土力学第一章参考答案

第一章参考答案一、 简答题1.【答】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）。根据颗分试验成果绘制的曲线（采用对数坐标表示，横坐标为粒径，纵坐标为小于（或大于）某粒径的土重（累计百分）含量）称为颗粒级配曲线，它的坡度可以大致判断土的均匀程度或级配是否良好。2. 【答】 3. 【答】土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，经过不同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。与一般建筑材料相比，土具有三个重要特点：散粒性、多相性、自然变异性。4. 【答】土的结构是指由土粒单元大小、矿物成分、形状、相互排列及其关联关系，土中水的性质及孔隙特征等因素形成的综合特征。基本类型一般分为单粒结构、蜂窝结（粒径0.0750.005mm）、絮状结构（粒径10， CU5，不均匀系数3. 物理风化，化学风化，生物分化4. 硅氧晶片（硅片），铝氢氧晶片（铝片）5.Cu = d60 / d10，Cc = d230 / (d60 d10 )6. Cu 5，Cc = 137.岩石分化，散粒性，多相性 8.力学，土工测试 9.筛分，水分 10.太沙基（Terzaghi）三、 选择题1.C 2.C 3.D 4.C 5.C 6.A 7.C 8.A 9.D 10.C 11.B 12.B 13.D 14.D 15.D 16.D四、 判断改错题1.，不能传递静水压力。2. ，由风力搬运形成的土。3. ，结构改为构造。五、 计算题解：甲土颗粒级配曲线如下：孔径(mm)留筛土质量（g）小于该孔径的土质量(g)小于该孔径的土的百分数%201001000.524.375.775.70.2514.261.561.50.120.241.341.30.0514.826.526.50.0210.516160.016.010100.0054.15.95.90.0022.93310 粒度分布范围较大，土粒越不均匀，级配良好。乙土颗粒级配曲线如下：孔径(mm)留筛土质量（g）小于该孔径的土质量(g)小于该孔径的土的百分数%201001000.501001000.25051001000.1595950.05590900.0217.172.972.90.0132.940400.00518.621.421.40.00212.499w乙，但Sr甲不一定大于Sr乙。因为Sr=wds/e，它不仅与含水量w有关，还与ds、e有关。3. 【答】（1）液限wL：液限定义为流动状态与塑性状态之间的界限含水量。（2）塑限wp: 塑限定义为土样从塑性进入半坚硬状态的界限含水量。（3）缩限ws: 缩限是土样从半坚硬进入坚硬状态的界限含水量。（4）塑性指数IP 定义为土样的液限和塑限之差：IP = wLwP（5）液性指数：4. 【答】塑性指数IP是土的颗粒组合、矿物成分以及土中水的离子成分和浓度的指标。土颗粒越细、粘土矿物含量越多、土粒表面反离子层中低价阳离子增加，IP变大。IP是粘性土的分类标准。IP17为粘性土，10 IP 17为粉质粘土。5. 【答】（1）当地层温度降至零摄氏度以下，土中水冻结形成冻土。某些细粘粒土在冻结时，体积发生膨胀，即冻胀现象。（2）产生机理是由于土层在结冰时，周围未冻区土中的水分向冻结区迁移积聚的结果。6. 【答】土的塑性指数是划分细粒土的良好指标，它既能综合反映土的颗粒组成、矿物成分以及土粒吸附阳离子成分等方面的特性，但是不同的液限、塑限可给出相同的塑性指数，而土性却很可能不一样。塑性图考虑了塑性指数和液限两个方面，因此对细粒土分类更加合理。7. 【答】作为建筑地基的岩土，可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。8. 【答】相对密度大的，饱和度小。因为：由此看出：ds大的，Sr就小。9. 【答】（1）用e判断砂土的密实度的优点：应用方便，同一种土，密实砂土的空隙比一定比松散砂土的小；缺点：无法反映土的粒径级配因素。