土中静水压力态
土力学。。七+土压力2(含图解法(郑教材
产生第2破裂面的条件： 墙背倾角大于临界倾斜角 cr (与、、有关） 作用于墙背的土压力：
求出作用在第2破裂面上的土压力（按库仑土压力理论） （注意摩擦角 ）;
计算出三角形土体ABD2的重力;
作用于墙背的土压力为以上两个力的合力（向量和）
第6节
Fn
F1
F2
F3
粘性土中的应用
等值内摩擦角法 采用等值内摩擦角 D 来综合考虑粘性土的 的影响，即通过适当增加内摩擦角把粘聚力 也考虑进去，按无粘性土一样的方法处理。
图解法
第5节
几种特殊情况下的土压力计算
工程上有时会遇到荷载条件或边界条件较为复杂 的情况，可采用一些近似处理办法进行分析计算。
土压力的性质、大小与墙身的位移、墙体高度、墙后 填土性质等有关。 根据墙的位移方向和大小，土压力可分为主动土压力、 被动土压力、静止土压力。 1、静止土压力(E0)----挡土墙静止不动，墙后土体 处于弹性平衡状态，土对墙的压力。 2、主动土压力(Ea)----挡土墙受墙后填土作用离开 土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在墙 背上的土压力。 3、被动土压力(Ep)----挡土墙受外力作用发生向土 体方向的偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在墙 背上的土压力。
产生主、被动土压力所需的位移量
土的类别 挡土墙位移形式 所需位移量
土压力 状 态
砂性土
主 动 粘性土 砂性土
平移 绕墙趾转动 平移 绕墙趾转动
平移 绕墙趾转动
0.001H 0.001H 0.004H 0.004H
0.05H >0.1H
被
超孔隙水水压力与静水压力
土力学中的孔隙水压力是一个很重要的概念，也可以说是土力学中的标志性概念。
但似乎并没有被清晰地结界定与理解。
孔隙水压力应分为两种还是三种，在不同的教材与专著中就有着不同的说法。
有的确定为静孔压与超静孔压两种；有的则分为静、超静和渗流孔隙水压力。
静孔隙水压力常常被定义为“在静止的地下水位以下土中的水压力”；超静孔隙水压力被定义为“饱和土体中一点的孔隙水中超过静水压力的那一部分”；渗流孔隙水压力则为“在渗流场中的水压力”。
又有人认为除了“静止的地下水位以下的孔压”以外所都是超静孔压，所以将渗流孔压也归入超静孔压。
这些定义过于表观、随意，往往不适于复杂的情况。
比如渗流孔压，既有稳定渗流情况，又渗流固结情况，不可一概而论。
实际上，不管何种孔隙水压力其本质都是相同的，都是通过土骨架中连通的孔隙水传递的压力，它们都是一种孔隙水的势能（压力势）的体现，都适用于有效应力原理。
那为什么要区分静与超静孔隙水压力呢，这似乎源自于太沙基的饱和土体的渗流固结理论。
在这个理论中，由于外部因素在土体中产生了一种孔隙水压力，在有排水条件时，它会消散，同时伴随以土的体积变化，因而这种孔压被称之为“超静孔隙水压力”。
这样，就应定义静孔隙水压力为：“不会引起土体体积变化的孔隙水压力”；超静孔隙水压力是“土体有变化趋势时而产生的孔隙水压力”。
例如我们在一个土体上施加单向压力p，如果土中没有孔隙水，则它就会被压缩，但如果土体是饱和、不排水的，孔隙水就会阻止土的压缩，结果就产生了正的超静孔压u=p。
但土体是有被压缩的“趋势”的。
这就把二者的主要区别界定了。
因为超静孔压这一概念起源于渗流固结理论，它必将伴随着土的固结变形。
超静孔隙水压力是由于外部作用或者边界条件变化在土体中引起的，在有排水条件时，它将逐渐消散，并在消散过程中伴随土体的体积变化。
那么再看渗流中的孔隙水压力。
稳定渗流场中土体中的孔隙水压力应属于静孔隙水压力。
“坐地日行八万里”，在不断自转和公转的地球上，我们仍然认为很多东西是静止的，在稳定渗流场中的孔隙水压力，不随时间变化，这也是一种相对的静止。
土水压力的计算方法
12.4 土水压力的计算方法12.4.1 作用于支挡结构上的土压力(一)概述作用在挡土支护结构上的侧压力包括土压力、水压力、冰荷载(寒冷地区)、地震力及地面荷载所产生的侧压力等。
