東南大學(xué)土力學(xué)期末

《土力學(xué)》問答題及工程實(shí)例歸納

(完整word版)東南大學(xué)土力學(xué)期末針對土力學(xué)期末考試及土力學(xué)考研中的問答題，希望對大家有幫助。第一章土的物理性質(zhì)及分類1.液化現(xiàn)象基坑開挖當(dāng)土中的水恰好使砂濕潤時(shí),水產(chǎn)生的表面張力可以允許淺層的垂直開挖.然而一旦土中的水發(fā)生蒸發(fā),則可能會(huì)引起坑壁的坍塌。在土中的水還未完全蒸發(fā)前，施工過程中的擾動(dòng)可能導(dǎo)致坑壁的坍塌.在粘土中，垂直開挖基坑坑壁，有可能·在降水對黏土的軟化作用及流入地表張裂縫的過量地表水所產(chǎn)生的靜水壓力聯(lián)合作用下坍塌。水對黏性土的強(qiáng)度產(chǎn)生顯著影響。受浸泡形成的軟泥巴甚至泥漿，干燥后會(huì)堅(jiān)硬的像磚一樣。地下水位降低水位降低可消除浮力，并使得土體的有效重量得到增大，上覆土層重量的增加即應(yīng)力增加。如果下覆土層孔隙體積大則可能產(chǎn)生很大的地面沉降量。施工現(xiàn)場抽取地下水在施工現(xiàn)場通過抽取地下水來降低地下水位，也可能在短期內(nèi)產(chǎn)生30—50mm的地面沉降.如果鄰近的建筑物不能承受這些附加的沉降，也必然引發(fā)工程事故和法律糾紛.疏松單粒結(jié)構(gòu)的土層（砂土及更粗粒的土）未經(jīng)處理一般不宜做建筑物地基無粘性土的密實(shí)度影響無粘性土工程性質(zhì)的主要因素是密實(shí)度，若排列緊密結(jié)構(gòu)穩(wěn)定壓縮性小強(qiáng)度高是良好的地基;反之，若土粒排列疏松,結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定則工程性質(zhì)較差。黏性土的結(jié)構(gòu)性和觸變性土的結(jié)構(gòu)性、靈敏度的概念(2）土的靈敏度越高，其結(jié)構(gòu)性越強(qiáng)，受擾動(dòng)后土的強(qiáng)度明顯降低所以在基礎(chǔ)施工中應(yīng)注意保護(hù)基坑或基槽，盡量減少對坑底土體的擾動(dòng)(3）土的觸變性：飽和黏性土受到擾動(dòng)，強(qiáng)度降低，但當(dāng)擾動(dòng)停止后,土的強(qiáng)度又隨時(shí)間而逐漸恢復(fù)。黏性土的這種抗剪強(qiáng)度隨時(shí)間恢復(fù)的膠體化學(xué)性質(zhì)稱為觸變性。（4）黏性土中沉樁：運(yùn)用振擾得方法，破壞樁側(cè)土與樁尖土的結(jié)構(gòu)，以降低沉樁的阻力，但在沉樁完成后，土的強(qiáng)度可隨時(shí)間部分恢復(fù)，使得樁的承載力增強(qiáng)，這利用了觸變性機(jī)理。（密度之比值）土的壓實(shí)機(jī)理潤滑水膜理論（1,因此擊實(shí)效果就差（2）隨著途中含水率增加，結(jié)合水膜變厚，土粒相對位移阻力變小，擊實(shí)功比較容易克服這種阻力而使得土粒趨于密實(shí)壓實(shí)效果好(完整word版)東南大學(xué)土力學(xué)期末壓實(shí)效果影響因素含水率：最有含水率——充分壓實(shí)——最大干密度水率較低時(shí)，擊實(shí)功能的影響更顯著.良——顆粒大小越均勻效果越差.第二章土的滲透性與土中滲流1.基坑開挖基坑開挖時(shí)，挖穿強(qiáng)透水層與否,基坑中的涌水量相差極大,應(yīng)十分注意.這是因?yàn)閺?qiáng)透水層如夾砂層大大增加了與層面平行滲流的等效滲透系數(shù)影響土滲透系數(shù)的因素（1）土的粒度及礦物成分：顆粒大小、形狀及級配會(huì)影響土中孔隙大小及形狀→影響滲透系數(shù)。