同济土力学知识点及习题整理

第一章土的组成一、简答题1.什么是土的颗粒级配？什么是土的颗粒级配曲线？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.土中水按性质可以分为哪几类？3.土是怎样生成的？有何工程特点？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。4.什么是土的结构？其基本类型是什么？简述每种结构土体的特点。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0.075~0.005mm）、絮状结构（粒径0.005mm）。单粒结构：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。蜂窝结构：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：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。5.什么是土的构造？其主要特征是什么？土的宏观结构，常称之为土的构造。是同一土层中的物质成分和颗粒大小等都相近的各部分之间的相互关系的特征。其主要特征是层理性、裂隙性及大孔隙等宏观特征。6.试述强、弱结合水对土性的影响。强结合水影响土的粘滞度、弹性和抗剪强度，弱结合水影响土的可塑性。7.试述毛细水的性质和对工程的影响。在那些土中毛细现象最显著？1毛细水是存在于地下水位以上，受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水。土中自由水从地下水位通过土的细小通道逐渐上升。它不仅受重力作用而且还受到表面张力的支配。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。8.土颗粒的矿物质按其成分分为哪两类？（1）一类是原生矿物:母岩经物理风化而成，如石英、云母、长石；（2）另一类是次生矿物：母岩经化学风化而成，土中次生矿物主要是粘土矿物，此外还有铝铁氧化物、氢氧化物和可溶盐类等。常见的粘土矿物有蒙脱石、伊里石、高岭石；由于粘土矿物颗粒很细，比表面积很大，所以颗粒表面具有很强的与水作用的能力，因此，土中含粘土矿物愈多，则土的粘性、塑性和胀缩性也愈大。9.简述土中粒度成分与矿物成分的关系。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，次生矿物的成分、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。10.粘土的活动性为什么有很大差异？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（比表面）愈大，这种能力就愈强，由于土粒大小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。11.粘土颗粒为什么会带电？研究表明，片状粘土颗粒的表面，由于下列原因常带有布平衡的负电荷。①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；②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；③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Al3+置换，铝片中的Al3+被Mg2+置换，因而产生过剩的未饱和的负电荷。④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。二、填空题1.根据土的颗粒级配曲线，当颗粒级配曲线较较平缓时表示土的级配良好。2.工程中常把CU10的土称为级配良好的土，把CU5的土称为级配均匀的土，其中评价指标叫不均匀系数。3.不同分化作用产生不同的土，分化作用有：物理风化、化学风化、生物分化。4.粘土矿物基本上是由两种原子层(称为晶片)构成的，一种是：硅氧晶片（硅片），它的基本单元是Si—0四面体，另一种是：铝氢氧晶片（铝片），它的基本单元是A1—OH八面体。5.不均匀系数Cu、曲率系数Cc的表达式为Cu＝d60/d10、Cc＝d230/(d60×d10)。6.砂类土样级配曲线能同时满足Cu≧5及Cc=1～3的土才能称为级配良好的土。7.土是岩石分化的产物，是各种矿物颗粒的集合体。土与其它连续固体介质相区别的最主要特征就是它的：散粒性和多相性。8.土力学是利用力学一般原理和土工测试技术来研究土的物理性质以及在所受外力发生变化时的应力、变形、强度、稳定性和渗透性及其规律一门科学。9.最常用的颗粒分析方法有筛分法和水分法。210.著名土力学家太沙基（Terzaghi）的《土力学》专著问世，标志着现代土力学的开始。三、选择题1．在毛细带范围内，土颗粒会受到一个附加应力。这种附加应力性质主要表现为(C)(A)浮力；(B)张力；(C)压力。2．对粘性土性质影响最大的是土中的(C)。(A)强结合水；(B)弱结合水；(C)自由水；(D)毛细水。3．土中所含“不能传递静水压力，但水膜可缓慢转移从而使土具有一定的可塑性的水，称为(D)。(A)结合水；(B)自由水；(C)强结合水；(D)弱结合水。4．下列粘土矿物中，亲水性最强的是(C)。（2005年注册土木工程师（岩土）职业资格考试题，三峡大学2006年研究生入学考试试题）(A)高岭石；(B)伊里石；(C)蒙脱石；(D)方解石。