土力學(xué)于地基基礎(chǔ)

第第頁土力學(xué)于地基基礎(chǔ)作業(yè)一名詞解釋1.土力學(xué)答：土力學(xué)（Soilmechanics）是研究土體在力的作用下的應(yīng)力-應(yīng)變或應(yīng)力-應(yīng)變-時(shí)間關(guān)系和強(qiáng)度的應(yīng)用學(xué)科，是工程力學(xué)的一個(gè)分支。為工程地質(zhì)學(xué)研究土體中可能發(fā)生的地質(zhì)作用提供定量研究的理論基礎(chǔ)和方法。主要用于土木、交通、水利等工程。2.地基答：地基是指建筑物下面支承基礎(chǔ)的土體或巖體。作為建筑地基的土層分為巖石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土。地基有天然地基和人工地基(復(fù)合地基）兩類。天然地基是不需要人加固的天然土層。人工地基需要人加固處理，常見有石屑?jí)|層、砂墊層、混合灰土回填再夯實(shí)等。3.基礎(chǔ)答：基礎(chǔ)是指建筑物地面以下的承重結(jié)構(gòu)，如基坑、承臺(tái)、框架柱、地梁等。是建筑物的墻或柱子在地下的擴(kuò)大部分，其作用是承受建筑物上部結(jié)構(gòu)傳下來的荷載，并把它們連同自重一起傳給地基4.軟弱下臥層答：一般來說，地基由多層土組成時(shí)，持力層以下存在容許承載力小于持力層容許承載力的土層時(shí)，這樣的土層叫做軟弱下臥層。5.土體答：土體不是由單一而均勻的土組成的，而是由性質(zhì)各異、厚薄不等的若干土層以特定的上下次序組合在一起。因而土體不是簡單的土層組合.而是與工程建筑的安全、經(jīng)濟(jì)和正常使用有關(guān)的土層組合體。6.界限粒徑答：1、粗粒土為粒徑d：0.075mm>d>0.005mm；2、細(xì)粒土為粒徑d：d<0.005mm3、據(jù)此判斷為臨界粒徑為0.075mm7.土的顆粒級(jí)配答：土的顆粒級(jí)配：土中所含各粒組的相對(duì)含量，以土?？傊氐陌俜?jǐn)?shù)表示。土的顆粒級(jí)配曲線：縱坐標(biāo)表示小于某土粒的累計(jì)質(zhì)量百分比，橫坐標(biāo)則是用對(duì)數(shù)值表示的土的粒徑。顆粒級(jí)配又稱（粒度）級(jí)配。由不同粒度組成的散狀物料中各級(jí)粒度所占的數(shù)量。常以占總量的百分?jǐn)?shù)來表示。由不間斷的各級(jí)粒度所組成的稱連續(xù)級(jí)配；只由某幾級(jí)粒度所組成的稱間斷級(jí)配。合理的顆粒級(jí)配是使配料獲得低氣孔率的重要途徑。8.界限含水量答：界限含水量通常是指土的液限、塑限和縮限。眾所周知，液限和塑限是粘性土極為重要的指標(biāo)，是粘性土工程分類的主要依據(jù)，和天然含水量一起，是估價(jià)土的工程特性的主要參數(shù)9.土的靈敏度答：土的靈敏度，是指原狀土與其重塑后立即進(jìn)行試驗(yàn)的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度之比值，工程上常用靈敏度St來衡量粘性土結(jié)構(gòu)性對(duì)強(qiáng)度的影響，土的靈敏度越高，結(jié)構(gòu)性越強(qiáng)，受擾動(dòng)后土的強(qiáng)度降低愈多。天然狀態(tài)下的粘性土，由于地質(zhì)歷史作用常具有一定的結(jié)構(gòu)性。當(dāng)天然結(jié)構(gòu)被破壞時(shí)，土粒間的膠結(jié)物質(zhì)以及土粒、離子、水分子之間所組成的平衡體系受到破壞，黏性土的強(qiáng)度降低，壓縮性增高。10.自重應(yīng)力答：自重應(yīng)力是巖土體內(nèi)由自身重量引起的應(yīng)力。巖土體中任一點(diǎn)垂直方向的自重應(yīng)力，等于這一點(diǎn)以上單位面積巖土柱的質(zhì)量。11.基底壓力答：建筑物的荷載通過自身基礎(chǔ)傳給地基，在基礎(chǔ)底面與地基之間便產(chǎn)生了荷載效應(yīng)(接觸應(yīng)力)。它既是基礎(chǔ)作用于地基的基地壓力，同時(shí)又是地基反作用于基礎(chǔ)的基底反力。主要用于計(jì)算地基中的附加應(yīng)力，影響基底壓力分布和大小的因素很多,除與基礎(chǔ)，所受荷載大小及基礎(chǔ)的形狀、尺寸和埋深有關(guān)外,還與基礎(chǔ)本身與地基土的相對(duì)剛度及地基土的性質(zhì)等有關(guān)。