（2）用Dr判断砂土的密实度的优点：考虑了土级配因素，理论上完善；缺点:用长颈漏斗测定emax或用振动叉和击实金属法测定emin因人而异，难以获得较为科学的数据。10. 【答】野外判别碎石土密实度的方法：根据骨架颗粒含量和排列、可挖性、可钻性，将碎石土分为密实、中密、稍密、松散四种密实状态。11. 【答】（1）土的灵敏度定义为原状土强度与扰动土强度之比，即： St= 原状土强度扰动土强度。土的强度通常采用无侧限抗压强度试验测定，即：。土的灵敏度愈高，其结构性愈强，受扰动后土的强度降低就愈多。所以在基础施工中应注意保护基槽，尽量减少土结构的扰动。（2）饱和粘性土的结构受到扰动，导致强度降低，但当扰动停止后，土的强度又随时间而逐渐增大。粘性土的这种抗剪强度随时间恢复的胶体化学性质称为土的触变性。例如：在黏性土中打桩时，可利用土的灵敏度，桩侧土的结构受到破坏而强度降低，将桩打入土中；利用土的触变性，在停止打桩以后，土的强度逐渐恢复，桩的承载力增加。12. 【答】（a）横坐标是粒径，用对数表示，纵坐标是小于(或大于)某粒径的土重含量(或称累计百分含量)，用%表示；（b）横坐标是含水量，用%表示，纵坐标是土的干密度，单位g/cm3;（c）横坐标是液限，用%表示，纵坐标是塑性指数。13. 【答】含水量、击实能量、土的颗粒级配、试验条件。14. 【答】在一定的压实能量下使土最容易压实，并能达到最大干密度时的含水量称为土的最优含水量，用wop表示；相对应的干密度叫最大干密度，用rdmax表示。15. 【答】因为含水量小于最优含水量wop时，土中水主要是强结合水，颗粒间具有很大的分子引力，阻止颗粒移动，压实比较困难，干密度较小；当含水量适当增大时，土中结合水膜变厚，土粒间的连接力减弱而使粒易于移动，压实效果变好，干密度增加；当含水量继续增加时超过最优含水量wop出现了自由水，击实时水不易立即排除，阻止土粒靠近，压实效果下降，干密度又下降。16. 【答】粘性土渗透性很小，压实过程中含水量几乎不变，土中少量封闭气体很难全部赶走，要想击实到完全饱和状态是不可能的。17. 【答】含水量、土类及级配、击实功能、毛细管压力以及孔隙压力等，其中前三种影响因素是最主要的。18. 【答】对于粘性土，因粘土矿物含量高、颗粒细小，其物理状态与含水量关系非常密切。同一种粘性土随其含水量的不同，而分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态。但是由于含不同矿物成分的粘性土，即使具有相同的含水量，也未必处于同样的物理状态，因为含不同矿物成分的粘性土在同一含水量下稠度不同。在一定含水量下，一种土可能处于可塑状态，而含不同矿物颗粒的另一种粘性土可能处于流动状态。因此，考虑矿物成分的影响，粘性土的软硬状态不用含水量直接判断。二、 填空题1. 固态、半固态、可塑态、流动态、缩限、塑限、液限2. 孔隙比法、相对密实度法、标准灌入法3. 环刀法、比重瓶法、烘干法4. 锥式液限仪、搓条法、收缩皿法5. 粘性土的结构受到扰动时，导致强度降低，但当扰动停止后，土的强度又随时间而逐渐增大的性质。6. 越多。7. 粉土。8. 2。9. 体积、总体积。10.软硬。三、 选择题1.A 2.B 3.A 4.C 5.A 6.C 7.B 8.C 9.C 10.B 11.C 12.B 13.B 14.B 15.C 16.A 17.A 18.A 19.B 20.A 21.B 22.C 23.B 24.C 21题详解：压实前填料的干重度：压实后填土的干重度：根据压实前后土体干质量相等的原则计算填料的方量V1： 答案（B）正确四、 判断改错题1. P。2. ，无粘性土不具有可塑性。3. ，对粉土和粘性土分类。4. ，是反映砂土本身的密实程度。5. ，去掉“及其形状”。6. ，将“55%”改为“50%”。7. ，二者没有必然联系。8. ，同一种土的压实能量越大，最优含水量越小。9. ，液性指数相同时软硬程度才相同。10. ，保持不变。五、 计算题1. 解： 2. 解：设土颗粒体积为1 由得 3. 解：由 因为1/3所以该砂土的密实度为中密。4.解：由 得 因为10IP=1617,该粘性土应定名为粉质粘土；因为0.75IL=0.811.0,所以该粘性土的状态为软塑。