土力学真题整理

一、名词解释

1.临界荷载：指允许地基产生一定范围塑性变形区所对应的荷载。（02、07、09、11、13） 2.临塑荷载：是指基础边缘地基中刚要出现塑性变形时基底单位面积上所承受的荷载，是相

当于地基土中应力状态从压密阶段过度到剪切阶段的界限荷载。（03、04、05、

06、08、10）

3.最佳含水量：在一定击实功作用下，土被击实至最大干重度，达到最大压实效果时土样的含水量。（02-13）

4.临界水头梯度：土开始发生流沙现象时的水力梯度。（02、03、04、06、08、10、11）icr= 5.砂流现象：土体在向上渗流力的作用下，颗粒间有效应力为零，颗粒发生悬浮移动的现象。

（05、07、09、13） 6.灵敏度：以原状土的无侧限抗压强度与同一土经过重塑后（完全扰动，含水量不变）的无

侧限抗压强度之比。（02）St=

7.地基土的容许承载力：保证地基稳定的条件下，建筑物基础或者土工建筑物路基的沉降量

不超过允许值（考虑一定安全储备后的）的地基承载力。（03）

8.主动土压力：当挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在墙上的土

压力。（04、10） 9.有效应力原理：1 土的有效应力ζ′总是等于总应力ζ减去孔隙水压力U 2 土的有效应力控制了土的变形及强度性质。（05-13）

10.先期固结压力：土层历史上曾经承受的最大固结压力，也就是土体在固结过程中所承受

的最大有效应力。（03）

11.正常固结土：土的自重应力（P0）等于土层先期固结压力(Pc)。也就是说，土自重应力

就是该土层历史上受过的最大有效应力。（ORC=1）（04、07、09、11、13）

12.超固结土：土的自重应力小于先期固结压力。也就是说，该土层历史上受过的最大有效

应力大于土自重应力。(ORC>1)（05、08）

13.欠固结土：土层的先期固结压力小于土层的自重应力。也就是说该土层在自重作用下的

固结尚未完成。(ORC<1)（02、06、10） 14.土层的固结度：在某一深度z处，有效应力ζzt’与总应力p的比值，也即超静空隙水压

力的消散部分与起始超空隙水压力的比值。（10）

15.土的渗透性：工程地质中，土能让水等通过的性质定义为土的渗透性（10） 16.附加应力：在外荷载作用下，土体中各点产生的应力增量。（11）

17.管涌现象：水在砂性土中渗流时，土中的一些细小颗粒在渗流力作用下，可能通过粗颗

粒的孔隙被水流带走的现象。

二、写出下列指标的表达式并叙述其用途

1.相对密度Dr： Dr=emax - e 0 - 0.33 – 0.67 -1 emax-emin 松散 中密 密实

用以描述砂土的密实状（02、04、05、07) emax越大emin越小级配越好

2.压缩系数a： a=e1-e2 p2-p1

描述土体压缩性（02、04、06、08、10）

3.压缩指数Cc：Cc= e1 -e2 描述土体压缩性（01） Lgp2-lgp1

4.压缩模量Es： Es= ΔP = ΔP = 1+e1 =σz =p2 - p1

ΔH/H1 Δe/(1+e1) a εz △H/△H1

描述土体在有侧限条件下应力与应变的比值（02、05、07、09、11）

5.超固结比OCR：OCR=Pc/P0

判断天然土层所处的固结状态（02、04、07）

6.固结度Ut：Ut=Sct/Sc 解决工程中沉降与时间问题（05-11）

7.塑性指数Ip：Ip= WL-WP(用不带%数值表示)

处于塑态含水量的变化范围，描述土的可塑性大小（04-11）

8.不均匀系数Cu：u= d60

d10

反映大小不同粒组的分布情况（04-11）

9.曲率系数Cc/Cs： Cs= 反应大小不同粒组的分布情况

10.灵敏度St：St=qu/q0= qu/ qu′描述土体结构性高低（06-11）

三、回答问题

1.直剪试验测定粘性土抗剪强度有几种方法？软土地基土快速堆填路堤，对于这种工程情况，分析地基强度和稳定性时所用的C、Φ值应该用直剪试验那种方法确定？为什么？（12分）（01）

