限含水量、稠度和可塑性6.土的膨胀性与崩解性知识点：1.工程地质成因演化论及我国松散层分布规律2.土的形成过程、残积土、运积土3.土的多相组成4.土的粒度成分（级配、表示方法、粒度累积曲线、三角坐标、有效粒径、不均匀系数、曲率系数）5.土的矿物成分6.土的化学成分7.土中的水与空气8.粘土—水—电解质系统9.土的结构与构造10.土的三相图11.土的重量及其指标（土粒比重、土的质量密度、土的重度、土的饱和重度、土的干重度、土的有效重度）12.土的含水性及其指标（含水量、饱和度、砂土的湿度分类）13.土的孔隙性及其指标（孔隙度、孔隙比、孔隙度和孔隙比之间的换算、砂土的相对密实度、砂土按密实度的分类）14.土的物理性质与物质成分、结构的关系15.粘性土的稠度与塑性（稠度、界限含水量、液限、塑限、缩限、液性指数、按液性指数划分粘性土稠度状态、塑性指数、细粒土的分类与定名）16.土的膨胀性与崩解性（膨胀率、膨胀力、体缩率和线缩率、收缩系数、土的崩解性）17.土的物理性质的测定18.土的各物理性质指标的换算。
《土质学与土力学》教学大纲
《土质学与土力学》（Geotechnical Properties of Soil and Soil Mechanics）课程教学大纲48学时 3学分一、课程的性质、目的及任务本课程为地质工程专业主干课。
通过本课程的学习，培养学生能够在生产实践中解决一般的土体性质调查、分析和研究、地基土应力与沉降分析、地基承载力计算、土坡稳定性分析、挡土墙土压力研究等问题。
通过本课程的学习，为后续工程地质学基础、岩土工程勘察、基础工程等课程打下基础，也为将来走向社会从事岩土工程实践和进一步学习新的知识奠定基础。
二、适用专业地质工程专业、土木工程专业等三、先修课程地质学基础、概率论与数理统计、工程力学、弹性力学四、课程的基本要求1．掌握土、土体的基本概念，土的物质成分与结构及其对土的工程性质的影响。
2．掌握土的基本物理、水理、力学性质的基本概念、测定方法及工程应用。
3．掌握土力学常规计算方法，包括地基土应力、地基沉降、地基承载力计算、挡土墙土压力计算等；能对地基土的工程特性做出初步评价。
4．掌握特殊土的工程性质，了解相应的工程措施及土质改良方法。
五、课程的教学内容1．课堂讲授的教学内容绪论土质学与土力学的诞生与发展；土质学与土力学在工程建设中的作用；土质学与土力学研究的对象——土与土体；土质学与土力学的研究内容和方法；土质学与土力学的新学科分支。
第一章土的物理性质与工程分类土的形成，土的多相组成，土的粒度成分，粗粒土按粒度成分分类，土的矿物成分，土的化学成分，土中的水与空气、粘土——水——电解质系统、土的结构与构造。
土的重量，土的含水量，土的孔隙性，土的物理性质与物质成分、结构的关系，物理指标之间的换算及应用。
粘性土的稠度与塑性，细粒土分类。
土的膨胀性与崩解性。
第二章土中的水土中水的分类，土的渗透性，土的毛细性，流网及其应用，渗透力与渗透破坏。
第三章土的力学性质有效应力原理，土的压缩性，土的抗剪性，莫尔库伦强度理论，孔隙水压力参数，土的动力性质简介，非饱和土力学简介。
02-2土质学与土力学-土工程性质于分类
河北理工大学
46
土的工程性质与分类
检测题目
1. 砂土的结构通常是：__________ a.絮状结构 b.单粒结 c.构蜂窝结构 2. 饱和土的组成为：__________ a.固相 b.固相＋液相 c.固相＋液相＋气相 d.液相
3. 下列土性指标中哪一项对粘性土有意义：__________ a.粒径级配 b.相对密度 c.塑性指数
半固体状态与固体状态间的分界含水量