5.解：由得因为2/3所以该砂土的密实度为密实。6.解：由得 由，且，得 当时，当时，故应加水7.解：由得 8. 解： 9.解：设V=1m3，则 粗颗粒质量 细颗粒质量 粗颗粒体积 粗颗粒孔隙体积 细颗粒土的干密度 压实后的孔隙比 10.解：（1） （2）填土场 取土场（）洒多少水11. 解： 粉质粘土加水前 可塑状态加水后 流塑状态12. 解： 联立求解，得13. 解： 需加水 14. 解： 15. 解： 16. 解：由 得 由 得 需加水 第三章 参考答案一、 简答题1.【答】起始水力梯度产生的原因是，为了克服薄膜水的抗剪强度0(或者说为了克服吸着水的粘滞阻力)，使之发生流动所必须具有的临界水力梯度度。也就是说，只要有水力坡度，薄膜水就会发生运动，只是当实际的水力坡度小于起始水力梯度时，薄膜水的渗透速度V非常小，只有凭借精密仪器才能观测到。因此严格的讲，起始水力梯度I0是指薄膜水发生明显渗流时用以克服其抗剪强度0的水力梯度。2. 【答】（1）土的粒度成分及矿物成分。土的颗粒大小、形状及级配，影响土中孔隙大小及其形状，因而影响土的渗透性。土颗粒越粗，越浑圆、越均匀时，渗透性就大。砂土中含有较多粉土及粘土颗粒时，其渗透系数就大大降低。（2）结合水膜厚度。粘性土中若土粒的结合水膜厚度较厚时，会阻塞土的孔隙，降低土的渗透性。 （3）土的结构构造。天然土层通常不是各向同性的，在渗透性方面往往也是如此。如黄土具有竖直方向的大孔隙，所以竖直方向的渗透系数要比水平方向大得多。层状粘土常夹有薄的粉砂层，它在水平方向的渗透系数要比竖直方向大得多。（4）水的粘滞度。水在土中的渗流速度与水的容重及粘滞度有关，从而也影响到土的渗透性。3. 【答】室内试验和现场试验渗透系数有较大差别，主要在于试验装置和试验条件等有关，即就是和渗透系数的影响因素有关，详见上一题。4. 【答】当渗流场中水头及流速等渗流要素不随时间改变时，这种渗流称为稳定渗流，而拉普拉斯方程是指适用于平面稳定渗流的基本方程。5. 【答】在稳定渗流场中，取一微单元体，并假定水体不可压缩，则根据水流连续原理，单位时间内流入和流出微元体的水量应相等，即dqe=dq0。从而得到：即为二维渗流连续方程，从中由数学知识，可知流线和等势线正交。6. 【答】在向上的渗流力作用下，粒间有效应力为零时，颗粒群发生悬浮、移动的现象称为流砂(土)现象。这种现象多发生在颗粒级配均匀的饱和细、粉砂和粉土层中，一般具有突发性、对工程危害大。在水流渗透作用下，土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动，以至流失；随着土的孔隙不断扩大，渗流速度不断增加，较粗的颗粒也相继被水逐渐带走，最终导致土体内形成贯通的渗流管道，造成土体塌陷，这种现象称为管涌。它多发生在砂性土中，且颗粒大小差别大，往往缺少某种粒径，其破坏有个时间发展过程，是一种渐进性质破坏。具体地再说，管涌和流砂的区别是：（1）流砂发生在水力梯度大于临界水力梯度，而管涌发生在水力梯度小于临界水力梯度情况下；（2）流砂发生的部位在渗流逸出处，而管涌发生的部位可在渗流逸出处，也可在土体内部；（3）流砂发生在水流方向向上，而管涌没有限制。7. 【答】渗流引起的渗透破坏问题主要有两大类：一是由于渗流力的作用，使土体颗粒流失或局部土体产生移动，导致土体变形甚至失稳；二是由于渗流作用，使水压力或浮力发生变化，导致土体和结构物失稳。前者主要表现为流砂和管涌，后者主要则表现为岸坡滑动或挡土墙等构造物整体失稳。二、 填空题1. 渗透性或透水性2. 土的粒度成分及矿物成分、土的密实度、土的饱和度、土的结构、土的构造、水的温度3. 常水头法、变水头法4. 流砂(土)、管涌5. 层流、渗透系数三、 选择题1.D 2.C 3.D 4.A 5.D 6.B 7.A 8.A 9.D 10. C 11. D 12. C 13.D(注：按规范当时发生管涌)四、 判断改错题1.2.3.，对黏性土不成正比。 4.，改“愈小”为“愈大”。5.，改“相同”为“相反”。6.，改“常水”头为“降水头”或“变水头”。7.，每个网格的长宽比必须为定值。8.9.，应将管涌与流土对调。