南京工业大学土质学与土力学
最新土质学与土力学精品课件
最新土质学与土力学精品课件一、教学内容1. 土的物理性质：包括土的密度、颗粒分布、孔隙比等，以及这些性质对土的工程性质的影响。
2. 土的力学性质：包括土的抗剪强度、压缩性、渗透性等，以及这些性质在工程中的应用。
3. 土的工程特性：包括土的变形、破坏、流动等特性，以及这些特性对工程的影响。
4. 土的分类：根据土的物理性质和力学性质，将土分为不同的类型，以便于工程师进行合理的土方设计和地基处理。
二、教学目标1. 使学生了解并掌握土的物理性质和力学性质，以及这些性质对土的工程性质的影响。
2. 培养学生运用土的性质进行土方设计和地基处理的能力。
3. 使学生了解并掌握土的工程特性，以及这些特性对工程的影响。
三、教学难点与重点重点：土的物理性质和力学性质，以及这些性质对土的工程性质的影响。
难点：土的工程特性，以及这些特性对工程的影响。
四、教具与学具准备教具：多媒体课件、黑板、粉笔。
学具：教材、笔记本、文具。
五、教学过程1. 引入：通过展示一些实际的土方工程和地基处理工程，引发学生对土质学和土力学的兴趣。
2. 讲解：详细讲解土的物理性质和力学性质，以及这些性质对土的工程性质的影响。
3. 示例：通过一些实际的工程案例，讲解土的工程特性，以及这些特性对工程的影响。
4. 练习：让学生运用所学的知识，进行一些土方设计和地基处理的练习。
六、板书设计1. 土的物理性质和力学性质。
2. 土的工程特性。
3. 土的分类。
七、作业设计1. 请简述土的物理性质和力学性质，以及这些性质对土的工程性质的影响。
答案：土的物理性质包括土的密度、颗粒分布、孔隙比等，这些性质对土的工程性质有重要影响。
例如，土的密度越大，其抗剪强度越高；土的颗粒分布越均匀，其渗透性越好。
2. 请简述土的工程特性，以及这些特性对工程的影响。
答案：土的工程特性包括土的变形、破坏、流动等特性，这些特性对工程有重要影响。
例如，土的变形能力越强，其适应地基变形的能力越强；土的破坏强度越高，其地基承载能力越强。
土质学与土力学试卷(A).doc
姓
号
学
级
班
三计算题：（共60分)
1.已知某粉质粘土的土粒相对密度为2.73，含水量为30%，土的密度为1.85g/cm3，试求浸水饱和后体积不变情况下该土的水下有效重度。（10分）
2.相邻两座A、B楼，A楼先建，B楼后建。建B楼将对A楼产生影响，如图所示。试计算建B楼后A楼的附加沉降量。（15分）
南京工业大学土质学与土力学试题（A）卷
试题标准答案
2010--2011学年第1学期使用班级土木0801-0806浦土木0807-0808
一选择题（30分）
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
答案
B
C
A
A
C
B
B
D
C
二填空题（10分）
1密度，土粒相对密度，含水量
2临界孔隙比，剪缩，剪胀
4.某挡土墙高5m，墙背直立、光滑、墙后填土面水平，共分两层，各土层的物理力学性质指标如图所示，填土面上有均布荷载q＝10kPa，试用朗肯土压力理论计算主动土压力强度，并求出主动土压力合力及作用点位置（15分）。
5.某均质砂土土坡高10m.， ， ， ，试计算土坡稳定安全系数 时的坡角 （10分）。
（5分）
令大主应力不变，减小小主应力114.1kPa时，土体处于极限平衡状态。
4.解
（土压力分布强度正确10分，土压力合力正确4分，合力作用点正确1分）
5.解
(1)砂土土坡稳定安全系数定义：（3分）
当 ， (5分)
（2分）
3.某粘性土，已知其抗剪强度指标为c=20kPa， =20°。试问：