12.基底附加壓力答：地基中附加應(yīng)力是指建筑物建造后，基底接觸壓力與基底處土自重應(yīng)力之差，一般將其作為作用于彈性半空間表面上的局部荷載，并根據(jù)彈性理論來求算地基中的附加應(yīng)力。地基中的附加應(yīng)力是使地基發(fā)生變形，引起建筑物沉降的主要原因。13.地基附加應(yīng)力答：地基附加應(yīng)力是指建筑物荷重在土體中引起的附加于原有應(yīng)力之上的應(yīng)力。我們知道土中附加應(yīng)力分布特點(diǎn)是：1、在地面下同一深度的水平面上的附加應(yīng)力不同，沿力的作用線上的附加應(yīng)力最大，向兩邊則逐漸減小。2、距地面愈深，應(yīng)力分布范圍愈大，在同一鉛直線上的附加應(yīng)力不同，愈深則愈小。計(jì)算地基附加應(yīng)力，一般假定地基土是各向同性的、均質(zhì)的線性變形體，而且在深度和水平方向上都是無限延伸的，即把地基看成是均質(zhì)的線性變形半空間，這就可以直接采用彈性力學(xué)中關(guān)于彈性半空間的理論解答。14.土的壓縮性答：土壓縮性是指土受壓時(shí)體積壓縮變小的性質(zhì)。一般認(rèn)為，這主要是由于土中孔隙體積被壓縮而引起的。常用壓縮系數(shù)來反映土壓縮性的大小。土的壓縮性直接影響地基的變形值。15.土的固結(jié)答：土體固結(jié)是土力學(xué)中的一個(gè)概念，指在外荷載作用下，土體內(nèi)的水、氣緩慢地排出，體積逐漸減小的現(xiàn)象。16.壓縮系數(shù)答：壓縮曲線反映了土受壓后的壓縮特性，它的形狀與土試樣的成分、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)以及受力歷史有關(guān)。壓縮性不同的土，其中，e-p曲線的形狀是不一樣的。假定試樣在某一壓力P，作用下已經(jīng)壓縮穩(wěn)定，現(xiàn)增加一壓力增量至壓力Pz。對(duì)于該壓力增量，曲線越陡，土的孑L隙比減少越顯著，表示體積壓縮越大，該土的壓縮性越高。壓縮曲線的坡度可以形象地說明土的壓縮性的高低。17.壓縮模量Es答：在完全側(cè)限的條件下，土的豎向應(yīng)力變化量與其相應(yīng)的豎向應(yīng)變變化量之比，稱為土的壓縮模量，用Es表示。土體在側(cè)限條件下，當(dāng)土中應(yīng)力變化不大時(shí)，壓應(yīng)力增量與壓應(yīng)變增量成正比，其比例系數(shù)Es，稱為土的壓縮模量，或稱側(cè)限壓縮模量，以便與無側(cè)限條件下簡單拉伸或壓縮的彈性模量（楊氏模量）E相區(qū)別。土的壓縮模量是判斷土的壓縮性和計(jì)算地基壓縮變形量的重要指標(biāo)之一。18.沉降差答：沉降差，不同基礎(chǔ)或同一各點(diǎn)間的相對(duì)沉降量。相鄰獨(dú)立基礎(chǔ)沉降量之差，Δs=s1-s2?？蚣芙Y(jié)構(gòu)和地基不均勻、有相鄰荷載影響的高聳結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，變形由沉降量控制。19.土的抗剪強(qiáng)度答：土可以由于拉力過大而開裂，也可以由于剪力過大而破壞。土體中各點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度或所承受的剪應(yīng)力都可以是不均勻的。因此，土體的剪切破壞可能是整體破壞，也可能是局部破壞。工程上有許多情況（如地基承載力、土坡穩(wěn)定以及擋土墻的土壓力等）主要考慮剪切問題。而在粘性土坡穩(wěn)定性的分析中則要考慮三個(gè)問題：計(jì)算方法、抗剪強(qiáng)度τ和安全系數(shù)的確定，三者是互相關(guān)聯(lián)和協(xié)調(diào)的。二、簡答1.地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本要求答：地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)必須滿足三個(gè)基本條件：1、作用于地基上的荷載效應(yīng)（基底壓應(yīng)力）不得超過地基容許承載力或地基承載力特征值，保證建筑物不因地基承載力不足造成整體破壞或影響正常使用，具有足夠防止整體破壞的安全儲(chǔ)備；2、基礎(chǔ)沉降不得超過地基變形容許值，保證建筑物不因地基變形而損壞或影響其正常使用；3、擋土墻、邊坡以及地基基礎(chǔ)保證具有足夠防止失穩(wěn)破壞的安全儲(chǔ)備2.