土力學(xué)的幾個(gè)問題

1、(1 何謂土粒粒組？土粒六大粒組劃分標(biāo)準(zhǔn)是什么？各規(guī)范規(guī)定為何有差異？工程上常把大小相近的土粒合并為組，稱為粒組。粒組間的分界線是人為劃定的，劃分時(shí)應(yīng)使粒組界限與粒組性質(zhì)的變化相適應(yīng)，并按一定的比例遞減關(guān)系劃分粒組的界限值。對(duì)粒組的劃分，我國(guó)有關(guān)規(guī)范均將砂粒粒組與粉粒粒組的界限為0.075mm 。其余粒組劃分標(biāo)準(zhǔn)中巖土工程勘察規(guī)范（GB5002194）和建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ789）相同，但土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)（GBJ14590）中將卵石粒組與礫石粒組界限定為60mm 。(2在土的三相比例指標(biāo)中，哪些指標(biāo)是直接測(cè)定的？其余指標(biāo)的導(dǎo)出思路主要是什么？通過試驗(yàn)測(cè)定的指標(biāo)有土的密度、土粒密度和含水

2、量，換算指標(biāo)包括土的干密度（干重度）、飽和密度（飽和重度）、有效重度、孔隙比、孔隙率和飽和度。換算指標(biāo)可以從其基本定義出發(fā)通過三相組成的體積、重量關(guān)系導(dǎo)出。(3砂土的密實(shí)度如何判別？不同指標(biāo)如何使用？砂土的密實(shí)程度并不完全取決于孔隙比，而在很大程度上還取決于土的級(jí)配情況。粒徑級(jí)配不同的砂土即使具有相同的孔隙比，但由于顆粒大小不同，顆粒排列不同，所處的密實(shí)狀態(tài)也會(huì)不同。為了同時(shí)考慮孔隙比和級(jí)配的影響，工程中一般采用砂土相對(duì)密實(shí)度將砂土劃分為密實(shí)、中密、和松散三種密實(shí)度。實(shí)際工程中還有利用標(biāo)準(zhǔn)慣入試驗(yàn)指標(biāo)N63.5值的大小評(píng)判砂土的密實(shí)度。(4在土類定名時(shí)，無粘性土與粘性土各主要依據(jù)什么指標(biāo)？無粘

3、性土依據(jù)的是土粒的粒徑大小與級(jí)配，粘性土則主要依據(jù)土的狀態(tài)特性指標(biāo)塑性指數(shù)來定名。(5達(dá)西滲透定律的應(yīng)用條件是什么？達(dá)西定律是由砂質(zhì)土體實(shí)驗(yàn)得到的，后來推廣應(yīng)用于其他土體如粘土和具有細(xì)裂隙的巖石等。在某些條件下，滲透并不一定符合達(dá)西定律， 當(dāng)滲透速度較小時(shí)，砂土、粘土中的滲透速度很小，其滲流可以看作是一種水流流線互相平行的流動(dòng)層流，滲流運(yùn)動(dòng)規(guī)律符合達(dá)西定律。粗顆粒土（如礫、卵石等）當(dāng)水力梯度較小時(shí)，流速不大，滲流可認(rèn)為是層流, 達(dá)西定律仍然適用。當(dāng)水力梯度較大時(shí)，流速增大，滲流將過渡為不規(guī)則的相互混雜的流動(dòng)形式紊流, 這時(shí)達(dá)西定律不再適用。因此，在實(shí)際工作中我們還要注意達(dá)西定律的適用范圍。(6