土质学与土力学绪论
地质工程中的应用
1 2 3
岩土工程勘察
地质工程中，岩土工程勘察是必不可少的环节， 土质学与土力学提供了对岩土性质的分析和评价 方法。
地质灾害防治
地质工程中，地质灾害防治是一个重要领域，土 质学与土力学为滑坡、泥石流等灾害的防治提供 了理论依据和技术支持。
地下水研究
在地质工程中，地下水研究也是一项重要任务， 土质学与土力学为地下水运动规律、水压力等方 面的研究提供了理论基础。
静止土压力
指墙后土体处于静止状态时的土压力，通常采用弹性理论 计算。
被动土压力
指墙后土体处于极限平衡状态时，作用在挡土墙上的反作用力。计算公式 为：Ep = B * (γ * H^2 / 2 * tan(θ) + c * H * tan(θ) + p * H)。
地基Байду номын сангаас载力的概念与计算
地基承载力是指地基在建筑物荷载作 用下，能够保持稳定而不发生过大变 形的能力。
地基承载力的计算需要考虑土壤类型、 土壤湿度、地下水位、建筑物荷载等 因素。常用的计算方法有极限承载力 法、极限土压力法等。
地基稳定性分析
地基稳定性是指地基在建筑物荷载作 用下，能够保持稳定而不发生滑动、 沉降等现象的能力。
VS
地基稳定性分析需要考虑土壤类型、 土壤湿度、地下水位、建筑物荷载等 因素，以及可能出现的最不利工况。 常用的分析方法有极限平衡法、有限 元法等。
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土质学与土力学的重要性
保障农业生产
通过了解土壤性质，可以合理 利用土地资源，提高农业生产
效率和产量。
保护生态环境
土壤是地球生态系统的重要组 成部分，对维持生态平衡具有 重要作用。
《土质学与土力学》课程实验指导书(土木工程专业适用)
《土质学与土力学》课程实验指导书土木工程专业适用南京工业大学土木工程学院目录土质学与土力学实验注意事项 (1)实验仪器操作细则 (2)实验一：土的液限、塑限和含水量试验 (3)实验二：颗粒分析试验 (6)实验三：土的压缩试验 (10)实验四：土的直接剪切试验 (12)实验五：土的三轴剪切试验 (14)土质学课程实验注意事项1、实验前必须阅读有关教材及本实验指导书，初步了解实验内容要求与步骤。
2、试验仪器有许多是易碎、易损及贵重的，应先了解仪器性能和使用方法，然后再动手，不是本次试验仪器不要触摸。
3、实验记录应用正楷填写，不可潦草，并按规定准确填写试验日期、交报告日期等。
4、各项记录须于试验进行时立即记下，不可另以纸条记录，事后誉写；详细记录试验过程中出现的异常现象。
5、记录数字若有错误，不得涂改，也不可用像皮擦拭，而应在错误数字上划一斜杠，将改正之数记于其旁。
6、简单计算及必要的检验，应在试验进行时算出。
7、实验结束时，应把实验记录交给指导教师审阅，符合要求并经允许，方可收拾仪器结束实验，并按实验开始时领取仪器的位置，归还仪器与工具。
8、在规定时间内上交试验记录及整理的试验成果。
9、试验室内不能打闹、大声喧哗，注意保持公共场所。
试验仪器操作细则1、试验仪器必须爱护，防止振动、日晒、雨淋，不应将仪器作为玩具或嬉闹工具。
2、使用仪器设备时，要阅读技术说明书，熟悉技术指标、工作性能、注意事项。
3、仪器设备通电前，确保供电电压符合仪器设备规定输入电压值。
4、机械类设备仪器操作时用前加润滑油，用后擦拭干净。
5、制取土样的刀、锯器具要符合国家标准，制取原状土的容器体积质量要进行试验前校定。
6、具体实验按实验规程严格执行，认真做好实验数据记录。
7、实验完毕，整理好实验相关数据，并写出文字整理和数据报告，交实验室留档。
