土力學(xué)課后題答案

土力學(xué)課后習(xí)題與答案土力學(xué)課后習(xí)題與答案 思考題思考題 1 1 1 什么叫土 土是怎樣形成的 粗粒土和細(xì)粒土的組成有何不同 1 2 什么叫殘積土 什么叫運(yùn)積土 他們各有什么特征 1 3 何謂土的級配 土的粒徑分布曲線是怎樣繪制的 為什么粒徑分布曲線用半對數(shù)坐標(biāo) 1 4 何謂土的結(jié)構(gòu) 土的結(jié)構(gòu)有哪幾種類型 它們各有什么特征 1 5 土的粒徑分布曲線的特征可以用哪兩個(gè)系數(shù)來表示 它們定義又如何 1 6 如何利用土的粒徑分布曲線來判斷土的級配的好壞 1 7 什么是吸著水 具有哪些特征 1 8 什么叫自由水 自由水可以分為哪兩種 1 9 什么叫重力水 它有哪些特征 1 10 土中的氣體以哪幾種形式存在 它們對土的工程性質(zhì)有何影響 1 11 什么叫的物理性質(zhì)指標(biāo) 是怎樣定義的 其中哪三個(gè)是基本指標(biāo) 1 12 什么叫砂土的相對密實(shí)度 有何用途 1 13 何謂粘性土的稠度 粘性土隨著含水率的不同可分為幾種狀態(tài) 各有何特性 1 14 何謂塑性指數(shù)和液性指數(shù) 有何用途 1 15 何謂土的壓實(shí)性 土壓實(shí)的目的是什么 1 16 土的壓實(shí)性與哪些因素有關(guān) 何謂土的最大干密度和最優(yōu)含水率 1 17 土的工程分類的目的是什么 1 18 什么是粗粒土 什么叫細(xì)粒土 思考題思考題 2 2 1 土中的應(yīng)力按照其起因和傳遞方式分哪幾種 怎么定義 2 2 何謂自重應(yīng)力 何謂靜孔隙水應(yīng)力 計(jì)算自重應(yīng)力應(yīng)注意些什么 2 3 何謂附加應(yīng)力 空間問題和平面問題各有幾個(gè)附加應(yīng)力分量 計(jì)算附加應(yīng)力時(shí)對地基做了怎樣的假定 2 4 什么叫柔性基礎(chǔ) 什么叫剛性基礎(chǔ) 這兩種基礎(chǔ)的基底壓力有何不同 2 5 地基中豎向附加應(yīng)力的分布有什么規(guī)律 相鄰兩基礎(chǔ)下附加應(yīng)力是否會(huì)彼此影響 2 6 附加應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果與地基中實(shí)際的附加應(yīng)力能否一致 為什么 2 7 什么是有效應(yīng)力 什么是孔隙應(yīng)力 其中靜孔隙應(yīng)力如何計(jì)算 2 8 你能熟練掌握角度法和疊加原理的應(yīng)用嗎 會(huì)計(jì)算各種荷載條件下地基中任意點(diǎn)的豎向附加應(yīng)力嗎 思考題思考題 3 3 1 何謂達(dá)西定律 達(dá)西定律成立的條件有哪些 3 2 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測定滲透系數(shù)的方法有幾種 它們之間又什么不同 3 3 流網(wǎng)有什么特征 3 4 滲透變形有幾種形式 各有什么特征 3 5 什么是臨界水力梯度 如何對其進(jìn)行計(jì)算 3 6 孔隙水應(yīng)力在靜水條件下和在穩(wěn)定滲流作用下有什么不同 如何利用流網(wǎng)確定滲流作用的孔隙水壓力 3 7 根據(jù)達(dá)西定律計(jì)算出的流速和土水中的實(shí)際流速是否相同 為什么 3 8 拉普拉斯方程是由哪兩個(gè)基本定律推導(dǎo)出的 你認(rèn)為土的透水系數(shù)是各向同性的嗎 思考題思考題 4 4 1 引起土體壓縮的主要原因是什么 4 2 試述土的各壓縮性指標(biāo)的意義和確定方法 4 3 分層總和法計(jì)算基礎(chǔ)的沉降量時(shí) 若土層較厚 為什么一般應(yīng)將地基土分層 如果地基土為均質(zhì) 且地基中自重應(yīng)力和 附加應(yīng)力均為 沿高度 均勻分布 是否還有必要將地基分層 4 4 分層總和法中 對一軟土層較厚的地基 用或計(jì)算各分層的沉 i1i2ii1i S ee H 1 e ivii1i SapH 1 e 降時(shí) 用哪個(gè)公式的計(jì)算結(jié)果更準(zhǔn)確 為什么 4 5 基礎(chǔ)埋深 d 0 時(shí) 沉降計(jì)算為什么要用基底凈壓力 4 6 地下水位上升或下降對建筑物沉降有沒有影響 4 7 工程上有一種地基處理方法 堆載預(yù)壓法 它是在要修建建筑物的地基上堆載 經(jīng)過一段時(shí)間之后 移去堆載 再在 該地基上修建筑物 試從沉降控制的角度說明該方法處理地基的作用機(jī)理 4 8 