清华大学版土力学
土力学清华习题答案完整版
土力学清华习题答案完整版土力学清华习题答案完整版土力学是土木工程中的一门重要学科，研究土壤的力学性质和行为规律。
在土木工程设计和施工中，土力学的知识是不可或缺的。
清华大学土力学课程是土木工程专业的必修课之一，下面将为大家提供土力学清华习题的完整答案。
第一章：土与土体的物理性质1.1 什么是土力学？土力学是研究土壤的力学性质和行为规律的学科。
它主要研究土壤的物理性质、力学性质以及土体的变形和破坏等。
1.2 什么是土的颗粒成分？土的颗粒成分是指土壤中的颗粒状颗粒物质，包括砂粒、粉粒和粘粒。
1.3 什么是土的孔隙成分？土的孔隙成分是指土壤中的孔隙空间，包括毛细孔隙、微孔隙和宏孔隙。
1.4 什么是土的含水量？土的含水量是指单位质量土壤中所含水分的质量占总质量的百分比。
1.5 什么是土的容重和饱和容重？土的容重是指单位体积土壤的质量。
饱和容重是指土壤在饱和状态下的容重。
1.6 什么是土的干密度和饱和密度？土的干密度是指单位体积土壤的质量。
饱和密度是指土壤在饱和状态下的密度。
第二章：土的应力状态2.1 什么是应力？应力是指物体内部相邻两部分之间的相互作用力。
2.2 什么是应变？应变是指物体由于受到外力作用而发生的形变。
2.3 什么是应力张量？应力张量是指描述应力状态的二阶张量，它可以用一个3x3的矩阵表示。
2.4 什么是应变张量？应变张量是指描述应变状态的二阶张量，它可以用一个3x3的矩阵表示。
2.5 什么是黏性土？黏性土是指含有较高黏性成分的土壤，其含水量较高，易形成胶状物质。
2.6 什么是黏聚力？黏聚力是指黏性土在无侧限条件下的抗剪强度。
第三章：土的变形与固结3.1 什么是土的变形？土的变形是指土壤在受到外力作用下发生的形状和体积的改变。
3.2 什么是土的固结？土的固结是指土壤在受到外力作用下，由于颗粒重新排列而使体积减小的过程。
3.3 什么是固结指数？固结指数是指土壤固结过程中，单位体积土壤的体积减小量与初始体积的比值。
清华大学版土力学课后答案详解
第一章1-1：已知：V=72cm3 m=129.1g ms =121.5g Gs=2.70则：129.1121.56.3%121.5ssm mwm--===3333 129.1*1017.9/72121.5452.77245271.0*27121.5*1020.6/72sssV ssat w V ssat satmg g KN mvmV cmV V V cmm V mg g g KN mV Vγρρργρ========-=-=++=====3320.61010.6/121.5*1016.9/72sat wsdsat dKN mmg KN mVγγγγγγγγ'=-=-===='>>>则1-2：已知：Gs =2.72 设Vs=1cm3则33332.72/2.722.72*1016/1.72.720.7*1*1020.1/1.720.11010.1/75%1.0*0.7*75%0.5250.52519.3%2.720.525 2.721.sssd ds V wwrw w V rwsw sg cmm gmg g KN mVm Vg g KN mVKN mm V S gmwmm mg gVργρργργγγργρ======++===='=-=-========++===当S时，3*1019.1/7KN m=1-3：3477777331.70*10*8*1013.6*1013.6*10*20%2.72*1013.6*10 2.72*10850001.92*10s d w s s wm V kg m m w kg m m V m ρρ======++==挖1-4： 甲：33334025151* 2.72.7*30%0.81100%0.812.70.811.94/10.8119.4/2.71.48/1.8114.8/0.81p L P s s s s w r wV ws w s w s d s w d d v sI w w V m V g m g S m V m m g cm V V g KN m m g cm V V g KN m Ve V ρρργρργρ=-=-=======∴==++===++=====+====设则又因为乙：3333381 2.682.68*22%0.47960.47962.680.47962.14/10.47962.14*1021.4/2.681.84/1.47961.84*1018.4/0.4796p L p s s s s w s V s w s V s d s w d d VsI w w V m V g m m w g V cm m m g cm V V g KN m m g cm V V g KN m V e V ρργρργρ=-========++===++======+=====设则则γγ∴<乙甲 d d γγ<乙甲 e e >乙甲 p p I I >乙甲则（1）、（4）正确1-5：1s w d G eρρ=+ 则2.7*1110.591.7022%*2.7185%0.59s wds r G e wG S e ρρ=-=-====>所以该料场的土料不适合筑坝，建议翻晒，使其含水率降低。
清华大学-土力学(李广信)课后习题答案
85000m3
1-4： 甲：
I p wL wP 40 25 15
设Vs 1则
ms s *Vs 2.7g
mw 2.7 *30% 0.81g
又因为 Sr 100%
VV
mw w
0.81
ms mw 2.7 0.81 1.94g / 9.4KN / m3
则可得： d 1.78g / cm3
1-7： 设 S=1， 则Vs Sh h 则压缩后：
ms VsGs 2.7h mw msw 2.7h * 28%
则Vw
mw w
2.7h * 28%
Vs Vw 2.7h * 28% h 1.95 则 h 1.11cm
hV 2.0 1.11 0.89cm
1
sat
1
又 sat粘土 sat砂层 ，故只考虑 sat粘土 就可以
icr sat粘土 1 2.04 1 1.04g / cm3
1-9：
A甲
I p甲
