《土质学与土力学》期末考试复习资料

一、概念题

渗透：由于土体具有连续的孔隙，如果存在水位差作用时，水就会透

过土体孔隙而产生孔隙内的流

动。土具有被水透过的性能称为

土的渗透性。

渗透变形一般有流土和管涌两种基本形式：流土是指在渗透力的作

用下，土体表面某一部分土体整

体被水流冲走的现象。管涌是指

土中小颗粒在大颗粒空隙中移

动而被带走的现象。

压缩系数是表示土的压缩性大小

的主要指标，压缩系数越大，曲

线越陡，土的压缩性越高；压缩

系数值与土所受的荷载大小有

关。压缩系数大，表明在某压力

变化范围内孔隙比减少得越多，

压缩性就越高。

级配良好的土必须同时满足上述两个条件，即Cu大于或者等于5

且Cu=1~3；若不能同时满足这

两个条件，则称为级配不良的土。土的抗剪强度是指土体对于外荷载所产生的剪应力的极限抵抗能

力。

支撑基础的土体或岩体称为地基。分为天然地基和人工地基两类。

基础是将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。分为

浅基础和深基础。

】

土中各粒组的相对含量用各粒组质量占土粒总质量的百分数表示，

称为土的颗粒级配。

土的结构是指土颗粒或集合体的大小和形状、表面特征、排列形状

以及他们之间的连接特征，一般

分为单粒结构、蜂窝结构和絮凝

结构三种基本类型。

临塑荷载：地基土中将要而尚未出现塑性变形区时的基底压力。

塑性荷载：指地基塑性区开展到一定深度对应的基底压力。

当土体中某点任一平面上的剪应力等于土的抗剪强度时，该点即濒

于破坏的临界状态称为极限平

衡状态。

容许承载力：地基极限承载力除以一个安全系数后的值。

体积压缩系数：土体在单位应力作用

下单位体积的体积变化。

前期固结压力：土在历史上曾受到过

的最大有效应力。

\

极限承载力：是指地基承受荷载的极

限能力，也就是能承受的最大基

底压力。

抗渗强度：土体抵抗渗透破坏的能力，

濒临渗透破坏时的水力梯度称

为临界水力梯度。

基底压力是指基础底面处，由建筑物

荷载（包括基础）作用给地基土

体单位面积上的压力。

基底附加压力也就是基底净压力，是

指在基础底面处的地基面上受

到的压力增量。

塑性指数Ip：液限与塑限的差值，去

掉百分数符号，称为塑性指数。

界限含水量：黏性土从一种状态转变

为另一种状态的分界含水量。

边坡：具有倾斜坡面的岩土体。

滑坡：边坡丧失其原有稳定性，一部

分岩土体相对于另一部分岩土

体发生滑动的现象。

.