土層固結(jié)過程中 孔隙水壓力和有效應(yīng)力是如何轉(zhuǎn)換的 他們間有何關(guān)系 4 9 固結(jié)系數(shù)的大小反映了土體的壓縮性有何不同 為什么 v C 4 10 超固結(jié)土與正常固結(jié)土的壓縮性有何不同 為什么 思考題思考題 5 5 1 什么叫土的抗剪強(qiáng)度 5 2 庫侖的抗剪強(qiáng)度定律是怎樣表示的 砂土和粘性土的抗剪強(qiáng)度表達(dá)式有何不同 5 3 為什么說土的抗剪強(qiáng)度不是一個(gè)定值 5 4 何謂摩爾 庫侖破壞準(zhǔn)則 何為極限平衡條件 5 5 土體中發(fā)生剪切破壞的平面是不是剪應(yīng)力最大的平面 在什么情況下 破壞面與最大剪應(yīng)力面是一致的 5 6 測定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)主要有哪幾種方法 試比較它們的優(yōu)缺點(diǎn) 5 7 何謂靈敏度和觸變性 5 8 影響砂土抗剪強(qiáng)度的因素有哪些 5 9 何謂砂土液化 5 10 試述正常固結(jié)粘土在 UU CU CD 三種實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)力 應(yīng)變 孔隙水應(yīng)力 應(yīng)變 或體變 應(yīng)變 和強(qiáng)度特性 5 11 試述超固結(jié)粘土在 UU CU CD 三種實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)力 應(yīng)變 孔隙水應(yīng)力 應(yīng)變 或體變 應(yīng)變 和強(qiáng)度特性 5 12 試述正常固結(jié)粘土和超固結(jié)粘土的總應(yīng)力強(qiáng)度包線與有效強(qiáng)度包線的關(guān)系 思考題思考題 6 6 1 何謂主動(dòng)土壓力 靜止土壓力和被動(dòng)土壓力 試舉實(shí)際工程實(shí)例 6 2 試述三種典型土壓力發(fā)生的條件 6 3 為什么主動(dòng)土壓力是主動(dòng)極限平衡時(shí)的最大值 而被動(dòng)土壓力是被動(dòng)極限平衡時(shí)的最小值 6 4 朗肯土壓力理論和庫侖土壓力理論各采用了什么假定 分別會(huì)帶來什么樣的誤差 6 5 朗肯土壓力理論和庫侖土壓力理論是如何建立土壓力計(jì)算公式的 它們在什么樣的條件下具有相同的計(jì)算結(jié)果 6 6 試比較說明朗肯土壓力理論和庫侖土壓力理論的優(yōu)缺點(diǎn)和存在的問題 思考題思考題 7 7 1 控制邊坡穩(wěn)定性的因素有哪些 7 2 為什么說所有計(jì)算安全系數(shù)的極限平衡分析方法都是近似的方法 由它計(jì)算的安全系數(shù)與實(shí)際值相比 假設(shè)抗剪強(qiáng)度指 標(biāo)是真值 計(jì)算結(jié)果是偏高還是偏低 7 3 簡化畢肖普條分法與瑞典條分法的主要差別是什么 為什么對同一問題畢肖普法計(jì)算的安全系數(shù)比瑞典法大 7 4 不平衡推力法與楊布法有什么區(qū)別 他們可以用于圓弧滑動(dòng)分析嗎 7 5 為什么不同工程和不同工期容許安全系數(shù)不同 思考題思考題 8 8 1 進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí) 地基必須滿足哪些條件 為什么 8 2 地基發(fā)生剪切破壞的類型有哪些 其中整體剪切破壞的過程和特征有哪些 8 3 確定地基承載力的方法有哪幾類 8 4 按塑性開展區(qū)方法確定地基承載力的推導(dǎo)是否嚴(yán)謹(jǐn) 為什么 8 5 確定地基極限承載力時(shí) 為什么要假定滑動(dòng)面 各種公式假定中 你認(rèn)為哪些假定合理 哪些假定可能與實(shí)際有較大的差 異 8 6 試分別就理論方法和規(guī)范方法分析研究影響地基承載力的因素有哪些 其影響的結(jié)果分別怎樣 8 7 若存在較弱下臥層 為什么要對其進(jìn)行承載力驗(yàn)算 土力學(xué)答案 思考題思考題 1 1 1 土是松散顆粒的堆積物 地球表層的整體巖石在大氣中經(jīng)受長期風(fēng)化作用后形成形狀不同 大小不 一的顆粒 這些顆粒在不同的自然環(huán)境條件下堆積 或經(jīng)搬運(yùn)沉積 即 形成了通常所說的土 粗粒土中粒徑大于 0 075 的粗粒組質(zhì)量多于總質(zhì)量 50 細(xì)粒土中粒徑 小于 0 075 的細(xì)粒組質(zhì)量多于或等于總質(zhì)量 