53 36
0.31 0.75
P0.002甲
55
属非活性粘土
A乙
I p乙
70 35
1.3 1.25
P0.002乙
27
属活性粘土
乙土活动性高，可能为伊利石，及少量的高岭石，工程性质乙土的可能较
2-1 解：
第二章
根据渗流连续原理，流经三种土样的渗透速度 v 应相等，即 vA vB vC
根据达西定律，得： RA
hA LA
RB
hB LB
RC
hC LC
hA : hB : hC 1: 2 : 4
又 hA hB hC 35cm
hA 5cm, hB 10cm, hC 20cm
清华大学版土力学课后答案详解
e VV hV 0.89 0.8 Vs h 1.11
1-8 ： 甲： I L
w wp wL wp
45 25 1.33 40 25
流塑状态
乙： I L
w wp wL wp
20 25 40 25
0.33
坚硬（半固态）
I p wL wp 15 属于合作天然地基
则可得： d 1.78g / cm3
d min 1.46g / cm3
1-7 ： 设 S=1 ， 则 Vs Sh h 则压缩后：
ms VsGs 2.7h mw msw 2.7h *28%
则 Vw mw 2.7h *28%
w
Vs Vw 2.7h *28% h 1.95 则 h 1.11cm
hV 2.0 1.11 0.89cm
1-9 ：
A甲
I p甲
P0.002甲
53 36 55
0.31 0.75
属非活性粘土
A乙
I p乙 P0.002乙
70 35 1.3 1.25 27
属活性粘土
乙土活动性高，可能为伊利石，及少量的高岭石，工程性质乙土的可能较
精彩文案
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2-1 解：
第二章
根据渗流连续原理，流经三种土样的渗透速度
v 应相等，即 vA vB vC
7
85000m3
1-4 ： 甲：
I p wL wP 40 25 15 设 Vs 1则 ms s * Vs 2.7 g mw 2.7*30% 0.81g 又因为 Sr 100%
VV mw 0.81
w
ms mw 2.7 0.81 1.94 g / cm3 Vs Vw 1 0.81 g 19.4 KN / m3
新版清华大学版土力学课后答案-新版.pdf
h j 1* rw
L
（2） i cr
Gs 1
2.72 1 1.055
1 e 1 0.63
h 20
i
0.667
L 30
20 1*9.8*
30
6.53 N
i icr 则土体处于稳定状态，不会发生流土现象
（3）当 i
icr 时，会发生流土破坏，
即h L
icr时
h L * icr 30*1.055 31.65cm
1-7： 设 S=1， 则 Vs Sh h 则压缩后： ms VsGs 2.7h mw msw 2. 7h * 2 8 % 则 Vw mw 2.7h *28%
w
Vs Vw 2.7h *28% h 1.95 则 h 1.11cm
hV 2.0 1.11 0.89cm
e VV hV 0.89 0.8 Vs h 1.11
1-8： 甲： I L
w wp wL wp
45 25 1.33 40 25
流塑状态
乙： I L
w wp wL wp
20 25 40 25
0.33
坚硬（半固态）
I p wL wp 15 属于粉质粘土（中液限粘质土）
乙土较适合作天然地基
1-9：
A甲
I p甲
P0.002甲
53 36 55
0.31 0.75
1-4： 甲：
I p wL wP 40 25 15 设 Vs 1则 ms s * Vs 2.7 g mw 2.7*30% 0.81g 又因为 Sr 100%
VV mw 0.81
w
ms mw 2.7 0.81 1.94 g / cm3 Vs Vw 1 0.81 g 19.4 KN / m3
土力学课件(清华大学)
载力；还可评定砂土的震动液化势。标准贯 入试验适用于砂性土与粘性土。
第十二页，共102页。
地基4勘触探 探 动力触探和静力触探
(1) 动力触探
管状探头 标准贯入试验SPT, 63.5 kg, 76cm距,贯入深度
30cm的击数, N 63.5
(1) 动力触探Dynamic Penetration
管状探头 标准贯入试验SPT, 63.5 kg, 76cm距, 贯入深度30cm的击数, N 63.5
锥状探头
轻型10 kg, 50cm落距,贯入深度30cm
中型 28kg 重型 63.5kg 碎石,砾石地层
特重型 120kg
第九页，共102页。
• 单桥探头 端部Ps=Q/A 比贯入阻力
双桥探头 端部和侧壁
• 土的密实度
• 压缩性
• 强度
• 桩和地基的承载力
电缆 传感器
传感器 传感器
单桥探头
第十五页，共102页。
双桥探头
地基勘探
示意图
静力触探是可以迅速、连续的反映土质变化 划分土层, 承载力、 压缩性、不排水抗剪强度、砂土密实度等 静力触探适用于粘性土和砂类土
第十六页，共102页。
地基勘探
5 现场试验 In situ testing
十字板 Vane Shear－饱和软粘土 载荷板试验Loading Plate－深浅均可 旁压仪 Pressuremeter －较深地基
第十七页，共102页。
地基勘探
十字板
F
F Mmax=F×D
f
Mmax D2 D
H
2. 极限承载力pu
清华大学版土力学(课堂PPT)
u(tz )4 ,πp i 1si n m 2πH π ex p m 2 π 4 2 T v m＝1，3，5，7······
Tv
Cv H2
t
时间因数
反映孔隙水压力的消散程度－固结程度
固结度
固结度
0.0 0.2 0.4
1
0.6 0.8 1.0
0.001
2
3 透水边界
渗 流
不透水边界
孔压系数
土体在不排水和不排气条件下，由外荷载 引起的孔隙压力增量与应力增最的比值。
固结过程孔压系数的变化
外荷载 附加应力σz
土骨架：有效应力
孔隙水：孔隙水压力
应力历史
土在其形成的地质年代中所经受的应力变 化情况称为应力历史。
土的压缩性的地基沉降计算
固结
饱和土压缩的全过程叫做土的固结