巖石的風(fēng)化種類答：物理風(fēng)化，化學(xué)風(fēng)化，生物風(fēng)化3.第四紀(jì)沉積物有哪些答：第四紀(jì)沉積物是指第四紀(jì)時(shí)期因地質(zhì)作用所沉積的物質(zhì)，一般呈松散狀態(tài)。在第四紀(jì)連續(xù)下沉地區(qū)，其最大厚度可達(dá)1000米。第四紀(jì)沉積物中最常見的化石有哺乳動(dòng)物、軟體動(dòng)物、有孔蟲、介形蟲及植物的孢粉。這些化石，有助于確定第四紀(jì)沉積物的時(shí)代和成因。4.什么是土的結(jié)構(gòu)，有哪些？答：土的結(jié)構(gòu)是指組成土的土粒大小形狀、表面特征、士粒間的連結(jié)關(guān)系和土粒的排列情況。上的粒度成分反映了土粒大小及其組合持征。也是說明土結(jié)構(gòu)特征的主要指標(biāo)。對(duì)士的工程地質(zhì)性質(zhì)影響顯著。土的結(jié)構(gòu)是指土的固體顆粒及其空隙間的集合排列和連接方式。5.土的構(gòu)造及其特征答：在一定土體內(nèi)，結(jié)構(gòu)相對(duì)均一的土層單元體的形態(tài)和組合特征，稱為土的構(gòu)造。它同樣也包括土層單元體的大小、形狀、排列和相互關(guān)系等方面。單元體的分界面稱為結(jié)構(gòu)面或?qū)用妗Ｍ恋臉?gòu)造是土在形成及變化過程中，與各種因素發(fā)生復(fù)雜的相互作用而形成的。所以每一種成因類型的土大都有其所特有的構(gòu)造。例如，殘積土體中不存在層而它與下部基巖往往呈漸變關(guān)系，沒有明顯的分界面;洪積上體由山口至平原(盆地)顆粒由粗逐漸變細(xì)層厚逐漸變小且有透鏡體出現(xiàn)沖積上體呈現(xiàn)“元結(jié)構(gòu)”，且有交錯(cuò)層、沖刷面和透鏡體等;湖積土體呈薄層狀構(gòu)造。6.粒組劃分的標(biāo)準(zhǔn)答：粒組是指按照土的工程性質(zhì)和粒徑大小對(duì)土進(jìn)行劃分。國內(nèi)外都有規(guī)程規(guī)范對(duì)于土的粒組劃分，各種規(guī)范對(duì)于粒組劃分的等級(jí)基本一致，即漂石、卵石、礫石、砂粒、粉粒和粘粒，但不同粒組所采用分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值是有明顯差別的，例如漂石大多采用200mm作為劃分界限，但美國陸軍師團(tuán)采用劃分標(biāo)準(zhǔn)是300mm。卵石、礫石粒組劃分也存在這種現(xiàn)象。而細(xì)粒粒組劃分，中國規(guī)范、美國陸軍師團(tuán)規(guī)范采用分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)相近，即為0.075mm、0.074mm，而英國、澳大利亞規(guī)范采用分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為0.06mm，差值為0.015mm，差別較大。對(duì)于粘粒劃分，也有明顯的差異，英國、澳大利亞規(guī)范采用數(shù)值為0.002mm，而國內(nèi)規(guī)范采用劃分標(biāo)準(zhǔn)是0.005mm，相差2.5倍。毋庸置疑，顆粒大小對(duì)于土的性質(zhì)是有明顯影響的，尤其是粗粒土，其主要受顆粒大小及其含量影響，而細(xì)粒土性質(zhì)不完全取決于顆粒大小及其含量7.土中的水答：土中水的存在形式多種多樣，大致可分為液態(tài)水、氣態(tài)水及固態(tài)水三類。不同類型的水對(duì)土的工程特性起著不同的作用，其中較重要的是結(jié)合水、毛細(xì)水和重力水。其中土中水分子的活動(dòng)能力和結(jié)合水的抗剪強(qiáng)度有著密切的關(guān)系。影響結(jié)合水的抗剪強(qiáng)度因素有很多，如結(jié)合水與土顆粒表面的間距、土顆粒的形狀8.土的物理性質(zhì)指標(biāo)有哪些？哪些是基本指標(biāo)？哪些是換算指標(biāo)？答：常用的土的物理性質(zhì)指標(biāo)主要有：顆粒組成、比重（Gs）、濕密度(ρ)、干密度(ρd)、含水率(ω)、界限含水率(塑限含水率ωP、液限含水率ωL)、孔隙率n、有效孔隙率ne、飽和度Sr、不均勻系數(shù)Cu等。