（直剪实验的几种方法，各予以叙述。）答（1）即可（03、09） 答：（1）三种

1、快剪：对试样施加竖向荷载后，立即快速施加水平剪应力使试样剪切破

坏，一般从加荷载到剪切只用3-5分钟。 （Cq、Φq）

2、固结快剪：对试样施加竖向压力后，让试样充分排水，待固结稳定后，

再快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。 （Ccq、Φcq）

3、慢剪：对试样施加竖向应力后，让试样充分排水，待固结稳定后，以缓

慢的速率施加水平剪力直至试样剪切破坏，从而使试样在受剪过程中一直充分排水和产生体积变形。 （Cs、Φs）

（2）用快剪方法确定。因为对软土地基快速堆填路堤，相当于对土体施加竖

向荷载后，土体来不及排水没有发生固结即发生剪切。所得Cq、Φq值应用快剪方法获得。

2.用分层总和法求地基最终沉降量时，如何确定压缩厚度？为什么这样确定？（10分）（01、02）

答：1、一般取地基附加应力等于自重应力的20%（ζz=0.2ζc）深度作为沉降

计算深度的限值；若在该深度以下为高压缩土，则应取地基附加应力等于自重应力的10%（ζz=0.1ζc）深度作为沉降计算深度的限值。

2、附加应力随深度递减，自重应力随深度增加，到了一定深度之后，附加

应力与自重应力相比很小，引起压缩的变形可忽略不计了。

3.计算出的水下砂土层的自重应力实质上是有效应力还是总应力？为什么？ （5分）（01）

答：是有效应力，因为水下砂土层计算时采用的是砂的浮重度，即砂的重度与

砂所受浮力的差值，又称有效重度，此时只考虑砂粒之间接触所产生的应力，及有效应力，而不是总应力。

4. 计算基础下的地基附加应力时，为何不用基底压力（P=N/F），而要用基底附加应力（P。=P-rD）? （10分）（all）

答：基础施工前，地基中只有自重应力σcz=γz,在预定基础埋置深度D处自重

应力为σcz=γD，基坑开挖后，挖去的土体重力Q=γDF(F为基底面积)，使地基中应力减小，其减小值相当于在基础底面处作用一向上的均布荷载γD所引起的应力。基础浇筑时，当施加于基础底面的荷载正好等于基坑被挖去的土体重力时，原来减小的应力又恢复到原来的自重应力水平，这时土中附加应力等于零。施工完毕，基础底面作用着全部荷载N，这时基础底面增加的荷载为（N-Q），在这个荷载作用下引起的地基应力是附加应力为P。=（N-Q）/F=P-γD，所以计算基础下地基附加应力时要用基底附加应力P。=P-γD而不用基底压力P=N/F ①固结完成的土体仅在P。*F作用下有应力增加，在γD作用下无应力增长。 ②由布西奈斯克解应取弹性空间主向表面的应力增加。

5.规范法计算地基容许承载力公式[σ]= [σ0]-K1r1(b-2)-K2r2(h-3)中每个字母表示什么意思？（10分）（01、03）

答：[ζ]—按设计的基础宽度和埋深修正后的地基容许承载力（kPa）

[ζ0]—地基容许承载力 b—基础底面宽度 h—基础埋置深度

r1—基础底面下持力层土的重度（KN/m3） r2—基础底面以上土的重度（KN/m3）

K1. K2—地基的容许承载力随基础宽度和埋置深度的修正系数。 6.叙述静止土压力、主动土压力和被动土压力产生的条件（12分）（02-13） 答：1、静止土压力：刚性的挡土墙保持原来的位置静止不动，作用在墙上的

