土力学与基础工程.
土力学与基础工程
土力学与基础工程
土力学与基础工程是一门研究岩石、土壤以及土-结构物系统结构性能和反应研究的重要
领域。
它有助于更好地了解岩土体和基础的性质、变形、破坏机制，并将其有效地应用于工程设计和施工管理控制中。
土力学的研究应用于土木、城市道路、桥梁、港口、绿化等
基础工程中。
早期的土力学研究更多的是以试验的形式进行，通过物理试验室试验研究岩土的物理性质，进而通过实验数据推导岩土构件的变形及破坏机制，并以此利于工程设计和施工管理控制。
现阶段，土力学研究不断突破试验界限，结合计算机建立仿真实验，既具有直观性又具有可靠性，通过模拟和数据库，使现代工程建设工作能更好地获取到材料土木施工中的变形
和破坏特性。
土力学被广泛应用于基础工程的性能设计、分析、施工实施和整体维修中，不仅能大大提
高工程施工和检测的质量，而且能实现从技术上节约资源，提高工程安全性等。
总之，土
力学与基础工程是一种极具前景的技术，具有广阔的应用前景。
土质学土力学与基础工程
绪论一、土力学的研究对象土力学是一门研究土的学科，主要解决工程中的土的性质、强度及稳定性问题。
在工程建设中，土往往做为不同对象来研究。
如在土层上修建房屋、桥梁、道路、铁路时，土是用来支撑上部建筑传来的荷载，这时土被用作土分布在地壳的表面，其工程性质相差极大。
因此，进行工程建设时，必须结合土的实际工程性质进行设计。
它与岩石、土壤既有联系又有区别。
土的主要特征是分散性、复杂性和易变性，其性质将随外界环境（如温度、湿度）的变化而发生显著的变化。
岩石与土是有差别的，岩石中虽然有孔隙和裂隙，但可近似看成是连续介质。
岩石主要是岩石力学（或隧道力学）的研究对象。
土壤属农业学科，是土壤学研究的对象。
土壤的主要特征是具有肥力，能够提供植物生长过程中所需要的养料。
人类对土壤的认识和利用比土要丰富的多，土壤学的发展也比土力学要早得多。
但应该指出，学科之间都是相互交叉，相互渗透的，岩石力学、土壤学与土力学是密切联系的，土力学在发展过程中，也利用了许多岩石力学和土壤学的成就。
二、土力学的研究内容1．基本概念（1）土：是岩石经过物理、化学、生物等风化作用的产物，是由矿物颗粒组成的集合体。
（2）土的三相组成：固体颗粒（土粒）水和气体（3）土力学：是研究土的物理力学性质、变形及强度规律，以及土体稳定性的一门科学。
土力学是岩土力学的一个分支。
⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧月球土力学等土动力学冻土力学海洋土力学环境土力学土力学岩石力学岩土力学 2．土力学的研究内容（1） 土的物理、力学、物理化学性质；（2） 宏观与微观结构；（3） 土的压缩性；（4） 强度特性；（5） 渗透性；（6） 动力特性等。
为各类土木工程的稳定和安全提供科学的对策。
三、土力学发展概况（自学）四、本学科与土木工程专业的关系在土木工程设计与施工中，将会遇到大量的与土有关的工程技术问题。
（1）在铁路或道路的路基工程中，土是修筑路堤的基本材料，同时它又是支承路堤的地基。
土力学与基础工程-第二章
1
2
无粘性土的密实度
无粘性土的密实度指的是碎石土和砂土的疏密程度。 密实的无粘性土由于压缩性小，抗剪强度高，承载力大，可作为建筑物的良好地基。但如处于疏松状态，尤其是细砂和粉砂，其承载力就有可能很低，因为疏松的单粒结构是不稳定的，在外力作用下很容易产生变形，且强度也低，很难作天然地基。 密实度的评价方法有三种： 室内测试孔隙比确定相对密实度的方法 利用标准贯入试验等原位测试方法 野外观测方法 （用于碎石土）
1.2 土的物理性质指标－天然密度
土的含水量：土中水的质量与土粒质量之比，一般用w表示，以百分数计，即：
01
含水量反映土中水的含量多少，其变化范围很大。土的含水量对粘性土、粉土的影响较大，对砂土稍有影响，对碎石土没有影响。一般说来，同一类土，当其含水量增大时，强度就降低。试验室内一般用“烘干法”确定。
土中水
自由水
结合水
强结合水
弱结合水
重力水
毛细水
结合水：受电分子吸引力作用吸附于土粒表面的土中水。
自由水：存在于土粒表面电场影响范围以外的土中水。
结晶水