河北理工大学
10
土的工程性质与分类
塑限wp 液限wL
用搓条法 平衡锥式液限仪测定 碟式液限仪测定
液塑限联合测定法
河北理工大学
11
土的工程性质与分类
河北理工大学
12
土的工程性质与分类
河北理工大学
13
土的工程性质与分类
H
Wp
河北理工大学
WL
W
14
土的工程性质与分类
9. 已知土样试验数据为：含水量10%，液限38%，塑限
20%，则该土的塑性指数为：_______
a.8 b.13 c.18 d23
10. 同上题条件，则该土的状态为：_______
a.可塑 b.硬塑 c.坚硬 d.软塑
11.在下列指标组中全部直接由试验测定的为：______
a.天然重度、含水量、干重度
4. 筛分法适用的土粒直径为：__________ a.d>0.075 b.d<0.075 c.d>0.005 d.d<0.005
5.某土样的液限55％，塑限30％，则该土样可定名为：__________ a.粉质粘土 b.粘质粉土 c.粘土 d.粉土
土质学与土力学习题及答案
第一章土的物质成分与结构1.在一土样中，小于1mm的颗粒占98%，小于0.1mm的占59%，小于0.01mm的占24%，小于0.001mm 的占11%。
绘出粒度累积曲线，并求有效粒径及不均匀系数。
2.什么是有效粒径？它是依据什么定义的？试根据经验公式k=d102，式中k为渗透系数（cm/s），d10为有效粒径（mm），估算《土质学与土力学》中土样B、D的渗透系数。
3.筛析法和沉降法测得的粒径在概念上有和区别？4.从结晶结构差异性，说明由蒙脱石、伊利石和高岭石类粘土矿物在一系列工程性质的差异性。
5.什么是双电层、扩散层？从影响扩散层厚度变化的因素和离子交换讨论改善粘性土土质的可能性。
6.用简图表示由蒙脱石组成的土中的水的类型，并说明其中各种水对土的性质的影响。
7.区分下列两组概念：（1）粘粒、粘土矿物、粘土；（2）毛细水、毛细现象。
8.从粘性土的结构特点说明其重塑后为何强度降低？强度降低的程度用何指标度量？9.取50g小于0.075mm土样，作沉降分析，用比重计在深度100mm处经过51.6分钟测得的密度为1.0078g/cm3。
求测点处的粒径及该粒径的累计百分含量。
（ρs=2.65g/cm3，V=1000ml，η=0.001Pa.sec）第二章土的物理性质1.用100ml比重瓶测定土的比重，瓶质量20g，瓶和干土质量35g，水充满比重瓶刻度时土样、瓶、水总质量为129.5g（20°C），比重瓶只充满水时质量为120g，求Gs。
2.由环刀中取出的饱水粘土试样的总质量为152.6g，干土质量为105.3g，固体颗粒的比重为2.7。
确定这个试样的含水量、孔隙比、孔隙度和重力密度。
3.有一密度为1.54g/cm3，含水量为80%的饱和土试样，试求此试样的孔隙比和土粒比重（提示：可用三相图求解，可假设Vs=1）。
4.试求含水量35.6%的土饱和度分别为28%和65%的孔隙比（土粒比重为2.65）。
《土质学与土力学》 第2章 土的渗透性
Teton 坝损失损失：：直接直接800080008000万美元万美元万美元，，起诉55005500起起，2.52.5亿美元亿美元亿美元，，死1414人人，受灾受灾2.52.52.5万万人，6060万亩土地万亩土地万亩土地，，3232公公里铁路原因原因：：管涌土坝土坝位于美国位于美国Idaho 州Teton 河上河上，，防洪防洪、、灌溉灌溉、、发电发电、、旅游综合利用旅游综合利用，，装机16MW ，最大坝高126.5m ，坝顶长945m 。