4、滲透變形中那種變形容易發(fā)生？滲透變形的發(fā)生與地基土的性質(zhì)有很大關(guān)系，在比較均勻的粉砂層中較易發(fā)生流砂現(xiàn)象，而在粗粒土中夾有細(xì)粒土?xí)r，則容易發(fā)生管涌現(xiàn)象。(7地基中自重應(yīng)力的分布有什么特點(diǎn)？自重應(yīng)力沿深度方向?yàn)榫€性分布（三角形分布）在土層的分層界面和地下水位處有轉(zhuǎn)折。(8為什么自重應(yīng)力和附加應(yīng)力的計(jì)算方法不同？自重應(yīng)力的應(yīng)力狀態(tài)可看成一個(gè)二維應(yīng)力狀態(tài)（s2=s3），而附加應(yīng)力計(jì)算中除條形荷載情況外一般為三維應(yīng)力狀態(tài)。(9影響基底反力分布的因素有哪些？基底地基反力的分布規(guī)律主要取決于基礎(chǔ)的剛度和地基的變形條件。對(duì)柔性基礎(chǔ)，地基反力分布與上部荷載分布基本相同，而基礎(chǔ)底面的沉降分布則是中央大而邊緣小，

5、如由土筑成的路堤，其自重引起的地基反力分布與路堤斷面形狀相同。對(duì)剛性基礎(chǔ)（如箱形基礎(chǔ)或高爐基礎(chǔ)等），在外荷載作用下，基礎(chǔ)底面基本保持平面，即基礎(chǔ)各點(diǎn)的沉降幾乎是相同的，但基礎(chǔ)底面的地基反力分布則不同于上部荷載的分布情況。剛性基礎(chǔ)在中心荷載作用下，開始的地基反力呈馬鞍形分布；荷載較大時(shí)，邊緣地基土產(chǎn)生塑性變形，邊緣地基反力不再增加，使地基反力重新分布而呈拋物線分布，若外荷載繼續(xù)增大，則地基反力會(huì)繼續(xù)發(fā)展呈鐘形分布。(10目前根據(jù)什么假設(shè)計(jì)算地基中的附加應(yīng)力？這些假設(shè)是否合理可行？目前計(jì)算土中應(yīng)力的方法仍采用彈性理論公式，將地基土視作均勻的、連續(xù)的、各向同性的半無限體，由于土是三相體，具有明顯的各

6、向異性和非線性特征，這種假定同土體的實(shí)際情況有差別，不過其計(jì)算結(jié)果尚能滿足實(shí)際工程的要求。另外，在雙層地基中，堅(jiān)硬土層上覆蓋著不厚的可壓縮土層即薄壓縮層情況下，將會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象，而軟弱土層上有一層壓縮性較低的土層即硬殼層情況中則將發(fā)生應(yīng)力擴(kuò)散現(xiàn)象，這些情況目前的附加應(yīng)力計(jì)算方法都還無法考慮進(jìn)去。(11為什么可以說土的壓縮變形實(shí)際上是土的孔隙體積的減?。?在常規(guī)的地基壓力下土中顆粒本身的壓縮非常小，可以忽略，即只考慮土的孔隙體積的減小。(12為何有了壓縮系數(shù)還要定義壓縮模量？壓縮系數(shù)是室內(nèi)驗(yàn)算試驗(yàn)中最直接得到的指標(biāo)，是土力學(xué)所特有的指標(biāo)之一。壓縮模量的定義主要是為了利用虎克定律而設(shè)置，工程

7、中也比較習(xí)慣使用這一指標(biāo)。(13計(jì)算地基最終沉降量的分層總和法與應(yīng)力面積法的主要區(qū)別有那些？二者實(shí)用性如何？（1）分層總和法與應(yīng)力面積法的分層原則不同。分層總和法采用盡可能小的薄層而應(yīng)力面積法則一般采用土層的天然分層（地下水位處也有分層）。（2）使用的變形參數(shù)（壓縮模量或壓縮系數(shù)）有區(qū)別。分層總和法一般取對(duì)應(yīng)薄層的荷載下的變形參數(shù)，而應(yīng)力面積法采用的則是平均壓力下的計(jì)算參數(shù)（工程中通常使用E12）。（3）地基沉降計(jì)算壓縮層深度的確定不同。分層總和法采用附加應(yīng)力與自重應(yīng)力比值確定，而應(yīng)力面積法則采用試算方法確定。由于應(yīng)力面積法在工程實(shí)踐中已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，故在實(shí)際工程較多采用應(yīng)力面積法。(1