土的固结状态
土力学重点知识点
土的三相性
土的物理性质指标
1）土的密度、重度 2）土粒的比重 3）土的饱和度 4）土的含水量 5）土的孔隙比和空隙率
土的结构与构造
（1）单粒结构；（2）蜂窝结构；（3）絮 状结构
（1）层状构造；（2）分散构造；（3）裂 隙构造（4）结核状构造
土的结构与构造
（1）单粒结构；（2）蜂窝结构；（3）絮 状结构
2
2
1f
450+/2
450+/2
c O 3
1f
图5-7 土的破裂面确定
挡土结构物上土压力
三种土压力的大小关系
静止土压力对应于图中A点，墙位移为0，墙后土体处于弹性 平衡状态 主动土压力对应于图中B点，墙向离开填土的方向位移，墙 后土体处于主动极限平衡状态 被动土压力对应于图中C点，墙向填土的方向位移，墙后土 体处于被动极限平衡状态
清华大学土力学课件
三、剥蚀
风化后的岩石产物在冰川、风、水和重力作用下，从母岩分离 的现象称为剥蚀。
四、搬运
岩石碎块或岩屑从母岩分离后到达新的平衡位置，称为搬运。 1．搬运方式 （1）风； （2）流水； （3）冰川； （4）雪崩； （5）自然起伏地形形成高差，在自重作用下由高处向低处； （6）人工填运。
2．伴随现象 （1）磨园； （2）进一步的破碎或开裂，这是由于相互碰撞、磨擦或冰
五、海相沉积物
海洋按海水深度不同划分为四个区域，滨海地区是指涨潮时 淹没、落潮时落出的地带；浅海地区称为大陆架，水深0～ 200m，宽度100～200km；陆坡地区水深200～1000m，宽度 200～300km；当水深超过1000m时，为深海地区。不同地区 的沉积物不同。
（1）滨海沉积物：主要由卵石、圆砾和砂等组成，具有基本水 平或缓倾斜的层理构造，其强度较高，在砂层中常有波浪作 用留下的痕迹。
(7)稳定土是比较经济的基层材料，他是根据土的物理化学性质提出 的一种土质改良措施；道路一般在车辆的重复荷载作用下工作， 因此需要研究土在重复荷载作用下的变形特性。
(8)在建筑物、桥梁等工程中，地基与基础是建筑物的根基，又属于 地下隐蔽工程，经济、合理的基础工程设计需要依靠土力学基本 理论的支持。
作用；第四系沉积物 教学方法：精讲启发式
绪论
一、土力学的研究对象
土力学是一门研究土的学科，主要解决工程中的土的性质、 强度及稳定性问题。
在工程建设中，土往往做为不同对象来研究。如在土层上修 建房屋、桥梁、道路、铁路时，土是用来支撑上部建筑传来 的荷载，这时土被用作地基；路堤、土坝等土工构筑物，土 又成为建筑材料；地铁、隧道、涵洞等地下工程，土又是地 下结构物周围的介质或环境。
最新清华大学版土力学课后答案资料
第一章1-1:* r m 心 r ：g g =v “ m s 121.5 “ 3V s s 45cm s 心 2.7“'：i sat - w=20.6 -10 =10.6KN /m 3 斗 m s 121.5 3d s g *10=16.9KN/mV 72则 sat •d1-2:已知：G s =2.72设 V s =1cm 3，s =2.72g/cm 3m s = 2.72gd = 'd g =匹 g 二272*® =16KN / m 3d dV 1.7贝U =- w =20.1-10 = 10.1KN /m 3当0二75%时，m w = ：W V V S -1.0*0.7*75% -0.525gm wm s 0.525 2.72 = 19.3%=:?gV0.525 2.72*10 -19.1KN /m 31.7已知: 3 V=72cm 3m=129.1g m s =121.5g G s =2.70则: m _m s wm s129f6.3% 121.5129 1 *10 =17.9KN /72 V/ 二v -V s = 72-45 = 27cm 3sat = '"satg1.0*27 121.5*10 二 20.6KN / m 372V 1.7 *10 =20.1KN /m 31-3:347mu = 6V =1.70*10 *8*10=13.6*10 kgm w =m s w =13.6*107 *20% =2.72*107 kg1-4: 甲：I p = W[_ —Wp = 40 —25 = 15 设V s =1则 m s 「「V s =2.7gm w =2.7*30% -0.81g 又因为S r =100% VV 4。
81w= 19.4KN /m 3d =讥=14.8 KN /m 3十0.81乙:m sd _V s V w 1.812.7 31.48g / cmm s m w P13.6*107 2.72*1071.92*103 85000m 3P =V s 叫斗2^!伽V w1 0.81则(1)、(4)正确 1-5:G P打二注亠则1 e所以该料场的土料不适合筑坝，建议翻晒，使其含水率降低 1-6:式中 D r =0.7 'dmax^1.96g / cm 「dmin =1 .4© dm则可得：订=1.78g/cm 31-7：设 S=1，则 V s 二 Sh = h 则压缩后：I p = W L — W p = 8设V s =1 贝ym s 」s V s =2.68gm w = m s w = 2.68*22% = 0.4796 g则 V V = 0.4796cm 3?dm s +m w 2.68 +0.4796 3- - 2.14g /cmV s V V 1 0.47963巾=2.14*10 -21.4KN /m2.6831.84g / cm m s V s V w1.47963d = 6g =1.84*10 =18.4KN /m V Ve = = 0.4796d 甲：：：d 乙ep- e 乙G s；wPd2.7*1 1.70一1 =0.59wG s S r se22%*2.7 0.59 =1 85% D r'd'd min 'dmax-：dminV sm s =V s G s =2.7h m w =ms W =2 . 