土压力是作用于挡土支护结构的主要荷载，特别是在大型深基坑工程中若能较准确地估算土压力，对于确保深基坑工程的顺利进行具有十分重要的意义。
从广义来说，土压力是土作用在挡土支护结构上的或作用在被土体所包围的结构物表面上的压力及其合力。
这些压力(及合力)是由土的自重、土所承受的恒载和活载所产生的，其大小由土的物理与力学性质、土和结构之间的物理作用、绝对位移、相对位移以及变形值与特性所决定。
水压力、冰荷载、地震力及地面荷载等均是通过土这一载体作用于挡土支护结构上，因此，均属于广义土压力，也可称为特殊情况下的土压力。
【例题17】在下列各项中，属于广义土压力的是( )。
A、水压力；B、地震力；C、冰荷载；D、地面荷载；答案：A、B、C、D (二)影响土压力的因素作用在挡土支护结构上的土压力受以下因素制约：1不同土类中的侧向土压力差异很大。
采用同样的计算方法设计的挡土支护结构，对某些土类可能安全度很大，而对另一些土类则可能面临倒塌的危险。
因此在没有完全弄清挡土支护结构土压力的性能之前，对不同土类应区别对待。
2 土压力强度的计算及其计算指标的取值与基坑开挖方式和土类有关。
当剪应力超过土的抗剪强度时，背侧土体就会失去稳定，发生滑动。
由于基坑用机械开挖，一般进度均较快，开挖卸荷后，土压力很快形成，为与其相适应采用直剪快剪或三轴不排水剪是合理的。
但剪切前是否要固结，则根据土的渗透性而定。
渗透性弱的土，由于加荷快、来不及固结即可能剪损，此时宜采用不固结即进行剪切；反之，渗透性强的土，宜固结后剪切。
【例题18】对于侧壁为饱和粘土的基坑，宜采用( )三轴试验确定其抗剪强度指标。
A、固结排水剪；B、固结不排水剪；C、不固结不排水剪；D、不固结排水剪；答案：C3土压力是土与挡土支护结构之间相互作用的结果，它与结构的变位有着密切的关系，从而导致设计土压力值的不确定性。
高等土力学-土中水及渗流计算
仁者乐山 智者乐水
1856年法国工程师达西（Darcy）提出达西定律 1889年俄国的茹可夫斯基推导了渗流的微分方程 1901年劳（Low）给出了粘土颗粒表面结合水形成
的机理
1910年理查森首先提出了有限差分法
1922年巴甫洛夫斯基提出了求解渗流场的电模拟法 20世纪60年代之后，计算渗流力学发展。非饱和土、
历史上长江干堤决口的90％由于堤基管涌所导致 98·8·1：簰州湾，管涌引起决口，44人丧生；造成
31米深冲坑
98·8·7：九江城防管涌决口，形成61米宽溃口 98·8·4：江西江新洲管涌引起溃口，淹没区4·1万
人，78km2
98长江洪水中的险情和溃口
第四章 土中水及渗流计算 4.1 导言
第四章 渗流计算 4.2 土中水形态及对土性影响-毛细现象
仁者乐山 智者乐水
毛 细 管
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hc wΒιβλιοθήκη 4Tcosd
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土中毛细水
第四章 渗流计算 4.2 土中水形态及对土性影响-毛细现象
毛细力与 孔隙半径
仁者乐山 智者乐水
不同曲率半径情况下 毛细管中的水-气分 界面
当水量较小时，气水交界面位于 小孔隙处，其弯液面曲率半径较 小。随着水量增加，弯液面曲率 半径逐渐增加
第四章 渗流计算 4.2 土中水形态及对土性影响-基质吸力
仁者乐山 智者乐水
pc
pa
pw
20 rk
cos
空气 水 固体颗粒
小孔隙对应大的基质吸力 多相界面在小孔隙（曲率半径最小）
处最易达到平衡
湿润流体相和固体表面附着力最大，
通常首先占据小孔隙
土力学复习题（1）（1）（1）
