土力学原理复习重点(1)

干密度p d（Y d）、饱和密度Psat（Y）、sat2- 4 土的物理性质指标有哪些？哪些是实验 指标？哪些是推导指标？ 土的物理性质指标常用的有9 个。反映土松 密程度的指标：孔隙比e、孔隙率n反映 土含水程度的指标：含水量3、饱和度S;r 反映土密度（重度）的指标：密度p（Y）、 有效重度Y 、土粒相对密度Gs。其中密度 p、土粒相对密度G、含水量3由试验可直接测出，称之为试验指标，其他指标可通过 试验指标和三相图推导出来，称之为推导指 标。2- 5 无黏性土和黏性土在矿物成分、结构构 造、物理状态等方面有何主要区别？无黏性 土：单粒结构；一般指碎石土和砂土；对于 其最主要的物理状态指标为密实度。无黏性 土最主要物理状态指标为孔隙比e、相对密 度和标准贯入试验击数。黏性土：集合体结 构；最重要的物理状态指标为稠度。黏性土 的物理状态指标为可塑性、灵敏度、触变性。2- 6 塑性指数较高的土具有哪些特点？为什 么引入液性指数评价黏性土的软硬程度？ 塑性指数越大，比表面积越大，黏粒含量越 多，土的可塑性越好。仅由含水量的绝对值 大小尚不能确切的说明黏性土处于什么物 理状态。为了说明细粒土的稠度状态，需要 提出一个能表达天然含水量与界限含水量 相对关系的指标，即液性指数。2- 9 按照建筑地基基础设计规范土分为 几大类？各类土划分的依据是什么？ 根据 成因、粒径级配、塑性指数及土的特殊性等， 将土分为碎石土、砂土、粉土、黏性土、人 工填土以及特殊类土。3- 1什么是Darcy定律？ Darcy定律成立的条 件是什么？ Darcy 定律（线性渗透定律）：层 流状态下的渗流速度v与水力坡度i的一次 方成正比，并与土的透水性质有关。 Darcy 定律是由均质砂土试验得到的，只能在服从 线性渗透规律的范围内使用。3- 6 流网的一般特征有哪些？对于均质各向 同性土体，流网具有如下特征： 1.流网中相 邻流线间的流函数增量相同 2.流网中相邻 等水头线间的水头损失相同 3.流线与等势 线正交 4.每个网格的长宽比相同 5.各流槽 的渗流量相同。3- 8什么是渗透、渗透力、临界水力梯度？ 渗透：在饱和土中充满整个孔隙，当不同位 置两点存在水位差时，孔隙中的水就从水位 较高的点向水位较低的点流动。渗透力（J）：水流作用在单位体积土体内土 颗粒上的力，该力作用方向与水流方向一致。临界水力梯度（JCR） 土颗粒的有效应力为CR零，土颗粒处于悬浮状态而失去稳定，此时 相对应的水利梯度为临界水力梯度。3- 9 流土现象和管涌现象有什么区别和联系？流土现象：当土在水中发生自上而下渗流时， 如向上的渗透力等于土颗粒的有效重力，土 颗粒群发生悬浮，移动的现象为流土现象。 管涌现象：在渗透力作用下，土的细小颗粒 通过粗颗粒间较大的孔隙被水流带走，随着 细小颗粒流失，土的孔隙不断增大，渗流速 度不断增加，较粗颗粒也逐渐被水流带走， 导致土体内形成贯通的管状渗流通道，造成 土体结构破坏。区别：流土发生是瞬时的，管涌发生是一个 缓慢的过程。联系：二者均是由渗透作用引起的。4- 1 在计算土中应力时为什么可以做连续、 均质、各项同性的半无限空间线弹性体假设？ 1.土的非连续性影响 2.土的非均质、各向异 性影响 3.土的非理想弹性体影响 4.关于半 无限体影响。4- 2 土力学中关于应力的规定与弹性力学中 有何不同？ 在土力学中法向应力以压应力 为正、拉应力为负，这与一般固体力学中的 符号规定有所不同。4- 3 基底压力的分布规律与哪些因素有关？ 柔性基础与刚性基础基底压力分布规律有 何不同？ 基底压力的分布规律受多种因素的影响：主 要有地基的性质，地基与基础的相对刚度， 荷载大小、性质及其分布情况，基础埋深以 及面积大小与形状等。柔性基础底面压力的分布和大小完全与其 上的荷载分布大小相同；刚性基础下的基底 压力分布随上部荷载的大小、基础的埋深和 土的性质而异。4- 4 在进行地基附加应力计算时为什么要以 基底附加压力作为计算依据？ 附加应力是指基底附加应力在地基某深度 处产生的应力状态。目前，地基中附加应力 的计算方法是根据弹性理论建立起来的，不 考虑基础刚度的影响，将基底附加压力视为 柔性荷载。在基地附加压力不大时，用弹性 理论计算出来的应力值与实测值差别不大。5- 1 土的压缩性指标有哪些？各用什么方法 确定？各指标间有何关系？ 1压缩系数a。 侧限条件下土体的孔隙比减小量与应力增 量的比值。2压缩模量ES。土体在侧限条件 下竖向应力增量与竖向应变增量的比值 3. 体积压缩系数MV。侧限条件下单位压应力 变化所引起的单位体积变化4压缩指数CCo 土体在侧限条件下孔隙比减少量与应力常 用对数值增量的比值。