7 * 2 8% 贝U V w 二导=2.7h*28%wV s V w =2.7h*28% h =1.95 贝U 1.11cm .h v =2.0 -1.11 =0.89cm e巴上二哎j.8V s h 1.111-8：甲：I L二WE 45-25 =1.33 流塑状态W[_ _W p40-25W_W p 乙：1 L 20-25二-0.33坚硬（半固态）W L—W p40-251 p = W L - W p =15 属于粉质粘土（中液限粘质土）乙土较适合作天然地基1-9:…1囲53 -360.31 ：：属非活性粘土R1002 甲55A乙70 -351.3 1.25 属活性粘土P0.002乙27乙土活动性高，可能为伊利石，及少量的高岭石，工程性质乙土的可能较第二章2-1 解：根据渗流连续原理，流经三种土样的渗透速度 V 应相等，即V A =V B =V C根据达西定律，得： R A 戲A =弘卫B = RC 玉L AL B L C二 h A ：=h B : -h C =1: 2 : 4又：• ：h A 亠：、h B 亠；h C =35cm ..■: h A =5cm, -：h B =10cm, . ：h C= 20cm也 h A-3V =k A A =1*10 cm/s20-0.667 30Ti < icr 则土体处于稳定状态，不会发生流土现象h L* i cr =30*1.055 =31.65cm水头差值为32cm 时就可使土样发生流土破坏 2-4 解:（1） h A =6m,h C =7.5m, h B =也 hc = 6.75m2r * A hj =r w *iw3.675kN/m 3（2） 若要保持水深1m ，i h =0.625L而 Q =Akv =20*10*1.5*10 ‘*0.625 =1.875*10 ^m 3/s（3）当i • i cr 时，会发生流土破坏,即h i cr 时V 加水 =V * A*t=0.1cm2-2 解:crG s -1 2.70 -11 e " 1 0.58=1.0762-3 解:（1） 土样单位体积所受的渗透力△h 20 “1*「w!-1*9.8* 3T 6.53N（2）i crG s -11 e 2.72 -11 0.63 =1.055故单位时间内抽水量为1.875*10 J m 3/s3G 二爲粘土-1 =2.04-1 =1.04g/cmh 7.5-(h 3) 4.5-h乂 * i cr 'L 3 3则h _1.38故开挖深度为6m时，基坑中水深至少 1.38m才能防止发生流土现象2-6 :解：(1)地基中渗透流速最大的不为在等势线最密集处，故在第二根流线上v 二ki =1T03*0.4 =4*10 4cm/s则i均< icr故地基土处于稳定状态(3) q =M =Mk ：h =5*1*10 *0.267 -1.335*10 ^m2 /s2-7 :解：(1) ：H =3.6m, ：h H=^=0.257m14 14q 二M ：q 二Mk 巾=6*1.8*10 '*0.257 =2.776*10 4m3 / ^ 1.666*10 ^m3/min(2)i cr r 18 5-1 1 =0.8889.8:h _ 0.257 L 0.5 =0.514，故i ：：i cr ,不可能发生流土破坏i cr 0.888 i 0.514 = 1.732-5: 解:?sat GseIG s e而i crG s —1-i crG s e-(1 e) G s又* ■' sat粘土■ i sat砂层，故只考虑?sa粘土就可以■ :h 0.267L _ 0.667(5 -1)m16 -1= 0.267m = 0.4(2)0.2672.5= 0.1068cr 「sat -1=2 -1=1：h第三章 土体中的应力计算3-1:解：41.0m ：；「s1 = 1H 1 =1.70*10*3 =51kpa40.0m ： 二 s2 =：；s1 2H 2 =51 (1.90—1.0)*10*1二 60kpa 38.0m： 二s3 -；「s2 3H 3=60 (1.85—1.0)*10*2=77kpa 35.0m：64 =；「s3 4H 4 =77 (2.0 -1.0)*10*3=107kpa水位降低到35.0m41.0m ：二si =51kpa 40.0m ：二S 2 Y 「s12H 2 =51 1.90*10*1 = 70kpa38.0m ：二s3 =；：「s2 3H 3 = 70 1.85*10*1 = 88.5kpa 35.0m ：二s4 -；「s3 4H 4=88.5 1.82*10*3 -143.1kpa 3-2：解： 偏心受压:e 二 0.2m 700 6*0.2(1 ) = 78.4kN 10 10pmin=61.6kN由于是中点，故 H sin 一：匚-1.097P max p 6e料1『3-3:解：(1)可将矩形分为上下两部分，则为2者叠加m =L,n Z，查表得K，匚zo =2K*；「B B(2)可将该题视为求解条形基础中线下附加应力分布，上部荷载为50kN/m2的均布荷载与100 kN/m 2的三角形荷载叠加而成。
土力学课件(清华大学)2
渗透系数的影响因素
§2.2 土的渗流性与渗透规律
仁者乐山 智者乐水
土的性质 • 粒径大小及级配 • 孔隙比 • 矿物成分 • 结构
水的性质
影响孔隙系统的构成和方向性， 对粘性土影响更大
在宏观构造上，天然沉积层状 粘性土层，扁平状粘土颗粒常 呈水平排列，常使得k水平﹥k垂直
在微观结构上，当孔隙比相同 时，凝聚结构将比分散结构具 有更大的透水性
1 mv 2 2
Emgzmg u1m2v w 2
单位重量水流的能量：
h z u v2 w 2g
称为总水头，是水流动 的驱动力
水流动的驱动力 - 水头
§2.2 土的渗流性与渗透规律
仁者乐山 智者乐水
板桩墙 基坑
A
B L
透水层 不透水层
渗流为水体的流动，应满 足液体流动的三大基本方 程：连续性方程、能量方 程、动量方程
kx
1 H
kiHi
层状地基的水平等效渗透系数
§2.2 土的渗流性与渗透规律
仁者乐山 智者乐水
已知条件: vi v
h hi H Hi
h x
达西定律: vi = ki (Δhi / Hi )
v = kz (Δh / H )
等效条件:
v
hi
viHi ki
h vH kz
z k1 kz k2
