東大《土的物理性質(zhì)及工程分類》

土的物理性質(zhì)及工程分類填空題：答案：1、強(qiáng)度低、壓縮性大；2、巖石、固體土顆粒、水；3、2mm、0.075mm；4、水質(zhì)量、土粒質(zhì)量；5、塑性指數(shù)、液性指數(shù)；6、巖石、砂土、粘性土；7、Cd<5、Cd>10；8、土的密度、土的天然含水量、土粒比重、環(huán)刀法、烘干法。1、土（區(qū)別于其它工程材料）主要工程特性是 強(qiáng)度低 、 壓縮性大 和滲透性大。2、土是由 巖石 風(fēng)化生成的松散沉積物。它由 固體土顆粒 、___水 和氣體三相組成的。3、砂土是指粒徑大于 2mm 的顆粒不超過總質(zhì)量50％，而粒徑大于__0.075mm 的顆粒超過總質(zhì)量50％的土。4、土的含水量為土中的 水質(zhì)量 與 土粒質(zhì)量 之比。5、工程上按__塑性指數(shù) 的大小對粘性土進(jìn)行分類，將粘性土分為粘土和粉質(zhì)粘土兩大類。粘性土的軟硬狀態(tài)由 液性指數(shù) 劃分，據(jù)其將粘性土分為堅(jiān)硬、硬塑、可塑、流塑五種不同的狀態(tài)。6、作為建筑地基的土，可分為 巖石__、碎石土、___砂土__、粉土、___粘性土__和人工填土。7、工程上常用不均勻系數(shù)Cd來反映粒徑級配的不均勻程度，把Cd<5的土看作級配均勻，把 Cd>10 的土看作級配良好。8、在土的三相比例指標(biāo)中，三項(xiàng)基本的試驗(yàn)指標(biāo)是__土的密度___、__土的天然含水量__和_土粒比重 ，它們分別可以采用環(huán)刀法 、烘干法 和比重瓶法。選擇題：答案：1、B、D；2、A；3、A；4、A；5、C；6、B；7、A、B、C；8、B、C；9、A；10、A。1、下列指標(biāo)可用來評價(jià)砂土密實(shí)度的是（B、D）。（A）、含水量（B）、孔隙比（C）、土粒比重（D）、相對密實(shí)度2、顆粒級配曲線很陡時(shí)說明（A）。（A）、顆粒分布范圍較?。˙）、顆粒分布范圍較大（C）、顆粒形狀為扁平狀（D）、顆粒形狀為針狀3、不同狀態(tài)下同一種土的重度由大到下排列順序是（A）。(A)、丫sat≥γ≥γd>γ'(B)、丫sat≥γ'≥γ>γd(C)、丫d≥γ≥γsat>Y'(D)、γd≥γ'≥γ>γsat4、不均勻系數(shù)的表達(dá)式為(A)。(A)、(B)、(C)、G=√J

aιo?(D)、%，5、由某土的顆粒級配曲線獲得心口=10?1&0=0.065則該土的不均勻系數(shù)CU為（C）。?a%%(A)50%(B)6(C)、155(D)、10.9356、在土的三相比例指標(biāo)中，通過土工試驗(yàn)直接測定的是（B）。（A）、?'G汨（B）、丸⑼P（c）、dQF（D）、匕⑦再7、下列說法正確的是（A、B、C）。（A）、塑性指數(shù)表示粘性土處于可塑狀態(tài)的含水量變化范圍;（B）、液性指數(shù)是判別粘性土軟硬狀態(tài)的指標(biāo);(C)、液限是粘性土由可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃訝顟B(tài)的界限含水量；(D)、縮限是粘性土由流動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水量；8、下面有關(guān)粘性土的敘述正確的是(B、C)。(A)、粘性土是指塑性指數(shù)小于或等于10的土；(B)、粘性土的工程性質(zhì)與粘粒含量和粘土礦物的親水性有關(guān)；(C)、粘性土的性質(zhì)也與土的成因類型及沉積環(huán)境等因素有關(guān)；(D)、粘性土又稱為粘土。