土力學(xué)習(xí)題及答案--第四章.

1、Q2 第 4 章土中應(yīng)力一簡答題1何謂土中應(yīng)力？它有哪些分類和用途？2怎樣簡化土中應(yīng)力計(jì)算模型？在工程中應(yīng)注意哪些問題？3地下水位的升降對土中自重應(yīng)力有何影響？在工程實(shí)踐中，有哪些問題應(yīng)充分考慮其影響？4基底壓力分布的影響因素有哪些？簡化直線分布的假設(shè)條件是什么？5如何計(jì)算基底壓力和基底附加壓力？兩者概念有何不同？6土中附加應(yīng)力的產(chǎn)生原因有哪些？在工程實(shí)用中應(yīng)如何考慮？7在工程中，如何考慮土中應(yīng)力分布規(guī)律？二填空題1.土中應(yīng)力按成因可分為和。2.土中應(yīng)力按土骨架和土中孔隙的分擔(dān)作用可分為和。3.地下水位下降則原水位出處的有效自重應(yīng)力。4.計(jì)算土的自重應(yīng)力應(yīng)從算起。5.計(jì)算土的自重應(yīng)力時(shí)，地下水

2、位以下的重度應(yīng)取。三選擇題1建筑物基礎(chǔ)作用于地基表面的壓力，稱為（）。(A) 基底壓力 ； (B) 基底附加壓力 ； (C)基底凈反力 ； (D) 附加應(yīng)力2在隔水層中計(jì)算土的自重應(yīng)力c 時(shí)，存在如下關(guān)系（）。(A) =靜水壓力(B) =總應(yīng)力，且靜水壓力為零(C) =總應(yīng)力，但靜水壓力大于零(D) =總應(yīng)力靜水壓力，且靜水壓力大于零3當(dāng)各土層中僅存在潛水而不存在毛細(xì)水和承壓水時(shí)，在潛水位以下的土中自重應(yīng)力為（）。(A) 靜水壓力(B) 總應(yīng)力(C) 有效應(yīng)力，但不等于總應(yīng)力(D) 有效應(yīng)力，但等于總應(yīng)力4地下水位長時(shí)間下降，會使（）。(A) 地基中原水位以下的自重應(yīng)力增加(B) 地基中原水位

3、以上的自重應(yīng)力增加(C) 地基土的抗剪強(qiáng)度減小(D) 土中孔隙水壓力增大5通過土粒承受和傳遞的應(yīng)力稱為（）。(A) 有效應(yīng)力 ； (B) 總應(yīng)力 ； (C) 附加應(yīng)力 ； (D) 孔隙水壓力6某場地表層為4m 厚的粉質(zhì)黏土，天然重度=18kN/m3，其下為飽和重度sat=19 kN/m3的很厚的黏土層，地下水位在地表下4m處，經(jīng)計(jì)算地表以下2m 處土的豎向自重應(yīng)力為（ ）。(A)72kPa ；(B)36kPa ； (C)16kPa；(D)38kPa7同上題，地表以下5m 處土的豎向自重應(yīng)力為（）。(A)91kPa；(B)81kPa ；(C)72kPa ；(D)41kPa8某柱作用于基礎(chǔ)頂面的荷

4、載為800kN ，從室外地面算起的基礎(chǔ)深度為1.5m，室內(nèi)地面比23(A)229.7kPa；(B)230 kPa ；(C)233 kPa ；(D)236 kPa9由建筑物的荷載在地基內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力稱為（）。(A) 自重應(yīng)力 ； (B) 附加應(yīng)力 ； (C)有效應(yīng)力 ； (D) 附加壓力10已知地基中某點(diǎn)的豎向自重應(yīng)力為100 kPa，靜水壓力為20 kPa，土的靜止側(cè)壓力系數(shù)為 0.25，則該點(diǎn)的側(cè)向自重應(yīng)力為（）。(A)60kPa ；(B)50kPa ；(C)30 kPa ；(D)25kPa11由于建筑物的建造而在基礎(chǔ)底面處產(chǎn)生的壓力增量稱為（）。(A) 基底壓力 ； (B) 基底反力 ； (

