土力学期末试卷复习资料

一、名词解释 (每题 3 分 )1. 最优含水率:对于一种土，分别在不同的含水率下，用同一击数将他们分层击实，测定含水率和密度然后计算出干密度，以含水率为横坐标，以干密度为纵坐标，得到的压实曲线中，干密度的随着含水率的增加先增大后减小．在干密度最大时候相应的含水率称为最优含水率．2. 管涌：管涌是渗透变形的一种形式．指在渗流作用下土体中的细土粒在粗土颗粒形成的空隙中发生移动并被带出的现象．3. 前期固结应力：土在历史上曾受到的最大有效应力称为前期固结应力4. 被动土压力：当挡土墙向沿着填土方向转动或移动时，随着位移的增加墙后受到挤压而引起土压力增加，当墙后填土达到极限平衡状态时增加到最大值，作用在墙上的土压力称为被动土压力。

5. 粘土的残余强度：粘性土在剪应力作用下，随着位移增大，超固结土是剪应力首先逐渐增大，而后回降低，并维持不变；而正常固结土则随位移增大，剪应力逐渐增大，并维持不变，这一不变的数值即为土的残余强度。

二、是非题 (每题 1 分)1．附加应力大小只与计算点深度有关，而与基础尺寸无关。

（×）2．完全饱和土体，含水量w=100％（×）3．固结度是一个反映土体固结特性的指标，决定于土的性质和土层几何尺寸，不随时间变化。

(×)4．饱和土的固结主要是由于孔隙水的渗透排出，因此当固结完成时，孔隙水应力全部消散为零，孔隙中的水也全部排干了。

（×）5．土的固结系数越大，则压缩量亦越大。

（×）6．击实功能（击数）愈大，土的最优含水率愈大。

（×）7．当地下水位由地面以下某一深度上升到地面时地基承载力降低了。

（√）8．根据达西定律，渗透系数愈高的土，需要愈大的水头梯度才能获得相同的渗流速度。

（×）9．三轴剪切的CU试验中，饱和的正常固结土将产生正的孔隙水应力，而饱和的强超固结土则可能产生负的孔隙水应力。

（√）10．不固结不排水剪试验得出的值为零（饱和粘土）。

（√）三、填空题 (每题 3 分)1 .土的结构一般有___单粒结构__、__蜂窝状结构__和___絮状结构__等三种，其中__絮状结构____结构是以面～边接触为主的。

2. 常水头渗透试验适用于_透水性强的无粘性土___土，变水头试验适用于__透水性差的粘性土_。

3. 在计算矩形基底受竖直三角形分布荷载作用时，角点下的竖向附加应力时，应作用两点，一是计算点落在___角点___的一点垂线上，二是B始终指___宽度___方向基底的长度。

4.分析土坡稳定的瑞典条分法与毕肖甫法其共同点是__假设滑动面是圆弧面__、假定滑动体为刚体_，不同点是瑞典条分法不考虑条间力。

5. 地基的破坏一般有整体剪切破坏、局部剪切破坏和__冲剪破坏_等三种型式，而其中整体剪切破坏破坏过程将出现三个变形阶段。

四、问答及简述题 (共 30 分)1.为什么说在一般情况下,土的自重应力不会引起土的压缩变形（或沉降），而当地下水位下降时，又会使土产生下沉呢？(10分)一般情况下，地基是经过了若干万年的沉积，在自重应力作用下已经压缩稳定了。