土粒越粗越均勻,滲透系數(shù)越大。砂土中含有較多的粉粒和黏粒,滲透系數(shù)大大減小。于水平.實(shí)際工程應(yīng)注意。土中氣體：密閉氣泡會(huì)阻塞水的滲流（水中氣體分離形成密閉氣泡,水中的含氣量影響土的滲透性。（4)水的性質(zhì)：①溫度高，黏滯度低；溫度低,則黏滯度高，以10℃為滲透系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)溫度。②保持土的原始狀態(tài)并消除人為因素影響.流砂現(xiàn)象描述:在向上的滲流力作用下,土粒群發(fā)生懸浮、移動(dòng)的現(xiàn)象水流沿著板樁從左向右滲流時(shí)，板樁的入土深度不能少于上下游水頭差H的一半。4管涌現(xiàn)象描述：在滲流作用下，土中的細(xì)顆粒在粗顆粒之間的孔隙移動(dòng)甚至隨水流消失,造成土中的孔隙不斷擴(kuò)大，滲流速度不斷增大，因而粗顆粒的圖也相繼被水流逐漸帶走，最終導(dǎo)致形成貫通的滲流通道,造成土體塌陷。發(fā)生條件：滲流力雖然不足以誘發(fā)流砂現(xiàn)象,但土中的細(xì)小顆粒仍有可能穿過粗顆粒之間的孔隙被滲流挾帶而走。時(shí)間長了，就會(huì)形成管狀空洞.流砂和管涌的區(qū)別：①流砂發(fā)生時(shí)水力梯度大于臨界水力梯度，而管涌水力梯度可以小于臨界水力梯度。②流砂發(fā)生在滲流溢出處，而管涌既可以發(fā)生在滲流溢出處，也可發(fā)生在土體內(nèi)部③流砂往往具有突然性，管涌是隨時(shí)間發(fā)展得漸進(jìn)性質(zhì)破壞④流砂只發(fā)生在水流方向，管涌則沒有此限制⑤只要水力梯度達(dá)到一定值,任何類型的土都會(huì)發(fā)生流砂,但管涌要求在一定級配的無粘性土中（＞10）且土中粗粒構(gòu)成的孔隙直徑必須大于細(xì)顆粒直徑。滲透破壞的防治減小水力梯度對防止任何形式的滲透破壞都是有效的①上游：垂直防滲→地下連續(xù)墻、板樁、齒槽、帷幕灌漿水平防滲→上游鋪設(shè)不透水鋪蓋原理均是增大滲流路徑減小水力梯度②下游:設(shè)置減壓溝、減壓井→減小水頭差弱透水層加重蓋→增大滲流路徑,減小水力梯度(2)防治管涌:除了以上方法外還有以下方法①1-31保證不讓上一層的細(xì)粒土從下一層粗粒土中被帶出。②土工布土網(wǎng)墊層等材料作反濾層(完整word版)東南大學(xué)土力學(xué)期末防止?jié)B透破壞的一般原則：上檔下排，高水頭防滲、低水頭排水達(dá)西定律條件：水流是層流。超出達(dá)西定律使用范圍的兩種情況：水通道。滲流只有在較大的水力梯度下擠開水膜的阻塞才能發(fā)生③粒土（礫、卵石中滲流且水力梯度較大：紊流而非層流兩個(gè)基本假設(shè)：①以整個(gè)試樣截面積計(jì)算的假想滲流速度。q=k＊i*A,A采用全截面面積,故k算滲流速度小于實(shí)際滲流速度②水的實(shí)際流程大于試樣長度，達(dá)西定律考慮了以試樣長度計(jì)算平均水力梯度，而不是局部真正的水力梯度.第三章土中應(yīng)力基地壓力大小和分布狀況的影響因素：①荷載大小及分布②基礎(chǔ)剛度③基礎(chǔ)埋置深度④土的性質(zhì)集中力作用下附加應(yīng)力分布規(guī)律;地下任一深度的水平面,集中力作用線上的附加應(yīng)力最大，向兩側(cè)逐漸減小。同一豎向線上的附加應(yīng)力隨深度而變化：集中力作用線上，z=0,附加應(yīng)力→∞，隨深度增大逐漸減小空間中附加應(yīng)力等值面成泡狀，成為應(yīng)力泡5①土層垂直變形模量＜水平變形模量→應(yīng)力擴(kuò)散②土層垂直變形模量＞水平變形模量→應(yīng)力集中軟→應(yīng)力擴(kuò)散，且土層剛度比越大,應(yīng)力擴(kuò)散增強(qiáng).