土力学复习资料

1、 粘性土的界限含水率、液限、塑限、液性指数、塑性指数。

界限含水率（稠度界限）：粘性土从一种状态进入到另外一种状态的分界含水率称为土的界限含水率。

液限：可塑状态与流动状态的界限含水率称为液限。

塑限：半固体状态与可塑状态的界限含水率。

液性指数：表征土的天然含水率与分界含水率之间相对关系的指标。

塑性指数：液限与塑限的差值（去掉百分数），称为塑性指数。

2、 自重应力、基地压力、基地附加应力、基底反力及其形状。

自重应力：自重应力是土体受到重力作用而产生的应力
基底压力：建筑物荷载通过基础传递给地基的压力称基底压力
基底附加应力：是指外荷载作用下地基中增加的应力
基底反力及其形状：建筑物荷载通过基础传递给地基的压力称基底压力称为基底反力；当基础为完全柔性时，基底压力的分布与作用在基础上的荷载分布完全一致。

当基础具有刚性或为绝对刚性时，如箱形基础或高炉基础，在外荷载作用下，基础底面保待平面，即基础各点的沉降几乎是相同的。

刚性基础在中心载荷作用下，地基反力呈马鞍形，随着外力的增大，其形状相应改变。

3、有效应力原理：用有效应力阐明在力系作用下土体的各种力学效应(如压缩、强度等)的原理。

4、 固结度：所谓固结度，就是指在某一附加应力下，经某一时间t 后，土体发生固结或孔隙水应力消散的程度。

5、 静止土压力：当挡土墙静止不动，土体处于弹性平衡状态时，土对墙的压力称为静止土压力，一般用E0表示 。

主动土压力：当挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为主动土压力，一般用Ea 表示。

被动土压力：当挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在挡土墙上的土压力称为被动土压力，用Ep 表示。

6、 库伦定律：土的抗剪强度是剪切面上的法向总应力σ 的线性函数
ϕ
στtan =f 后来，根据粘性土剪切试验得出 c f +=ϕστtan ,该式称为库仑定律。

7、 原生矿物：直接由岩石经物理风化作用而来的、性质未发生改变的矿物。

次生矿物：在通常温度和压力条件下，矿物经受风化变异，或被分解而形成的新矿物。

8、 土的压实性：土体在不规则荷载作用下其密度增加的性状。

9、 土的振动液化：饱和土在振动荷载作用下，由于其原有强度的丧失，表现出的类似于水的性质而完全丧失其抗剪强度的现象。

10、 土的级配：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（各粒组占土粒总量的百分数）来表示，称为土的颗粒级配（粒度成分）
11、 土的三轴试验方法、步骤和结果
方法：1.不固结不排水试验 (UU 试验)
2.固结不排水试验 (CU 试验)
3.固结排水试验 (CD 试验)
步骤：1、装样；2、施加周围压力；3、施加竖直轴向压力；4、侧记读书；5、停止剪切标准；6、测量破坏试样；7、重复试验
结果：
12、 达西定律： 水在土中的渗透速度
与水头梯度的一次方成正比。

13、 土的密实度及衡量指标
• 如果土粒排列越紧密，它们在外荷载作用下，其变形越小，强度越大，工程性质越好，反映这类土工程性质的
主要指标是密实度
• 砂土的密实状态可以分别用孔隙比、相对密度和标准贯入锤击数进行评价
碎石土可根据野外鉴别可挖性、可钻性和骨架颗粒含量与排列方式，划分为密实、中密、稍密三种密实状态
14、 土的压缩性分类：
1、固体土颗粒被压缩
2、土中水及封闭气体被压缩
3、水和气体从孔隙中挤出。

15、 粘土矿物的主要种类？
答：高岭石、伊利石和蒙脱石等。

16、 何谓土中应力？计算它有何意义？
答：土体在自身重力和外荷载作用下，土中会产生应力，这一应力就是土中应力。

意义：计算土中应力是对建筑物等地基基础进行沉降计算，强度与稳定性分析的基础。

17、 如何计算基底压力P 和基底附加压力P0？两者概念有何不同？
答：对于基地压力P ： 竖直中心荷载作用下
单向偏心荷载作用下，基础设计时通常将基底长边方向取与偏心方向一致，而地基边缘反力可按材料力学短柱偏心受压公式计算。

对于基底附加压力P0：
基底附加压力可按照下式计算：
建筑物荷载通过基础传递给地基的压力称基底压力称为基底压力；基底附加压力是上部结构和基础传到基底的地基反力与基底处原先存在于土中的自重应力之差。

