土力学复习题

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1、 真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。土的粗细常用平均粒径（mm）d50表示，d50指土中大于或小于此粒径的土粒含量均占50。D10有效粒径（de）；d50平均粒径；d30 中值粒径； d60限制粒径；。土的不均匀系数CuCu=d60/d10Cu反映大小不同粒组的分布情况，即土粒大小及粒度的均匀程度，Cu5的土称为级配良好的非均粒土。土的曲率系数CcCc=13时，为级配连续； Cc 3时，级配不连续。粗粒土：土中粒径0.075mm的质量超过全部质量的50%。细粒土：土中粒径0.075mm的质量小于全部质量的50%。岩土工程勘察规范中的分类法：将粒径2mm的质量超过50%的称为碎石土

2、；将粒径2mm的质量小于50而大于0.075mm的质量超过50%的称为砂土；将大于0.075mm的质量小于50%的定为粉土或粘性土。碎石土、砂土和粉土又称为无粘性土。 土中的粘土颗粒在电场中向阳极泳动的现象称为电泳。而土中的液体渗向阴极，称为电渗。这两种现象是同时发生的，称为电动现象。粘粒表面产生电荷的原因：1、选择性吸附；2、表面分子的离解；3、同晶替换颗粒表面的负电荷构成电场的内层（决定电位层）。水中被吸引在颗粒表面的阳离子和定向排列的水分子构成电场的外层（反离子层）。合称双电层1 / 12受颗粒表面电场作用力吸引而包围在颗粒周围，不传递静水压力不能任意流动的水，称为结合水。从水分子的角度

3、讲，双电层的外层就是结合水层。特点：包围在土颗粒四周，不传递静水压力，不能任意流动存在矿物结晶中的水，只有在高温（大于105）下，才能使之从矿物中析出，故可将它视作矿物本身的一部分。 特点：包围在土颗粒四周，不传递静水压力，不能任意流动自由水指土粒表面引力作用范围之外的水，与普通水一样，受重力支配，能传递静水压力并具有融解作用 。重力水是在重力和水位差作用下能在土中流动的自由水。它是土中其它类型水的来源。重力水具有融解能力，能传递静水和动水压力，并对土粒起浮力作用 。土粒密度是指固体颗粒的质量与其体积之比，即单位体积土粒的质量。 土粒密度大小决定于土粒的矿物成分，与土的孔隙大小和含水多少无关，

4、它的数值一般在2.602.80g/cm3之间土粒比重 Gs 土粒的质量与同体积纯蒸馏水在4C时的质量之比。无量纲。 土的密度是指土的总质量与总体积之比，即单位体积土的质量，其单位是g/cm3。1、天然密度天然状态下单位体积土的质量，称天然密度，即：天然密度常见值为1.62.2g/cm3，小于土粒密度值，它是一个实测指标。土的孔隙中完全没有水时的密度，称土的干密度，指单位体积干土的质量，即干密度与土中含水多少无关，只取决于土的矿物成分和孔隙性。土的干密度一般在1.41.7g/cm3之间。 3、饱和密度土的孔隙完全被水充满时的密度称为饱和密度，是指土孔隙中全部充满液态水时的单位体积土的质量，即工程

5、上常用重度指标，它指单位体积土的重量，kN/m3对于同一种土来讲，土的天然重度、干重度、饱和重度、浮重度在数值上有如下关系： 天然重度、干重度d及饱和重度sat、浮重度1、含水量含水量指土中所含水分的质量与固体颗粒质量之比，以百分数表示，又称土的含水率。一般所说的含水量指的是天然含水量。土的孔隙中全被水充满时的含水量，称为饱和含水量wsat。 饱和含水量既能反映土孔隙中全部充满水时含水多少。又能反映土的孔隙率大小。 土孔隙中所含水的体积与土中孔隙体积的比值称为土的饱和度，以百分数表示。或天然含水量与饱和含水量之比：饱和度可以说明土孔隙中充水的程度，其数值为0100%。干土：Sr=0；饱和土：S

6、r=100%。工程实际中，按饱和度大小常将砂类土划分为如下三种含水状况：Sr80% 饱和的孔隙度又称孔隙率，指土中孔隙总体积与土的总体积之比，用百分数表示。土的孔隙度取决于土的结构状态，砂类土的孔隙度常小于粘性土的孔隙度。孔隙比指土中孔隙体积与土中固体颗粒总体积的比值，用小数表示， 土的孔隙比说明土的密实程度，按其大小可对砂土或粉土进行密实度分类。在岩土工勘察规范（GB50021-94）中，用天然孔隙比来确定粉土的密实度。e0.9 稍密孔隙度与孔隙比的关系为土的孔隙度一般为2752%。新沉积的淤泥，孔隙度可达80%。 土粒密度、天然密度、含水量是三个基本实测指标、即通过试验直接测定。 土从某种

