最新土力學試題及答案[1]報告

1、精品文檔精品文檔1.2.3.土的物理性質與工程分類顆粒級配曲線越平緩，不均勻系數(shù)越大，顆粒級配越好。為獲得較大密實度，應選擇級 配良好的土料作為填方或砂墊層的土料。粘粒含量越多，顆粒粒徑越小，比表面積越大，親水性越強，可吸附弱結合水的含量越 多，粘土的塑性指標越大塑性指標Ip =Wl - Wp，它表明粘性土處于可塑狀態(tài)時含水量的變化范圍，它綜合反映了粘性、可塑性等因素。因此規(guī)范規(guī)定:10 ： I卩空17為粉質粘土， Ip 17為粘土。4.對無粘性土，工程性質影響最大的是土的密實度，工程上用指標Dr來衡量。5.在粘性土的物理指標中，對粘性土的性質影響較大的指標是塑性指數(shù)Ip。6.決定無粘性土工程

2、性質的好壞是無粘性土的相對密度，它是用指標Dr來衡量。7.&9.W _ wp粘性土的液性指標IL，它的正負、大小表征了粘性土的軟硬狀態(tài)，規(guī)范WL Wp按Il將粘性土的狀態(tài)劃分為堅硬、硬塑、可塑、軟塑、流塑。巖石按風化程度劃分為微風化、中等風化、強風化。巖石按堅固程度劃分為硬質巖石，包括花崗巖、石灰?guī)r等；軟質巖石，包括頁巖、泥巖 等。10某砂層天然飽和重度sat =20kN/m3，土粒比重Gs =2.68，并測得該砂土的最大干重度dmax = 17.1kN/m3，最小干重度dmin =15.4 kN/m3,則天然孔隙比e為0.68，最大孔隙 比 emax =0.74，最小孔隙比 emin

3、 =0.57。11. 砂粒粒徑范圍是 0.0752mm，砂土是指大于 2mm粒徑累計含量不超過全重50%，而大于0.075mm粒徑累計含量超過全重50%。12. 親水性最強的粘土礦物是蒙脫石，這是因為它的晶體單元由兩個硅片中間夾一個鋁片組 成，晶胞間露出的是多余的負電荷，因而晶胞單元間聯(lián)接很弱，水分子容易進入晶胞之間， 而發(fā)生膨脹。二問答題1. 概述土的三相比例指標與土的工程性質的關系？答：三相組成的性質，特別是固體顆粒的性質，直接影響土的工程特性。但是，同樣一種土，密實時強度高，松散時強度低。對于細粒土，水含量少則硬，水含量多時則軟。這說明土的 性質不僅決定于三相組成的性質，而且三相之間量的

4、比例關系也是一個很重要的影響因素。2. 常見的黏土礦物有哪些？試述黏土礦物顆粒與粗顆粒土比較有那些特點及特性？答：常見的粘土礦物有蒙脫石，伊利石和高齡石。黏土的顆粒很細，粘粒粒徑d : 0.005mm，細土粒周圍形成電場，電分子吸引水分子定向排列，形成結合水膜，土 粒與土中水相互作用顯著，關系密切。粘性土隨著含水量不斷增加，土的狀態(tài)變化為固態(tài)-半固態(tài)-液體狀態(tài)，相應的地基土的承載力基本值f0450 Pa，逐漸降低為f0 : 45 Pa,亦即承載力基本值相差 10倍以上。可見，粘性土最主要的物理特征并非e、Dr，而是土粒與土中水相互作用產生的稠度。3. 工業(yè)與民用建筑地基基礎工程中將地基土劃分為

5、哪幾種類型？答：巖石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。4. 按沉積條件不同，土體可劃分為哪幾種類型？答：殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、湖積土、海積土、淤積土、風積土和冰積土。5. 地下水位以下一原狀土樣，其 w = 28% Gs=2.70 ； t =1.88t/m3,計算孔隙比時，用八亠dsPw（1+國）'Bds公式e 1，計算得e二0.838，用公式e s計算得e二0.756，試卩Sr問該用那個公式，e為多少？另一個公式在這里為什么不能用？d s P （1 +國）答：公式e-1該用，e = 0.838，而另一公式不能用，因為飽和度未給，不能認為Sr -1，實際上將e二0.83

6、8代入e二一s，得二0.902。Sr1 e6. 說明三相草圖中和的物理概念。1+e 1 +e1e答： 丄代表單元土體中土骨架所占有的體積，代表孔隙在單元土體中所占有的1+e1+e體積。7. 什么是粘性土的界限含水量？它們與土中那一層水膜相對應，他們又如何確定？答：土由一種狀態(tài)轉到另一種狀態(tài)的界限含水量稱為阿太堡界限含水量。分別為縮限、 塑限和液限。分別和強結合水（吸著水）、弱結合水（薄膜水）和自由水相對應?？s限可用收縮皿法測定，塑限可用滾搓法、液塑限聯(lián)合測定法，液限可用錐式液限儀或碟式 液限儀測定。&說明土的天然重度飽和重度 sat，浮重度和干重度 d的物理概念和相互關系,并比較同一土

7、中的sat、> d的數(shù)值大小。答： =mgVsatmsVv ?wg，二叱jVV三、判斷題1. 粘性土的軟硬程度取決于含水量的大小, 的大小。無粘性土密實程度取決于孔隙比(漢2甲土飽和度大于乙土，則甲土的含水量一定高于已土3. 粉粒是0.0740.05mm的粒組。4 .相對密實度Dr會出現(xiàn)Dr 1和Dr < 1的情況。5甲土的飽和度如果大于乙土，則甲土必定比乙土軟。6.甲土的孔隙比大于乙土， 則甲土的干重度應小于乙土。7. 土的天然重度愈大， 則土密實性愈好。四、計算題31.某地基土樣數(shù)據如下：環(huán)刀體積60cm，濕土質量 0.1204kg，土質量 0.0992kg，土粒相對密度為2.