结晶水：土粒矿物内部的水。
土中水和气
弱结合水
2.2.2 土中水和气
强结合水-具有极大的粘滞度、弹性和抗剪强度、不能传递静水压力。性质跟固体相似。 自由水-可以传递静水压力 、能溶解盐类。
颗粒堆积物
土： 狭义：土是指岩石风化后的产物，即指覆盖在地表上碎散的、没有胶结或胶结很弱的颗粒堆积物。 广义：土则是将整体岩石也视为土
岩石
地球
地球
搬运、沉积
1 土的形成
1.1 土的形成与组成
构成土骨架，起决定作用1.1 土的形成与组成 Nhomakorabea气相
土力学及基础工程
一、单项选择题(只有一个选项正确，共15道小题)1. 若土的不均匀系数C U相同，则两种土（）(A) 限定粒径相同(B) 有效粒径相同(C) 限定粒径与有效粒径之比相同(D) 颗粒级配曲线相同正确答案：C解答参考：2. 天然状态砂土的密实度一般用（）来测定(A) 载荷试验(B) 轻便触探试验(C) 现场十字板剪切试验(D) 标准贯入试验正确答案：D解答参考：3. 下列粒组中，粒径范围最小的为( )(A) 粉粒(B) 砂粒(C) 粘粒(D) 角砾正确答案：A4. 由搓条法，可测得粘性土的( )(A) 液限(B) 塑限(C) 液限和塑限(D) 缩限你选择的答案：[前面作业中已经做正确] [正确]正确答案：B解答参考：5. 蜂窝结构通常是( )的结构形式。
(A) 粘土(B) 粉土(C) 粗砂(D) 中砂你选择的答案：[前面作业中已经做正确] [正确]正确答案：A解答参考：6. 设、分别为浅埋刚性基础的基底平均压力及基底附加压力，则应有（）(A)(B)(C)(D)你选择的答案：[前面作业中已经做正确] [正确]正确答案：B7. 通常，地基的最终沉降量与土的（）密切相关(A) 强度(B) 压缩性(C) 渗透性(D) 前述三项你选择的答案：[前面作业中已经做正确] [正确]正确答案：D解答参考：8. 压缩模量与压缩系数之间的关系为( )。
(A)(B)(C)(D)你选择的答案：[前面作业中已经做正确] [正确]正确答案：A解答参考：9. 达西定律描述的是( )状态下的渗透规律(A) 层流(B) 紊流(C) 层流和紊流(D) 层流或紊流正确答案：A解答参考：10. 砂土直剪试验时，剪切破坏面上的( )最大(A) 正应力(B) 正应力与剪应力之比(C) 剪应力(D) 剪应力与正应力之比正确答案：D解答参考：11. 下列土中,( )的抗剪强度线可能是一条水平线(A) 饱和砂土(B) 饱和粘土(C) 硬粘土(D) 密实砂土正确答案：A解答参考：12. 土的抗剪强度的影响因素中，最重要的是（）(A) 剪切速率(B) 应力历史(C) 排水条件(D) 应力状态你选择的答案：[前面作业中已经做正确] [正确]正确答案：C解答参考：13. 根据朗肯土压理论，当墙后填土的（）时，挡墙上的主动土压力将减小(A) 重度增大(B) 粘聚力减小(C) 内摩擦角增大(D) 墙高增大你选择的答案：[前面作业中已经做正确] [正确]正确答案：C解答参考：14. 若墙背光滑，则由库仑土压理论计算出的主动土压力，其作用方向（）(A) 必为水平的(B) 必为铅垂的(C) 必垂直于墙背(D) 不一定你选择的答案：C [正确]正确答案：C解答参考：15. 以下哪些基础形式属浅基础（）(A) 沉井基础(B) 桩基础(C) 地下连续墙(D) 地下条形基础正确答案：D一、单项选择题(只有一个选项正确，共15道小题)1. 对高层建筑物，其地基变形验算应以哪种变形特征做控制（）(A) 沉降量(B) 局部倾斜(C) 沉降差(D) 倾斜正确答案：D解答参考：2. 桩产生负摩阻力时，关于中性点深度以下说法正确的是（）中性点深度越大(A) 持力层越硬，桩的截面刚度越大(B) 持力层越硬，桩的截面刚度越小(C) 持力层越软，桩的截面刚度越大(D) 持力层越软，桩的截面刚度越小正确答案：A解答参考：3. 下列因素中，（）对端承桩的承载力影响最大(A) 桩的长度(B) 桩周土的强度(C) 桩周土的刚度(D) 桩底端土（岩）的性质你选择的答案：[前面作业中已经做正确] [正确]正确答案：D解答参考：4. 