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1、中南高校土力学教学支配二、课程的基本要求学完“土力学”后，应达到以下基本要求：相识土为松散体这一特点，并以此说明土的变形规律、渗透性质、强度特性；驾驭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； 驾驭土中应力分布，地基变形，一维渗透固结理论，库仑一一莫尔强度理论； 要求驾驭库仑、朗金土压力计算理论及适用范围，以及几种常见状况的土压力计算；驾驭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
2、容：土的生成，土的粒径组成和矿物成分，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。上述试验方法和资料整理。难点：相识土的物理指标和状态指标的变更对土性质的影响。其次章土的渗透性及水的渗流、第三章土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，在简洁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
3、的渗透性和有效压力的概念，饱和土的有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，沉降差及倾斜，饱和粘土的沉降过程。自学内容：太沙基一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：基底非匀整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：摩尔一一库仑强度理论，
4、土中一点应力平衡和应力平衡条件议程，抗剪强度试验，砂土和粘土的抗剪强度。自学内容：了解应力路径及其影响。重点：摩尔一一库仑强度理论及公式，抗剪强度试验。难点：几种抗剪强度试验中的应力状态。第六章自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（魏西克一一勃朗特公式），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确定性因素，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
5、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。中南高校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，其中能够干脆为试验所取得的是哪三个？答：能够干脆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回、相对密实度回和标准贯入试验击数评价粘性土的物理指标有最大干重度a、最优含水率冈、压实系数目3 .有一种土样，孔隙率三,土粒比重目,含水率是三,则该土样处于何种状态？答：因为匚=，1，所
6、以该土样属于饱和状态。4 .已知土粒的土粒比重,含水率三,则IokN的土重中干土和水的重量各为多少？若土的孔隙率日，则此时孔隙的体积为多少？解：5 .有一块50国的原状土样质量为95.15g,烘干后质量为75.05个，己知土粒比重目，求自然重度力干重度回、饱和重度回、浮重度又自然含水率四、孔隙比习、孔隙率又饱和度日，并比较又回、回、日数值的大小。解：土的自然重度土的干重度土的含水率的饱土的浮重度土的孔隙比土的孔隙比土的饱和度各种不同重度之间的关系为：三3aa6 .某土坝施工时，土坝材料的土粒比重为目，自然含水率为三上坝时的虚土干重度为l三3，要求碾压后饱和重度达到95%,干重度达到三，如每日填
7、筑坝体日，问每日上坝多少虚土？共需加多少水？,饱和度为95%时，由下式解：土的自然重度当土的干重度达到求得土的含水率填筑坝体三须要虚土坝体重量.一一=M须要加水E一一=M其次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，若向上的动水力及土的有效重度相等时，此时土颗粒间的压力等于零，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
8、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，不发生及土体内部；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，则等效土层的竖向渗流系数因为多少？解：等效竖向渗透系数：4 .已知土体比重，孔隙比，求该土的临界水力梯度。解：土的饱和重度临界水力梯度5 .如习题图2T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B点的测压管水头为：一6 .如上题图所示，某基坑下土层的饱和密度t三3,当基坑底面积
