土力學(xué)及地基基礎(chǔ)課程論文

1、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)姓名：學(xué)號：班級：指導(dǎo)老師：一、課程大作業(yè)(1)舉例說明土力學(xué)中涉及的滲透問題、變形問題和強(qiáng)度問題，論述土體的變形理論、強(qiáng)度理論和滲流理論的聯(lián)系。答：滲透問題：當(dāng)水閘和土壩擋水后，上游的水就會通過壩體或壩基土體的孔隙滲到下游。變形問題：水利工程中的水閘或裝有裝有行車的廠房，如果閘門兩側(cè)的閘墩或行車兩側(cè)的基礎(chǔ)產(chǎn)生過大的不均勻沉降，將不能滿足攔洪蓄水的要求，而不均勻沉降往往又會引起土壩裂縫，導(dǎo)致集中滲漏，給工程帶來很大危害。強(qiáng)度問題：建筑地基的失穩(wěn)。聯(lián)系：土體的變形理論、強(qiáng)度理論和滲流理論為三大理論，土體的滲流問題可能會引起強(qiáng)度的問題，而變形問題與強(qiáng)度問題又息息相關(guān)，總之，

2、三者相互聯(lián)系，相互影響。(2)結(jié)合渝西地區(qū)紅層泥巖邊坡風(fēng)化現(xiàn)象，分析土的形成過程。說明土的碎散性、三相性、自然變異性的成因，分析論述土的碎散性、三相性、復(fù)雜性對土體物理力學(xué)性質(zhì)的影響。（變形、破壞、滲透）答：土的形成過程分析：紅層泛指外觀以紅色為主色調(diào)的陸相碎屑巖沉積地層。對于紅層泥巖邊坡快速風(fēng)化機(jī)理的研究可以分為 2 個(gè)方面，一是從紅層礦物成分、含量、膠結(jié)物成分及微觀結(jié)構(gòu)等內(nèi)因人手研究其快速風(fēng)化機(jī)理，另一則是側(cè)重于外因?qū)t層泥巖邊坡快速風(fēng)化的作用。渝西地區(qū)位于四川盆地邊緣，四川盆地紅層泥巖快速風(fēng)化的主要形式為碎粒狀、碎片狀和碎塊狀，并間有塊狀剝落。風(fēng)化堆積物堅(jiān)硬扎手，很少有殘積土存在，反映出

3、紅層泥巖邊坡以物理風(fēng)化為主。對風(fēng)化崩解物進(jìn)行掃描電鏡微觀分析，發(fā)現(xiàn)堆積物微觀圖像以顆粒形態(tài)為主。這也是物理風(fēng)化產(chǎn)物的特征。目前對影響紅層邊坡風(fēng)化的外因的分析，主要集中于溫度變化，不可否認(rèn)。溫度變化影響紅層邊坡的風(fēng)化進(jìn)程處于地下 l5 30 m 的恒溫帶以上的紅層坡體，受太陽輻射的影響，坡體中的溫度場呈周期性變化，從而導(dǎo)致坡體中熱應(yīng)力的生成當(dāng)坡面處于高溫狀態(tài)時(shí)，邊坡巖體中出現(xiàn)拉、壓應(yīng)力集中；而當(dāng)?shù)孛嫣幱诘蜏貭顟B(tài)時(shí)，邊坡巖體中的熱應(yīng)力均為拉應(yīng)力。但是，僅靠氣溫變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力并不足以使紅層快速風(fēng)化崩解。根據(jù)野外觀察及原位監(jiān)測試驗(yàn)，紅層泥巖邊坡的快速風(fēng)化主要發(fā)生在表層約 10 cm 的范圍內(nèi)。此范圍

4、內(nèi)風(fēng)化裂隙密布，許多裂隙已全部貫通 ；挖開已快速風(fēng)化的表層，巖體中雖有少量風(fēng)化裂隙。但基本仍處于新鮮狀態(tài)這說明，雖然紅層坡體處于不斷風(fēng)化的進(jìn)程中，但快速的物理風(fēng)化發(fā)生在表層約 10 cm范圍內(nèi)。根據(jù)紅層泥巖邊坡風(fēng)化的原位監(jiān)測結(jié)果，邊坡在高溫多雨的夏季風(fēng)化很快，說明水對紅層泥巖邊坡風(fēng)化起了很大的作用，水在巖石風(fēng)化中所起的作用，除溶解、水化、氧化和碳酸化外。還有一個(gè)重要作用就是急劇的降溫作用。它可以使表層處于高溫狀態(tài)的紅層泥巖表面在很短的時(shí)間內(nèi)降至接近于溫度較低的水溫。因紅層巖體均為熱的不良導(dǎo)體，導(dǎo)熱性差，所以其內(nèi)部仍基本保持原來的高溫狀態(tài)。從而在巖體內(nèi)外部產(chǎn)生很高的溫差，導(dǎo)致熱應(yīng)力的產(chǎn)生這種熱應(yīng)

5、力遠(yuǎn)大于因氣溫周期性變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力。成因分析：土是地殼表層母巖經(jīng)受強(qiáng)烈風(fēng)化（包括物理的、化學(xué)的和生物的）的產(chǎn)物，是各種礦物顆粒（土粒）的集合體。在自然界，土的形成過程是十分復(fù)雜的，可概括為風(fēng)化、脫落、搬運(yùn)和堆積四個(gè)過程，在這四個(gè)過程中土的完整性會大大折減，因而會有碎散性。土是一種松散的顆粒堆積物，它由固相、液相、氣相三部分組成。固相主要是土粒，有時(shí)還有粒間膠結(jié)物和有機(jī)質(zhì)，它們構(gòu)成土的骨架；液相部分為水及其溶解物；氣相部分為空氣和其他氣體。由于土具有各向異性、結(jié)構(gòu)性以及時(shí)空變異性的特點(diǎn)，所以形成了土的自然變異性。影響：土的碎散性說明了土存在孔隙，而水在壓力坡降作用下穿過土中連通孔隙發(fā)生流動就會

6、出現(xiàn)水的滲透。土的三相性說明了土中含有水，而土在壓力作用下體積變小的性能為土的壓縮性，最主要的原因就是孔隙中水和氣體向外排出，土的孔隙體積減小。黏性土都是松散顆粒的集合體，它們的破壞或表現(xiàn)為土粒之間聯(lián)結(jié)的破壞，或表現(xiàn)為粒與粒之間產(chǎn)生的相對位移；對于某一種土來說，其抗剪強(qiáng)度隨剪切面上所受發(fā)向應(yīng)力而變，它不僅與土粒大小、形狀、級配、礦物成分、土體密度和含水率等因素有關(guān)，這些都是屬于土的復(fù)雜性。(3)何為假黏聚力？非飽和土中，為什么毛細(xì)壓力會導(dǎo)致“假黏聚力”？答：當(dāng)無黏性土被水完全浸沒或完全干燥時(shí)，彎液面消失，毛細(xì)壓力變?yōu)榱悖@種黏聚力也就不存在。因而把這種黏聚力成為假黏聚力。在非飽和區(qū)的濕土中，空