5、C)基底附加應(yīng)力 ； (D)基底凈反力12計(jì)算基礎(chǔ)及上回填土的總重量時(shí)，其平均重度一般?。ǎ?。(A)17kN/m 3 ；(B)18 kN/m 3；(C)20 kN/m 3 ；(D)22kN/m 313在單向偏心荷載作用下，若基底反力呈梯形分布，則偏心距與矩形基礎(chǔ)長度的關(guān)系為（）。(A)；(B)； (C)；(D)14設(shè) b 為基礎(chǔ)底面寬度，則條形基礎(chǔ)的地基主要受力層深度為（）。(A)3b ；(B)4b ；(C)5b；(D)6b ；15設(shè) b 為基礎(chǔ)底面寬度，則方形基礎(chǔ)的地基主要受力層深度為（）。(A)1.5b；(B)2b；(C)2.5b；(D)3b ；16已知兩矩形基礎(chǔ)，一寬為2m，長為 4m，

6、另一寬為4m，長為 8m，若兩基礎(chǔ)的基底附加壓力相等，則兩基礎(chǔ)角點(diǎn)下附加應(yīng)力之間的關(guān)系是（）。(A) 兩基礎(chǔ)基底下 z 深度處應(yīng)力豎向應(yīng)力分布相同(B) 小尺寸基礎(chǔ)角點(diǎn)下z 深度處應(yīng)力與大尺寸基礎(chǔ)角點(diǎn)下2z 深度處應(yīng)力相等(C) 大尺寸基礎(chǔ)角殿下z 深度處應(yīng)力與小尺寸基礎(chǔ)焦點(diǎn)下2z 深度處應(yīng)力相等17當(dāng)?shù)叵滤煌蝗粡牡乇硐陆抵粱灼矫嫣?，對基底附加?yīng)力的影響是（）。(A) 沒有影響；(B) 基底附加壓力增大；(C) 基底附加壓力減小18當(dāng)?shù)鼗懈郊討?yīng)力曲線為矩形時(shí)，則地面荷載形式為（）。(A) 圓形均布荷載(B) 矩形均布荷載(C) 條形均布荷載(D) 無窮均布荷載19計(jì)算土中自重應(yīng)力時(shí)，地下

7、水位以下的土層應(yīng)采用（）。(A) 濕重度 ；(B) 飽和重度；(C)浮重度；(D)天然重度20在基底附加壓力的計(jì)算公式P0=Pmd， d 為（）。(A) 基礎(chǔ)平均深度(B) 從室內(nèi)地面算起的深度(C) 從室外地面算起的深度(D) 從天然地面算起的埋深，對于新填土場地應(yīng)從老天然地面算起四、判斷改錯(cuò)題1在均質(zhì)地基中，豎向自重應(yīng)力隨深度線性增加，而側(cè)向自重應(yīng)力則呈非線性增加2由于土中自重應(yīng)力屬于有效應(yīng)力，因而與地下水位的升降無關(guān)3若地表為一無限大的水平面，則土的重力在土中任一豎直面上產(chǎn)生的剪應(yīng)力等于零4在基底附加壓力的計(jì)算公式中，對于新填土場地，基底處土的自重應(yīng)力應(yīng)從填土面算起5增大柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的埋

8、深，可以減小基底的平均附加壓力6柱下獨(dú)立基礎(chǔ)埋深的大小對基底附加應(yīng)力影響不大7由于土的自重應(yīng)力屬于有效應(yīng)力，因此在建筑物建造后，自重應(yīng)力仍會繼續(xù)使土體產(chǎn)生變形8土的靜止側(cè)壓力系數(shù)K0 為土的側(cè)向與豎向自重應(yīng)力之比9在弱透水土層中，若地下水位短時(shí)間下降，則土的自重應(yīng)力不會明顯增大10基底附加壓力在數(shù)值上等于上部結(jié)構(gòu)荷載在基底所產(chǎn)生的壓力增量11豎向附加應(yīng)力的分布范圍相當(dāng)大， 它不僅分布在荷載面積之下， 而且還分布到荷載面積以外，這就是所謂的附加應(yīng)力集中現(xiàn)象五計(jì)算題1某建筑場地的地層分布均勻，第一層雜填土厚1.5m，=17KN/；第二層粉質(zhì)黏土厚4m,=19KN/,=2.73,w =31%, 地下