9、已知某種土的密度*=LXg∕＞刑;土粒相對密度4=2/70,土的含水量G=Ig.0%,則每立方米土體中氣相體積為(A )。(A)、0.16m3(B)、0.25m3(C)、0.44m3(D)、0.11m310、如上題，每立方米土體中水的質(zhì)量為( A)。(A)、275kg(B)、444kg(C)、225kg(D)、552kg判斷題：1、粉土是指塑性指數(shù)IP小于或等于10、粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過總質(zhì)量55%的土。X2、土是由顆粒(固相)、水(液相)和氣(氣相)所組成的三相分散系，各組成部分的質(zhì)量或體積之間的比例不同時(shí)，土的一系列物理力學(xué)性質(zhì)會發(fā)生相應(yīng)的變化。√3、在填方工程施工中，常用土的干密度或干重度來評價(jià)土的壓實(shí)程度。√4、液性指數(shù)是指無粘性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)之比?！?、相對密實(shí)度主要用于比較不同砂土的密實(shí)度高低。×名詞解釋：1、土的干密度土單位體積中固體顆粒部分的質(zhì)量（" /）。2、土的孔隙比e-λv土中孔隙體積與土粒體積之比稱為土的孔隙比（v≡）03、液限土由可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)到流動狀態(tài)的界限含水量。4、塑限土由半固態(tài)轉(zhuǎn)到可塑狀態(tài)的界限含水量。5、塑姓指數(shù)土的液限和塑限的差值稱為塑性指數(shù)。6、液性指數(shù)液性指數(shù)是粘性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)之比。簡答題：I1、土的天然密度戶、飽和密度*皿、有效密度Q和干密度鼻的物理概念是什么？并比較I同一種土的戶、戶皿、戶和修的數(shù)值大小？天然密度戶：土單位體積的質(zhì)量。飽和密度.皿：土孔隙中充滿水時(shí)單位體積質(zhì)量。I有效密度":在地下水位以下，單位體積中土粒的質(zhì)量扣除同體積水的質(zhì)量后，即為單位體積中土粒的有效質(zhì)量。干密度通:土單位體積中固體顆粒部分的質(zhì)量。2、描述土的組成和土的一般性質(zhì)？土中水分為哪幾類？2、答：土是由顆粒（固相），液體水（液相）和氣（氣相）組成。土的主要性質(zhì)有：強(qiáng)度低、壓縮大、滲透性等。土中水主要分結(jié)合水和自由水。3、土的物理性質(zhì)指標(biāo)都有哪些？各叫什么名稱？3、答：共有9個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)。土的天然密度（重度）；土的含水量；土的相對密度（重度）；土的干密度；土的飽和密度；土的有效密度；土的孔隙比；土的孔隙率；土的飽和度。4、土的三相比例指標(biāo)有哪些？哪些可以直接確定？4、答：土的三相比例指標(biāo)有密度、含水量、比重、干密度、飽和密度、有效密度、孔隙比、孔隙率和飽和度。直接確定的有：密度、含水量、比重。5、無粘性土和粘性土在礦物成分、土的給構(gòu)、物理狀態(tài)等方面，有何重要區(qū)別？5、答：無粘性土和粘性土作為工程中的兩大土類，在礦物成分、土的結(jié)構(gòu)和物理狀態(tài)方面存在著差異。