1、 土力学课后习题与答案 第一章 思考题 1 1-1 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？ 1-2 什么叫残积土？什么叫运积土？他们各有什么特征？ 1-3 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？ 1-4 何谓土的结构？土的结构有哪几种类型？它们各有什么特征？ 1-5 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？ 1-6 如何利用土的粒径分布曲线来判断土的级配的好坏？ 1-7 什么是吸着水？具有哪些特征？ 1-8 什么叫自由水？自由水可以分为哪两种？ 1-9 什么叫重力水？它有哪些特征？ 1-10 土中的气体以哪几种形式
2、存在？它们对土的工程性质有何影响？ 1-11 什么叫的物理性质指标 是怎样定义的？其中哪三个是基本指标？ 1-12 什么叫砂土的相对密实度？有何用途？ 1-13 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？ 1-14 何谓塑性指数和液性指数？有何用途？ 1-15 何谓土的压实性？土压实的目的是什么？ 1-16 土的压实性与哪些因素有关？何谓土的最大干密度和最优含水率？ 1-17 土的工程分类的目的是什么？ 1-18 什么是粗粒土？什么叫细粒土？ 习题 1 1-1 有 A、B 两个图样，通过室内实验测得其粒径与小于该粒径的土粒质量如下 表所示，试绘出它们的粒径分布曲线并求
3、出 和 值。uCc A 土样实验资料（总质量 500g） 粒径 d（mm） 5 2 1 0.5 0.25 0.1 0.075 小于该粒径的质量 （g） 500 460 310 185 125 75 30 B 土样实验资料（总质量 30g） 粒径 d（mm） 0.075 0.05 0.02 0.01 0.005 0.002 0.001 小于该粒径的质量 （g） 30 28.8 26.7 23.1 15.9 5.7 2.1 1-2 从地下水位以下某粘土层取出一土样做实验，测得其质量为 15.3g，烘干后 质量为 10.6g，土粒比重为 2.70，求试样的含水率、孔隙比、孔隙率、饱和 密度、浮密度、
4、干密度及其相应的重度。 1-3 某土样的含水率为 6.0%密度为 1.60 ，土粒比重为 2.70，若设孔隙比3g/cm 不变，为使土样完全饱和，问 100 土样中应该加多少水？ 1-4 有土料 1000g,它的含水率为 6.0%，若使它的含水率增加到 16.0%，问需要加 多少水？ 1-5 有一砂土层，测得其天然密度为 1.77 ，天然含水率为 9.8%，土的比重3g/cm 为 2.70，烘干后测得最小孔隙比为 0.46，最大孔隙比为 0.94，试求天然孔 隙比 e、饱和含水率和相对密实度 D，并判别该砂土层处于何种密实状态。 1-6 今有两种土，其性质指标如下表所示。试通过计算判断下列说法
5、是否正确？ 1.土样 A 的密度比土样 B 的大； 2.土样 A 的干密度比土样 B 的大； 3. 土样 A 的孔隙比比土样 B 的大； 性质指标 土样 A B 含水率（%） 15 6 土粒比重 2.75 2.68 饱和度（%） 50 30 1-7 试从定义证明： 干密度 swdsG(1n)1E 湿密度 srSe 浮密度 sw(-) 1-8 在图中，A 土的液限为 16.0%，塑限为 13.0%；B 土的液限为 24.0%，塑限为 14.0%，C 土为无粘性土。图中实线为粒径分布曲线，虚线为 C 土的粗粒频率 曲线。试按土的分类标准对这三种土进行分类。 1-9 某碾压土坝的土方量为 20 万方