五、 计算题1.解：如图3-1，本题为定水头实验，水自下而上流过两个土样，相关几何参数列于图中。（1）以c-c为基准面，则有：zc=0，hwc=90cm，hc=90cm（2）已知Dhbc=30%Dhac，而Dhac由图2-16知，为30cm，所以Dhbc=30%Dhac=0.330=9cm hb=hc-Dhbc=90-9=81cm又 zb=30cm，故hwb=hb- zb=81-30=51cm（3）已知k2=0.05cm/s，q/A=k2i2= k2Dhbc/L2=0.059/30=0.015cm3/s/cm2=0.015cm/s（4） i1=Dhab/L1=（Dhac-Dhbc）/L1=（30-9）/30=0.7，而且由连续性条件，q/A=k1i1=k2i2 k1=k2i2/i1=0.015/0.7=0.021cm/s2. 解：分析：如图3-2，砂土为透水土层，厚6m，上覆粘土为不透水土层，厚5m，因为粘土层不透水，所以任意位置处的过水断面的高度均为砂土层的厚度，即6m。题目又给出了r1=15m，r2=30m，h1=8m，h2=8.5m。由达西定律的公式知，可改写为：带入已知条件，得到：本题的要点在于对过水断面的理解。另外，还有个别同学将ln当作了lg。3. 解：(1)设所求值为，砂样和砂样的高度分别为和。因各断面的渗流速度相等，故有即 (2)砂与砂界面处的单位渗流量q为： 4. 解：5. 解：因为试验时的温度为标准温度，故不作温度修正。 6. 解：(1)a、e点位于水面，故 b、d位于土层表面，其孔隙压力分别为： C点位于板桩底部，该点的水头损失为： 该点的孔压为： (2)地基的单位渗水量： 7. 解：(1) 因为，所以不会发生流砂。(2)第四章参考答案一、简答题1.【答】 土体在自重、建筑物荷载及其它因素的作用下均可产生土中应力。一般来说土中应力是指自重应力和附加应力。 土中应力按其起因可分为自重应力和附加应力两种。自重应力是指土体在自身重力作用下产生的尚未完成的压缩变形，因而仍将产生土体或地基的变形。附加应力它是地基产生变形的的主要原因，也是导致地基土的强度破坏和失稳的重要原因。 土中应力安土骨架和土中孔隙的分担作用可分为有效应力和孔隙应力两种。土中有效应力是指土粒所传递的粒间应力。它是控制土的体积（变形）和强度两者变化的土中应力。土中孔隙应力是指土中水和土中气所传递的应力。2.【答】 我们把天然土体简化为线性弹性体。即假设地基土是均匀、连续、各向同性的半无限空间弹性体而采用弹性理论来求解土中应力。 当建筑物荷载应力变化范围比较大，如高层建筑仓库等筒体建筑就不能用割线代替曲线而要考虑土体的非线性问题了。3.【答】 地下水下降，降水使地基中原水位以下的有效资中应力增加与降水前比较犹如产生了一个由于降水引起的应力增量，它使土体的固结沉降加大，故引起地表大面积沉降。 地下水位长期上升（如筑坝蓄水）将减少土中有效自重应力。1、 若地下水位上升至基础底面以上，它对基础形成浮力使地基土的承载力下降。2、 地下水位上升，如遇到湿陷性黄土造成不良后果（塌陷）3、 地下水位上升，粘性土湿化抗剪强度降低。4.【答】 基底压力的大小和分布状况与荷载的大小和分布、基础的刚度、基础的埋置深度以及地基土的性质等多种因素。 假设条件：刚性基础、基础具有一定的埋深，依据弹性理论中的圣维南原理。5.【答】 基地压力P计算： (中心荷载作用下) (偏心荷载作用下)基地压力计算： 基地压力P为接触压力。这里的“接触”，是指基础底面与地基土之间的接触，这接触面上的压力称为基底压力。 基底附加压力为作用在基础底面的净压力。是基底压力与基底处建造前土中自重应力之差，是引起地基附加应力和变形的主要原因。6.【答】 由外荷载引起的发加压力为主要原因。需要考虑实际引起的地基变形破坏、强度破坏、稳定性破坏。7.【答】 由于附加应力扩散分布，他不仅发生在荷载面积之下，而且分布在荷载面积相当大的范围之下。所以工程中：1、 考虑相邻建筑物时，新老建筑物要保持一定的净距，其具体值依原有基础荷载和地基土质而定，一般不宜小于该相邻基础底面高差的1-2倍；2、 同样道理，当建筑物的基础临近边坡即坡肩时，会使土坡的下滑力增加，要考虑和分析边坡的稳定性。