中南大学土力学内容总结.doc

1、中 南 大 学 土 力 学 教 学 安 排二 、 课 程 的 基 本 要 求学 完 “土 力 学 ”后 ， 应 达 到 以 下 基 本 要 求 ： 认 识 土 为 松 散 体 这 一 特 点 ， 并 以 此 解 释 土 的 变 形 规 律 、 渗 透 性 质 、 强度 特 性 ； 掌 握 土 的 物 理 性 质 及 其 基 本 指 标 ， 土 的 分 类 ， 确 定 土 的 物 理 状 态 和 土的 定 名 ， 以 及 土 的 物 理 性 质 指 标 和 土 的 强 度 和 变 形 的 关 系 ； 掌 握 土 中 应 力 分 布 ， 地 基 变 形 ， 一 维 渗 透 固 结 理 论 ， 库

2、仑 莫尔 强 度 理 论 ； 要 求 掌 握 库 仑 、 朗 金 土 压 力 计 算 理 论 及 适 用 范 围 ， 以 及 几 种 常 见 情 况的 土 压 力 计 算 ； 掌 握 土 坡 稳 定 的 一 些 基 本 概 念 和 土 坡 稳 定 计 算 的 条 分 法 ， 了 解 摩 擦 圆 法和 增 加 土 坡 稳 定 的 一 些 措 施 。三 、 课 程 的 基 本 内 容 以 及 重 点 难 点绪 论介 绍 “土 力 学 ”的 主 要 内 容 、 任 务 和 工 程 应 用 成 就 。第 一 章 土 的 物 理 力 学 性 质讲 授 内 容 ： 土 的 生 成 ， 土 的 粒 径 组

3、成 和 矿 物 成 分 ， 土 中 的 水 和 气 体 ， 土 的 三相 含 量 指 标 ， 土 的 物 理 状 态 及 指 标 ， 土 的 工 程 分 类 。自 学 内 容 ： 土 的 结 构 及 其 联 结 ， 土 的 膨 胀 、 收 缩 及 冻 胀 。重 点 ： 土 的 组 成 ， 三 相 含 量 指 标 和 物 理 状 态 指 标 的 计 算 ， 土 的 分 类 。 上 述 实验 方 法 和 资 料 整 理 。难 点 ： 认 识 土 的 物 理 指 标 和 状 态 指 标 的 变 化 对 土 性 质 的 影 响 。第 二 章 土 的 渗 透 性 及 水 的 渗 流 、 第 三 章 土

4、中 应 力 和 地 基 应力 分 布讲 授 内 容 ： 土 中 一 点 的 应 力 状 态 和 应 力 平 衡 方 程 ， 土 的 渗 透 性 ， 饱 和 土 的 有效 压 力 和 孔 隙 水 压 力 ， 在 简 单 受 力 条 件 下 地 基 中 应 力 分 布 ， 基 底 的 接 触 应 力 ， 刚 性基 础 基 底 压 力 简 化 算 法 ， 弹 性 半 无 限 体 内 的 应 力 分 布 。自 学 内 容 ： 部 分 饱 和 土 的 孔 隙 压 力 及 有 效 压 力 ， 孔 隙 压 力 系 数 。重 点 ： 土 的 渗 透 性 和 有 效 压 力 的 概 念 ， 饱 和 土 的 有

5、效 压 力 和 孔 隙 水 压 力 计 算 ，弹 性 半 无 限 体 内 的 应 力 分 布 计 算 。难 点 ： 在 渗 透 条 件 下 ， 土 的 有 效 压 力 和 孔 隙 水 压 力 计 算 。第 四 章 土 的 变 形 性 质 及 地 基 沉 降 计 算讲 授 内 容 ： 土 的 弹 性 变 形 性 质 ， 土 的 压 缩 性 ， 饱 和 粘 土 的 渗 透 固 结 和 太 沙 基一 维 固 结 理 论 ， 试 验 方 法 测 定 土 的 变 形 模 量 ， 地 基 沉 降 计 算 ， 沉 降 差 与 倾 斜 ， 饱 和粘 土 的 沉 降 过 程 。自 学 内 容 ： 太 沙 基 一