设作用于挡墙上的静止土压力为，主动土压力，被动土压力为，则（）(A) 最大，最小(B) 最大，最小(C) 最大，最小(D) 最大，最小你选择的答案：[前面作业中已经做正确] [正确]正确答案：B解答参考：5. 浅基础的极限承载力是指（）(A) 地基中将要出现但尚未出现塑性区时的荷载(B) 地基中塑性区开展的最大深度为1/4基底宽时的荷载(C) 地基中塑性区开展的最大深度为1/3基底宽时的荷载(D) 地基土达到整体剪切破坏时的荷载你选择的答案：[前面作业中已经做正确] [正确]正确答案：D解答参考：6. 影响黏性土性质的土中水主是（）(A) 弱结合水(B) 强结合水(C) 重力水(D) 毛细水正确答案：A解答参考：7. 下列哪个是表示土的有效粒径（）(A) d10(B) d30(C) d50(D) d60正确答案：B解答参考：8. 若土中某个粒径范围的颗粒很少，则在粒径分布曲线上，对应于这一范围的曲线将( )(A) 基本呈线性(B) 基本铅垂(C) 很缓(D) 很陡正确答案：C解答参考：9. 设P C为前期固结压力，P0为土的自重压力，则对超固结土，有( )(B) P C≤P0(C) P C≤P0(D)P C ＜P正确答案：A解答参考：10. 相应于任意确定的基准面，土中的总水头H包括（）(A) 势水头(B) 势水头+静水头(C) 静水头+动水头(D) 势水头+静水头+动水头正确答案：D解答参考：11. 已知土体：ds=2.8 e=1 则该土的临界水力梯度为（）(A) 1.8(B) 1.4(C) 0.9(D) 2.8正确答案：C解答参考：12. 莫尔圆与强度包线（）时，说明土体处于极限平衡状态(B) 相切(C) 相割(D) 不一定正确答案：B解答参考：13. 关于孔隙比的说法正确的是（）(A) 孔隙比是土中孔隙体积与土总体积的比(B) 用符号标示为e=V V/V(C) 孔隙比变化范围很大，有的大于1.0,也可以小于1.0(D) 孔隙比越小，在荷载作用下的变形越大正确答案：C解答参考：14. 土的压缩主要是其( )的结果(A) 孔隙减小(B) 孔隙水发生压缩(C) 土粒发生压缩(D) 强度降低正确答案：A解答参考：15. 土的抗剪强度的影响因素中，最重要的是( )(A) 剪切速率(B) 应力历史(C) 排水条件(D) 应力状态你选择的答案：[前面作业中已经做正确] [正确]正确答案：C一、单项选择题(只有一个选项正确，共15道小题)1. 库仑土压力理论的适用条件（）(A) 墙背必须光滑、垂直(B) 墙后填土为理想散粒体(C) 填土面必须水平(D) 墙后填土为理想黍性体你选择的答案：[前面作业中已经做正确] [正确]正确答案：B解答参考：2. 土中一点的大、小主应力分别为，已接近极限平衡（破坏）状态，则当()时，可能导致该点达到极限平衡状态。
《土力学与基础工程》课程教学大纲
土力学与基础工程一、课程简介土力学与基础工程是土木工程专业的一门基础课程，其目的在于通过对土体力学、基础工程和土力学的基本原理、方法和应用的教学，使学生掌握岩土力学、基础工程和土力学的基本概念、基本理论和基本方法，能够开展岩土工程领域的实用问题研究和实践应用。
二、课程内容1. 土体力学基础介绍土体力学基础知识，包括土体力学的概念、应力形式、应变形式、摩擦角、内摩擦角、压缩模量、弹性模量等概念。
2. 稳定斜坡与岩土工程介绍稳定斜坡、岩体力学、岩土工程中的基本问题，包括岩土体受力和变形特征、岩土结构的力学特性、稳定性分析和设计等知识。
3. 水土力学与水工结构介绍水土力学及其应用、河流工程、水利水电工程中的基本问题的基本理论以及实用问题和应用。
4. 基础工程介绍基础工程的基本知识、基本理论、基本概念，发送构造基础、静力基础、动力基础等基础类型的基本意义和应用，以及基础的施工及检验。
5. 岩土工程的实践应用介绍岩土工程的实践应用，主要包括岩土工程在工程中的应用、岩土工程与其他工程的协调等。
三、考核方式考核方式包括平时成绩、期末考试等。
其中平时成绩包括课堂出勤、作业及实验成绩等。
期末考试成绩占整个学期成绩的50%。
四、参考书目1.《岩土工程基础》陈郑林 2004 湖南科技出版社2.《岩土力学》彭鼎元 2004 高等教育出版社3.《基础工程力学基础理论及应用》任强 2004 中国建筑工业出版社五、教学团队本课程教学团队由岩土工程领域的专家和教授担任，其中许多教师是著名的工程学家和科学家，有丰富的实践经验和科研成果，能够为学生提供全面、详细、深入的授课内容和实践教学。