(應(yīng)力集中危險(xiǎn)，應(yīng)力擴(kuò)散安全）附加應(yīng)力計(jì)算依據(jù)等效的看作彈性半空間平面上的局部荷載，根據(jù)彈性力學(xué)求得附加應(yīng)力面（實(shí)際基地附加壓力作用在地表下一定深度處，即淺基礎(chǔ)基底處）交互層③不同壓縮性的土層構(gòu)成的成層土地基可能發(fā)生應(yīng)力集中或應(yīng)力擴(kuò)散8附加應(yīng)力計(jì)算結(jié)果與實(shí)際是否一致：不一致，原因:①附加應(yīng)力計(jì)算建立在基地壓力看第四章土的壓縮性與基礎(chǔ)沉降土的回彈曲線和再壓縮曲線：加載到某一級→卸載到零壓力（回彈）→(再壓縮基礎(chǔ)沉降:初始變形+固結(jié)變形+次固結(jié)變形e—lgp使得結(jié)果偏小的因素：初始變形和次固結(jié)變形所占的比例很小,因此常被略去使得結(jié)果偏大的因素：①基礎(chǔ)中心線處的沉降代表其平均沉降②試樣擾動(dòng)導(dǎo)致土體的壓縮性指標(biāo)降低分層總和法的步驟:①根據(jù)作用在基礎(chǔ)上的荷載的性質(zhì)，計(jì)算基底壓力和分布②將地基分層．(完整word版)東南大學(xué)土力學(xué)期末(完整word版)東南大學(xué)土力學(xué)期末③計(jì)算地基中土的自重應(yīng)力分布④計(jì)算地基中垂向附加應(yīng)力分布⑤按算術(shù)均求各分層平均自重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力⑥I修正的分層總和法不同之處用地基的平均附加應(yīng)力系數(shù)計(jì)算每一分層的附加應(yīng)力規(guī)定了基礎(chǔ)沉降計(jì)算深度新標(biāo)準(zhǔn)→變形比法假設(shè)土體壓縮模量不隨深度變化用基礎(chǔ)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了修正.太沙基一維固結(jié)理論的基本假定：（1）土體勻質(zhì)、各向同性(2)土體完全飽和(3）土顆粒和孔隙水不可壓縮，土體壓縮完全由孔隙體積減小引起(4)土體的壓縮和排水只發(fā)生在豎直方向（5)固結(jié)過程中豎向滲透系數(shù)k和壓縮系數(shù)a為常數(shù)（6）土中滲流符合達(dá)西定律，因此土的固結(jié)快慢取決于滲流速度（7)土的固結(jié)變形很小（8)外部荷載連續(xù)均勻分布,而且一次性施加、e-lgp7沉降計(jì)算誤差分析：分層綜合法（e-p不是線彈性的高軟塑性圖長期沉降對工程影響很大,次固結(jié)變形影響不可忽略,一定要考慮實(shí)測資料反分析對參數(shù)進(jìn)行修正，計(jì)算結(jié)果會(huì)好很多.8壓縮模量、變形模量、彈性模量壓縮模量：完全側(cè)限條件下，豎向應(yīng)力和應(yīng)變比值，反映單向壓縮條件下，土對壓縮變形的抵抗能力。變形模量：土體在部分側(cè)限條件下，豎向應(yīng)力和豎向應(yīng)變之比，反映土體抵抗彈塑性變形的能力。彈性模量：理想彈性體無側(cè)限條件下應(yīng)力和應(yīng)變之比。第五章土的抗剪強(qiáng)度影響抗剪強(qiáng)度的因素：①土的組成成分②土體結(jié)構(gòu)③應(yīng)力歷史④試驗(yàn)方法（試驗(yàn)儀器、排水條件、固結(jié)程度、加荷速率）以及資料整理方法.后面是幾個(gè)重要的又常被忽略的因素:⑤應(yīng)力路徑:開挖過程土體經(jīng)歷的應(yīng)力路徑不是加載而是卸載,加載卸載應(yīng)力路徑下土體強(qiáng)度并不相同。