6、 维 固 结 方 程 的 详 细 推 导 和 固 结 度 公 式 的 推 导 。重 点 ： 土 的 压 缩 性 和 压 缩 性 指 标 ， 土 的 固 结 概 念 ， 地 基 沉 降 的 计 算 。难 点 ： 基 底 非 均 匀 压 力 时 地 基 沉 降 的 计 算 ， 各 种 荷 载 应 力 图 形 下 固 度 的 计 算 。作 业 量 ： 计 算 题 4-5 道 ， 概 念 题 2-3 道第 五 章 土 的 抗 剪 强 度讲 授 内 容 ： 摩 尔 库 仑 强 度 理 论 ， 土 中 一 点 应 力 平 衡 和 应 力 平 衡 条 件 议程 ， 抗 剪 强 度 实 验 ， 砂 土 和 粘

7、 土 的 抗 剪 强 度 。自 学 内 容 ： 了 解 应 力 路 径 及 其 影 响 。重 点 ： 摩 尔 库 仑 强 度 理 论 及 公 式 ， 抗 剪 强 度 实 验 。难 点 ： 几 种 抗 剪 强 度 实 验 中 的 应 力 状 态 。第 六 章 天 然 地 基 承 载 力讲 授 内 容 ： 地 基 的 破 坏 形 态 ， 地 基 临 塑 压 力 ， 浅 基 础 的 极 限 承 力 的 近 似 解（ 魏 西 克 勃 朗 特 公 式 ） ， 按 规 范 确 定 地 基 极 限 承 载 力 ， 地 基 承 载 力 的 荷 载 试验 。自 学 内 容 ： 了 解 原 位 测 试 确 定 地

8、 基 承 载 力 的 几 种 方 法 。重 点 ： 地 基 临 塑 压 力 ， 浅 基 础 的 极 限 承 力 ， 按 规 范 确 定 地 基 极 限 承 载 力 。难 点 ： 极 限 承 载 力 。第 七 章 土 压 力讲 授 内 容 ： 土 压 力 的 概 念 和 分 类 及 决 定 性 因 素 ， 静 止 土 压 力 的 计 算 ， 朗 肯 土压 力 理 论 ， 库 仑 土 压 力 理 论 ， 荷 载 作 用 下 土 压 力 的 计 算 ， 粘 性 土 的 土 压 力 ， 成 层 土的 土 压 力 计 算 。自 学 内 容 ： 土 压 力 的 作 图 法重 点 ： 朗 肯 土 压 力 理

9、 论 ， 库 仑 土 压 力 理 论 ， 。难 点 ： 粘 性 土 和 成 层 土 土 压 力 的 计 算 。中南大学土力学习题第一章 土的物理性质1 土的三相比例指标包括：土粒比重、含水率、重度、孔隙比、孔隙率和饱和度，其中能够直接为试验所取得的是哪三个？答：能够直接为试验所取得的是土粒比重，含水量，重度。2 评价砂土和粘性土的物理指标分别有哪些？答：评价砂土的物理指标有孔隙比 e、相对密实度 rD和标准贯入试验击数63.5N评价粘性土的物理指标有最大干重度 maxd、最优含水率 op、压实系数 c3有一种土样，孔隙率 50%n，土粒比重 2.7sG，含水率是 37%，则该土样处于何种状态？

10、答：因为 /(1)en，.31.0srwSe，所以该土样属于饱和状态。4已知土粒的土粒比重 2.70sG，含水率 30%，则 10kN 的土重中干土和水的重量各为多少？若土的孔隙率 5n，则此时孔隙的体积为多少？解： 3107.2.85.10%.swssvsWkNVmGnA5有一块 50 3cm的原状土样质量为 95.15g，烘干后质量为 75.05 个，已知土粒比重 2.67sG，求天然重度 、干重度 d、饱和重度 sat、浮重度 、天然含水率 、孔隙比 e、孔隙率 n、饱和度 rS，并比较 、 d、 st、 数值的大小。解：土的天然重度 5369.109./WkNmV土的干重度 5367.

11、1/sd土的含水率 9.7.010%26.785sW土的饱和重度 3().3(.1)09./26ssat wGkNm土的浮重度 319.0.9/sat kNm土的孔隙比 7.75.swde土的孔隙比 09n=.4381+e.7土的饱和度 26%.S1.srG各种不同重度之间的关系为： sat d 6某土坝施工时，土坝材料的土粒比重为 2.70s，天然含水率为 10%，上坝时的虚土干重度为312.7/dkNm，要求碾压后饱和重度达到 95，干重度达到 31.8/kNm，如每日填筑坝体 50，问每日上坝多少虚土？共需加多少水？解：土的天然重度 (1)2.7(1%)3.97dw当土的干重度达到 36