要求基础离开边坡有一个最小的控制距离a.3、 应力和应变时联系在一起的，附加应力大，地基变形也大；反之，地基变形就小，甚至可以忽略不计。因此我们在计算地基最终沉降量时，“沉降计算深度”用应力比法确定。二、填空题1 自重应力、附加应力2 有效应力、孔隙压力3 增加4 天然地面（老天然地面）5 有效重度（浮重度）三、选择题1 .A 2 .B 3 .C 4 .A 5 .A 6 .B 7 .B 8 .C 9 .B 10 .D 11 .C 12 .C 13. A 14. A15 .A 16 .B 17 .A 18 .D 19 .C 20 .D四、判断改错题1，均呈线性增长。234，应从老天然地面算起。5，从计算公式可以看出，由于一般略小于20，故增大埋深反而会使略有增加。67，土的自重应力引起的土体变形在建造房屋前已经完成，只有新填土或地下水位下降等才会引起变形。8，应为侧向与竖向有效自重应力之比。9，因为有效应力的增长在弱透水土层中需较长的时间。10，还应包括基础及其上回填土的重量在基底所产生的压力增量。11，改“集中”为“扩散”。五、计算题1解：第一层底：第二层土： 地下水位处：层底： 第三层底： 第四层底： 第五层顶：（图略）2解：荷载因偏心而在基底引起的弯矩为：基础及回填土自重：偏心距：因，说明基底与地基之间部分脱开，故应从新分布计算 （图略）3解：基底压力：基底附加压力:点:过1点将基底分成相等的两块，每块尺寸为故，查表4-5得故有：点：过2点做如下图所示矩形，对矩形 ac2d，查表4-5得；对矩形bc21 ，查表4-5得，故a b c d 1 24解：图表求解（查找相对应的系数用表）Z(m)z/b均布荷载=100kPa三角形分布荷载=100kPa总铅直应力（kPa）x/b（kPa）x/b（kPa）中点下31.500.39639.60.50.22059.66300.20820.80.50.10410.431.2荷载最小端31.50.50.33433.400.14514.547.9630.50.19819.800.0969.629.4荷载最大端31.50.50.33433.410.18518.551.9630.50.19819.810.10410.430.25解：土坝最大自重应力（1）中心点下2m深处： f e a b c d对于abf(或者cde)，查其表，得，故有对于bcef， ， ，查其表，得，故有则（2）边缘点下2m深处：(以右边缘点为例)应力系数列表：载荷面积abf40.50.003bcef10.250.019cde00.50.127故有：6解： 地下水位处： 黏土层底： 粉质黏土层底： 细砂层底： 地下水位骤然下降至35.0高程时：黏土和粉质黏土层因渗透性小，土体还来不及排水固结，孔隙水压力没有明显下降，含水量不变，故自重应力没什么变化。细砂层渗透性大，排水固结块，因水位下降而产生的应力增量很快就转化为有效自量应力，故细砂层底的自重应力为： 7解：土的自重应力 静水压力： 竖向总应力： 侧向总应力： 8解 9解：先计算黏土层的有效重度： 基底压力： 基底处土的自重应力（从黏土层算起）： 基底附加压力： 10解： 11解 因为是中点下所以 ，故查表4-10得，于是有 12解： A荷载产生的附加应力：荷载可按均匀布计算，。由， B荷载产生的附加应力：（根据角点法） 由 由 由 由，于是 13解：砂土层水位以上： 砂土层水位以下： 黏土层： 地下水位处： 砂土层底： 黏土层底： 14解： 15解：采用角点法计算时，对基底中心点下2m深处：应将基底面积分为4块，每块得16解：D点沉降最大，按角点法划分基础D点处在角上的最多，所以影响最大。第五章参考答案一简答题1.【答】 压缩系数 压缩指数 压缩模量 压缩系数 压缩指数 压缩模量2.【答】 可以同时测定地基承载力和土的变形模量。3.【答】土的弹性模量是指土体在侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。他的变形包括了可恢复的弹性变形和不可恢复的残余变形两部分。而室内固结实验和现场载荷试验都不能提供瞬时荷载，它们得到的压缩模量和变形模量时包含残余变形在内的。