土力学复习题（1）（1）（1）0第一章1.0当Cc<1或Cc>3，表示级配曲线不连续，土的级配不均匀(Cu>≥5)，且级配曲线连续(Cc=1～3)的土，称为级配良好的土，不能满足上述两个要求的土，称为级配不良的土1.1土是由固体颗粒、水和气体三部分组成的三相体系1.2土的不均匀系数Cu=d60/d10 Cu>5的土称为不均匀土，反之称为1.3土的粒径级配累积曲线的;斜率是否连续可用曲率系数Cc表示，Cc=d230/(d60*d10)；不均匀系数Cu=d60/d10，如果粒径级配曲线是连续的，Cu越大，则曲线越平缓，表示土中含有许多粗细不同的粒组1.4土中水的类型(1)结合水①强结合水②弱结合水(2)自由水－能传递静水压力①重力水②毛细水1.5孔隙比－指土体孔隙总体积与固体颗粒总体积之比孔隙率－指孔隙总体积与土体总体积之比1.6稠度是指土的软硬程度或土对外力引起变形或破坏的抵抗能力1.7土的稠度界限液性界限塑性界限缩限①液限:土从塑性状态转变为液性状态时的含水量，除了结合水，还有一定的自由水②塑限:土从半固态转变为塑性状态时的含水量③缩限:土从半固态转变为固态1.8范德华力、库伦力、胶结作用1.9反应细粒土结构特性的两种性质－粘性土的灵敏度，粘性土的触变性2.0表示三相比例关系的指标－天然密度ρ、土粒比重Gs、含水量w 、孔隙比e 、孔隙率n 、饱和度Sr、饱和密度ρsat、干密度ρd、和浮重度γ'2.1土的分类:碎石土、砂土、粉土、粘性土、和人工填土5大类；碎石土和砂土属于粗粒土，粉土和粘性土属于细粒土2.2压实能越大，最优含水率越小2.3粘性土类型:非活性黏土A<0.75；正常黏土A=0.75～1.25；活性黏土A>1.262.4密实度:土的密实度通常是指单位体积中固体颗粒的含量，土颗粒含量越多，土就密实；反之土就疏松2.5压实度=填土干密度/室内标准功能击实的最大干密度第二章2.1土具有被水等液体透过的性质称为土的渗透性2.2达西定律:v=Q/A=ki2.3达西定律适用范围:无论是发生于砂土中或一般的粘性土中，均属于层流范围2.4影响渗透系数k值的五个因素:①粒径大小与级配②孔隙比③矿物成分④结构⑤饱和度2.6每单位体积土体内土颗粒受到的渗流作用力为渗透力2.7渗透变形/渗透破坏:土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏称为渗透变形或渗透破坏2.8土的渗透变形类型有管涌、流土、接触流土和接触冲刷四种2.9①流土:在向上的渗透流水作用下，表层土局部范围内的土体或颗粒群同时发生悬浮、移动的现象称为流土②管涌:是在渗流作用下，一定级配的无粘性土中的细小颗粒，通过较大颗粒所形成的孔隙发生移动3.0渗透破坏类型的判别①流土可能性的判别:iicr，土体会发生流土破坏②管涌可能性的判别:土中粗颗粒所构成的孔隙直径必须大于细颗粒的直径，才有可能让细颗粒在其中发生移动，这是管涌产生的必要条件；对于不均匀系数Cu<10的较均匀土，颗粒粗细相差不多，粗颗粒形成的孔隙直径不比细颗粒大，因此细颗粒不能在孔隙中移动，也就不可能发生管涌；对于Cu>10的不均匀砂砾石土，既可能发生管涌也可能发生流土:①细料含量在25％以下时属于管涌，在35％以上时属于流土，25％～35％属于过渡3.1渗透变形的防治措施:防止流土①上游做水平防渗铺盖，以延长渗流途径，降低下游的逸出坡降②在下游水流逸出处挖减压沟或打减压井，贯穿渗透性小的粘性土层，③在下游水流逸出处填筑一定厚度的透水盖重，以防止土体被渗透压力所推起；3.2防止管涌的措施①改变水力条件，降低土层内部和渗流逸出处的渗透坡降②改变几何条件，在渗流逸出部位铺设反滤保护层第三章3.1有效应力原理:饱和土体内任一平面上受到的总应力可分为由土骨架承受的有效应力和由孔隙水承受的孔隙水压力两部分σ=σ’+u②土的变形与强度的变化都只取决于有效应力的变化3.2①若基础受单向偏心荷载作用时，Pmax/m in=P/A(1±6e/b)②若条形基础受偏心荷载作用，同样可在长度方向取一延米进行计算，则基底宽度两端的压力为:Pmax /min=P/b(1±6e/b)3.3由外荷载引起的孔隙水压力称为超静孔隙水压力3.4孔隙系数:所谓孔压系数是在不允许土中孔隙流体进出的情况下，由附加应力引起的超静孔隙水压力增量与总应力增量之比3.5在弹性假设条件下，由单位偏差应力增量引起的孔压增量为A=1/3 3.6土的变形特点:①非线性②弹塑性③剪胀性④压硬性时间效应3.7超固结比OCR:先期固结应力Pc 大于土层目前的固结应力Ps，这种土层称为超固结土。
土力学期末考试题目库
土力学期末考试题目库第1章土的组成第1章土的组成一、简答题1.土力学期末考试题目库1.【答】土粒的大小及其组成情况；通常以土中各个粒组的相对含量（各粒组占土粒总量的百分数）来表示；称为土的颗粒级配（粒度成分）。
