土力学课后思考题答案2则.docx
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《土力学与基础工程课后思考题答案范文一》
土力学与基础工程课后思考题答案
第二章
2.1土由哪几部分组成土中水分为哪几类其特征如何对土的工程性质影响如何
土体一般由固相、液相和气相三部分组成即土的三相。
土中水按存在形态分为液态水、固态水和气态水液态水分为自由水和结合水，结合水分为强结
合水和弱结合水，自由水又分为重力水和毛细水。
特征固态水是指存在于颗粒矿物的晶体格架内部或是参 2与矿物构造的水，液态水是人们日常生活
中不可缺少的物质，气态水是土中气的一部分。
影响土中水并非处于静止状态，而是运动着的。
工程实践中的流沙、管涌、冻胀、渗透固结、渗
流时的边坡稳定问题都与土中水的运用有关。
2.2土的不均匀系数Cu及曲率系数Cc的定义是什么如何从土的颗粒级配曲线形态上，Cu和Cc数值
上评价土的工程性质。
不均匀系数Cu反映了大小不同粒组的分布情况。
曲率系数Cc描述了级配曲线分布的整体形态，表示是否有某粒组缺失的情况。
评价1对于级配连续的土Cu>5,级配良好Cu
2对于级配不连续的土同时满足Cu>5和Cc=1~3，级配良好，反之则级配不良。
2.3说明土的天然重度、饱和重度、浮重度和干重度的物理概念和相互联系，比较同一种土各重度数值
的大小。
天然重度、饱和重度、浮重度和干重度分别表示单位体积的土分别在天然、饱和、湿润、干燥
状态下的重量，它们反映了土在不同状态下质量的差异。
饱和重度>天然重度>干重度>浮重度
2.4土的三相比例指标有哪些哪些可以直接测定哪些 3通过换算求得为换算方便，什么情况下令
V=1，什么情况下令Vs=1
三相比例指标有天然密度、含水量、相对密度、干密度、饱和密度、有效密度、孔隙比、孔隙率、
饱和度。
直测指标密度、含水量、相对密度。
换算指标孔隙比、孔隙率、饱和度。
当已知相对密度ds时令Vs=1，当已知天然密度时令V=1，如若两者都已知，设V=1或Vs=1都行
2.5反映无黏性土密实度状态的指标有哪些采用相对密实度判断砂土的密实度有何优点而工程上为
何应用得并不广泛
指标孔隙比、最大孔隙比、最小孔隙比。
优点判断密实度最简便的方法是用孔隙比e来描述，但
e未能考虑级配的因素，故引入密实度。
应用不广泛的原因
天然状态砂土的孔隙比e值难测定，此外按规程方法室内测定孔隙比最大值和
孔隙比最小值时，人为误差也较大。
2.6下列物理指标中，哪几项对黏性土有意义哪几项对无黏性土有意义
塑性指数、液性指数对黏性土有意义。
粒径级配、相对密实度对无黏土有意义。
4 2.7简述渗透定理的意义，渗透系数K如何测定动水如何计算何谓流砂现象这种现象对工程有何
影响
渗透定理即达西定律V=ki，其反映土中水渗流快慢。
室内测定渗透系数有常水头法和变水头法，也可在现场进行抽水实验测定。
流砂现象当动水为GD数值等于或大于土的浮重度时，土体发生浮起而随水流动。
影响基础因流砂破坏，土粒随水流走，支撑滑落，支护结构移位，地面不均匀沉降，引起房屋产
生裂缝及地下管线破坏，严重时将导致工程事故。
2.8土发生冻胀的原因是什么发生冻胀的条件是什么
原因在气温降低以及浓度变化产生渗透压两种作用下，下卧未冻结区的水被吸引到冻结区参与冻
结，使冰晶体不断扩大，在土层中形成冰夹层，土体随之发生隆起。
发生冻胀条件1土的因素冻胀通常发生在细粒土中
2水的因素土层发生冻胀是由水分的迁移和积聚所致
3温度因素当气温骤降且冷却强度很大时，土的冻结面迅速向下推移，冻结速
度很快。
2.9毛细水上升的原因是什么在哪些土中毛细现象最显 5著