9、水位在地面下2m 深處；第三層淤泥質(zhì)黏土厚8m，=18.2KN/,=2.74,w=41%; 第四層粉土厚3m,=19.2KN/,=2.72,w=27%;第五層砂巖未鉆穿。試計(jì)算各層交界處的豎向自重應(yīng)力，并繪出沿深度分布圖。（答案：第四層底=306.9KPa ）2某構(gòu)筑物基礎(chǔ)如圖4-1基礎(chǔ)埋深為2m,底面尺寸為所示，在設(shè)計(jì)地面標(biāo)高處作用有偏心荷載680KN, 偏心距1.31m,4m2m。試求基底平均壓力和邊緣最大壓力，并繪出沿偏心方向的基底壓力分布圖。（答案：=301KPa ）圖 4-13某矩形基礎(chǔ)的底面尺寸為4m2.4m,設(shè)計(jì)地面下深埋為面以上的荷載為1200KN, 基底標(biāo)高處原有土的加權(quán)平均

10、重度為1.2m( 高于天然地面0.2m),設(shè)計(jì)地18KN/。試求基底水平面1 點(diǎn)及2 點(diǎn)下各3.6m深度點(diǎn)及點(diǎn)處的地基附加應(yīng)力值（見圖4-2）。（答案：點(diǎn)處=28.3KPa ）圖 4-24某條形基礎(chǔ)的寬度為2m，在梯形分布的條形荷載（基底附加應(yīng)力）下，邊緣（=200KPa,(=100KPa ，試求基底寬度中點(diǎn)下和邊緣兩點(diǎn)下各3m及6m深度處值的值。（答案：中點(diǎn)下3m及6m處分別為59.4 及31.2KPa）5某路基的寬度為8m(頂 )和16m（底），高度H為 2m（圖4-3），填土重度為18KN/,試求路基底面中心點(diǎn)和邊緣點(diǎn)下深度位m 處地基附加應(yīng)力值。（答案：中心點(diǎn)下2m深處=35.41KP

11、a）圖 4-36 按圖 4 4 中給出的資料，計(jì)算地基中各土層分界處的自重應(yīng)力。如地下水位因某種原因驟然下降至35.0高程，細(xì)砂層的重度為=18.2kN/m 3，問此時(shí)地基中的自重應(yīng)力有何改變？圖 447某場地自上而下的土層分布為：雜填土，厚度1m， =16kN/m 3；粉質(zhì)黏土，厚度5m，=19kN/m 3，/ =10kN/m 3， K0=0.32；砂土。地下水位在地表以下2m 深處。試求地表下4m 深處土的豎向和側(cè)向有效自重應(yīng)力，豎向和側(cè)向總應(yīng)力。8 某外墻下條形基礎(chǔ)底面寬度為b=1.5m，基礎(chǔ)底面標(biāo)高為 -1.50m ，室內(nèi)地面標(biāo)高為 0.000，室外地面標(biāo)高為 -0.60m ，墻體作用

12、在基礎(chǔ)頂面的豎向荷載F=230kN/m，試求基底壓力 P。9某場地地表 0.5m 為新填土，=16kN/m3，填土下為黏土，=18.5kN/m 3， w=20 ，ds=2.71，地下水位在地表下 1m?，F(xiàn)設(shè)計(jì)一柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，已知基底面積A=5m2 ，埋深 d=1.2m，上部結(jié)構(gòu)傳給基礎(chǔ)的軸心荷載為F=1000kN 。試計(jì)算基底附加壓力P0。10某柱下方形基礎(chǔ)邊長4m，基底壓力為300kPa，基礎(chǔ)埋深為1.5 ，地基土重度為 18kN/m3 ，試求基底中心點(diǎn)下4m 深處的豎向附加應(yīng)力。已知邊長為2m 的均布方形荷載角點(diǎn)和中心殿下 4m 深處的豎向附加應(yīng)力系數(shù)分別為0.084 和 0.108。11

