土力学复习资料

1第一章土的物理性质和工程分类一、单项选择题1.土颗粒的大小及其级配，通常是用粒径级配曲线来表示的。级配曲线越平缓表示。(A)土粒大小较均匀，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2.对土粒产生浮力的是。(A)毛细水(B)重力水(C)结合水3.毛细水的上升，主要是水受到下述何种力的作用？(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4.三种粘土矿物中，的结构单元最稳定。(A)蒙脱石(B)伊利石(C)高岭石5.颗粒表面具有很强的吸附水化阳离子和水分子的能力，称为表面能。颗粒大小和表面能之间的关系为。(A)颗粒越大，表面能越大(B)颗粒越细，表面能越大(C)颗粒越圆，表面能越大6.三种粘土矿物的亲水性大小，哪种次序排列是正确的：(A)高岭石＞伊利石＞蒙脱石(B)伊利石＞蒙脱石＞高岭石(C)蒙脱石＞伊利石＞高岭石二、填空题1.颗粒级配曲线越，不均匀系数越，颗粒级配越。为获得较大密实度，应选择级配的土料作为填方或砂垫层的土料。2.粘粒含量越，颗粒粒径越，比表面积越，亲水性越，可吸附弱结合水的含量越，粘土的塑性指标越3.塑性指标Ip=,它表明粘性土处于可塑性状态时的变化范围，它综合反映了、等因素。因此《规范》规定：为粉质粘土，为粘土。4.粘性土的液性指标IL=,它的正负、大小表征了粘性土的状态，《规范》按IL将粘性土的状态划分为：，，，，。三、简答题1.什么是粒组？什么是粒度成分？土的粒度成分的测定方法有哪两种，它们各适用于何种土类？2.什么是颗粒级配曲线，它有什么用途？23.土中水有几种存在形态，各有何特性？4.土的结构有哪几种类型？各对应哪类土？5.什么叫界限含水率？液限、塑限、缩限的概念6.描述土体压实性与含水率的关系，什么是最优含水率？四、推导题1.ρ'swG1ρ1e2.ne1e五、计算题1.某一块试样在天然状态下的体积为60cm3，称得其质量为108g，将其烘干后称得质量为96.43g，根据试验得到的土粒比重Gs为2.7，试求试样的湿密度、干密度、饱和密度、含水率、孔隙比、孔隙率和饱和度。2.某砂土土样的密度为1.77g/cm3，含水率为9.8％，土粒比重为2.67，烘干后测定最小空隙比为0.461，最大空隙比为0.943，试求空隙比e和相对密实度Dr，并判定该砂土的密实度。3.土料室击实试验数据如表所示，绘制ρdw关系曲线，求最优含水率和最大干密度。含水率w(%)510203040密度（g/cm3）1.581.761.942.022.064.某一完全饱和粘性土试样的含水率为30％，土粒比重为2.73，液限为33％，塑限为17％，求空隙比、干密度和饱和密度，并按塑性指数和液性指数分别定出该粘性土的分类名和软硬状态。答案：一、单项选择题1.C2.B3.C4.C5.B6.C二、填空题1.平缓（陡），大（小），好（差），良好。2.多（少），细（粗），大（小），强（弱），多（少），大（小）3.Ip=wL－wp，含水量，粘粒的含量、粘土矿物，10＜Ip≤17，Ip＞174.pLpwwII,软硬，坚硬，硬塑，可塑，软塑，流塑三、简答题ppLLpp31.土粒大小在一定程度上反映了土性质的差异，土粒大小通常用粒径表示。粒组：通常把工程性质相近的土粒合并为一组。粒径分析方法：筛分法（d0.075mm的土），密度计法（d0.075mm的土）。2.工程中常用土中各粒组的相对含量，占干土总质量的百分数来表示，称为土的粒径级配。按粒径分布曲线可求得：（1）土中各粒组的土粒含量，用于粗粒土的分类和大致评估土的工程性质；（2）某些特性粒径，用于建筑材料的选择和评价土级配的好坏。根据某些特征粒径，可得到两个有用的指标，即不均匀系数Cu和曲率系数Cc3.