12、.8/kN,饱和度为 95时，由下式 .20.95(1)(1)71()3.7s srwswGS求得土的含水率 96.78% 313./d kNm填筑坝体 350需要虚土 35007.1295()dm答 案坝体重量 (1)(196.8%).687dWVkNA需要加水 275.572134()w答 案第二章 土的渗透性及水的渗流1影响土的渗流性的因素主要有哪几种？答：影响土的渗流性的因素主要有： 土的粒度成分及矿物成分； 结合水膜的厚度；土的结构构造； 水的粘滞度； 土中气体。2什么是流砂？什么是管涌？它们之间有何不同？答：当水由下向上渗流时，若向上的动水力与土的有效重度相等时，此时土颗粒间的压力

13、等于零，土颗粒处于悬浮状态而失去稳定，这种现象就称为流砂现象。水在砂性土中渗流时，土中的一些细小颗粒在动水力的作用下，可能通过粗颗粒的孔隙被水带走，这种现象称为管涌。流砂现象是发生在土体表面渗流逸出处，不发生与土体内部；而管涌现象可以发生在渗流逸出处，也可以发生于土体内部。3不透水岩基上有水平分布的三层土，厚度均为 1m，渗透系数分别为123/,/,10/kmdkmd，则等效土层的竖向渗流系数 zk为多少？解：等效竖向渗透系数： 311.987/20izihkd4已知土体比重，孔隙比，求该土的临界水力梯度。解：土的饱和重度 32.7108.5/1ssatwGekNmA临界水力梯度 18.50.

14、satwcwi5如习题图 2-1 所示，在 9m 厚的粘性土层上进行开挖，下面为砂层。砂层顶面具有 7.5m 高的水头。问：开挖深度为 6m 时，基坑中水深 h 至少多大才能防止发生流土现象？ 解：由公式 12qllkAh得21(7.50.)0.754l mB 点的测压管水头为： 2.6.6如上题图所示，某基坑下土层的饱和密度32/satgc，当基坑底面积为 201m，如果忽略基坑周边的入渗，试求为保持水深 1m 需要的抽水量。 （粉质粘性层61.50/kcms）解：qlAh6 431.5021(7.520.1)0.875/4k cmsl 第三章 土中应力和地基应力分布1 某层土及其物理性质指

15、标如图所示，计算土中自重压力。解：第一层土为细砂，地下水位一下的细砂是受到水的浮力作用，其浮重度 为： 3(1)(2.591).8/0.sGkNm第二层粘土层的液性指数 5021.94PLI，故认为粘土层受到水的浮力作用，其浮重度为： 3(1)(2.681).702/5sGkNma 点： 0,czb 点： 219238zmkc 点： 5, .68czihkNd 点： 907.249zi2如图所示某粉土地基，测得天然含水量 %，干重度，土粒比重，地面及地下水位高程分别为 35.00m 及 30.00m，汛期水位将上升到 35.00 高程。试求 25.00 高程处现在及汛期时土的自重应力。当汛期后

16、地下水位降到 30.00 高程（此时土层全以饱和状态计） 、25.00 高程处的自重应力又为多少？解：由 1sdwGeA得到2.7301.7354sde重度 3(1)(1)5.4(12%)9.1/swdGkNmeA饱和重度32.730.8/ssat 现在的自重应力 19.5.814.5c kPa汛期时的自重应力 0地下水下降后 .c k3如左下图所示基础基底尺寸为 4m2m，试求基底平均压力 maxp和 in，绘出沿偏心方向的基底压力分布图。解：设基础及台阶上回填土混合重度为320/kN204684NGF().35.3MkmA8406emmax 2in 8149.63105.2074NP kP

17、aAW基底压力分布图如下所示。 5有一矩形基础 4bm， 6l，其上作用均布荷载 10pkPa，计算矩形基础中点下深度 8z处 M以及矩形基础处 k点下深度 6zm处 N的竖向应力z值（如下图）。解：1）已知61.54lb，824zb，查得应力系数 0.1530.30.zpkPa2）通过查得的应力系数则 1(.15.840.35)10.63.z kPa 第四章 土的变形性质及地基沉降计算1太沙基一维渗流固结理论有哪些基本假设？答：太沙基一维渗流固结理论的基本假设有：土是均质的、完全饱和的；土粒和水是不可压缩的；土层的压缩和土中水的渗流只沿竖向发生，是一维的；土中水的渗流服从达西定律，且渗透系数 k保持不变；空隙比的变化与有效应力的变化成正比，且压缩系数保持不变；外荷载是一次瞬时施加的。2 一个土样含水量为 40%，重度318/kNm，土粒比重 2.70sG，在压缩试验中，