7、隙中的水僅存在于土粒接觸點(diǎn)周圍，彼此是不連續(xù)的。由T2rcos+ur=0知，彎液面下面的孔隙水產(chǎn)生了小于大氣壓力的負(fù)壓，這種負(fù)壓稱為負(fù)孔隙水壓力或孔隙水吸力。負(fù)孔隙水壓力引起土?；ハ嗫繑n的結(jié)合力，該力稱為毛細(xì)壓力，毛細(xì)壓力的存在，增加了土粒間錯(cuò)動的摩擦阻力。這種摩擦阻力猶如給無粘性土以某些黏聚力，以致在潮濕的砂土中能開外一定高度的直立坑壁。當(dāng)無黏性土被水完全浸沒或完全干燥時(shí)，彎液面消失，毛細(xì)壓力變?yōu)榱悖@種黏聚力也就不存在。(4)談?wù)勀銓φ承酝?、非粘性土物理力學(xué)性質(zhì)區(qū)別的認(rèn)識。答：工程上應(yīng)根據(jù)塑性指數(shù)分為粉質(zhì)粘土和粘土，塑性指數(shù)大于10，且小于等于17的土，應(yīng)定名為粉質(zhì)粘土，塑性指數(shù)大于17的

8、土應(yīng)定名為粘土。粘性土是具有粒間連結(jié)的細(xì)粒土。顆粒細(xì)，孔隙小而多，透水性弱，具膨脹、收縮特性，力學(xué)性質(zhì)隨含水量大小而變化。一般按粘粒(粒徑小于0005毫米)含量多少分為三類：(1)粘土，粘粒含量大于30%；(2)亞粘土(亦稱“粉質(zhì)粘土”)，粘粒含量在10%30%之間；(3)亞砂土，牯粒含量3%10%。按塑性指數(shù)劃分：(1)粘土，塑性指數(shù)大于17；(2)亞牯土，塑性指數(shù)為1017；(3)輕亞粘土(亦稱亞砂土)，塑性指數(shù)為310。常作為建筑物地基或用作堤壩、路堤填土材料。以粒徑小于 0.074毫米的土粒為主體所組成具有塑性的細(xì)粒土。又稱塑性土。次生粘土礦物對塑性的形成起主導(dǎo)作用。粘性土隨含水率大小

9、可處于液體、塑體、固體等稠度狀態(tài)，各稠度狀態(tài)間的含水率界限稱稠度界限。液限和塑限是塑體稠度的上、下限。粘性土處于塑體狀態(tài)時(shí)，具有在外力作用下可塑成任意形狀而不破壞其整體性，外力去除后能保持所得形狀的塑性性質(zhì)。塑性的大小可通過液限與塑限之差，即塑性指數(shù)定量表示。塑性指數(shù)愈大，塑性愈強(qiáng)。塑性指數(shù)曾是粘性土分類的主要依據(jù)，據(jù)這種指數(shù)分為粘土、亞粘土、亞砂土。粘土是粘性土的典型代表，具強(qiáng)塑性、吸水性、膨脹性、收縮性、吸附性、凍脹性、燒結(jié)性、耐火性等特殊性質(zhì)。作為建筑物地基，粘性土的承載力取決于它的天然稠度狀態(tài)。粘性土是燒制磚瓦的材料，也是重要礦產(chǎn)。粘性土的地質(zhì)成因多種多樣，在地殼上廣為分布，約占沉積巖

10、土的50%以上。粘性土與非粘性土的區(qū)別：砂土的孔隙比為0.40.8；粘土的孔隙比為0.61.5或2.0；粘土若含有大量有機(jī)質(zhì)，孔隙比可達(dá)到4或5。砂粒的平均相對密度為2.65；粘粒的相對密度介于2.672.74之間，平均相對密度為2.70。一般粘土的濕密度為1.72.0g/cm；砂土的濕密度為1.62.0g/cm。砂土的組成顆粒較粗，其結(jié)構(gòu)以單粒結(jié)構(gòu)為主，天然條件下砂土可處于從疏松到密實(shí)的不同狀態(tài)，孔隙比的變動范圍大致在0.331.0之間。試驗(yàn)表明，一般粗粒砂土多處于密實(shí)狀態(tài)，而細(xì)粒砂特別是含片狀云母顆粒的砂則多處于疏松狀態(tài)。砂土的密實(shí)狀態(tài)與其工程性質(zhì)有著密切的關(guān)系。呈密實(shí)狀態(tài)時(shí)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，強(qiáng)

11、度大，壓縮變形小，是良好的天然地基；反之，呈疏松狀態(tài)時(shí)，特別是飽和的細(xì)砂，結(jié)構(gòu)常處于不穩(wěn)定狀態(tài)，對工程建設(shè)不利。砂土的密實(shí)狀態(tài)在一定程度上可以用其孔隙比來反映。但砂土的孔隙比受顆粒的形狀及級配影響較大。即使兩種砂土具有相同的孔隙比，但它們在自然界的存在狀態(tài)也不一定相同。故孔隙比不能表明某一砂土的松密。工程上常用砂土的相對密度Dr=(emax-e0)/(emax-emin)；無黏性土的最大和最小干密度可直接由試驗(yàn)測定。黏性土的稠度是指黏性土在某一含水率下對外力引起的變形或破壞的抵抗能力，其實(shí)質(zhì)是土粒間的聯(lián)結(jié)強(qiáng)弱或土粒相對移動的難易程度。黏性土的含水率發(fā)生變化時(shí)，它的稠度亦隨之而改變，這是一個(gè)復(fù)雜

12、的物理化學(xué)過程，其實(shí)質(zhì)是與黏粒周圍吸著水膜的厚度變化有直接關(guān)系。當(dāng)土的含水率很大時(shí)，土粒被自由水隔開，粒間聯(lián)結(jié)能力消失，土可在自重作用下流動，呈現(xiàn)流動狀態(tài)；當(dāng)水分減少到多數(shù)土粒為弱吸著水隔開時(shí)，土粒在外力作用下相互錯(cuò)動時(shí)而顆粒間的聯(lián)結(jié)能力并不喪失，土處于可塑態(tài)，此時(shí)土被認(rèn)為具有可塑性。黏性土由某一狀態(tài)過渡到另一狀態(tài)的分界含水率稱為黏性土的界限含水率，可塑態(tài)與流動狀態(tài)的界限含水率叫液限，用L表示；可塑態(tài)與半固態(tài)的界限含水率叫塑限，用p表示；半固態(tài)與固態(tài)的界限含水率叫縮限，用s表示?？伤苄允菂^(qū)分黏性土和砂土的重要特征之一。黏性土可塑性大小，是以土處在可塑狀態(tài)的界限含水率變化范圍來衡量的。這個(gè)范圍就

13、是液限和塑限的差值，稱為塑性指數(shù)（Ip），即Ip=(L-p)*100(5) 推證“有效應(yīng)力原理”。答：有效應(yīng)力原理的基本概念闡明了碎散顆粒材料與連續(xù)固體材料在應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系上的重大區(qū)別，從而使土力學(xué)成為一門獨(dú)立學(xué)科的重要標(biāo)志。這是土力學(xué)區(qū)別于其他力學(xué)的一個(gè)重要原理。我們知道土是三相體系，對飽和土來說，是二相體系。外荷載作用后，土中應(yīng)力被土骨架和土中的水氣共同承擔(dān)，但是只有通過土顆粒傳遞的有效應(yīng)力才會使土產(chǎn)生變形，具有抗剪強(qiáng)度。而通過孔隙中的水氣傳遞的孔隙壓力對土的強(qiáng)度和變形沒有貢獻(xiàn)。這可以通過一個(gè)試驗(yàn)理解：比如有兩土試樣，一個(gè)加水超過土表面若干，我們會發(fā)現(xiàn)土樣沒有壓縮；另一個(gè)表面放重物，很明顯

