土力學習題及答案--第四章

1、 Q2第4章土中應力  一簡答題1何謂土中應力？它有哪些分類和用途？2怎樣簡化土中應力計算模型？在工程中應注意哪些問題？3地下水位的升降對土中自重應力有何影響？在工程實踐中，有哪些問題應充分考慮其影響？4基底壓力分布的影響因素有哪些？簡化直線分布的假設條件是什么？5如何計算基底壓力和基底附加壓力？兩者概念有何不同？6土中附加應力的產(chǎn)生原因有哪些？在工程實用中應如何考慮？7在工程中，如何考慮土中應力分布規(guī)律？二填空題1.土中應力按成因可分為            和 

2、          。2.土中應力按土骨架和土中孔隙的分擔作用可分為            和            。3.地下水位下降則原水位出處的有效自重應力          

3、0;    。4.計算土的自重應力應從                    算起。5. 計算土的自重應力時，地下水位以下的重度應取                     。三選

4、擇題1建筑物基礎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)附加應力2在隔水層中計算土的自重應力c時，存在如下關系（   ）。(A) =靜水壓力                (B) =總應力，且靜水壓力為零(C) =總應力，但靜水壓力大于零(D)=總應力靜水壓力，且靜水壓力大于零3當各土層中僅存在潛水而不存在毛細水和

5、承壓水時，在潛水位以下的土中自重應力為（   ）。(A)靜水壓力(B)總應力(C)有效應力，但不等于總應力(D)有效應力，但等于總應力4地下水位長時間下降，會使（   ）。(A)地基中原水位以下的自重應力增加(B)地基中原水位以上的自重應力增加(C)地基土的抗剪強度減小(D)土中孔隙水壓力增大5通過土粒承受和傳遞的應力稱為（   ）。(A)有效應力 ； (B)總應力 ； (C)附加應力 ； (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4

6、m處，經(jīng)計算地表以下2m處土的豎向自重應力為（   ）。(A)72kPa ；      (B)36kPa ；   (C)16kPa ；   (D)38kPa 7同上題，地表以下5m處土的豎向自重應力為（   ）。(A)91kPa ；      (B)81kPa ；   (C)72kPa ；   (D)41kPa 8某柱作用于基礎頂面的荷載為800kN，從室外地面算起的基礎深度為

7、1.5m，室內(nèi)地面比室外地面高0.3m，基礎底面積為4m2，地基土的重度為17kN/m3，則基底壓力為（   ）。(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)生的應力稱為（   ）。(A)自重應力 ；   (B)附加應力 ； (C)有效應力 ；  (D)附加壓力10已知地基中某點的豎向自重應力為100 kPa，靜水壓力為20 kPa，土的靜止側(cè)壓力系數(shù)為0.25，則該點的側(cè)向自重應力為

8、（   ）。(A)60 kPa ；     (B)50 kPa ；    (C)30 kPa ；      (D)25 kPa11由于建筑物的建造而在基礎底面處產(chǎn)生的壓力增量稱為（   ）。(A)基底壓力 ；   (B)基底反力 ；(C)基底附加應力 ； (D)基底凈反力12計算基礎及上回填土的總重量時，其平均重度一般?。?#160;  ）。(A)17 kN/m3 ；   (B)18 k

9、N/m3；    (C)20 kN/m3 ；    (D)22 kN/m313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長度的關系為（   ）。(A)；  (B)  ；  (C)  ；   (D) 14設b為基礎底面寬度，則條形基礎的地基主要受力層深度為（   ）。(A)3b ；       (B)4b ；    &#

10、160;   (C)5b ；        (D)6b ；15設b為基礎底面寬度，則方形基礎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，一寬為2m，長為4m，另一寬為4m，長為8m，若兩基礎的基底附加壓力相等，則兩基礎

11、角點下附加應力之間的關系是（   ）。(A)兩基礎基底下z深度處應力豎向應力分布相同(B)小尺寸基礎角點下z深度處應力與大尺寸基礎角點下2z深度處應力相等(C)大尺寸基礎角殿下z深度處應力與小尺寸基礎焦點下2z深度處應力相等17當?shù)叵滤煌蝗粡牡乇硐陆抵粱灼矫嫣帲瑢赘郊討Φ挠绊懯牵?#160;  ）。(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?shù)鼗懈郊討η€為矩形時，則地面荷載形式為（   ）。(A)圓形均布荷載

12、60;               (B)矩形均布荷載(C)條形均布荷載                (D)無窮均布荷載19計算土中自重應力時，地下水位以下的土層應采用（   ）。(A)濕重度 ；   (B)飽和重度 ；    (C)浮重

13、度 ；    (D)天然重度20在基底附加壓力的計算公式P0=Pmd，d為（   ）。(A)基礎平均深度(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，對于新填土場地應從老天然地面算起四、判斷改錯題1在均質(zhì)地基中，豎向自重應力隨深度線性增加，而側(cè)向自重應力則呈非線性增加2由于土中自重應力屬于有效應力，因而與地下水位的升降無關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)生的剪應力等于零4在基底附加壓力的計算公式中，對于新填土場地，基底處土的自重應力應從填土面算起5增大柱下獨立基礎的埋深，可以減小基底的