原因表面张力的作用。
粉细砂和粉土的毛细现象最为显著。
2.10何谓最优含水量影响填土压实效果的主要因素有哪些
在一定的压实功能下使土最容易压实，并能达到最大密实度时的含水量称为土的最优含水量。
影响因素1
含水量 2击实功 3土的性质
2.11无黏性土和黏性土在矿物组成、土的结构、物理状态及分类方法诸方面有何重要区别
分类方法区别无黏性土靠密实度划分，而黏性土靠液性指数划分。
物理状态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。
黏性土的物理状态指标为可塑性、灵敏度、触变性。
矿物组成
2.12地基土分为几大类各类土的划分依据是什么为什么粒度成分和塑性指数可作为土分类的依据
比较这两种分类的优缺点和适用条件。
地基土分为粗粒土和细粒土两大类。
划分依据颗粒度和粒间作用力。
粗粒土的工程性质和大程度上取决于土的粒径级配，故按其粒径 6 级配累积曲线再分成细类。
细粒土分类基于长基实验结果统计分析所得结论，多用塑性
指数或者液限加塑性指数作为分类指标。
优点塑性图划分细粒土能较好反映土粒与水相互作用的一些性质。
缺点却不能反映天然土工程的另一重要因素——土的结构性。
适用条件
2.13淤泥和淤泥质土的生成条件，物理性质和工程特性是什么能否作为建筑物的地基
生成条件在静水成缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成。
物理性质和工程特性孔隙比大e》1，天然含水量高W》
WL压缩性高，强度低和具有灵敏
性、结构性的土层，为不良地基，故不能作为建筑物的地基。
第三章
3.1土的自重应力分布有何特点地下水位的升降对自重应力有何影响，如何计算
均质土的自重应力沿水平面均匀分布，且于深度Z成正比，即随深度呈线性增加
地下水位升高则土的自重应力减小，反之则增加。
计算即 7减去水的自重应力。
3.2刚性基础的基底压力分布有何特征工程中如何计算中心荷载及偏心荷载下的基底压力
刚性基础刚度较大，基底压力分布随上部荷载的大小、基础的埋深及土的性质而异。
中心、偏心荷载计算见P49
3.3如何计算基底附加压力在计算中为什么要减去基底自重应力
基底附加压力计算见P50公式3.8
土的自重应力一般不引起地基变形，只有新增的建筑物荷载，即作用于地基表面的附加压力，才是
使地基压缩变形的主要原因。
3.4试以矩形面积上均布荷载和条形荷载为例，说明地基中附加应力的分布规律。
分布规律当距离地基中心距离相同时，附加应力随深度增加而逐渐减小。
当深度相同时，附加应力自地基中心线向两边逐渐减小。
3.5目前根据什么假设计算地基中的附加应力这些假设是否合理可行归纳总结各种荷载作用下地基
附加应力的计算方法。
假设地基均质和各向同性的线性变形体，然后按弹性力学解答计算附加应力，其实，地基土并非所 8 假设的那样，应该考虑地基不均匀和各向异性对附加应力计算的影响。
计算方法见课本
3.6试简述太沙基的有效应力原理
饱和土中的总应力为有效应力和孔隙水压力之和，或者说有效应力等于总应力减去孔隙水压力。
第四章这章当初老师没画思考题，以周一复习为主
第五章
5.1什么是土的抗剪强度什么是土的抗剪强度指标试说明土的抗剪强度的来源。
对一定的土类，其
抗剪强度指标是否为一个定值为什么
定义是指土体抵抗剪切破坏的极限能力。
土的抗剪强度指标土的黏聚力和土的内摩擦角。
抗剪强度的来源1无粘性土来源于土粒间的摩擦力
内摩擦力
2粘性土除内摩擦力外，还有内聚力。
对一定的土类，其抗剪强度指标也并非常数值，均因试验方法和土样的试验条件等的不同而异，同
时，许多土类的抗剪强度线并非都呈直线状，随着应力水平有所变化。