8、一切仪器工具若发生故障，应及时向指导教师或实验室工作人员回报，不得自行处理，若有损坏，遗失应写书面检查，进行登记、酌情赔偿。
土质学与土力学答案
南京工业大学土质学与土力学试题（A/B）卷试题标准答案20 --20 学年第学期使用班级一、单项选择题（每题2分，共20分）1、地下水位上升会导致土中有效应力（ B ）A.增大B.减小C.不变D.无法确定2、地基中某点土的抗剪强度等于土的剪应力，则改点土的状态为（ A ）A.已剪切破坏B.极限平衡状态C.无法确定D.弹性平衡状态3、对地下室外墙进行强度验算应采用（ C ）A.主动土压力B.被动土压力C.静止土压力D.土的加权重度4、下列指标中，与粘性土无关的是（ B ）A.饱和度B.相对密实度C.灵敏度D.干重度5、土体具有压缩性的主要原因是( B )。
A.主要是由土颗粒的压缩引起的B.主要是由孔隙的减少引起的C.主要是因为水被压缩引起的D.土体本身压缩模量较小引起的6.表征土软硬状态的指标是( D )A.塑限B.液限C.塑性指数D.液性指数7.某原状土的液限Il =46%,塑限Ip=24%,天然含水量ω=40%,则该土的塑性指数为( A )A.22B.22%C.16D.16%8.一墙下条形基础底宽1m，埋深1m，承重墙传来的中心竖向荷载为150kN/m,则基底压力为( C )。
A.150.0kPaB.160.0kPaC.170.0kPaD.180.0kPa9、以下物理指标中的（ C ）不是通过试验直接测得A.含水率B.密度C.饱和度D.土粒比重10、水在土中的渗透速度与下面的（ D ）无关A.渗流路径B.水头差C.土渗透系数D.土重度二、计算题（每题20分，共80分）1、某渗透试验装置如图所示。
砂Ⅰ的渗透系数k 1=2×10-1cm/s ；砂Ⅱ的渗透系数k 2=1×10-1cm/s ，砂样断面面积A=200cm 2。
试问：若在砂Ⅰ与砂Ⅱ分界面处安装一测压管，则测压管中水面将升至右端水面以上多高？解：（1）从图中可看出，渗流自左边水管流经土样砂Ⅱ与砂Ⅰ后的总水头损失30h cm ∆=。
(完整版)土质学与土力学试卷(B)
名姓号学级班题号一二三四总分得分一选择题:（每空2分，共30分）1土粒级配曲线越平缓，说明（）。
(A）土粒均匀，级配不良；(B）土粒不均匀，级配良好；(C）土粒均匀，级配良好；（D) 土粒不均匀，级配不良。
2 粘性土的灵敏度可由以下( )方法测定。
（A) 无侧限抗压强度试验(B）直剪试验(C)单向压缩试验（D）颗粒分析试验3 土的含水量的定义是:( )（A)水的重量与土体总重量之比(B)水的体积与土体总体积之比(C）水的质量与土粒的质量之比(D)水的体积与孔隙总体积之比4 以下关于砂土的密实度，论述正确的是（）.(A). 砂土的孔隙比越大,则土越密实（B)。
砂土的相对密度越大，则土越密实(C). 砂土的干密度越小,则土越密实(D)。
砂土的密度越小，则土越松散5 对土粒产生浮力的是( ）（A）毛细水；（B)重力水; （C)强结合水；（D）弱结合水。
6只有（）才能引起地基的附加应力和变形。
（A)基底压力(B）有效自重应力(C）有效应力(D）基底附加压力7 以下关于朗肯土压力理论的描述中,正确的是（）。
（A).朗肯主动土压力是指挡土墙背向土体位移致土体达到极限平衡状态时作用于墙上的土压力（B）.朗肯被动土压力是指挡土墙背向土体位移致土体达到极限平衡状态时作用于墙上的土压力(C).朗肯主动土压力是指挡土墙迎向土体位移致土体达到极限平衡状态时作用于墙上的土压力(D）.朗肯土压力理论的基本假设为墙背竖直、粗糙、填土面水平8 施工速度慢，且地基土的透水性好和排水条件较好时，宜采用（）试验结果计算抗剪强度。