①礦物成分：無粘性土一般由原生礦物組成，顆粒較粗；粘性土一般由次生礦物組成，化學(xué)穩(wěn)定性差，顆粒較細(xì)。②土的結(jié)構(gòu)：從土的結(jié)構(gòu)上看，無粘性土顆粒較粗，土粒之間的粘結(jié)力很弱或無粘結(jié)，往往形成單粒結(jié)構(gòu)。粘性土顆粒較細(xì)，呈現(xiàn)具有很大孔隙的蜂窩狀結(jié)構(gòu)或絮狀結(jié)構(gòu)，天然狀態(tài)下的粘性土，都具有一定的結(jié)構(gòu)性、靈敏度和觸變性。③物理狀態(tài)：無粘性土的工程性質(zhì)取決于其密實(shí)度，而粘性土的工程性質(zhì)取決于其軟硬狀態(tài)及土性穩(wěn)定性。計(jì)算題：1、一塊原狀土，測得天然重度為F=I6"IeNymI土粒比重為2.67,含水量I=I2.9%試求此土的孔隙比它和飽和度、？1、解：按公式計(jì)算如下：個(gè)=Ma+M為一［Y2.67×(l+12.9%)×101— -1=U.oUj16.7rf 12.9?x2.67W.M=—N= =42/79%'0 0,8052、有一塊50cm3的原狀土樣重95.15g，烘干后重75.05g，試求其天然重度和含水率?P——、解：天然重度： /掰95.151.9口源，二期y=p.g=19,03?7?A/湖,m%X100%=9515~75^05×100%=26.78%含水率：啊 75,05判斷題：1、同一土體中，由于抗剪強(qiáng)度指標(biāo)相同，不論土層深度是否相同，抗剪強(qiáng)度均相同。X2、局部剪切破壞是介于整體剪切破壞和沖剪破壞之間的一種破壞型式?！?、砂土的抗剪強(qiáng)度由摩擦力和粘聚力兩部分組成?！?、土的強(qiáng)度問題實(shí)質(zhì)上就是土的抗剪強(qiáng)度問題。5、靈敏度是粘性土的壓縮性指標(biāo)之一。X6、地基的臨塑荷載可以作為極限承載力使用。X7、除土的性質(zhì)外，試驗(yàn)時(shí)的剪切速率是影響土體抗剪強(qiáng)度的最重要的因素。X8、在與大主應(yīng)力面成片二4竽的平面上剪應(yīng)力為最大，故該平面總是最先發(fā)生剪切破壞。X9、地基承載力設(shè)計(jì)值在數(shù)值上與地基極限承載力相差不大。X10、塑性區(qū)是指地基中已發(fā)生剪切破壞的區(qū)域。隨著荷載的增加，塑性區(qū)會逐漸發(fā)展擴(kuò)大?！堂~解釋：1、抗剪強(qiáng)度指土體抵抗剪切破壞的極限能力。2、破壞準(zhǔn)則當(dāng)土體中的應(yīng)力組合滿足一定關(guān)系時(shí)，土體即發(fā)生破壞，這種應(yīng)力組合即為破壞難則，亦即判定土體是否破壞的標(biāo)準(zhǔn)。破壞準(zhǔn)則又稱為極限平衡條件。3、庫侖定律將士的抗剪強(qiáng)度Tf表示為剪切面上法向應(yīng)力。的函數(shù)，即τf=c十σ?tgφ，式中，c,φ分別為土粘聚力和內(nèi)摩擦角，該關(guān)系式即為庫侖定律。4、快剪試驗(yàn)在試樣施加豎向壓力后，立即快速施加水平應(yīng)力使試樣剪切破壞的直接剪切試驗(yàn)，要求在3—5min內(nèi)將土樣剪壞。5、固結(jié)排水試驗(yàn)試樣在施加周圍壓力后允許排水固結(jié)，待固結(jié)穩(wěn)定后，再在排水條件下施加豎向壓力至試件剪切破壞的三軸壓縮試驗(yàn)。6、塑性區(qū)地基中某一區(qū)域內(nèi)土體各點(diǎn)都達(dá)到極限平衡狀態(tài)，該區(qū)域稱為塑性區(qū)。