6、，设计填筑干密度为 1.65 。料的含水3g/cm 率为 12.0%，天然密度为 1.70 ，液限为 32.0%，塑限为 20.0%，土粒3g/cm 比重为 2.72。问： 为满足填筑土坝需要，料场至少要有多少方土料？ 如每日坝体的填筑量为 3000 ，该土的最优含水率为塑限的 95%，为达3 到最佳碾压效果，每天共需要加多少水？ 土坝填筑的饱和度是多少？ 第二章 思考题 2 2-1 土中的应力按照其起因和传递方式分哪几种？怎么定义？ 2-2 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？ 2-3 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
7、的假定？ 2-4 什么叫柔性基础？什么叫刚性基础？这两种基础的基底压力有何不同？ 2-5 地基中竖向附加应力的分布有什么规律？相邻两基础下附加应力是否会彼此 影响？ 2-6 附加应力的计算结果与地基中实际的附加应力能否一致，为什么？ 2-7 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？ 2-8 你能熟练掌握角度法和叠加原理的应用吗？会计算各种荷载条件下地基中任 意点的竖向附加应力吗？ 习题 2 2-1 如图所示为某地基剖面图，各土层的重度及地下水位如图，试求土的自重应 力和静孔隙水应力，并绘出它们的分布图。 2-2 如图所示为一矩形基础，埋深 1m,上部结构传至设计地面标高处的荷载
8、为 P=2106 ，荷载为单偏心，偏心矩为 e=0.3m,试求基底中心 O，边点 A 和 BkN 下 4m 深处的竖向附加应力。 2-3 甲乙两个基础，它们的尺寸和相应位置及每个基底下的基底净压力如图所示， 试求甲基础 O 点下 2m 深处的竖向附加应力（图中尺寸以米计） 。 2-4 某挡土墙建于如图所示的地基上，埋深 2m，尺寸如图所示（图中的尺寸以米 计） 。墙受上部竖向荷载和墙身自重为 =1000 ，其作用位置距墙前趾vFkN/m A 点为 3.83m，墙背受有总水平推力 =350 ，其作用点距墙底为h 3.5m。 （不计墙后填土的影响）试求： M，N 点处的竖向自重应力； M，N 点处
9、的竖向附加应力 2-5 某矩形基础长宽分别为 3m 和 2m，基础剖面和地基条件如图所示，试求基础 中点 O 及其以下点 M 和 N 的自重应力、竖向附加应力以及静孔隙水应力（图 中尺寸以米计） 第三章 思考题 3 3-1 何谓达西定律，达西定律成立的条件有哪些？ 3-2 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？ 3-3 流网有什么特征？ 3-4 渗透变形有几种形式？各有什么特征？ 3-5 什么是临界水力梯度？如何对其进行计算？ 3-6 孔隙水应力在静水条件下和在稳定渗流作用下有什么不同？如何利用流网确 定渗流作用的孔隙水压力。 3-7 根据达西定律计算出的流速和土水中的实际流速
10、是否相同？为什么？ 3-8 拉普拉斯方程是由哪两个基本定律推导出的？你认为土的透水系数是各向同 性的吗？ 习题 3 3-1 图为一简单的常水头渗透试验装置，试样的截面积为 120 ，若经过 10 秒。2cm 由量筒测得流经试样的水量为 150 ，求试样的渗透系数。2cm 3-2 某无粘性土的粒径分布曲线如 1-28 曲线所示，若该土的孔隙率 n=30%，土粒 比重 =2.65，试问当发生渗透变形时，该土应属何种类型的土？其临界水sG 力梯度为多少（用细粒含量法判别）？ 3-3 如图 1-29 中的曲线 C 为一无粘性土的粒径分布图和粒组频率曲线（虚线所示） 。试判别该土的发生渗透变形时是属何种