14、土樣被壓縮了。盡管這兩個(gè)試樣表面都有荷載，但是結(jié)果不同。原因就是前一個(gè)是孔隙水壓，后一個(gè)是通過顆粒傳遞的，為有效應(yīng)力。就是飽和土的壓縮有個(gè)排水過程(孔隙水壓力消散的過程),只有排完水土才壓縮穩(wěn)定.再者在外荷載作用下，土中應(yīng)力被土骨架和土中的水氣共同承擔(dān),水是沒有摩擦力的,只有土粒間的壓力(有效應(yīng)力)產(chǎn)生摩擦力(摩擦力是土抗剪強(qiáng)度的一部分)。有效應(yīng)力原理表示研究平面上的總應(yīng)力、有效應(yīng)力與孔隙水壓力三者之間的關(guān)系:當(dāng)總應(yīng)力保持不變時(shí),孔隙水壓力與有效應(yīng)力可以相互轉(zhuǎn)化,即：有效孔隙水壓力減小等于有效應(yīng)力的等量增加。推證：設(shè)飽和土體內(nèi)某一研究平面（如水平面）的總面積為A，其中粒間接觸面積之和為As,則

15、該平面內(nèi)由孔隙水所占的面積為Aw=A-As。若由外荷和/或自重壓力在該研究平面上所引起的法向總應(yīng)力為，那么它必將由該面上的孔隙水和粒間接觸面共同來分擔(dān)，即該面上的總法相力等于孔隙水所承擔(dān)的力和粒間所承擔(dān)的力之和，于是可以寫成： A=Ns+(A-As)u或 =Ns/A+(1-As/A)u （2-26） 把=Ns/A代入（2-26）可得： =+(1-)u （2-27）試驗(yàn)研究表明，粒間接觸面積甚微，僅為百分之幾，實(shí)用上可忽略不計(jì)。于是，式（2-27）可簡化為： =+ u (2-28)式（2-28）即為著名的有效應(yīng)力原理，它表示研究平面上的總應(yīng)力、有效應(yīng)力與孔隙水應(yīng)力三者之間的關(guān)系。(6)論述流土、

16、管涌的區(qū)別和聯(lián)系。答：流土指在向上滲流作用下，局部土體表面隆起，或者顆粒群同時(shí)起動而流失的現(xiàn)象。管涌指在滲流作用下土體中的細(xì)顆粒在粗顆粒形成的孔隙通道中發(fā)生移動并被帶出的現(xiàn)象。區(qū)別：流土主要發(fā)生在地基或土壩下游滲流逸出處，而不發(fā)生于地基土壤內(nèi)部；管涌主要發(fā)生在砂礫中。流土發(fā)展速度很快，一經(jīng)出現(xiàn)必須及時(shí)搶護(hù)；管涌破壞并不會直接造成土體結(jié)構(gòu)破壞，其危險(xiǎn)性不大。聯(lián)系：一、管涌、流土的搶護(hù)原則均是：降低滲流出逸坡降，減少滲流壓力，增強(qiáng)壩體或地基土的抗?jié)B能力。二、均受水利梯度的影響，在水流滲透作用下發(fā)生。三、屬于滲透變形土的兩種種類。(7)應(yīng)力計(jì)算與變形和強(qiáng)度分析的關(guān)系？答：當(dāng)建筑物通過它的基礎(chǔ)將荷載傳

17、遞給地基礎(chǔ)以后，在地基內(nèi)部將產(chǎn)生應(yīng)力和變形，從而引起建筑物基礎(chǔ)的下沉，將荷載引起的基礎(chǔ)下沉稱為基礎(chǔ)的沉降，土體受力后引起的變形可分為體積變形和形狀變形。體積變形主要由正應(yīng)力引起，它只會使土的體積縮小壓密，不會導(dǎo)致土體破壞，而形狀變形主要由剪應(yīng)力引起，當(dāng)剪應(yīng)力超過一定限度時(shí)，土體將產(chǎn)生剪切破壞，此時(shí)的變形將不斷發(fā)展，通常在地基中是不允許發(fā)生大范圍剪切破壞的。建筑物地基和土工建筑物的破壞絕大多數(shù)屬于剪切破壞，如建筑物地基的失穩(wěn)和堤壩邊坡的坍滑都是由于沿某一面上的剪應(yīng)力超過土的抗剪強(qiáng)度f所造成。一旦發(fā)生滑動破壞，該面上側(cè)土體就會產(chǎn)生很大相對位移，故稱該面為滑動面或破壞面，因此，土的抗剪強(qiáng)度f是決定地

18、基或土工建筑物穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。如果土體內(nèi)某一部分的剪切應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度，在該部分就開始出現(xiàn)剪切破壞。隨著荷載的增加，剪切破壞的范圍逐漸擴(kuò)大，最終在土體中形成連續(xù)的滑動面，地基發(fā)生整體剪切破壞而喪失穩(wěn)定性，或者土體發(fā)生滑坡破壞。(8)舉算例說明“角點(diǎn)法”的步驟。如圖所示，設(shè)矩形基底abcd上作用著豎直均布荷載p，今要求在基底內(nèi)M點(diǎn)以下任意深度z處的附加應(yīng)力z。為此，過M點(diǎn)分別作平行于基底邊緣的兩根輔助線ef和Rh，于是M點(diǎn)就稱為、四個(gè)新矩形基底的公共角點(diǎn)，則M點(diǎn)以下任意深度z處的附加應(yīng)力為上述四個(gè)基底對M點(diǎn)所產(chǎn)生的附加應(yīng)力之和： zM=z+z+z+z若M點(diǎn)在基底范圍之外，如圖b所示，那么先

19、將原有的基底擴(kuò)大，使M點(diǎn)落在虛擬基底的角點(diǎn)上，如圖b中的虛線所示，再根據(jù)疊加原理求出M點(diǎn)以下任意深度z處的附加應(yīng)力為： zM=zMhbe-zMhef-zMyae+zMydf(9)分析豎向偏心荷載作用下基礎(chǔ)底部應(yīng)力分布規(guī)律。論述加大基礎(chǔ)埋深可提高基礎(chǔ)穩(wěn)定性、減少地基變形量的原因。答：分布規(guī)律：當(dāng)合力偏心距eB/6時(shí)，基底壓力呈梯形分布；當(dāng)合力偏心距e=B/6時(shí)，pmin=0，基底壓力呈三角形分布；當(dāng)合力偏心距eB/6時(shí)，則pmin0，即基底一端將出現(xiàn)拉力，一般在工程上不但不允許在基底上出現(xiàn)拉力，而且也不希望出現(xiàn)pmin=0的現(xiàn)象。因此，在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的尺寸時(shí)，應(yīng)使合力偏心距控制在eB/6的范圍內(nèi)，以

20、策安全。原因：因?yàn)榈鼗休d力要經(jīng)過埋深效正，基礎(chǔ)埋深越大，則地基承載力越高，通常地基變形量越小，可提高基礎(chǔ)穩(wěn)定性。(10)何為側(cè)壓力系數(shù)和側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)？論述壓縮模量和變形模量的區(qū)別？答：側(cè)壓力系數(shù)：無側(cè)向變形條件下的側(cè)向有效應(yīng)力與豎向有效應(yīng)力的比值，K0=/(1-)側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)：側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)即為地基中的自重應(yīng)力。自重應(yīng)力是由土體本身的有效重量產(chǎn)生的。由半無限彈性體的邊界條件可知，其內(nèi)部任一與地面平行的平面和垂直的平面上，僅作用著豎向應(yīng)力cz和水平向應(yīng)力cx=cy，而剪應(yīng)力=0。區(qū)別：壓縮模量Es是在無側(cè)向變形條件下，豎向應(yīng)力與應(yīng)變之比值,Es值的大小，反映了在單向壓縮時(shí)土體對壓縮變形的抵抗能力