7、稠度状态转变为另一种状态时的界限含水量称为稠度界限，又称为Atterberg界限 工程上常用的有液性界限wL和塑性界限wp 液性界限，相当于土从塑性状态转变为液性状态时的含水量，简称液限 wL 粉土的液限在3238%之间，粉质粘土为3846%，粘土为4050%。 塑性界限，相当于土从半固体状态转变为塑性状态时的含水量，简称塑限 wp 常见值为1728% wL和wp的差值可以反映可塑性的大小，工程上定义为塑性指数 IP IP=wL-wp 1994年国家标准岩土工程勘察规范按塑性指数IP将粘性土分为两类，IP17为粘土，17IP10为粉质粘土，IP10为粉土或砂类土。 粘性土即使具有相同的含水率，

8、也未必处于同样的状态，与无粘性土的相对密实度相似，粘性土的状态用液性指数来判别。 液性指数表征了土的天然含水率与界限含水率之间的相对关系，表达了天然土所处的状态。 IL0 固态 0 IL 1 塑态 0 IL 0.25 硬塑状态 0.25 IL 0.75 可塑状态 0.751 流塑状态 在实际工程应用中规定，土中粒径d0.075mm（有的规范用0.1mm）的土粒质量大于全部土粒质量的50%时称为粗粒土， 小于50%时称为细粒土。 粗粒土可以按粒径级配进一步细分。 细粒土多用塑性指数Ip或液限wL加塑性指数Ip进行细分。 砂类土是粒径大于2mm的颗粒含量不超过50%，粒径大于0.075mm的颗粒含

9、量超过50%的土。 4、粘性土粘性土是粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过50%，塑性指数Ip大于10的土。 对同一种土料，分别在不同的含水率下，用同一击数将他们分层击实，测定土样的含水率和密度，然后以含水率为横坐标，干密度为纵坐标，绘制击实曲线。 从图中可以看出，当含水率较小时，土的干密度随着含水率的增加而增大，而当干密度增加到某一值后，含水率继续增加反而使干密度减小。干密度的这一最大值称为该击数下的最大干密度，此时对应的含水率称为最优含水率。 渗透：由于土体本身具有连续的孔隙，如果存在水位差的作用，水就会透过土体孔隙而发生孔隙内的流动。土具有被水透过的性能称为土的渗透性。渗透变形的形式渗

10、透变形可分为：流土和管涌两种基本形式。流土：在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动而流失的现象。它主要发生在地基或土坝下游渗流溢出处。管涌：在渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发生移动并被带出的现象。它主要发生在砂砾土中。土可细分为：管涌型土；过渡型土；流土型土。渗流力的概念水在土体中流动时，将会引起水头的损失。这种水头损失是由于水在土体孔隙中流动时，力图拖曳土粒而消耗能量的结果。渗流力：渗透水流施于单位土体内土粒上的拖曳力，也称渗透力、动水压力。渗流力的大小与水力梯度成正比，其作用方向与渗流（或流向）方向一致，是一种体积力。水力梯度：在含水层中沿水流方向每单位距离的水头

11、下降值。由于土本身的有效重力引起的应力称为自重应力。自重应力一般是自土体形成之日起就产生于土中。有地下水土时自重应力计算 当计算地下水位以下土的自重应力时，应根据土的性质确定是否需要考虑水的浮力作用。 通常认为水下的砂性土是应该考虑浮力作用的。粘性土则视其物理状态而定： 若水下的粘性土其液性指数IL1，则土处于流塑(液态)状态，土颗粒之间存在着大量自由水，可认为土体受到水浮力作用； 若IL 0，则土处于坚硬(固态)状态，土中自由水受到土颗粒间结合水膜的阻碍不能传递静水压力，故认为土体不受水的浮力作用； 若0IL1，土处于塑性状态，土颗粒是否受到水的浮力作用就较难肯定，在工程实践中一般均按土体受

12、到水浮力作用来考虑。 若地下水位以下的土受到水的浮力作用，则水下部分土的重度按有效重度g 计算，其计算方法同成层土体情况。存在隔水层时土的自重应力计算 当地基中存在隔水层时，隔水层面以下土的自重应考虑其上的静水压力作用。式中，ri第i层土的天然重度，对地下水位以下的土取有效重度r i；hw 地下水到隔水层的距离(m)。 在地下水位以下，如埋藏有隔水层,由于不透水层中不存在水的浮力，所以层面及层面以下的自重应力应按上覆土层的水土总重计。 土中水平自重应力计算 假定在自重作用下，没有侧向变形和剪切变形。根据弹性力学理论和土体侧限条件，则水平自重应力，有： 竖向自重应力： 水平自重应力： 静止土压力

