土力学各章大题

第一章1-1.砂类土和粘性土各有哪些典型的形成作用答：砂类土和粘性土都是岩石的风化作用形成的。砂类土的典型的形成是物理风化。即指由 于温度变化、水的冻胀、波浪冲击、地震等引起的物理力使岩石崩解碎裂的过程。粘性土 的典型形成作用是化学风化，即岩石也空气水以及各种水溶液相互作用的过程。化学风化主 要又分为水解作用水化作用氧化作用1-2粘土矿物：一种铝一硅酸盐晶体由两种晶片交互层叠构成，是细小的扁平颗粒，表面有很强 的于水作用的能力，便面积愈大，作用能力就越强粘粒：粒径小于0.005mm的土颗粒粘性土：塑性指数大于10的土称为粘性土粒径：土颗粒的某种性质与某一直径的同质球体最相近时，就把该球体的直径称为被测颗粒 的粒径粒度：土粒的大小称为粒度粒组：一定范围内的土粒称为粒组1-3. 土的粒度成分与矿物成分的关系？答：粗颗粒土往往是岩石经物理分化形成的原岩碎屑，是物理化学性质比较稳定的原生矿物 颗粒；细小土粒主要是化学风化作用形成的次生矿物颗粒和生成过程中有机物质的介入，成 分、性质及其与水的作用均很复杂，是细粒土具有塑性特征的主要因素之一，对土的工程性 质影响很大。1-4.界限粒径的物理意义？答：粒组随着分界尺寸的不同而呈现不同的变化，划分粒组的分界尺寸就是界限粒径1-5.粘性土为什么带电？答：离解作用：指粘土矿物颗粒与水作用后离解成更微小的颗粒，离解后的阳离子扩散于 水中，阴离子留在颗粒表面；吸附作用：指溶于水中的微小粘土矿物颗粒把水介质中一些 与本身结晶格架中相同或相似的离子选择性地吸附到自己表面；同晶置换：指矿物晶格中 高价的阳离子被低价的离子置换，常为硅片中的Si4+被A13+置换，铝片中的A13+被M2+置换，g因而产生过剩的未饱和的负电荷。边缘断裂：理想晶体内部是平衡的，但在颗粒边缘处， 产生断裂后，晶体连续性受到破坏，造成电荷不平衡。1-6.简述毛细水的概念？产生的原因？以及对工程的影响？为什么水压力为负值？答：毛细水：在地下水位以上，受水与空气交接面处，表面张力影响的自由水；原因：由于毛细管壁分子对水分子的引力作用，使与管壁接触的水面向上弯曲，整个 液面向内凹，增加了表面积；但液体总试图缩小自己的表面积，使表面自由能最小，故管 内水柱不断升高。直到升高的水柱重力与管壁分子引力形成的上举力平衡为止。对工程影响：毛细水的上升对建筑物地下部分的防潮措施和地基特的浸湿及冻胀等有 重要影响；在干旱地区，地下水中的可溶盐随毛细水上升后不断蒸发，盐分积聚于靠近地表 处而形成盐渍土。在粉土和砂土中毛细现象最显著。为什么为负值：水，汽界面由于弯液面表面的张力作用，以及水对土粒表面的侵润作 用，使空隙水压力小于空隙内的大气压力。于是在弯液面的切线方向，产生迫使相邻土粒 紧压的压力，称之为毛细压力。由于毛细压力的存在使水内的压力小于大气压力。故呈负 值显著性：粉黏砂土（高度取决于粒度，但黏土与水作用产生了具有粘滞性的结合水）1-7.黏土的活动性为什么有很大差异？答：粘土颗粒（粘粒）的矿物成分主要有粘土矿物和其他化学胶结物或有机质，而粘土矿 物是很细小的扁平颗粒，颗粒表面具有很强的与水相互作用的能力，表面积愈大，这种能力 就愈强，由于土粒大小不同而造成比表面数值上的巨大变化，必然导致土的活动性的极大 差异，如蒙脱石颗粒比高岭石颗粒的比表面大几十倍，因而具有极强的活动性1-8.研究土的结构性的工程意义，怎么研究土的结构性？答：同一种土，原状土样与重塑土样有很大的差别，土的组成成分不是决定土性质的全部因 素，土的结构性对图的性质也有很大的影响。怎么研究：将土结构类型的不同分为，单粒，蜂窝，絮状三种结构，单粒：由粗大颗粒 在水或空气中下沉形成，土颗粒有稳定的空间位置，特点是：土的粒径较大，彼此之间无连 结力或只有微弱的连结力，土粒呈棱角状、表面粗糙。蜂窝:主要有粉粒或细砂组成的土的 结构形式，特点是：土的粒径较小、颗粒间的连接力强，吸引力大于其重力，土粒停留在最 初的接触位置上不再下沉。