21、。變形模量表示在無側(cè)限條件下應(yīng)力與應(yīng)變之比值，相當(dāng)于彈性模量，但由于土體不是理想的彈性體，故稱為變形模量，因?yàn)镋的大小反映了土體抵抗彈塑性變形的能力，可用于彈塑性問題的分析計(jì)算。(11)結(jié)合“水-彈簧-活塞模型”分析土的固結(jié)過程。答：設(shè)模型在受壓之前，活塞的重量已由彈簧承擔(dān)。因此，各測壓管中的水位與容器中的靜水位齊平。此時(shí)每一分層中的彈簧均承受一定的孔隙水壓力，但它們對今后的壓縮變形并沒有影響。當(dāng)模型收到外界壓力p作用時(shí)，由彈簧承擔(dān)的應(yīng)力將增加，它相當(dāng)于土體內(nèi)骨架所承擔(dān)的附加有效應(yīng)力。而由容器中水來承擔(dān)的應(yīng)力亦將在靜水壓力的基礎(chǔ)上有所增加，這部分應(yīng)力即相當(dāng)于土體內(nèi)孔隙水所承擔(dān)的超靜孔隙水應(yīng)力u

22、。假定活塞與容器側(cè)壁的摩擦力忽略不計(jì)，那么，當(dāng)模型頂層活塞上受到壓力p作用時(shí)，各分層的附加應(yīng)力亦即固結(jié)應(yīng)力將是相同的，且等于p。在施加壓力的瞬間，即t=0時(shí)，由于容器中的水還來不及向外排出，加之水本身認(rèn)為是不可壓縮的，因而，各分層的彈簧都沒有壓縮，附加有效應(yīng)力=0，固結(jié)應(yīng)力全部由水來承擔(dān)，故超靜孔隙水應(yīng)力u=p(t-0時(shí)的超靜孔隙水應(yīng)力即初始超靜水壓力)。因此，各測壓管中的水位均將高出容器中的靜水位，所高出的水頭為h0=p/w。經(jīng)時(shí)間t，容器中的水在水頭差的作用下，由下而上逐漸從頂層活塞的排水孔向外排出，各分層的孔隙水壓力將減小，測壓管的水位相繼下降，超靜孔隙水應(yīng)力up。與此同時(shí)，各分層彈簧相

23、應(yīng)壓縮，而承擔(dān)部分應(yīng)力，即附加有效應(yīng)力0。最后，當(dāng)t=時(shí)，測壓管中的水位都恢復(fù)到與容器中的靜水位齊平。這時(shí)，超靜孔隙水應(yīng)力全部消散，即u=0，僅剩靜水壓力，容器中的水不再向外排出，彈簧均壓縮穩(wěn)定，固結(jié)應(yīng)力全部由彈簧來承擔(dān)而轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力，即=p。(12)舉算例說明分層總和法的步驟。答：選擇沉降計(jì)算剖面，在每一個(gè)剖面上選擇若干計(jì)算點(diǎn)。根據(jù)建筑物基礎(chǔ)的尺寸，判別在計(jì)算基底壓力和地基中附加應(yīng)力時(shí)是屬于空間問題還是平面問題；再按作用在基礎(chǔ)上的荷載的性質(zhì)（中心、偏心或傾斜等情況），求出基底壓力的大小和分布，然后結(jié)合地基中土層性狀，選擇沉降計(jì)算點(diǎn)的位置（以條形基礎(chǔ)、均質(zhì)地基、中心荷載、基礎(chǔ)中心點(diǎn)的沉降計(jì)算

24、為例）。將地基分層。在分層時(shí)天然土層的交界面和地下水位應(yīng)為分層面，同時(shí)在同一類土層中分層的厚度不宜過大。對于水工建筑物地基，每層的厚度可以控制在Hi=24m或Hi0.4B（B為基礎(chǔ)的寬度）。對每一分層，可認(rèn)為壓力是均勻分布的。求出計(jì)算點(diǎn)垂線上各分層面處（如圖中的0、1、2、）的豎向自重應(yīng)力s（應(yīng)從地面算起），并繪出它的分布曲線。求出計(jì)算點(diǎn)垂線上各分層面處的豎向附加應(yīng)力z，并繪出它的分布曲線，如圖所示。并以z=0.2s或0.1s的標(biāo)準(zhǔn)確定壓縮層的厚度H。應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)基礎(chǔ)油埋置深度D時(shí)，應(yīng)采用基地凈壓力p0=p-rD計(jì)算地基中的附加應(yīng)力。按算數(shù)平均算出各分層的平均自重應(yīng)力si和平均附加應(yīng)力zi，如

25、圖所示： si= （si）上+（si）下/2 zi= （zi）上+（zi）下/2根據(jù)第i分層的初始應(yīng)力p1i=si和初始應(yīng)力與附加應(yīng)力之和，即p2i=si+zi，由壓縮曲線（如圖所示）查出相應(yīng)的初始孔隙比e1i和壓縮穩(wěn)定后孔隙比e2i。求出第i分層的壓縮量： Si=(e1i-e2i)/(1+e1i)*Hi最后加以總和，即得基礎(chǔ)的沉降量為 N n S=Si=(e1i-e2i)/(1+e1i)Hi i=1 i=1(13)為什么土力學(xué)中關(guān)注的是抗剪強(qiáng)度，而不是抗拉或抗壓強(qiáng)度？推證土的極限平衡條件。說明最大剪應(yīng)力面和破裂面的區(qū)別？答：建筑物地基和土工建筑物的破壞絕大多數(shù)屬于剪切破壞，如建筑物地基的失穩(wěn)

26、和堤壩邊坡的坍滑都是由于沿某一面上的剪應(yīng)力超過土的抗剪強(qiáng)度f所造成。一旦發(fā)生滑動破壞，該面上側(cè)土體就會產(chǎn)生很大相對位移，故稱該面為滑動面或破壞面，因此，土的抗剪強(qiáng)度f是決定地基或土工建筑物穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。土的抗剪強(qiáng)度是土體抵抗剪切破壞的極限能力，是土的重要力學(xué)性質(zhì)之一。如果土體內(nèi)某一部分的剪切應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度，在該部分就開始出現(xiàn)剪切破壞。隨著荷載的增加，剪切破壞的范圍逐漸擴(kuò)大，最終在土體中形成連續(xù)的滑動面，地基發(fā)生整體剪切破壞而喪失穩(wěn)定性，或者土體發(fā)生滑坡破壞。推證：圖示中是以總應(yīng)力表示的強(qiáng)度線和極限應(yīng)力圓，他們相切于D點(diǎn)。根據(jù)幾何關(guān)系可得： sin=（1-2）f/2/( 1+3)f/2

27、+ccot于是整理后得到： 1f=3ftan（45+/2）+2ctan(45+/2) 3f=1ftan（45-/2）-2ctan(45-/2)式表明當(dāng)3保持不變時(shí)，只有1增加到某一定值，莫爾應(yīng)力圓與強(qiáng)度線相切，該點(diǎn)才處于極限平衡狀態(tài)；或者當(dāng)當(dāng)1保持不變時(shí)，只有3減小到某一定值，莫爾應(yīng)力圓與強(qiáng)度線相切，該點(diǎn)才處于極限平衡狀態(tài)。區(qū)別：以最大傾角max作為破壞準(zhǔn)則，剪破面不是最大剪應(yīng)力面，而是與大主應(yīng)力面成f角的平面,由幾何關(guān)系可知：2f=90+所以 f=45+/2(14)直剪試驗(yàn)的類型、三軸試驗(yàn)的類型，各試驗(yàn)類型如何對應(yīng)和模擬實(shí)際工程的工況？答：直接剪切試驗(yàn)是測定土的抗剪強(qiáng)度的一種基本方法。試驗(yàn)的