四计算题：(共45分）1。
某原状土样，试验测得基本指标：天然密度ρ=1.67g/cm3, 含水量ω=12。
9%，土粒比重ds=2。
67。
试求孔隙比e 和饱和度Sr （10分）2. 某干砂试样进行直剪试验，当σ＝300kPa 时,测得τf =173kPa 。
试求:（1）干砂的内摩擦角φ；（2）破坏时的大、小主应力；(3）大主应力与剪切面所成的角度（10分）。
土质学与土力学第四版课程设计
土质学与土力学第四版课程设计一、课程设计背景土质学与土力学是土木工程领域重要的基础课程，它们作为土木工程学科的核心和基础，对于培养工程技术人才具有重要意义。
随着社会经济的不断发展，土力学和土质学的研究也在向纵深发展，课程的内容也需要与时俱进，不断开拓和拓展教学领域，以适应不断扩大的应用范围和学科领域。
因此，本次课程设计将以《土质学与土力学第四版》为参考，充分发挥计算机模拟技术的优势，针对土体力学分析与设计中的典型问题进行深入研究和探索，旨在为学生提供更加丰富、高效、实用的学习体验，强化学生对计算机模拟技术在土壤力学分析中的实际应用能力。
二、课程设计内容2.1 研究内容以20世纪50年代至今为时间段，结合课程教学大纲，结合课程教学大纲，深入研究以下问题：1.土体的力学性质、变形及其产生机理2.土体的强度分析、软弱特性以及分析计算方法3.岩土工程中土体与构筑物交互作用4.分析与计算岩土工程中的复杂地貌、地质构造背景下的岩土工程问题2.2 计算机模拟技术在土壤力学设计中的应用在课程设计中，将重点探讨计算机模拟技术在土壤力学设计中的应用。
主要包括：1.计算机模拟技术的概念、分类及其在土壤力学领域中的基本应用2.实现不同情景下岩土工程设计的计算机模拟方法及其效果评估3.利用计算机模拟技术开发相关土壤力学软件的实践应用及其效果评估2.3 课程设计步骤1.确定课程设计的研究方向及目标，确定课程设计的主要研究内容和方案。
2.研究课程设计所需资料、软件工具等，建立计算机模拟模型，先进行初步的仿真计算，分析初步模拟结果。
3.收集并整理仿真计算数据，并对数据进行初步分析和归纳。
4.完成最终的仿真实验，对结果进行统计及分析，最终得出初步结论。
5.完善实验记录及分析报告，综合分析结果并进行总结与讨论。
三、课程设计成果1.设计出与土壤力学分析相关的计算机模拟模型，并得到初步的计算仿真结果。
2.成功完成土力学中的典型设计问题仿真实验，并对仿真结果进行统计及分析，提出初步结论，并撰写实验记录及分析报告。
南京工业大学土木工程专业介绍
⼟⽊⼯程
培养⽬标：本专业培养具有⼟⽊⼯程学科基本理论和基本技能，能从事⼟⽊⼯程设计、施⼯与管理，具有初步的项⽬规划和研发能⼒的⼟⽊⼯程⾼级技术⼈才。
我校与本专业对应的结构⼯程、岩⼟⼯程和防灾减灾⼯程及防护⼯程硕⼠点以及⼟⽊材料与⼯程博⼠点为毕业⽣深造提供⽅便。
主⼲课程：⼯程⼒学、结构⼒学、弹性⼒学、流体⼒学、⼯程地质、⼟质学与⼟⼒学、⼟⽊⼯程材料、⼟⽊⼯程测量、⼯程结构设计原理、⼟⽊⼯程施⼯、基础⼯程学、⼯程项⽬管理、⼯程估价等学科基础课及⾼层建筑设计、结构质量与安全检测、岩⽯⼒学与⼯程、岩⼟⼯程勘察、桥梁⼯程、地铁与轻轨、⼯程监理、⼯程招标与投标、房地产开发与经营、道路勘测设计、路基路⾯⼯程等相应的专业⽅向课程。
就业⽅向：本专业毕业⽣可在房屋建筑、隧道与地下建筑、桥梁⼯程、铁路⼯程、公路与城市道路等的规划、设计、施⼯、管理、研究、⼯程咨询及监理、投资开发部门从事技术或管理⼯作。
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4.