吸着水（结合水），离开土颗粒表面较远，不受土颗粒电分子引力作用，且可自由移动的水称为自由水（分为毛细管水和重力水）4.单粒结构（砂土砾石）、蜂窝结构（粉土）、絮状结构（粘土）5.粘性土从一种状态过渡到另一种状态，可用某一界限含水率来区分，叫界限含水率。液限（WL）：从流动状态转变为可塑状态的界限含水率。塑限（Wp）：从可塑状态转变为半固体状态的界限含水率。缩限（Ws）：从半固体状态转变为固体状态的界限含水率，亦即粘性土随着含水率的减小而体积开始不变时的含水率。6.（1）当含水率较低（颗粒表面的水膜很薄）土偏干,土粒之间存在着强结合水，土粒间电分子引力较大，击实时土粒难于移动，击实时土粒难于移动，击实效果差。（2）当含水率达到最优含水率，颗粒间存在部分的强结合水、部分的弱结合水，弱结合水在击实过程中起到润滑作用，因而击实效果好（3）当含水率较高，土偏湿，土粒中存在大量的自由水，在击实过程中不易很快的排除，这阻止了颗粒的靠扰，因引击实效果差。使土体压实，得到最大干密度这时土体的含水率为最优含水率。四、推导题1.sswmVρρ'V＝ssswsvρVVρVV＝swvsρρ1VV＝swwρρ1ρ1e＝swG1ρ1e2.vvnvvsvvvvsssevveve1e五、计算题1.解：（1）已知V＝60cm3，m=108g，ρ=m／v=108／60=1.8g/cm3（2）已知ms=96.43g，mw=m－ms=108－96.43=11.57gw=mw／ms＝11.57／96.43=12%（3）已知Gs=2.7，则Vs=ms／ρs=96.43／2.7＝35.7cm3Vv=V－Vs=60－35.7＝24.3cm3e=Vv／Vs＝24.3／35.7=0.68（4）n=Vv／V＝24.3／60=40.5％（5）Vw=mw／ρw=11.57／1＝11.57cm3St=Vw／Vv=11.57／24.3＝48％42.解11+wesd2.6710.6561.771+0.098emaxmaxmin0.9430.6560.5950.9430.461Dreeee该砂土的密实度属于中密3.解1+wd11.581.511+0.05d21.761.61+0.1d31.941.621+0.2d42.021.551+0.3d52.061.471+0.4d1.71.61.51.4w403020100最优含水率20％，最大干密度1.62g/cm34.1esrwds0.32.730.819e32.7311.5/1.8191+esdwdgcm32.730.81911.95/1.8191+essatwdegcmIp=wL－wp＝0.33－0.17＝0.16＝16％0.30.170.810.16pLpwwII该粘性土为粉质粘土，软塑第二章土的渗透性与渗流一、简答题1.达西定律的基本假定及应用条件适用范围？2.什么是管涌流土？3.什么叫渗透力？其大小和方向如何确定？5二、计算题1.如图计算地表以下5m处的有效应力2.如图开挖基坑，土体为均质各向同性的粉质粘土厚12.24m，底部为砂土。地下水在地表以下2m处。粉质粘土的孔隙比e为0.62，比重为2.7。那么基坑开挖多深可以避免发生流土。3.某建筑工程基槽排水，引起地下水由下往上流动。水头差70cm，渗径为60cm，砂土的饱和重度3satγ20.2KN/m问是否会发生流土答案：一、简答题1.达西定律的基本假定为水的渗透速度与水力坡降成正比hvkkiL由于达西定律只适用于层流的情况，故一般只适用于中砂、细砂、粉砂等。2.(1)流土：在上升流作用下，动水压力超过土重度时，土体的表面隆起、浮动或某一颗粒群的同时起动而流失的现象称为流土。流土主要发生在渗流出口无任何保护的部位。流土可使土体完全丧失强度，危及建筑物的安全。(2)管涌：在渗流作用下，土体中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中流失的现象称为管涌。