自重应力已经转变为有效应力了，这种情况下，自重应力不会引起土体压缩。

但如土体是新近沉积，自重应力还未完全转变未有效应力，则自重应力将产生压缩。

（5分）当地下水位下降时，部分土层从水下变为水上，该土层原来受到浮托力作用，现该浮托力因水位下降而消失，相当于在该土层施加了一个向下的体积力，其大小等于浮托力。

该力必然引起土体压缩。

（5分）2. 简述用分层总和法求基础沉降的方法步骤。

(10分)1根据作用在基础上的荷载的性质，计算基底压力和分布 (2分)2将地基分层．(1分)3计算地基中土的自重应力分布(1分)4计算地基中垂向附加应力分布(1分)5按算术平均求各分层平均自重应力和平均附加应力(1分)6求第I层的压缩量，(2分)7将各个分层的压缩量累加，得到地基的总的沉降量. (2分)3. 土的粒径分布曲线和粒组频率曲线如何测得，有何用途？对级配不连续的土，这两个曲线各有什么特征？（10分）1. 土的粒径分布曲线：以土颗粒粒径为横坐标（对数比例尺）小于某粒径的土质量占试样的总质量的百分数为纵坐标绘制的曲线。

(2分)根据土的粒径分布曲线可以求得土中各粒组的含量，用于评估土的分类和大致评估的工程性质．某些特征粒径，用于建筑材料的选择和评价土级配的好坏。

(3分)2. 粒组频率曲线：以个颗粒组的平均粒径为横坐标对数比例尺，以各颗粒组的土颗粒含量为纵坐标绘得。

(2分)土的粒径分配曲线不仅可以确定粒组的相对含量，还可以根据曲线的坡度判断土的级配的好坏．(3分)五、计算题(共 30 分)1 . 某一取自地下水位下的饱和试样，用环刀法测定其容重。

环刀的体积为50cm3，环刀重为80g，环刀加土重为172.5g，该土的土粒比重为2.7，试计算该土样的天然容重、饱和容重、干容重及孔隙比。

（10分）解：ｍ＝７２．５－８０＝９２．５；ｖ＝50 ｃｍ3饱和土：ρ＝ρ==92.5／50＝1.85ｇ/ｃｍ3 (3分)r＝ｒ＝1.85×9.8＝18.13 ｋN／ｍ3 (2分)因为：；＝1.0=2.7/(1+1)=1.35ｇ/cm3；（4分） r＝1.35×9.8＝13.23kN/m3 （1分）d2. 对一完全饱和的正常固结土试样，为了模拟其原位受力状态，先在周围压力σｃ=140ＫＰａ作用下固结，然后再在Δσ3＝０的情况下进行不排水剪试验，测得其破坏时的σ1=260，同时测出破坏时的孔隙水应力Ｕf=110KPa，试求：（１）该试样的不排水强度Cｕ；（２）破坏时试样中的有效主应力σ＇1及σ＇3；（３）破坏时的孔隙水应力系数Ａf；（４）试样的固结不排水抗剪强度指标Cｃｕ、φcu和有效应力强度指标c', φ'。

(10分)解：1.σ3＝σｃ=140kPa；σ1＝260kPa; 故 Cu=(σ1-σ3)/2=(260-140)/2=60 kPa(2分)2、σ＇1＝σ1-uf=260-110=150 kPa; σ＇3＝σ3-uf=140-110=30 kPa (2分)3、 (2分)4、正常固结土，Ccu=0; C＇=0φcu＝17.5° (2分)φ＇＝41.8° (2分)3. 墙背直立的光滑挡土墙，墙高为10ｍ，两层填土的厚度与性质指标如下图所示，试求作用在墙背上总的主动土压力，并绘出压力分布图（10分）解：ka1=tg2(45-ø1／2)＝tg2(45-15)＝tg230 (1分)ka2=tg2(45-ø2／2)＝tg2(45-17)＝tg228 (1分)因C2>0，需判定下层土是否出现拉应力区下层土无拉应力区B点交界面上：pa1=r1H1ka1=16×3×tg230=16 kPa (2分)B点交界面下：pa2=r1H1ka2－2c2=16×3×tg228-2×8×tg28=5.1 kPa (2分)C点：pa3=（r1H1＋r2H2）ka2－2c2(2分)=（16×3＋20×7）×tg228-2×8×tg28=44.6 kPa Pa=0.5×3×16＋0.5×7×（5.1+44.6）(1) 谈谈你对“土的有效应力控制了土的强度与变形”这句话的理解。