7、臨塑荷載地基中即將出現(xiàn)塑性區(qū)但還未出現(xiàn)塑性區(qū)時(shí)所對應(yīng)的基底壓力，即相應(yīng)于塑性區(qū)的最大深度等于零時(shí)所對應(yīng)的基底壓力。簡答題：1、寫出抗剪強(qiáng)度的庫侖公式，分別說明無粘性土和粘性土抗剪強(qiáng)度的來源？1、答：無粘性土：”btg中粘性土：Ebt"/+亡無粘性土的抗剪強(qiáng)度主要來源于土顆粒間的摩擦力。粘性土的抗剪強(qiáng)度主要來源一部分是土顆粒間的摩擦力，另一部分是顆粒間的粘聚力。2、簡要介紹莫爾一庫侖強(qiáng)度理論。2、答：莫爾認(rèn)為材料的破壞是剪切破壞，當(dāng)任一平面上的剪應(yīng)力等于材料的抗剪強(qiáng)度時(shí)該點(diǎn)就發(fā)生破壞，并提出剪切破壞面上的剪應(yīng)力Tf是該面上的法向應(yīng)力。的函數(shù)，這個(gè)函數(shù)在Tf一σ坐標(biāo)中是一條曲線，該曲線稱為莫爾包線。理論分析和實(shí)驗(yàn)證明，莫爾包線對土是比較適宜的，而且，在應(yīng)力變化范圍不很大的情況下，土的莫爾包線通常近似用直線代替，該直線方程就是庫侖公式表示的方程，將莫爾包線用庫侖公式表示也便于應(yīng)用。這一由庫侖公式表示莫爾包線的強(qiáng)度理論稱為莫爾一庫侖強(qiáng)度理論。3、簡述土抗剪強(qiáng)度的來源及影響因素。3、答：根據(jù)莫爾一庫侖強(qiáng)度理論，土的抗剪強(qiáng)度來源于兩部分：摩擦強(qiáng)度σtgΦ（或σ'tgΦ'）和粘結(jié)強(qiáng)度c(或c')。摩擦強(qiáng)度包括兩部分：一是顆粒之間因剪切滑動時(shí)產(chǎn)生的滑動摩接；二是因剪切使顆粒之間脫離咬合狀態(tài)而移動所產(chǎn)生的咬合摩擦。摩擦強(qiáng)度取決于剪切面上的正應(yīng)力和土的內(nèi)摩擦角，內(nèi)摩擦角是度量滑動難易程度和咬合作用強(qiáng)弱的參數(shù)，其正切值為摩擦系數(shù)。影響內(nèi)摩擦角的主要因素有密度，顆粒級配，顆粒形狀，礦物成分，含水量等，對細(xì)粒土而言，還受到顆粒表面的物理化學(xué)作用的影響。通常認(rèn)為粗粒土的粘結(jié)強(qiáng)度C等于零。細(xì)粒土的粘結(jié)強(qiáng)度C由兩部分組成：原始粘結(jié)力和固化粘結(jié)力，原始粘結(jié)力來源于顆粒間的靜電力和范德華力，固化粘結(jié)力來源于顆粒間的膠結(jié)物質(zhì)的膠結(jié)作用。4、已知土體內(nèi)某一點(diǎn)的主應(yīng)力為。1］，。33，土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c，Φ，如何判斷該點(diǎn)土體是否破壞?4、答：利用極限平衡條件，將大主應(yīng)力。11代人極限平衡條件表達(dá)式計(jì)算與其處于極限平衡狀態(tài)的小主應(yīng)力。3，或?qū)⑿≈鲬?yīng)力。3代人極限平衡條件表達(dá)式計(jì)算與其處于極限平衡狀態(tài)的大主應(yīng)力。1，根據(jù)計(jì)算結(jié)果判定如下：若。3＜。33或。1＞。11，表示該點(diǎn)土體實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)的莫爾圓位于抗剪強(qiáng)度線的下方，土體是安全的；若。3=σ33或。1=。11，莫爾圓與抗剪強(qiáng)度線相切，該點(diǎn)土體處于極限平衡狀態(tài)；若。