13、 已知條形均布荷載P =200kPa，荷載面寬度 b=2m，試按均布矩形荷載下的附加應(yīng)力計(jì)0算公式計(jì)算條形荷載面中心殿下2m深處的豎向附加應(yīng)力。12 有相鄰兩荷載面積A 和 B，其尺寸，相應(yīng)位置及所受荷載如圖4 5 所示。若考慮相鄰荷載 B 的影響，試求A 荷載中心點(diǎn)以下深度z=2m 處的豎向附加應(yīng)力z。圖 4513 某地基地表至4.5m 深度為砂土層， 4.59.0m 為黏土層，其下為不透水頁巖。地下水位距地表 2.0m 。已知水位以上砂土的平均孔隙比為0.52，平均飽和度為 37，黏土的含水量為 42，砂土和黏土的相對密度均為2.65 。試計(jì)算地表至黏土層底面范圍內(nèi)的豎向總應(yīng)力，有效應(yīng)力和

14、孔隙水壓力，并繪制相應(yīng)的應(yīng)力分布圖。（取w=9.81kN/m3 ）14 圖 46中所示的柱下獨(dú)立基礎(chǔ)底面尺寸為5m 2.5m，試根據(jù)圖中所給資料計(jì)算基底壓力，及基底中心點(diǎn)下2.7m 深處的豎向附加應(yīng)力。圖 4615 已知一條形基礎(chǔ)底面尺寸為60m4m，設(shè)基底壓力均勻分布，基底中心點(diǎn)下2m深度處的豎向附加應(yīng)力為，問基底角點(diǎn)下4m 深度處豎向附加應(yīng)力為多少？16 圖 4 7 所示為一座平面是 L 形的建筑物的筏型基礎(chǔ)，試按角點(diǎn)法計(jì)算地基附加應(yīng)力的概念分析建筑物上各點(diǎn) AF 中，哪一點(diǎn)的沉降最大？為什么？圖 47第四章參考答案一、簡答題1. 【答】土體在自重、 建筑物荷載及其它因素的作用下均可產(chǎn)生土

15、中應(yīng)力。一般來說土中應(yīng)力是指自重應(yīng)力和附加應(yīng)力。土中應(yīng)力按其起因可分為自重應(yīng)力和附加應(yīng)力兩種。自重應(yīng)力是指土體在自身重力作用下產(chǎn)生的尚未完成的壓縮變形，因而仍將產(chǎn)生土體或地基的變形。附加應(yīng)力它是地基產(chǎn)生變形的的主要原因，也是導(dǎo)致地基土的強(qiáng)度破壞和失穩(wěn)的重要原因。土中應(yīng)力安土骨架和土中孔隙的分擔(dān)作用可分為有效應(yīng)力和孔隙應(yīng)力兩種。土中有效應(yīng)力是指土粒所傳遞的粒間應(yīng)力。它是控制土的體積（變形）和強(qiáng)度兩者變化的土中應(yīng)力。土中孔隙應(yīng)力是指土中水和土中氣所傳遞的應(yīng)力。2. 【答】我們把天然土體簡化為線性彈性體。 即假設(shè)地基土是均勻、 連續(xù)、各向同性的半無限空間彈性體而采用彈性理論來求解土中應(yīng)力。當(dāng)建筑物荷

16、載應(yīng)力變化范圍比較大， 如高層建筑倉庫等筒體建筑就不能用割線代替曲線而要考慮土體的非線性問題了。3. 【答】地下水下降，降水使地基中原水位以下的有效自重應(yīng)力增加與降水前比較猶如產(chǎn)生了一個(gè)由于降水引起的應(yīng)力增量，它使土體的固結(jié)沉降加大，故引起地表大面積沉降。地下水位長期上升（如筑壩蓄水）將減少土中有效自重應(yīng)力。1、 若地下水位上升至基礎(chǔ)底面以上，它對基礎(chǔ)形成浮力使地基土的承載力下降。2、 地下水位上升，如遇到濕陷性黃土造成不良后果（塌陷）3、 地下水位上升，粘性土濕化抗剪強(qiáng)度降低。4. 【答】基底壓力的大小和分布狀況與荷載的大小和分布、基礎(chǔ)的剛度、基礎(chǔ)的埋置深度以及地基土的性質(zhì)等多種因素。假設(shè)條