（12 分）
解：粘土层中附加应力沿深度均匀分布，σ z = p0 = 120kPa
(1 分)
(1) 粘土层的固结最终沉降量
s∞ =
σz
Es
H=
120 × 104 = 200mm 6000
(2 分)
(2) 时间 t＝1 年时的时间因素
2 2
p1 = 100kPa, p2 = 50kPa
1 区(jacA)：m=l/b=1 n=z/b=1 2 区(Adbj)：m=l/b=3 n=z/b=1 3 区(cefA)：m=l/b=2 n=z/b=1 4 区(fhdA)：m=l/b=1.5
kc1 = 0.1752
kc 2 = 0.2034
(1 分) (1 分) (1 分) (1 分) (1 分)
(2 分)
(1 分) 3.
（12 分） 得 σ 1 = 135 + 260 = 395kPa
解： 由 σ 3 = 260kPa ,σ 1 − σ 3 = 135kPa 土体破坏时满足极限平衡条件
(2 分)
sin φ ′ =
' σ 1' − σ 3 ' + 2c ′ctgφ ′ σ 1' + σ 3
或 根据有效应力原理
H ( )2 2
10
(2 分)
2. 3.
固结沉降完成 40％所需时间 t=0.129 年＝47.1 天 最终沉降量
(1 分) (3 分)
s∞ =
σz
Es
H=
98.1 × 20 × 102 = 65.4cm 3000
8
−
4.
一年时的固结度
Tv = 0.9461t = 0.9461 , U t = 1 −
Vw Vw 0.19 = = = 0.426 = 42.6% Vv Va + Vw 0.256 + 0.19
Sr =
2. （10 分） 解：通过 A 点将荷载面分层 1，2，3，4，5 五个区域。
(2 分)
σ z = ( kc1 + kc 2 ) p1 + ( kc 3 + kc 4 − kc 5 ) p2
kc 3 = 0.1999
n=z/b=0.5
kc 4 = 0.2370
kc 5 = 0.2315
5 区(fgiA)：m=l/b=1 n=z/b=0.5
A 点下 10m 处的附加应力： σ z = ( kc1 + kc 2 ) p1 + ( kc 3 + kc 4 − kc 5 ) p2
=(0.1752 + 0.2034) × 100 + (0.1999 + 0.2370 − 0.2315) × 50 =37.86+10.27=48.13kPa
(2 分) (4 分)
σaA=0 kPa
σaB =3.0×18×0.333=18 kPa
土压力及作用点位置 Ea1 =
0 + 18 3 × 3 = 27kN/m a1 = = 1.0m 2 3 18 + 23.99 2 × 18 + 23.99 Ea 2 = × 2 = 42.0kN/m a2 = × 2 = 0.95m 2 3 × (18 + 23.99)
一 选择题（30 分）
题号 答案 题号 答案
（ B ）卷
使用班级
9 B 10 A 11 B
2102 17 C
3 B 18 C
4 B 19 A
5 B 20 A
6 A
7 C
8 B
12 C
13 A
14 B
15 C
二 填空题（10 分）
1. 2. 3.
4. 5.
原生矿物、次生矿物、有机质。 粘土，软塑。 直立、光滑，水平。
Vw =
Vs =
ms
ρs
=
1.48 = 0.554cm 3 2.67
(1 分) (1 分)
ρ w1
mw
=
0.19 = 0.190cm3 1.0
故
V = Va + Vs + Vw = 1cm3
e=
Va = 1 − 0.554 − 0.190 = 0.256cm3
(1 分) (1 分) (1 分)
Vv Va + Vw 0.256 + 0.19 = = = 0.805 Vs Vs 0.554
2. (10 分) 解： 通过 c 点将荷载面分层 1，2，3 三个区域。
e = Vv / Vs = 11.21 / 10.49 = 1.069
(3 分)
σ z = (kc1 + kc 2 + kc 3 ) p0
p0 = 100kPa
(1 分) (2 分) (2 分) (2 分)
1 区(CDEG)：m=l/b=3 n=z/b=2 kc1 = 0.1314 2 区(CHFG)：m=l/b=3 n=z/b=2 kc1 = 0.1314 3 区(CBAH)： m=l/b=1.5 n=z/b=1 c 点下 20m 处的附加应力：
π2
4
π
2
e
0.9461
＝0.92
(2 分)
5.