答：有效应力公式w u +='σσ，式中σ为总应力，'σ为有效应力，w u 为孔隙水压力。

(2分) 由此得到重要的有效应力原理，它包含下述两点：1.土的有效应力'σ等于总应力σ减去孔隙水压力w u ； (1分)2.土的有效应力控制了土的变形及强度性能。

(2分)(2) 简述分层总和法计算地基沉降的主要步骤。

答：(1)地基土分层(2)计算各分层界面处土自重应力；(3)计算各分层界面处基底中心下竖向附加应力；(4)确定地基沉降计算深度（或压缩层厚度）；(5)计算各分层土的压缩量；(6)叠加计算基础的平均沉降量。

(5分)(3) 何谓“超固结比”，如何区分土体的固结状态？答：通过测定的前期固结压力p c 和土层自重应力p 0(即自重作用下固结稳定的有效竖向应力)状态的比较，定义超固结比OCR ：0/p p OCR c =。

(2分)根据超固结比的大小，将天然土层划分为正常固结土(OCR=1)、超固结土(OCR >1)和欠固结土(OCR <1)三类固结状态。

(3分)(4) 直剪试验模拟不同排水条件有哪几种试验方法? 实际工程中如何选用相应的试验指标?答：快剪试验近似模拟“不排水剪切”过程，得到的强度指标用q c 、q ϕ表示；固结快剪试验近似模拟“固结不排水剪切”过程，得到的抗剪强度指标用cq c 、cq ϕ表示；慢剪试验模拟“固结排水剪切”过程，得到的抗剪强度指标用s c 、s ϕ表示。

(3分)直剪试验用剪切速率的“快”与“慢”来模拟试验中的“不排水”和“排水”，对试验排水条件控制是不严格的。

有效应力强度指标可用直剪中的慢剪测定。

(2分)(5) 如何理解“砂性土土坡的稳定性只要坡角不超过其内摩擦角，坡高可不受限制”？答：砂性土土坡的滑动稳定安全系数可取为：βϕtan tan =K ，其中ϕ为砂性土的内摩擦角，β为土坡的坡角。

(3分)从式中可知，砂性土土坡的稳定性与坡高无关，只要坡角不超过其内摩擦角，则有1≥K ，在理论上，土坡处于稳定状态。

直剪试验有何优缺点?2、 答：直剪试验的优点在于其设备简单、土样制备及试验操作方便，在实际工程中应用广泛，工程技术人员接受和掌握性高。

缺点主要表现在以下几个方面：(1) 剪切面限定在上下盒间的平面而非沿最弱面剪坏；(2) 剪切面上切应力分布不均，竖向荷载会发生偏转(上下盒中轴线不重合)，主应力大小方向均在变化；(3) 试验时不能严格控制排水条件，并且不能量测孔隙水压力；(4) 剪切过程中土样的剪切面逐渐缩小，而在计算抗剪强度时仍按原截面积计算；(5) 试验时上下盒间的缝隙易嵌入砂粒，使结果偏大。

3、试比较朗肯土压力理论与库仑土压力理论的优缺点和各自的适用范围。

3、答：朗肯土压力理论和库伦土压力理论分别根据不同的假设，以不同的分析方法计算土压力，只有在最简单的情况下（），用这两种理论计算结果才相同，否则便得出不同的结果。

（1）朗肯土压力理论应用半无限弹性体中的应力状态和极限平衡理论的概念比较明确，公式简单，对于粘性土和无粘性土都可以直接应用该公式进行计算，故在工程中得到广泛的应用。

但其必须假定墙背直立、光滑、墙后填土水平，因而使应用范围受到限制，并由于忽略了墙背与填土之间的摩擦作用，使计算的主动土压力偏大，而计算的被动土压力偏小（2）库伦土压力理论根据墙后滑动土楔体的静力平衡条件推导出土压力计算公式，考虑了墙背与土之间的摩擦力，并可用于墙背倾斜，填土面倾斜的情况，但由于该理论假设土石无粘性土，不能将该公式直接应用于粘性土。