u A 压力水头：水压力所能引起的自由
w
水面的升高，表示单位重量液体所
具有的压力势能
测管水头：测管水面到基准面的垂
zA
直距离，等于位置水头和压力水头
0
之和，表示单位重量液体的总势能
在静止液体中各点的测管水头相等
位置、压力和测管水头
清华大学《土力学》第三版 第一章 土的物理性质与工程分类 习题答案
清华《土力学》第三版课后习题答案第一章土的物理性质与工程分类1-1在某一地下水位以上的土层中，用体积为72cm 3的环刀取样，经测定土样质量129.1g ，烘干质量为121.5g ，土粒比重G s =2.70，问该土样的含水量、天然重度、饱和重度、浮重度和干重度各为多少？按计算结果，分析比较各种含水量情况下同一种土的几种重度有何关系？3129.1121.5129.1100% 6.26% 1.793g/cm 12 (1) 1.572w ρ-=⨯===，解：s w(1) 2.70(1 6.26%)110.6001.793G w e ρρ+⨯+===-则-3(2)g 1.7931017.93kN/m γρ==⨯=3s sat w 2.700.6001020.63kN/m 110.600G e e γγ++==⨯=++33s w sat w 1 2.7011010.63kN/m =20.631010.63kN/m 110.600G e γγγγγ--''==⨯=-=-=++或3s d w 2.701016.88kN/m 110.600G e γγ==⨯=++(3)规律：γsat >γ>γd >γ′【华山论剑点评】①根据密度、土粒比重、含水量求孔隙比e 的公式s w(1)1G w e ρρ+=-为真题出现频率最高的公式；②求土样的饱和重度，浮重度、干重度计算时，孔隙比均不变，仅含水量发生变化；③通过令V s =1，孔隙体积e =总体积-1，掌握《脑海中的三相图》。
理解记忆，闭卷作答，务必滚瓜烂熟。
1-2饱和土孔隙比e =0.70，比重G s =2.72，用三相草图计算该土的干重度γd ，饱和重度γsat 和浮重度γ′，并求饱和度S r 为75%时该土的天然重度和含水量（分别设V s =1，V =1和m =1计算，比较哪种方法更简便一些）。
s v s s w w w (1)1 =0.701 2.72 =0.70V V e m G m e ρρ===⨯=解：方法一：饱和土，设，则，=，s s w s 3d w v s 2.721016.0kN/m 1110.70m G G g V V e e ργγ====⨯=++++s w 3s w w s sat w v s 2.720.71020.12kN/m 1110.7m m G e G e g g V V e e ρργγ++++====⨯=++++3sat w =20.121010.12kN/m γγγ'-=-=s v s w (2)75%1 0.70 2.720.750.70=0.525V V m m ====⨯饱和度时，设，则，，w s 3s v 2.720.5251019.09kN/m 10.70m m g V V γ++==⨯=++w s 0.52519.3%2.72m w m ===v s s w 0.7(1)1 1=0.412 10.412=0.58810.72.720.5881.60 0.412V V V m m ==⨯=-+=⨯=方法二：饱和土，设，则，=，s 3d g 1.601016.0kN/m 1m V γ⨯===3s w sat 1.600.4121020.12kN/m 1m m g V γ++==⨯=3sat w =20.121010.12kN/m γγγ'-=-=s w (2)75%1 1.60 0.750.412=0.309V m m ===⨯饱和度时，设，，w s 31.600.3091019.09kN/m 1m m g V γ++==⨯=w s 0.30919.3%1.60m w m ===w s v w s w s w s s (1)1 =11==0.7=3.8860.7950.2052.72m m m V m e m m m m V m =+÷=⇒==÷方法三：饱和土，设，则由于，得，0.2050.795=0.4971 2.72V +=s 3d g 0.79516.0kN/m 0.497m V γ===3s w sat 11020.12kN/m 0.497m m g V γ+==⨯=3sat w =20.121010.12kN/m γγγ'-=-=s w (2)75%0.7950.2050.75=0.154m m ==⨯饱和度时，，w s 30.7950.1541019.09kN/m 0.497m m g V γ++==⨯=w s 0.30919.3%1.60m w m ===【华山论剑点评】可只设V s =1的方法最简便，其他两种方法可不练，考试实战一般都采用方法一做题，形成脑海中的三相图，通过孔隙比e 作为过渡参数，理解记忆常用土力学公式，从而求得重度、密度、饱和度、含水量等参数，多做三相图相关的训练，三相图相关考题一般能在2分钟内快速解决，练习方法详见华山论剑岩土培训土力学第一章精讲课件及视频《脑海中的三相图》。
土力学课件(清华大学)土力学绪论
什么是土？
土及土力学有哪些特点？ 为什么要学习土力学？ 土力学包括哪些内容？ 如何学好土力学？
一般固体： 液体： 土体（散粒体）：
可保持固定的形状
不具有特定的形状
具有一定但不固 定的形状
土体的特点
碎散性
岩石风化或破 碎的产物，是 非连续体
• 受力以后易变形，强度低 • 体积变化主要是孔隙变化 • 剪切变形主要由颗粒相对 位移引起
连续墙并对塔周围与塔基进行钻 孔注浆和打设树根桩加固塔身。
1986年：开工 1990年：人工岛完成 1994年：机场运营 面积：4370m×1250m
填筑量：180×106m3
平均厚度：33m
世界最大的人工岛
日本 关西机场
关西机场
问题：沉降大且不均匀
• 设计沉降：5.7-7.5 m
• 完成时(1990年)实际沉降： 8.1 m，5cm/月 • 预测主固结需：20年 • 比设计多超填：3m
可归结为与土有关的 渗透问题