絮状结构：由细小黏粒或胶粒组成的结构形式，特点是：土粒较 长时间在水中悬浮，单靠自身中重力不能下沉，而是由胶体颗粒结成棉絮状，以粒团的形式 集体下沉1-9.扩散层厚度与哪些因素有关？答：首先扩散层是土中水的水化离子与极性水分子构成，紧靠在固定层外围，受到的电分子 引力较小。其厚度于矿物本身和外界条件有关，主要由，颗粒表面电荷浓度，水中离子性质， 价位，PH值，温度等因素有关。第二章1、塑性指数对地基土性质有何影向？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 Ip1为超固结，V1为欠固结）；随着OCR变 小，压缩系数、压缩指数，体积压缩系数均变大，压缩模量变小，也就是说在相同竖向压力 下，OCR值越小的土的压缩量也就越大，地基的固结沉降量也就越大1、浅层与深层平板载荷试验标准？答：两者加荷标准：30/3,30/2,30/1,连续两小时沉降小于0.1mm浅层停加标准：成压板周围土体有明显向外挤出，或发生裂纹沉降突然增大，p-s 曲线出现陡降某级荷载沉降速率24小时不能趋近稳定s/b30.06 （b为直径或宽度）深层：深层物挤出沉降突然增大，p-s曲线上有能判断极限荷载的的陡降段，且s/b 0.04 （b为层压板直径）某级荷载沉降速率24小时不能稳定，附加：本级是前一级5 倍；持力层坚硬，沉降量很小，最大加载不小于设计值两倍注：5-7名词解释了解弟六早6- 1.成层土地基可否采用弹性力学公式计算基础的最终沉浸量？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。6- 2.在计算基础最终沉降量（地基最终变形量）以及确定地基压缩层深度（地基变形计算深度）时，为什么自重应力要用有效重度进行计算？答：固结变形由有效自重应力引起。6- 3.有一个基础埋置在透水的可压缩性土层上，当地下水位上下发生变化时，对基础沉降有什么影响？答：当基础底面为不透水的可压缩性土层时，地下水位上下变化时，对基础有什么影响？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。6- 4.两个基础的底面面积相同，但埋置深度不同，若低级土层为均质各向同性体等其他条件相同，试问哪一个基础的沉降大？为什么？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。（通过附加压力公 式推得）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。6- 5.何谓超固结比？在实践中，如何按超固结比值确定正常固结土？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- 6.正常固结土主固结沉降量相当于分层总和法单向压缩基本公式计算的沉降量，是否相等？答：不相同，因为压缩性指标不同。6-7.采用斯肯普顿比伦法计算基础最终沉降量在什么情况下可以不考虑次压缩沉降？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6-8.简述有效应力原理？及工程意义？答：通过土粒传递的粒间应力为有效应力，通过土空隙传递的应力统称为空隙应力，包括空 隙水压力和空隙气压力，有效应力原理可概括为两点：饱和土中任一点的总应力u总是 等于有效应力加上孔隙水压力；或是有效应力b,总是等于总应力减去孔隙水压力。土的 变形与强度只取决于土体的有效应力，饱和土中空隙水压力虽不能直接使土体发生变形与强 度变化但会直接引起有效应力变化，从而导致体积和强度变化。此即饱和土中的有效应力原 理。工程意义：总应力法没有区分有效应力与空隙压力，忽略了只有有效应力才是 控制土体变形与强度变化的土中力，而有效应力原理更符合土的受力性状6-9. 一维固结微分方程的基本假设有哪些？