11、类型的土？若土的孔隙率为 36%， 土粒的比重为 2.65，则该土的临界水力梯度多大？ 3-4 资料同 3-3，试求： 图 3-27 中 b 点的孔隙水应力（包括静止孔隙水应力和超孔隙水应力）和有 效应力； 地表面 5-6 处会不会发生流土现象？ 3-5 有一粘土层位于两沙层之间，其中沙层的湿重度 =17.6 ，饱和重度3kN/m ，粘土层的饱和重度 ，土层的厚度如图所示。3sat19.6kN/m 3sat20.6/ 地下水位保持在地面以下 1.5m 处，若下层砂层中有承压水，其测压管水位高 出地面 3m，试计算： 粘土层内的孔隙水应力及有效应力随深度的变化并绘出分布图（假定承压 水头全部损失
12、在粘土层中） ； 要使粘土层发生流土，则下层砂中的承压水引起的测压管水位应当高出地 面多少米？ 第四章 思考题 4 4-1 引起土体压缩的主要原因是什么？ 4-2 试述土的各压缩性指标的意义和确定方法。 4-3 分层总和法计算基础的沉降量时，若土层较厚，为什么一般应将地基土分 层？如果地基土为均质，且地基中自重应力和附加应力均为（沿高度）均 匀分布，是否还有必要将地基分层？ 4-4 分层总和法中，对一软土层较厚的地基，用 或i1i2i1iS(e)H/(e) 计算各分层的沉降时，用哪个公式的计算结果更准确？ivii1iSapH/(e) 为什么？ 4-5 基础埋深 d0 时，沉降计算为什么要用基底
13、净压力？ 4-6 地下水位上升或下降对建筑物沉降有没有影响？ 4-7 工程上有一种地基处理方法堆载预压法。它是在要修建建筑物的地基上 堆载，经过一段时间之后，移去堆载，再在该地基上修建筑物。试从沉降控 制的角度说明该方法处理地基的作用机理。 4-8 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？ 4-9 固结系数 的大小反映了土体的压缩性有何不同？为什么？vC 4-10 超固结土与正常固结土的压缩性有何不同？为什么？ 习题 4 4-1 某涵闸基础宽 6m，长（沿水流方向）18m，受中心竖直荷载 P=10800kN 的作 用，地基为均质无粘性土，地下水位在地面以下 3m 处，
14、地下水位以上的湿重 度 =19.1 ，地下水位以下土的饱和重度 ，基础的埋置3kN/m3sat21kN/m 深度为 1.5m，图的压缩曲线如图所示，试求基础中心点的沉降量。 4-2 某条形基础宽 15m，受 2250 的竖直偏心线荷载的作用，偏心距为 1m,地kN/ 下水位距地面 6m，地基由两层粘性土组成，上层厚 9m，湿重度 =19 ，饱和重度 。下层厚度很大，饱和重度3kN/m3sat20kN/m . 基础的埋置深度为 3m，上层和下层土的压缩曲线如图 A，Bsat21 线所示，试求基础两侧的沉降量和沉降差。 4-3 某建筑物下有 6m 厚的粘土层，其上下均为不可压缩的排水层。粘土的压缩
15、试 验结果表明，压缩系数 ，初始孔隙比为 =0.8。试求在平均-1va0.5kPa1e 附加应力 =150 作用下，该土的压缩模量 ，又设该土的伯松比zkPsE =0.4，则其变形模量 E 为多少？ 4-4 某均质土坝及地基的剖面图如图所示，其中粘土层的平均压缩系数 ，初始孔隙比 0.97，渗透系数 k=2.0cm/a，坝轴线处粘-4-1va20a1e 土层内的附加应力分布如图中阴影部分所示，设坝体是不远水的。试求： 粘土层的最终沉降量； 当粘土层的沉降虽达到 12cm 时所需的时间； 4-5 有一粘土层位于两沙层之间，厚度为 5m，现从粘土层中心取出一试样做固结 试验（试样厚度为 2cm，上
16、下均放置了透水石） ，测得当固结度达到 60%时需 要 8min，试问当天然粘土层的固结度达到 80%时需要多少时间（假定粘土层 内附加应力为直线分布）？ 4-6 某一粘土试样取自地表以下 8m 处，该处受到的有效应力为 100 ，试样的kPa 初始孔隙比为 1. 05，经压缩试验得出的压力与稳定孔隙比关系如下： 加荷 P( )kPa e 50 0.95 100 0.922 200 0.888 400 0.835 退荷 p( ) e 200 0.840 100 0.856 再加荷 P( )kPa e 200 0.845 400 0.830 800 0.757 1600 0.675 试在半对数坐