9、为三,假如忽视基坑周边的入渗，试求为保持水深Im须要的抽水量。（粉质粘性层t三3）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，其浮重度可为:其次层粘土层的液性指数土层受到水的浮力作用，其浮重度为:a点：ljb点：IC点：.d点：-2 .如图所示某粉土地基，测得自然含水量三,干重度，土粒比重，地面及地下水位高程分别为35.OOm及30.OOrn,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
10、的自重应力又为多少?解：由得至U3 .如左下图所示基础基底尺寸为4mX2,试求基底平均压力国和日，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日基底压力分布图如下所示。5.有一矩形基础三,三,其上作用均布荷载三,计算矩形基础中点下深度三处回以及矩形基础处凹点下深度日处回的竖向应力回值（如下图）。IXI解：1）已知1一1,J,查得应力系数2）通过查得的应力系数则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；土粒和水是不行压缩的；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
11、的渗流听从达西定律，且渗透系数可保持不变；空隙比的变更及有效应力的变更成正比，且压缩系数可保持不变；外荷载是一次瞬时施加的。2 .一个土样含水量为三,重度Nl,土粒比重目,在压缩试验中，荷载从日增至三时，土样压缩了三，试问压缩系数可和压缩模量日各为多少？解：*-*3 .有一深厚粘质粉土层，地下水位在地表处，饱和重度鼻3,由于工程须要，大面积降低地下水位3m,降水区重度变成了目，孔隙比及应力之间的关系为,试求降水区土层沉降量及地面下35m厚土层沉降量是多少？解：（1）以地下4m处为基准，计算35m压缩量（2）以地下1.5m处单元应力变更为基准降水前1降水后I一4 .在自然地基上填筑大面积填土，厚
12、度为3m,重度Nlo自然土层为两层，第一层为粗砂，其次层为粘土，地下水位在自然地面下三深处（如图）。试依据所给粘土层的压缩试验资料，计算：1）在填土压力作用下粘土层的沉降量是多少？2）当上述沉降稳定后，地下水位自然下降到粘土层顶面，试问由此而产生的粘土层附加沉降是多少？O50100200400S0.8520.7580.7110.6510.635解：1填土压力：I一粘土层自重应力平均值（以粘土层中部为计算点）：粘土层附加应力平均值:由日，I一,查粘土层压缩试验资料，得相应的孔隙比为：粘土层的沉降量:2）当上述沉降稳定后，填土压力所引起的附加应力已经全部转化为土的有效自重应力，因此，水位下降前粘土
13、层的自重应力平均值为：水位下降到粘土层顶面时，粘土层的自重应力平均值同为（回及日之差即为新增加的自重压力）：及回和日相对应的孔隙比为:闫粘土层的附加沉降为:5 .有一粘土层厚度为4m,双面排水，地面瞬时施加无限均布荷载N,100天后土层沉降量为12.8cm,土固结系数1 ，匚三Zl,求粘土层的最终沉降量？当单面排水时结果又将如何？解:粘土层的最终沉降量当单面排水时最终沉降量6 .厚度为6r的饱和粘土层，其下为不行压缩的不透水层。已知粘土层的竖向固结系数e三3,三,o粘土层上为薄透水砂层,地表瞬时施加无限均布荷载c三3，分别计算下列几种情形：1）若粘土层已经在自重作用下完成固结，然后施加回，求达
14、到日固结度所须要的时间。2）若粘土层尚未在自重作用下完成固结，则施加习后，求达到口固结度所须要的时间。解：1）粘土已经在自重作用下完全固结，固结度为50%时所须要的时间由、I11得三2）粘土在自重作用下未固结，施加荷载后，固结度达到50%时所需的时间按类型查表得第五章土的抗剪强度1. 一个砂样进行干脆剪切试验，竖向应力试问这时的大小主应力日和因为多少?解：三，WI，所以2. 有一试样的有效应力抗剪强度参数回，目，进行常规固结不排水三轴试验,三轴室压力Nl不变,破坏时大小主压力差为175曰,试求破坏时的孔隙水压力、有效大小主压力。假定三,问破坏时总应力强度参数可为多少？解：11三,Nl,所以NI
15、所以三l,所以三I所以3. 土样内摩擦角为目,粘聚力为三,承受大主应力和小主应力分别为Nl,Nl，试推断该土样是否达到极限平衡状态。解：1）数解法土样接近但未达到极限平衡状态。2）图解法将摩尔园绘于图中，可见该圆位于抗剪强度线的下方，及直线相切，可知。忒件破坏,试求内摩擦角及破坏面上的法向应力和剪应力。解:裂开面上的正应力:剪应力:5 .某中砂试样，经试验测得其内摩擦角目，试验时围压若垂直压力回达到三时，试问该土样是否被剪切？解：裂开角裂开面上的正应力：1剪应力：抗剪强度：工.三，该点没有剪坏。6 .已知均布荷载条形基础宽为2m,埋深为1.5m,地基为粉质粘土，其三,三,e三j,试求：地基的回