8、71，試計算：天然含水量w，天然重度，干重度 d，孔隙比e。=mg 二01204 10 = 0.02CN/cm3V 60d詩詈210巾01655曲w 呂丿1024一°0992 100%1.3% ms0.0992匹=二 36.6帯Gs2.71=666=0.639VsVs36.632.若原狀土樣的天然密度卜=2.1t/m，含水量w=15%，土顆粒相對密度 Gs=2.71,試計算孔隙比e.答：設 Vs =1m3，ms rGsS =2.71 tmw = w ms = 0.15* 2.71 = 0.407 tms mw_P_2.710.4072.1= 1.484 m31.484 -11= 0.

9、484VvV -Vse =VsVs3測得沙土的天然重度=17.6kN /m3，含水量w二8.6%，土粒相對密度 Gs二2.66，最小孔隙比emin =0.462，最大孔隙比emax =0.71，試求沙土的相對密度Dr 。答：設 Vs 二 1cm3則 ms 二 VsGs 幾二 266gmw = wms = 0.086 2.66 = 0.229 gmsmw/g2.660.2291.763=1.641cmVvV -Vse =VsVs1.641-11= 0.641emax eDr3=0.278emax 一 emin 0.71 -0.4624.某干沙土樣重度為 16.6KN/m 3,土粒相對密度 G 2

10、.69，置于雨中，若砂樣體積不變, 飽和度增加到40%，求砂樣在雨中的孔隙比。答：設 Vs =1cm3m$ 二：'wGsVs =2.69gms2.696_ 1.66VvV -VsV =1.62 cm3= 0.62 Vs5某工地進行基礎施工時，需在土中加水以便將土夯實， 現(xiàn)取土樣1000g,測其含水量為20%, 根據施工要求，將土的含水量增加20%，問應在土樣內加多少水？ 答：由w二匹100%得msms =m/(1 w) =1000心 0.2) =833gmw =m _ms =167g需加水量為.：mw =0.4ms -mw =0.4* 833 -167 =166g36.某工程地質勘察中

11、，取原狀土60cm ,重99.15g,烘干后重78.05g, Gs =2.67，求此土的孔隙比和飽和度。答: mw = m - ms= 99.15 -78.05 二 20.65gVwmw /二 20.65cm3VsmsGs空29.23卅2.67Vve =Vs議629= 1.05329.23Vs20.6560 -29.230.6717.某土樣的干重度d =15.4kN/m3，含水量w=19.3%，土粒相對密度ds =2.73，求飽和度Sr。答：設Vs = 1cm3，則ms =GsVsw =2.73gmw = wms =0.193 2.73 = 0.527gmsmsd /gA"丫 =19

12、.2kN /m3，答：ms 二VsGs'w =2.7Vsmw 二 m - ms 二 260 - 2.7VsVs74.1868.82二 1.08Vwmwp-w= 260 -2.7Vs由 V 二Vw Vs =260 -1.7Vs 得w 二匹 100%741940%ms185.81?dms185.811433二 1.29g / cmmw0.527Vw= 0.527 cm3J1VwVw0.527Sr100%100%68.2%VvV -Vs1.773-18. 某地基開挖中，取原狀土樣送至實驗室中進行試驗。測得天然重度天然含水量 w = 20%，土粒相對密度 Gs = 2.72，液限Wl = 32

13、%，塑限wp =18%。試問這些數(shù)據合理嗎？為什么？如果合理，請定出土的名稱和狀態(tài)。_3答：天然重度在粘性土重度變化范圍=1.8 2.0g/cm內，含水量20%也在堅硬黏土的含水量30%以下，相對密度2.72也在粘性土比重2.70至2.75變化范圍內，因此這 些數(shù)據合理，此土屬于粘性土。由于lp=wL-wp = 32 -18=1410 ,Ip 0.63(Wl - 20) = 0.63*12 =7.56，Wl =32% ： 40，所以此土為低液限黏土。9.一個飽和原狀土樣體積為143cm 質量為260g，顆粒相對密度為 2.70,取定他的孔隙比,含水量和干密度。Vs260-14317= 68.8

14、2 cm33Vw =260 -2.7Vs =74.18 cm3ms =2.7* 68.82 =185.81 gmw =260 -185.8仁 74.19 g10.某飽和土樣，其液限Wl =42%，塑限Wp二20%，含水量 w =40%，天然重度3= 18.2kN/m，求 Il , e、Gs各為多少?答:w -WpWl -Wp40-2042-20= 0.91設 Vs =1，貝y ms 二 VswGs 二 Gsmw = wms =0.4Gs,mw Wms =0.4Gs'w由 m 二 msmwV 一 VsVw10.4GsGs/g1.82= 2.71(1.40.4©g 1.40.4