3＞。33或。1＜。11，抗剪強(qiáng)度線與莫爾圓相割，該點(diǎn)土體已經(jīng)破壞，實(shí)際上這種情況是不可能存在的。5、地基破壞模式有哪幾種?各有何特點(diǎn)？5、答：根據(jù)地基剪切破壞的特征，可將地基破壞分為整體剪切破壞、局部剪切破壞和沖剪破壞三種模式。(1)整體剪切破壞?；讐毫超過臨塑荷載后，隨著荷載的增加，剪切破壞區(qū)不斷擴(kuò)大，最后在地基中形成連續(xù)的滑動面，基礎(chǔ)壓力P超過臨塑荷載后，隨著荷載的增加，剪切破壞區(qū)不斷擴(kuò)大，最后在地基中形成連續(xù)的滑動面，基礎(chǔ)急劇下沉并可能向一側(cè)傾斜，基礎(chǔ)四周的地面明顯降起。密實(shí)的砂土和硬粘土較可能發(fā)生這種破壞形式。(2)局部剪切破壞。隨著荷載的增加，塑性區(qū)只發(fā)展到地基內(nèi)某—范圍，滑動面不延伸到地面而是終止在地基內(nèi)某—深度處，基礎(chǔ)周圍地面稍有隆起，地基會發(fā)生較大變形，但房屋—般不會傾倒，中等密實(shí)砂土、松砂和軟粘土都可能發(fā)生這種破壞形式。(3)沖剪破壞?；A(chǔ)下軟弱土發(fā)生垂直剪切破壞，使基礎(chǔ)連續(xù)下沉。破壞時(shí)地基中無明顯滑動面，基礎(chǔ)四周地面無隆起而是下陷，基礎(chǔ)無明顯傾斜，但發(fā)生較大沉降，對于壓縮性較大的松砂和軟土地基可能發(fā)生這種破壞形式。6、地基破壞形式有幾種類型？各在什么情況下容易發(fā)生？6、答：有三種類型。一是整體剪切破壞：一般緊密的砂土、硬粘性土地基常發(fā)生；二是局部剪切破壞：一般中等密實(shí)的砂土地基常發(fā)生；三是沖剪破壞：一般松砂及軟土地基常發(fā)生。7、地基變形分哪三個(gè)階段？各階段有何特點(diǎn)?7、答：采用荷載P和沉降S的關(guān)系曲線，如下圖所示，從荷載開始施加至地基發(fā)生破壞，地基的變形經(jīng)過了三個(gè)階段。（1）線性變形階段：相應(yīng)于P—s曲線的oa部分，由于荷載較小，地基主要產(chǎn)生壓密變形，荷載與沉降關(guān)系接近于直線，此時(shí)土體中各點(diǎn)的剪應(yīng)力均小于抗剪強(qiáng)度，地基處于彈性平衡狀態(tài)。（2）塑性變形階段：相應(yīng)于p一s曲線的ab部分，當(dāng)荷裁增加到超過a點(diǎn)壓力時(shí)，荷載與沉降之間成曲線關(guān)系，此時(shí)土中局部范圍內(nèi)產(chǎn)生剪切破壞，即出現(xiàn)塑性變形區(qū)。隨著荷載增加。剪切破壞區(qū)逐漸擴(kuò)大，b點(diǎn)所對應(yīng)的荷載叫極限荷載。（3）破壞階段，相應(yīng)于p一s曲線的bc階段，在這個(gè)階段塑性區(qū)已發(fā)展到形成一連續(xù)的滑動面，荷裁略有增加沉降便急劇增加，地基喪失穩(wěn)定。8、影響土坡穩(wěn)定的因素有哪些？8、答：影響邊坡穩(wěn)定的因素一般有以下幾方面：（1）土坡作用力發(fā)生變化，例如由于在坡頂堆放材料或建造建筑物使坡頂受荷，或由于打樁、車輛行駛、爆破、地震等引起的振動改變了原來的平衡狀態(tài)；（2）土體抗剪強(qiáng)度的降低，例如土體中含水量或孔隙水壓力的增加；（3）靜水壓力的作用，例如雨水或地面水流入土坡中的豎向裂縫，對土坡產(chǎn)生側(cè)向壓力，從面促進(jìn)土坡的滑動；（4）地下水在土壩或基坑等邊坡中的滲流常是邊坡失穩(wěn)的重要因素，這是因?yàn)闈B流會引起動水力，同時(shí)土中的細(xì)小顆粒會穿過粗顆粒之間的孔隙被滲流挾帶面去，使土體的密實(shí)度下降。