8、4飽和土的大沙基一維固結(jié)理論考慮的主要因素有那些？ 主要有土層的厚度、排水條件、滲滲透系數(shù)和固結(jié)時(shí)間等因素。(15太沙基的有效應(yīng)力原理與實(shí)際情況差別有多大？實(shí)際工程中的土中滲流問題一般都是三維問題，而且土的滲透系數(shù)在豎向與水平方向的差別也比較大，故在地基固結(jié)問題中采用三維固結(jié)理論考慮滲流的空間效應(yīng)非常重要。但三維固結(jié)理論計(jì)算方法復(fù)雜，計(jì)算參數(shù)也很難獲得，給實(shí)際使用帶來了困難。在通常的地基固結(jié)中，按一維有側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)考慮采用太沙基的有效應(yīng)力原理進(jìn)行分析計(jì)算雖然有誤差，但在目前條件下借助一定經(jīng)驗(yàn)判斷還是非常有效的。(16固結(jié)度的物理意義是什么？地基土的固結(jié)度是指土中超孔隙水壓力隨著時(shí)間的推移而消散

9、的程度，固結(jié)度越大，超孔隙水壓力減小越多而土層中的有效應(yīng)力增加越多。故將其定義為土層在固結(jié)過程中， t 時(shí)刻土層各點(diǎn)土骨架承擔(dān)的有效應(yīng)力圖面積與起始超孔隙水壓力（或附加應(yīng)力）圖面積之比。(17土的應(yīng)力歷史對(duì)土的壓縮性有何影響？在同等壓力下，欠固結(jié)土的壓縮性最大，而土層的超固結(jié)程度越高，土層的壓縮性越小。(18土的抗剪強(qiáng)度是不是一個(gè)定值？對(duì)同一種土，其抗剪強(qiáng)度也不是一個(gè)定值，它與土層的加荷方式（動(dòng)、靜、循環(huán)與否）、加荷速度（快慢）、土層的排水條件以及土層的應(yīng)力歷史等有很大關(guān)系。(19解釋土的內(nèi)摩擦角和粘聚力的含義。內(nèi)摩擦角代表的是土的內(nèi)摩阻力，內(nèi)摩阻力包括土粒之間的表面摩擦力和由于土粒之間的連鎖

10、作用而產(chǎn)生的咬合力。咬合力是指當(dāng)土體相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，將嵌在其它顆粒之間的土粒拔出所需的力，土越密實(shí)。連鎖作用則越強(qiáng)。粘聚力包括原始粘聚力、固化粘聚力和毛細(xì)粘聚力。原始粘聚力主要是由于土粒間水膜受到相鄰?fù)亮Ｖg的電分子引力而形成的，當(dāng)土被壓密時(shí)，土粒間的距離減小，原始粘聚力隨之增大，當(dāng)土的天然結(jié)構(gòu)被破壞時(shí)，原始粘聚力將喪失一些，但會(huì)隨著時(shí)間而恢復(fù)其中的一部分或全部。固化粘聚力是由于土中化合物的膠結(jié)作用而形成的，當(dāng)土的天然結(jié)構(gòu)被破壞時(shí)，則固化粘聚力隨之喪失，而且不能恢復(fù)。毛細(xì)粘聚力是由于毛細(xì)壓力所引起的，一般可忽略不計(jì)。(20土中達(dá)到極限平衡狀態(tài)是否地基已經(jīng)破壞？不一定。地基破壞是在土中形成了一定范圍

11、的滑動(dòng)區(qū)域（連續(xù)滑動(dòng)面）或一定區(qū)域的土層進(jìn)入塑性狀態(tài)，具有一個(gè)從量變到質(zhì)變的過程，土中許多點(diǎn)達(dá)到極限平衡狀態(tài)后才能引起地基破壞。(21直剪試驗(yàn)與三軸試驗(yàn)的實(shí)際使用情況如何？由于直剪試驗(yàn)具有操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，目前在實(shí)際工程中用的最多，但在一些超高層的建筑中，為了提高試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和適用性常常使用三軸試驗(yàn)。(22為什么直剪試驗(yàn)要分快剪，固結(jié)快剪及慢剪？這三種試驗(yàn)結(jié)果有何差別？主要是模擬實(shí)際工程中的不固結(jié)不排水、固結(jié)不排水和固結(jié)排水三種條件，一般來說，快剪，固結(jié)快剪和慢剪得出的強(qiáng)度值是依次遞增的。(23在土的極限平衡評(píng)判中，當(dāng)s1不變時(shí)，為什么s3越小越容易破壞？s1不變時(shí)，為什么s3越小越容易破壞