28、原理是根據(jù)庫侖定律，土的內(nèi)摩擦力與剪切面上的法向壓力成正比。將土制備成幾個(gè)土樣，分別在不同的法向壓力下，沿固定的剪切面直接施加水平剪力進(jìn)行剪切，得其剪壞時(shí)的剪應(yīng)力，即為抗剪強(qiáng)度f。分為快剪法,慢剪法和固結(jié)快剪法三種類型。直剪試驗(yàn)通常采用等速剪應(yīng)變的試驗(yàn)方法，稱為應(yīng)變控制剪切。在剪切過程中，隔固定時(shí)間間隔，亦即每隔一定值的剪變形增量測讀一次所施水平力的大小，計(jì)算施于試樣截面上的剪應(yīng)力值。于是即可繪制在一定法向應(yīng)力條件下，土樣剪變形(即上下盒間相對水平位移)與剪應(yīng)力的對應(yīng)關(guān)系（見圖5-8（a）。較堅(jiān)實(shí)的黏土及密砂土的-曲線可出現(xiàn)剪應(yīng)力的峰值fp即為破壞強(qiáng)度。軟黏土和松砂的-曲線則常不出現(xiàn)峰值，此時(shí)

29、應(yīng)按某一剪變形量作為控制破壞的標(biāo)準(zhǔn)。要繪出某種土的抗剪強(qiáng)度包線以確定改土的指標(biāo)c和，至少要用34個(gè)試樣，在不同的應(yīng)力，.作用下測出相應(yīng)的-關(guān)系曲線類型：不排水剪、固結(jié)不排水剪、排水剪不排水剪工況：地基為不易排水的飽和軟黏土，建筑施工又快，研究施工期穩(wěn)定時(shí)。固結(jié)不排水工況：建筑物竣工以后較久，荷載又突然增大，如水閘擋水的情況。固結(jié)排水剪工況：地基容易排水固結(jié)，如砂性土，而建筑物施工又較慢的情況。(15)試述土壓力的類型，朗肯土壓力理論和庫侖土壓力理論的適用條件？答：土壓力的類型有靜止土壓力（當(dāng)擋土墻在土壓力作用下，不產(chǎn)生任何位移或轉(zhuǎn)動，墻后土體處于彈性平衡狀態(tài)，此時(shí)墻背所受的土壓力稱為靜止土壓力

30、）、主動土壓力（擋土結(jié)構(gòu)物向離開土體的方向移動，致使側(cè)壓力逐漸減小至極限平衡狀態(tài)時(shí)的土壓力，它是側(cè)壓力的最小值）、被動土壓力（擋土結(jié)構(gòu)物向土體推移，致使側(cè)壓力逐漸增大至被動極限平衡狀態(tài)時(shí)的土壓力，它是側(cè)壓力的最大值）。朗肯土壓力理論是從研究半無限大土體中一點(diǎn)的極限平衡狀態(tài)出發(fā)，應(yīng)用莫爾應(yīng)力圓，推導(dǎo)出了極限應(yīng)力的理論解。為了滿足土體的極限平衡條件，朗肯理論假定：墻是剛性、墻背垂直光滑、墻后填土表面水平。由于朗肯理論忽略了實(shí)際墻背并非光滑并存在摩擦力，使計(jì)算所得的主動土壓力偏大，而計(jì)算所得的被動土壓力偏小。它的適用條件：根據(jù)土體中各點(diǎn)處于極限平衡狀態(tài)的應(yīng)力條件直接求得墻背上各點(diǎn)的土壓力強(qiáng)度分布；要

31、求墻背鉛直、光滑，填土可為無黏性土或黏性土；適用于懸臂式，扶墻式或L型的擋土墻。庫侖土壓力理論是從研究擋土墻墻后滑動楔體的靜力平衡條件出發(fā), 其假定填土為均勻的砂性土, 滑動面是通過墻趾的二組平面, 一個(gè)沿墻背面, 另一個(gè)產(chǎn)生在土體中的平面, 兩組平面間的滑動土楔是剛性體, 并根據(jù)土楔的靜力平衡條件, 按平面問題解得作用在擋土墻上的土壓力。庫侖理論事先曾假設(shè)墻后填料為無黏性土, 因此對于黏性土的情況, 不能直接應(yīng)用庫侖土壓力理論計(jì)算土壓力, 需采取諸如等值內(nèi)摩擦角法或圖解法等方法來計(jì)算黏性土?xí)r支擋結(jié)構(gòu)的土壓力。大量的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場觀測資料表明, 庫侖理論計(jì)算的主動土壓力大小與實(shí)測結(jié)果非常接近,

32、 但被動土壓力與實(shí)測值則誤差較大。在某些情況下, 如計(jì)算深基坑的土壓力, 為何我們采取較簡單的朗肯理論來計(jì)算主動土壓力而不采用庫侖理論,究竟這兩大理論在計(jì)算結(jié)果有多大的差異性, 兩種方法何時(shí)準(zhǔn)確, 何時(shí)又存在很大誤差, 這些都需要斟酌和探討, 下面舉例進(jìn)行討論。它的適用條件：根據(jù)墻背與滑動面之間的土楔整體處于極限平衡狀態(tài)時(shí)的靜力平衡條件，求得墻背上的總土壓力；要求墻背可以傾斜和粗糙以保證土楔沿墻背滑動；假設(shè)填土為無黏性土，其表面為水平或傾斜的；適用于對混凝土墻背的主動土壓力計(jì)算。(16)談?wù)勀銓聻?zāi)害成因的認(rèn)識。答：土坡在發(fā)生滑坡之前，一般在坡頂首先開始明顯的下沉并出現(xiàn)裂縫，坡腳附近的地面則

33、有較大的側(cè)向位移并微微隆起。隨著坡頂裂縫的開展和坡腳側(cè)向位移的增加，部分土體突然沿著某一個(gè)滑動面急劇下滑，造成滑坡事故。引起滑坡的根本原因在于土體內(nèi)部某個(gè)面上的剪應(yīng)力達(dá)到了它的抗剪強(qiáng)度，穩(wěn)定平衡遭到破壞。而剪應(yīng)力達(dá)到抗剪強(qiáng)度的起因有二：一是由于剪應(yīng)力的增加，二是由于土體本身抗剪強(qiáng)度的減小?；碌亩x：不穩(wěn)定邊坡的巖體或土體在重力作用下沿一定滑動面（或滑動帶）整體向下滑動的自然地質(zhì)現(xiàn)象?；碌漠a(chǎn)生條件：一是地質(zhì)條件與地貌條件；二是內(nèi)外營力(動力)和人為作用的影響。（一）、地質(zhì)條件與地貌條件： 1、巖土類型：巖土體是產(chǎn)生滑坡的物質(zhì)基礎(chǔ)。一般說，各類巖、土都有可能構(gòu)成滑坡體，其中結(jié)構(gòu)松散，抗剪強(qiáng)度和

34、抗風(fēng)化能力較低，在水的作用下其性質(zhì)能發(fā)生變化的巖、土，如松散覆蓋層、黃土、紅粘土、頁巖、泥巖、煤系地層、凝灰?guī)r、片巖、板巖、千枚巖等及軟硬相間的巖層所構(gòu)成的斜坡易發(fā)生滑坡。 2、地質(zhì)構(gòu)造條件：組成斜坡的巖、土體只有被各種構(gòu)造面切割分離成不連續(xù)狀態(tài)時(shí)，才有可能產(chǎn)生向下滑動的條件。同時(shí)、構(gòu)造面又為降雨等水流進(jìn)入斜坡提供了通道。故各種節(jié)理、裂隙、層面、斷層發(fā)育的斜坡、特別是當(dāng)平行和垂直斜坡的陡傾角構(gòu)造面及順坡緩傾的構(gòu)造面發(fā)育時(shí)，最易發(fā)生滑坡。 3、地形地貌條件：只有處于一定的地貌部位，具備一定坡度的斜坡，才可能發(fā)生滑坡。一般江、河、湖(水庫)、海、溝的斜坡，前緣開闊的山坡、鐵路、公路和工程建筑物的邊