15、1.82e =Vw - 0.4Gs =1.083ds =2.67 ,孔隙比e ,311.有一塊50cm 的原狀土樣重 95.15g,烘干后重75.05g,;已知土粒相對密度試求天然重度，飽和重度sat，浮重度和干重度d ,天然含水量 W ,孔隙率n，飽和度Sr，并比較、sat、和d的數(shù)值大小。答：略。第二章 土的滲透性一、填空題1. 當土體兩點之間有水頭差，有滲流長度時，則滲流發(fā)生，滲流速度v = ki，與水頭差成正比，與滲流長度成反比。但在黏土中，只有當水頭梯度超過起始梯度時才開始滲流。2. 滲透力（即動水壓力）是土對水的壓力，滲透力的表達式是wi，產生流砂的條件是滲流力克服了土體的重力。簡

16、答題1. 什么叫滲透力，其大小和方向如何確定?答：地下水在土體中流動時，由于受到土的阻力，而引起水頭損失，從作用力與反作用 力的原理可知，水流經過時必定對土顆粒施加一種滲流作用力，單位體積土顆粒所受到 的滲流作用力稱為滲透力。滲流力的大小與水力梯度成正比，其方向與滲流方向一致。2. 達西定律的基本假定是什么？試說明達西滲透定律的應用條件和適用范圍。答:由于土的孔隙很小，在大多數(shù)情況下水在孔隙中的流速較小，可以認為屬于層流（即水流流線相互平行的流動），那么土中的滲流規(guī)律可以認為是符合層流滲透定律。由于 達西定律只適用于層流的情況，故一般只用于中砂、細砂、粉砂等，對粗砂、礫石、卵 石等粗粒土不適合

17、；而黏土中的滲流規(guī)律不完全符合達西定律，需進行修正。修正后為v=k（l - I。）。3 滲透力是怎樣引起滲透變形的？滲透變形有哪幾種形式？在工程上會有什么危害？防 治滲透破壞的工程措施有哪些？答：地下水的滲流方向自下而上，已知土的有效重度為,當向上的動水力 GD與土的有效重度相等時，即Gd這時土顆粒間的壓力就等于零，土顆粒將處于懸浮狀態(tài)而失去穩(wěn)定，這種現(xiàn)象叫流沙。在滲透水流作用下，土中的細顆粒在粗顆粒形成的孔隙中移動， 以至流失；隨著土的孔 隙不斷擴大，滲透速度不斷增加， 較粗的顆粒也相繼被水流逐漸帶走， 最終導致土體內形成 貫通的滲流管道，造成土體塌陷，這種現(xiàn)象叫管涌。防治流土的關鍵在于控制

18、溢出處的水力坡降，為了保證實際的溢出坡降不超過允許坡 降，可采取以下工程措施：1。可通過做垂直防滲帷幕、水平防滲鋪蓋等，延長滲流途徑、降低溢出處的坡降；2。在溢出處挖減壓溝或打減壓井，貫穿滲透性小的黏土層，以降低作 用在粘性土層底面的滲透壓力；3。在溢出處加透水蓋重，以防止土體被滲透力所懸浮。防止管涌一般可從下列兩方面采取措施：1。做防滲鋪蓋或打板樁等，降低土層內部和滲流溢出處的滲透坡降；2。在滲流溢出部位鋪設層間關系滿足要求的反濾層。4生管涌和流土的機理與條件是什么？與土的類別和性質有什么關系？工程上如何判斷土 可能產生滲透破壞并進行分類的？答：發(fā)生管涌與流土的機理如上一題答案所訴。發(fā)生流土

19、的條件是水力梯度i大于或等于臨界水力梯度icr。臨界水力梯度與土性密切相關，研究表明，土的不均勻系數(shù)Cu愈大，icr值愈小，土中細顆粒含量高， icr值增大，土的滲透系數(shù)愈大， icr值愈低。發(fā)生管涌首先取決于土的性質，管涌多發(fā)生在砂性土中，其特征是顆粒大小差別較大，往往缺少某種粒徑，孔隙直徑大且相互連同。無黏性土產生管涌的兩個必備條件是：1。幾何條件：土中粗顆粒所構成的孔隙直徑必須大于細顆粒的直徑，這是必要條件，一般不均勻系數(shù)Cu 10的土才會發(fā)生管涌；2水力條件：滲流力能夠帶動細顆粒在孔隙間滾動或移動 是管涌發(fā)生的水力條件，可用管涌的水力梯度來表示。三、判斷題1. 土的滲透系數(shù)k越大，土的

20、滲透性也越大，土中的水頭梯度I也越大。（）2. 含有細砂夾層的粘土層中垂直滲透系數(shù)Kz大于水平滲透系數(shù) Kx。（）3. 土中一點的滲透力大小取決于該點孔隙水總水頭的大小。四、計算題1.如圖所示的常水頭滲透試驗，若土樣（2）的滲透系數(shù)是土樣（1）的2倍，試繪出試樣的孔隙水壓力（即滲透壓力）分布圖，并求土樣（1）所受的滲透力，判斷其滲透穩(wěn)定性。解：1設試樣（1）和試樣（2）的水頭損失分別為 h1和 h2,總水頭損失為 h,則 hi+ h2= h=40-25=15cm（1）根據滲流連續(xù)原理，流經兩砂樣的滲透速度v應相等，即V1=v2，按達西定律v=ki，貝Uk1i1=k2i2又 k2=2k1, h=