50 1 2 殘積土是指巖石經(jīng)風(fēng)化后仍留在原地未經(jīng)搬運(yùn)的堆積物 殘積土的明顯特 征是 顆粒多為角粒且母巖的種類對殘積土的性質(zhì)有顯著影響 母巖質(zhì)地 優(yōu)良 由物理風(fēng)化生成的殘疾土 通常是堅(jiān)固和穩(wěn)定的 母巖質(zhì)地不良或 經(jīng)嚴(yán)重化學(xué)風(fēng)化的殘積土 則大多松軟 性質(zhì)易變 運(yùn)積土是指巖石風(fēng)化后經(jīng)流水 風(fēng)和冰川以及人類活動(dòng)等動(dòng)力搬運(yùn)離開生 成地點(diǎn)后的堆積物 由于搬運(yùn)的動(dòng)力不同 分為坡積土 沖積土 風(fēng)積土 冰磧土和沼澤土等 坡積土一般位于坡腰或坡腳 上部與殘積土相連 顆 粒分選現(xiàn)象明顯 坡頂粗坡下細(xì) 沖積土具有一定程度的顆粒分選和不均 勻性 風(fēng)積土隨風(fēng)向有一定的分選性 沒有明顯層里 顆粒以帶角的細(xì)砂 粒和粉粒為主 同一地區(qū)顆粒較均勻 黃土具有濕陷性 冰磧土特征是不 成層 所含顆粒粒徑的范圍很寬 小至粘粒和粉粒 大至巨大的漂石 粗 顆粒的形狀是次圓或次棱角的有時(shí)還有磨光面 沼澤土分為腐植土和泥炭 土 泥炭土通常呈海綿狀 干密度很小 含水率極高 土質(zhì)十分疏松 因 而其壓縮性高 強(qiáng)度很低而靈敏度很高 1 3 土中各種大小的粒組中土粒的相對含量稱為土的級配 粒徑分布曲線是以土粒粒徑為橫坐標(biāo) 對數(shù)比例尺 小于某粒徑土質(zhì)量占 試樣總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo)繪制而成的曲線 由于土的粒徑相差懸殊 因此橫坐標(biāo)用對數(shù)坐標(biāo)表示 以突出顯示細(xì)小顆 粒粒徑 1 4 土的結(jié)構(gòu)是指土的物質(zhì)組成 主要指土里 也包括孔隙 在空 間上的相 互排列及土粒間聯(lián)結(jié)特征的總和 土的結(jié)構(gòu)通常包括單粒 分散 絮狀三種結(jié)構(gòu) 單粒結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定 孔隙所占的比例較小 對于疏松情況下的砂土 特別是 飽和的粉細(xì)砂 當(dāng)受到地震等動(dòng)力荷載作用時(shí) 極易產(chǎn)生液化而喪失其承載 能力 分散結(jié)構(gòu)的片狀土粒間相互接近于平行排列 粒間以面 面接觸為主 絮狀結(jié)構(gòu)的特征是土粒之間以角 邊與面的接觸或變與邊的搭接形式為主 這種結(jié)構(gòu)的土粒呈任意排列 具有較大的孔隙 因此其強(qiáng)度低 壓縮性高 對擾動(dòng)比較敏感 但土粒間的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度會(huì)由于壓密和膠結(jié)作用逐漸得到增強(qiáng) 1 5 粒徑分布曲線的特征可用不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)來表示 u C c C 定義為 d d u C 10 60 dd d c C 6010 2 30 式中 和為粒徑分布曲線上小于某粒徑的土粒含量分別為 d10d30d60 10 30 和 60 時(shí)所對應(yīng)的粒徑 1 6 土的級配的好壞可由土中的土粒均勻程度和粒徑分布曲線的形狀來決定 而土粒的均勻程度和曲線的形狀又可用不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)來衡量 對 于純凈的礫 砂 當(dāng)大于或等于 5 而且等于 1 3 時(shí) 它的級配是良 u C c C 好的 不能同時(shí)滿足上述條件時(shí) 它的級配是不良的 1 7 吸著水是由土顆粒表面電分子力作用吸附在土粒表面的一層水 吸著水比普通水有較大的粘滯性 較小的能動(dòng)性和不同的密度 距土顆粒 表面愈近電分子引力愈強(qiáng) 愈遠(yuǎn) 引力愈弱 又可分為強(qiáng)吸著水和弱吸著 水 1 8 離開土顆粒表面較遠(yuǎn) 不受土顆粒電分子引力作用 且可自由移動(dòng)的水成 為自由水 自由水又可分為毛細(xì)管水和重力水兩種 1 9在重力或水位差作用下能在土中流動(dòng)的自由水稱為重力水 重力水與普通水一樣 具有溶解能力 能傳遞靜水和動(dòng)水壓力 對土顆粒 有浮力作用 它能溶蝕或析出土中的水溶鹽 改變土的工程性質(zhì) 1 10 存在于土中的氣體可分為兩種基本類型 