建于建于197219721972--7575年年,75,75年年1111月开始蓄水月开始蓄水月开始蓄水，，7676年春年春洪水期间水位迅速上升洪水期间水位迅速上升，，达1.21.2m/d m/d m/d。
6月5日上午日上午11:5511:5511:55发发生溃坝生溃坝。
下图是现在的景象Teton坝1976年6月5日上午10:30左右，下游坝面有水渗出并带出泥土。
Teton坝1111：：0000左右洞口不断扩大并向坝顶靠近，泥水流量增加Teton Teton坝坝11:30洞口继续向上扩大，泥水冲蚀了坝基，主洞的上方又出现一渗水洞。
流出的泥水开始冲击坝趾处的设施。
11：50左右洞口扩大加速，泥水对坝基的冲蚀更加剧烈。
Teton Teton坝坝11:57 坝坡坍塌，泥水狂泻而下Teton Teton坝坝12：00过后坍塌口加宽Teton Teton坝坝洪水扫过下游谷底，附近所有设施被彻底摧毁Teton Teton坝坝失事现场目前的状况Teton Teton坝坝水头梯度又称水力梯度、水力坡降。
三、渗透系数及其确定方法渗透试验渗透试验（（室内室内））AtLhk kiAt qt V ===时间t 内流出的水量hAtVL k =1.1.常水头试验常水头试验————整个试验过程中水头保持不变适用于透水性大适用于透水性大（（k >10-3cm/s ）的土，例如砂土例如砂土。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
土的物理性质
在地基基础一课中详细讲述。
第二章
土的工程分类及野外鉴别
1、概述
土的生成和演变
土是自然的产物，它的结构千变万化，工程性质 也是千差万别，必须进行分类。 土的工程分类依据是简单的一些特征指标。 我国对土的成分、级配、液限和特殊土有通用的 基本代号。如下图。
土的名称和代号
2、土的工程分类
干土状态 坚硬、用锤 才能打碎
手搓时感觉 极细的均质土 块
湿土状态 可塑，滑腻， 粘着性大
湿土手搓感觉 易搓成D<0.5mm 长条，易滚 成小土球 能搓成D≈1mm 土条，能滚 成小土球 难搓成D<2mm细 条，滚成土 球易裂
小刀切削 湿土 切面光滑 不见砂 粒 切面平整 感有砂 粒 切面粗糙
粉质粘土
土坡滑动
断层所造成的边坡滑动使民学习的方法： 用土力学的理论指导土工结构物 的计算分析、设计、施工与维护，以
保证它的安全和正常使用。
3、科发展简介
我国：我国古代劳动人民创造了许多工程遗产： 宫殿、水榭楼台、万里长城、大运河等仅有工程 实践经验，没有形成系统的理论。
中密
骨架颗粒含量等于总质量的 锹镐可挖掘；井壁 60～70％，呈交错排列， 有调块现象， 大部分接触 从井壁取出大 颗粒处，保持 凹面形状 骨架颗粒含量等于总重的55 ％～60％，排列混乱， 大部分不接触
稍密
锹可以挖掘，井壁 钻进较容易，冲击钻探时， 易坍塌，从井 钻杆稍有跳动，孔壁易坍 壁取出大颗粒 塌 后，砂土立即 坍落 锹宜挖掘，井壁极 易坍塌 钻进很容易，冲击钻探时， 钻杆无跳动，孔壁极易坍 塌
墨西哥市艺术宫
墨西哥国家首都墨西哥市艺术宫，是一座巨型 的具有纪念性的早期建筑。此艺术宫于1904年落成， 至今已有100余年的历史。该市处于四面环山的盆地 中，古代原是一个大湖泊。因周围火山喷发的火山 灰沉积和湖水蒸发，经漫长年代，湖水干涸形成目 前的盆地。
墨西哥市艺术宫
当地表层为人工填土与砂夹卵石硬壳层，厚度5m， 其下为超高压缩性淤泥，天然孔隙比高达7-12，天然 含水量高达150%-600%，为世界罕见的软弱土，层厚 达25m。因此，这座艺术宫严重下沉，沉降量高达4m， 临近的公路下沉2m，公路路面至艺术宫门前高差达 2m。参观者需步下9级台阶，才能从公路进入艺术宫。