21、 hL1= h5, i2= h2/L2= h2/5, 所以 h1=2 h2（2）由（1） （2）兩式得 h1=10cm , h 2=5cm2由ii = A hi/Li=10/5=2得土樣（1）所受的滲流力 J= 丫前=2 丫 w2如圖所示的滲透試驗裝置，在圓形截面容器內裝有兩種土樣，下面為粉土，土樣長度分別為L" L2，在砂層頂面引出一測壓管，管內水面與水源容器內水面高度差為m,若試驗裝置總水頭差為h，則砂土的滲透 匕與粉土的滲透系數(shù) k2之比值kk2為多少？解：設粉土的水頭損失:h,，砂土的水頭損失為：h2，則ih2=h'hi（ 1）根據滲流連續(xù)原理，流經兩砂樣的滲透速度v

22、即kiih,Li:h2L2(2)應相等，即v,=v2，按達西定律v=ki，貝U綜合（1 ）、（2）可得ki / k2(h -hi)LihL24. 地層由三層土構成，表層為砂，飽和重度為I9.2kN/m3，天然重度為 I6.8kN/m3，滲透系數(shù)i IO'cm/s ；中層為黏土，飽和重度為I7.6kN/m3，天然重度為I6.0kN/m3 ,滲透系數(shù)110cm/s，最下層為砂層，地下水位位于表層砂中，下層砂中含承壓水,地層剖面如圖，試計算：（1）每日通過每平方米黏土層面積上的滲透量。（2） 黏土層頂部與底部的孔隙水壓力u，有效應力；八和總應力二值。解：（1）設粘土的水頭損失為=hi，黏土以

23、上砂土的水頭損失為：h2，總水頭損失為，貝U地面1.5m1.5m4.5m小 =h2 二 h = 4.5m(a)黏土3m根據滲流連續(xù)原理，ki1 = k22，即2000厶h2二厶h（ b）LiL2由（a）、（b）得心h2 =0.0022 常0，心h| 俺 4.5m每日通過每平方米黏土層面積上的滲透量為53Q=v*86400 =1 1086400 4.5/3 =1.296m（2） 土層頂部孔隙水壓力Ua =1.5 w =15kN/m2總應力為二a =1.5*16.8 19.2* 1.5 =54kN /m2有效應力H3二 a =二 a - u a = 54 -15 = 39kN / m粘土層底部孔隙

24、水壓力為Ub =9 w =90kN/m3總應力為2 匚b =1.5*16.8 1.5*19.217.6* 3=106.8kN /m有效應力為匚b - uB = 16.8kN / m第三章地基土的應力與變形一. 填空題1。附加應力引起土體壓縮，有效應力影響土體的抗剪強度。2般情況下，自重應力不會引起地基沉降,附加應力引起地基的沉降，在成土年代不久，地下水位升降等情況自重應力也會引起地面沉降。3. 土中豎向附加應力、二z的影響深度與.xz相比，二z的影響深度要大，.xz在荷載兩側最大。4. 應力自基礎底面起算，隨深度呈非線性變化，自重應力自地基表面起算，隨深度呈線性_ 變化。1十e5. 壓縮系數(shù)a

25、 =de/dp，壓縮模量-，則土的壓縮性愈高，這兩個指標通過固a結試驗，繪制壓縮曲線得到。6. 超固結比OCR指的是土層歷史上所經受的先期固結壓力 Pc與現(xiàn)有覆蓋土重Pi之比，根 據OCR的大小可把粘性土分為正常固結土， 超固結土和欠固結土三大類。 OCR<1的黏土屬 欠固結土。7. 土的壓縮實驗是在側限條件下完成的。壓縮定律是a =de/dp，其中a稱為壓縮系數(shù)， 它反映了單位壓力增量作用下土的孔隙比的減小。8 e29. 壓縮系數(shù)a - , ai/表示壓力范圍，pi =地基某深度處土中自重應力，p2=地P2 _ P2 _基某深度處土中自重應力與附加應力之和的壓縮系數(shù)，工程上常用a1 /

26、來評價土的壓縮性的高低，當：0.1M Pa時屬于低壓縮性土， 當0.1 乞 a- ： O.IMPa ' ： 0.5MPa '時屬中等壓縮性土，當 a1 一 0.5MPa 時屬 中等壓縮性土。10. 用分層總和法計算沉降時， 采用壓縮系數(shù)指標使沉降計算值偏小,采用基礎中點下附加應力指標又使計算值偏大，相互有所補償。10.飽和黏土的沉降由瞬時沉降，固結沉降，次壓縮沉降組成。11 壓縮試驗中，環(huán)刀土樣置于剛性護環(huán)中，所以稱此試驗為側限壓縮試驗，用該實驗測的 壓縮指標a、Es稱為壓縮性指標，壓縮試驗每級荷載下壓至變形穩(wěn)定，所以由此試驗測出 的指標可用來計算地基的沉降。二問答題1簡述太沙

27、基的有效應力原理。答：；-； u，飽和土中任意點的總應力 匚總是等于有效應力二加上孔隙水壓力u。2 用彈性理論求解土中附加應力的基本假設是什么？答：計算地基中的附加應力時，一般假定地基土是各向同性的、均質的線性變形體，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的線性變形空間（半無限體），這樣就可以直接采用彈性力學中關于彈性半空間的理論解答。計算基底附加應力時，通常將基底看成是柔性荷載，而不考慮基礎剛度的影響。3 何謂土的附加應力？計算附加應力有何工程意義？答：對一般天然土層來說， 自重應力引起的壓縮變形在地質歷史上早已完成， 不會再引起地 基的沉降，附加應力則是由于修建建筑物以后

