(完整版)土力學(xué)與基礎(chǔ)工程課后思考題答案

1、土力學(xué)與基礎(chǔ)工程課后思考題答案第二章2.1土由哪幾部分組成？土中水分為哪幾類？其特征如何？對土的工程性質(zhì)影響如何？ 土體一般由固相、液相和氣相三部分組成(即土的三相) 。 土中水按存在形態(tài)分為：液態(tài)水、固態(tài)水和氣態(tài)水(液態(tài)水分為自由水和結(jié)合水，結(jié)合水分為強(qiáng)結(jié) 合水和弱結(jié)合水，自由水又分為重力水和毛細(xì)水) 。特征：固態(tài)水是指存在于顆粒礦物的晶體格架內(nèi)部或是參與礦物構(gòu)造的水，液態(tài)水是人們?nèi)粘Ｉ?中不可缺少的物質(zhì)，氣態(tài)水是土中氣的一部分。影響：土中水并非處于靜止?fàn)顟B(tài)，而是運(yùn)動著的。工程實踐中的流沙、管涌、凍脹、滲透固結(jié)、滲 流時的邊坡穩(wěn)定問題都與土中水的運(yùn)用有關(guān)。2.2 土的不均勻系數(shù)CU及曲率系

2、數(shù)CC的定義是什么？如何從土的顆粒級配曲線形態(tài)上，CU和CC數(shù)值上評價土的工程性質(zhì)。不均勻系數(shù) CU 反映了大小不同粒組的分布情況。曲率系數(shù)CC描述了級配曲線分布的整體形態(tài)，表示是否有某粒組缺失的情況。 評價：(1)對于級配連續(xù)的土： Cu5,級配良好；Cu5和Cc=13,級配良好，反之則級配不良。2.3 說明土的天然重度、飽和重度、浮重度和干重度的物理概念和相互聯(lián)系，比較同一種土各重度數(shù)值 的大小。天然重度、飽和重度、浮重度和干重度分別表示單位體積的土分別在天然、飽和、濕潤、干燥 狀態(tài)下的重量，它們反映了土在不同狀態(tài)下質(zhì)量的差異。飽和重度天然重度 干重度浮重度2.4 土的三相比例指標(biāo)有哪些？

3、哪些可以直接測定？哪些通過換算求得？為換算方便，什么情況下令 V=1 ，什么情況下令 Vs=1 ？ 三相比例指標(biāo)有：天然密度、含水量、相對密度、干密度、飽和密度、有效密度、孔隙比、孔隙率、飽和度。直測指標(biāo)：密度、含水量、相對密度。換算指標(biāo)：孔隙比、孔隙率、飽和度。當(dāng)已知相對密度ds時令Vs=I ,當(dāng)已知天然密度時令 V=I ,如若兩者都已知，設(shè) V=I或Vs=I都行2.5 反映無黏性土密實度狀態(tài)的指標(biāo)有哪些？采用相對密實度判斷砂土的密實度有何優(yōu)點(diǎn)？而工程上為 何應(yīng)用得并不廣泛？指標(biāo)：孔隙比、最大孔隙比、最小孔隙比。優(yōu)點(diǎn)：判斷密實度最簡便的方法是用孔隙比 e來描述，但e未能考慮級配的因素，故引入

4、密實度。 應(yīng)用不廣泛的原因：天然狀態(tài)砂土的孔隙比 e 值難測定，此外按規(guī)程方法室內(nèi)測定孔隙比最大值和 孔隙比最小值時，人為誤差也較大。2.6 下列物理指標(biāo)中，哪幾項對黏性土有意義？哪幾項對無黏性土有意義？ 塑性指數(shù)、液性指數(shù)對黏性土有意義。粒徑級配、相對密實度對無黏土有意義。2.7 簡述滲透定理的意義，滲透系數(shù) K 如何測定？動水如何計算？何謂流砂現(xiàn)象？這種現(xiàn)象對工程有何 影響？滲透定理即達(dá)西定律 V=ki ，其反映土中水滲流快慢。 室內(nèi)測定滲透系數(shù)有常水頭法和變水頭法，也可在現(xiàn)場進(jìn)行抽水實驗測定。流砂現(xiàn)象：當(dāng)動水為 GD 數(shù)值等于或大于土的浮重度時，土體發(fā)生浮起而隨水流動。 影響：基礎(chǔ)因流砂