16、和国以及当三当时，地基内塑性变形区的最大深度。解：D2)3)第六章自然地基承载力L什么是地基承载力？什么是极限地基承载力？什么是地基容许承载力？答：地基承载力是指地基上单位面积上所能承受荷载的实力。通常把地基不致失稳时地基上单位面积上所能承受的最大荷载称为极限地基承载力。地基容许承载力是指考虑确定平安储备后的地基承载力。2 .地基有哪几种破坏形式？各有什么特征？答：地基破坏形式主要有整体剪切破坏，局部剪切破坏和刺入剪切破坏。整体剪切破坏的特征是，当荷载达到最大值后，土中形成连续滑动面,并延长到地面土从基础两侧挤出并隆起，基础沉降急剧增加，整个地基失稳破坏。局部剪切破坏的特征是，随着荷载的增加，
17、基础下的塑性区仅仅发展到地基某一范围内，土中滑动面并不延长到地面，基础两侧地面微微隆起,没有出现明显的裂缝。刺入剪切破坏的特征是，随着荷载的增加，基础四周旁边土体发生竖向剪切破坏，使地基刺入土中，基础两边的土体没有移动。3 .有一条形均布荷载NI,宽度口，埋置深度三土的工程性质：Nl,目，目，Nl,试问条形荷载底面中心线下回深处的土会不会发生剪切破坏？若地下水位在地表下三处，试问该处的士会不会发生剪切破坏？解：艮一.-】1】(1)所以，未剪切破坏(2)所以，未剪切破坏4 .有一条形均布荷载t三3,宽度闫，基础土的工程性质:l三,目，NJ,基础底面以下土的性质为t三3；国,三,试求该基础的平安度
18、。（国时，目，WJ.国时，IXJ,IXI,II）解：t第七章土压力1.已知挡土墙臼高，墙背竖直光滑，墙后填土面水平，填土重度,对填土采样进行了两次干脆剪切试验，试验结果如下:(1)试求：(1)主动破坏时，作用在墙顶下a处的土压力和墙背上土压力的合力。(2)被动破坏时，作用在墙顶下回处的土压力和墙背上土压力的合力。解：所以,两式联立解得(1)(2)主动破坏时,被动破坏时,2 .一挡土墙囚高，墙背竖直光滑，墙后填土面水平，墙后填土为中砂，含水率日,孔隙比三,土粒比重目，日，日。若地下水位自基底处上升臼，假定砂的强度指标3目不变，e三3，试求：(1)作用在墙背上的主动土压力合力以及其作用点的位置。(
19、2)作用在墙背上的总压力的合力以及其作用点的位置。解：*=M2m处,4m处,水压力合力，作用点0.7m所以3 .挡土墙凶高，墙背竖直光滑，墙后填土面水平，并有三均布荷载,地下水位在地表下回处，对填土采样进行了固结快剪试验，土样在NI作用下，破坏时剪应力1三，若粘聚力三，水上土的重度Nl,水下t三l,试求：(1)墙底处的主动土压力；(2)墙背处主动土压力合力及其作用点位置；(3)墙背处总压力合力及其作用点位置。解：总应力14 .用水土分算法计算如图所示挡土墙上的主动土压力积水压力的分布图及其合力。已知填土为砂土，土的物理力学性质指标如图所示。解:由于水下土的抗剪强度指标及水上土相同，故在b点的主
20、动土压力无突变现象。c点:绘出主动土压力分布图（此处略），并可求得其合力回为:合力日作用点距墙脚为目c点水压力作用在墙上的水压力合力团为处。回作用在距墙脚5 .按朗金土压力理论计算如图所示挡土墙上的主动土压力日及其分布图。解：距离地面Orn处:3m处上部:距离地面3m处下部:距离地面5m处:主动土压力分布图略。土压力为O点处至地面的距离合力作用点离地面（墙顶）的距离:中南大学考试试卷（A卷）20052006学年第一学期时间120分钟士力学课程40学时2学分考试形式：闭卷专业年级：土木工程03级总分100分,占总评成绩泣：此炎不作答题纸,请将答案写在答题纸上一、填空题（本超30分，每室1分）】、
21、土的三相比列指标中，由试验直接测定的三个基本指标是、及；其中指标没有在室验涕中测定，2、颗粒级比曲畿越陇，不均匀系数越,獗粒线配越,若曲畿出现平台说明土中。在路堤填方工程中，为获得较大密实度，常连择级配的土作填料。3、对无拈性土工程性质影响最大沟是，工程上用指标、来衡量；对粘性土的工程性质影响校大的指标是。4、国籍的表面现象是:、.本质是逐渐增加，而遂湘诚少。5、渗透力是施加于的力.渗透力的表达式是，产生流砂的条件是。6、饱和粘土的沉降由、等三部分爆成.7、根堀地基剪切破坏的特交,可将地基破坏分为：、和三种模式.8、在相同的墙鬲和填土条件下,作用在墙背上的土压力之间拘关系为：。9、根据排水条件
22、的不同.三轴状验分为、和.二、荷智题（本遂20分,悠小题5分）】、在太沙基券司结微分方程推导过程中,其中有两条假设：荷桢是大面积葩加；士是完全饱和的,试分述其反方？2、土的压缩性柒标有哪些？用公式表达它们的相互关系.3、影响地基投索承投力的主耍因素有期些？4、试述分层息和法中分层付的注意事项.三、计算短（共50分）】、取原状土60c经实验测得茧】14N.烘干后直078N.已知这护上的颗粒比直为ZT0液泵为38%.空限为15%.试求土的天然史度.天然含水量.孔隙比,型注布数和液性指数.并指出其名称及物理状态.三VZ三（注f木的声度为IOkMi）14分2、及地基中一点的大小主应力分比420kPa.