和弹性模量由根本区别。4.【答】 土的压缩模量的定义是土在侧限条件下的竖向附加应力与竖向应变之比值。 土的压缩模量是通过土的室内压缩试验得到的，。 土的变形模量的定义是土体在无侧限条件下的应力与应变的比值。 土的变形模量时现场原位试验得到的， 土的压缩模量和变形模量理论上是可以换算的：。但影响因素较多不能准确反映他们之间的实际关系。 土的弹性模量的定义是土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。 土的弹性模量由室内三轴压缩试验确定。5.【答】 正常固结土（层） 在历史上所经受的先期固结压力等于现有覆盖土重。 超固结土（层） 历史上曾经受过大于现有覆盖土重的先期固结压力。 欠固结土（层） 先期固结压力小于现有覆盖土重。6.【答】 天然土层在历史上受过最大固结压力（指土体在固结过程中所受的最大竖向有效应力），称为先期固结压力，或称前期固结压力。 先进行高压固结试验得到曲线，在用A.卡萨格兰德的经验作图法求得。7.【答】在研究沉积土层的应力历史时，通常将先期固结压力与现有覆盖土重之比值定义为超固结比。8.【答】现场原始压缩曲线是指现场土层在其沉积过程中由上覆盖土重原本存在的压缩曲线，简称原始压缩曲线。室内压缩试验所采用的土样与原位土样相比，由于经历了卸荷的过程，而且试件在取样、运输、试件制作以及试验过程中不可避免地要受到不同程度的扰动，因此，土样的室内压缩曲线不能完全代表现场原位处土样的孔隙比与有效应力的关系。施黙特曼提出了根据土的室内压缩试验曲线进行修正得到土现场原始压缩曲线。9.【答】二填空题1、2压缩系数、压缩指数、压缩模量3先期固结压力（前期固结压力）4正常固结土、超固结土、欠固结土5先期固结压力、现有覆盖土重三选择题1A 2 A 3 B 4 B 5 B 6 A 7 A 8 B 9 C 10 B 11 D 12 D 13 A 14 B 15 D 16 B 17 A 18 C 19 B 20 B 21 A四判断改错题，由于是完全侧限条件，故不会产生侧向膨胀。，应该是4倍。，一般可由现场载荷试验或的变形模量。，变形模量可由现场载荷试验求得。，由=+u可知，当时间t=0时，=0，u=。即二者的分布图是相同的。，因为压缩试验时固结试验，在各级压力作用下土样均完全固结。，规范无此分类，应位高压缩性土。，透水性越小的土，固结时间越长。，在外荷载不变的情况下，土中总应力是不变的。，孔隙水压力无论其数值大小均不能使土粒产生移动，故不会使土体体积缩小。五计算题解：土样3-1：因为.=0.340.5,g故改土属于高压缩性土解： 因为.=0.470.5,g故该土属于中压缩性土3解：第六章参考答案:一简答题1.【答】 不能。利用弹性力学公式估算最终沉降量的方法比较简便，但这种方法计算结果偏大。因为的不同。2.【答】 固结变形有效自重应力引起。3.【答】 当基础埋置在透水的可压缩性土层上时：地下水下降，降水使地基中原水位以下的有效资中应力增加与降水前比较犹如产生了一个由于降水引起的应力增量，它使土体的固结沉降加大，基础沉降增加。 地下水位长期上升（如筑坝蓄水）将减少土中有效自重应力。是地基承载力下降，若遇见湿陷性土会引起坍塌。当基础埋置在不透水的可压缩性土层上时：当地下水位下降，沉降不变。地下水位上升，沉降不变。4.【答】 引起基础沉降的主要原因是基底附加压力，附加压力大，沉降就大。 （20） 因而当基础面积相同时，其他条件也相同时。基础埋置深的时候基底附加压力大，所以沉降大。当埋置深度相同时，其他条件也相同时，基础面积小的基底附加应力大，所以沉降大。5.【答】在研究沉积土层的应力历史时，通常将先期固结压力与现有覆盖土重之比值定义为超固结比。超固结比值等于1时为正常固结土6.【答】 不相同，因为压缩性指标不同。7.【答】对于软粘土，尤其是土中含有一些有机质，或是在深处可压缩压缩土层中当压力增量比（指土中附加应力与自重应力之比）较小的情况下，此压缩沉降必须引起注意。其它情况可以不考虑次压缩沉降。8.【答】 饱和土中任一点的总应力总是等于有效应力加上孔隙水压力；或是有效应力总是等于总应力减去孔隙水压力。此即饱和土中的有效应力原理。