5、破壞，土粒隨水流走，支撐滑落，支護(hù)結(jié)構(gòu)移位，地面不均勻沉降，引起房屋產(chǎn) 生裂縫及地下管線破壞，嚴(yán)重時將導(dǎo)致工程事故。2.8土發(fā)生凍脹的原因是什么？發(fā)生凍脹的條件是什么？ 原因：在氣溫降低以及濃度變化產(chǎn)生滲透壓兩種作用下，下臥未凍結(jié)區(qū)的水被吸引到凍結(jié)區(qū)參與凍 結(jié)，使冰晶體不斷擴(kuò)大，在土層中形成冰夾層，土體隨之發(fā)生隆起。發(fā)生凍脹條件： (1)土的因素：凍脹通常發(fā)生在細(xì)粒土中 (2)水的因素：土層發(fā)生凍脹是由水分的遷移和積聚所致（3）溫度因素：當(dāng)氣溫驟降且冷卻強(qiáng)度很大時，土的凍結(jié)面迅速向下推移，凍結(jié)速 度很快。2.9毛細(xì)水上升的原因是什么？在哪些土中毛細(xì)現(xiàn)象最顯著？ 原因：表面張力的作用。粉細(xì)砂和粉

6、土的毛細(xì)現(xiàn)象最為顯著。2.10何謂最優(yōu)含水量？影響填土壓實效果的主要因素有哪些？ 在一定的壓實功（能）下使土最容易壓實，并能達(dá)到最大密實度時的含水量稱為土的最優(yōu)含水量。 影響因素：（ 1）含水量 （ 2）擊實功 （3）土的性質(zhì)2.11無黏性土和黏性土在礦物組成、土的結(jié)構(gòu)、物理狀態(tài)及分類方法諸方面有何重要區(qū)別？ 分類方法區(qū)別：無黏性土靠密實度劃分，而黏性土靠液性指數(shù)劃分。物理狀態(tài)：無黏性土最主要物理狀態(tài)指標(biāo)為孔隙比e、相對密度和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗擊數(shù)。黏性土的物理狀態(tài)指標(biāo)為可塑性、靈敏度、觸變性。礦物組成： 2.12地基土分為幾大類？各類土的劃分依據(jù)是什么？為什么粒度成分和塑性指數(shù)可作為土分類的依據(jù)？

7、 比較這兩種分類的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件。地基土分為：粗粒土和細(xì)粒土兩大類。 劃分依據(jù)：顆粒度和粒間作用力。粗粒土的工程性質(zhì)和大程度上取決于土的粒徑級配，故按其粒徑 級配累積曲線再分成細(xì)類。細(xì)粒土分類基于長基實驗結(jié)果統(tǒng)計分析所得結(jié)論，多用塑性 指數(shù)或者液限加塑性指數(shù)作為分類指標(biāo)。優(yōu)點(diǎn)：塑性圖劃分細(xì)粒土能較好反映土粒與水相互作用的一些性質(zhì)。 缺點(diǎn)：卻不能反映天然土工程的另一重要因素土的結(jié)構(gòu)性。適用條件： 2.13淤泥和淤泥質(zhì)土的生成條件，物理性質(zhì)和工程特性是什么？能否作為建筑物的地基？ 生成條件：在靜水成緩慢的流水環(huán)境中沉積，并經(jīng)生物化學(xué)作用形成。物理性質(zhì)和工程特性：孔隙比大（e1）,天然含水量高（W

8、WL）壓縮性高，強(qiáng)度低和具有靈敏 性、結(jié)構(gòu)性的土層，為不良地基，故不能作為建筑物的地基。第三章3.1 土的自重應(yīng)力分布有何特點(diǎn)？地下水位的升降對自重應(yīng)力有何影響，如何計算？ 均質(zhì)土的自重應(yīng)力沿水平面均勻分布，且于深度 Z 成正比，即隨深度呈線性增加 地下水位升高則土的自重應(yīng)力減小，反之則增加。計算即減去水的自重應(yīng)力。3.2 剛性基礎(chǔ)的基底壓力分布有何特征？工程中如何計算中心荷載及偏心荷載下的基底壓力？ 剛性基礎(chǔ)：剛度較大，基底壓力分布隨上部荷載的大小、基礎(chǔ)的埋深及土的性質(zhì)而異。 中心、偏心荷載計算見 P493.3 如何計算基底附加壓力？在計算中為什么要減去基底自重應(yīng)力？基底附加壓力計算見 P5

9、0 公式 3.8 土的自重應(yīng)力一般不引起地基變形，只有新增的建筑物荷載，即作用于地基表面的附加壓力，才是 使地基壓縮變形的主要原因。3.4 試以矩形面積上均布荷載和條形荷載為例，說明地基中附加應(yīng)力的分布規(guī)律。分布規(guī)律：當(dāng)距離地基中心距離相同時，附加應(yīng)力隨深度增加而逐漸減小。 當(dāng)深度相同時，附加應(yīng)力自地基中心線向兩邊逐漸減小。3.5 目前根據(jù)什么假設(shè)計算地基中的附加應(yīng)力？這些假設(shè)是否合理可行？歸納總結(jié)各種荷載作用下地基 附加應(yīng)力的計算方法。假設(shè)地基均質(zhì)和各向同性的線性變形體，然后按彈性力學(xué)解答計算附加應(yīng)力，其實，地基土并非所 假設(shè)的那樣，應(yīng)該考慮地基不均勻和各向異性對附加應(yīng)力計算的影響。計算方法