23、l80kPa其内摩擦角p=30.c=20kPa.试何：该点土体处于何种状态？（2分）最大剪应力是多少？最大剪法力面上的法向应力是多少储分）是苦合沿财应力是大的面发生剪切破坏？为什么？（4分）3、更档土燧豆5m,墙背流亘且光沿，埴上面水平,镇工分为两层，有关二世指标卯下国所示。土面上作年有均布后我P=IOkN112,试求该堆所受的主动土反力并画出其分布图.（1，1分）4已扣如困矩形均布荷裁中心点。以下M点竖向附和应力=76好1,求角点/以下N点处的a?0（12分）屏怎回您Zfla中南大学考试试卷(B卷)20052006学年第一学期时间12。分仲士力学课程40学时2.5学分考试形式：闭卷专业年级：
24、土木工程03级总分100分,占总评成绩%注：此9i不作客观蚊，请将冬案写在答题纸上一、选择题(本题16分，每小题3分)1.下列三楣指标中，嚅个指标不以”表示()含水量孔隙比孔能率也和度2,能传递静水压力的土中水是()强结合水弱结合水自由水液态水3 .在饱知粘土的瓜缩面站过程中,有效应力。，与孔隙水压力U两者的消长关系如下()有效应力。,与孔隰水应力U两者的数值都与时:可有关在荷载刚加上去的瞬间，。.等于零.U等于总应力当荷载加上后经过的时间t趋于无限时，则。.就等于总应力,而U等于岑、及4 .直剪试验具有如下的缺点()试验中不转严格控制排水条件，难以量测孔隙水压力剪切面面根矮慢改变剪切破坏面被
25、指定了,而它不一定是薄弱面、及5 .地基的极限(维宜)荷载与下列因素有美()基底以下的土的重度基底以上的土的重度士的内摩擦角.基础埋置深度土的粘聚力.基底以下及以下土的空度.基础的平面大小、形状与刚度非、6 .库仑士压力理论所研究的课遗.对于墙后填土的条件艰定为()任何松散的土，任何填土表囱形状粘性土砂土.填土表面倾斜与水平面成某一夹角土与坟背面为无摩擦力7 .土样中所含水的重会是该土样含水时的重量与其烘干后的土直量之差.煤干应在下述温度中进行：()80C90C9OC95C】0。C105CIoOC左右8 .当土条据条达到3Ml的直径时开始断裂,此时.土条的含水量称为()液限塑跟缩艰裂期二、填空
26、题（不甥M分,每空1分）1.土体内具有互相连通的孔隙，当土体两点之间有.则浊流发生.2 .渗透速度V=,与成正比.与成反比。3,漆透力是力，它的大小与成正比,作用方向与相同。4 .产生治静的条件是,出现流砂时的水力鼓降称为5 .土的抗剪强度由和组成.6,三轴实验常用的三种方法是、和0三、简答题（本超20分,每小遨5分）1 .试迷临蟹荷我积极限荷载的区别。2 ,士分为嘟几大类（土的工程分类）？砂性土和粘噪士的主要杼证是什么？3,什么是有效应力和孔隙水压力？4 .阐述主动、静上、破动土压力产生的条件,并比较三者的大小。四、计算题（共50分）1、有一饱和原状黏土试样体枳为193cm3,重信为3N7s该土样在W5Cifi度下烘干，其体枳缗小成156cm3.重量变为24.8g,求：（I）该黏土在天然状态下的含水垃、孔隙比、饱和容笠。（2）该荽土烘干以后的孔隙比:（3）该黏土的比重。（15分）2厚砂层中夹一厚3m的饱却黏土层,在其中取一土样I?2cm.置于两面排水条件下进行Ik缩试抬，经2小时后,固结度达到70%.求求该馆和黏土层固结度7。%所要的小时数.（10分）3,某挡土接,54m.靖背垂直且、光滑.墙后填土面水