一種是與大氣連通的氣體 另一 種是與大氣不通的以氣泡形式存在的封閉氣體 土的飽和度較低時(shí) 土中氣體與大氣相連通 當(dāng)土受到外力作用時(shí) 氣體 很快就會(huì)從孔隙中排出 土的壓縮穩(wěn)定和強(qiáng)度提高都較快 對土的性質(zhì)影 響不大 但若土的飽和度較高 土中出現(xiàn)封閉氣泡時(shí) 封閉氣泡無法溢出 在外力作用下 氣泡被壓縮或溶解于水中 而一旦外力除去后 氣泡就又 膨脹復(fù)原 所以封閉的氣泡對土的性質(zhì)有較大的影響 土中封閉氣泡的存 在將增加土的彈性 它能阻塞土內(nèi)的滲流通道使土的滲透性減小 并能延 長土體受力后變形達(dá)到穩(wěn)定的歷時(shí) 1 11 土的一些物理性質(zhì)主要決定于組成土的固體顆粒 孔隙中的水和氣體這三 相所占的體積和質(zhì) 重 量的比例關(guān)系 反映這種關(guān)系的指標(biāo)稱為土的物 理性質(zhì)指標(biāo) 土的物理性質(zhì)指標(biāo)是根據(jù)組成土的固體顆粒 孔隙中的水和 氣體這三相所占的體積和質(zhì) 重 量的比例關(guān)系來定義的 含水率 密度 和土粒比重是基本指標(biāo) 1 12 相對密實(shí)度是以無粘性土自身最松和最密兩種極限狀態(tài)作為判別的基準(zhǔn) 定義為 ee ee Dr minmax 0max 相對密實(shí)度常用來衡量無粘性土的松緊程度 1 13 稠度是指粘性土的干濕程度或在某一含水率下抵抗外力作用而變形或破壞 的能力 是粘性土最主要的物理狀態(tài)指標(biāo) 隨含水率的不同可分為流態(tài) 可塑態(tài) 半固態(tài)和固態(tài) 流態(tài)時(shí)含水率很大 不能保持其形狀 極易流動(dòng) 可塑態(tài)時(shí)土在外力作用 下可改變形狀但不顯著改變其體積 也不開裂 外力卸除后仍能保持已有 的形狀 半固態(tài)時(shí)粘性土將喪失其可塑性 在外力作用下不產(chǎn)生較大的變 形且容易破碎 固態(tài)時(shí)含水率進(jìn)一步減小 體積不再收縮 空氣進(jìn)入土體 使土的顏色變淡 1 14 液限和塑限之差的百分?jǐn)?shù)值 去掉百分號 稱為塑性指數(shù) 用表示 IP 取整數(shù) 即 wwI PLP 粘性土的狀態(tài)可用液性指數(shù)來判別 其定義為 I ww ww ww I P P PL P L 塑性指數(shù)是反映粘性土性質(zhì)的一個(gè)綜合性指標(biāo) 一般地 塑性指數(shù)越高 土的粘粒含量越高 所以常用作粘性土的分類指標(biāo) 液性指數(shù)表征樂土的 天然含水率與界限含水率之間的相對關(guān)系 表達(dá)了天然土所處的狀態(tài) 1 15 土的壓實(shí)性是指在一定的含水率下 以人工或機(jī)械的方法 使土能夠壓實(shí) 到某種密實(shí)程度的性質(zhì) 為了保證填土有足夠的強(qiáng)度 較小的壓縮性和透水性 在施工中常常需要 壓實(shí)填料 以提高土的密實(shí)度和均勻性 1 16 影響土壓實(shí)性的因素很多 主要有含水率 擊實(shí)功能 土的種類和級配以 及粗粒含量等 當(dāng)含水率較小時(shí) 土的干密度隨著含水率的增加而增大 而當(dāng)干密度隨著 含水率的增加達(dá)到某一值后 含水率的繼續(xù)增加反而使干密度減小 干密 度的這一最大值稱為該擊數(shù)下的最大干密度 此時(shí)相應(yīng)的含水率稱為最優(yōu) 含水率 1 17 為了能大致判別土的工程特性和評價(jià)土作為地基或建筑材料的適宜性 有必要對土進(jìn)行科學(xué)的分類 1 18 試樣中粒徑大于 0 075 的粗粒組質(zhì)量多于總質(zhì)量 50 的土稱為粗粒土 試樣中粒徑小于 0 075 的細(xì)粒組質(zhì)量多于或等于總質(zhì)量 50 的土稱為細(xì)粒 土 思考題思考題 2 2 1土體的應(yīng)力 按引起的原因分為自重應(yīng)力和附加應(yīng)力兩種 按土體中土骨 架和土中孔隙 水 氣 的應(yīng)力承擔(dān)作用原理或應(yīng)力傳遞方式可分為有效 應(yīng)力和孔隙應(yīng) 壓 力 有效應(yīng)力是指由土骨架傳遞 或承擔(dān) 的應(yīng)力 孔隙應(yīng)力是指由土中孔隙流體水和氣體傳遞 或承擔(dān) 的應(yīng)力 自重應(yīng)力 是指由土體自身重量所產(chǎn)生的應(yīng)力 附加應(yīng)力是指由外荷 靜的或動(dòng)的 引起的土中應(yīng)力 