17、标上绘出压缩、回弹及再压缩曲线,并推求前期固结压力 及现场压缩曲线的 、 值，判断该土层属于何种类型的固结土。cpcCS 4-7 一地基剖面图如图示，A 为原地面，在近代的人工建筑活动中已被挖去 2m，即现在的地面为 B。设在开挖以后地面以下的土体允许发生充分回弹的情 况下，再在现地面上大面积堆载，其强度为 150 。试问粘土层将产生多少压kPa 缩量(粘土层的初始孔隙比为 1.00， =0.36， =0.06)？cSC 第五章 思考题 5 5-1 什么叫土的抗剪强度？ 5-2 库仑的抗剪强度定律是怎样表示的,砂土和粘性土的抗剪强度表达式有何不同？ 5-3 为什么说土的抗剪强度不是一个定值？
18、5-4 何谓摩尔库仑破坏准则？何为极限平衡条件？ 5-5 土体中发生剪切破坏的平面是不是剪应力最大的平面？在什么情况下，破坏 面与最大剪应力面是一致的？ 5-6 测定土的抗剪强度指标主要有哪几种方法？试比较它们的优缺点？ 5-7 何谓灵敏度和触变性？ 5-8 影响砂土抗剪强度的因素有哪些？ 5-9 何谓砂土液化？ 5-10 试述正常固结粘土在 UU，CU，CD 三种实验中的应力应变、孔隙水应力 应变（或体变应变）和强度特性。 5-11 试述超固结粘土在 UU，CU，CD 三种实验中的应力应变、孔隙水应力应 变（或体变应变）和强度特性。 5-12 试述正常固结粘土和超固结粘土的总应力强度包线与有
19、效强度包线的关系。 习题 5 5-1 已知某无粘性土的 c=0, ,若对该土取样做实验，如果对该样施加大=30 小主应力分别为 200 和 120 ，该试样会破坏吗？为什么？若使小主akPa 应力保持原质不变，而将大主应力不断加大，你认为能否将大主应力增加到 400 ，为什么？akP 5-2 设地基内某点的大主应力为 450 ，小主应力为 200 ，土的摩擦角为 20akakP ，粘聚力为 50 ，问该点处于什么状态？ak 5-3 设地基内某点的大主应力为 450 ，小主应力为 150 ，孔隙应力为aPa 50 ，问该点处于什么状态？akP 5-4 某土的固结不排水剪实验结果如下表，图解求总应
20、力强度指标 和 、有cu 效应力强度指标 和 。c （ ）3a（ - ） （ ）13akP （ ）fakP 100 200 35 200 320 70 300 460 75 5-5 对某一饱和正常固结粘土进行三轴固结排水剪切实验，测得其内摩擦角 ，现又对该土进行了固结不排水剪切实验，其破坏时的d32 。轴向应力增量 ，试计算出在固结不排水剪切时的破3a0kPaq20kP 坏孔隙水应力 值。fu 5-6 在某地基土的不同深度进行十字板剪切实验，测得的最大扭力矩如下表。求 不同深度上的抗剪强度，设十字板的高度为 10cm，宽为 5cm。 深度（m） 扭力矩（ ）kN-m 5 120 10 160
21、15 190 5-7 某饱和正常固结试样，在周围压力 =150 下固结稳定，然后在不排水条3akP 件下施加轴向压力至剪破，测得其不排水强度 =60 ，剪破面与大主应力uca 面的实测夹角 =57 ，求内摩擦角 和剪破时的孔隙水压力系数 。fcufA 5-8 设某饱和正常固结粘土的 ，试计算固结压力 时的不0,3a10kP 排水强度 和内摩擦角 （假定 =1）uccufA 5-9 设一圆形基础，承受中心荷载，如图所示。地基为深厚的粘土层，湿重重 为 180 ，饱和容重 为 21.0 ，地下水位在地面以下 3m 处。在3kN/m13kN/m 加荷前，基础中心以下离地面 5m 处 M 点的测压管中