土是尚未固結(jié)成巖的松、軟堆積物。主要為第四紀(jì)時(shí)的產(chǎn)物。

土與巖石的根本區(qū)別是土不具有剛性的聯(lián)結(jié)，物理狀態(tài)多變，力學(xué)強(qiáng)度低等。

土由各類巖石經(jīng)風(fēng)化作用而成。土位于地殼的表層，是人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的主要地質(zhì)環(huán)境。土與巖石一起是工程巖土學(xué)的研究對(duì)象。9.土分類的目的與原則答：土地分類是土地科學(xué)的基本任務(wù)和重要內(nèi)容之一，也是土地資源評(píng)價(jià)、土地資產(chǎn)評(píng)估和土地利用規(guī)劃研究的基礎(chǔ)和前期性工作。土地分類是土地類型的劃分，其理論是建立在類型學(xué)基礎(chǔ)上。其分類單位是從區(qū)域土地個(gè)體單位所具有的相似屬性中歸納出來的，具有抽象性和概括性。單位級(jí)別愈低，分類標(biāo)志的共同性或相似性則愈多，級(jí)別愈高則共同性愈少10.簡述任意點(diǎn)的垂直附加應(yīng)力計(jì)算方法—角點(diǎn)法答：一種是彈性理論方法；另一種是應(yīng)力擴(kuò)散角法。對(duì)建筑來說，有實(shí)際意義的是均布矩形荷載作用下地基中的附加應(yīng)力，此類型附加應(yīng)力的計(jì)算采用角點(diǎn)法。11.地基土產(chǎn)生壓縮的原因答：壓縮變形是地基土在建筑物荷載作用下的主要變形形式。自然界中的土是一種多孔分散體系，孔隙由水和空氣充填。在建筑物的實(shí)際荷載作用下礦物顆粒和水的體積壓縮變形量可以忽略不計(jì)，因而土的壓縮變形實(shí)質(zhì)上是隨著空氣或水的逸出，顆粒移動(dòng)而使孔隙體積減小造成的。12.地基最終沉降的分層總和法答：1、根據(jù)有關(guān)要求和土體性質(zhì)進(jìn)行地基分層；