18、 何谓土的压缩模量Es 、变形模量Eo 和弹性模量E
压缩模量Es ：土在完全侧限条件下，竖向正应力与相应的变形稳定情况下正应变的比值。

变形模量Eo ：是指土在侧向自由膨胀条件下正应力与相应的正应变的比值。

弹性模量E ：正应力与弹性正应变的比值。

19、 影响土的渗透性的主要因素有哪些？
答：1、土的粒度成分及矿物成分2、结合水膜的厚度3、土的结构与构造4、水的粘滞度5土中气体
20、 渗透系数的的测定方法主要有哪些？它们的适用条件是什么？
答：1.室内实验室测定法a ：常水头渗透试验b ：变水头渗透试验2.野外现场测定法。

常水头试验适用于测定透水性大的沙性土的渗透参数。

变水头试验适用于测定渗透系数很小，渗透水量很少的粘性土。

野外现场测定法适用于粗颗粒土或成层的土。

21、 何谓土体抗剪强度的库仑定律？影响土体抗剪强度的因素些？ 答：土的抗剪强度是剪切面上的法向总应力σ 的线性函数 c f +=ϕστtan
因素：1、土的矿物成分，颗粒形状和级配影响2、含水量的影响3、原始密度的影响4、粘性土触变的影响5、土的应力历史
22、 有效应力法和总应力法的抗剪强度指标有何不同？工程中应如何选取？
答：1、在不固结不排水情况下，土体抗剪强度采用两种方法是一样的，也就是有效应力圆和总应力圆的直径相同。

2、固结不排水时，土体抗剪强度采用的两种方法采用的参数各不相同，也就是粘聚力和内摩擦角参数都不同。

3、固结排水时，总应力总是等于有效应力，也就是粘聚力和内摩擦角参数相同。

目前大部分开挖工程的设计 ,都是采用总应力强度指标；在地下水位以下，必要时 ,需用有效应力强度指标 c′,φ′对水压力和土压力分别进行计算。

23、 确定土体强度的方法有哪些？各有什么特点？
答：1、直接剪切试验。

试验设备简单，操作方便，应用较为广泛；2、三轴剪切试验。

试样中土样剪切面固定，应力条件与工程实际相适应，固结条件能够严格控制；3、无侧限抗压强度试验。

土样在侧向变形不受限制，砂性土样难于稳定成型，一般情况下只适用于测定粘性土的无侧限抗压强度；4、十字板剪切试验。

一般适用于测定软粘土的不排水强度指标。

24、 何为地基承载力？地基的破坏类型有哪几种、各有什么特性？
d
p p p d c γσ-=-=0
答：地基单位面积上承受荷载的能力称为地基承载力。

1. 整体剪切破坏。

a. p-s 曲线上有两个明显的转折点，可区分地基变形的三个阶段b. 地基内产生塑性变形区，随
着荷载增加塑性变形区发展成连续的滑动面c. 荷载达到极限荷载后，基础急剧下沉，并可能向一侧倾斜，基础两侧地面明显隆起。

2.局部剪切破坏。

a. p-s 曲线转折点不明显，没有明显的直线段b. 塑性变形区不延伸到地面，限制在地基内部某一区域内c. 荷载达到极限荷载后，基础两侧地面微微隆起。

3. 冲剪破坏。

a.p-s 曲线没有明显的转折点b.地基不出现明显连续滑动面 c.荷载达到极限荷载后，基础两侧地面不隆起，而是下陷。

25、 地基的临塑荷载Pcr 和临界荷载P1/4的物理概念是什么？有何工程意义？
答：如塑性变形区的最大深度zmax=0，则地基处于刚要出现塑性变形区的状态。

此时作用在地基上的荷载，称为临塑荷载pcr 。

土中塑性区开展到不同深度时所对应的荷载称为临界荷载。

工程实践中，根据建筑物的不同要求，可以用临塑荷载或临界荷载作为地基的承载力容许值。

26、 确定地基承载力的方法有哪些？各有何特点？
答：（1）容许承载力设计理论 。

地基承载力容许值可以由载荷试验求得，也可以根据理论公式计算。

（2）单一安全系数设计方法
地基极限承载力可以由载荷试验求得，也可以用理论公式计算。

（3）分项安全系数。

采用概率极限设计原则确定地基承载力的特征值。

27、 何谓土压力？其有何工程意义？
答：土压力通常是指挡土结构后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力。