2 2自重應(yīng)力是指由土體自身重量所產(chǎn)生的應(yīng)力 由靜水位產(chǎn)生的孔隙水應(yīng)力稱為靜孔隙水應(yīng)力 土體自重應(yīng)力應(yīng)由該點(diǎn)單位面積上土柱的有效重量來計(jì)算 如果存在地下 水 且水位與地表齊平或高于地表 則自重應(yīng)力計(jì)算時(shí)應(yīng)采用浮重度 地 下水位以下的土體中還存在靜孔隙水應(yīng)力 2 3 附加應(yīng)力是指由外荷 靜的或動(dòng)的 引起的土中應(yīng)力 空間問題有三個(gè)附加應(yīng)力分量 平面問題有兩個(gè)附加應(yīng)力分量 計(jì)算地基附加應(yīng)力時(shí) 假定地基土是各向同性的 均勻的 線性變形體 而且在深度和水平方向上都是無限的 2 4實(shí)際工程中對于柔性較大 剛度較小 能適應(yīng)地基變形的基礎(chǔ)可以視為柔 性基礎(chǔ) 對于一些剛度很大不能適應(yīng)地基變形的基礎(chǔ)可視為剛性基礎(chǔ) 柔性基礎(chǔ)底面壓力的分布和大小完全與其上的荷載分布于大小相同 剛性 基礎(chǔ)下的基底壓力分布隨上部荷載的大小 基礎(chǔ)的埋深和土的性質(zhì)而異 2 5基地中心下豎向附加應(yīng)力最大 向邊緣處附加應(yīng)力將減小 在基底面積范 圍之外某點(diǎn)下依然有附加應(yīng)力 如果該基礎(chǔ)相鄰處有另外的荷載 也會(huì)對本基礎(chǔ)下的地基產(chǎn)生附加應(yīng)力 2 6在計(jì)算地基附加應(yīng)力時(shí) 假定地基土是各向同性的 均質(zhì)的 線性變形體 而且在深度的水平方向上都是無限的 這些條件不一定同時(shí)滿足 因而會(huì) 產(chǎn)生誤差 所以計(jì)算結(jié)果會(huì)經(jīng)常與地基中實(shí)際的附加應(yīng)力不一致 2 7 有效應(yīng)力是指由土骨架傳遞 或承擔(dān) 的應(yīng)力 孔隙應(yīng)力是指由土中孔隙流體水和氣體傳遞 或承擔(dān) 的應(yīng)力 靜孔隙水應(yīng)力 0wwuhr 思考題思考題 3 3 1水在土中的滲透速度與試樣兩端水平面間的水位差成正比 而與滲徑長度 成反比 即 即為達(dá)西定律 ki L h kv 達(dá)西定律只有當(dāng)滲流為層流的的時(shí)候才能適用 其使用界限可以考慮為 0 1 vd w eR 3 2室內(nèi)測定土的滲透系數(shù)的方法可分為常水頭試驗(yàn)和變水頭試驗(yàn)兩種 常水頭法是在整個(gè)試驗(yàn)過程中水頭保持不變 適用于透水性強(qiáng)的無粘性土 變水頭法在整個(gè)試驗(yàn)過程中 水頭是隨著時(shí)間而變化的 適用于透水性弱 的粘性土 3 3流網(wǎng)具有下列特征 1 流線與等勢線彼此正交 2 每個(gè)網(wǎng)格的長度比為常數(shù) 為了方便常取 1 這時(shí)的網(wǎng)格就為正方 形或曲邊正方形 3 相鄰等勢線間的水頭損失相等 4 各溜槽的滲流量相等 3 4按照滲透水流所引起的局部破壞的特征 滲透變形可分為流土和管涌兩種 基本形式 流土是指在滲流作用下局部土體表面隆起 或土粒群同時(shí)起動(dòng)而流失的現(xiàn) 象 它主要發(fā)生在地基或土壩下游滲流出處 管涌是指在滲流作用下土體中的細(xì)土粒在粗土粒形成的孔隙通道中發(fā)生移 動(dòng)并被帶出的現(xiàn)象 主要發(fā)生在砂礫土中 3 5土體抵抗?jié)B透破壞的能力稱為抗?jié)B強(qiáng)度 通常已瀕臨滲透破壞時(shí)的水力梯 度表示 一般稱為臨界水力梯度或抗?jié)B梯度 流土的臨界水力梯度 該式是根據(jù)豎向滲流且不考慮 1 1 n Gi scr 周圍土體的約束作用情況下推得的 求得的臨界水力梯度偏小 建議按下 式估算 1 1 79 0 1 1 24 2 0 CDn n n i L cr 管涌土的臨界水力梯度 d d Gi n scr 20 5 2 1 1 2 2 3 6在靜水條件下 孔隙水應(yīng)力等于研究平面上單位面積的水柱重量 與水深 成正比 呈三角形分布 在穩(wěn)定滲流作用下 當(dāng)有向下滲流作用時(shí) 孔隙 水應(yīng)力減少了 當(dāng)有向上滲流作用時(shí) 孔隙水應(yīng)力增加了 h w h w 一旦流網(wǎng)繪出以后 滲流場中任一點(diǎn)的孔隙水應(yīng)力即可由該點(diǎn)的測壓管中 的水柱高度乘以水的重度得到 當(dāng)計(jì)算點(diǎn)位于下游靜水位以下時(shí) 孔隙水 應(yīng)力由靜孔隙水應(yīng)力和超靜孔隙水應(yīng)力組成 3 7不相同 由達(dá)西定律求出的滲透速度是一種假想平均流速 因?yàn)樗俣ㄋ?