液限：土由可塑状态变化到流动状态

的界限含水量。

塑限：土由半固态变化到可塑状态的

界限含水量。

弹性模量：土体在无侧限条件下瞬时

压缩的应力应变模量。

莫尔圆：土单元体的应力状态的轨迹。

圆心落在δ轴上，与坐标原点

距离为(δ1+δ3)/2，半径为

(δ1+δ3)/2。

变形模量：土体在无侧限条件下单轴

受压时的应力与应变之比。

固结度：地基在荷载作用下，经历时

间t的固结沉降量与其最终沉

降量之比。

群桩效应：桩端处压力比单桩时大得

多，桩端以下压缩土层的厚度也

比单桩要深，此时群桩中各桩的

工作状态与单桩明显不同，其承

载力小于各单桩承载力之和，沉

降量大雨单桩各自的沉降量。

最优含水量：在一定的压实功能下，

使土最容易受压，并能打到最大

密度时的含水量。

(

渗透固结：饱和粘性土在压力作用下，

孔隙水将随时间的变迁而逐渐

被排除，同时孔隙体积也随之减

小。

固结沉降：荷载作用下，随着土空隙

水分逐渐被排出，孔隙体积相应

减少，土里逐渐压缩而产生的沉

降。

土体液化：指土体饱和状态以后，沙

土或粉土在一定强度的动荷载

作用下表现出类似液体性质而

完全丧失承载力的现象。

三、问答题（2×10’=20’）

郎肯土压力与库仑土压力的异同

相同点：两者的极限平衡条件。

、

不同点：1.朗肯采用半空间的应力状

态和土的极限平衡条件，而库仑

是墙后土体极限平衡状态，楔体

静力平衡条件。2.各自理论的假

设条件不同。3.朗肯理论适于粘

性土和无粘性，而库仑理论仅适

于无粘性土.4.朗肯理论忽略墙

与填土之间的摩擦力，使Ea偏

大，Ep偏小，库仑理论考虑摩擦

力，Ep大，Ea小。5.朗肯理论

概念明确，计算简单，使用方便，

而库仑理论较复杂。

土的压力有几种,定义,并比较大小

1.静止土压力:挡土墙在压力作用下

不发生任何变形和位移,墙后填

土处于弹性平衡状态时,作用在

挡土墙被的土压力。

2.主动土压力:在土压力作用下挡土

墙离开土体向前移至一定数值,

墙后土体达到主动极限平衡状

态时,作用在墙的土压力。

3.被动土压力:在外力作用下,挡土

墙推挤土体向后移动一定数值,

墙后土体达到被动极限平衡状

态时,作用在墙上的土压力。

Ea

太沙基—单向固结理论假定：

1土是均质、各相同性，且完全饱和

的。

2土中水和土颗粒都是不可压缩的；

】

3土的压缩和固结只在竖直方向发生，

4孔隙水向外排出服从达西定律，土

的固结快慢决定于它的渗流速

度。

5在整个固结过程中，土的渗透系数、

压缩系数、均视为常数。

6地面上作用着连续均布荷载并且是

一次施加的。

地基破坏形态特点：

整体剪切破坏：最终在地基中形成一连续的滑动面，基础急剧下沉或

向一侧倾斜，同时土体被挤出，

挤出四周地面隆起，地基发生整

体剪切破坏。

局部剪切破坏：滑动面并不延伸到地面，基础四周地面虽有隆起迹象，

但是不会出现明显的倾斜和倒

塌。

冲剪破坏：随着荷载的增加，基础下土层发生压缩变形，当荷载继续

增加，基础四周土体发生竖向的

剪切破坏，但地基中不会出现明

显的滑动面，基础四周地面不隆

起。

摩尔-库伦破坏理论的要点：

1、材料的破坏是剪切破坏

2、剪切破裂面上，土体的抗剪强度

是法向应力的函数。

3、当法向应力不大时，该函数可以

简化为线性函数关系。

4、土单元体的任何一个面上，剪应

力等于抗剪强度时，就会发生剪

切破坏，此时土单元体的应力状

态满足极限平衡条件。

引起滑坡的根本原因：

土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度，稳定平衡

遭到破坏。剪应力达到了它的抗

剪强度的起因有二：一、剪应力

的增加，二、土体本身抗剪强度

的降低。

流网的特征：（1）流线和等势线彼此正交;（2）每个网格的长度比为

常数，为了方便常区，这时的网

格就为正方形或曲边正方形;(3)