28、在地基內新增加的應力，因此它是使地基發(fā)生變形，引起建筑物沉降的主要原因。4試列舉出土中自重應力也能引起地面沉降的幾種情況。答：通常土的自重應力不會引起地基變形，因為正常固結土的形成年代很久，早已固結穩(wěn)定。只有新近沉積的欠固結土或人工填土， 在自重作用下尚未固結， 需要考慮土的自重引 起的地基變形。此外，地下水的升降，將會引起土中自重應力大小的變化，使土體發(fā)生變形（如壓縮、膨脹或濕陷等）。5. 試述Es、E0的物理意義？如何確定？主要用途？答：壓縮模量Es是在完全側限的條件下得到的，為豎向正應力與相應的正應變的比值，該參數(shù)將用于地基最終沉降計算的分層總和法。變形模量E0是根據現(xiàn)場載荷試驗得到的，

29、是指土在側向自由膨脹條件下正應力與相應的正應變的比值。該參數(shù)將用于彈性理論法最終沉降計算中，但載荷實驗中所規(guī)定的沉降穩(wěn)定標準帶有很大的近似性。a（ p<! p2）6. 說明分層總和法利用公式 s-2 hi，計算h厚土層的沉降量時，公式中pi、1 +eiP2、e、a的物理意義？答：pi: 土層上下表面自重應力的平均值，（二d 二co）/2。P2 土層上下表面自重應力的平均值（二ci 二co） / 2與附加應力平均值（二 Z1 ；二0）/2 之和。e為根據土層的自重應力平均值即Pi，從壓縮曲線上得到相應的孔隙比。a為土層的壓縮系數(shù)，a - ， e2與p2對應。P2 Pi7. 何為地基的固結度

30、？寫出其表達式（分別用沉降量和有效應力表示）。答：土的固結度是指地基土在某一壓力作用下，經歷時間t所產生的固結變形（沉降）量與最終固結變形（沉降）量之比。用沉降量表示為U二Set / sc用有效應力表示為U二二。P&試說明壓縮系數(shù)a的意義及其工程應用。答：壓縮系數(shù)是土體在側限條件下孔隙比減小量與豎向有效應力增量的比值，即e - p曲線中某一壓力段的割線斜率。為了便于比較，通常采用壓力段由PO.iMPa增加到P2 =0.2MPa時的壓縮系數(shù)ai來評定土的壓縮性如下：當a-/ ： O.iMPa '時，為低壓縮性土；O.iMPa-'a ：0.5MPa 時，為中壓縮性土；ajQ

31、 _0.5MPa時，為高壓縮性土。9.試說明壓縮模量Es的意義答：壓縮模量Es是在完全側限的條件下得到的，為豎向正應力與相應的正應變的比值,該參數(shù)將用于地基最終沉降計算的分層總和法。10簡述“分層總和法”確定計算深度Zn的方法。答：地基沉降計算深度Zn的新標準應滿足下列條件：由該深度處向上取按表規(guī)定的計算厚度Z所得的計算沉降量.Sn應滿足下述要求（包括考慮相臨荷載的影響）：n. ：sn 乞 0.025、i 4尚應向下繼續(xù)計算，至軟弱土層中所取按上式所確定的沉降計算深度下如有較軟弱土層時, 規(guī)定厚度.遼的計算沉降量滿足上式為止。b (m)<22 vb 蘭 44 v b 蘭 8b = 8心

32、z(m)0.30.60.81.011。列舉出影響基底壓力分布規(guī)律的因素。答：有基礎剛度、荷載及土性等。12什么是基底附加壓力？計算基底附加壓力有何工程意義?答：建筑物建造前，土中早已存在自重應力， 基底附加壓力是作用在基礎底面的壓力與 基底處建前土中自重應力之差，是引起地基附加應力和變形的主要因素。13.何為有效應力？研究有效應力有何工程意義？答：飽和土是由固體顆粒構成的骨架和充滿其間的水組成的兩相體，當外力作用于土體后，一部分由土骨架承擔，并通過顆粒之間的接觸面進行應力的傳遞，稱為有效應力。另一部分則由孔隙中的水來承擔， 水雖然不能承擔剪應力， 但卻能承受法向應力， 并且可以通過 連通的孔隙

33、水傳遞，這部分水壓力稱為孔隙水壓力。土的變形（壓縮）和強度的變化都只取決于有效應力的變化。引起土的體積壓縮和抗剪強度發(fā)生變化的原因，并不是作用在土體上的總應力，而是總應力與孔隙水壓力之間的差值 有效應力?？紫端畨毫Ρ旧聿荒苁雇涟l(fā)生變形和強度的變化。這是因為水壓力各方向相等，均衡的作用于每個土顆粒周圍，因而不會使土顆粒移動， 導致孔隙體積的變化。它除了使土顆粒受到浮力外，只能使土顆粒本身受到靜水壓力，而固體顆粒的壓縮模量很大，本身壓縮可忽略不計。另外，水不能承受剪應力，因此孔隙水壓力自身的變化也不會引起土的抗 剪強度的變化，正因為如此，孔隙水壓力也被稱為中性壓力。14.什么是基底壓力？答：建筑物