根据颗分试验成果绘制的曲线（采用对数坐标表示；横坐标为粒径；纵坐标为小于（或大于）某粒径的土重（累计百分）含量）称为颗粒级配曲线；它的坡度可以大致判断土的均匀程度或级配是否良好。
2.土中水按性质可以分为哪几类？3.土是怎样生成的？有何工程特点？【答】土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒；经过不同的搬运方式；在各种自然环境中生成的沉积物。
与一般建筑材料相比；土具有三个重要特点：散粒性、多相性、自然变异性。
4.什么是土的结构？其基本类型是什么？简述每种结构土体的特点。
【答】土的结构是指由土粒单元大小、矿物成分、形状、相互排列及其关联关系；土中水的性质及孔隙特征等因素形成的综合特征。
基本类型一般分为单粒结构、蜂窝结（粒径0.075~0.005mm）、絮状结构（粒径<0.005m m）。
单粒结构：土的粒径较大；彼此之间无连结力或只有微弱的连结力；土粒呈棱角状、表面粗糙。
蜂窝结构：土的粒径较小、颗粒间的连接力强；吸引力大于其重力；土粒停留在最初的接触位置上不再下沉。
絮状结构：土粒较长时间在水中悬浮；单靠自身中重力不能下沉；而是由胶体颗粒结成棉絮状；以粒团的形式集体下沉。
5.什么是土的构造？其主要特征是什么？【答】土的宏观结构；常称之为土的构造。
是同一土层中的物质成分和颗粒大小等都相近的各部分之间的相互关系的特征。
其主要特征是层理性、裂隙性及大孔隙等宏观特征。
6.试述强、弱结合水对土性的影响。
【答】强结合水影响土的粘滞度、弹性和抗剪强度；弱结合水影响土的可塑性。
7.试述毛细水的性质和对工程的影响。
在那些土中毛细现象最显著？【答】毛细水是存在于地下水位以上；受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水。
土力学-复习答案
一、是非题1.两个试样的土粒比重相同，含水率也相同，故两者的重度也必定相同。
（2）‘1’为对2.CU试验中，饱和的正常固结土将产生正的孔隙水应力，而饱和的强超固结土则可能产生负的孔隙水应力。
（1）3.达西定律v=ki是土体中渗流的普遍规律，适用于各种类型的土。
（2）4.按库伦理论，在许多假定的滑动面中，真正的主动破坏面是沿该面算得的（按主动破坏分析得的）土压力最大值。
（1）5.若基础底面积相同，压力相同，则基础埋深越大，其附加应力和沉降也一定越大。
（2）6.击实功能越大，土的最优含水率越大。
（2）7.当地下水位由地面以下某一深度上升到地面时，地基承载力降低了。
（1）8.附加应力大小只与计算点深度有关，而与基础尺寸无关。
（2）9.完全饱和的土体，含水率等于100%。
（2）10.不同的砂土相比较，天然孔隙比越小的越密实。
（1）11.土中的结合水可分为重力水和毛细水。
（2）12.土的压缩变形是由弹性变形和残余变形两部分组成，且以前者为主。
（1）13.饱和土的渗透固结过程就是超静孔隙水压力的消散和有效应力相应增长的过程。
（1）14.甲土的饱和度如果大于乙土的饱和度，则甲土必定比乙土软。
（2）15.在任何情况下，土的自重应力都不会引起基础的沉降。
（2）16.颗粒级配累计曲线较陡，表示粒径大小相差不多，土粒较均匀，级配良好；反之，曲线平缓，则表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，级配不良。
（2）17.液性指数I L可以小于0，也可以大于1。
（1）18.利用e-p曲线可确定土的压缩指数Cc。
（1）19.土的含水量等于土中水的质量与土体质量之比。
（2）20.断裂构造主要包括节理和裂隙两类。
（2）21.抗剪断试验与抗剪试验的不同在于是否施加垂直压力。
（1 ）22.岩层层面与假象水平面交线的延伸方向成为岩层产状三要素中的倾向。
（1）23.粘土矿物通常是物理风化的产物。
（ 2）24.所谓干重度是指土在完全干燥状态时的重度。
《土质学与土力学》习题库及答案
《土质学与土力学》习题库第一章习题一．填空题1．土粒粒径越，颗粒级配曲线越，不均匀系数越，颗粒级配越。
