土力学第五版（四校合编）课后思考题与习题答案

2023-03-20 16:56 作者:成理土木考研 0人读过 | 我要投稿

1-1砂类土和黏性土各有哪些典型的形成作用？

答：土在其形成过程中有各种风化作用共同参与，它们同时进行。砂类土主要是由于温度变化、波浪冲击、地震引起的物理力使岩体崩解、破碎形成。粘性土主要是岩体与空气、水和各种水溶液相互作用形成。

1-2不同成因类型的土体在地貌单元上有什么特点？

答：根据土的形成条件，常见的成因类型有：

(1)残积土——它的基本特征是颗粒表面粗糙、多棱角、无分选、无层理。入

(2)坡积土——坡积颗粒随斜坡自上而下是现由粗而细的分选性和局部层理。

（3)洪积土——残积土和坡积土受洪水冲刷、搬运，在山沟出口处或山前平原沉积下来的土，随离山由近及远有一定的分选性，颗粒有一定的磨圆度。

(4)冲积土——河流的流水作用搬运到河谷坡降平缓的地带沉积下来的土，这类土经过长距离的搬运，颗粒具有较好的分选性和磨圆度，常具有层理。

(5)湖积王——在湖泊及沼泽等极为缓慢水流或静水条件下沉积下来的土，或称淤积土这类土除含大量细微颗粒外，常伴有生物化学作用所形成的有机物，成为具有特殊性质的淤泥或淤泥质土。

(6)海积土——由河流流水搬运到海洋环境下沉积下来的土。

(7)风积土——由风力搬运形成的土，其颗粒磨圆度好，分选性好。我国西北黄土就是典型的风积土。

(8)冰积土——由冰川或冰水挟带搬运形成的沉积物，其颗粒粗细变化大，土质不均匀。

(9)污染土——由于致污物质的侵入，使土的成分、结构和性质发生了显著变异的土，污染方式包括工业污染土、尾矿污染土和垃圾填埋场渗滤液污染土等，污染土类型一般可分为重金属污染土、有机污染土、复合污染土等。有异味，且颜色不正常。

1-3污染土是如何形成的，有哪些特点？

答：由于致污物质的侵入，使土的成分、结构和性质发生了显著变异的土，污染方式包括工业污染土、尾矿污染土和垃圾填埋场渗滤液污染土等，污染土类型一般可分为重金属污染土、有机污染土、复合污染土等。有异味，且颜色不正常。

1-4含可燃气土层是如何形成的？其最大特点是什么？

答：分散的沉积有机质或可燃有机矿产 ( 油、煤和油页岩) ，在其成岩成熟过程中，由微生物降解和热解作用形成的以烃气为主的天然气。

特点：90%以上为甲烷，位于地表浅部，压力最高可达 0.4 MPa；具有含气面积分布广、埋深浅的特点。

1-5请分析下列几组概念的异同点：①黏土矿物、黏粒、黏性土：②粒径、粒度和粒组。

答： (1)黏土颗粒（黏粒）的矿物成分主要有黏土矿物和其他化学胶结构物或有机质，其中黏土矿物的结晶结构特征对黏性土的工程性质影响较大。黏土矿物实际上是一种铝-硅酸盐晶体，是由两种晶片交互层叠构成的。黏土矿物颗粒一般

为扁平状（或纤维状），与水作用后扁平状颗粒的表面带负电荷，但颗粒的（断裂）边缘，局部却带有正电荷。黏性土由黏粒与水之间的相互作用产生，黏性土及其土粒本身大多是由硅酸盐矿物组成。

(2)自然界中土一般都是由大小不等的土粒混合而组成的，也就是不同大小的土颗粒按不同的比例搭配关系构成某一类土，比例搭配（级配）不一样，则土的性质各异。土颗粒大小，通常以其直径大小表示，简称粒径，单位为m。所谓土的颗粒大小组合情况在工程上就是按土颗粒（粒径）大小分组，称为粒组。每个粒组都以土粒直径的两个数值作为其上下限，并给以适当的名称，简言之，粒组就是一定的粒径区段，以毫米表示。土颗粒的大小是以其直径来表示，称为粒径（或粒度），其单位一般采用毫米。

1-6简述土中粒度成分与矿物成分的关系。

答：粗颗粒土往往是岩石经物理风化形成的原岩碎屑，是物理化学性质比较稳定的原生矿物颗粒；细小土粒主要是化学风化作用形成的次生矿物颗粒和生成过程中有机物质的介入，次生矿物的成分、性质及其与水的作用均很复杂，是细粒土具有塑性特征的主要因素之一，对土的工程性质影响很大。