34、的荷載是通過自身基礎傳給地基的?；讐毫κ亲饔糜诨A底面上的荷載效應, 它與荷載的大小和分布、基礎的剛度、基礎的埋深以及地基土的性質等多種因素有關。15何為飽和粘性土的滲透固結？試說明固結過程中土中應力的轉換過程（即滲透固結過程與有效應力原理的關系）。答：飽和土在壓力作用下隨土中水體積減小的全過程，稱為土的固結。在飽和土的固結過程中任意時間t，根據平衡條件，有效應力 C 與超孔隙水壓力U之和總是等于總應力通常是 指作用在土中的附加應力 Cz，即c u - z由上式可知，當在加壓的那一瞬間，由于U =u =匕，所以=0,而當固結變形完全穩(wěn)定時，則-C z，u =0。因此，只要土中孔隙水壓力還存在

35、，就意味著土的滲透固結變 形尚未完成。換而言之，飽和土的固結就是孔隙水壓力的消散和有效應力相應增長的過程。16. 地基變形按其特征分為哪幾種？其定義是什么？答：分為瞬時沉降、固結沉降和次壓縮沉降。瞬時沉降是緊隨著加壓后地基即時發(fā)生的沉降，地基土在外荷載作用下其體積還來不 及發(fā)生變化，主要是地基土的畸曲變形，也稱畸變沉降、初始沉降或不排水沉降。固結沉降是由于在荷載作用下隨著土中超孔隙水壓力的消散，有效應力的增長而完成 的。次壓縮被認為與土的骨架蠕變有關；它是在超孔隙水壓力已經消散、有效應力增長基 本不變之后仍隨時間而緩慢增長的壓縮。17. 地下水位的變化對土的自重應力有何影響？當?shù)叵滤煌蝗唤德?/p>

36、和緩慢降落時，對土的 自重應力影響是否相同？為什么？答：當?shù)叵滤辉诘鼗至又猩仙?，使土的有效自重應力減小，反之，當?shù)叵滤辉诘鼗至又邢陆担?則土中有效自重應力增大。 地下水位突然降落時， 由于土還未來得及反 應，地基的附加沉降不會發(fā)生，而當?shù)叵滤徛德鋾r， 地基土會由于有效自重應力增大而出現(xiàn)附加沉降。18. 有兩相鄰剛性建筑物，建于均質地基上，基底壓力均勻分布，若兩建筑物同時興建，試問兩建筑物是否會同時沉降， 為什么？各向什么方向傾斜？若其中一個建筑物先建，經很多年后再建第二個建筑物，兩建筑物的傾斜方向有無改變，為什么？答：兩建筑物同時修建時，兩基礎底部各自的附加壓力會使地基產生變形

37、，所以，兩建筑物會同時發(fā)生沉降。由于兩基底中心間產生的附加應力之和要大于在兩基底中心以外部分的附 加應力之和，因此兩建筑物向兩者中間即內側傾斜。若其中一個建筑物先建，經很多年后， 再建第二個建筑物時，后建的一個建筑物會向中心以外即外側傾斜，因為第一個建筑物沉降時使其基底中心處以下的土密實，而周圍的土的密實度逐漸減小，所以第二個建筑物沉降時會產生不均勻沉降，傾斜于土質較軟的一側。19. 高層建筑物經常由主樓和裙房組成，如從沉降的角度考慮， 應先施工哪一部分比較合理， 為什么？答：從沉降的角度考慮，應先施工主樓，后建裙房。若先建裙房，然后使主樓和裙房結為一體，則由于主樓的沉降較裙房要大，必然會在兩

38、者之間產生不均勻沉降裂縫，這是建筑物的應該避免的。20. 為了減少建筑物不均勻沉降的危害，常采取那些工程措施，這些措施都有什么特點？答：1采用樁基礎或深基礎。2人工加固地基。3采用建筑、施工措施，是最簡單且省錢的辦法。三、判斷題1 土中附加應力計算公式為 匚z =kpo，因此建筑在同樣的地基上，基礎附加應力Po相同的兩個建筑物，其沉降值應相同。（）2在任何情況下，土體自重應力都不會引起地基沉降。（）3地基土受壓時間愈長，變形愈大，孔隙水壓力也愈大。（）4地下水位下降會增加土層的自重應力，引起地基沉降。（V）5絕對剛性基礎不能彎曲，在中心荷載作用下各點的沉降量一樣，所以基礎地面的實際壓力分布是均

39、勻分布的。（）6密砂在剪應力作用下體積要膨脹，因此在不排水條件下測得的孔隙水壓力系數(shù)A ：. 1/3。（V）7在固結理論中土應力 應變關系是非線性彈性模型。（）四、計算題1.土層分布如圖，計算土層的自重應力，并繪制自重應力的分布圖。 解：（1） 砂土：msi 二VsiwGsi =265gmwi = Wimsi =* 265=0.265 gwi30.265 cmV wiSr噸巾699壽0.379msigVsiVvi込ig=9.7iKN/mi 0.699（2）黏土設 Vs2 =i則ms2 二 Vs2Gs2”w - 2.70 gmw2 二 w2ms2 = 0.2* 2.70 =0.54 gV2mis

40、2miw2P2.70.5418.4/10= 1.76 cm32 = ms2 Vs2 w 27 11.763=9.66kN/m土粒比重2.某粉土地基如圖，測得 天然含水量w = 24% ,干密度 6 = 1.54t / m3,Gs =2.73，地面及地下水位高程分別為35.00及30.00m ,汛期水位將上升到 35.5m高程。試求25.00高程處現(xiàn)在及汛期時的土的自重應力。當汛期后地下水下降到30.00高程（此時土層全以飽和狀態(tài)計）、25.00m處的自重應力是多少？解:Vs = 1, ms =VsG?w = 2.73tmw = wms 二 0.24* 2.73 = 0.6 5 5t匹,772m