5.2何谓土的极限平衡状态和极限平衡条件试用莫尔—
库仑强度理论推求土体极限平衡条件的表达式。
当土体中某点任一平面上的剪应力等于抗剪强度时，将该点即濒于破 9坏的临界状态称为“极限
平衡状态”。
表征该状态下各种应力之间的关系称为“极限平衡条件”。
公式推求在P101
5.3土体中首先发生剪切破坏的平面是否就是剪应力最大的平面为什么在何种情况下，剪切破坏面
与最大剪应力面是一致的在通常情况下，剪切破坏面与大主应力面之间的夹角是多少
不一定。
因为根据P101图5.5可知破坏面是莫尔圆与抗剪强度包线相切时切点所代表的平面。
当莫
尔圆与抗剪强度包线相切时对应的剪力为最大剪应力时，剪切破坏面与最大剪应力面是一致的。
剪切破坏面与大主应力面之间的夹角是90-内摩擦角 P102
5.4分别简述直剪试验和三轴压缩试验的原理。
比较二者之间的优缺点和适用范围。
原理和适用范围自
己总结下P103-105
直剪实验的优点构造简单、操作方便缺点1剪切面限定在上下盒之间的平面，而不是沿
土样最薄弱的剪切面破坏2剪切面上的剪应力分布不均，在边缘发生应力集中现象3在剪切过程中，剪切面逐渐缩小，而计算抗剪强度时却按圆截面计算4试验时不能严格控制排水条件，不能量测孔隙水压力。
三轴压缩实验的优点能较为严格地控制排水条件以及测 10量试件中孔隙水压力的变化，试件中
的应力状态比较明确，破裂面发生在最薄弱的部位。
缺点
试件中的主应力楼2=楼3 那个字母打不出来，而实际上土体的受力状态未必属于轴对称情况。
5.5什么是土的无侧限抗压强度它与土的不排水强度有何关系如何用无侧限抗压强度试验来测定黏
性土的灵敏度
无侧限抗压强度试验如同三轴压缩实验中楼3=0时的特殊情况。
由P106公式5.14可知不排水抗剪强度为无侧限抗压强度的。
测定灵敏度将已做成无侧限抗压强度试验的原状土样，彻底破坏其结构，并迅速塑成与原状试样同体积的重塑试样，对重塑试样进行无侧限抗压强度，测得其无侧限抗压强度。
二者比值即为灵敏度。
P106公式5.15
5.6试比较黏性土在不同固结和排水条件下的三轴试验中，其应力条件和孔隙水压力变化有何特点并
说明所得的抗剪强度指标各自的适用范围。
P110 CU、
UU、CD比较多….自己总结下
5.7试说明在饱和黏性土的不固结不排水试验结果中图5.22不管用总应力还是有效应力表示，其莫
尔应力圆的半径为何都不变 11 对于饱和软黏土，在不固结不排水条件下进行剪切试验，可认为内摩擦角=0，其抗剪强度包线与楼
楼是字母轴平行，故莫尔应力圆的半径为何都不变。
第六章
6.1土压力有哪几种影响土压力的各种因素中最主要的因素是什么P123
土压力类型主动土压力、被动土压力、静止土压力。
最主要因素1挡土墙的位移方向和位移量2土的类型特定不同3墙体的形态不同
4墙后土体的排水状态
6.2试阐述主动土压力、被动土压力、静止土压力的定义和产生的条件，并比较三者数值大小。
主动土压力挡土结构物向离开土体的方向移动，致使侧压力逐渐减小至极限平衡状态时的土压力。
被动土压力
挡土结构物向土体推移，致使侧压力逐渐增大至被动极限平衡状态时的土压力。
静止土压力土体在天然状态时或挡土结构物不产生任何移动或转动时，土体作用于结构物的水平
压应力。
主动土压力〈静止土压力〈被动土压力
6.3试比较朗金土压力理论和库仑土压力理论的基本假定和适用条件。
P124和P 朗金土压力理论基本假定挡土墙墙背竖直、光滑，填土面水平。
适用条件适用于墙背垂直光滑而墙厚填土坡度比较简单的情况。
库仑土压力理论基本假定墙后填土是理想的散粒体黏聚力C=0，滑动破裂面为通过墙踵的平面适用条件适用于砂土或碎石填料的挡土墙计算，可考虑墙背倾斜、填土面倾斜以