2、計(jì)算分層出的自重應(yīng)力，地下水位以下取有效重度進(jìn)行計(jì)算；

3、計(jì)算各分層點(diǎn)的附加應(yīng)力，并求出各分層界面處附加應(yīng)力的平均值；

4、各分層自重應(yīng)力平均值和附加應(yīng)力平均值之和作為該分層受壓后所受總應(yīng)力；

5、確定壓縮層厚度；

6、計(jì)算各分層的壓縮量；

7、計(jì)算基礎(chǔ)平均最終沉降量。13.沉降觀測點(diǎn)的布設(shè)答：(1)建筑物的四角、核心筒四角、大轉(zhuǎn)角處及沿外墻每10～20m處或每隔2～3根柱基上。(2)高低層建筑物、新舊建筑物、縱橫墻等交接處的兩側(cè)。(3)建筑物裂縫、后澆帶和沉降縫兩側(cè)，基礎(chǔ)埋深相差懸殊處，人工地基與天然地基接壤處，不同結(jié)構(gòu)的分界處及填挖方分界處。(4)寬度大于等于15m或小于15m而地質(zhì)復(fù)雜及膨脹土地區(qū)的建筑物，應(yīng)在承重內(nèi)隔墻中部設(shè)內(nèi)墻點(diǎn)，在室內(nèi)地面中心及四周設(shè)地面點(diǎn)。(5)鄰近堆置重物處、受震動(dòng)有顯著影響的部位及基礎(chǔ)下的暗溝處。(6)框架結(jié)構(gòu)建筑的每個(gè)或部分柱基上或縱橫軸線上。(7)筏形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)底板或接近基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)部分之四角處及其中部位置。(8)重型設(shè)備基礎(chǔ)和動(dòng)力設(shè)備基礎(chǔ)的四角、基礎(chǔ)形式或埋深改變處及地質(zhì)條件變化處兩側(cè)。(9)電視塔、煙囪、水塔、油罐、煉油塔、高爐等高聳建筑物，應(yīng)設(shè)在沿周邊與基礎(chǔ)軸線相交的對(duì)稱位置上，點(diǎn)數(shù)不少于4個(gè)。14.土體抗剪強(qiáng)度組成答：土的抗剪強(qiáng)度由土的內(nèi)摩擦角和粘聚力兩部分組成

15.影響土的摩擦強(qiáng)度的主要因素16.莫爾—庫倫強(qiáng)度理論答：材料發(fā)生剪斷破壞的原因主要是某一截面上的切應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限值，但也與該面上的正應(yīng)力有關(guān)。如截面上存在壓應(yīng)力，則與壓應(yīng)力大小有關(guān)的材料內(nèi)摩擦力將阻止截面的滑動(dòng)；如果截面上存在拉應(yīng)力，則截面將容易滑動(dòng)，因此剪斷不一定發(fā)生在最大剪應(yīng)力的截面上。在三向應(yīng)力狀態(tài)下，如果不考慮中間應(yīng)力σ2，對(duì)材料破壞的影響，則一點(diǎn)處的最大切應(yīng)力或較大切應(yīng)力可由最大和最小主應(yīng)力σ1和σ3所畫的應(yīng)力圓決定。材料在破壞時(shí)的應(yīng)力圓稱“極限應(yīng)力圓”，根據(jù)σ1和σ3

的不同比值(如單軸拉伸、單軸壓縮、純剪，各種不同大小應(yīng)力比的三軸壓縮試驗(yàn)等)，可作出一系列極限應(yīng)力圓，這些應(yīng)力圓的公共包絡(luò)線（右圖所示）便是材料破壞的臨界線。17.地基的破壞形式有三種：一是整體剪切破壞，二是局部剪切破壞，三是沖剪破壞（又稱刺入剪切破壞）。

（A1）地基破壞的模式整體剪切破壞：三角壓密區(qū)，形成連續(xù)滑動(dòng)面，兩側(cè)擠出并隆起，有明顯的兩個(gè)拐點(diǎn)。淺基下密砂硬土堅(jiān)實(shí)地基。