如何得出解析解（质亚附加渗系数荷）答：土层是均质、各向同性和完全饱和的；土粒和孔隙水都是不可压缩的，故有（7）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;土中水的渗流服从于达西定律在渗透固结中，土的渗透系数k和压缩系数Q都是不变 的常数外荷是一次骤然施加的，在固结过程中保持不变土体变形完全是由土层中超孔隙 水压力消散引起的a电 新-如何得到解析解：建立一维固结微分方程击 例然后、然后根据初始条件和边界条 件求解微分方程得出解析解。土层单面排水时：土层双面排水时:6-10.何谓土层的平均固结度？如何确定一次瞬时加载、一级加载和 多级加载时的地基平均固结度?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， 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：= S 宏g 一焰）一决/ 一四 *注：6-1至6-7以名词解释以及判断掌握1、简述四种地基总沉降量计算方法答：一、分层总和法：单向压缩基本公式：以单向压缩基本公式最为简单；对于中小型基础，常取中心轴线以 下地基附加应力进行计算，可以弥补所采用的压缩性指标偏小的不足;对于基地性状简单， 尺寸不大的民用建筑基础，根据经验给一个合适的地基承载能力允许值也能解决问题 规范修正公式法：以规范修正法计算值最为接近实测；运用了简化了的地基平均应力系 数，规定了地基合理地基变形计算深度提出了地基关键沉降经验系数，配套各种特征建筑 物地基变形允许值三向变形公式法：以三向变形公式法最为符合土的受力性状，考虑了土地侧向变形；由 于没有积累处相应的经验系数，使得实用上受到限制，但对于大型，复杂基础，用该方法做 宏观定性的分析也是有益的二、应力历史法：基本理论也是分层总和侧限单向压缩基本公式；但土的压缩性指标由 原始压缩曲线和原始再压缩曲线确定，即按e-lnp曲线确定，优于单向压缩公式按e-p曲线 无法考虑应力历史的影响不同应力历史的三种土其压缩性指标，固结沉降量，抗剪强度指 标也是不同的（可见土的变形和强度的性质是紧紧联系到一起的）三、弹性理论法：该公式是按均值线性变形半空间地基假设得到。而实际压缩层厚度总是 有限的，土的变形模量也常随深度而增大，致使计算结果偏大。并且不能考虑相邻荷载的 影响但是可以用来计算短暂荷载作用下的基础沉降和倾斜以及粘性土的瞬时沉降注：计算时所取的应力应变模量是土的弹性模量，土的泊松比由于地基不产生压缩变形 而取0.5四、斯肯普顿-比伦法：全面考虑了地基变形由三个部分组成，将瞬时，固结，次压缩沉 降分开来计算，然后叠加；粘性土层的瞬时沉降可以按弹性力学公式计算，固结沉降有考 虑了三种不同应力历史的土按，按各自不同的压缩性指标进行计算。对于正常固结土的固 结沉降量和单向压缩分层总和法计算结果基本一致，因为两者压缩性指标都由侧限条件单向 压缩固结试验得到，不过这里的指标由e-lnp得到，并且沉降计算公式中的1+e0，代替1+e 本法又提出了将单向压缩公式计算的固结沉降乘上一个经验系数。得到轴对称线上考虑了 侧向变形的修正后的公式提高了精度，但只适用于粘性土。第七章7- 2、同一种土的抗剪强度指标是有变化的为什么？（影响土抗剪强度指标因素？）答：很多因素会影响土的抗剪强度指标，不止是土本身是性质故同一种土抗剪强 度指标是有不同的。包括如下因素：土本身因素：如土的矿物成分，胶结物， 土粒表面结合水膜和电分子引力不同，造成土内摩擦角和原始粘聚力c不同；土 颗粒形状影响摩擦阻力即影响内摩擦角，土的级配影响土的密实度。造成摩擦阻 力与粘聚力不同，土的结构：粘性土具有结构强度，结构受到破坏，粘聚力降低； 土的含水量：含水量增加，水分子在表面形成润滑作用，使内摩擦角减小，同时 对于粘性土含水率增加，将使结合水膜变厚，甚至增加自由水，抗剪强度必然降 低等荷载性质和加载情况:动荷载改变土的性质，加荷速率影响土空隙水排出。 