17、件：剛性基礎(chǔ)、基礎(chǔ)具有一定的埋深，依據(jù)彈性理論中的圣維南原理。5. 【答】基地壓力P 計(jì)算：( 中心荷載作用下)( 偏心荷載作用下)基地壓力計(jì)算：基地壓力P 為接觸壓力。這里的“接觸”，是指基礎(chǔ)底面與地基土之間的接觸，這接觸面上的壓力稱為基底壓力?；赘郊訅毫樽饔迷诨A(chǔ)底面的凈壓力。是基底壓力與基底處建造前土中自重應(yīng)力之差，是引起地基附加應(yīng)力和變形的主要原因。6. 【答】由外荷載引起的發(fā)加壓力為主要原因。需要考慮實(shí)際引起的地基變形破壞、強(qiáng)度破壞、穩(wěn)定性破壞。7. 【答】由于附加應(yīng)力擴(kuò)散分布，他不僅發(fā)生在荷載面積之下，而且分布在荷載面積相當(dāng)大的范圍之下。所以工程中：1、 考慮相鄰建筑物時(shí)，新老

18、建筑物要保持一定的凈距，其具體值依原有基礎(chǔ)荷載和地基土質(zhì)而定，一般不宜小于該相鄰基礎(chǔ)底面高差的1-2 倍；2、 同樣道理，當(dāng)建筑物的基礎(chǔ)臨近邊坡即坡肩時(shí)，會使土坡的下滑力增加，要考慮和分析邊坡的穩(wěn)定性。要求基礎(chǔ)離開邊坡有一個(gè)最小的控制距離a.3、 應(yīng)力和應(yīng)變時(shí)聯(lián)系在一起的，附加應(yīng)力大，地基變形也大；反之，地基變形就小，甚至可以忽略不計(jì)。因此我們在計(jì)算地基最終沉降量時(shí)，“沉降計(jì)算深度”用應(yīng)力比法確定。二、填空題1 自重應(yīng)力、附加應(yīng)力2 有效應(yīng)力、孔隙壓力3 增加4 天然地面（老天然地面）5 有效重度（浮重度）三、選擇題1 .A2 .B3.C 4.A 5.A6 .B7.B8 .C9.B 10 .D

19、 11 .C 12 .C 13. A14. A15.A16 .B 17 .A18 .D19.C20.D四、判斷改錯(cuò)題1，均呈線性增長。234，應(yīng)從老天然地面算起。5，從計(jì)算公式可以看出，由于一般略小于20，故增大埋深反而會使略有增加。67，土的自重應(yīng)力引起的土體變形在建造房屋前已經(jīng)完成，只有新填土或地下水位下降等才會引起變形。8，應(yīng)為側(cè)向與豎向有效自重應(yīng)力之比。9，因?yàn)橛行?yīng)力的增長在弱透水土層中需較長的時(shí)間。10，還應(yīng)包括基礎(chǔ)及其上回填土的重量在基底所產(chǎn)生的壓力增量。11，改“集中”為“擴(kuò)散”。五、計(jì)算題1解：第一層底：第二層土：地下水位處：層底：第三層底：第四層底：第五層頂：（圖略）2解：

20、荷載因偏心而在基底引起的彎矩為：基礎(chǔ)及回填土自重：偏心距：因，說明基底與地基之間部分脫開，故應(yīng)從新分布計(jì)算（圖略）3解：基底壓力：基底附加壓力 :點(diǎn): 過 1 點(diǎn)將基底分成相等的兩塊，每塊尺寸為故，查表 4-5 得故有：點(diǎn)：過 2 點(diǎn)做如下圖所示矩形，對矩形ac2d，查表 4-5 得；對矩形 bc21，查表 4-5 得，故abcd124解：圖表求解（查找相對應(yīng)的系數(shù)用表）均布荷載=100kPa三角形分布荷載=100kPa總鉛直應(yīng)Z(m)z/b力x/b（ kPa）x/b（ kPa）（kPa）中點(diǎn)31.500.39639.60.50.22059.6下6300.20820.80.50.10410.431.2荷載31.50.50.33433.400.14514.547.9最小端6