22、心水位与地下水位齐平； 在加荷瞬时，即 t 为零时，测压 管中的水位高出地面 7m，设 M 点的竖向附加应力 =150 ，水平向1kPa 附加应力 =70 。试求：(1)加荷瞬时 M 点的竖向有效应力和孔隙3kPa 应力系数 A，B；(2)若加荷前地基土为正常固结土，有效内摩擦角中 =30 ，静止侧压力系数 =0.7，问加荷后 M 点是否会发生剪切破坏?0K 第六章 思考题 6 6-1 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。 6-2 试述三种典型土压力发生的条件。 6-3 为什么主动土压力是主动极限平衡时的最大值？而被动土压力是被动极限平 衡时的最小值？ 6-4 朗肯土压力
23、理论和库仑土压力理论各采用了什么假定？分别会带来什么样的 误差？ 6-5 朗肯土压力理论和库仑土压力理论是如何建立土压力计算公式的？它们在什 么样的条件下具有相同的计算结果？ 6-6 试比较说明朗肯土压力理论和库仑土压力理论的优缺点和存在的问题？ 习题 5 6-1 下图所示挡土墙，高 5m，墙背竖直，墙后地下水位距地表 2m。已知砂土的湿 重度 ，饱和重度 ，内摩擦角 ，试求作用在316kN/m3sat18kN/m30 墙上的静止土压力和水压力的大小和分布及其合力。 6-2 图示一挡土墙，墙背垂立而且光滑，墙高 10m，墙后填土表面水平，其上作 用着连续均布的超载 q20 ，填土由二层无粘性土
24、所组成，土的性质指kPa 标和地下水位如图所示，试求： 主动土压力和水压力分布； 总压力(土压力和水压力之和)的大小； 总压力的作用点。 6-3 用朗肯理论计算下图所示挡土墙的主动土压力和被动土压力，并绘出压力分 布图。 6-4 计算下图所示挡土墙的主动土压力和被动土压力，并绘出压力分布图，设墙 背竖直光滑。 6-5 用库仑公式和库尔曼图解法，分别求下图所示挡土墙上的主动吐压力的大小。 6-6 下图所示为一重力式挡土墙，填土表面作用有局部堆载，如何考虑局部堆载 对土压力的影响，当这些堆载离开墙背多远时这种影响就可以忽略不计？ 6-7 下图所示挡土墙，分别采用朗肯理论和库仑土压力理论计算主动土压
25、力的大 小、方向和作用点。设墙背光滑。 6-8 如图所示的挡土墙，填土情况及其性质指标于图中，试用朗肯理论计算 A，B，C 各点土压力（压强）的大小及土压力为零点的位置 第七章 思考题 7 7-1 控制边坡稳定性的因素有哪些？ 7-2 为什么说所有计算安全系数的极限平衡分析方法都是近似的方法？由它计算 的安全系数与实际值相比，假设抗剪强度指标是真值，计算结果是偏高还是 偏低？ 7-3 简化毕肖普条分法与瑞典条分法的主要差别是什么? 为什么对同一问题毕肖 普法计算的安全系数比瑞典法大? 7-4 不平衡推力法与杨布法有什么区别？他们可以用于圆弧滑动分析吗？ 7-5 为什么不同工程和不同工期容许安全
26、系数不同？ 习题 7 7-1 一砂砾土坡，其饱和重度 ，内摩擦角 ，坡比为 1：3 试3sat19kN/m32 问在干坡或完全浸水时，其稳定安全系数为多少？又问当有顺坡向渗流时土 坡还能保持稳定吗？若坡比改为 1：4，其稳定性又如何？ 7-2 一均质粘土坡，高 20m，坡比为 1：3，填土的粘聚力 C=10 ，内摩擦角akP ，重度 。假定圆弧通过坡脚，半径 R=55m,.圆心位置可用203=18kN/m 图 7-5 的方法确定，试用瑞典法（总应力）计算土坡在该滑弧时的安全系数。 7-3 土坡剖面同题 7-2，若土料的有效强度指标 =5 ， ，并设孔隙应cak38 力系数 为 0.55，滑弧假
27、定同上题。试用简化毕肖普法计算土坡施工期该滑B 弧的安全系数。 7-4 某挡土墙高 7m，墙背竖直、光滑，墙后填土面水平，并作用有均匀荷载 q10 。填土分两层，土层 =18 ， =20 ， =12 ；下层位于akP13kN/m11cakP 水位以下，见下图， =19.2 ， =26 =6.0 。试求墙背总则压sat 22a 力 E 及其作用点位置，并绘侧压力分布图。 7-5 某均质挖方土坡，坡高 10m,坡比 1：2，填土的重度 ，内摩擦角3=18kN/m ，粘聚力 C=5 ，在坑底以下 3m 处有一软土薄层，其粘聚力 C=1025akP ，内摩擦角 ，试用不平衡推力法计算其安全系数。 ak