在土中的滲透是通過整個(gè)土體截面來進(jìn)行的 而實(shí)際上 滲透水不僅僅通 過土體中的孔隙流動(dòng) 因此 水在土體中的實(shí)際平均流速要比由達(dá)西定律 求得的數(shù)值大得多 3 8一 假定在滲流作用下單元體的體積保持不變 水又是不可壓縮的 則單 位時(shí)間內(nèi)流入單元體的總水量必等于流出的總水量 即 y y yx x xyx d y q qd x q qqq 二 假定土是各向同性的 即等于 則 x k y k0 2 2 2 2 y h x h 土的滲透系數(shù)不是各向同性的 思考題思考題 4 4 1地基土內(nèi)各點(diǎn)承受土自重引起的自重應(yīng)力 一般情況下 地基土在其自重 應(yīng)力下已經(jīng)壓縮穩(wěn)定 但是 當(dāng)建筑物通過其基礎(chǔ)將荷載傳給地基之后 將在地基中產(chǎn)生附加應(yīng)力 這種附加應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致地基土體的變形 4 2壓縮系數(shù)是指單位壓力增量所引起的空隙比改變量 即 e p 壓縮曲線的 v a 割線的坡度 p e pp ee av 12 21 壓縮指數(shù)是指 e lgp 曲線直線段的坡度 即 c C lg lglg 1 1 12 21 p pp e pp ee Cc 回彈再壓縮指數(shù)是指回彈再壓縮曲線 在 e lgp 平面內(nèi) 直線段的坡度 s C 體積壓縮系數(shù)定義為土體在單位應(yīng)力作用下單位體積的體積變化 其大 v m 小等于 1 1 eav 壓縮模量定義為土體在無側(cè)向變形條件下 豎向應(yīng)力與豎向應(yīng)變之比 s E 其大小等于 即 v m1 zzs E 4 3在無側(cè)向變形條件下的土層壓縮量計(jì)算公式要求土層均質(zhì) 且在土層厚度 范圍內(nèi)壓力是均勻分布的 因此厚土層一般要求將地基土分層 沒有必要 4 4前式更準(zhǔn)確些 因?yàn)閴嚎s系數(shù)常取為 100kPa 至 200kPa 范圍內(nèi)的值 4 5因?yàn)榈鼗恋膲嚎s是由外界壓力在地基中一起的附加應(yīng)力所產(chǎn)生的 當(dāng)基 礎(chǔ)有埋置深度 d 時(shí) 應(yīng)采用基底靜壓力去計(jì)算地基中的附加應(yīng)力 dn pp 4 6有 4 7事先對地基堆載預(yù)壓 能使地基在荷載作用下完成瞬時(shí)沉降和住固結(jié)沉降 將減少建筑物修蓋之后的最終沉降量 4 8在荷載施加的瞬時(shí) 由于孔隙水來不及排出 加之水被認(rèn)為是不可壓縮的 因而 附加應(yīng)力全部由水來承擔(dān) 經(jīng)過時(shí)間 t 孔隙水應(yīng)力不斷消散 有 效應(yīng)力逐漸增加 當(dāng) t 趨于無窮大時(shí) 超靜孔隙水應(yīng)力全部消散 僅剩靜 孔隙水應(yīng)力 附加應(yīng)力全部轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力 飽和土的固結(jié)過程就是超靜 孔隙水應(yīng)力逐漸轉(zhuǎn)化為附加有效應(yīng)力的過程 在這種轉(zhuǎn)化過程中 任一時(shí)刻任一深度上的應(yīng)力始終遵循著有效應(yīng)力原理 即 up 4 9不對 4 10 正常固結(jié)土和超固結(jié)土雖然有相同的壓力增量 但其壓縮量是不同的 正 常固結(jié)土的壓縮量要比超固結(jié)土的大 因?yàn)槌探Y(jié)土在固結(jié)穩(wěn)定后 因上部巖層被沖蝕或移去 現(xiàn)已回彈穩(wěn)定 思考題思考題 5 5 1土的抗剪強(qiáng)度是指土體對于外荷在所產(chǎn)生的剪應(yīng)力的極限抵抗能力 5 2砂土 tg f 粘土 tgc f 對于無粘性土 其抗剪強(qiáng)度僅由粒間的摩擦分量所構(gòu)成 此時(shí) c 0 而對 于粘性土 其抗剪強(qiáng)度由粘聚分量和摩擦分量兩部分所構(gòu)成 5 3土的抗剪強(qiáng)度與土的固結(jié)程度和排水條件有關(guān) 對于同一種土 即使在剪 切面上具有相同的法向總應(yīng)力 由于土在剪切前后的固結(jié)程度和排水條 件不同 它的抗剪強(qiáng)度也不同 5 4把莫爾應(yīng)力圓與庫侖抗剪強(qiáng)度線相切時(shí)的應(yīng)力狀態(tài) 