5.毛细水的上升，主要是水受到下述何种力的作用？(C)(A)粘土颗粒电场引力作用；(B)孔隙水压力差的作用(C)水与空气交界面处的表面张力作用。6.土的可塑性范围与比表面大小有关，下列说法正确的是（A）(A)粘土的比表面比砂土大，所以可塑性范围大(B)粘土的比表面比砂土小，所以可塑性范围大(C)粘土的比表面与砂土相似，颗粒细，故可塑性范围大7.图粒大小及级配，通常用颗粒级配曲线表示，土的颗粒级配曲线越平缓，则表示（C）。(A)土粒大小均匀，级配良好；(B)土粒大小不均匀，级配不良；(C)土粒大小不均匀，级配良好。8.由某土颗粒级配曲线获得d60=12.5mm，d10=0.03mm，则该土的不均匀系数Cu为（A）。(A)416.7；(B)4167；(C)2.4×10-3；(D)12.53。9．若甲、乙两种土的不均匀系数相同，则两种土的（D）。(A)颗粒级配累计曲线相同；(B)有效粒径相同；(C)限定粒径相同；(D)限定粒径与有效粒径之比相同。10.在工程上，对于粒径分别大于0.075mm及小于0.075mm的土，采用的颗粒级配试验方法为（C）。(A)均为筛分法；(B)均为水分法；(C)前者为筛分法后者为水分法。11.毛细水上升高度决定于土粒粒度，下列哪种土毛细水上升高度最大（C）。(A)粘性土；(B)粉土；(C)砂土。12．若将1cm3立方体颗粒分割为棱边0.001mm的许多立方体颗粒，则比表面变为（B）。(A)6×102cm2；(B)6×104cm-1；(C)6×104。13.稍湿状态的砂堆，能保持垂直陡壁达几十厘米高不塌落，因为存在（B）。(A)拉力；(B)浮力；(C)重力；(D)毛细粘聚力。14.具有更好的分选性和磨圆度的土是（D）。(A)残积土；(B)坡积土；(C)洪积土；(D)冲积土。15.雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物缓慢地洗刷剥蚀，顺着斜坡向下逐渐移动，沉积在平缓的坡脚，这种搬运和堆积方式形成的土称为(D)。3（A）残积土（B）坡积土（C）洪积土（D）冲积土16.下图1-1为某砂土的颗粒级配曲线，是判断属于下列（D）类。(A)A线级配良好，B线级配不良，C线级配不连续；(B)A线级配不连续，B线级配良好，C线级配良好；(C)A线级配不连续，B线级配不良，C线级配良好；(D)A线级配不良，B线级配良好，C线级配不连续。四、判断改错题1.结合水是液态水的一种，故能传递静水压力。×，不能传递静水压力。2.风积土是岩石经物理和化学风化的产物。×，由风力搬运形成的土。3.土的结构最主要的特征是成层性。×，结构改为构造。五、计算题1.甲乙两土样的颗粒分析结果列于下表，试绘制级配曲线，并确定不均匀系数以及评价级配均匀情况。粒径/mm2～0.50.5～0.250.25～0.10.1～0.050.05～0.020.02～0.010.01～0.0050.005～0.002﹤0.002相对含量（%）甲土24.314.220.214.810.56.04.12.93.0乙土5.05.017.132.918.612.49.0解：甲土颗粒级配曲线如下：图1-14，，，因为10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%201001000.501001000.2505100100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%201001000.524.375.775.70.2514.261.561.50.120.241.341.30.0514.826.526.50.0210.516160.016.010100.0054.15.95.90.0022.9330.0023.050.1595950.05590900.0217.172.972.90.0132.940400.00518.621.421.40.00212.4990.0029，因为大于5，在1-3之间所以为良好级配砂第2章土的物理性质及分类一、简答题1.什么是土的物理性质指标？哪些是直接测定的指标？哪些是计算指标？（1）土的各组成部分的质量和体积之间的比例关系，用土的三相比例指标表示，称为土的物理性质指标，可用于评价土的物理、力学性质。（2）直接测定的指标：土的密度ρ、含水量ω、相对密度ds；计算指标是：孔隙比e、孔隙率n、干密度ρd、饱和密度ρsat、有效密度ρ’、饱和度Sr2.甲土的含水量大于乙土，试问甲土的饱和度是否大于乙土？ω甲ω乙，但Sr甲不一定大于Sr乙。因为Sr=ωds/e，它不仅与含水量ω有关，还与ds、e有关。3.什么是塑限、液限和缩限？什么是液性指数、塑性指数？（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=wL－wP6（5）液性指数：4.塑性指数对地基土性质有何影向？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，10IP≤17为粉质粘土。5.什么是土的冻胀性？产生机理是什么？（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.说明细粒土分类塑性图的优点。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.按规范如何对建筑地基岩土进行分类？作为建筑地基的岩土，可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