28、P5 第八章 思考题 8 8-1 进行地基基础设计时，地基必须满足哪些条件？为什么？ 8-2 地基发生剪切破坏的类型有哪些？其中整体剪切破坏的过程和特征有哪些？ 8-3 确定地基承载力的方法有哪几类？ 8-4 按塑性开展区方法确定地基承载力的推导是否严谨？为什么？ 8-5 确定地基极限承载力时,为什么要假定滑动面？各种公式假定中.你认为哪些 假定合理？哪些假定可能与实际有较大的差异？ 8-6 试分别就理论方法和规范方法分析研究影响地基承载力的因素有哪些？其影 响的结果分别怎样？ 8-7 若存在较弱下卧层,为什么要对其进行承载力验算？ 习题 8-1 有一条形基础，底宽 b=3m，基础埋置与均质粉
29、土地基中，埋深 d=1m,地下水 位在基底下 2m 处，粉土地基重度 ，饱和重度 ，C=5318kN/m3sat20kN/m ， ，试分别求（并分析这些结果的差异）：akP30 和 ；1p4f 按太沙基公式求极限承载力（基底光滑） ； 按太沙基公式求极限承载力（基底完全粗糙） ； 若地下水位升至基底面，按太沙基公式，极限承载力变化了多少？ 8-2 地基条件如题 8-1，改基础底宽 b=4m，基础埋深 d=1.5m。已知粉土地基承载 力特征值 =90 。akfaP 按规范求地基承载力设计修正后的承载力特征值 af 若取安全系数 =2.5，按太沙基公式（基底完全粗糙）求承载力设计值。sF 8-3
30、利用题 8-1，题 8-2 的计算结果，分析计算方法（或公式）对计算结果的影 响，说明出现差异的原因。 8-4 如图所示的地基荷载情况，试设计基础底面尺寸并进行柔软下卧层承载力的 验算。 土力学答案 第一章 思考题 1 1-1 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%。 1-2 残积土是指岩石经风化后仍留在原地未经搬运的堆积物。残积
31、土的明显特征 是，颗粒多为角粒且母岩的种类对残积土的性质有显著影响。母岩质地优良， 由物理风化生成的残疾土，通常是坚固和稳定的。母岩质地不良或经严重化 学风化的残积土，则大多松软，性质易变。 运积土是指岩石风化后经流水、风和冰川以及人类活动等动力搬运离开生 成地点后的堆积物。由于搬运的动力不同，分为坡积土、冲积土、风积土、 冰碛土和沼泽土等。坡积土一般位于坡腰或坡脚，上部与残积土相连，颗 粒分选现象明显，坡顶粗坡下细；冲积土具有一定程度的颗粒分选和不均 匀性；风积土随风向有一定的分选性，没有明显层里，颗粒以带角的细砂 粒和粉粒为主，同一地区颗粒较均匀，黄土具有湿陷性；冰碛土特征是不 成层，所含
32、颗粒粒径的范围很宽，小至粘粒和粉粒，大至巨大的漂石，粗 颗粒的形状是次圆或次棱角的有时还有磨光面；沼泽土分为腐植土和泥炭 土，泥炭土通常呈海绵状，干密度很小，含水率极高，土质十分疏松，因 而其压缩性高、强度很低而灵敏度很高。 1-3 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。 1-4 土的结构是指土的物质组成（主要指土里，也包括孔隙）在空 间上的相互 排列及土粒间联结特征的总和。 土的结构通常包括单粒
33、、分散、絮状三种结构。 单粒结构比较稳定，孔隙所占的比例较小。对于疏松情况下的砂土，特别是 饱和的粉细砂，当受到地震等动力荷载作用时，极易产生液化而丧失其承 载能力；分散结构的片状土粒间相互接近于平行排列，粒间以面-面接触为 主；絮状结构的特征是土粒之间以角、边与面的接触或变与边的搭接形式 为主，这种结构的土粒呈任意排列，具有较大的孔隙，因此其强度低，压 缩性高，对扰动比较敏感，但土粒间的联结强度会由于压密和胶结作用逐 渐得到增强。 1-5 粒径分布曲线的特征可用不均匀系数 和曲率系数 来表示。uCc 定义为： duC106dc6012)(3 式中： ， 和 为粒径分布曲线上小于某粒径的土粒含