（5）因坡腳挖方面導(dǎo)致土坡高度或坡角增大。名詞解釋：1、自重應(yīng)力由土體自重引起的應(yīng)力。2、基底壓力基礎(chǔ)底面?zhèn)鬟f給地基表面的壓力。3、附加應(yīng)力由建筑物荷載在地基土中引起的、附加在原有自重應(yīng)力之上的應(yīng)力。4、有效應(yīng)力土中控制其壓縮和抗剪強(qiáng)度、由土骨架傳遞的應(yīng)力稱為有效應(yīng)力。5、地基最終沉降量地基土在建筑荷載作用下達(dá)到壓縮穩(wěn)定時(shí)地基表面的沉降量。6、土的先期固結(jié)壓力天然土層在歷史上所承受過的最大固結(jié)壓力。7．壓縮系數(shù)反映土在一定壓力作用下或在一定壓力變化區(qū)間其壓縮性大小的參數(shù)，其值等于e—p曲線上對應(yīng)一定壓力的切線斜率或?qū)?yīng)一定壓力變化區(qū)間的割線斜率。8、固結(jié)度地基在某一時(shí)刻t的固結(jié)沉降與地基最終固結(jié)沉降之比。簡答題：1、什么是土的壓縮性，它是由什么引起的？1、答：當(dāng)土體受到荷載作用時(shí)，由于孔隙內(nèi)的氣體被擠壓、排出，孔隙體積變小，故而土體壓縮。主要是由外部荷載（如基礎(chǔ)自重、房屋自重等荷載）引起的。2、簡述柔性均布條形荷載作用下地基中豎向附加應(yīng)力。Z的分布規(guī)律。2、答：①σz的分布范圍相當(dāng)大，它不僅分布在荷載面積之內(nèi)，而且還分布到荷載面積之外，這就是所謂的附加應(yīng)力擴(kuò)散現(xiàn)象。②在離基礎(chǔ)底面（地基表面）不同深度處各個(gè)水平面上，以基底中心點(diǎn)下軸線處的σz為最大，離開中心軸線愈遠(yuǎn)的點(diǎn)σz越小。③在荷載分布范圍內(nèi)任意點(diǎn)豎直線上的σz值，隨著深度增大逐漸減小。3、簡要介紹在中心和偏心荷載作用下基底壓力的計(jì)算方法及基底壓力分布特點(diǎn)？3、答：F+GP- ^-（1）在中心荷載作用下，基底壓力成均勻分布，基底壓力按下式計(jì)算： d式中，F(xiàn)為上部結(jié)構(gòu)傳下來的豎向荷裁；G為基礎(chǔ)及回填土的重量；A為基礎(chǔ)底面的面積。⑵在單向偏心荷載作用下，若偏心方向基底邊長為l，基底壓力的大小及其分布情況有如三種：??'ma?(a)當(dāng)e<l∕6時(shí)，基底壓力呈梯形分布，最大和最小應(yīng)力為min=苧嚀_Ξ(F+GOPinaM_j⑹當(dāng)e=L∕6時(shí)，基底壓力呈三角形分布，基底邊緣最大壓力為 力(C)當(dāng)e>l∕6時(shí)，基底壓力在基底一定范圍內(nèi)也呈三角形分布，基底邊緣最大壓力為2（斤十5

3?式中，b為另一邊長，k=l/2-e。4、城市大量開采地下水，會引起地表面下沉，為什么？4、答：由于大量開采地下水，致使地下水位下降，引起土的重度改變，也就是自重應(yīng)力增加，導(dǎo)致地表下沉。5、簡述單向壓縮分層總和法計(jì)算地基沉降的基本原理和計(jì)算步驟。答：單向壓縮分層總和法計(jì)算地基沉降的基本原理：采用分層總和法計(jì)算地基沉降時(shí)，將地基沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)的土體劃分為若干分層，假定每一分層土體只發(fā)生豎向壓縮變形，沒有側(cè)向變形，并將地基看作均質(zhì)地基計(jì)算出每一分居土的平均附加應(yīng)力，則采用