六、备注本课程为本科课程，适合土木、环境和水利专业的学生学习。
本课程的授课主要依据上述大纲进行，并根据实际情况进行调整和补充。
土力学与基础工程复习重点
土力学与基础工程复习重点第一章绪论（1）地基:支承基础的土体或岩体。
（2）天然地基：未经人工处理就可以满足设计要求的地基。
（3）人工地基:若地基软弱、承载力不能满足设计要求，则需对地基进行加固处理。
（4）基础：将结构承受的各重作用传递到地基上的结构组成部分。
第二章土的性质及工程分类（1）土体的三相体系：土体一般由固相(固体颗粒）、液相（土中水）和气相(气体）三部分组成。
（2）粒度:土粒的大小。
（3）界限粒径：划分粒组的分界尺寸。
（4）颗粒级配:土中所含各粒组的相对量,以土粒总重的百分数表示。
（5）土的颗粒级配曲线.（6）土中的水和气（p9)（7）工程中常用不均匀系数和曲率系数来反映土颗粒级配的不均匀程度。
不均匀系数反映了大小不同粒组的分布情况，曲率系数描述了级配曲线分布整体形态。
工程上对土的级配是否良好可按如下规定判断：1.对于级配连续的土：,级配良好：,级配良好。
2.对于级配不连续的土，级配曲线上呈台阶状(见图2。
5曲线C）,采用单一指标难以全面有效地判断土的级配好坏，同时需满足和两个条件时，才为级配良好，反之则级配不良。
颗粒分析实验：确定土中各个粒组相对含量的方法称为土的颗粒分析实验。
对于粒径大于0.075mm的粗粒土，可用筛分法。
对于粒径小于0。
075mm的细粒土，则可用沉降分析法（水分法）。
（7）土的物理性质指标三个基本实验指标1.土的天然密度土单位体积的质量称为土的密度（单位为)，即。
(2。
10）2.土的含水量土中的水的质量与土粒质量之比(用百分数表示）称为土的含水量,即。
（2.11)3.土粒相对密度土的固体颗粒质量与同体积4时纯水的质量之比，称为土粒相对密度，即（2.12）反映土单位体积质量（或重力)的指标1.土的干密度土单位体积中固体颗粒部分的质量，称为土的干密度，并以表示:。
（2.13）2.土的饱和密度土孔隙中充满水的单位体积质量，称为土的饱和密度，即, （2。
14）式中为水的密度,近似取3.土的有效密度（或浮密度）在地下水位以下，单位体积中土粒的质量扣除同体积水的质量后，即为单位土体积中土粒的有效质量，称为土的有效密度，即。
《土力学与基础工程》课程标准
《土力学与基础工程》课程标准
一、课程基本信息
二、课程的性质、目的和任务
1.课程性质：
本课程是为道桥工程技术专业开设的必修专业基础课程，具有较强的理论性和实践性，通过教与学，使学生正确理解土力学的基本概念和基本原理，并能综合运用这些原理和概念，掌握地基沉降计算、土压力计算及土坡稳定分析等基本理论和方法。
培养学生具有初步解决一般土力学问题的能力，为学习后续课程打下坚实的理论基础。
2.目的和任务：
进行土体地基应力计算与沉降计算、地基承载力计算、土压力计算和进行土坡稳定分析；掌握常规的土工试验技能和确定计算参数的方法，达到能自由运用土力学的基本原理和方法解决实际工程中与土体有关的稳定、变形和渗流等工程问题，为以后从事专业工作和进行科学研究打下基础。
三、课程教学的基本要求
四、课程的教学重点和难点、学时分配
教学重点：计算与沉降计算、地基承载力计算、土压力计算、常规的土工试验技能和确定计算参数的方法。
教学难点：土中应力计算、地基沉降计算，土压力的分类计算、土力学在工程中的综合应用。
课程学时分配一览表
五、相关课程的衔接
学习前应完成《土质学》《建筑材料》《工程力学》《工程制图》课程的学习，后续课程为《公路工程》《桥梁工程》。
六、其它
考核方式为理论考核+过程考核。
考核内容除了考查学生对该门课程基础知识的掌握情况以外，增加了应用、创新知识的考核，考查学生运用所学课程知识分析问题和解决问题的能力。
课程成绩采用百分制。
其中：平时成绩占50%：（课堂表现、出勤占10%，课程设计成绩占20%、学习评价手册20%）、期末考试成绩占50%。
土力学与基础工程(专科)