土中的附加应力是指有效应力。9.【答】 一维固结理论的基本假设如下： （1）土层是均质、各向同性和完全饱和的； （2）土粒和孔隙水都是不可压缩的（3）土中附加应力沿水平面是无限均匀分布的，因此土层的固结和土中水的渗流都是竖向的；（4）土中水的渗流服从于达西定律（5）在渗透固结中，土的渗透系数 k和压缩系数都是不变的常数（6）外荷是一次骤然施加的，在固结过程中保持不变（7）土体变形完全是由土层中超孔隙水压力消散引起的建立一维固结微分方程然后、然后根据初始条件和边界条件求解微分方程得出解析解。10.【答】对于竖向排水情况，由于固结变形与有效应力成正比，所以某一时刻有效应力图面积和最终有效应力图面积之比值称为竖向平均固结度荷载一次瞬时施加情况的平均固结度：一级或多级加载时的平均固结度：二填空题1附加应力、自重应力2总应力=有效应力+孔隙水压力u 、 变形、 强度 、增大 、减小 3固结度（固结比、固结百分数）三选择题1 .D 2 .B 3 .B 4 .C 5 .B 6 .C 7 .B 8 .C 9 .C 10 .A 11 .C 12 .B 13. C 14. C15 .B 16 .C 17 .D 18 .A 四判断改错题1，改“偏大”为“偏小”。2，改“角点”为“中心点”3，应取与土层自重应力平均值相对应的孔隙比4，对一般土，应为；在该深度以下如有高压缩性土，则应继续向下计算至处。5，压缩模量应按实际应力段范围取值。67，沉降偏大的原因时因为弹性力学公式时按均质的线性变形半空间的假设得到的，而实际上地基常常是非均质的成层土。89，土的软硬与其应力历史五必然联系。1011，有效应力不断增加，而孔隙水压力不断减小。1213，改“120”为“75。14五计算题1解：（1） 该土属高压缩性土。 （2） 2 解： 基底附加压力： 粘土层的平均自重应力： 平均自重应力与附加应力之和: 查表5-9根据内插法计算得基础最终沉降量： 2 解： 未下降前淤泥层的平均自重应力： 水位下降2m后淤泥层的平均自重应力： 自重应力增量： 淤泥层的最终压缩量： 4解： 5解 ： 6 解：（1）（2）因为根据平均固结度与时间因数的关系曲线 （3）7解：（1）因为属于正常固结土，所以黏土层的平均自重应力由 得 （2）试样的固结度，在固结试验中试样为双面排水，最远排水距离；而黏土层处于单面排水，最远排水距离，附加应力为矩形分布，故有 8解：试样压缩前：试样体积：干密度：孔隙比：饱和密度： 试样质量：试样压缩后：挤出水的质量：挤出水的体积：干密度：孔隙比：饱和密度：（1） 试样的压缩量为： （2） （3） 9解 砂土层水位以上： 砂土层水位以下： 黏土层： 黏土层的平均自重应力： 附加应力平均值： 对应的孔隙比为： 黏土层的最终沉降量： 10解：求最终沉降 （双面排水，分布1型）查平均固结度与时间因数的关系曲线中曲线(1)得 由 ，可知 当时 查平均固结度与时间因数的关系曲线中曲线(1)得 当下卧层不透水，时, 与比较，相当于由双面排水改为单面排水，即 ，所以 第七章 习题参考答案一、简答题1. 【答】土的抗剪强度可表达为，称为抗剪强度指标，抗剪强度指标实质上就是抗剪强度参数。2. 【答】对于同一种土，抗剪强度指标与试验方法以及实验条件都有关系，不同的试验方法以及实验条件所测得的抗剪强度指标是不同。3. 【答】（1）土的极限平衡条件： 即或土处于极限平衡状态时破坏面与大主应力作用面间的夹角为，且（2）当为无粘性土（）时，或4. 【答】因为在剪应力最大的平面上，虽然剪应力最大，但是它小于该面上的抗剪强度，所以该面上不会发生剪切破坏。剪切破坏面与小主应力作用方向夹角5. 【答】直剪试验土样的应力状态：；三轴试验土样的应力状态：。直剪试验土样的大主应力作用方向与水平面夹角为900。6. 