② 密度：在野外描述时可根据钻进的速度和难易来 判别土的密实程度。同时可在钻头提起后，在钻 侧面窗口部位用刀切出一个新鲜面来观察，并用 大拇指加压的感觉来判定松密。在钻孔记录表上 注明每一层土属于密实、中密或稍密状态。 ③ 湿度：土的湿度分为干的、稍湿的、湿的与饱和 的4种。通常如地下水位埋藏深，在旱季地表土 层往往是干的；接近地下水位的粘性土或粉土因 毛细水上升，往往是湿的；在地下水位以下，一 般是饱和的。
Biot建立土骨架压缩和渗透耦合理论； 黄文熙院士对我国土力学学科发展作出重要贡献； 我国的高等学校、科研院所以及一大批学者也作 出了贡献，如沈珠江院士； 新中国后，土力学在我国得到广泛传播和发展， 尤其改革开放后，在许多大工程方面取得很进展。 如葛洲坝、三峡、核电站、高速公路、地下空间 等。
松散
骨架颗粒含量小于总重的55 ％，排列十分混乱，绝 大部分不接触
土湿度的野外鉴别
土的湿度
鉴 别 方 法
稍湿的
湿的
经过扰动的土，不易捏成团，易碎成粉末。放在 手中不湿手，但感觉冷而且觉得是湿土
经过扰动的土，能捏成各种形状。放在手中会湿 手，在土面上滴水能慢慢渗入土中
饱和的
滴水不能渗入土中，可看到孔隙中的水发亮
手压土块可 碎散
可塑，略滑腻， 无均质感，有 有粘性 颗粒感 土质不均可见 砂粒 稍可塑，不滑 腻，粘性 弱
粉土 手压土块碎 成粉末
新近沉积粘性土的野外鉴别
沉积环境
河滩及部分山 前洪冲积扇的表 层，古河道及已 填塞的湖塘沟谷 及河道泛滥处
颜色
深而暗， 呈褐栗、 暗黄或灰 色，含有 机质较多 时呈黑色
碎石土和砂土的鉴别
鉴别方法 土类 土名 碎 石 土 卵石（碎石） 观察颗粒粗细 干土状态 湿土状态 湿润时用手拍 击 表面无变化
一半以上（重量）颗粒接近 或超过干枣大小（约 20mm） 一半以上颗粒接近或超过绿 豆大小（约2mm） 四分之一以上颗粒接近或超 过绿豆大小 一半以上颗粒接近或超过小 米粒大小 一半以上颗粒接近或超过砂 糖
国外
1773年建立Mohr—Coulomb强度理论，为土压
力、地基承载力和土坡稳定分析奠定基础；
1776年Coulomb发表建立在滑动土楔基础上的土 压力理论； 1857年Rankine提出极限平衡分析基础上的土压 力理论；
1856年Darcy通过室内试验建立水的渗透理论； 1885年Boussinesq提出各向同性半无限体表面在 竖直集中力作用下的位移和应力分布理论； 1892年Flamant提出线荷载作用下位移和应力分 布理论；
碎石土密实度野外鉴别方法
密实度 密实 骨架颗粒含量和排列 骨架颗粒含量大于总质量的 70％，呈交错排列，连 续接触 可挖性 锹镐挖掘困难，用 撬棍方能松动。 井壁一般较稳 定 可钻性 钻进极困难；冲击钻探时， 钻杆、吊锤跳动剧烈，孔 壁较稳定 钻进较困难；冲击钻探时， 钻杆、吊锤跳动不剧烈； 孔壁有坍塌现象
⑦ 其它：碎石土与砂土应描述级配、砾石含量、最 大粒径、主要矿物成分。粘性土应描述断面形状、 孔隙大小、粗糙程度、是否有层理等。土中若有 特殊气味，如海滨有鱼腥味等，易应加以注明。 临近设施对土质的影响，如管道漏水则使粘性土 稠度变软、地下水位抬高。
为使试验资料可靠和适用，应进行正确的数据分 析和整理。整理时对试验资料中明显不合理的数 据，应通过研究，分析原因（试样是否具有代表 性、试验过程中是否出现异常情况等）或在有条 件时，进行一定的补充试验后，可决定对可疑数 据的取舍或改正。 取舍试验数据时，应根据误差分析或概率的概念， 按三倍标准差（即±3s）作为舍弃标准，即在资 料分析中应舍弃那些在（为算术平均值）范围以 外的测定值，然后重新计算整理。