为了获得较大密实度，应选择级配的土粒作为填方或砂垫层的材料。
2．粘土矿物基本上是由两种原子层(称为品片)构成的，一种是，它的基本单元是Si—0四面体，另一种是，它的基本单元是A1—OH八面体。
3．土中结构一般分为、和三种形式。
4．衡量天然状态下粘性土结构性强弱的指标是，其定义是值愈大，表明土的结构性，受扰动后土的强度愈多。
5．土中主要矿物有、和。
它们都是由和组成的层状晶体矿物。
6．饱和细砂土和干细砂土都无法形成直立边坡，而非饱和细砂土则可以，这是因为在起作用。
二．选择题1．在毛细带范围内，土颗粒会受到一个附加应力。
这种附加应力性质主要表现为( )(A)浮力； (B)张力； (C)压力。
2．对粘性土性质影响最大的是土中的( )。
(A)强结合水； (B)弱结合水； (C)自由水； (D)毛细水。
3．砂类土的重要特征是( )。
(A)灵敏度与活动度； (B)塑性指数与液性指数；(C)饱和度与含水量； (D)颗粒级配与密实度。
4．土中所含“不能传递静水压力，但水膜可缓慢转移从而使土具有一定的可塑性的水，称为( )。
(A)结合水； (B)自由水； (C)强结合水； (D)弱结合水。
5．软土的特征之一是( )。
(A)透水性较好； (B)强度较好； (C)天然含水量较小； (D)压缩性较高。
6．哪种土类对冻胀的影响最严重?( )(A)粘土； (B)砂土； (C)粉土。
7．下列粘土矿物中，亲水性最强的是( )。
(A)高岭石； (B)伊里石； (C)蒙脱石8．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。
(9)毛细水的上升，主要是水受到下述何种力的作用？( )(A)粘土颗粒电场引力作用； (B)孔隙水压力差的作用(C)水与空气交界面处的表面张力作用。
(10)软土的特征之一是( )。
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土中静水压力态
土壤是自然界中最普遍的介质。
根据土壤这种特殊介质中物理性质的变化和土壤学原理，可以提出土壤力学的基本理论。
设在地下某一深度的均匀密实无孔隙的坚硬岩层叫做土壤。
对于均匀密实的土壤来说，土壤颗粒间距离不变，各颗粒之间具有互相排斥的力，所以其内部呈现为静水压力状态。
土壤颗粒在水的作用下紧密堆积起来，形成松散的固体结构，在孔隙的周围形成孔道，空气和水都可通过孔道进入土壤内部。
土壤含水量高于饱和水量时，土壤颗粒就吸附水分，产生毛细管水上升，当水面达到[gPARAGRAPH3]一定值时，颗粒之间的孔隙被水充满，达到水的饱和状态，土壤处于非饱和状态，即土壤内部存在着很大的静水压力。
我们将在土壤中静止水时的土中压力称为静水压力，简称水压力，亦称土壤水压力。
1、土中静水压力态，简称水压力。
土中静水压力态是土壤的固有属性，不论天然土壤还是人工土壤，土中都存在着这种态。
是由土壤颗粒、孔隙与空气三者共同组成的。
在正常条件下，土中水的数量与土壤水吸力平衡，静止不动，因此也叫等水压状态。
土壤水分平衡关系与土壤水平衡条件（饱和含水量与非饱和含水量）相似，都是在土壤中等压力下，水的吸力与静水压力相平衡。
只不过土壤水平衡条件只表示静水压力与土壤饱和含水量间的关系，而土壤水分平衡条件则反映了不同含水率土壤间的水平衡。
2、随时间变化的土中静水压力态。
在没有外界作用下，土壤含水量保持稳定。
由于土壤温度的变化，土壤内水分发生热胀冷缩。
土
壤中水的数量和吸力不断地发生变化。
在没有外界影响的情况下，土壤水分在天然条件下，经过天长日久的运动，使土壤处于不同的含水率范围，形成土中水分的非稳态，从而改变了土壤的压力状态。
例如，同一土体的含水率由于蒸发，达到最大值后下降，当水分降低到土壤的最大含水率时，土中水分达到饱和状态，不再向土中渗透。
土壤处于“半吸力状态”，吸力大于静水压力。
当土中含水量减少时，土中的水分会沿着土粒间的空隙向土体中渗透，水分进入土体的速度与空隙增加的速度之比即为渗透系数。
3、假如把土壤分为两部分，甲部分含水率大，则静水压力较大，容易造成积水现象；乙部分含水率小，静水压力小，则易产生干燥现象。