土压力。

2、主动土压力：挡土墙在墙后填土的压力作用下，背离着填土方向移动，

作用在墙上的土压力将由静止土压力逐渐减小，当墙后土体达到极限平衡并出现连续滑动面使土体下滑，土压力减小至最小值。

3、被动土压力：挡土墙在外力作用下，向着填土方向移动，作用在墙上

的土压力由静止土压力逐渐增大，当墙后土体打到极限平衡并出现连续滑动面墙后土体向上挤出隆起，土压力增至最大值。

7.何谓静止土压力，主动土压力和被动土压力？（12分）（all）以及各土压力与挡土结构的位移有何关系，试举例说明。*（13）

答：1、静止土压力：当挡土墙保持原来的位置不动，土处于弹性平衡状态，

土对墙的压力。

2、主动土压力：当挡土墙在墙后填土压力作用下向离开土体方向偏移至

土体达到极限平衡状态并出现连续滑动面使土体下滑时作用在墙上的土压力。

3、被动土压力：当挡土墙在外力作用下向土体方向偏移至土体达到极限

平衡状态并出现连续滑动面，墙后土体向上挤出隆起时作用在墙上的土压力。

①静止土压力挡土结构静止不动。如道路工程支撑边坡的挡土墙保持静止时所受压力。

②主动土压力挡土结构向离开土体方向发生位移。如桥台在土压力作用下背离土体方向移动

③被动土压力挡土结构向着土体方向发生位移。如码头挡土结构在水压力作用下向着土体方向发生位移。

8.有效应力的内容是什么？及适用条件。（与3有时一起考[03年]）（all） 答：1）土的有效应力ζ总等于总应力ζ减去空隙水压力u

2）有效应力控制了土的变形与强度性能。 适用于饱和土。 9. 库仑土压力理论的基本假定是什么?（10分）（02、03、09、10、11） 答：①假定挡土墙后填土是均匀砂性土。

②当墙背离土体移动或推向土体时，墙后土体达到极限平衡状态，其滑动面是通过墙脚的平面。 ③假定滑动土楔是一刚体。

10. 确定地基容许承载力有几种方法？（all）

答：1、根据荷载试验静力触探试验、标准灌入试验的P～S曲线来确定地基容

许承载力

①用极限承载力Pu除以安全系数K可得到容许承载力，K取2-3 ②取P～S曲线上临塑荷载（比例界限荷载）Pcr作为容许承载力 ③对于拐点不明显的试验曲线，可采用相对变量来确定地基承载力容许值

2、根据设计规范确定

3、根据地基承载力理论公式确定地基容许承载力。

11. 5、结合图形、曲线和公式叙述分层总和法计算地基最终沉降量的步骤和方法。（P101参数意义）（25分）（03-13） 答：（1）地基土分层。成层土的层面及地下水面分层，此外分层厚度不宜大于0.4b。

(2)计算各分层界面处土自重应力。土自重应力从天然地面起算，地下水位以下一般应取有效重度。

（3）计算各分层界面处基底中心下竖向附加应力为

（4）确定地基沉降计算深度（或压缩层厚度）一般取地基附加应力等于自重应力的20%（σz=0.2σc）深度处作为沉降计算深度的限值。

（5）计算各层土的压缩量△Si △Si=εiHi=[△ei/(1+e1i)]Hi

=[(e1i-e2i)/(1+e1i)]Hi =[ai(P2i-P1i)/(1+e1i)]Hi

=△Pi*Hi/Esi

（6）按S=∑△Si计算基础平均沉降量。

12. 写出粘性土中一点处于极限平衡状态时主应力之间所满足的关系式，并画图说明该点处于极限平衡状态的概念及破裂面的方向。（10分）（03-13） 答：σ1=σ3tan2(45o+Φ/2)+2ctan(45o+Φ/2)

σ3=σ1tan2(45o-Φ/2)-2ctan(45o-Φ/2)

当粘性土处于极限平衡状态时，其摩尔圆必与强度包线ηf=σtgΦ+C相切，切点A的纵坐标ηf值即为此剪切面发生剪切破坏时的剪应力，破坏面与最大主应力作用面成α=45o+Φ/2的夹角。 破裂面方向：

13.为什么仅用天然含水量说明不了粘性土的物理状态，而用液性指数却能说明？如果某土样的Wp=10%，WL=18%，W=20%，判断该土样的物理状态（15分）（05、