34、量分别为1036 10%，30%和 60%时所对应的粒径。 1-6 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 大于或等于 5，而且 等于 13 时，它的级配是良好的；uCcC 不能同时满足上述条件时，它的级配是不良的。 1-7 吸着水是由土颗粒表面电分子力作用吸附在土粒表面的一层水。 吸着水比普通水有较大的粘滞性，较小的能动性和不同的密度。距土颗粒 表面愈近电分子引力愈强，愈远，引力愈弱。又可分为强吸着水和弱吸着 水。 1-8 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
35、的水成为 自由水。 自由水又可分为毛细管水和重力水两种。 1-9 在重力或水位差作用下能在土中流动的自由水称为重力水。 重力水与普通水一样，具有溶解能力，能传递静水和动水压力，对土颗粒有 浮力作用。它能溶蚀或析出土中的水溶盐，改变土的工程性质。 1-10 存在于土中的气体可分为两种基本类型：一种是与大气连通的气体；另 一种是与大气不通的以气泡形式存在的封闭气体。 土的饱和度较低时，土中气体与大气相连通，当土受到外力作用时，气 体很快就会从孔隙中排出，土的压缩稳定和强度提高都较快，对土的性 质影响不大。但若土的饱和度较高，土中出现封闭气泡时，封闭气泡无 法溢出，在外力作用下，气泡被压缩或溶解于水
36、中，而一旦外力除去后， 气泡就又膨胀复原，所以封闭的气泡对土的性质有较大的影响。土中封 闭气泡的存在将增加土的弹性，它能阻塞土内的渗流通道使土的渗透性 减小，并能延长土体受力后变形达到稳定的历时。 1-11 土的一些物理性质主要决定于组成土的固体颗粒、孔隙中的水和气体这 三相所占的体积和质（重）量的比例关系，反映这种关系的指标称为土 的物理性质指标。 土的物理性质指标是根据组成土的固体颗粒、孔隙中的水和气体这三相所占 的体积和质（重）量的比例关系来定义的。 含水率、密度和土粒比重是基本指标。 1-12 相对密实度是以无粘性土自身最松和最密两种极限状态作为判别的基准， 定义为： eDrminax
37、0 相对密实度常用来衡量无粘性土的松紧程度。 1-13 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。 1-14 液限和塑限之差的百分数值（去掉百分号）称为塑性指数，用 表示，IP 取整数，即： wIPLP
38、粘性土的状态可用液性指数来判别，其定义为： IPL 塑性指数是反映粘性土性质的一个综合性指标。一般地，塑性指数越高， 土的粘粒含量越高，所以常用作粘性土的分类指标。液性指数表征乐土 的天然含水率与界限含水率之间的相对关系，表达了天然土所处的状态。 1-15 土的压实性是指在一定的含水率下，以人工或机械的方法，使土能够压 实到某种密实程度的性质。 为了保证填土有足够的强度，较小的压缩性和透水性，在施工中常常需 要压实填料，以提高土的密实度和均匀性。 1-16 影响土压实性的因素很多，主要有含水率、击实功能、土的种类和级配 以及粗粒含量等。 当含水率较小时，土的干密度随着含水率的增加而增大，而当干
39、密度随 着含水率的增加达到某一值后，含水率的继续增加反而使干密度减小， 干密度的这一最大值称为该击数下的最大干密度，此时相应的含水率称 为最优含水率。 1-17 为了能大致判别土的工程特性和评价土作为地基或建筑材料的适宜性，有 必要对土进行科学的分类。 1-18 试样中粒径大于 0.075的粗粒组质量多于总质量 50%的土称为粗粒土。 试样中粒径小于 0.075的细粒组质量多于或等于总质量 50%的土称为 细粒土。 习题 1 1-1 解： (1) A 试样 10.83dm30.17dm60.928dm 601.928uC 231()17.6.0.cC (1) B 试样 10.5d30.d60.