5回弹指数CS将卸S，荷段和再压缩段的平均斜率称为回弹指数。 （结合三轴压缩实验：6变形模量E。：无侧 限条件下某方向的应力增量与其在同一方 向上所产生的应变增量的比值7泊松比p : 侧向应变与竖向应变的比值 8.弹性模量 E: 正应力与弹性正应变的比值）5- 2 何谓土的压缩系数？一种土的压缩系数 是否为定值？如何判断土的压缩性高低？ 土的压缩系数：在单位压力增量作用下土孔 隙比的减小值。e-p曲线的斜率随p增大而 减小，因此压缩系数非定值而是一个变量。 压缩系数越大，土的压缩性就越大。5- 3 何谓有效应力原理？有效应力与孔隙水 压力的物理概念是什么？在固结过程中，两 者是怎样变化的？有效应力原理：饱和土体 中的总应力由孔隙水压力和有效应力两部 分组成。孔隙水压力：通过土中孔隙水传递 的应力。分为静水压力和超静孔隙水压力， 当土体仅受自重应力时，饱和土孔隙中的水 压力称为静水压力；由附加应力引起的孔隙 水压力为超静孔隙水压力。有效应力：单位 面积上土颗粒接触点相互作用力在竖直方 向上的分力。在渗透固结过程中，伴随着孔 隙水压力的逐渐消散，有效应力在逐渐增长 土的体积也就逐渐减小，强度随之提高。 饱和土的固结其实是孔隙水压力的消散和有效应力的增长。5- 4 应力对土的压缩性何影响，如何考虑？ 土的应力历史会使土体压缩，前期压缩大， 后期应力平衡后就不会继续产生压缩。工程 应注意当荷载卸载后要考虑土体的回弹。6- 1 何谓土的抗剪强度？土的抗剪强度为何 不是定值？土的抗剪强度：土体抵抗剪切破 坏的极限能力。土的抗剪强度指标不是定值, 土分为很多种，每种都由不同颗粒组成，抗 剪强度随着组成不同而不同。6- 2 何谓极限平衡条件？该条件与土的破坏 准则是否相同？ 当土体的某点任一平面上 的剪应力等于土的抗剪强度时，将该点即 介于破坏的临界状态称为“极限平衡状态”， 表示该状态下的各种应力状态下的各种应 力之间的关系称为“极限平衡条件”6- 3为什么MOHR圆与抗剪强度包线相割的 情况不会出现？ 因为该点任何方向上的剪 应力都不可能超过极限剪切应力。6- 4 土体破坏为何不发生在最大剪应力面上， 而发生在与大主应力呈夹角45+炉/2面上? 因为土的抗剪强度与总应力没有一对应的 关系，只与有效应力有唯一的对应关系。6- 9阐述影响土的抗剪强度的因素有哪些？1.矿物成分、颗粒性状和级配2.密度3.含水 量4.土结构5.应力条件6.试验扰动。7- 1 什么是静止土压力、主动土压力和被动 土压力，三者有什么关系？ 静止土压力：当挡土墙的刚度很大并建造在 坚硬的岩石上，墙体在土压力作用下不发生 任何移动和转动，土体处于静止平衡状态， 墙后土体对墙背的作用压力称为静止土压 力。主动土压力：当墙体向离开土体方向偏 移或转动到一定位移时，土体中会产生破裂 面，土体达到极限平衡状态，这时作用在墙 背上的土压力称为主动土压力。 被动土压力：当墙体向土体方向偏移或转动 到一定位移时，土体产生破裂面将被挤出， 土体达到极限平衡状态，这时作用在墙背上 的土压力称为被动土压力。 其中，主动土压力静止土压力被动土压力7-2Rankine 土压力理论和 Coulomb 土压力 理论的出发点和基本假设是什么？ 前者应用极限平衡条件推导主动土压力和 被动土压力的计算公式，后者应用静力平衡 条件求解主、被动土压力。Rankine 土压力理论建立的前提：墙体为刚 体、墙背垂直且光滑、填土面水平。Coulomb 土压力理论建立的前提：挡土墙为 刚性，墙后土体为均匀的各向同性无黏性土 产生主动或被动土压力时的墙后土体形成 通过墙踵的滑动土楔、滑动破裂面为平面， 滑动土楔视为刚体。7- 6 若挡土墙后填土由多层填土构成，土压 力如何计算？应注意什么问题？ 土压力的计算常用近似法确定：（1）假设各 层土的分层面与填土表面平行，先按照 Coulomb 主动土压力理论公式计算第一层 填土的土压力，然后将第一层填土的重力视 为作用于第二层填土表面的均布荷载q1=Y 1h1,将其换算成第二层土的当量土厚度后， 按照 Coulomb 主动土压力理论公式计算；以 此类推。（2）将各层的重度、内摩擦角按土 层厚度进行加权平均，然后近似把它们当做 均质土的抗剪强度指标求出土压力系数后 计算土压力。值得注意的是，计算结果与分 层计算结果是否接近要看具体情况而定。7- 7 挡土墙填土中存在地下水时，水土分算 与水土合算计算土压力的方法有什么区别？ “水土分算”是将地下水以下的土重度取浮 重度，分别计算土压力和水压力后叠加的方 法，比较适合渗透性较大的砂土层情况；“水 土合算”是将地下水位以下的土体重度取饱 和重度，水压力不再单独计算叠加，比较适 合渗透性较小的黏性土层情况。8- 1造成土坡失稳的主要因素有哪些？ 