高等土力学要点

1.土力学的研究内容？高等土力学与土力学

相比，研究内容有哪些不同？

答：（1）土力学是研究土的物理化学和伦理学性质及其工程应用的学科。土力学的主要研究内容必须包括以下几个方面：①土的成因、结构、物质组成与相互作用；②土体的应力变形规律；③土体的强度及其稳定性分析；④水在土中的运动及对土应力变形和强度、稳定的影响；⑤采用各种可能的测试方法和手段研究土的物理力学性质；⑥应用土力学的基本原理研究新方法、新工艺、新材料并解决实际工程问题。

（2）高等土力学是相对初等土力学而言的，是建立在已有土力学理论与应用成果基础之上的课程，强调的是全面和深化对土性质的理论研究和应用研究；高等土力学研究的广度和深度较初等土力学来说要大得多；高等土力学将更全面的以更宽广的视角、更深层次、应用多学科交叉的理论和方法对土的性质进行研究，解决更复杂的工程问题，因而从某种意义上讲也是发展中的土力学。

2.高等土力学理论研究与发展三步曲？高等

土力学研究四环节？土力学研究四分支？答：（1）三步曲：试验研究或工程调研，理论上的假设、归纳和抽象，模型验证和工程模拟，三者相互依存相互促进。

（2）四环节：理论研究、试验研究、计算方法、工程应用研究。

（3）四分支：理论土力学、实验土力学、计算土力学、应用土力学。

第2章土的生成与基本性质

1. 按沉积条件，沉积土分为哪些类型？如何用符号表示（Q al ,Q pl , Q l , Q dl，Q m，Q gl等等）？沉积环境和土的工程性质有哪些典型特性？常常有不规则交错层理构造的土？

答：（1）按沉积条件，沉积土分为：坡积土、洪积土、山区河谷冲积土、平原河谷冲积土、湖相沉积土、三角洲沉积土、海相沉积土等。

（2）Q al：冲积土Q pl：洪积土Q l：湖积土Q dl：坡积土

Q m：海相土Q gl：冰川沉积土（3）残积土土体颗粒未被磨圆和分选，没有层理构造，土体孔隙较大，均质性也较差；黄土组成以粉粒为主，具有肉眼可见的大孔隙，结构强度较高，压缩性较小；冲积土土粒磨圆磨细，具层理构造；坡积土搬运作用很短，土质不均匀，厚度变化大，尤其新近堆积的坡积土，土质疏松，压缩性高；洪积土土质不均匀，常常有不规则交错层理构造。

（4）常常有不规则交错层理构造的土是洪积土。

3. 土的结构和构造各有哪些类型？蜂窝结构的粒

径？概念：夹层、尖灭、透镜土体？

答：（1）土的结构一般可以分为：单粒结构、蜂

窝结构、絮状结构和分散结构等；土的构造一般

可分为：层理构造、裂隙构造和分散构造。

（2）蜂窝结构的粒径为0.005~0.075mm。

（3）夹层：指夹于矿体（层）内部和处于紧

临矿体（层）之间的非矿岩石。

尖灭：沉积层向着沉积盆地边缘，其厚

度逐渐变薄直至没有沉积。

透镜土体：一般是变质作用形成的砂岩

结构。

4. 土体有哪四相？收缩膜的特性？概念：基质吸

力

答：（1）土体四相：固相、液相、气相和收缩膜。

（2）收缩膜的特性：最显著的特性就是能够

承受拉力，在张力作用下像弹性薄膜那样交织于

整个土的结构中（表面张力）。

（3）基质吸力：在非饱和土中，收缩膜承受

大于水压力u w的空气压力u a。压力差Δu=（u a-u w）

称为基质吸力。

5 土中阳离子，与粘土的亲和性不同。

答：土中阳离子，与粘土的亲和性不同，可能随

着粘土矿物成分、所包含的阳离子及其他条件而

有所变化。

6.概念：水的格栅结构、粘土双电层？水的格栅

结构对溶解于水的空气体积有无影响？

答：（1）水分子排列成带有许多孔眼的格栅结构，

这些孔眼成为可以容纳空气的“笼子”。空气溶解

于水，并填满这些笼子时，其体积大约等于总体

积的2%。水的格栅结构相对稳定，其密度不因空

气溶解其中而有多大变化。

（2）带有负电荷的粘土片和带有正电荷的阳

离子云被称为扩散双电层，或称双电层。

（3）水的格栅结构相对稳定，其密度不因空

气溶解其中而有多大变化。

7. 土中阳离子与粘土的亲和性不同排列顺序？解

释离子交换作用及工程应用？

答：（1）对大多数粘土来说，其顺序为：

Al+3>Ca+2>Mg+2>NH4+>K+>H+>Li+>Na+

（2）离子交换作用：主要是指粘粒表面扩散

层外水溶液中的离子被同扩散层内其他同符号离

子置换的现象。

（3）工程应用：广泛应用于地基的改良和加

固。用高价阳离子交换粘性土中的低价阳离子，

使扩散层变薄，因而粘粒靠拢、紧密，使地基强

度提高，压缩性降低。

8. 土中水的势能？毛管势又称基质势，毛细水上

升高度的公式说明毛管势受哪些影响？

答：（1）土中水总的势能为各种势能分量之和，

可以表达如下：

ΔΦ=ΔΦg+ΔΦm+ΔΦp+ΔΦo+ΔΦe+…

（2）毛管势又称基质势，毛细水上升高度的

公式，由h c=2T w/γs R s可知，毛管势受表面张力、

液体重度以及薄膜的曲率半径的影响。

9. 按非饱和土水相和气相存在形态，非饱和土分

为3类型？

答：按非饱和土水相和气相存在形态，非饱和土

分为3种类型：水封闭、双开敞和气封闭。

第3章土的固结与流变理论

1. 概念：

固结:土体在荷载作用下，孔隙水缓慢渗出，体积

逐渐压缩，土中有效应力逐步增大，超静孔隙水

压力逐步消散至完全消失，这一过程称为固结。

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。

超孔隙水压力:已知总应力为附加应力时，饱和土

中开始全部由孔隙水压力传递附加应力，此孔隙

水压力称为超孔隙水压力。

地基平均固结度:地基土层在荷载所用下，经过时

间t所产生的固结变形量错误!未找到引用源。与

该土层固结完成时最终固结变形量错误!未找到引

用源。之比称为地基土层平均固结度

2.饱和土固结理论有几种，解释各理论建立的依

据？

P38-65

3．写出Terzaghi一维固结方程，并解释方程

各符号概念P39？

简述固结系数的测定方法P43-44？地基平均固结

度表达式？P40

4当时间因子T V=?时，固结度达到93%？

T V=1.0时，固结度达到93%

5. 试推导教材42页固结度计算公式（3-24）

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

-

-

∆

∆

=-

∑)

1(

(

1

1t

t

e

t

p

T

p

Uβ

β

α

？推导时说明每一步的理论依据。（4分）

6. 概念：

等应变假定：假定在砂井影响范围内圆柱体土样

中同一水平面上各点的竖向变形是相等的。

砂井地基总固结度U rz表达式，