1-7粒组划分时，界限粒径的物理意义是什么？

答：界限粒组的物理意义是划分粒组的分界尺寸。因为在自然界中存在的土，都是由大小不同的土粒组成。土粒的粒径由粗到细逐渐变化时，土的性质相应地发生变化。土粒的大小称为粒度，通常以粒径表示。介于一定粒度范围内的土粒，称为粒组。各个粒组随着分界尺寸的不同，而呈现出一定质的变化。

1-8黏土颗粒为什么会带电？

答：(1)离解作用：指粘土矿物颗粒与水作用后离解成更微小的颗粒，离解后的阳离子扩散于水中，阴离子留在颗粒表面。

(2)吸附作用：指溶于水中的微小粘土矿物颗粒把水介质中一些与本身结晶格架中相同或相似的离子选择性地吸附到自己表面。

(3)同晶置换：指矿物晶格中高价的阳离子被低价的离子置换，常为硅片中的被置换，铝片中的被置换，因而产生过剩的未饱和的负电荷。

(4)边缘断裂：理想晶体内部是平衡的，但在颗粒边缘处，产生断裂后，晶体连续性受到破坏，造成电荷不平衡。

1-9毛细现象对工程有何影响？毛细带内为什么孔隙水压力为负值？饱和带与非饱和带有什么主要区别？

答：(1)毛细水是存在于地下水位以上，受到水与空气交界处表面张力作用的自由水。在工程中，毛细水的上升高度和速度对于建筑物地下部分的防潮措施和地基土的浸湿、冻胀等有重要影响。

(2)在水、气界面上，由于弯液面表面张力的存在，以及水与土粒表面的浸润作用，孔隙水的压力将小于孔隙内的大气压力。于是，沿着毛细弯液面的切线方向将产生迫使相邻粒挤紧的压力，这种压力称为毛细压力，毛细压力的存在使水内的压力小于大气压力，即孔隙水压力为负值。

主要区别：孔隙是否是完全杯水充满。

1-10黏土的活动性为什么有很大差异？

答：粘土颗粒（粘粒）的矿物成分主要有粘土矿物和其他化学胶结物或有机质，而粘土矿物是很细小的扁平颗粒，颗粒表面具有很强的与水相互作用的能力，表面积（比表面）愈大，这种能力就愈强，由于土粒大小而造成比表面数值上的巨大变化，必然导致土的活动性的极大差异，如蒙脱石颗粒比高岭石颗粒的比表面大几十倍，因而具有极强的活动性。

1-11研究土的结构性有何工程意义？研究土的微观结构有哪些方法？

答：(1)土的微观结构是指土粒的原位集合体特征，由土粒单元的大小、矿物成分、形状、相互排列及联结关系，土中水性质及孔隙特征等形成的综合特征。

(2)首先通过对显微照片信息的提取，采用割补法画出的几何图形来代表结构单元体形态，从简化的图形中找出土微观结构的每个结构单元体的长轴和短轴的两个长度量数，运用四个角点的坐标求出长、短轴，用长轴和短轴之积来近似地代替结构单元体的几何面积，然后进行土颗粒的定向研究。

1-12土中水扩散层的厚度与哪些因素有关？为什么？

答：(1)土粒的矿物成分与分散程度。颗粒的分散程度愈高，比表面积愈大，对一定量的上来说，扩散层的总体积也愈大。颗粒的比表面积与颗粒的大小、形状有关，颗粒的形状又与矿物成分有关，所以矿物成分是决定的因素。

(2)溶液的化学成分。对于由选择性吸附而形成的双电层的矿物而言，介质中可被选择吸附的离子浓度愈大，则热力学电位愈大，扩散层愈厚；反之，扩散层则愈薄。

(3)溶液的浓度。当溶液中反号离子的浓度增加时，可对扩散层中的反号离子起排斥作用，结果使扩散层中的离子被迫进入团定层，扩散层变薄。

(4)溶液的PH值。由次生二氧化硅、游离氧化物、粘土矿物组成的粘粒，其溶液的PH值将决定着双电层的热力学电位，从而影响到扩散层的厚度。

1-13甲、乙两土样的颗粒分析结果列于表1-4，试绘制粒径累计曲线，并确定不均匀系数以及评价级配均匀情况。

答：（1）甲土颗粒级配表格如下表所示。