41、31.54汛期水位35.50mwg2.73-1"1.772 g=9.8 kN/m 3”35.00粉土 現(xiàn)在水位30.002.73 0.6551.7723g =19.1 kN/m細砂25.00 Msat 二'w = 19.8 kN/m 3現(xiàn)在的自重應力 s =19.1*5+9.8*5=144.5kPac:汛期時的自重應力 =9.8*10 =98kPa地下水下降后廠-19.8* 5 9.8*5 =148kPa3.圖所示基礎基底尺寸為 4m 2m，試求基底平面平均壓力P和Pmax及Pmin，繪出沿偏心方向的基底壓力分布圖。解:基底平面平均壓力為pF G 680 20*2*2* 42

42、*4= 125kN /m24m2m=G ' F =20 4 2 680 =840kN=c F) 0.35 = 680 0.35 = 238kN mM 238 = 0.28m ： - =0.336e =N 840c N MPmaxmin A W-840238105 _ 44.63 工2 4 1 2 426149.63kN/m60.374.某建筑物，上部結構和箱基總重164000kN，基礎底面尺寸為80m漢15m，地下水位埋深為3m，地下水位以上土的天然重度為-18kN/m3，地下水位以下土的飽和重度為sat =19kN/m3，試問箱形基礎埋深多少時，基底附加壓力為零?答：地下水位以下土的

43、有效重度為=sat - w =19 -10 =9kN / m，設基礎埋深為h,則解方程（h-3）* +3* =F/A=164000/（80*15）得h=12.185m即基礎埋深12.185時，基底附加壓力為零。6 某矩形基礎的底面尺寸為4m 2.5m,天然地面下基礎埋深1m,設計地面高出天然地面0.4m，其他資料如圖，試繪出土中應力分布圖，按分層總和法計算基底中心點的沉降值。 解：略。7.略。&有一矩形基礎，底面尺寸4m 8m，埋深2m,受4000kN中心荷載（包括基礎自重）的作用，地基為粉砂層，*' -19kN /m3，壓縮資料如表所示，試用分層總和法計算地基最終 陳降量。解

44、：略。9.如圖，已知基礎長 42.5m,寬13.3m，基礎底面附加壓力 p° =240kPa基礎底面鋪有排 水砂層，地基為粉質黏土層，壓縮模量Es =7.5Mpa，滲透系數(shù)k0.1cm/s，土層厚8m,底部基巖處附加應力為160Pa,試計算：（1）地基的最終沉降量，（2）計算地基的固結系數(shù)。 P0P12E240 1602* 7.5*1038 =213.33mm土的豎向固結系數(shù) Q 二kEs/ w =0.6 10 7.5 103/10=4.5 10cm2/s10飽和黏土層厚8m,受大面積荷載 p=120kPa作用，該土層初始孔隙比 e = 1.0，壓縮系數(shù)a =0.3MPa 4 k =

45、 18cm/a，在單面排水條件下問加荷一年的沉降量為多少？1 +e 1+10解：粘土層的壓縮模量為 Es = 06 =6 67MPas a 0.3"0粘土層的最終沉降量為 s zH J20 10008000 =143.93mmEs6.67 "06豎向固結系數(shù) q二k(1 e 18 10'(1 芝 =120m2/aVwa 10000.10對于單面排水條件下：c t 120 x 1豎向固結時間因數(shù)Tv =二-一-1.875，查表得固結度接近100%，所以加荷H 282一年的沉降量為 143.93mm。11.某飽和粘土層厚 8m，受大面積荷載 p = 120 kPa作用，

46、該土層初始孔隙比為e = 1.0，a = 0.3MPa-1， k =1.8cm/a，單面排水，問沉降達 140mm所需的時間。1 + e 1+1.0解：粘土層的壓縮模量為Es6二6.67MPaa 0.3X0；120 1000粘土層的最終沉降量為 s -H = 8000 =143.93mmEs6.67"06k(1 e) 1.8 10(1 1)2 /豎向固結系數(shù)cv6 = 12m /aJa10000.10平均固結度將為1400.973s 143.93根據U z查得Tv =0.93，在單向排水條件下:2 2丄 TvH0.93 82t :Cv12=4.96 年。第四章 地基的抗剪強度一、填空

47、題1. 無粘性土的抗剪強度來源于土粒間的摩阻力，粘性土的抗剪強度來源于土粒間的摩阻力 和粘聚力。2. 粘性土抗剪強度庫侖定律的總應力表達式 f二ctan，有效應力的表達式.f = c z ta n。3. 三軸剪切試驗按排水條件不同，劃分為不固結不排水試驗，固結不排水試驗和固結排水試驗。4. 無粘性土抗剪強度公式是 f二二tan ，其中二是剪切面上的法向應力。5. 極限破裂角指的是破壞面與大主應力二i的作用面的夾角，其大小為 45°：/2。6. 土的抗剪強度指標有粘聚丄_c和內摩擦角。7. 地基為厚黏土層，施工速度快，應選擇不固結不排水抗剪強度指標。&當工程施工工期較長，能固結