土體的強(qiáng)度指標(biāo)必須反映實(shí)際應(yīng)力路10試樣擾動(dòng)：避免試樣擾動(dòng)，靈敏度高的結(jié)構(gòu)性軟土?xí)驗(yàn)樵嚇訑_動(dòng)而造成不排水強(qiáng)度損失60％。直剪實(shí)驗(yàn)的缺陷:①剪切破壞面限定在上下盒之間的水平面，導(dǎo)致試樣不一定沿土樣最薄弱面剪破。②由控制排水條件并測量孔隙水壓力.③不僅可以得到總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)還可以得到有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo).顯著缺點(diǎn)是無法真正做到三個(gè)方向施加不同大小的主應(yīng)力.不固結(jié)不排水強(qiáng)度總應(yīng)力圓強(qiáng)度包線是水平線:在整個(gè)試驗(yàn)過程中不允許排水，圍壓增量的施加僅僅引起超靜孔隙水壓力等量增加,因此不同圍壓下的剪前有效應(yīng)力均相同。又因?yàn)榧羟羞^程不排水，試樣含水率不變，所以式樣的抗剪強(qiáng)度不變，這意味著破壞時(shí)極限摩爾圓的直徑不變，于是總應(yīng)力強(qiáng)度包線是一條水平線.天然土的不排水壓力隨著固結(jié)壓力的增加（比值是常數(shù),而且黏粒的含量越高，比值越大。正常固結(jié)土的強(qiáng)度包線是通過原點(diǎn)的直線正常固結(jié)土從未受到過大于試驗(yàn)剪切前的固結(jié)壓力，如果剪前的固結(jié)壓力為零，則土的固結(jié)不排水強(qiáng)度也必然為零?？辜魪?qiáng)度指標(biāo)的選用：長速率較慢，地基透水性及排水條件又比較好時(shí),則采用三軸固結(jié)排水試驗(yàn)；介于兩種情況之間，則可以采用固結(jié)不排水或固結(jié)慢剪實(shí)驗(yàn).（三軸固結(jié)不排水和三軸固結(jié)排水得到的有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)相同,但固結(jié)排水試驗(yàn)耗時(shí)太長了);飽和黏性土的短期穩(wěn)定問題，宜采用不固結(jié)不排水試Cu=0數(shù)會(huì)偏大。對各向異性較大的土體，采用有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)較好對性的實(shí)驗(yàn)。影響因素:土粒小、表面粗糙級配良好的砂土內(nèi)摩擦角較大.初始孔隙比:砂土在低圍壓下既不發(fā)生剪縮也不發(fā)生剪漲，即剪切過程中砂土的體積不發(fā)生變化。剪切過程緊砂剪脹：土顆粒排列緊密，剪切時(shí)砂粒產(chǎn)生相對滾動(dòng),剪脹是土顆粒位置重新排列的結(jié)果。如果飽和砂土在低圍壓受剪時(shí)不允許體積發(fā)生變化，即進(jìn)行固結(jié)不排水試驗(yàn)，砂土的初始孔隙比如果小于臨界孔隙比時(shí)（剪脹圍壓下固結(jié)不排水試驗(yàn)測得的強(qiáng)度比固結(jié)排水試驗(yàn)高；反之,如果初始孔隙比大于臨界孔隙比時(shí)（剪縮）為砂土的剪縮和剪脹只發(fā)生在低位壓下，高圍壓下，無論砂土松緊如何都將產(chǎn)生剪縮而不發(fā)生剪脹。砂土液化現(xiàn)象：飽和松砂受動(dòng)荷載作用如地震作用,如果孔隙水壓力來不及排除,孔隙水壓力增強(qiáng)到接近松砂的上覆壓力時(shí),根據(jù)有效應(yīng)力原理，這時(shí)砂土中的有效應(yīng)力會(huì)降為零，于是砂土?xí)肓黧w那樣完全失去抗剪強(qiáng)度,這種現(xiàn)象稱為液化。在軟黏土上開挖基坑，試問進(jìn)行基坑穩(wěn)定性分析時(shí)，要考慮哪些因素對抗剪強(qiáng)度的影響：標(biāo)。