案例总结（三）
土工结构物或地基
强度问题 变形问题 渗透问题
土
强度特性 变形特性 渗透特性
土力学可以解决工程实践问题，这正是土力学存 在的价值以及我们学习土力学的目的。
学习土力学的目的
课程绪论：土力学及其特点
什么是土？
土及土力学有哪些特点？ 为什么要学习土力学？ 土力学包括哪些内容？ 如何学好土力学？
土壤在自然界的位置
土壤带 腐殖质层 淀积层 母质层
土壤有非常复杂的形成过程，并具有独特 的层状构造。土壤剖面一般包含枯枝落叶 层、腐殖质层、淀积层和母质层四个基本 层次。 传统岩土工程的范畴 风化、搬运、沉积 土壤 地质大循环：岩石 地质成岩作用 生物小循环： 生物活动所造成的土壤 有机质的循环
土力学第三版清华与第二版
土力学第三版清华与第二版标题:"土力学第三版清华与第二版的比较"简介:本文将对清华大学出版社出版的土力学第三版与第二版进行比较，分析其在内容、结构和更新方面的差异。
正文:土力学是土木工程中的重要学科，对于土体的力学性质和行为进行研究，为工程设计和施工提供基础理论支持。
在土力学教材的出版中，清华大学出版社出版的土力学第二版备受欢迎和推崇。
而如今，他们推出了土力学第三版，本文将对这两个版本进行比较。
首先，土力学第三版与第二版相比，在内容方面进行了更新和扩充。
第三版增加了最新的研究成果和实践经验，包括新的试验方法和案例研究。
这使得读者能够更全面地了解土力学领域的最新进展，并将其应用于实际工程中。
与此同时，第三版也修订和完善了第二版中存在的一些错误和不足之处，提高了内容的准确性和可信度。
其次，第三版与第二版在结构和组织上也有所不同。
第三版采用了更清晰的章节划分和内部结构，使读者更容易跟随和理解。
每个章节都有明确的目标和重点，并提供了详细的解释和图示。
此外，第三版还增加了练习题和案例分析，帮助读者巩固所学知识并将其应用到实际问题中。
需要注意的是，本文不会涉及到具体的土力学理论和方法，也不会包含任何广告信息或侵权争议。
我们致力于提供一篇清晰流畅的文章，以增加读者对于土力学第三版与第二版的了解和比较。
综上所述，土力学第三版清华与第二版之间存在一些差异。
第三版在内容、结构和更新方面做出了改进，能够更好地满足读者的需求。
然而，第二版作为备受赞誉的经典教材，仍然具有其独特的价值和贡献。
无论是选择第三版还是第二版，读者都能获得宝贵的土力学知识，并在工程实践中受益匪浅。
清华土力学第三版教材
清华土力学第三版教材
清华土力学第三版教材是清华大学土木工程系编写的一本土力学教材。
该教材主要面向土木工程专业的本科生和研究生，旨在系统地介绍土壤力学与基础工程的理论与应用。
该教材内容包括土壤物理性质、固结与压缩、孔隙水流动、渗透压与水平衡、土的弹性力学性质、土的塑性力学性质、土的破坏与强度、岩土体的渗流与变形、岩土工程中的迁移力学、固结与压缩问题的应用等内容。
教材注重理论与实践的结合，理论部分以数学工具为基础，深入浅出地解释土力学原理和方法，实践部分通过大量的例题和工程实例，帮助学生理解土力学的应用。
此外，教材还包括大量的习题和答案，供学生进行自主学习和练习。
清华土力学第三版教材是一本经典的土力学教材，被广泛应用于土木工程专业的教学和科研领域。
土力学课件(清华大学)1
粒径级配曲线和指标的应用
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
原生矿物 - 石英、长石、云母等
矿物质
固体成分 有机质
无定形氧化物胶体
次生矿物
可溶盐
粘土矿物
具有和原生矿物很不相同的特性 对粘土性质的影响很大
固体颗粒 - 矿物成分
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
粘土矿物是一种复合的铝-硅盐晶体，颗粒呈片状，是由硅 片和铝片构成的晶包所组叠而成，可分成高岭石、伊利石和 蒙特石三种类型。
蒙特石
伊利石
粘 土 矿 物
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
粘土的电泳和电渗现象
(列依斯, 1809)
粘土粒
+ 玻璃筒
水位 升高
粘土膏 玻璃皿
粘土矿物的带电性质
研究表明，片状粘土颗粒 表面常带有电荷，净电荷 通常为负电荷
粘土颗粒 水分子
ห้องสมุดไป่ตู้
阳离子
粘土矿物的带电特性
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒 原生矿物：一般颗粒较粗，呈粒状。有 圆状、浑圆状、棱角状等。 次生矿物：颗粒较细，多呈针状、片状、 扁平状。 比表面积：单位质量土颗粒所拥有的总 表面积。对于粘性土，其大小直接反应 土颗粒与四周介质,特别是水,相互作用 的强烈程度,是代表粘性土特征的一个 很重要的指标。 高岭石的比表面积为：10-20m2/g,伊利 石：80-l00m2/g,蒙特石：800m2/g。 粗颗粒的形状
土体的三相构成
§1.2 土的三相组成 – 固体颗粒
• 粒组 按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类 • 界限粒径 60
巨粒
(mm)
0.075
粗粒
砾石 砂粒
清华大学版土力学
规范法
沉降计算分层总和法注意问题
固结过程
p
h
p w
p
h h
h 0
p
基本假定
①土层均匀且完全饱和；
②土颗粒与水不可压缩；
③变形是单向压缩（水的渗出和土层压缩是单向的）；
④荷载均布且一次施加；
⑤渗流符合达西定律且渗透系数保持不变；
⑥压缩系数a是常数。
固结微分方程的解析解
2 4p mππ 2 π u(z, t) sin Tv exp m π i 1 2H 4
R
N
W
A
对坡面压力：
N T
(由于无限土坡两侧作用力抵消)
抗滑力： 抗滑安全系数：
R Ntg W costg
抗滑力 R W cos tg Fs tg 滑动力 T W sin tg
无渗流的无限长土坡---讨论
当=时，Fs=1.0，天然休止角
•可见安全系数与土容重无关 •与所选的微单元大小无关。 即坡内任一点或平行于坡的任一滑裂 面上安全系数Fs都相等