【答】直剪试验三轴压缩试验试验方法试验过程成果表达试验方法试验过程成果表达快剪(Q-test, quick shear test)试样施加竖向压力后，立即快速（0.02mm/min）施加水平剪应力使试样剪切，不固结不排水三轴试验，简称不排水试验(UU-test, unsolidation undrained test)试样在施加围压和随后施加竖向压力直至剪切破坏的整个过程中都不允许排水，试验自始至终关闭排水阀门，固结快剪(consolidated quick shear test)允许试样在竖向压力下排水，待固结稳定后，再快速施加水平剪应力使试样剪切破坏，固结不排水三轴试验，简称固结不排水试验(CU-test, consolidation undrained test)试样在施加围压时打开排水阀门，允许排水固结，待固结稳定后关闭排水阀门，再施加竖向压力，使试样在不排水的条件下剪切破坏，慢剪(S-test, slow shear test)允许试样在竖向压力下排水，待固结稳定后，则以缓慢的速率施加水平剪应力使试样剪切，固结排水三轴试验，简称排水试验(CD-test, consolidation drained test)试样在施加围压时允许排水固结，待固结稳定后，再在排水条件下施加竖向压力至试件剪切破坏，目前，室内测定土的抗剪强度指标的常用手段一般是三轴压缩试验与直接剪切试验，在试验方法上按照排水条件又各自分为不固结不排水剪、固结不排水剪、固结排水剪与快剪、固结快剪、慢剪三种方法。但直剪试验方法中的“快”和“慢”，并不是考虑剪切速率对土的抗剪强度的影响，而是因为直剪仪不能严格控制排水条件，只好通过控制剪切速率的快、慢来近似模拟土样的排水条件。由于试验时的排水条件是影响粘性土抗剪强度的最主要因素，而三轴仪能严格控制排水条件，并能通过量测试样的孔隙水压力来求得土的有效应力强度指标。如有可能，宜尽量采用三轴试验方法来测定粘性土的抗剪强度指标。各种试验方法的实用性：抗剪强度指标的取值恰当与否，对建筑物的工程造价乃至安全使用都有很大的影响，因此，在实际工程中，正确测定并合理取用土的抗剪强度指标是非常重要的。对于具体的工程问题，如何合理确定土的抗剪强度指标取决于工程问题的性质。一般认为，地基的长期稳定性或长期承载力问题，宜采用三轴固结不排水试验确定的有效应力强度指标，以有效应力法进行分析；而饱和软粘土地基的短期稳定性或短期承载力问题，宜采用三轴不固结不排水试验的强度指标，以总应力法进行分析。对于一般工程问题，如果对实际工程土体中的孔隙水压力的估计把握不大或缺乏这方面的数据，则可采用总应力强度指标以总应力法进行分析，分析时所需的总应力强度指标，应根据实际工程的具体情况，选择与现场土体受剪时的固结和排水条件最接近的试验方法进行测定。例如，若建筑物施工速度较快，而地基土土层较厚、透水性低且排水条件不良时，可采用三轴不固结不排水试验(或直剪仪快剪试验)的结果；如果施工速度较慢，地基土土层较薄、透水性较大且排水条件良好时，可采用三轴固结排水试验(或直剪仪慢剪试验)的结果；如果介于以上两种情况之间，可采用三轴固结不排水试验(或直剪仪固结快剪)的结果。由于三轴试验和直剪试验各自的三种试验方法，都只能考虑三种特定的固结情况，但实际工程的地基所处的环境比较复杂，而且在建筑物的施工和使用过程中都要经历不同的固结状态，要想在室内完全真实地模拟实际工程条件是困难的。所以，在根据实验资料确定抗剪强度指标的取值时，还应结合工程经验。7. 【答】孔隙压力系数A为在偏应力增量作用下孔隙压力系数，孔隙压力系数B为在各向应力相等条件下的孔隙压力系数，即土体在等向压缩应力状态时单位围压增量所引起的孔隙压力增量。 三轴试验中，先将土样饱和，此时B=1，在UU试验中，总孔隙压力增量为：；在CU试验中，由于试样在作用下固结稳定，故，于是总孔隙压力增量为：8. 【答】（1）土的抗剪强度不是常数；（2）同一种土的强度值不是一个定值；（3）土的抗剪强度与剪切滑动面上的法向应力相关，随着的增大而提高。9. 【答】（1）土的基本性质，即土的组成、土的状态和土的结构，这些性质又与它的形成环境和应力历史等因素有关；（2）当前所处的应力状态；（3）试验中仪器的种类和试验方法；（4）试样的不均一、试验误差、甚至整理资料的方法等都会影响试验的结果。10. 【答】（1）根据土体的极限平衡理论可知，土中某点，该点即处于极限平衡状态，它所代表的作用面即为土体的剪切破裂面，且破裂角。另外，根据静力平衡条件，可得作用于土体某单元体内与大主应力作用面成角任意方向平面上的法向正应力和剪应力为：，要使该平面上的剪应力