（2）地基破壞的模式局部剪切破壞：基礎(chǔ)下塑性區(qū)到地基某一范圍，滑動(dòng)面不延伸到地面，基礎(chǔ)兩側(cè)地面微微隆起，沒有出現(xiàn)明顯的裂縫。常發(fā)生于中等密實(shí)砂土中。

（3）地基破壞的模式刺入剪切破壞（沖剪破壞）：基礎(chǔ)下土層發(fā)生壓縮變形，基礎(chǔ)下沉，當(dāng)荷載繼續(xù)增加，附近土體發(fā)生豎向剪切破壞。三、論述1.論述土的物理性質(zhì)指標(biāo)？哪些是基本指標(biāo)？哪些是換算指標(biāo)？答：土的各組成部分的質(zhì)量和體積之間的比例關(guān)系，用土的三項(xiàng)比例指標(biāo)表示，稱為土的物理性指標(biāo)。直接測定的指標(biāo)：土的密度，含水量，相對(duì)密度2.地基巖土的工程分類答：土從工程建筑觀點(diǎn)對(duì)組成地殼的任何一種巖石和土的統(tǒng)稱。巖土可細(xì)分為堅(jiān)硬的（硬巖）、次堅(jiān)硬的（軟巖）、軟弱聯(lián)結(jié)的、松散無聯(lián)結(jié)的和具有特殊成分、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)和性質(zhì)的五大類。中國習(xí)慣將前兩類稱巖石，后三類稱土，統(tǒng)稱之謂“巖土”。3.土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)方法答：土的抗剪強(qiáng)度是土的一個(gè)重要力學(xué)性能指標(biāo)。在計(jì)算承載力、評(píng)價(jià)地基的穩(wěn)定性以及計(jì)算擋土墻的土壓力時(shí)，都要用到土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，因此，正確地測定土的抗剪強(qiáng)度在工程上具有重要意義。

抗剪強(qiáng)度的試驗(yàn)方法有多種，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)常用的有直接剪切試驗(yàn)、三軸壓縮試驗(yàn)和無側(cè)限抗壓試驗(yàn)、在現(xiàn)場原位測試的有十字板剪切試驗(yàn)，大型直接剪切試驗(yàn)等。四、認(rèn)真學(xué)習(xí)課件中的例題計(jì)算五、討論1.結(jié)合自己的經(jīng)歷，談?wù)勛约褐赖幕A(chǔ)形式答：1、條形基礎(chǔ)：當(dāng)建筑物上部結(jié)構(gòu)采用墻承重時(shí)，基礎(chǔ)沿墻身設(shè)置，多做成長條形，這類基礎(chǔ)稱為條形基礎(chǔ)或帶形基礎(chǔ)。2、獨(dú)立基礎(chǔ)：當(dāng)建筑物上部結(jié)構(gòu)采用框架結(jié)構(gòu)或單層排架結(jié)構(gòu)承重時(shí)，基礎(chǔ)常采用方形或矩形的獨(dú)立式基礎(chǔ)，這類基礎(chǔ)稱為獨(dú)立式基礎(chǔ)或柱式基礎(chǔ)。3、筏板基礎(chǔ)：當(dāng)建筑物上部荷載大，而地基又較弱，這時(shí)采用簡單的條形基礎(chǔ)已不能適應(yīng)地基變形的需要，通常將墻或柱下基礎(chǔ)連成一片，使建筑物的荷載承受在一塊整板上成為筏板基礎(chǔ)。4、箱形基礎(chǔ)：當(dāng)板式基礎(chǔ)做得很深時(shí)，常將基礎(chǔ)改做成箱形基礎(chǔ)。箱形基礎(chǔ)是由鋼筋混凝土底板、頂板和若干縱、橫隔墻組成的整體結(jié)構(gòu)。5、樁基礎(chǔ)：樁基礎(chǔ)由基樁和連接于樁頂?shù)某信_(tái)共同組成。若樁身全部埋于土中，承臺(tái)底面與土體接觸，則稱為低承臺(tái)樁基；若樁身上部露出地面而承臺(tái)底位于地面以上，則稱為高承臺(tái)樁基。2.結(jié)合自己的生活環(huán)境，按巖土的工程分類