即時(shí)的極限平 f 衡狀態(tài)作為土的破壞準(zhǔn)則 稱為莫爾 庫侖破壞準(zhǔn)則 根據(jù)莫爾 庫侖破壞準(zhǔn)則來研究某一土體單元處于極限平衡狀態(tài)時(shí)的應(yīng)力 條件及其大 小主應(yīng)力之間的關(guān)系 該關(guān)系稱為土的極限平衡條件 5 5不是 由 知當(dāng)時(shí)一致 245 f 0 5 6測定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的方法主要有直接剪切試驗(yàn) 三軸壓縮試驗(yàn) 無側(cè) 限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和十字板剪切試驗(yàn)四種 直接剪切試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是 設(shè)備簡單 試樣的制備和安裝方便 且操作容易 掌握 至今仍為工程單位廣泛采用 缺點(diǎn)是 剪切破壞面固定為上下 盒之間的水平面不符合實(shí)際情況 因?yàn)樵撁娌灰欢ㄊ峭恋米畋∪醯拿?試驗(yàn)中 試樣的排水程度靠試驗(yàn)速度的 快 慢 來控制的 做不到嚴(yán) 格排水或不排水 這一點(diǎn)對透水性強(qiáng)的土來說尤為突出 由于上下盒的 錯(cuò)動(dòng) 剪切過程中試樣的有效面積逐漸減小 使試樣中的應(yīng)力分布不均勻 主應(yīng)力方向發(fā)生變化 當(dāng)剪切變形較大時(shí) 這一變形表現(xiàn)得更為突出 為 了克服直接剪切試驗(yàn)存在的問題 對重大工程及一些科學(xué)研究 應(yīng)采用更 為完善的三軸壓縮試驗(yàn) 三軸壓縮儀是目前測定土抗剪強(qiáng)度較為完善的儀 器 直接剪切 三軸和無側(cè)限試驗(yàn)是室內(nèi)試驗(yàn) 試樣不可避免地受到擾動(dòng) 其對土的實(shí)際情況反映就會(huì)受到影響 十字板剪切試驗(yàn)是現(xiàn)場測定土的抗 剪強(qiáng)度的方法 特別適應(yīng)于均勻的飽和軟粘土 5 7靈敏度定義為原狀試樣的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與相同含水率下重塑試樣的無側(cè) 限抗壓強(qiáng)度之比 即 uut qqS 在含水率不變的條件下粘土因重塑而軟化 強(qiáng)度降低 軟化后又隨靜置時(shí) 間的延長而硬化 強(qiáng)度增長 的這種性質(zhì)稱為粘土的觸變性 5 8砂土的抗剪強(qiáng)度將受到其密度 顆粒形狀 表面粗糙程度和級配等因素的 影響 5 9當(dāng)砂土受到突發(fā)的動(dòng)力荷載時(shí) 產(chǎn)生很大的孔隙水應(yīng)力 使有效應(yīng)力變?yōu)?零 砂土將呈現(xiàn)出液體的狀態(tài) 該過程稱為砂土的液化 5 12 正常固結(jié)土 當(dāng)用總應(yīng)力強(qiáng)度包線表示時(shí) UU 試驗(yàn)結(jié)果是一條水平線 其不排水強(qiáng)度的大小與有效固結(jié)應(yīng)力有關(guān) CU 和 CD 試驗(yàn)個(gè)是一條 u c c 通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線 當(dāng)用有效應(yīng)力表示試驗(yàn)結(jié)果時(shí) 三種剪切試驗(yàn)將得 到基本相同的強(qiáng)度包線及十分接近的有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo) 超固結(jié)土 當(dāng)用總應(yīng)力強(qiáng)度包線表示時(shí) UU 試驗(yàn)結(jié)果是一條水平線 其 不排水強(qiáng)度的大小與有效固結(jié)應(yīng)力有關(guān) CU 和 CD 試驗(yàn)個(gè)是一條不 u c c 通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線 當(dāng)用有效應(yīng)力表示試驗(yàn)結(jié)果時(shí) 三種剪切試驗(yàn)將得 到基本相同的強(qiáng)度包線及十分接近的有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo) 思考題思考題 6 6 