48、排水，工程完成后，荷載短期內突增，應選擇固結不排 試驗的抗剪強度指標。9.隨著荷載的增加，地基變形的三個階段是壓縮階段、剪切階段和隆起階 10土體中的剪應力等于土的抗剪強度時的臨界狀態(tài)稱之為土的極限平衡狀態(tài)。問答題1.出用大小主應力-1、二3表示的粘性土的極限平衡條件。答：2f00<p=6 tan45+ i+ 2c ta n45+ I2 J2)2%ta nf"045+ i - 2c ta n/"045<P + 12丿2)2. 試說明飽和粘性土為什么隨固結度的提高，其抗剪強度高，而壓縮性低。答：飽和土的固結是指飽和土在壓力作用下隨土中水的排出而體積減小的過程，或

49、稱土的壓密。隨著固結度的提高，飽和土越來越密實，根據密度-有效應力-抗剪強度唯一性原理，土的抗剪強度逐漸增大。而由于土的密實，其壓縮性降低。3. 影響土的抗剪強度的重要因素有哪些？他們是如何影響土的抗剪強度的。答：由庫侖公式可以看出，無粘性土的抗減強度與剪切面上的法向應力成正比，其 本質是由于土粒之間的滑動摩擦以及凹凸面間的鑲嵌作用所產生的摩阻力，其大小決定于土粒表面的粗糙度、土的密實度以及顆粒級配等因素。粘性土的抗剪強度由 兩部分組成，一部分是摩擦力（與法向應力成正比）；另一部分是土粒間的粘聚力，它是由于粘性土顆粒之間的膠結作用和靜電引力效應等因素引起的。4. 為什么飽和粘性土的不固結不排水

50、剪的強度包線是一條水平線？答：如果試件是飽和的，由于整個試驗過程中，孔隙比e和含水量w保持不變，根據“密度-有效應力-抗剪強度”唯一性關系，不論試件上所加的周圍壓力二3多大,抗剪強度和有效應力必定相同。5. 土體中發(fā)生剪切破壞的平面，是不是剪應力最大的平面？在什么情況下，剪切破壞面與最大剪應力面是一致的？在一般情況下，剪切破壞面與最大主應力面成什么角度？答：土體中發(fā)生剪切破壞的平面，不一定市剪應力最大的平面。只有在不固結不排水試驗中，由于抗剪強度包線是一條水平線，所以剪切破壞面與最大剪應力面是一致的。而不固結不排水試驗適于模擬施工速度快，而地基土的透水性和排水條件不o甲良時抗剪性能。一般情況下

51、，剪切破壞面與最大主應力面成角f =45° '26. 寫出抗剪強度的庫侖公式，分別說明無粘性土，粘性土的抗剪強度來源。答：與3題相似。7. 土的剪切體積變形的物理力學機理是什么？對土的抗剪強度有什么影響？試解釋較疏松的飽和粉細砂地基容易液化的原因。答：土在剪切過程中，體變勢存在，表現(xiàn)為孔隙水壓力的變化。當土的體積有膨脹 趨勢但受限制不讓膨脹時，其內在機制是土中產生負值的孔隙水壓力，使作用于土 骨架的有效應力增加，從而體積不能膨脹。相反，當土體有收縮的趨勢而控制不讓 其收縮時，則土體中要產生正值的孔隙水壓力，其結果減小作用于土骨架上的有效 應力，從而使土體不發(fā)生收縮。如果飽和沙

52、土的初始孔隙比e°大于臨界孔隙比ecr，在剪應力作用下由于剪縮精品文檔必然使孔隙水壓力增高，而有效應力降低，致使沙土的抗剪強度降低，當飽和疏松 砂受到動荷載作用（如地震），由于孔隙水來不及排出，孔隙水壓力不斷增加，就 有可能使有效應力降低到零，因而使砂土象流體那樣完全失去抗剪強度，這種現(xiàn)象 稱砂土的液化。& 從土的抗剪強度的機理出發(fā)，說明土與鋼筋混凝土等材料抗剪強度的區(qū)別。答：土與一般連續(xù)性材料 （如鋼、混凝土等）不同，是一種具有內摩擦強度的材料，q>一這種材料的破裂面不產生于最大剪應力面，而與最大剪應力面成的夾角，。如果2土質均勻，且試驗中能保證試件內的應力、應變均勻

53、分布，則試件內將會出現(xiàn)兩組三、判斷題1地基中孔隙水壓力愈大，土的抗剪強度愈高。（）2條形均布荷載中點下，剪應力xz總等于零。（V）3當土體中某點6二;3時，該點不會發(fā)生剪切破壞。（2）4. 一般壓縮性小的地基土若發(fā)生失穩(wěn)，多為整體剪切破壞形式。（2）5. 地基土的強度破壞是剪切破壞，而不是壓縮破壞。（2）6土中應力水平越高，土越易發(fā)生破壞，說明土的抗剪強度越小。（）7.由飽和粘性土的不排水剪切實驗可得qu二5 =1/2（6 -；3）, =0，如果根據這個結果繪制有效應力強度包線也可的到c =1/2（-1 -二3）和=0。（2）&正常固結土的不固結不排水試驗的破壞應力圓的包線是一條水平線，它說明土樣的破壞面與最大剪應力面是一致的。（）9.同一土樣（正常固結）進行固結排水剪和固結不排水剪，他們所得到的有效應力強度指標基本相同。四、計算題1. 略2.某條形基礎下地基土體中某點的應力二= 250kPa，二x =100kPa ,