35、坡等都是易發(fā)生滑坡的地貌部位。坡度大于10度，小于45度，下陡中緩上陡、上部成環(huán)狀的坡形是產(chǎn)生滑坡的有利地形。 4、水文地質(zhì)條件：地下水活動，在滑坡形成中起著主要作用。它的作用主要表現(xiàn)在：軟化巖、土，降低巖、土體的強(qiáng)度，產(chǎn)生動水壓力和孔隙水壓力，浸蝕巖、土，增大巖、土容重，對透水巖層產(chǎn)生浮托力等。尤其是對滑面(帶)的軟化作用和降低強(qiáng)度的作用最突出。（二）、內(nèi)外營力(動力)和人為作用的影響： 在現(xiàn)今地殼運(yùn)動的地區(qū)和人類工程活動的頻繁地區(qū)是滑坡多發(fā)區(qū)。 外界因素和作用，可以使邊坡的地質(zhì)環(huán)境發(fā)生變化，從而誘發(fā)滑坡。主要的誘發(fā)因素有：地震、降雨和融雪、地表水的沖刷、浸泡、河流等地表水體對斜坡坡腳的不斷

36、沖刷。另外，不合理的人類工程活動，如開挖坡腳、坡體上部堆載、爆破、水庫蓄(泄)水、礦山開采等都可誘發(fā)滑坡，還有如海嘯、風(fēng)暴潮、凍融等作用也可誘發(fā)滑坡。 滑坡的人為因素： 違反自然規(guī)律、破壞斜坡穩(wěn)定條件的人類活動都會誘發(fā)滑坡。例如： 1、開挖坡腳：修建鐵路、公路、依山建房、建廠等工程，常常因使坡體下部失去支撐而發(fā)生下滑。例如我國西南、西北的一些鐵路、公路、因修建時(shí)大力爆破、強(qiáng)行開挖，事后陸陸續(xù)續(xù)地在邊坡上發(fā)生了滑坡，給道路施工、運(yùn)營帶來危害。 2、蓄水、排水：水渠和水池的漫溢和滲漏，工業(yè)生產(chǎn)用水和廢水的排放、農(nóng)業(yè)灌溉等，均易使水流滲入坡體，加大孔隙水壓力，軟化巖、土體，增大坡體容重，從而促使或誘

37、發(fā)滑坡的發(fā)生。水庫的水位上下急劇變動，加大了坡體的動水壓力，也可使斜坡和岸坡誘發(fā)滑坡發(fā)生。支撐不了過大的重量，失去平衡而沿軟弱面下滑，尤其是廠礦廢渣的不合理堆棄，常常觸發(fā)滑坡的發(fā)生。 此外、劈山開礦的爆破作用，可使斜坡的巖、土體受振動而破碎產(chǎn)生滑坡；在山坡上亂砍濫伐，使坡體失去保護(hù)，更有利于雨水等水體的入滲從而誘發(fā)滑坡等等。如果上述的人類作用與不利的自然作用互相結(jié)合，則就更容易促進(jìn)滑坡的發(fā)生。(17)簡述地基承載力確定方法？簡述土體壓實(shí)的施工工藝？綜述常用的地基處理方法？概述工程地質(zhì)勘察？試述淺基礎(chǔ)、深基礎(chǔ)的類型和設(shè)計(jì)方法？答：地基承載力確定方法：1、按原位試驗(yàn)確定地基的承載力（分為現(xiàn)場荷載試

38、驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)）2、按塑性區(qū)開展深度確定地基的容許承載力土體壓實(shí)的施工工藝：分層碾壓法、重錘夯實(shí)法、振動壓實(shí)法常用的地基處理方法：強(qiáng)夯法、振沖法（分為振密法、碎石樁法）、預(yù)壓法、墊層法、反壓法、化學(xué)加固法（旋噴法、深層攪拌法）工程地質(zhì)勘查概述：工程地質(zhì)勘察是為查明影響工程建筑物的地質(zhì)因素而進(jìn)行的地質(zhì)調(diào)查研究工作。所需勘察的地質(zhì)因素包括地質(zhì)結(jié)構(gòu)或地質(zhì)構(gòu)造：地貌、水文地質(zhì)條件、土和巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，自然（物理）地質(zhì)現(xiàn)象和天然建筑材料等。這些通常稱為工程地質(zhì)條件。查明工程地質(zhì)條件后，需根據(jù)設(shè)計(jì)建筑物的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)，預(yù)測工程建筑物與地質(zhì)環(huán)境相互作用（即工程地質(zhì)作用）的方式、特點(diǎn)和規(guī)

39、模，并作出正確的評價(jià)，為確定保證建筑物穩(wěn)定與正常使用的防護(hù)措施提供依據(jù)。淺基礎(chǔ)類型：單獨(dú)基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、十字交叉基礎(chǔ)、板式基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)、殼體基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)方法：1）決定基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式、材料與平面布置。2）選擇基礎(chǔ)的埋置深度D。3）計(jì)算地基承載力f，由作用在基礎(chǔ)上的荷載，計(jì)算確定基礎(chǔ)的尺寸。4）若地基持力層地下存在軟弱土層，需驗(yàn)算軟弱下臥層的承載力。5）重要建筑物驗(yàn)算地基變形。6）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和構(gòu)造設(shè)計(jì)。7）繪制基礎(chǔ)施工圖。深基礎(chǔ)的類型：樁基礎(chǔ)、墩基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)、沉箱基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻以及高層建筑深基礎(chǔ)護(hù)坡工程等。設(shè)計(jì)方法：1）根據(jù)地質(zhì)剖面和土的特性，選擇樁的工作類型為端承樁或摩擦樁。2）根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w條件

40、，選擇樁的材料。3）根據(jù)勘查資料土層性質(zhì)與厚度，確定樁的長度并決定單樁垂直承載力。4）確定樁的數(shù)量和平面布置形式。5）樁基礎(chǔ)驗(yàn)算。6）樁承臺的設(shè)計(jì)。二、站在現(xiàn)場工程師的角度，結(jié)合課程理論分析“超級工程”案例資料。(1)港珠澳大橋資料分析：1、人工島是人工建造而非自然形成的島嶼，一般在小島和暗礁基礎(chǔ)上建造，是填海造田的一種。人工島的大小不一，由擴(kuò)大現(xiàn)存的小島、建筑物或暗礁，或合并數(shù)個(gè)自然小島建告而成；有時(shí)是獨(dú)立填海而成的小島，用來支撐建筑物或構(gòu)造體的單一柱狀物，從而支撐其整體。島身填筑，一般有先拋填后護(hù)岸和先圍海后填筑兩種施工方法。先拋填后護(hù)岸適用于掩蔽較好的海域，用駁船運(yùn)送土石料在迪拜人工島海

41、上直接拋填，最后修建護(hù)岸設(shè)施。先圍海后填筑適用于風(fēng)浪較大的海域。先將人工島所需水域用堤壩圈圍起來,留必要的缺口,以便駁船運(yùn)送土石料進(jìn)行拋填或用挖泥船進(jìn)行水力吹填。護(hù)岸的結(jié)構(gòu)型式常采用斜坡式和直墻式。斜坡式護(hù)岸采用人工砂坡，并用塊石、混凝土塊或人工異形塊體護(hù)坡。直墻式護(hù)岸采用鋼板樁或鋼筋混凝土板樁墻，鋼板樁格形結(jié)構(gòu)或沉箱、沉井等。人工島與陸上的交通方式，一般采用海底隧道或海上棧橋連接，通過公路或鐵路進(jìn)行運(yùn)輸；也可以用皮帶運(yùn)輸機(jī)、管道或纜車等設(shè)備運(yùn)輸。人工島距離陸地較遠(yuǎn)，又無大宗陸運(yùn)物資時(shí)，則常常采用船舶運(yùn)輸。 2、港珠澳大橋位于珠三角地區(qū)，此處為一個(gè)沖擊平原。平原河谷沖積層分為河床沉積層、河漫灘