土力学与基础工程(专科)一、计算( 每题参考分值5分)1、饱和黏土试样在三轴仪中进行固结不排水试验，破坏时σ1 =400 kPa，σ3 = 200 kPa，孔隙水压力u f = 150 kPa，c' = 60 kPa，ϕ' = 30°。
求破坏面上的法向有效应力、剪应力及剪切破坏时的孔压系数A。
解破坏面与大主应力面夹角：αf = 45°+ϕ'/2 = 60°，破坏面上法向有效应力：破坏面上剪应力：孔压系数：2、一地基土样，含水量为18％，干密度为1.60 g/cm3，相对密度为3.10，液限为29.1%，塑限为17.3%。
求该土的孔隙比、塑性指数、液性指数，并确定土的名称及状态。
解令V s = 1，V v = e由因为10 < I p < 17，0 < I L < 0.25，所以该土样是硬塑粉质黏土。
3、某饱和黏土，由无侧限抗压强度试验测得不排水抗剪强度C u = 70 kPa，如果对统一土样进行三轴不固结不排水试验，施加围压150 kPa。
求当轴向压力为300 kPa时，试样能否发生破坏？解饱和土的不排水抗剪强度为C u = 70 kPa达到极限破坏时σ1 = σ3+2C u = 290kPa由于施加轴向压力300 kPa大于290 kPa，所以会出现土体破坏。
4、某挡土墙高6 m，墙背垂直、光滑，墙后填土面水平，作用有连续均布荷载q = 10 kPa，填土各项指标为γ = 18 kN/m3、C = 15 kPa、ϕ = 20°，试计算被动土压力。
解 h' ==10/18=0.56 m土层顶：土层底：被动土压力合力：合力作用点位于梯形形心处，距墙底2.36 m。
5、地面下有一层6 m厚黏土层，地下水位在地表处，黏土的饱和重度为 sat=18 kN/m3，孔隙比与应力之间的关系为e =1.25－0.001 6p。
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A B C
A B C
A B C
A B C D
5、土颗粒的大小及其级配，通常是用颗粒累计级配曲线来表示的。
级配曲线越平缓表示:
A土粒大小较均匀，级配良好
B土粒大小不均匀，级配不良
C土粒大小不均匀，级配良好
A
B
C
A
B
C
A
B
C
A
B
C
A B C
A B C
A B C D
A B C
A B C D
A B C D
A B C D
A B C
D
A
B
C
D
A
B
C
A
B
1、原岩经风化后未经搬运，残留原地的碎屑物，称为( )。
A
坡积物 B
残积物 C
洪积物 D 冲积物
A B C
A B C
A B C
A B C
A B C
A B C
A B C
A B C D
A
B水的体积与孔隙的体积之比
C水的质量与土体中固体部分质量之比
A
B
C
A
B
C
A
B
C
A
B
C
5、土的粒度成分是指（）
A土颗粒的大小
B土颗粒大小的级配
C土颗粒的性质
A
B
C
D
A
B
C
D
A
B
C
D
A B C
A B C D
A B C D
A B C D
A B C
A B C D
A B C
A B C D
A B C D
A B C D
A B C
A B C
D
A B C D
A B C D
A B C D
A B
A B C D
A B C D
A B C D
A B C
A B C D
A B C D
A B
A B C D
A B C D
A B C
A B C D
A B C
A B C
A B C
A B C
A B C
A B C
A B C
A B C
A B C
A
B
取应变为1/15~1/10时的强度 C 取应变为1/20~1/25时的强度 A
B
C
A
B
C
A
B
C
A
B
C
A B C D
A B C D
A B C D
A
B C D
A B C D
A B C D
A B C D
A B C D
A B C D
A B C D
A B C
D
3、条形承台和桩下独立桩基承台的最小厚度为（）
A300mm
B400 mm
C500 mm
D600 mm
1、桩端进入坚实土层的深度，一般不宜小于桩径的（）
A1~3倍
B2~4倍
C2~5倍
D3~4倍。