40、d 601.4u2231().3.91506c 1-2 解： 已知： =15.3g =10.6g =2.70mSSG 饱和 =1r 又知： 15.3-10.6=4.7gwS (1) 含水量 = =0.443=44.3%wSm4.7106 (2) 孔隙比 .32.10reG (3) 孔隙率 54.%12e (4) 饱和密度及其重度 3.71./SsatwGgcm .07tsatgkN (5) 浮密度及其重度 31.7./stwc (6) 干密度及其重度 32.0./1SwdGgcme 12dgkN 1-3 解： 3.60.5/1d c 7.011.79sswddGe 0.92.3%sats 60
41、15.91.smVg (9.)32ws 1-4 解： SS sS 1094.6smg . 5wsA 1-5 解： (1) 31.7.6/098d gcm 02.7101.68sswddGe (2) .685.%sats (3) mx0ain940.4.reD 1/32/r 该砂土层处于中密状态。 1-6 解： 1. 1SdGeSrG 0.527.85A0.628.536Be 30/1.dgcm 174/.dgcm () 31.5(.)./AdA 7468BB c 上述叙述是错误的。 2. 32.51.0/8dAgcm 32.1.74/0536dBgcm dB 上述叙述是错误的。 3. 0.52
42、7.5Ae.28.03Be B 上述叙述是正确的。 1-7 证明： (1) /11ssssswdVmGe ne ()()11swsswGnn (2) 1/111swwVssw swrsrwVVsmGSee A (3) 1 1swswswswswswVVsmmGee 1-8 解： (1) 对 A 土进行分类 由粒径分布曲线图，查得粒径大于 0.075的粗粒含量大于 50%，所以 A 土属于粗粒土； 粒径大于 2的砾粒含量小于 50%，所以 A 土属于砂类，但小于 0.075 的细粒含量为 27%，在 15%50%之间，因而 A 土属于细粒土质砂； 由于 A 土的液限为 16.0%，塑性指数 ，在
43、 17塑性图上落在163pI ML 区，故 A 土最后定名为粉土质砂(SM)。 (2) 对 B 土进行分类 由粒径分布曲线图，查得粒径大于 0.075的粗粒含量大于 50%，所以 B 土 属于粗粒土； 粒径大于 2的砾粒含量小于 50%，所以 B 土属于砂类，但小于 0.075的 细粒含量为 28%，在 15%50%之间，因而 B 土属于细粒土质砂； 由于 B 土的液限为 24.0%，塑性指数 ，在 17塑性图上落2410pI 在 ML 区，故 B 土最后定名为粉土质砂(SC)。 (3) 对 C 土进行分类 由粒径分布曲线图，查得粒径大于 0.075的粗粒含量大于 50%，所以 C 土 属于粗
44、粒土； 粒径大于 2的砾粒含量大于 50%，所以 C 土属于砾类土； 细粒含量为 2%，少于 5%，该土属砾； 从图中曲线查得 ， 和 分别为 0.2，0.45和 5.610d360 因此，土的不均匀系数 15.28ud 土的曲率系数 306().40.1cC 由于 ，所以 C 土属于级配不良砾(GP)。5,13ucC 1-9 解： (1) 12sm 即 2ddVA 1 211().650(12%).74.7d万 方 (2) .349smVt t()()36.5wsop (3) 2.101.4865wddGe 20.%952.79.8648srGSe 第二章 思考题 2 2-1 土体的应力，按
45、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。 2-2 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。
46、 2-3 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。 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。 2-4 实际工程中对于柔性较大（刚度较小）能适应地基变形的基础可以视为 柔性基础。 对于一些刚度很大不能适应地基变形的基础可视为刚性基础。 柔性基础底面压力的分布和大小完全与其上的荷载分布于大小相同；刚 性基础下的基底压力分布随上部荷载的大小、基础的埋深和土的性质而 异。 2-5 基地中心下竖向附加应力最大，向边缘处附加应力将减小，在基底面积 范围之外某点下依然有附加应力。 如
47、果该基础相邻处有另外的荷载，也会对本基础下的地基产生附加应力。 2-6 在计算地基附加应力时，假定地基土是各向同性的、均质的、线性变形 体，而且在深度的水平方向上都是无限的，这些条件不一定同时满足， 因而会产生误差，所以计算结果会经常与地基中实际的附加应力不一致。 2-7 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： 0wuhr 习题 2 2-1 解： 根据图中所给资料，各土层交界面上的自重应力分别计算如下： 0cz 18.5237hkPa 2 15cz 22(0)165hkPa 313932cz 4 4 (.0)1hhkPa 土的最大静孔隙水应力为： 0wur 2-2 解： 2163126VGFPAdkN 基底压力： maxin 178.40.()()95vp aFePlbl 基底静压力： i095.7r axmin182tpk 求 O 点处竖向附加应力 由： 321.lb0.zb0.5SK 14057.9zoSnKpkPa 由： lm1.5n1t2.t 21tzo 328.0.05tzopkPa 由： 32.5lb.b4.SK 4 8.0.5tzoSpKkPa 0123412zzz 求 A 点下 4m 处竖向附加应力 由： 6