42、沉積層、河流階地沉積層和古河道沉積層。此處涉及了河漫灘沉積層，因?yàn)楹勇┏练e層往往夾有淤泥、有機(jī)土和泥炭。3、港珠澳大橋由于處于沿海，還涉及了海相沉積層，可分為濱海沉積物、大陸架淺海沉積物、陸坡和深海沉積物。海水深度小于200m，寬度約為100200m的地區(qū)為大陸架淺海地區(qū)，沉積物主要為細(xì)砂、黏性土、淤泥河生物化學(xué)沉積物。4、沉管法隧道首先是在隧址以外的預(yù)制場制作隧道管段，管段兩端用臨時(shí)封墻封閉，待達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后托運(yùn)到隧址位置，沉放管段到已預(yù)先進(jìn)行了溝槽浚挖的設(shè)計(jì)位置上，然后進(jìn)行管段水下連接，處理管段接頭及基礎(chǔ)，覆土回填，以完成隧道構(gòu)筑的全部工作。由于港珠澳大橋海底是軟土，先要對軟土進(jìn)行加固，

43、使得沉管安放在固定的基礎(chǔ)上。在淤泥層中，每隔一定距離打一根擠密砂樁，對淤泥地基進(jìn)行排水加固，密實(shí)的砂樁打入海底40米以下的硬土層。(2)上海中心大廈資料分析：1、關(guān)于軟土地基的分析。我國公路行業(yè)規(guī)范對軟土地基定義是指強(qiáng)度低，壓縮量較高的軟弱土層，多數(shù)含有一定的有機(jī)物質(zhì)。日本高等級公路設(shè)計(jì)規(guī)范將其定義為：主要由粘土和粉土等細(xì)微顆粒含量多的松軟土、孔隙大的有機(jī)質(zhì)土、泥炭以及松散砂等土層構(gòu)成。地下水位高,其上的填方及構(gòu)造物穩(wěn)定性差且發(fā)生沉降的地基。上海的土質(zhì)屬于軟土，具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時(shí)間長、靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分布復(fù)雜、各層之間

44、物理力學(xué)性質(zhì)相差較大等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)也給施工帶來了巨大的難度。處理軟土的地基的方法有：一、換土墊層法；二、振密、擠密法；三、粉噴法。2、高層建筑深基礎(chǔ)主要特點(diǎn)：荷重大；埋藏深；造價(jià)高；工期長。目前高層建筑深基礎(chǔ)形式主要由兩大類：一、大直徑樁與墩；二、箱型基礎(chǔ)；三、地下連續(xù)墻。上海大廈采取先開外主樓基坑，其他地方做好支撐后再進(jìn)行挖掘的方法。上海中心大廈采用的是樁基礎(chǔ)，為此我們可以來探討一下樁的承載力。根據(jù)樁的工作原理，樁的承載力是來自樁尖土對樁的支承作用和樁四周土對樁的摩擦作用之和；單樁的水平抗推力取決于樁的截面、剛度、入土深度、土質(zhì)條件、樁頂容許水平位移和樁頂嵌固情況等因素。在固結(jié)穩(wěn)定的土層中

45、，樁受荷向下位移，土對樁周表面產(chǎn)生向上的摩阻力，稱為正摩阻力。有時(shí)與上述情況相反，發(fā)生土層相對樁截面向下的位移，因?yàn)橥翆懂a(chǎn)生向下的摩阻力，就是負(fù)摩阻力。產(chǎn)生負(fù)摩阻力的條件有：欠固結(jié)的軟黏土或新填土的自重固結(jié)；大面積地面堆載使樁周土層沉降；正常固結(jié)軟黏土地區(qū)地下水位全面下降，使土的有效應(yīng)力增加引起大面積土層沉降。3、上海中心大廈的基礎(chǔ)埋深要求建筑物的1/20埋在地表以下。由此，我們可以探討關(guān)于基礎(chǔ)埋深的問題?；A(chǔ)的底面埋在設(shè)計(jì)底面0.00m下的深度，稱為基礎(chǔ)的埋置深度。在保證基礎(chǔ)安全穩(wěn)定、耐久使用的前提下，盡量淺埋，以節(jié)省投資，便于施工?；A(chǔ)埋深與地下水位的情況有密切關(guān)系，通?；A(chǔ)盡量做在地下

46、水位以上，便于施工，如不得以，基礎(chǔ)做在地下水位以下，施工時(shí)必須進(jìn)行基槽排水。當(dāng)?shù)鼗鶠轲ば酝?、下層卵石含有承壓水時(shí)，應(yīng)注意開挖基槽，保留槽底安全厚度h0，避免承壓水沖破槽底，破壞地基。4、關(guān)于基坑開挖的注意事項(xiàng)。開挖過程中直接影響基坑和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。開挖順序及方法必須按施工方案確定得進(jìn)行。嚴(yán)禁超挖，控制開挖速度，防止土體失穩(wěn)或滲流破壞。土方要分層均衡開挖，不要在垂直方向上開挖深淺不一，平面上坑坑洼洼，以至造成何在分布不均勻或局部應(yīng)力集中，引起土體失穩(wěn)及支護(hù)結(jié)構(gòu)受荷不均。在基坑邊應(yīng)做好排水溝，防止地表水流入基坑?；拥淖冃闻c暴露的時(shí)間有很大的關(guān)系，因此施工時(shí)間要盡可能短，土方開挖后須在24小時(shí)內(nèi)

47、澆筑墊層。開挖到坑底設(shè)計(jì)標(biāo)高后即使驗(yàn)槽，合格后立即進(jìn)行墊層施工，對坑底進(jìn)行封閉，防止浸水和暴露時(shí)間過長，并及時(shí)進(jìn)行基礎(chǔ)施工。5、關(guān)于基坑穩(wěn)定性分析。基坑失穩(wěn)是基坑支護(hù)失敗的最常見的原因，尤其在軟土地區(qū)。導(dǎo)致基坑失穩(wěn)的原因主要有兩類：一類是因結(jié)構(gòu)（包括墻體和支撐）強(qiáng)度、剛度或穩(wěn)定性不足；另一類是因地基土抗剪強(qiáng)度不足或土體變形過大。前一類失穩(wěn)屬于支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力范圍。這里側(cè)重討論后一類原因即土體變形引起的失穩(wěn)?；邮Х€(wěn)不僅會嚴(yán)重破壞基坑，影響工程進(jìn)行，還會危及周圍環(huán)境，帶來巨大損失。因此保持基坑穩(wěn)定是基坑支護(hù)設(shè)計(jì)重要目標(biāo)之一。在基坑開挖過程中，可以見到三種基坑工程變形的宏觀表現(xiàn)：基坑隆起、墻體側(cè)移、地