13、系数：式中，m 泊松比，K0也叫侧压系数，(0.330.72)，通过实验测定，它是土体在无侧向变形条件下有效小主应力 与有效大主应力 之比。基础底面传递给地基表面的压力称为基底压力。土中的附加应力是由建筑物荷载所引起的应力增量，(即指建筑物荷重在土体中引起的附加于原有应力之上的应力)。双层地基的影响 在柔性荷载作用下，将土体视为均质各向同性弹性土体时土中附加应力的计算与土的性质无关。但是，地基土往往是由软硬不一的多种土层所组成，其变形特性在竖直方向差异较大，应属于双层地基的应力分布问题。有两种情况：一种是坚硬土层上覆盖着不厚的可压缩土层即薄压缩层情况；即E1E2时，则土中附加应力分布将发生应力

14、集中的现象。另一种是软弱土层上有一层压缩性较低的土层即硬壳层情况，即E1E2，则土中附加应力将发生扩散现象。地基指的是直接承受构造物荷载影响的地层。基础下面承受建筑物全部荷载的土体或岩体称为地基。土体变形可分为：体积变形和形状变形。地基土层发生变形的主要因素 内因：土具有压缩性 外因：主要是建筑物荷载的作用 在附加应力作用下，地基土将产生体积缩小，从而引起建筑物基础的竖直方向的位移（或下沉）称为沉降。为什么研究沉降？基础的沉降量或者各部位的沉降差过大，那么将影响上部建筑物的正常使用，甚至会危及建筑物的安全。在外力作用下，土颗粒重新排列，土体体积缩小的现象称为压缩。通常，均认为土体压缩完全是由于

15、土中孔隙体积减小的结果。土的压缩随时间增长的过程称为土的固结。目前工程中广泛采用的计算地基沉降的分层总和法是以无侧向变形条件下的压缩量公式为基础的，它的基本假定是：（1）土的压缩完全是由于孔隙体积减小导致骨架变形的结果，土粒本身的压缩可忽略不计；（2）土体仅产生竖向压缩，而无侧向变形；（3）土层均质且在土层厚度范围内，压力是均匀分布的。分层总和法的基本思路是：将压缩层范围内地基分层，计算每一分层的压缩量，然后累加得总沉降量。分层总和法有两种基本方法：ep曲线法和elgp曲线法。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。对某一深度z处土层经时间t后，

16、该点的固结度可用下式表示式中：uo初始孔隙水应力，其大小即等于该点的附加应力p； ut时刻该点的孔隙水应力。某一点的固结度对于解决工程实际问题来说并不重要，为此，常常引入土层平均固结度的概念，它被定义为式中：st经过时间t后的基础沉降量； s基础的最终沉降量。实际计算地基土的压缩量时，只须考虑某一深度范围内内土层的压缩量，这一深度范围内的土层就称为“压缩层”。对于一般粘性土，当地基某深度的附加应力z 与自重应力s之比等于0.2时，该深度范围内的土层即为压缩层；对于软粘土，则以z / s=0.1为标准确定压缩层的厚度。土的强度是指一部分土体相对于另一部分土体滑动时的抵抗力，实质上就是土体与土体之

17、间的摩擦力。 土的抗剪强度是指土体对于外荷载所产生的剪应力的极限抵抗能力。首先决定于它本身的性质，即土的组成，土的状态和土的结构，这些性质又与它形成的环境和应力历史等因素有关；其次还决定于它当前所受的应力状态。n 因为土体并无外荷作用，只有土的自重作用，故在微元体各个面上没有剪应变，也就没有剪应力，凡是没有剪应力的面称为主应面。作用在主应面上的力称为主应力地基中任意平面mn上的应力状态现将作用在平面mn上的剪应力与地基土的抗剪强度进行比较：当，平面mn为稳定状态；当，平面mn发生剪切破坏；当，平面mn极限平衡状态。n 土中某点的应力是否达到破坏，通常用摩尔圆与库仑抗剪强度曲线的关系来说明。土的

18、摩尔库仑强度理论可归纳为如下几点：土的抗剪强度随该面上的正应力的大小而变土的强度破坏是由于土中某点的剪应力达到土的抗剪强度所致(；破裂面不发生在最大剪应力作用面(a=45，该面上的抗剪强度最大)上，而是在应力圆与强度包线相切点所代表的截面上，即与大主应力面成a=45+f/2交角(与大主应力的夹角为45-f/2)的斜面上。如果同一种土有几个试样在不同的大、小主应力组合下受剪破坏，则在图上可得几个摩尔极限应力圆，这些应力圆的公切线就是其强度包线。前已指出，库仑强度包线可视为一直线。根据摩尔库仑强度理论可建立土体极限平衡条件，即前式所表达的、与f、c关系的表达式。三轴压缩试验 三轴是指一个竖向和两个侧向而言，由于压力室和试样均为圆柱形，因此，两个侧向(或称周围)的应力相等并为小主应力而竖向(或轴向)的应力为大主应力在增加时保持不变，这样条件下的试验称为常规三轴压缩试验。 温馨提示：最好仔细阅读后才下载使用，万分感谢！