14、平均附加壓力6柱下獨立基礎埋深的大小對基底附加應力影響不大7由于土的自重應力屬于有效應力，因此在建筑物建造后，自重應力仍會繼續(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)向與豎向自重應力之比9在弱透水土層中，若地下水位短時間下降，則土的自重應力不會明顯增大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豎向附加應力的分布范圍相當大，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力集中現(xiàn)象五計算題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%,地下水位在地面下2m深處；第三

15、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。試計算各層交界處的豎向自重應力，并繪出沿深度分布圖。（答案：第四層底=306.9KPa）2某構(gòu)筑物基礎如圖4-1所示，在設計地面標高處作用有偏心荷載680KN,偏心距1.31m,基礎埋深為2m,底面尺寸為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4-1 

16、3某矩形基礎的底面尺寸為4m2.4m,設計地面下深埋為1.2m(高于天然地面0.2m),設計地面以上的荷載為1200KN,基底標高處原有土的加權平均重度為18KN/。試求基底水平面1點及2點下各3.6m深度點及點處的地基附加應力值（見圖4-2）。（答案：點處=28.3KPa）圖4-24某條形基礎的寬度為2m，在梯形分布的條形荷載（基底附加應力）下，邊緣（=200KPa,( =100KPa，試求基底寬度中點下和邊緣兩點下各3m及6m深度處值的值。（答案：中點下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

17、路基底面中心點和邊緣點下深度位m處地基附加應力值。（答案：中心點下2m深處=35.41KPa）圖4-36 按圖44中給出的資料，計算地基中各土層分界處的自重應力。如地下水位因某種原因驟然下降至35.0高程，細砂層的重度為=18.2kN/m3，問此時地基中的自重應力有何改變？圖44 7某場地自上而下的土層分布為：雜填土，厚度1m，=16kN/m3；粉質(zhì)黏土，厚度5m，=19kN/m3，/=10kN/m3，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)向有效自重應力，豎向和側(cè)向總應力。8 某外墻下條形基礎底面寬度為b=1.5m，基礎底面標高為-1.50m

18、，室內(nèi)地面標高為±0.000，室外地面標高為-0.60m，墻體作用在基礎頂面的豎向荷載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/m3，w=20，ds=2.71，地下水位在地表下1m?，F(xiàn)設計一柱下獨立基礎，已知基底面積A=5m2，埋深d=1.2m，上部結(jié)構(gòu)傳給基礎的軸心荷載為F=1000kN。試計算基底附加壓力P0。10  某柱下方形基礎邊長4m，基底壓力為300kPa，基礎埋深為1.5，地基土重度為18kN/m3，試求基底中心點下4m深處的豎向附加應力。已知邊長為2m的均布方形荷載角點和中

19、心殿下4m深處的豎向附加應力系數(shù)分別為0.084和0.108。11 已知條形均布荷載P0=200kPa，荷載面寬度b=2m，試按均布矩形荷載下的附加應力計算公式計算條形荷載面中心殿下2m深處的豎向附加應力。12 有相鄰兩荷載面積A和B，其尺寸，相應位置及所受荷載如圖45所示。若考慮相鄰荷載B的影響，試求A荷載中心點以下深度z=2m處的豎向附加應力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。

20、試計算地表至黏土層底面范圍內(nèi)的豎向總應力，有效應力和孔隙水壓力，并繪制相應的應力分布圖。（取w=9.81kN/m3）14 圖46中所示的柱下獨立基礎底面尺寸為5m×2.5m，試根據(jù)圖中所給資料計算基底壓力，及基底中心點下2.7m深處的豎向附加應力。圖4615 已知一條形基礎底面尺寸為60m×4m，設基底壓力均勻分布，基底中心點下2m深度處的豎向附加應力為，問基底角點下4m深度處豎向附加應力為多少？16 圖47所示為一座平面是L形的建筑物的筏型基礎，試按角點法計算地基附加應力的概念分析建筑物上各點AF中，哪一點的沉降最大？為什么？圖47  第四章參考答案一

21、、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)生土中應力。一般來說土中應力是指自重應力和附加應力。   土中應力按其起因可分為自重應力和附加應力兩種。自重應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。附加應力它是地基產(chǎn)生變形的的主要原因，也是導致地基土的強度破壞和失穩(wěn)的重要原因。   土中應力安土骨架和土中孔隙的分擔作用可分為有效應力和孔隙應力兩種。土中有效應力是指土粒所傳遞的粒間應力。它是控制土的體積（變形）和強度兩者變化的土中應力。土中孔隙應力是指土中水和土中氣所傳遞的

22、應力。2.【答】   我們把天然土體簡化為線性彈性體。即假設地基土是均勻、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力。   當建筑物荷載應力變化范圍比較大，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力增加與降水前比較猶如產(chǎn)生了一個由于降水引起的應力增量，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力。1、  若地下水位上升至基礎底面以上，它

