土力學與基礎工程課后思考題答案

1、土力學與基礎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 結合水，結合水分為強結合水和弱結合水，自由水又分為重力水和毛細水)。特征：固態(tài)水是指存在于顆粒礦物的晶體格架內部或是參與礦物構造的水，液態(tài)水是人們日常生活中不可 缺少的物質，氣態(tài)水是土中氣的一部分。影響：土中水并非處于靜止狀態(tài)，而是運動著的。工程實踐中的流沙、管涌、凍脹、滲透固結、滲 流時的 邊坡穩(wěn)定問題都與土中水的運用有關。2.2 土的不均勻系數Cu及曲率

2、系數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數值上評價土的工程性質。不均勻系數Cu反映了大小不同粒組的分布情況。曲率系數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： Cu>5,級配良好；Cu<5,級配不良。(2) 對于級配不連續(xù)的土：同時滿足Cu>5和Cc=13,級配良好，反之則級配不良。23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

3、質量的差異。飽和重度 >天然重度 >干重度浮重度2.4 土的三相比例指標有哪些？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：密度、含水量、相對密度。換算指標：孔隙比、孔隙率、飽和度。當已知相對密度ds時令Vs=1,當已知天然密度時令VT,如若兩者都已知，設V=1或Vs=1都行25反映無黏性土密實度狀態(tài)的指標有哪些？采用相對密實度判斷砂土的密實度有何優(yōu)點？而工程上為 何應用 得并不廣泛？指標：孔隙比、最大孔隙比、最小孔隙比。優(yōu)點

4、：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，故引入密實度。應用 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)程方法室內測定孔隙比最大值和孔隙比最 小值時，人為誤差也較大。26下列物理指標中，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、液性指數對黏性土有意 義。粒徑級配、相對密實度對無黏土有意義。27簡述滲透定理的意義，滲透系數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？滲透定理即達西定律V=ki ,其反映土中水滲流快慢。室內測定滲透系數有常水頭法和變水頭法，也可在 現(xiàn)場進行抽水實驗測定。流砂現(xiàn)象：當動水為GD數值等于或大于土

5、的浮重度時，土體發(fā)生浮起而隨水流動。影響：基礎因流砂 破壞，土粒隨水流走，支撐滑落，支護結構移位，地面不均勻沉降，引起房屋產生裂縫及地下管線破壞， 嚴重時將導致工程事故。28 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生滲透壓兩種作用 下，下臥未凍結區(qū)的水被吸引到凍結區(qū)參與凍 結，使冰晶體不斷擴大，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：當氣溫驟降且冷卻強度很大時，土的凍結面迅速向下推移，凍結速度很快。2.9毛細水上升的原因是什么？在哪

6、些土中毛細現(xiàn)象最顯著？原因：表面張力的作用。粉細砂和粉土的毛細現(xiàn)象最為顯著。210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211無黏性土和黏性土在礦物組成、土的結構、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劃分。物理狀態(tài)：無黏性土最主要物理狀態(tài)指標為孔隙比e、相對密度和標準貫入試驗擊數。黏性土的物理狀態(tài)指標為可塑性、靈敏度、觸變性。礦物組成：212地基土分為幾大類？各類土的劃分依據是什么？為什

7、么粒度成分和塑性指數可作為土分 類的依據？比較這兩種分類的優(yōu)缺點和適用條件。地基土分為：粗粒土和細粒土兩大類。劃分依據：顆粒度和粒間作用力。粗粒土的工程性質和大程度上 取決于土的粒徑級配，故按其粒徑級配累積曲線再分成細類。細粒土分類基于長基實驗結果統(tǒng)計分析所 得結論，多用塑性指數或者液限加塑性指數作為分類指標。優(yōu)點：塑性圖劃分細粒土能較好反映土粒與水相互作用的一些性質。缺點：卻不能反映天然土工程的另 一重要因素一一土的結構性。適用條件：213淤泥和淤泥質土的生成條件，物理性質和工程特性是什么？能否作為建筑物的地基？ 生成條件：在靜水成緩慢的流水壞境中沉積，并經生物化學作用形成。物理性質和工程特

8、性：孔隙比大（e> 1）,天然含水量高（WWL）壓縮性高，強度低和具有靈敏 性、 結構性的土層，為不良地基，故不能作為建筑物的地基。第三章3.1 土的自重應力分布有何特點？地下水位的升降對自重應力有何影響，如何計算？均質土的自重應力沿水平 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力減小，反之則增 力口。計算即減去水的自重應力。3.2剛性基礎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：剛度較大，基底壓力分布隨上部荷載的大小、基礎的埋深及土的性質而異。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

9、去基底自重應力？基底附加壓力計算見P50公式3.8 土的自重應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，說明地基中附加應力的分布規(guī)律。分布規(guī)律：當距離地基中心距離相同時，附加應力隨深度增加而逐漸減小。當深度相同時，附加應力自 地基中心線向兩邊逐漸減小。3.5目前根據什么假設計算地基中的附加應力？這些假設是否合理可行？歸納總結各種荷載作用下地基 附加 應力的計算方法。假設地基均質和各向同性的線性變形體，然后按彈性力學解答計算附加應力，其實，地基土并非所假設的 那樣，應該考慮地基不均勻和各向異

