工程地质及土力学资料(5)

?m?arcsin?1m??3m?1m??3m?2c?cot?②

???????1??3mtan2?45????2c?tan?45???③

?2??2????????3??1mtan2?45????2c?tan?45???

?2??2?若?m＞?时，已被破坏。反之?m＜?时，稳定状态；若?1＞?1m或?3＞?3m时，稳定状态或平衡状态。反之?1＜?1m或?3＜?3m时，已被破坏

八、对应于直接剪切试验的快剪、固结快剪和慢剪试验，三轴压缩试验按剪切前的固结程度和剪切时的排水条件分为以下三种试验方法：①不固结不排水试验：试样在施加周围压力和随后施加竖向压力直至剪切破坏的整个过程都不允许排水，试验自始至终关闭排水阀门②固结不排水试验：试样在施加周围压力?3时打开排水阀门，允许排水固结，待固结稳定后关闭排水阀门，在施加竖向压力，使试样在不排水的条件下剪切破坏③固结排水试验：试样在施加周围压力?3时允许排水固结，待固结稳定后，再在排水条件下施加竖向压力直至试件剪切破坏

小结：名词解释

1.土的抗剪强度：是指土抵抗剪切变形与破坏的极限能力

2.不固结不排水剪切试验：在三轴仪中安装土试样后，在施加围压力（室压力）的情况下不发生固结 简答题

1.土的抗剪强度的指标是什么？通常通过那些试验测定？ 答：（1）指土的粘聚力c和内摩擦力φ（2）常用的方法有：直剪试验、三轴剪切试验、无侧限抗压强度试验、十字板剪切试验等 2.影响土的抗剪强度的因素有哪些？ 答：（1）土粒的矿物成分、形状、颗粒大小与颗粒级配（2）土的密度（3）含水量（4）土体结构的扰动情况（5）孔隙水压力的影响 3.简述直接剪切仪的优缺点。

答：有点：构造简单、操作方便 缺点：（1）剪切面限定在上下盒之间的平面，而不是沿土样最薄的面剪切破坏（2）剪切面上剪切应力分布不均匀，土样剪切破坏时先从边缘发生应力集中现象（3）在剪切过程中，土样剪切面逐渐缩小，而在计算抗剪强度时却是按土样的原截面积计算的（4）试验时不能严格控制排水条件，不能量测孔隙水压力

第六章 土压力、地基承载力和土坡稳定

一、许多工程事故都是因为土体发生剪切破坏引起的。土体中的点在自重和外力的作用下，必然产生一对相互对立的剪应力?和抗剪阻力（抗剪强度?f）的作用；①?＜?f处于弹性平衡状态②?＝?f处于极限平衡状态③?＞?f发生剪切破坏

二、土压力：不论哪种形式的挡土墙，都要承受来自墙后土体的压力称为土压力

三、.静止土压力（E0）：挡土墙具有足够的刚度，且建立在坚实的地基上，墙体在墙后土

体的推力作用下不产生任何移动或转动，则墙后土体处于弹性平衡状态。作用在墙背上的土压力称为静止土压力

1p0?K0?z?K0?z E0??H2K0(相当于面积公式) （式中：K0：土的侧压力系数或称

2为静止土压力系数；p0：任意水平土压力；E0：作用在墙上静止土压力的合力）按弹性理论，K0???1???,?为泊松比，工程上近似按K0?1?sin??（??为土的有效内摩擦角）计算

主动土压力（Ea）：当墙的移动或转动达到某一数量时，滑动面上的剪应力等于土的抗剪强度，墙后土体达到主动极限平衡状态，形成滑动面，这时作用在墙上的土推力达到最小值，称为主动土压力

被动土压力（Ep）：当墙的移动量足够大时且滑动面上的剪应力又等于抗剪强度，墙后土体达到被动极限状态，土体发生向上滑动，这时作用在墙上的抗力达到最大值，称为被动土压力

它们的关系：Ea＜E0＜Ep

四、朗肯土压力理论基本原理：假设土体表面水平，且无限延伸，墙体是垂直的，表面是光滑的，墙体与土体之间相互不存在摩擦力

五、主动土压力：水平压力比竖直压力小，因此水平压力是最小主压力①无粘性土：已知土的抗剪强度为

????f??tan?，根据极限平衡条件?3??1tan2?45???，可得

?2??????? ?a??ztan2?45?????zKa（式中：Ka?tan2?45???：称为朗肯主动土压力系数）

?2??2??a的作用方向垂直于墙背，沿墙高呈三角形分布。若墙高为H，则作用于单位墙长度的总

土压力Ea为：Ea??H22Ka ；Ea垂直于墙背，作用点在墙底

H处②粘性土：粘性土的3抗剪强度?f?c??tan?，达到主动极限平衡状态时，根据极限平衡条件，将?3??a，

???????1??z代入，得?a??ztan2?45????2ctan?45?????zKa?2cKa实际上墙体与

2?2???土体之间没有抗拉强度，因拉应力的存在将使填土与墙体脱开，出现z0深度的裂缝，且z0深度范围内的Ea?0；z0?2c；主动土压力Ea应为三角形的面积，即

?Ka122c21Ea??HKa?2cHKa?；Ea作用点则位于墙底以上?H?z0?处 2?3六、被动土压力：当墙后土体达到被动极限平衡状态时，水平压力比竖直压力大，因此竖直应力?v??z为最小主应力?3，作用在墙背的水平压力?p则为最大主应力?1；①无粘性土：根据极限平衡条件