12、？從摩爾應(yīng)力圓的大小變化即可看出，如果s1不變，s3變小時(shí)摩爾應(yīng)力圓是逐步增大的，它與強(qiáng)度包絡(luò)線距離也越來越近，故s3越小越容易破壞。(24土體中發(fā)生剪切破壞的平面為什么不是剪應(yīng)力值最大的平面？ 判斷土中發(fā)生破壞的條件是強(qiáng)度包絡(luò)線與摩爾應(yīng)力圓的距離，一般情況下，與最大主應(yīng)力面成（45°j/2）的平面最靠近強(qiáng)度包絡(luò)線，即破裂面與大主應(yīng)力面通常成（45°j/2）的角度。只有當(dāng)j 0°時(shí)（飽和軟土不排水剪切），破裂面與最大剪應(yīng)力平面才是一致的。(25飽和軟粘土不固結(jié)結(jié)不排水剪切試驗(yàn)為什么只有Cu 的結(jié)果？ 飽和軟粘土在不固結(jié)結(jié)不排水的條件下剪切時(shí)，由于土粒表面完全被水包

13、裹，表面摩擦力和土粒之間的咬合力都非常小，土粒相對(duì)滑動(dòng)時(shí)幾乎不產(chǎn)生摩擦力，試驗(yàn)得到的內(nèi)摩擦角ju 0º，故其試驗(yàn)結(jié)果只有Cu 值。(26土的抗剪強(qiáng)度為什么既有總應(yīng)力表示法又有有效應(yīng)力表示法？哪一種方法比較合理？為什么？由于土中應(yīng)力可分別用總應(yīng)力和有效應(yīng)力表示，與此對(duì)應(yīng)的土的抗剪強(qiáng)度就既有總應(yīng)力表示法又有有效應(yīng)力表示法。從理論上講，土的抗剪強(qiáng)度的有效應(yīng)力表示法更為合理，但由于實(shí)際地基中孔隙水壓力的測(cè)定存在較大困難，其應(yīng)用受到很大限制。(27影響擋土墻上土壓力的因素中那些最主要，強(qiáng)度指標(biāo)與位移對(duì)土壓力的影響效果如何？擋土墻上土壓力的因素主要包括墻后土體物理性質(zhì)與強(qiáng)度、擋土墻的形狀和高度、

14、擋土墻與土體間的摩擦力、地下水位情況以及墻體位移等。其中土的強(qiáng)度指標(biāo)與墻體位移對(duì)土壓力的影響非常大。(28地下水位升降對(duì)土壓力的影響如何？地下水升高將使自重應(yīng)力減小從而使土壓力減小，但另一方面卻使水壓力增加，對(duì)擋土墻而言總壓力卻是增大的。另外，地下水位的上升還可能引起土體強(qiáng)度的降低。(29在軟粘土地基上填筑路基時(shí)，為了保證路堤不致發(fā)生滑動(dòng)破壞，可以采取那些措施？有條件的情況下可以減緩填土速度，使地基有足夠的固結(jié)排水時(shí)間，促使其抗剪強(qiáng)度增加。也可以對(duì)地基預(yù)先進(jìn)行地基處理，如排水預(yù)壓或砂井、注漿處理等。(30地基變形的三個(gè)階段各有什么特點(diǎn)？地基的破壞型式中分別在什么情況下容易發(fā)生？地基變形的第一階段是近似線性階段，第二階段是部分塑性變形階段，第三階段是完全塑性變形階段。地基的破壞主要有三種型式，整體破壞一般發(fā)生在較硬的土層中，一般土層中發(fā)生局部破壞的情況較多，而軟土中常常發(fā)生刺入破壞。(31臨塑荷載、界限荷載及極限荷載三者有什么關(guān)系？臨塑荷載、界限荷載及極限荷載分