48、表沉降。由于土的流變特性造成這三類變形。基坑開挖的直接結(jié)果產(chǎn)生土體隆起并造成坑內(nèi)外土體作用于擋墻的壓力趨向于被動土壓力，而墻外側(cè)土體作用于墻體的土壓力趨向于主動土壓力，由于墻體側(cè)移并不均等，故土壓力的分布并不是線性關(guān)系分布的。同時(shí)因土拱效應(yīng)，墻外側(cè)土壓力會趨于均勻，墻體側(cè)移的結(jié)果是坑外土體也發(fā)生變形，并產(chǎn)生墻體側(cè)移位移協(xié)調(diào)（在接觸界面）變形，形成附加應(yīng)力，產(chǎn)生塑性區(qū)，變形的效果逐步傳至地面，形成地表沉降?？梢姷乇沓两蹬c墻體側(cè)移和基坑隆起等變形緊密相關(guān)。如若圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形較大，引起周圍地面沉降和水平位移也較大，可能會造成影響相鄰建筑物或市政設(shè)施安全使用。除圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形過大外，地下水位下降，以及滲流

49、帶走地基土體中細(xì)顆粒過多也可能會造成周圍地面沉降過大，施工過程中應(yīng)予以注意。(3)北京地鐵網(wǎng)絡(luò)建設(shè)項(xiàng)目資料分析1、北京地鐵網(wǎng)絡(luò)有一顯著的特點(diǎn)，它是混合地下水施工。地下水對工程的設(shè)計(jì)方案、施工方法與工期、工程投資及工程的長期使用都有著密切關(guān)系，如果對地下水處理不當(dāng)，可能產(chǎn)生不良影響，甚至發(fā)生工程事故。當(dāng)?shù)叵滤诔至又猩仙?，則將使黏性土軟化、濕陷性黃土產(chǎn)生嚴(yán)重下沉、膨脹土地基吸水膨脹。2、對地下工程及邊坡的分析。地下工程是指深入地面以下為開發(fā)利用地下空間資源所建造的地下土木工程.它包括地下房屋和地下構(gòu)筑物，地下鐵道，公路隧道、水下隧道、地下共同溝和過街地下通道等。邊坡按成因分類：可分為人工邊坡和

50、自然邊坡；按地層巖性分類：可分為土質(zhì)邊坡和巖質(zhì)邊坡。a：按巖層結(jié)構(gòu)分為：1層狀結(jié)構(gòu)邊坡、2塊狀結(jié)構(gòu)邊坡、3網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)邊坡；b：按巖層傾向與坡向的關(guān)系分為：1順向邊坡、2反向邊坡、3直立邊坡。按使用年限分類：可分為永久性邊坡和臨時(shí)性邊坡。地基工程是持力層上表面以下的工程。區(qū)別：二者的范圍不一樣，地下工程泛指深入地面以下所建造的地下土木工程，而地基工程的范圍要小些。三、結(jié)合教材第十章內(nèi)容，分析地勘報(bào)告中涉及的土力學(xué)問題。1、某工程軟土專題勘察報(bào)告分析：鉆探法是用鉆機(jī)鉆入地基土體中，分層取土進(jìn)行鑒別和試驗(yàn)的方法。主要設(shè)備有機(jī)鉆、手鉆、原狀取土器等。為研究地基土的工程性質(zhì)，需要從鉆孔中取原狀土樣，送到實(shí)

51、驗(yàn)室，進(jìn)行土的各項(xiàng)物理學(xué)力學(xué)性能試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性，關(guān)鍵一環(huán)是土樣保持原狀，未被擾動。取土器類型系列：軟土取土器、一般黏性土取土器、黃土取土器。十字板剪切試驗(yàn)是一種用十字板測定軟粘性土抗剪強(qiáng)度的原位試驗(yàn)。將十字板頭由鉆孔壓入孔底軟土中，以均勻的速度轉(zhuǎn)動，通過一定的測量系統(tǒng)，測得其轉(zhuǎn)動時(shí)所需之力矩，直至土體破壞，從而計(jì)算出土的抗剪強(qiáng)度。由十字板剪力試驗(yàn)測得之抗剪強(qiáng)度代表土的天然強(qiáng)度。十字板剪切試驗(yàn)常用于現(xiàn)場測定軟黏土的原位抗剪強(qiáng)度。與室內(nèi)無側(cè)限壓縮一樣，十字板剪切所測的成果相當(dāng)于不排水抗剪強(qiáng)度。十字板剪切儀如圖所示。靜力觸探是工程勘察的一種原位測試技術(shù)，是將具有一定功能的探頭以規(guī)定的速率貫入

52、土中，量測貫入過程中探頭受到的阻力（端阻、側(cè)阻或比貫入阻力）及孔隙水壓力（簡稱孔壓）；當(dāng)探頭停止貫入時(shí)，還可測定孔壓和端阻隨時(shí)間而變化的過程值。靜力觸探的優(yōu)點(diǎn)是連續(xù)、快速、精確，缺點(diǎn)是不能對土直接進(jìn)行觀察、鑒別。靜力觸探設(shè)備有電動式、液壓式、手搖式靜力觸探車。P0PfPlP0IIIIII塑性階段似彈性階段初始階段V圖1 典型的旁壓曲線旁壓試驗(yàn)又稱橫壓試驗(yàn)，它是利用旁壓器對鉆孔壁施加橫向均勻應(yīng)力，使孔壁土體發(fā)生徑向變形直至破壞，利用量測儀器量測壓力和徑向變形的關(guān)系推求地基土力學(xué)參數(shù)的一種原位測試技術(shù)。旁壓試驗(yàn)可理想化為圓柱孔穴擴(kuò)張課題，并簡化為軸對稱平面應(yīng)變問題。典型的旁壓曲線（壓力P體積變化量

53、V曲線見圖1所示）可分為三個(gè)階段：階段：初始階段；階段：似彈性階段，壓力與體積變化量大致呈直線關(guān)系；階段：塑性階段，隨著壓力的增加，體積變化量也迅速增加。-階段的界限壓力相當(dāng)于初始水平應(yīng)力P0；-階段的界限壓力相當(dāng)于臨塑壓力Pf；階段末尾漸近線的壓力為極限壓力Pl。土的野外描述鉆探法的鉆孔記錄表中，除了鑒別各土層的名稱外，還需要對每一土層進(jìn)行詳細(xì)描述，作為評價(jià)各土層工程性質(zhì)好壞的重要依據(jù)。描述的內(nèi)容如下：(1) 顏色。土的顏色取決于組成礦物成分和含有的其他成分。描述時(shí)從色在前，主色在后。例如，黃褐色，以褐色為主，帶黃色；土中含氧化鐵，則土呈紅色或棕色。(2) 密度。土的松密程度可根據(jù)鉆進(jìn)的難易

54、，鉆頭提起后在側(cè)面刮出一個(gè)新鮮面觀察，并用手加壓的感覺來判別。在記錄表上注明每一層土屬于密實(shí)、中密或稍密。(3) 濕度。土的濕度分為干的、稍濕的、濕的與飽和的四種。(4) 黏性土的稠度。黏性土的稠度是決定工程性質(zhì)好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。(5) 含有物。土中含有非本層土成分的其他物質(zhì)，稱為含有物。例如，碎磚、爐渣、植物根、貝殼。(6) 其他。卵石與砂性土應(yīng)描述級配、礫石含量、最大粒徑、主要礦物成分。黏性土應(yīng)描述斷面形態(tài)、孔隙大小、粗糙程度、是否有層理等。2、巫山縣高塘觀滑坡詳細(xì)勘查報(bào)告分析：鉆探法是用鉆機(jī)鉆入地基土體中，分層取土進(jìn)行鑒別和試驗(yàn)的方法。主要設(shè)備有機(jī)鉆、手鉆、原狀取土器等。第四紀(jì)沉積物是由地殼的巖石風(fēng)化后，在風(fēng)、地表流水、湖泊、海洋等地質(zhì)作用下形成的松散沉積物。根據(jù)搬運(yùn)和沉積的情況不同，第