????1??3tan2?45???，将?p=?1，?3??z代入，可得

?2????????p??ztan2?45?????zKp（式中：Kp?tan2?45???：称为朗肯被动土压力系数）

?2??2??p沿墙高的分布及单位长度墙体上土压力合力Ep作用点的位置均与主动土压力相同，

Ep?1?H2Kp到达被动极限平衡状态时，墙后土体破坏，形成的滑动楔体，滑动面与最小2?主应力作用面（水平面）之间的夹角??45??2，两组破裂面之间的夹角则为90??②

?粘性土：令?p=?1，?3??z，根据极限平衡条件，可得粘性土作用于挡土墙背上的被动土压力?p：?p??ztan?45?2???????????2c?tan?45????zKp?2cKp粘性填土的被动土2?2??压力也由两部分组成，叠加后，其压力强度?p沿墙高呈梯形分布，总被动土压力为

1Ep??H2Kp?2cHKp；Ep的作用方向垂直于墙背，作用点位于梯形的重心上

2七、库伦土压力理论假设墙后填土时理想的散体，也就是填土只有内摩擦角?而没有内粘聚

力c，因此。从理论上说只适用于无粘性填土

八、朗肯理论由于忽略了墙体与土之间存在的摩擦力，而只适用于墙体是垂直的，墙后填土是水平的，因而使应用范围受到限制，计算出的主动土压力偏大，被动土压力偏小

九、在工程应用上，对于主动土压力，朗肯土压力理论计算的结果偏大，库伦理论比较接近实际；对于被动土压力，库伦理论的计算结果偏大，朗肯土压力理论相对而言误差小一些 十、费里纽斯假设土条两侧pi和Hi的合力与pi?1和Hi?1的合力大小相等，方向相反，且作用线重合，即不考虑土条间的相互作用力 小结：名词解释

1.土压力：不论哪种形式的挡土墙，都要承受来自墙后土体的压力称为土压力

2.静止土压力：挡土墙具有足够的刚度，且建立在坚实的地基上，墙体在墙后土体的推力作用下不产生任何移动或转动，则墙后土体处于弹性平衡状态。作用在墙背上的土压力称为静止土压力

3.主动土压力：当墙的移动或转动达到某一数量时，滑动面上的剪应力等于土的抗剪强度，墙后土体达到主动极限平衡状态，形成滑动面，这时作用在墙上的土推力达到最小值，称为主动土压力

4.被动土压力：当墙的移动量足够大时且滑动面上的剪应力又等于抗剪强度，墙后土体达到被动极限状态，土体发生向上滑动，这时作用在墙上的抗力达到最大值，称为被动土压力 简答题

1.地下水位变动对地基中应力，沉降有何影响？ 答：（1）地下水位下降会引起原地下水位以下土中的有效自重应力增加，从而造成地表大面积附加下沉（2）地下水位上升，虽然不会增加自重应力，但由于使原来地下水位和变动后地下水位之间那部分土压缩性增大，也会造成附加沉降量（3）地下水位上升，由于水下部分的天然重度改为浮重度，对于粘性填土，地下水将使土强度减小，从而使土压力增大 2.挡土墙的土压力有哪三种？是如何定义的？在相同的条件下，哪一种最大？ 答：（1）分为三种，分别是①主动土压力：当挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到平衡状态时，作用在墙上的土压力称为主动土压力②被动土压力：当挡土墙向土体方向偏移至土体达到平衡状态时，作用在墙上的土压力称为被动土压力③静止土压力：当挡土墙静止不动，土体处于弹性平衡状态，作用在墙上的土压力称静止土压力（2）在相同条件下，被动土压力值最大

3.郎肯土压力基本原理的假设条件是什么？

答：假设土体表面水平，且无限延伸，墙体是垂直的，表面是光滑的，墙体与土体之间相互不存在摩擦阻力

4.库伦土压力理论的假设是什么？ 答：（1）墙后的填土时理想的散粒（粘聚力为c=0）（2）滑动破坏面为一平面（3）墙背与滑裂面间的楔形土视为刚性体

预预测测

名名词词解解释释

1.解理：矿物收到外力的作用，其内部质点间的连结力被破坏，沿一定的方向形成一系列光滑的破裂面的性质

2.地震震级：是依据地震释放出的能量来划分的，用于衡量地震大小的标准。地震释放的能量越多，震级就越大

3.固结沉降：是指在荷载压力作用下，由于地基土的结构骨架受力压缩，使空隙中水排出体积压缩引起的部分沉降

4.静止土压力：当挡土墙静止不动，土体处于弹性平衡状态，作用在墙上的土压力称静止土压力，用E0表示

5.流土：在渗流向上流动时，土体表面局部隆起或者土颗粒群同时发生悬浮和移动的现象 简简答答题题

1.简述固结沉降的计算步骤。 答：（1）选择沉降计算的剖面，计算地基中的自重应力和附加应力，绘制其分布曲线（2）确定沉降量计算的深度（或称受压层的厚度）（3）将计算深度范围内土层划分为若干层（4）确定每一层的附加应力和自重应力，以及先期固结应力（5）计算各分层的压缩量Δsci（6）计算最终固结沉降量

2.简述影响岩石工程性质的因素。

答：影响的因素是多方面的，主要的有两方面：一是形成岩石的组成部分、结构与构造及成因等；二是分化和水等外部因素的影响。（1）矿物成分：组成岩石的矿物是直接影响岩石基本性质的主要因素（2）结构：岩石的结构特征大致可分为两类：一类是结晶联结的岩石，另一类是胶结联结的岩石（3）构造：构造对岩石的物理力学性质的影响主要指矿物成分在岩石中分布的不均匀性和结构的不连续性，使岩石强度具有各向异性性质（4）风化作用：自岩石形成后，地表岩石就受到风化作用的影响，严重影响岩石的物理力学性质

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