有沿坡渗流情况—讨论
' tan Fs sat tan
•
J
W
0.5 sat
R
与无渗流比较Fs减小近一倍
N
注：意味着原来稳定的坡，有沿坡渗流时可能破坏 • 与容重有关
• 与所选V大小无关，亦即在这种坡中各点安全系数相同
粘性土坡的稳定分析方法
1) 瑞典圆弧法 2) 瑞典条分法 3) 简化Bishop条分法 4) 通用条分法(Janbu法) O
土坡稳定性分析
土坡稳定性分析
造成滑坡的原因
土力学(清华大学出版社)课后习题及答案
第一章1-1：已知：V=72cm 3 m=129.1g m s =121.5g G s =2.70 则： 129.1121.56.3%121.5s s m m w m --===3333129.1*1017.9/72121.5452.7724527 1.0*27121.5*1020.6/72s s s V s sat w V s sat sat m g g KN m v m V cm V V V cm m V m g g g KN m V V γρρργρ========-=-=++=====3320.61010.6/121.5*1016.9/72sat w s d sat d KN m m g KN m V γγγγγγγγ'=-=-===='>>>则 1-2：已知：G s =2.72 设V s =1cm 3则33332.72/2.72 2.72*1016/1.7 2.720.7*1*1020.1/1.720.11010.1/75% 1.0*0.7*75%0.5250.52519.3%2.720.525 2.721.s s s d d s V w w r w w V r w s w s g cm m gm g g KN m V m V g g KN m V KN m m V S g m w m m m g g V ργρργργγγργρ======++===='=-=-========++===当S 时，3*1019.1/7KN m =1-3：3477777331.70*10*8*1013.6*1013.6*10*20%2.72*1013.6*10 2.72*10850001.92*10s d w s s wm V kg m m w kg m m V mρρ======++==挖1-4：甲：33334025151* 2.72.7*30%0.81100%0.812.70.811.94/10.8119.4/2.71.48/1.8114.8/0.81p L P s s s s w r wV ws w s w s d s w d d vsI w w V m V g m g S m V m m g cm V V g KN m m g cm V V g KN m V e V ρρργρργρ=-=-=======∴==++===++=====+====设则又因为乙：3333381 2.682.68*22%0.47960.47962.680.47962.14/10.47962.14*1021.4/2.681.84/1.47961.84*1018.4/0.4796p L p s s s s w s V s w s V s d s w d d VsI w w V m V g m m w g V cm m m g cm V V g KN m m g cm V V g KN m V e V ρργρργρ=-========++===++======+=====设则则γγ∴<乙甲 d d γγ<乙甲 e e >乙甲 p p I I >乙甲则（1）、（4）正确 1-5：1s w d G eρρ=+ 则2.7*1110.591.7022%*2.7185%0.59s wds r G e wG S e ρρ=-=-====>所以该料场的土料不适合筑坝，建议翻晒，使其含水率降低。
清华大学李广信土力学重点知识总结(期末、考研)
土力学笔记（清华二版）第一章土的物理性质和工程分类1.1土的形成1.土的特点碎散性岩石风化或破碎的产物，非连续体受力易变形，强度低体积变化主要是孔隙变化剪切变形主要由颗粒相对位移引起三相性固、液、气受力后由三相共同承担相间存在复杂相互作用孔隙水和孔隙气可流动天然性自然界的产物，存在自然变异性非均匀性各向异性时空变异性2.三大问题、三大特性：强度、变形、渗透1.2土的三相组成1．根据三相比例不同，将土分为：饱和土、非饱和土、干土2．粒径级配：粒径大小及不同尺寸颗粒在土中占的百分比3．巨粒土＞60mm 、粗粒土＞0.075、细粒土≤0.075；4．粗粒土：以砾石和砂石为主的土，也称无黏性土5．细粒土：以粉粒和黏粒为主的土，也称黏性土6．粒径级配分析方法：筛分法（适用于粒径大于）0.075；水分法（粒径小于0.075）7．粒径级配曲线：横坐标为土颗粒直径（mm ），纵坐标为小于某粒径的土颗粒累积含量（百分比）8．粒径级配曲线的用途：了解土的粗细程度；粒径分布的均匀程度，分布连续性程度来判断土的级配优劣。
9．重要参数：1d50：平均粒径，表粗细；d10：有效粒径，细颗粒代表值；d30：连续粒径，表连续性；d60：控制粒径，粗颗粒代表值。
2两点：某粒径范围内土颗粒所占质量百分数，陡多，缓少，平缺10．不均匀系数Cu ：Cu=d60/d10；Cu ＞5不均匀土11．曲率系数：1060230c d d d C ⨯=；Cc ＜1或＞3表示级配曲线不连续。
12．级配良好的土：土的级配不均匀Cu ≥5，且级配曲线连续（Cc=1-3），适用于填方工程。
13．土中水：自由水：毛细水，重力水；结合水：强结合水，弱结合水14．土中气：封闭气体，自由气体1.3土的物理状态15．最基本指标1土的密度：单位体积土的质量，g vργρ==;m2土粒比重（土粒相对密度）：土粒的质量与同体积纯蒸馏水在4℃时的质量之比，数值上等于土粒的密度。
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沉降计算分层总和法基本原理
分别计算基础中心点下地基各个分层土的 压缩变形量，求和
一维问题