及墙背与填土间的摩擦等多种因素的影响。
6.4墙背的粗糙程度、填水排水条件的好坏对主动土压力有何影响
墙背粗糙则墙背与填土间有摩擦力产生，剪应力不为0。
排水条件的好坏主要体现在土的有效重度上
6.8地基的剪切破坏有哪些形式发生整体剪切破坏时P-S
曲线的特征如何
形式整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲切破坏。
地基发生整体剪切破坏，P-S曲线陡直下降，通常称为完全破坏阶段。
6.9什么是塑性变形区地基的Pcr和P的物理概念是什么在工程中有何实际意义
塑性变形区当荷载超过临界荷载时所对应的区域称为塑性变形区。
13 Pcr地基中将要出现但尚未出现塑性变形区，其相应的荷载为临界荷载Pcr
P塑性区的最大发展深度控制在基础宽度，相应的荷载用P表示
工程实践表明，即使地基发生局部剪切破坏，地基中塑性区有所发展，只要塑性区范围不超出某一
限度，就不致影响建筑物的安全和正常使用，因此，以Pcr
作为地基土的承载力偏于保守。
一般认为在中心垂直荷载下塑性区最大深度所对应的荷载可用P表示
6.10什么是地基土的极限荷载Pu与哪些因素有关
地基的极限承载力Pu是地基承受基础荷载的极限压力
影响因素1、基础的埋深、宽度、形状2、荷载倾斜与偏心的影响3、覆盖层抗剪强度的影响
4、地下水位的影响5、下卧层的影响
6.11土坡稳定有何实际意义影响土坡稳定的实际意义有哪些如何防止土坡滑动
意义 土坡不稳定会使地质体容易在重力地质作用下发生蠕动滑坡泥石流等灾害。
影响因素1、土的类型及特征2、地质构造条件、状态3、地表及地下水作用状态
4、人为工程因素5、地震的影响
如何防止土坡滑动对于无粘性土只要坡面不滑动，土坡 14就能保持稳定。
而对于粘性土，则要经过稳
定性分析计算，确定最小稳定性系数Kmin，对其采取防护措施。
6.12何谓无黏性土坡的自然休止角无黏性土坡的稳定性与哪些因素有关
当稳定安全系数K=1时，此时抗滑力等于滑动力，土坡处于极限平衡状态，相应的坡角就等
于无粘性土的内摩擦角，特称之为自然休止角。
由于无黏性土颗粒间无黏聚力的存在，只有摩阻力，因此，只要坡面不滑动，土坡就能保持
稳定。
6.13土坡稳定分析的条分法原理是什么如何确定最危险圆弧滑动面
取单位长度土坡按平面问题计算，确定其圆心半径，将滑动土体等分为若干竖向土条，土条
宽度为0.1R，在不考虑土条两侧的条间作用力效应下计算确定其稳定安全系数。
如何确定假定几个可能的滑面，分别计算相应的Ks值，其中Ksmin对应的滑动面则为最危
险滑动面。
15 《土力学_河海大学课后部分思考题答案范文二》
1、什么叫土土是怎样形成的粗粒土和细粒土的组成有何不同
土是松散颗粒的堆积物。
地球表层的整体岩石在大气中经受长期风化作用后形成形状不同，大小不一的颗粒，这些颗粒在不同的自然环境条件下堆积或经搬运沉积，即形成了通常所说的土。
粗粒土中粒径大于0.075㎜的粗粒组质量多于总质量50%，细粒土中粒径小于0.075㎜的细粒组质量多于或等于总质量50%。
2、何谓土的级配土的粒径分布曲线是怎样绘制的为什么粒径分布曲线用半对数坐标 土中各种大小的粒组中土粒的相对含量称为土的级配。
粒径分布曲线是以土粒粒径为横坐标对数比例尺，小于某粒径土质量占试样总质量的百分数为纵坐标绘制而成的曲线。
由于土的粒径相差悬殊，因此横坐标用对数坐标表示，以突出显示细小颗粒粒径。
3、土的粒径分布曲线的特征可以用哪两个系数来表示
它们定义又如何
粒径分布曲线的特征可用不均匀系数Cu和曲率系数Cc
来表示。