10、見課本3.6 試簡述太沙基的有效應(yīng)力原理 飽和土中的總應(yīng)力為有效應(yīng)力和孔隙水壓力之和，或者說有效應(yīng)力等于總應(yīng)力減去孔隙水壓力。第四章（這章當(dāng)初老師沒畫思考題，以周一復(fù)習(xí)為主）第五章5.1 什么是土的抗剪強(qiáng)度？什么是土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)？試說明土的抗剪強(qiáng)度的來源。對一定的土類，其抗剪強(qiáng)度指標(biāo)是否為一個定值？為什么？定義：是指土體抵抗剪切破壞的極限能力。土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：土的黏聚力和土的內(nèi)摩擦角?？辜魪?qiáng)度的來源：（1）無粘性土：來源于土粒間的摩擦力（內(nèi)摩擦力）（2）粘性土：除內(nèi)摩擦力外，還有內(nèi)聚力。 對一定的土類，其抗剪強(qiáng)度指標(biāo)也并非常數(shù)值，均因試驗方法和土樣的試驗條件等的不同而異，同 時，許多土類的

11、抗剪強(qiáng)度線并非都呈直線狀，隨著應(yīng)力水平有所變化。5.2何謂土的極限平衡狀態(tài)和極限平衡條件？試用莫爾庫侖強(qiáng)度理論推求土體極限平衡條件的表達(dá)式。 當(dāng)土體中某點(diǎn)任一平面上的剪應(yīng)力等于抗剪強(qiáng)度時，將該點(diǎn)即瀕于破壞的臨界狀態(tài)稱為“極限 平衡狀態(tài)”。表征該狀態(tài)下各種應(yīng)力之間的關(guān)系稱為“極限平衡條件” 。公式推求在 P1015.3 土體中首先發(fā)生剪切破壞的平面是否就是剪應(yīng)力最大的平面？為什么？在何種情況下，剪切破壞面 與最大剪應(yīng)力面是一致的？在通常情況下，剪切破壞面與大主應(yīng)力面之間的夾角是多少？ 不一定。因為根據(jù)P101圖5.5可知破壞面是莫爾圓與抗剪強(qiáng)度包線相切時切點(diǎn)所代表的平面。當(dāng)莫 爾圓與抗剪強(qiáng)度包線

12、相切時對應(yīng)的剪力為最大剪應(yīng)力時，剪切破壞面與最大剪應(yīng)力面是一致的。剪 切破壞面與大主應(yīng)力面之間的夾角是 90-內(nèi)摩擦角 （P102）5.4 分別簡述直剪試驗和三軸壓縮試驗的原理。比較二者之間的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。（原理和適用范圍自己總結(jié)下） P103-105直剪實驗的優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單、操作方便 缺點(diǎn)：（1）剪切面限定在上下盒之間的平面，而不是沿 土樣最薄弱的剪切面破壞（ 2）剪切面上的剪應(yīng)力分布不均，在邊緣發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象（ 3）在剪切 過程中，剪切面逐漸縮小，而計算抗剪強(qiáng)度時卻按圓截面計算（ 4）試驗時不能嚴(yán)格控制排水條件， 不能量測孔隙水壓力。三軸壓縮實驗的優(yōu)點(diǎn)：能較為嚴(yán)格地控制排水條件以及測

13、量試件中孔隙水壓力的變化，試件中 的應(yīng)力狀態(tài)比較明確，破裂面發(fā)生在最薄弱的部位。缺點(diǎn)：試件中的主應(yīng)力樓 2=樓 3 （那個字母打不出來），而實際上土體的受力狀態(tài)未必屬于軸對稱情況。5.5 什么是土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度？它與土的不排水強(qiáng)度有何關(guān)系？如何用無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗來測定黏 性土的靈敏度？無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗如同三軸壓縮實驗中 樓 3=0 時的特殊情況。由P106公式5.14可知不排水抗剪強(qiáng)度為無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的 1/2。測定靈敏度：將已做成無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗的原狀土樣，徹底破壞其結(jié)構(gòu)，并迅速塑成與原狀試樣 同體積的重塑試樣，對重塑試樣進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，測得其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。二者比值即為靈敏 度