要考慮基坑開挖導(dǎo)致水頭差而產(chǎn)生滲流時(shí),滲流對抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的影響?；拥氖┕に俣群团潘畻l件對抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的影響，選取與工程實(shí)際相符合的抗剪強(qiáng)度指標(biāo).第六章土壓力有關(guān)兩種土壓力理論的計(jì)算依據(jù)：朗肯：土中一點(diǎn)的極限平衡條件確定土壓力強(qiáng)度和破裂面方向。庫倫：假定破裂面形狀,根據(jù)破裂鍥形體的靜力平衡條件來確定土壓力理論。朗肯土壓力理論的基本假設(shè)：擋土墻剛性，不考慮墻體的變形。墻后填土表面水平并延伸到無限遠(yuǎn)處。墻背豎直、光滑，不考慮墻背填土之間的摩擦力.庫倫土壓力理論的基本假定：墻后填土為理想的散體材料（c=0，無黏性土）墻后填土達(dá)到極限平衡狀態(tài)，土體產(chǎn)生通過墻踵的平面滑動(dòng)面。填土面、墻背、滑動(dòng)面構(gòu)成的土體為剛性鍥體。試比較朗肯土壓力理論與庫倫土壓力理論的異同點(diǎn)與優(yōu)缺點(diǎn)。(8分)答：相同點(diǎn)：都要求擋土墻的移動(dòng)是以使墻后填土的剪力達(dá)到抗剪強(qiáng)度（極限狀態(tài)下)土壓力．都利用莫爾（1分）(3朗肯土壓力理論優(yōu)點(diǎn):公式簡單，易用；缺點(diǎn)：對墻壁傾斜、墻后填土面傾斜情況不適用;（2分）庫倫土壓力理論優(yōu)點(diǎn)：對墻壁傾斜、墻后填土面傾斜情況適用;缺點(diǎn):不便考慮粘性土的情況；（2分）第七章力達(dá)到抗剪強(qiáng)度的原因有以下兩點(diǎn)：①剪應(yīng)力增加：堤壩施工荷載增加,降雨使得土體飽和重度增加，水庫蓄水或水位降落產(chǎn)生滲流力，土坡上施加過量的荷載或由于地震打樁使得土體內(nèi)部剪應(yīng)力增大。②由于自身抗剪強(qiáng)度的減?。嚎紫端畨毫ι仙?，氣候變化產(chǎn)生干裂，凍融，粘土層因?yàn)榻浕约梆ば酝恋娜渥兊榷紩?huì)引起土體的強(qiáng)度降低。為什么要分條計(jì)算邊坡穩(wěn)定:對于外形復(fù)雜且內(nèi)摩擦角大于0的土坡特別是多種土層和特殊外力(滲流力/地震慣性力比較瑞典條分法/畢普肖條分法/和簡布條分法①瑞典條分法：假定→不考慮土條兩側(cè)面上的作用力解題路線：根據(jù)力矩平衡→抗滑力矩=滑動(dòng)力矩②畢普肖條分法：基本假定：由于瑞典條分法忽略了土條側(cè)面的作用力，導(dǎo)致算出的穩(wěn)定系數(shù)低10％—20%.理解：忽略了實(shí)際各個(gè)土條不是完全鼓勵(lì)而是粘結(jié)在一起作為整體抗滑，導(dǎo)致偏于保守，系數(shù)偏小。畢肖普條分法：考慮了土條側(cè)面作用力。并假定各個(gè)圖愛哦底部的抗滑系數(shù)均相同，即等于整個(gè)滑動(dòng)面的平均安全系數(shù).解題路線：整個(gè)滑動(dòng)土體對o取力矩平衡③簡布條分法:對勻質(zhì)土滑動(dòng)面為圓弧狀，針對不規(guī)則滑動(dòng)面的穩(wěn)定分析方法.注意是對滑動(dòng)土體不是建立力矩平衡方程而是建立水平向力的平衡方程。簡布條分法常常給出偏低的安全系數(shù)防止滑坡的措施：①排水防滲：設(shè)置排水溝,地下排水工程。②支擋抗滑擋墻,阻滑樁核其他抗滑結(jié)構(gòu)③卸載：主動(dòng)區(qū)卸載④反壓：阻滑段增加豎向荷載提高滑體的阻滑安全系數(shù)第八章地基破壞的兩種模式：值。性。因此荷載作用下1地基變形不能超過建筑物允許變形范圍2荷載不能超過地基所容許的承載力觸探