1如果擋土墻背離填土方向轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)時(shí) 隨著位移量的逐漸增加 墻后土 壓力逐漸減小 當(dāng)墻后填土達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)土壓力降為最小值 這時(shí) 作用在擋土墻上的土壓力成為主動(dòng)土壓力 當(dāng)擋土墻為剛性不動(dòng)時(shí) 土體處于靜止?fàn)顟B(tài)不產(chǎn)生位移和變形 此時(shí)作用 在擋土墻上的土壓力稱為靜止土壓力 若墻體向著填土方向轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)時(shí) 隨著位移量的逐漸增加 當(dāng)墻后填土 達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)增大到最大值 此時(shí)作用在擋土墻上的土壓力稱為被動(dòng)土 壓力 6 2靜止土壓力發(fā)生在擋土墻為剛性 墻體不發(fā)生任何位移的情況下 主動(dòng)土壓力發(fā)生在擋土墻背離填土方向轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)達(dá)到極限平衡狀態(tài)的情 況下 被動(dòng)土壓力發(fā)生在墻體向著填土方向轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)達(dá)到極限平衡狀態(tài)的情況 下 6 3可以把主動(dòng)土壓力看作是滑動(dòng)塊體在自重應(yīng)力下克服滑動(dòng)面上的摩擦力而 向前滑動(dòng)的力 當(dāng) E 值越大 塊體向下滑動(dòng)的可能性也越大 所以產(chǎn)生最 大 E 值的滑動(dòng)面就是實(shí)際發(fā)生的真正滑動(dòng)面 因此住動(dòng)土壓力是主動(dòng)極限 平衡是的最大值 當(dāng)擋土墻向填土方向擠壓時(shí) 最危險(xiǎn)滑動(dòng)面上的 E 值一定是最小的 因?yàn)?此時(shí)滑動(dòng)土體所受的阻力最小 最容易被向上推出 所以作用在墻背上的 被動(dòng)土壓力值 應(yīng)是假定一系列破壞面計(jì)算出的土壓力中的極小值 p E 6 4朗肯理論基于土單元體的應(yīng)力極限平衡條件來建立 采用的假定是墻背面 豎直 光滑 填土面為水平 而實(shí)際墻背是不光滑的 所以采用朗肯理論 計(jì)算出的土壓力值與實(shí)際情況相比 有一定的誤差 但偏于保守 即主動(dòng) 土壓力偏大 被動(dòng)土壓力偏小 庫侖理論基于滑動(dòng)塊體的靜力平衡條件來建立 采用的假定是破壞面為平 面 當(dāng)墻背與土體間的摩擦角較大時(shí) 在土體中產(chǎn)生的滑動(dòng)面往往不是一 個(gè)平面而是一個(gè)曲面 此時(shí)必然產(chǎn)生較大的誤差 6 5朗肯土壓力理論是以土單元體的極限平衡條件來建立主動(dòng)和被動(dòng)土壓力計(jì) 算公式的 庫侖理論則是以整個(gè)整個(gè)滑動(dòng)土體上力的平衡條件來確定土壓 力 如果假設(shè)填土面水平 墻背豎直 光滑 即 則無粘0 0 0 0 土朗肯與庫侖土壓力公式一致 因此 在某種特定條件下 朗肯土壓力理 論是庫侖土壓力理論的一個(gè)特例 6 6朗肯理論計(jì)算出的土壓力值與實(shí)際情況相比 有一定的誤差 但偏于保守 即主動(dòng)土壓力偏大 被動(dòng)土壓力偏小 庫侖理論從假定上看對墻背要求不 如朗肯理論嚴(yán)格 但當(dāng)墻背與土體間的摩擦角較大時(shí) 在土體中產(chǎn)生的滑 動(dòng)面往往不是一個(gè)平面而是一個(gè)曲面 此時(shí)必然產(chǎn)生較大的誤差 如果墻 背傾斜角度不大 小于 墻背與土體之間的摩擦較小 小于 采 15 0 15 用庫侖理論計(jì)算主動(dòng)土壓力產(chǎn)生的誤差往往是可以接受的 但擋土墻向擋 土擠壓使墻后填土達(dá)到被動(dòng)破壞時(shí) 破壞面接近于一個(gè)對數(shù)螺旋面 與平 面假設(shè)相差很大 不管采用庫侖理論還是朗肯理論計(jì)算均有較大誤差 為 了簡單起見 被動(dòng)土壓力的計(jì)算 常采用朗肯理論 思考題思考題 7 7 1天然邊坡的穩(wěn)定性由組成坡體的工程性質(zhì) 水文地質(zhì)條件和巖土體力學(xué)性 質(zhì)決定 人工邊坡的穩(wěn)定性受土的性質(zhì) 施工質(zhì)量 地下水等控制 7 2影