相邻等势线间的水头损失相

等;(4)各流槽的渗流量相等

何谓地基的极限承载力确定地基承载力的方法有哪几大类影响地

基承载力的因素有那些

答：（1）地基的极限承载力是指地基承受荷载的极限能力，也就是能

承受的最大基底压力。（2）

确定地基承载力的方法有三大

类：静载荷试验或其它原位试验，

规范查表方法和理论公式方法。

（3）影响地基承载力的因素有：

土的重度；土的凝聚力和内摩擦

角；基底宽度；基础埋深。

确定地基承载力的方法有哪几大类

影响地基承载力的因素有那些

地下水位上升是否会引起地基

承载力的变化

答：（1）确定地基承载力的方法有三

大类：静载荷试验或其它原位试

验，规范查表方法和理论公式方

法。

（2）影响地基承载力的因素有：

土的重度；土的凝聚力和内摩擦

角；基底宽度；基础埋深, 地下

水位。

（3）地下水位上升会引起地基承载

力降低。

1、对路基有哪些要求为什么

答：（1）具有足够的强度。因为强度

不足会导致变形过大，直接损坏

路面的使用质量。（2）具有足够

的整体稳定性。因为路基建成以

后，改变了原地面的天然平衡状

态，尤其地质不良地区，会影响

路基的稳定性。（3）、具有足够

的水温稳定性。因为季节水温的

变化直接影响强度，应保证路基

最不利的水温状况下，应具有一

定的强度。

2、简述影响路基稳定的因素：答：

（1）工程地质和水温地质条件

（2）水文与气候条件3）路基

设计（4）路基施工（5）养护措

施

3、路基填料应如何选择答：对于卵

石土填筑时应保证有足够的密

实度，对于级配不良的砾类土混

合料填筑时应保证密实度，如遇

粉质土特别是在水文条件不良

时，应采取一定的措施，改善其

工程性质在达到规定的要求后

进行使用，对于粉质土如在适当

含水量时加以充分压实和有良

好的排水设施，筑成的路基也能

获得稳定。

4、路基干湿类型分为几种如何判断

答：路基干湿类型分为干燥、中湿、

潮湿、过湿四种；用平均稠度划

分法或根据临界高度判断

5、简述路基施工测量包括哪几个方

面

答：（1）中线的恢复和标定；（2）水

准点的复查与加设；（3）横断面

的检查与补测；（4）预留桥涵位

置；（5）施工中的测量。

6、路基防护与加固工程，按作用不

同，分哪几类各类的作用是什么

答：边坡坡面防护：为防止边坡受冲

刷在坡面上所做的各种铺砌和

栽植，主要用以防护易受自然因

素影响而破坏的土质与岩石坡

面。

冲刷防护：用于防护水流对路基的冲

刷与淘刷，可分为直接防护和间

接防护支挡建筑物：用以防护路

基变形或支挡路基本体或山体

的位移，以保证其稳定性湿软地

基加固：以防路基沉陷、滑移、

或发生其他病害。

7、路基排水系统设计总体规划，应

遵循哪些原则

答：（1）综合考虑路线的平、纵、横

三者关系，收集沿线地质、地貌、

植被、水文资料、选择拦排汇降

中适当措施保护路堤。（2）对于

明显的天然、人工沟渠，宜“一

沟一涵”，不要勉强合并、更改。

（3）截水沟渠宜沿等高线布置，

地基稳定，水流短而畅，把水引

到天然河渠或低洼处。（4）地面

排水工程与地下排水工程综合

考虑。（5）与农田水利、水土保

持等设施相结合。

8、路基施工方法有哪几种

答：路基施工方法：（1）人工施工（2）

水利机械化施工（3）简易机械

化施工；4）爆破法施工；（5）

大规模的配套机械化施工。

9、简述土基压实的作用是什么

答：压实土基的作用在于提高土体的

密实度和强度，调节土基的水温

状况，降低透水性，减少毛细水

上升，阻止水分积聚，减轻冻胀，

避免翻浆，防止不均匀变形，保

证路基在不利季节有足够的强

度和稳定性。

10、简述影响土基压实的因素有哪些

答：（1）含水量；（2）土质；（3）

压实工具；（4）压实工具和方法

以及相应的压实度。（5）压实厚

度对压实效果的影响。

11、作出密实度-含水量关系曲线并

说明曲线的含义

答：密实度—含水量关系见图

在一定压实功作用下，密实度随含水量而增加，当含水量达到时，密

实度达到最大值。如含水量再增

加，则密实度反而下降。

12、路基的要求有哪些为什么

对路基有要求及原因：（1）具有足够的强度。因为强度不足会导致变

形过大，直接损坏路面的使用质

量。（2）具有足够的整体稳定性。

因为路基建成以后，改变了原地