一年时的沉降
st = U t s∞ = 0.92 × 65.4 = 78mm
(2 分)
5. (18 分) 解: （1）主动土压力强度计算 ka=tg2(45-30/2)＝0.333
ka1 = 0.577
σaC=(3.0×18+2×9)×0.333=23.99 kPa
作用点位置 a =
得
σ 1 = 46 + 50 = 95kPa
(2 分) (1 分) (2 分)
根据有效应力原理 故
σ 1' = σ 1 − u = 95 − 36.8 = 58.2kPa, σ 3' = σ 3 − u = 50 − 36.8 = 13.2kPa
' σ 1' − σ 3 ' σ + σ 3 + 2c ′ctgφ ′ ' 1
南京工业大学 土质学与土力学 试题 试 题 标 准 答 案 2004--2005 学年第 1 学期
一 选择题（每题 1.5 分，30 分）
题号 答案 题号 答案 1 C 16 C 2 B 17 C 3 A 18 C 4 B 19 C 5 B 20 B 6 A 7 B 8 C 9 C 10 C 11 A
0
8.84kPa
1
72.9kN/m
2
1.18m
Ea=114.33kN/m 39.76kPa 12.91kPa a=2.34m
3
4
0.87m
41.43kN/m 28.52kPa
5
(3 分)
主动土压力强度分布图
南京工业大学 土质学与土力学 试题 试 题 标 准 答 案 2004--2005 学年第 1 学期
28 ) = 36.6kPa＜58.2kPa 2
(4 分)
4. (12 分) 解： 固结沉降完成 40％，即固结度 U t = 0.40 ,根据 U t = 1 − 1.
8
π
2
e
−
π2
4
Tv
＝0.40 ，则 Tv = 0.122
(2 分)
−4 双面排水，则 T = cv t = 0.03 × 10 × 365 × 24 × 3600t = 0.9461t v 2
σ 1' = σ 3' tan 2 (45 +
ϕ'
2
) + 2c ' tan(45 +
ϕ'
2
)
(3 分) (1 分) (3 分) (3 分)
σ′=σ −u
则
sin 30 = 395 − 260 395 + 260 − 2u + 2 × 12ctg 30 0 u = 213.3kPa
解得
σ 1' = 395 − 213.3 = 181.7kPa
(1 分)
5. （18 分） 解 （1）主动土压力强度计算 ka1=tg2(45-15/2)＝0.589
ka1 = 0.767
ka2=tg2(45-24/2)＝0.422
ka 2 = 0.649
(2 分)
σaA=15 ×0.589−2×0×0.767=8.84 kPa σaB 上=(15+3.0×17.5)×0.589−2×0×0.767=39.76 kPa σaB 下=(15+3.0×17.5)×0.422−2×12×0.649=12.91 kPa σaC=(15+3.0×17.5+2×18.5)×0.422−2×12×0.649=28.52 kPa
(1 分) (1 分)
0.129ms + ms = 1.67g mw = 1.67 − 1.48 = 0.19g
(3) 根据三相草图
ms + m w = m 1.67 ms = = 1.48g 1.129
(1 分)
(4) 土粒的体积 (5) 水的体积 (6) 总体积 (7) 孔隙比 (8) 饱和度
ρ s = d s ρ w1 = 2.67 × 1.0 = 2.67g/cm3
土压力及作用点位置
(6 分)
Ea 1 = Ea 2 =
8.84 + 39.76 × 3 = 72.90kN/m 2 12.91 + 28.52 × 2 = 41.43kN/m 2
a1 = a2 =
2 × 8.84 + 39.76 × 3 = 1.18m 3 × (8.84 + 39.76) 2 × 12.91 + 28.52 × 2 = 0.87m 3 × (12.91 + 28.52)