07、08、10、13）

答：1、粘性土状态的描述用液性指数

2、含水量只能在一定程度上说明土的软硬与干湿状况，不同土体界限含水量不同，不能确切地说明土处于什么状态，而液性指数的定义是一个表示天然含水量与界限含水量相对关系的指标来描述土的状态的，所以仅用天然含水量说明不了粘性土的物理状态，而用液性指数却能说明。

IL= W-WP = 0.2-0.1 =1.25>1 处于流动状态。 WL-WP 0.18-0.1

14.何谓土的固结度，计算土的固结度有何用途？（16分）（07）*

答：1、固结度：指地基土层在某一压力作用下，t时间内所产生的固结变形量

与最终固结变形量之比，或土孔隙水压力的消散程度。

2、解决工程中沉降与时间问题，推估地基在某一时刻的沉降量，也可应用

于软土地基的处理。

15.三轴剪切试验有几种方法？并对各种方法予以叙述。（10分）（11） 答：1、不固结不排水剪（UU试验）：试样在施加周围压力和随后施加偏应力直

至剪坏的整个试验过程都不允许排水。

2、固结不排水剪（CU试验）：在施加周围压力时，将排水阀门打开，允许

试样充分排水，待固结稳定后关闭排水阀门，然后再施加轴向压力，使试样在不排水的条件下剪切破坏。

3、固结排水剪（CD试验）：在施加周围压力和随后施加轴向压力直至剪坏

的整个过程都将排水阀门打开，并给与充分的时间让试样中的孔隙水压力能够完全消散。

16.比较库伦土压力和朗金土压力有哪些相同点和不同点？有人说“朗金土压力理论是库伦土压力理论的一种特殊情况”你认为这种说法是否正确？（10分）

（10B、13）*

答：（1）相同点：

1.两者都是通过挡土墙背离或推向土体，使土体达到极限平衡条件进行分析的。

2.当条件为土面水平，墙背竖直以及墙背光滑的无黏性土（即β=0、ε=0、δ=0），两种理论有相同的计算结果。 （2）不同点：

1.郎金土压力理论应用半空间中的应力状态和极限平衡理论，假定墙背直

立、光滑、墙后填土水平；公式对黏性土和无黏性土都适用。

2.库伦土压力理论墙后滑动土楔的静力平衡条件导得土压力公式，考虑墙

背与土之间的摩擦力，并可用于墙背和填土倾斜的情况；由于假设填土是无黏性土，故不能直接用该理论计算黏性土的土压力。

(3)我认为不准确，虽然两者都在墙背竖直以及墙背光滑时计算无黏性土有

相同结果，但朗金土压力理论和库伦土压力分别根据不同假设，以不同的分析方法计算土压力并导得计算公式，所以这种说法不准确。

17.说明饱和粘土的沉降。（饱和黏土地基的沉降？）（20分）（10B）

答：饱和黏性土（地基）在（建筑物）荷载作用下要经过很长时间才能达到最终

沉降，从机理上分析，由三部分组成。

1、瞬时沉降：是在施加荷载后瞬时发生的，在很短时间内，孔隙中的水来

不及排出，沉降在没有体积变形的条件下产生。

2、固结沉降：是在荷载作用下，孔隙水呗慢慢挤出，空隙体积逐渐减小，

从而土体压密产生体积变形而引起的沉降，是黏性土地基沉降的最主要组成部分。

3、次固结沉降：是指静孔隙水压力消散为零，在有效应力基本不变的情况

下，随时间继续发生的沉降量。

18.地基的破坏模式有哪几种？（6分）（10B）

1.整体剪切破坏 2局部剪切破坏 3刺入剪切破坏 P191理解 19.土坡失稳破坏的原因有哪些？土坡稳定的分析方法有那两种？写出无粘性土坡的稳定条件。（6分）（11B） 答：（1）失稳破坏原因：

1、外界力的作用破坏了土体内原来的应力平衡状态 2、土的抗剪强度由于受到外界各种因素的影响而降低，促使土坡失稳破坏。 （2）分析方法：

1、土坡圆弧滑动按整体稳定分析法（适用于均质简单土坡）

2、用条分法分析土坡稳定（对非均质，土坡外形复杂，土坡部分在水下均

适用）

（3）稳定条件：安全系数 K= tanψ >1.25～1.30 （β为坡脚） tanβ

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