颜色 深而暗， 呈褐栗、 暗黄或灰 色，含有 机质较多 时呈黑色
结构性
含有物
结构性能 无自身形成的粒状结合体， 差，用手扰 但可含有一定磨园度的 动原状土样， 外来钙质结核及贝壳等。 显然变软， 在城镇附近可能含有少 粉性土有振 量碎砖、瓦片等人类活 动液化现象 动的遗物。
土的野外描述 ① 颜色：土的颜色取决于组成该土的矿物成分和含 有的其它成分 ,从色在前，主色在后。黄褐色， 以褐色为主，带黄色；若土中含氧化铁，则土呈 红色或棕色；土中含有大量有机质，则土呈黑色， 表明此土层不良；土中含较多的碳酸钙、高岭土， 则土呈白色。
2 研究土质学与土力学的意义与方法
任何结构物都必须建造在岩或土中，因而多数结构
物必然会涉及到土。
土的力学性质包括渗流性质，它直接影响到结构物
的安全和正常使用。
强度不够造成失稳破坏
强度不够造成失稳破坏
加拿大特朗斯康谷 仓地基破坏情况。 该谷仓建于1911年， 1913年秋完工，9 月装谷。10月17日 发现1小时内竖向 沉降达30.5cm，结 构物向西倾斜并在 24小时内倾倒。谷 仓西端下沉7.32m， 东端上抬1.52m， 仓身倾斜27度。
完全分散
无粘着感
园砾（角砾） 砂 土 砾砂 粗砂 中砂
同上 同上 同上 基本分散
同上 同上 同上 同上
同上 同上 同上 表面偶有水印
细砂
颗粒粗细类似粗玉米面
同上
偶有轻微粘 着感
接近饱和时， 表面有水印
接近饱和时， 表面翻浆
粉砂
颗粒粗细类似细白糖
颗粒部分分散 部分轻微胶结
粘性土和粉土的野外鉴别
鉴别方法 土名 粘土
《公路桥涵地基与基础设计规范》中土的分类
①
将公路桥涵地基的岩土分为岩石、碎石土、粉土、 黏性土和特殊岩土。 碎石土 ：粒径大于2mm的颗粒含量超过总质量 的50%的土。
②
③
④
砂土：粒径大于2mm的颗粒含量不超过总质量 的50%、粒径大于0.075mm的颗粒含量超过总质 量的50%的土。砂土又可以进一步分为砾砂、粗 砂、中砂、细砂和粉砂五类 。 粉土：塑性指数Ip小于或等于10且粒径大于 0.075mm的颗粒含量不超过总质量的50%的土。 黏性土：塑性指数Ip大于10且粒径大于0.075mm 的颗粒含量不超过总质量的50%的土。可分为粉 质黏土和黏土。
力学挽救斜塔
2000年初委员 会13名专家经 反复讨论，采 用了力学工作 者提出的抽土 方案，即在北 侧塔基地下20 米深处用抽土 管抽土释放应 力。
（2）苏州虎丘塔
此塔位于苏州市虎丘 公园山顶，落成于宋太祖 建隆二年（公元961年）， 距今已有1036。全塔7层， 高47.5米。平面呈八角形。 青砖砌筑。 1980年时，塔身已向 东北方向严重倾斜，塔顶 离中心线已达2.31米。底 层塔身出现不少裂缝。 宝塔倾斜为地基覆盖 层相差悬殊等原因造成。
粘性土的稠度的野外鉴别
土的稠度 坚硬 硬塑 可塑 软塑 流塑 鉴 别 特 征 手钻很费力，难以钻进，钻头取出土样用手捏不动，加力 土不变形，只能碎裂 手钻较费力，钻头取出土样用手捏时，要用较大的力土才 略有变形，并即碎散 钻头取出的土样，手指用力不大就能按入土中，土可捏成 各种形状 钻头取出的土样还能成形，手指按入土中毫不费力，土可 捏成各种形状 钻进很容易，钻头不易取出土样，取出的土已不能成形， 放在手中不易成块。
20世纪初，Prandtl根据塑性平衡原理，导出极限 承载力公式； Fellenius提出瑞典圆弧法分析土坡稳定性；