14、。P106公式5.155.6 試比較黏性土在不同固結(jié)和排水條件下的三軸試驗中，其應(yīng)力條件和孔隙水壓力變化有何特點(diǎn)？并 說明所得的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)各自的適用范圍。 P110 （CU、UU、CD）比較多.自己總結(jié)下5.7 試說明在飽和黏性土的不固結(jié)不排水試驗結(jié)果中（圖 5.22）不管用總應(yīng)力還是有效應(yīng)力表示，其莫爾應(yīng)力圓的半徑為何都不變？ 對于飽和軟黏土，在不固結(jié)不排水條件下進(jìn)行剪切試驗，可認(rèn)為內(nèi)摩擦角=0，其抗剪強(qiáng)度包線與樓（樓是字母）軸平行，故莫爾應(yīng)力圓的半徑為何都不變。第六章6.1 土壓力有哪幾種？影響土壓力的各種因素中最主要的因素是什么？ P123 土壓力類型：主動土壓力、被動土壓力、靜止土壓

15、力。最主要因素： （1）擋土墻的位移方向和位移量（ 2）土的類型特定不同（ 3）墻體的形態(tài)不同（4）墻后土體的排水狀態(tài)6.2試闡述主動土壓力、被動土壓力、靜止土壓力的定義和產(chǎn)生的條件，并比較三者數(shù)值大小。 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)時的土壓力。 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)時的土壓力。 靜止土壓力：土體在天然狀態(tài)時或擋土結(jié)構(gòu)物不產(chǎn)生任何移動或轉(zhuǎn)動時，土體作用于結(jié)構(gòu)物的水平 壓應(yīng)力。主動土壓力靜止土壓力被動土壓力P124 和 P1296.3 試比較朗金土壓力理論和庫侖土壓力理論的基本假定和適用條件。 朗金

16、土壓力理論基本假定：擋土墻墻背豎直、光滑，填土面水平。適用條件： 適用于墻背垂直光滑而墻厚填土坡度比較簡單的情況。庫侖土壓力理論基本假定：墻后填土是理想的散粒體（黏聚力C=O）,滑動破裂面為通過墻踵的平面適用條件：適用于砂土或碎石填料的擋土墻計算，可考慮墻背傾斜、填土面傾斜以及墻背與填土間的摩擦等多種因素的影響。6.4 墻背的粗糙程度、填水排水條件的好壞對主動土壓力有何影響？ 墻背粗糙則墻背與填土間有摩擦力產(chǎn)生,剪應(yīng)力不為 O。 排水條件的好壞主要體現(xiàn)在土的有效重度上6.8地基的剪切破壞有哪些形式？發(fā)生整體剪切破壞時P-S曲線的特征如何？形式：整體剪切破壞、局部剪切破壞、沖切破壞。 地基發(fā)生整

17、體剪切破壞, P-S 曲線陡直下降,通常稱為完全破壞階段。6.9什么是塑性變形區(qū)？地基的 PCr和P1/4的物理概念是什么？在工程中有何實際意義？ 塑性變形區(qū)：當(dāng)荷載超過臨界荷載時所對應(yīng)的區(qū)域稱為塑性變形區(qū)。Pcr：地基中將要出現(xiàn)但尚未出現(xiàn)塑性變形區(qū)，其相應(yīng)的荷載為臨界荷載PCrP1/4:塑性區(qū)的最大發(fā)展深度控制在基礎(chǔ)寬度 1/4 ,相應(yīng)的荷載用P1/4表示 工程實踐表明，即使地基發(fā)生局部剪切破壞，地基中塑性區(qū)有所發(fā)展，只要塑性區(qū)范圍不超出某一 限度，就不致影響建筑物的安全和正常使用，因此，以 PCr作為地基土的承載力偏于保守。一般認(rèn)為 在中心垂直荷載下塑性區(qū)最大深度所對應(yīng)的荷載可用P1/4表

18、示6.10什么是地基土的極限荷載 Pu?與哪些因素有關(guān)？ 地基的極限承載力 Pu 是地基承受基礎(chǔ)荷載的極限壓力 影響因素： 1、基礎(chǔ)的埋深、寬度、形狀2、荷載傾斜與偏心的影響3、覆蓋層抗剪強(qiáng)度的影響4、地下水位的影響5、下臥層的影響6.11 土坡穩(wěn)定有何實際意義？影響土坡穩(wěn)定的實際意義有哪些？如何防止土坡滑動？ 意義： 土坡不穩(wěn)定會使地質(zhì)體容易在重力地質(zhì)作用下發(fā)生蠕動滑坡泥石流等災(zāi)害。影響因素： 1、土的類型及特征 2、地質(zhì)構(gòu)造條件、狀態(tài) 3、地表及地下水作用狀態(tài) 4、人為工程因素5、地震的影響如何防止土坡滑動：對于無粘性土只要坡面不滑動，土坡就能保持穩(wěn)定。而對于粘性土，則要經(jīng)過穩(wěn) 定性分析計算，確定最小穩(wěn)定性系數(shù) Kmin ，對其采取防護(hù)措施。6.12何謂無黏性土坡的自然休止角？無黏性土坡的穩(wěn)定