10、性對附加應力計算的影響。計算方法見課本3.6試簡述太沙基的有效應力原理 飽和土中的總應力為有效應力和孔隙水壓力之和，或者說有效應力等于總應 力減去孔隙水壓力。第四章（這章當初老師沒畫思考題，以周一復習為主）第五章5.1什么是土的抗剪強度？什么是土的抗剪強度指標？試說明土的抗剪強度的來源。對一定的土類，其 抗剪強 度指標是否為一個定值？為什么？定義：是指土體抵抗剪切破壞的極限能力。土的抗剪強度指標：土的黏聚力和土的內摩擦角。抗剪強度的來源：（1）無粘性土：來源于土粒間的摩擦力（內摩擦力）（2）粘性土：除內摩擦力外，還有內聚力。對一定的土類，其抗剪強度指標也并非常數值，均因試驗方法和土樣的試驗條件

11、等的不同而異，同時，許 多土類的抗剪強度線并非都呈直線狀，隨著應力水平有所變化。5.2何謂土的極限平衡狀態(tài)和極限平衡條件？試用莫爾一庫侖強度理論推求土體極限平衡條件的表達式。當土 體中某點任一平面上的剪應力等于抗剪強度時，將該點即瀕于破壞的臨界狀態(tài)稱為“極限平衡狀態(tài)"o表征 該狀態(tài)下各種應力之間的關系稱為“極限平衡條件” o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 剪應力面是一致的？在通常情況下，剪切破壞面與大主應力面之間的夾角是多少？不一定。因為根據P101圖5.5可知破壞面是莫爾圓與抗剪強度包線相切時切

12、點所代表的平面。當莫爾圓與抗剪強度包線相 切時對應的剪力為最大剪應力時，剪切破壞面與最大剪應力面是一致的。剪切破壞面與大主應力面之間的 夾角是90內摩擦角 （P102）5.4分別簡述直剪試奩和三軸壓縮試驗的原理。比較二者之間的優(yōu)缺點和適用范圍。（原理和適用范圍自己總結下）P103-105直剪實驗的優(yōu)點：構造簡單、操作方便 缺點：（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）剪切面上的剪應力分布不均，在邊緣發(fā)生應力集中現(xiàn)象（3）在剪切 過程 中，剪切面逐漸縮小，而計算抗剪強度時卻按圓截面計算（4）試驗時不能嚴格控制排水條件，不能量測 孔隙水壓力。三軸壓縮實驗的優(yōu)點：能

13、較為嚴格地控制排水條件以及測量試件中孔隙水壓力的變化，試件中的應力 狀態(tài)比較明確，破裂面發(fā)生在最薄弱的部位。缺點：試件中的主應力樓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限抗壓強度？它與土的不排水強度有何關系？如何用無側限抗壓強度試驗來測定黏 性土的 靈敏度？無側限抗壓強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可知不排水抗剪強度為無側限抗壓強度的1/2。測定靈敏度：將已做成無側限抗壓強度試驗的原狀土樣，徹底破壞其結構，并迅速塑成與原狀試樣同體積 的重塑試樣，對重塑試樣進行無側限抗壓強度，測得其無側限抗壓強度。

14、二者比值即為靈敏度。P106公 式 5.155.6試比較黏性土在不同固結和排水條件下的三軸試驗中，其應力條件和孔隙水壓力變化有何特點？并說明所 得的抗剪強度指標各自的適用范圍。P110 （CU、UU、CD）比較多自己總結下5.7試說明在飽和黏性土的不固結不排水試驗結果中（圖 5.22）不管用總應力還是有效應力表示，其莫爾應力圓的半徑為何都不變？對于飽和軟黏土，在不固結不排水條件下進行剪切試驗，可認為內摩擦角 =0,其抗剪強度包線與樓 （樓是字母）軸平行，故莫爾應力圓的半徑為何都不變。/r/r 、 宀第八早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：

15、主動土壓力、被動 土壓力、靜止土壓力。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生的條件，并比較三者數值大小。主動土壓力： 擋土結構物向離開土體的方向移動，致使側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 構物向土體推移，致使側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 擋土結構物不產生任何移動或轉動時，土體作用于結構物的水平壓應力。主動土壓力靜止土壓力被動土壓力6.3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。P

16、124和P129朗金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=0）,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生， 剪應力不為0o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

17、。地基發(fā)生整體剪切破壞，PS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Per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)：當荷 載超過臨界荷載時所對應的區(qū)域稱為塑性變形區(qū)。Per：地基中將要出現(xiàn)但尚未出現(xiàn)塑性變形區(qū)，其相應的荷載為臨界荷載PerP1/4：塑性區(qū)的最大發(fā)展深度控制在基礎寬度1/4,相應的荷載用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Per作為地基土的承載力偏于保守。一般認為在中心垂直荷載下塑性區(qū)最大深度所對應 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？地基的極限承載力Pu是地基承受基礎荷載的極限壓力 影響因素：1、基礎的埋深、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 地質體容易在重力地質作用下發(fā)生蠕動滑坡泥石流等災害。影響因素：1、土的類型及特征2x地質構造條件、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，則要經過穩(wěn) 定性分析計算，確定最小穩(wěn)定性系數Kmin ,對其采取防護措施。6.12何謂無黏性土坡的自然休止角？無黏性土