16 式中d10，d30和d60为粒径分布曲线上小于某粒径的土粒含量分别为10%，30%和60%
时所对应的粒径。
4、如何利用土的粒径分布曲线来判断土的级配的好坏
土的级配的好坏可由土中的土粒均匀程度和粒径分布曲线的形状来决定，而土粒的
均匀程度和曲线的形状又可用不均匀系数和曲率系数来衡量，对于纯净的砾、砂，当Cu大于或等于5，而且Cc等于1~3时，它的级配是良好的不能同时满足上述条件时，
它的级配是不良的。
5、何谓粘性土的稠度粘性土随着含水率的不同可分为几种状态各有何特性
稠度是指粘性土的干湿程度或在某一含水率下抵抗外力作用而变形或破坏的能力，是粘性土最主要的物理状态指标。
随含水率的不同可分为流态、可塑态、半固态和固态。
流态时含水率很大，不能保持其形状，极易流动可塑态时土在外力作用下可改变形状但不显著改变其体积，也不开裂，外力卸除后仍能保持已有的形状半固态时粘性土将丧失其可塑性，在外力作用下不产生较大的变形且容易破碎。
固态时含水率进一步减小，体积不再收缩，空气进入土体，使土的颜色变淡。
6、土中的应力按照其起因和传递方式分哪几种怎么定 17义
土体的应力，按引起的原因分为自重应力和附加应力两种
按土体中土骨架和土中孔隙水、气的应力承担作用原理或应力传递方式可分为有效应力和孔隙应压力。
有效应力是指由土骨架传递或承担的应力。
孔隙应力是指由土中孔隙流体水和气体传递或承担的应力。
自重应力是指由土体自身重量所产生的应力。
附加应力是指由外荷静的或动的引起的土中应力。
7、何谓自重应力，何谓静孔隙水应力计算自重应力应注意些什么
自重应力是指由土体自身重量所产生的应力。
由静水位产生的孔隙水应力称为静孔隙水应力。
土体自重应力应由该点单位面积上土柱的有效重量来计算，如果存在地下水，且水位与地表齐平或高于地表，则自重应力计算时应采用浮重度，地下水位以下的土体中还存在静孔隙水应力。
8、何谓附加应力，空间问题和平面问题各有几个附加应力分量计算附加应力时对地基做了怎样的假定
附加应力是指由外荷静的或动的引起的土中应力。
空间问题有三个附加应力分量，平面问题有两个附加应力分量。
18 计算地基附加应力时，假定地基土是各向同性的、均匀的、线性变形体，而且在深度
和水平方向上都是无限的。
9、什么是有效应力什么是孔隙应力其中静孔隙应力如何计算
有效应力是指由土骨架传递或承担的应力。
孔隙应力是指由土中孔隙流体水和气体传递或承担的应力。
静孔隙水应力 u0rhww
10、何谓达西定律，达西定律成立的条件有哪些
水在土中的渗透速度与试样两端水平面间的水位差成正比，而与渗径长度成反比，即vkh
Lki即为达西定律。
达西定律只有当渗流为层流的的时候才能适用，其使用界限可以考虑为Rewvd/1.0
11、实验室内测定渗透系数的方法有几种它们之间又什么不同
室内测定土的渗透系数的方法可分为常水头试验和变水头试验两种。
常水头法是在整个试验过程中水头保持不变，适用于透水性强的无粘性土变水头法在整个试验过程中，水头是随着时间而变化的，适用于透水性弱的粘性土。
19 12、流网有什么特征
流网具有下列特征
1 流线与等势线彼此正交
2 每个网格的长度比为常数，为了方便常取1，这时的网格就为正方形或曲边
正方形
3 相邻等势线间的水头损失相等
4 各溜槽的渗流量相等。
13、试述土的各压缩性指标的意义和确定方法。
压缩系数av是指单位压力增量所引起的空隙比改变量，即
e~p压缩曲线的割线的坡度，
ave1e2p2p1ep
e1e2
lgp2lgp1lg（ep1p
p1）压缩指数Cc是指e~lgp曲线直线段的坡度，即Cc
回弹再压缩指数Cs是指回弹再压缩曲线在e~lgp平面内
直线段的坡度