应力历史:土的固结状态影响土的密实性，剪切力作用时间长，强度变低； 试验方法：试验方法（选取的排水条件）和仪器（对于试验条件，若单问怎么理 解试验条件不同抗剪强度不同，答案如下：根据有效应力原理，作用在试样剪 切面的总应力等于，有效与空隙之和，在外荷载作用下，随时间，空隙消散，有 效增加，由于空隙作用在自由水上，不产生土粒间摩擦，只有作用在土颗粒上 的有效才产生，故条件不同，影响排水，强度不同；由上可看出对于同一种土， 在不同密度，含水率，剪切速率，试验条件等不同的情况下，抗剪强度数值也不 相同。7- 4、土体的最大剪应力面是否就是剪切破裂面？二者何时一致?答：（1）根据土体的极限平衡理论可知，土中某点T=Tf，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=45+2。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皿角任意方向平面上的法向正应 b=!（bi+bj+!（bi-任） cos 2a r= 2cr力和剪应力为：22，2，要使该平面上的剪应力了达到最大值，必须使山2& = 1，即女= 45。所以，土体中最大剪应力作 用面与大主应力作用面的夹角是4必。显然，& =勺 ，所以土体的最大剪应力面不 是剪切破裂面。（2）对于饱和粘性土，在不排水条件下，其内摩擦角阪=，此时获=吨成立，即土体的最大剪应 力面即为剪切破裂面。7- 5、试比较直剪试验和三轴压缩试验的土样的应力状态有什么不 同？并指出直剪试验土样的大主应力方向。答：直剪试验土样的应力状态：全=三轴试验土样的应力状态：v y # 。 直剪试验土样的大主应力作用方向与水平面夹角为9007- 6、试比较直剪试验三种方法和三轴压缩试验三种方法的异同点和 适用性（如何选取抗剪强度指标）？答：快剪：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，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：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，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：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，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相同点：都是以排水条件来控制试验，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都存在应力分布不均匀的问题不同点:直剪仪不能严格控制排水条件，而三轴仪可以；直剪仪，剪切面不是沿最 薄弱面破坏而三轴仪是直剪仪还可以用作测定其它力学性质如：弹性模量答:教材P2047- 7.根据孔隙压力系数A、B的物理意义，说明三轴UU和CU试验中求A、B两系数的区别？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：Au = Ac3+A（Aa1-AaJ； 在 试验中，由于试样在作用下固结稳定，故S = ， 于是总孔隙压力增量为：质=州=AS】-NJ、1、同钢材、混凝土等建筑材料相比，土的抗剪强度有何特点？同一 种土其强度值是否为一个定值？为什么?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。2、土的抗剪强度指标是什么?通常通过哪些室内试验、原位测试测定?答：土的抗剪强度指标：土的粘聚力、土的内摩擦角。室内试验有：直接剪切试验、三轴压 缩试验、无侧限抗压强度试验；十字板剪切试验为原位测试测定。3、简述直剪仪的优缺点答：优点：简单易行，操作方便；缺点：不能控制试样排水条件，不能量测试验过程中试 件内孔隙水压力变化。试件内的应力复杂，剪切面上受力不均匀，试件先在边缘剪破，在边缘发生应力集中现象。在剪切过程中，应力分布不均匀，受剪面减小，计算抗剪强度未 能考虑。