土建工程中许多构筑物如挡土墙、桥台、隧道和基坑维护结构等挡土结构，都支撑着土体，保持着土体稳定，使之不致坍塌，所以它们经常承受着土体侧压力的作用。

28、 朗金和库仑土压力理论的计算假定是什么？分别适用与何种情况？
答：朗金假定：土体是具有水平表面的半无限体，墙背竖直光滑。

适用于墙背竖直光滑、墙后填土表面水平与墙顶齐平的情况。

库仑假定：墙后的填土是均质各向同性的理想散体（粘聚力c=0）；滑动破坏面为一通过墙踵的平面；滑动土楔视为刚体。

适用于墙后填土为松散、匀质的砂性土，墙背粗糙，墙背与墙后填土面可以为倾斜。

29、 如何计算土中附加应力？在工程适用中应如何考虑？
答：一般假定地基土是各向同性的、均质的线性变形体，而且在深度和水平方向上都是无限延伸的，即把地基看成是均质的线性变形空间，这样就直接利用弹性力学中关于弹性半空间的理论解答。

在工程适用中都把基地压力看成是柔性荷载，而不考虑基础刚度的影响。

30、 试述土的振动液化机理及其影响因素。

答：根据饱和土有效应力原理和无粘性土抗剪强度公式，当有效应力为零即抗剪强度为零时，没有粘聚力的饱和松散砂土就丧失了承载能力，这就是饱和土的振动液化的基本原理。

影响因素：1、土类2、土的初始密实度3、土的初始固结压力4、往复应力强度与次数的影响
31、 土的抗剪强度指标如何确定？
答：土的强度指标包括内摩擦角ϕ和粘聚力c ，该指标需要用专门的仪器通过实验来确定：直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验、十字板剪切仪试验。

32、 何谓地基沉降的分层总和法？何谓地基沉降计算的规范法？二者有何不同？
答：分层总和法：先将地基土分为若干土层，各土层厚度分别为h1,h2,h3,……,hn 。

计算每层土的压缩量s1,s2,s3,….,sn 。

然后累计起来，即为总的地基沉降量s 。

规范法：是另一种形式的分层总和法。

不同：地基沉降计算的规范法引入了平均附加应力系数计算，还规定了地基沉降计算深度的标准以及提出了地基的沉降计算经验系数，使得计算成果接近于实测值。

33、 太沙基一维渗透固结理论的基本假设有哪些？
答：（1）土是均质、各向同性且饱和的；（2）土粒和孔隙水是不可压缩的，土的压缩完全由孔隙体积的减小引起；（3）土的压缩和固结仅在竖直方向发生；（4）孔隙水的向外排出符合达西定律，土的固结快慢决定于它的渗流速度；（5）在整个固结过程中，土的渗透系数、压缩系数等均视为常数；（6）地面上作用着连续均布荷载并且是一次施加的。

34、 与土的强度有关的问题有哪些？
答：1、土坡稳定问题（人工填方土坡、天然土坡和挖方边坡等产生的滑动破坏）2、土压力问题（挡土构造物发生滑动或倾覆破坏）3、地基承载力问题（剪切破坏使得建筑物丧失稳定性）
35、 土体的最大剪应力面是否即剪切破裂？二者何时一致？
答：否，剪破面并不产生于最大剪应力面。

当土的内摩擦角ф=0°时，破裂面与最大剪应力面是一致的，即破裂面与大主应力面成45°角度。

[]a f p ≤K p p u ≤
36、何谓有效应力原理？饱和土在固结过程中有何变化规律？怎样计算饱和土由固结引起的强度增长？
答：用有效应力阐明在力系作用下土体的各种力学效应(如压缩、强度等)的原理。

固结过程中，土体密实，抗剪强度也随之增长。

根据有效应力原理公式σ′=σ-μ可以计算出增长的有效应力σ′。

37、试用结合水膜润滑和电学性质等理论解释土的压实机理。

答：土中含水量较低时，土粒表面结合水膜较薄，土粒间距小，粒间电作用力以引力为主，土粒的相对位移阻力大，压实效果差；随着土中含水量增加，结合水膜增厚，土粒间距逐渐增加，斥力增加引力减小，土粒产生相互位移，压实效果较好；当含水量增大到一定值时，土中会出现自由水，击实时不易排出，加上土体内部存在的多余的排不出去的气体，使得击实时粒间所受的力减小，土体几乎不发生体积变化，压实效果下降。

38、静止土压力的计算原理是什么？
答：在挡土墙后水平填土表面以下深度z处，，由于墙背静止不动，墙后土体无侧向位移，挡墙在该点静止土压力强度就是该点由土体自重引起的水平应力。

39、试论述流沙和管涌的异同。

答：水的渗流方向自下而上，土颗粒间压力为零时，土颗粒处于悬浮状态而失去稳定的现象称为流沙现象。

水在砂性土中渗流时，土中的一些细小颗粒在动水力作用下，可能通过粗颗粒的孔隙被水流带走，这种现象称为管涌。

流沙现象是发生在土体表面渗流溢出处，不发生于土体内部，而管涌现象可以发生在渗流溢出处，也可能发生于土体内部。