体积压缩系数mv定义为土体在单位应力作用下单位体积的体积变化，其大小等于
av（1e1）
压缩模量Es定义为土体在无侧向变形条件下，竖向应力与竖向应变之比，其大小等于1mv，即Eszz。
20 14、土层固结过程中，孔隙水压力和有效应力是如何转换的他们间有何关系
在荷载施加的瞬时，由于孔隙水来不及排出，加之水被认为是不可压缩的，因而，附加应力全部由水来承担。
经过时间t，孔隙水应力不断消散，有效应力逐渐增加。
当t趋于无穷大时，超静孔隙水应力全部消散，仅剩静孔隙水应力，附加应力全部转化为有效应力。
饱和土的固结过程就是超静孔隙水应力逐渐转化为附加有效应力的过程。
在这种转化过程中，任一时刻任一深度上的应力始终遵循着有效应力原理，即
pu’。
15、什么叫土的抗剪强度
土的抗剪强度是指土体对于外荷在所产生的剪应力的极限抵抗能力。
16、何谓摩尔—库仑破坏准则何为极限平衡条件
把莫尔应力圆与库仑抗剪强度线相切时的应力状态，即
f时的极限平衡状态作为土
的破坏准则——称为莫尔—库仑破坏准则。
根据莫尔—库仑破坏准则来研究某一土体单元处于极限平衡状态时的应力条件及其大、小主应力之间的关系，该关系称为土的极限平衡条件。
17、测定土的抗剪强度指标主要有哪几种方法试比较它 21们的优缺点
测定土的抗剪强度指标的方法主要有直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验和十字板剪切试验四种。
直接剪切试验的优点是设备简单，试样的制备和安装方便，且操作容易掌握，至今
仍为工程单位广泛采用。
缺点是①剪切破坏面固定为上下盒之间的水平面不符合实际情况，因为该面不一定是土得最薄弱的面②试验中，试样的排水程度靠试验速度的“快”、
“慢”来控制的，做不到严格排水或不排水，这一点对透水性强的土来说尤为突出③由于上下盒的错动，剪切过程中试样的有效面积逐渐减小，使试样中的应力分布不均匀，主应力方向发生变化，当剪切变形较大时，这一变形表现得更为突出。
为了克服直接剪切试验存在的问题，对重大工程及一些科学研究，应采用更为完善的三轴压缩试验，三轴压缩仪是目前测定土抗剪强度较为完善的仪器。
直接剪切、三轴和无侧限试验是室内试验，试样不可避免地受到扰动，其对土的实际情况反映就会受到影响。
十字板剪切试验是现场测定土的抗剪强度的方法，特别适应于均匀的饱和软粘土。
18、试述正常固结粘土和超固结粘土的总应力强度包线与有效强度包线的关系。
正常固结土当用总应力强度包线表示时，UU试验结果是一条水平线，其不排水强度cu的大小与有效固结应力c 22有关，CU和CD试验个是一条通过坐标原点的直线当用有
效应力表示试验结果时，三种剪切试验将得到基本相同的强度包线及十分接近的有效应力强度指标。
超固结土当用总应力强度包线表示时，UU试验结果是一条水平线，其不排水强度
CU和CD试验个是一条不通过坐标原点的直线cu的大小与有效固结应力c有关，
当用有效应力表示试验结果时，三种剪切试验将得到基本相同的强度包线及十分接近的有效应力强度指标。
19、何谓主动土压力、静止土压力和被动土压力试举实际工程实例。
如果挡土墙背离填土方向转动或移动时，随着位移量的逐渐增加，墙后土压力逐渐减小，当墙后填土达到极限平衡状态时土压力降为最小值，这时作用在挡土墙上的土压力成为主动土压力。
当挡土墙为刚性不动时，土体处于静止状态不产生位移和变形，此时作用在挡土墙上
的土压力称为静止土压力。
若墙体向着填土方向转动或移动时，随着位移量的逐渐增加，当墙后填土达到极限平衡状态时增大到最大值，此
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