主要发生在内部结构下稳定的砂砾石层中。3.渗透力：水在流动时，水流受到来自土骨架的阻力，同时流动的孔隙水对土骨架产生一个摩擦、拖曳力为渗透力。渗透力js——渗透作用中，孔隙水对土骨架的作用力，方向与渗流方向一致。大小为swjγi二、计算题1.解：地下水以上w=40%Sr=0.6Gs=2.7w=30%5m2mSr=1hD12.24m2m6wsmω100%30%m0.wsm3m0.6wrvVSV0.6wvVVwwswmv0.3mρsvs0.3mV0.5m0.6swsvmmmrρgggVVVsssssm0.3mgm0.5mρssssm0.3mgm0.5m2.71.39.810.52.7314.6kN/m地下水以下3satr17.8kN/m3wσ2γ3γγ'sat2γ3γ214.6317.882.6kPawu3γ39.829.4kPaσσu82.629.453.2kPa2.解：临界水力坡降crωγiγsG11e2.7110.621.05实际水力坡降ΔHihHhh12.24hhcrii12.24h1.05hh5.97mD(12.242)h14.245.978.27m3.解：临界水力坡降10.21.0210ωcrωωγγγiγγsat实际水力坡降701.1760ΔHih实际水力坡降大于临界水力坡降发生流土。第三章地基中的应力一、简答题1.什么是自重应力与附加应力？附加应力大小与何有关？2.附加应力在地基中的传播、扩散有何规律？3.简述土的有效应力原理。4.什么是基底附加应力？如何计算？二、计算题1.计算并绘制出地基中的自重应力zs沿深度的分布曲线。72.今有均布荷载P=100kN/m2，荷载面积为2×１m2，如图所示，求荷载面积上角点A、边点E、中心点O以及荷载面积外F点和G点等各点下z=1m深度处的附加应力。并利用计算结果说明附加应力的扩散规律。答案：一、简答题1.由土的自重在地基内所产生的应力称为自重应力；由建筑物的荷载或其它外荷载(如车辆、堆放在地面的材料重量等)在地基内所产生的应力称为附加应力.2.在集中力作用线上，附加应力随着深度的增加而递减;离集中力作用线某一距离时，在地表面的附加应力为零，随着深度的增加，逐渐递增，但到某一深度后，又随深度的增加而减小；在某一深度处，在同一水平面上，附加应力在集中力作用线上最大随着水平距离的增大而减小。3.作用于饱和土体内某截面上总的正应力由两部分组成：一部分为孔隙水压力，它沿着各个方向均匀作用于土颗粒上，其中由孔隙水自重引起的称为静水压力，由附加应力引起的称为超静孔隙水压力（通常简称为孔隙水压力）；另一部分为有效应力，它作用于土的骨架（土8颗粒）上，其中由土粒自重引起的即为土的自重应力，由附加应力引起的称为附加有效应力。饱和土中总应力与孔隙水压力、有效应力之间存在如下关系：。（1）饱和土体内任一平面上受到的总应力等于有效应力加孔隙水压力之和；（2）土的强度的变化和变形只取决于土中有效应力的变化4.基础通常是埋置在天然地面下一定深度的。由于天然土层在自重作用下的变形已经完成，故只有超出基底处原有自重应力的那部分应力才使地基产生附加变形，使地基产生附加变形的基底压力称为基底附加压力p0。因此，基底附加压力是上部结构和基础传到基底的地基反力与基底处原先存在于土中的自重应力之差，按下式计算：0sz0F+Gp=p-σ=-γdB?L二、计算题1.解：▽▽41.0m高程处(地下水位处)H1＝44.0-41.0=3.0m11Hsz=17.0×3.0=51kN/m2▽40.0m高程处H2＝41.0-40.0=1.0m2211HHsz＝51+(19.0-9.8)×１=60.2kN/m2▽38.0m高程处H3＝40.0-38.0=2.0m332211HHHsz=60.2+(18.5-9.8)×2＝77.6kN/m2▽35.0m高程处H