均匀土层压缩基本课题
H/2
cz
H 2
H/2
p
γ,e1
σz=p H
侧限条件
压缩前
p1 cz
e1
压缩后
p2 cz z
e2
S zH vH
e1
e e2
Vs 1 Vs 1
z
v
e 1 e1
e1 e2 1 e1
固结
饱和土压缩的全过程叫做土的固结
24
土的固结状态
先期固结压力：土体在固结过程中所受的 最大竖向有效应力
正常固结土：先期固结压力等于现时的土 压力pc＝p1
超固结土：先期固结压力大于现时的土压 力pc>p1
欠固结土：先期固结压力小于现时的土压 力pc<p1
固结度
固结度（Ut）：土的固结过程中某一时间t 的固结沉降量s1与固结稳定的最终沉降量s 之比
p2i
Si
ai 1 e1i
( p2i
p1i )HiaiFra bibliotek1 e1iziHi
p
Si
ziHi
Esi
ziHi
Ei
用e-p曲线计算
Si
ai 1 e1i
( p2i
p1i )Hi
ai 1 e1i
zi Hi
Si
ai 1 e1i
Ai
Ai p0 (zii zi1i1)
i 平均附加应力系数
规范法
p0
（1）层状构造；（2）分散构造；（3）裂 隙构造（4）结核状构造
土的工程特性
（1）压缩性高； （2）强度低； （3） 透水性大
土的渗透性和渗流问题
水力坡降 i
单位渗流长度上的水头损失
渗流压密
向下渗流使得有效应力增加，导致土层发 生压密变形，称渗流压密
达西定律
渗透速度与水力梯度呈线性关系的运动规 律
地面地面
γ1 γ1
h1 h1
γ2 γ2
h2 h2
γ3' γ3'
h3 h3
σsz=σγs1zz=+γ1γh21z++γγ23h'z2+γ'3h3
应力概念
自重应力 附加应力 有效应力 孔隙水应力 超静水孔隙应力
布辛内斯克公式
竖直集中力作用下半无限空间弹性体内任 一点应力的解析解。
角点法
地面
(d)确定计算深度zn
自重应力
(e)地基分层Hi
(f)计算每层沉降量Si
p
d p0
szi zi
d
基底
Hi
附加应力
(g) 各层沉降量叠加
沉降计算深度
用e-p曲线计算
地面
p
d 基底
e
S
zH
vH
e1 e2 1 e1
H
自重应力
d p
0 szi zi
Hi
附加应力
e1i
沉降计算深度
e2i
szi
zi
有效应力原理
A： 土单元的断面积 As： 颗粒接触点的面积 Aw： 孔隙水的断面积
a-a断面竖向力平衡：
A AS Aw
u：孔隙水 a
压力
A Psv uAw
Psv Aw u
AA
有效应力σ’
Aw 1 A
'u
a
PS
PSV
PS
有效应力
有效应力：由土骨架传递（或承 担）的应力
2．当法向应力不很大时，抗剪强度可简化为法向应力的线性
函数
f c tg
3.土单元体中，任何一个面上的剪应力大于该面上土的抗剪度 ，土单元体即发生破坏，用破坏准则表示
41
库仑定律
f c tg
f c' 'tg c'( u)tg '
42
确定土体中剪切破坏面的位置
破裂面位置与最大主平面成 45 ,即 45
流砂与管涌
当动水力足够大时，会将土体冲起，造成 破坏。当动水力梯度大于土的浮重度时， 土体被水冲起的现象，称为流土
当土体颗粒级配不连续时，水流可将土体 粗粒孔隙中充填的细粒土冲走，破坏土的 结构，这种作用称作管涌。
流土与管涌的区别
土体中的应力计算
地基中的自重应力及分布规律
地面
z
σsz=γz
固结微分方程的解析解
u(z, t)
4p π
i1
sin
mππ 2H
exp
m2
π2 4
Tv
m＝1，3，5，7······
Tv
Cv H2
t
时间因数
反映孔隙水压力的消散程度－固结程度
固结度
固结度
0.0 0.2 0.4
1
0.6 0.8 1.0
0.001
2
3 透水边界
渗 流
不透水边界
0.01
0.1
孔隙应力：由土中孔隙流体水和 气体传递(或承担）的应力
孔压系数
土体在不排水和不排气条件下，由外荷载 引起的孔隙压力增量与应力增最的比值。
固结过程孔压系数的变化
外荷载 附加应力σz
土骨架：有效应力
孔隙水：孔隙水压力
应力历史
土在其形成的地质年代中所经受的应力变 化情况称为应力历史。
土的压缩性的地基沉降计算
土力学重点知识点
土的三相性
土的物理性质指标
1）土的密度、重度 2）土粒的比重 3）土的饱和度 4）土的含水量 5）土的孔隙比和空隙率
土的结构与构造
（1）单粒结构；（2）蜂窝结构；（3）絮 状结构
（1）层状构造；（2）分散构造；（3）裂 隙构造（4）结核状构造
土的结构与构造
（1）单粒结构；（2）蜂窝结构；（3）絮 状结构
2
2
1f
450+/2
450+/2
c O 3
1f
图5-7 土的破裂面确定
挡土结构物上土压力
45
三种土压力的大小关系
静止土压力对应于图中A点，墙位移为0，墙后土体处于弹性 平衡状态
主动土压力对应于图中B点，墙向离开填土的方向位移，墙 后土体处于主动极限平衡状态
S
zH
vH
e1 e2 1 e1
H
基本假定和基本原理
（a）假设基底压力为线性分布 （b）附加应力用弹性理论计算 （c）只发生单向沉降：侧限应力状态 （d）只计算固结沉降，不计瞬时沉降和次固结沉降 （e）将地基分成若干层，认为整个地基的最终沉降
量为各层沉降量之和：
S Si
计算步骤
(a)计算原地基中自重应力分布 (b)基底附加压力p0 (c)确定地基中附加应力分布
0z(i1)
zi-1 zi
Ai
0zi
附加应力
沉降计算分层总和法注意问题
固结过程
p
h p w
p
h h
h 0
p
基本假定
①土层均匀且完全饱和； ②土颗粒与水不可压缩； ③变形是单向压缩（水的渗出和土层压缩是单向的）； ④荷载均布且一次施加； ⑤渗流符合达西定律且渗透系数保持不变； ⑥压缩系数a是常数。
时间因数
曲线1 曲线2 曲线3
1
沉降与时间的关系
t
Tv
Cv H2
t
U t＝1
8
2
e
4
2
Tv
（ 1)
St UtS
沉降与时间的关系
Ut
St S
从 Ut 查表（计算）确定 Tv
t Tv H 2 Cv
土的抗剪强度
莫尔库伦破坏理论要点
1．破坏面上，材料的抗剪强度是法向应力的函数。
f f ( )