23、對基礎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、基礎的剛度、基礎的埋置深度以及地基土的性質(zhì)等多種因素。   假設條件：剛性基礎、基礎具有一定的埋深，依據(jù)彈性理論中的圣維南原理。5.【答】   基地壓力P計算：      (中心荷載作用下)      

24、0;                                 (偏心荷載作用下) 基地壓力計算：     基地壓力P為接觸壓力。這里的“接觸”，是指基礎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。   基底附加壓

25、力為作用在基礎底面的凈壓力。是基底壓力與基底處建造前土中自重應力之差，是引起地基附加應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。需要考慮實際引起的地基變形破壞、強度破壞、穩(wěn)定性破壞。7.【答】   由于附加應力擴散分布，他不僅發(fā)生在荷載面積之下，而且分布在荷載面積相當大的范圍之下。所以工程中：1、  考慮相鄰建筑物時，新老建筑物要保持一定的凈距，其具體值依原有基礎荷載和地基土質(zhì)而定，一般不宜小于該相鄰基礎底面高差的1-2倍；2、  同樣道理，當建筑物的基礎臨近邊坡即坡肩時，會使土坡的下滑力增加，要考慮和分析

26、邊坡的穩(wěn)定性。要求基礎離開邊坡有一個最小的控制距離a.3、  應力和應變時聯(lián)系在一起的，附加應力大，地基變形也大；反之，地基變形就小，甚至可以忽略不計。因此我們在計算地基最終沉降量時，“沉降計算深度”用應力比法確定。二、填空題1  自重應力、附加應力2  有效應力、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 .A  2 .B  3 .C  4 .A  5 .A  6 .B  7 .B 8 .C  9 .B  10 .

27、D  11 .C  12 .C   13. A  14. A15 .A  16 .B  17 .A  18 .D  19 .C  20 .D四、判斷改錯題1×，均呈線性增長。234×，應從老天然地面算起。5×，從計算公式可以看出，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×，應為側(cè)向與豎向有效自重應力之比。9，因為有效應力的增長在弱透水土層中需

28、較長的時間。10×，還應包括基礎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“擴散”。五、計算題1解：第一層底：第二層土：            地下水位處：層底：        第三層底：                 

29、;                             第四層底：                      

30、60;       第五層頂：（圖略）2解：荷載因偏心而在基底引起的彎矩為：基礎及回填土自重：偏心距：因，說明基底與地基之間部分脫開，故應從新分布計算            （圖略）3解：基底壓力：基底附加壓力:點:過1點將基底分成相等的兩塊，每塊尺寸為故，查表4-5得故有：點：過2點做如下圖所示矩形，對矩形 ac2d，查表4-5得；對矩形bc21  ，查表4-5得，故a    

31、0;   b          c  d       1           24解：圖表求解（查找相對應的系數(shù)用表） Z(m)z/b均布荷載=100kPa三角形分布荷載=100kPa總鉛直應力（kPa）x/b（kPa）x/b（kPa）中點下31.500.39639.60.50.22059.66300.208

32、20.80.50.10410.431.2荷載最小端31.50.50.33433.400.14514.547.9630.50.19819.800.0969.629.4荷載最大端31.50.50.33433.410.18518.551.9630.50.19819.810.10410.430.2  5解：土壩最大自重應力（1）中心點下2m深處：        f            

33、0;         e             a        b                 c     &#

34、160;  d對于abf(或者cde)，查其表，得，故有對于bcef，  ，   ，查其表，得，故有則（2）邊緣點下2m深處：(以右邊緣點為例)應力系數(shù)列表：載荷面積abf40.50.003bcef10.250.019cde00.50.127故有： 6解： 地下水位處：        黏土層底：         粉質(zhì)黏土層底：     細砂層底： 

35、        地下水位驟然下降至35.0高程時：黏土和粉質(zhì)黏土層因滲透性小，土體還來不及排水固結(jié)，孔隙水壓力沒有明顯下降，含水量不變，故自重應力沒什么變化。細砂層滲透性大，排水固結(jié)塊，因水位下降而產(chǎn)生的應力增量很快就轉(zhuǎn)化為有效自量應力，故細砂層底的自重應力為：                7解：土的自重應力     

36、0;                                靜水壓力：                豎向總應力：  &#

37、160;                       側(cè)向總應力：                           

38、8解                                    9解：先計算黏土層的有效重度：             

39、;                 基底壓力：           基底處土的自重應力（從黏土層算起）：               基底附加壓力：     &

40、#160;            10解：                              11解        因為是中點下所以

41、  ，故查表4-10得，于是有                    12解：     A荷載產(chǎn)生的附加應力：荷載可按均勻布計算，。 由，             B荷載產(chǎn)生的附加應力：（根據(jù)角點法）  

42、60;  由     由     由l      由，于是l   l                      13解：l 砂土層水位以上：l          

43、0;  l             l 砂土層水位以下：l               l 黏土層：l               l        

44、       l 地下水位處：l                      l                      

45、0;     l                        l 砂土層底：l                      l                         l                        l 黏土層底： l