人为限定上下盒的接触面为剪切面，该面未必是试样的最薄弱面第八章8-1.静止土压力的墙背填土处于哪一种平衡状态？它与主动、被动土压力状态 有何不同？答：静止土压力时墙背填土处于弹性平衡状态，而主动土压力和被动土压力时墙背填土处于 极限平衡状态。8-2.挡土墙的位移及变形对土压力有何影响？答：挡土墙在侧向压力作用下，产生离开土体的微小位移或转动产生主动土压力；当挡土墙 的位移的移动或转动挤向土体产生被动土压力。8-3.分别指出下列变化对主动土压力和被动土压力各有什么影响？答：（1）内摩擦角变大（主动大，被动小）；（2）外摩擦角变小（大，小）；（3）填土面倾角 增大（大小）；（4）墙背倾斜（俯斜）角减小（小大）8- 4.为什么挡土墙要做好排水措施，地下水对挡土墙有什么影响？答：教材，P2341、简述郎肯与库伦土压力的？答：教材，P2332、简述各类土压力，及各类土压力工程实际中如何作用？答：教材，P213注：8-1至8-3名词解释，判断掌握第九章9- 1、简述地基破坏形式？答：教材P2369-2、如何按地基塑性区开展深度确定Pcr与P1/4答：教材P2411、简述应力应变曲线各阶段变形特点？（注意与上问区分）答：教材P2382、太沙基极限承载力假设？答：教材P244页3、各类Pu公式异同点？答：2524、试述地基极限承载力一般公式的含义。对于平面问题，若不考虑基础形状和荷载的作用方式，则地基极限承载力的一般计算公 式为：p =qN+cN+丫 bN 。可见，地基极限承载力由三部分土体抗力组成：（1）滑裂土体自重所产生的摩擦抗力； （2）基础两侧均布荷载q所产生的抗力；（3）滑裂面上粘聚力c所产生的抗力。上述三部分抗力中，第一种抗力的大小，除了决定于土的重度Y和内摩擦角中以外， 还 决定于滑裂土体的体积。故而极限承载力随基础宽度B的增加而线性增加。第二、第三 种抗力的大小，首先决定于超载q和土的粘聚力c，其次决定于滑裂面的形状和长度。由于 滑裂面的尺度大体上与基础宽度按相同的比例增加，因此，由粘聚力c所引起的极限承载力， 不受基础宽度的影响。另外还需要指出：（1） Ny、Nq和Nc随值的增加变化较大，特别是Ny值。当中=0时， %=0，这时可不计土体自重对承载力的贡献。随着值的增加，Ny值增加较快，这时土体自 重对承载力的贡献增加。（2）对于无粘性土（c=0），基础的埋深对承载力起着重要作用。这时， 基础埋深太浅，地基承载力会显著下降。第十章10- 1、土坡稳定性意义？及影响因素？失稳原因？答：教材P281，2595. 地基稳定性的内容有哪些？如何考虑？答：教材P27810-3 土坡稳定性原理是什么？如何确定最危险面？答：土坡稳定分析的条分法的基本原理是：假定土坡沿着圆弧面滑动、将圆弧 滑动体若干竖直的土条，计算各土条对圆弧圆心的抗滑动力矩与滑动力矩，由抗 滑动力矩与滑动力矩之比（稳定安全系数）来判别土坡的稳定性。这时需要选择 多个滑动圆心，分别计算相应的安全系数，其中最小的安全系数对应的滑动面为 最危险的滑动面。最小安全系数K1为不稳定，K=1为极限平衡，工程上要求的 最小稳定安全系数为K . =1.11.5，重要工程的K .取较高值如何确定：教材P262 10-4、毕肖普条分法试算过程？一丽jF=l At|FI日耻腭目 L计蜉矿MoJ1 实=气-$: j:.:宛优厕心0塑qi RL砂厂END答：教材P26910-5、比较各类条分法？答:教材P27510-610- 7、分析土坡稳定性时应如何根据工程情况选取土体抗剪强度指标和稳定安全系数？答:教材P276注：10-2名词解释，10-6暂时没找到第11章11- 1、简述压实机理？压实影响因素？答：教材p28811-2压缩标准？11-3、液化机理，土液化影响因素？答:教材P289氏29111-4、粘土，砾类土为什么不易液化？11-5、液化初步判别意义，如何判别？判别方法？答：P2933、液化防治？答：教材299页码对应成都理工指定，土力学教材土力学：土力学，张克恭，刘松玉编，中国建筑工业出版社。第三版