面的天然平衡状态，尤其地质不

良地区，会影响路基的稳定性。

（3）具有足够的水温稳定性。

因为季节水温的变化直接影响

强度，应保证路基最不利的水温

状况下，应具有一定的强度。13、路面的基本要求：（1）具有足够

的强度和刚度；（2）具有足够的

稳定性；具有足够的高温稳定性、

具有足够的低温抗裂性、具有足

够的水温稳定性、具有足够的大

气稳定性（抗老化性）（3）具有

足够的平整度；（4）具有足够的

抗滑性；（5）具有足够的耐久性；

（6）具有尽可能的扬尘性；（7）

满足规范要求。

14、石灰稳定土基层缩裂的防治措施：

控制压实含水量；（1）控制压实

标准；（2）温缩的最不利季节是

材料处于最佳含水量附近，而且

温度在0—10°时，因此施工要

在当地气温进入零度前一个月

结束，以防在季节长生严重温缩；

（3）要重视石灰稳定土初期养

护，保证石灰土表面处于潮湿状

态，禁防干晒；（4）石灰稳定土

结束后，要及时铺筑路面，使石

灰土基层含水量不发生较大变

化，可减轻干缩裂；（5）在石灰

稳定土中掺入集料；(6)设置联

结层或铺筑碎石隔离过渡层。

15、保证路基强度和稳定性的措施：

（1）合理选择路基的断面形式，

正确确定边坡的岥率；（2）选择

强度和水稳定性良好的土填筑

路堤，并采取正确的施工方法；

3）充分压实土基，提高土基的

强度和水稳定性；（4）搞好路基

排水，保证水流畅通，防止路基

过湿或水毁；（5）保证路基有足

够的强度，使路基工作区保持干

燥状态；（6）设置隔离层或隔温

层，切断毛细水上升，防止水分

迁移，减少负温差的不利影响；

（7）采取边坡加固与防护措施，

以及修筑支挡结构物。

16、影响压实效果的主要因素：

（1）含水量对压实效果的影响；

（2）含水量对压实效果的影响；

（3）压实功能对压实效果的影

响（4）压实机具和方法对压实

效果的影响；（5）压实厚度对压

实效果的影响；

17、影响石灰稳定土的因素有：

（1）土质；（2）灰质；（3）石灰

剂量；（4）含水量；（5）密实度；

（6）石灰土的龄期；(7）养生

条件。

18.边坡防护与加固的区别，并说

明边坡防护有哪些类型及适应

条件：

答：防护主要是保护表面免受雨水

冲刷，防止和延缓软弱岩层表面

碎裂剥蚀，从而提高整体稳定性

作用，不承受外力作用，而加固

主要承受外力作用，保持结构物

的稳定性。

边坡防护：（1）植物防护，以土

质边坡为主；（2）工程防护，

以石质路堑边坡为主。

19、沥青路面产生车辙的原因是什

么如何采取措施减小车辙答：车

辙是路面的结构层及土基在行

车荷载重复作用下的补充压实，

以及结构层材料的侧向位移产

生的累积永久变形。

路面的车辙同荷载应力大小、

重复作用次数以及结构层和土

基的性质有关。

20、半刚性基层材料的特点如何（1）

具有一定的抗拉强度和较强的

板体性；（2）环境温度对半刚性

材料强度的形成和发展有很大

的影响；（3）强度和刚度随龄期

增长；（4）半刚性材料的刚性大

于柔性材料、小于刚性材料（水

泥混凝土）：（5）半刚性材料的

承载能力和分布荷载的能力大

于柔性材料；（6）半刚性材料到

达一定厚度后，增加厚度对结构

承载能力提高不明显。（7）半刚

性材料的垂直变形（弯沉）明显

小于柔性材料；（8）半刚性材料

易产生收缩裂缝（干缩与温缩裂

缝）。

21、试述我国水泥混凝土路面设计

规范采用的设计理论、设计指标。

答：我国刚性路面设计采用弹性

半空间地基上弹性薄板理论，根

据位移法有限元分析的结果，同

时考虑荷载应力和温度应力综

合作用产生的疲劳损害确定板

厚，以疲劳开裂作为设计指标

22、简述边坡防护与加固的区别，

并说明边坡防护有哪些类型及

适应条件

答:防护主要是保护表面免受雨水

冲刷，防止和延缓软弱岩层表面

碎裂剥蚀，从而提高整体稳定性

作用，不承受外力作用，而加固

主要承受外力作用，保持结构物

的稳定性。边坡防护：1）植物

防护，以土质边坡为主；2）工

程防护，以石质路堑边坡为主。

23、试列出工业废渣的基本特性，

通常使用的石灰稳定工业废渣

材料有哪些

答：（1）水硬性（2）缓凝性（3）

抗裂性好，抗磨性差（4）温度

影响大（5）板体性

通常用石灰稳定的废渣，主要

有石灰粉煤灰类及其他废渣类

等。

一、名词解释:

1.路床：路床是路面的基

础，是指路面结构层底面以下80cm深度范围内的路基部分。

路床分上、下两层：路面结构层底面以下0-30cm深度范围内的路基称为上路床；路面结构层底面以下30-80cm深度范围内的路基称为下路床。

2.路基干湿类型：路基的干湿

类型是指路基在最不利季节所处的干湿状态。路基的干湿类型划分为干燥、中湿、潮湿和过湿四类。

3.面层：直接与行车和大气接触的

表面层次。与基层和垫层相比，承受行车荷载较大的垂直压力、水平力和冲击力的作用，还受降

水和气温变化的影响。应具有较

高的结构强度、抗变形能力和水

温稳定性，耐磨，不透水，表面

还应具有良好的平整读和粗糙

度。

4.路基工作区：在路基的某一

深度处，当车辆荷载引起的垂直

应力与路基路面重量引起的自

重应力之比很小，仅为半填路基

三种类型。路堤是指路基设计标

高高于原地面标高需要借土填

筑而形成的填方路基；路堑是指

路基设计标高低于原地面标高

需要实施开挖而形成的挖方路

基；如果路基一侧填筑而另一侧

开挖，则称为半挖半填路基。

2.答题要点：性质不同的土一

般不能混合填筑，只能分层填筑。

允许砂类土、亚粘土、砾石等在

混合状态下填筑，取土场内这些

类型的土的天然混合物可以直

接用来铺筑路基。

3.答题要点：影响路基路面稳

定性的因素可以分为两类：

（1）自然因素：地形条件，

气候条件，水文和水文地质条件，

地质条件，路基土类别，植被发

育情况等。

（2）人为因素：荷载作用，

路基路面结构，施工方法，养护

措施等。

4.答题要点：在路基表面垂直

方向上产生的较大沉落，称为路

基沉陷。产生路基沉陷的原因主

要有三：①路基填料不良；②施

工压实不够；③地基强度不足。

四、计算题（3×10’=30’）

1、某一取自地下的试样，用环刀法测定其密度。环刀的体积为60cm 3

，环刀质量为50g ，环刀加湿土质量为

172.5g ，环刀加干土质量为152.0g ，土粒比重s G ＝，试计算该土样的含水率、天然密度、干密度、孔隙

比。（10分）

解：m==122.5g; m s ==102.0g V=60cm 3 (2分)

(2分)

g/cm 3 (2分)

g/cm 3 (2分)

e

G w

s d +=

1ρρ，e ＝＝ （2分） 2、今有一土样，称重120克，体积60ｃｍ3，烘干后土重90克，若该土的液限w L =28%，塑限w P =14%，比重Gs=，

求该土样的含水率w ，孔隙比ｅ，塑性指数ＩP 及液性指数ＩL 。（8分） 解：

3、 用环刀法取地下水位以下的土样，其中环刀质量为80g ，环刀体积为60cm 3，测出其土粒比重为。计算土

样的饱和度、饱和重度、干重度、孔隙比和含水率。（10分）

纯土样的质量为m== V=60cm 3

Gs= 密度sat ρ=ρ=v

m

=60= cm 3 饱和重度3/47.1910947.1cm kN g G sat sat

=?=?=ρ

（2） 因为土样为地下水位以下，所以其饱和度Sr=100%

（2） 3/947.01947.1cm g w sat =-=-='ρρρ

又因为w s n G ρρ)1)(1(--=' 所以=1×(1-n) 得到n=%

孔隙率n=%, 又因为孔隙比n n

e -=

1, 所以e= （2） r

s

S wG e =

∴含水率%4.297

.21

795.0=?=

=s r G eS w （2）

%1.20102

5

.20===

s w m m w 04.2605

.122===

V m ρ70.160102===

V m s d ρ3s L P w 3

s s s s s w 3v s w s s s v s P L P P L L P 120g,=60cm ,90g,28%,w 14%1209030g 33cm 603327cm 30

33%2900.82214%21.362m V m w m m m V G V V V m m m w m m V e V I w w w w I w w ρρ=====-=====-=-=-=======-=-==-已知（分）

（分）

（分）（分）

干重度3

/04.1510795

.011

7.21cm kN g e G g w s d =?+?=?+=

?=ρργ·