土坡滑动失稳的影响因素包括土坡外界因 素的改变和土坡土质条件的变化两个方面：（1）荷载作用或环境变化等导致土体内部 剪应力加大。（2）各种因素导致的土体抗剪强度降低。8- 3 平面滑动面分析法与圆弧滑动面分析法 各适用于什么条件？8- 6 进行土坡稳定分析时如何选取土体抗剪 强度指标及稳定安全系数？ 土坡稳定分析时，应根据土坡的实际工况、 填土的性质、排水条件等按照规范合理选用 抗剪强度指标，保证试验指标的代表性；稳 定安全系数经过地基稳定性分析或滑坡稳 定性验算后按照规范选取。8- 7土坡稳定性分析条分法有何不足？ 常用的条分法中，瑞典条分法忽略了土条之 间的相互作用力，因此不满足静力平衡条件， 只满足滑动土体的整体力矩平衡条件； Bishop 条分法未考虑土条水平方向的力平 衡条件，从严格意义上讲，它并不完全满足 静力平衡条件；Janbu条分法推力线的假定 必须满足土条间不产生拉力和剪切破坏，而 且在某些情况下其结果可能不收敛，另外计 算工作量大，需编制程序并通过计算机完成。9- 1 地基破坏过程的三个阶段各有什么特 点？ 1.直线变形阶段（压密阶段）：地基各点的剪 应力小于土的抗剪强度，土体处于弹性状态， 地基是稳定的 2.局部塑性变形阶段（剪切阶 段）：地基中的剪切塑性区从基底侧边逐步 扩大，塑性区以外仍未弹性状态 3.破坏阶段： 地基中的塑性变形区发展为与地面贯通的 连续滑动面，土体向基础一侧或两侧挤出、 地面隆起，地基整体失稳、基础突然下陷。9- 3 临塑荷载、界限荷载及极限荷载是如何 确定的？临塑荷载对应于地基土体即将进 入塑性状态时的荷载，临界荷载是地基中塑 性区发展到某一特定值时对应的荷载。9- 4 阐述地基极限承载力公式的假定前提及 适用条件是什么？ 基本假定 1.地基是均匀、各向同性的无重量 介质，即基础底面以下土的重度Y =0 2.基础 地面光滑，即基础底面与地基之间无摩擦力 3.当基础埋深较小时，将基底以上两侧的土 体用均布荷载q=Y md代替。不考虑土的重 度。9-9 为什么要进行地基承载力特征值的修正？ 由于勘察报告所提供的地基承载力特征值 fak 是由载荷试验直接测定或由其与原位试 验的相关关系间接推定及由此而累积的经验值，运用到实际时，需要进行修正。9-10如何通过载荷试验的p-s曲线确定地基承载力特征值？塑限:粘性土从可塑状态转变为半固体状态 的界限含水率，也就是可塑状态的下限含水 率。不均匀系数:定义为 Cu= d60/ d10, d10 , d6060 10 10 60 分别为粒径分布曲线上小于某粒径土的土 颗粒含量分别为10和 60。 有效应力原理：由外荷在研究平面上引起的 法向总应力为o ,那么它必由该面上的孔隙 力 u 和颗粒间的接触面共同分担，即该面上 的总法向力等于孔隙力和颗粒间所承担的 力之和，即o =o +uo 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。 容许承载力：地基所能承受的最大的基底压 力称为极限承载力，记为f .将f除以安全U系数 fs 后得到的值称为地基容许承载力值 sf 即 f =f fa, a u s 最优含水率：在干密度最大时候相应的含水 率称为最优含水率。 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。 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。塑性指数液限和塑限之差的百分数值（去掉 百分号）称为塑性指数。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。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。流土:流土是指在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒同时启动而流失的现象。超固结比：把土在历史上曾经受到的最大有效应力称为前期固结应力，以p表示；而把C前期固结应力与现有应力p,之比称为超固 O结比OCR,对天然土，OCR1时，该土是超固结土，当OCR=1时，则为正常固结土。容许承载力：地基所能承受的最大的基底压 力称为极限承载力，记为f .将F除以安全 u系数 fs 后得到的值称在地基容许承载力值sf 即 f =f fa, a u s砂土液化：是指砂性土在循环荷载作用或者在动力荷载作用下，孔隙水应力增加有效应力为零，从而导致其抗剪强度灵敏度为原状试样的无侧限抗压强度与相同含水率下重塑试样的无侧限抗压强度之比临塑荷载使地基土由线性变形阶段过渡到塑性变形阶段的基底压力为临塑荷载。