土力學(xué)考試總復(fù)習(xí)

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？ 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？ 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(duì)地基 做了怎樣的假定？ 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？ 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？ 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？ 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？3-75-12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44-1引起土體壓縮的主要原因是什么？4-3分層總

2、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？分層總和法中，對(duì)一軟土層較厚的地基，用Si（eiie2i）Hi心eii）或SpHi/（1創(chuàng)）計(jì)算各分層的沉降時(shí)，用哪個(gè)公式的計(jì)算結(jié)果更準(zhǔn)確？為什么？ 基礎(chǔ)埋深d0時(shí)，沉降計(jì)算為什么要用基底凈壓力？ 土層固結(jié)過(guò)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？ 固結(jié)系數(shù)Cv的大小反映了土體的壓縮性有何不同？為什么？什么叫土的抗剪強(qiáng)度？ 庫(kù)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？ 為什么說(shuō)土的抗剪強(qiáng)度不

3、是一個(gè)定值？ 何謂摩爾庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則？何為極限平衡條件？ 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？ 測(cè)2-12-22-32-42-52-62-7思考題33-13-43-53-6何謂達(dá)西定律，達(dá)西定律成立的條件有哪些？ 滲透變形有幾種形式？各有什么特征？ 什么是臨界水力梯度？如何對(duì)其進(jìn)行計(jì)算？ 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。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？4-44-54-84-94-10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55-15-25

4、-35-45-55-65-85-9思考題66-16-46-5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)？ 影響砂土抗剪強(qiáng)度的因素有哪些？何謂砂土液化？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。 朗肯土壓力理論和庫(kù)侖土壓力理論各采用了什么假定？分別會(huì)帶來(lái)什么樣的誤差？ 朗肯土壓力理論和庫(kù)侖土壓力理論是如何建立土壓力計(jì)算公式的？它們?cè)谑裁礃拥?條件下具有相同的計(jì)算結(jié)果？ 試比較說(shuō)明朗肯土壓力理論和庫(kù)侖土壓力理論的優(yōu)缺點(diǎn)和存在的問題？6-6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

5、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）弓I起的土中應(yīng)力。自重應(yīng)力是指由土體自身重量所產(chǎn)生的應(yīng)力。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(lái)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。附加應(yīng)力是指由外荷（靜的或動(dòng)的）弓I起的土中應(yīng)力?？臻g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

6、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(wú)限的。實(shí)際工程中對(duì)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(duì)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。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(duì)本基礎(chǔ)下的地基產(chǎn)生附加應(yīng)力。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(wú)限的，這些條件不一定

7、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。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：Uowhw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(zhǎng)度成反比，即：v khki即為達(dá)西定律。L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：Re wVd/ 1.0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?jī)煞N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

8、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。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：icr（Gs1）（1 n）,該式是根據(jù)豎向滲流且不考慮周圍土體的 約2-12-22-32-42-52-62-73-13-23-3束作用情況下推得C的，求得的臨界水力梯度偏小，建議按下式估算：24(1 n)3-43-53-6冷（1n0-79（1n）（1 CD；）；管涌土的臨界水力梯度：icr2.2（GS1）（1 n）2-d5d20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，

9、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“,h， 當(dāng)有向上滲流作用時(shí)，孔隙水應(yīng)力增加了h。W一旦流網(wǎng)繪出以后，滲流場(chǎng)中任一點(diǎn)的孔隙水應(yīng)力即可由該點(diǎn)的測(cè)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。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谕林械?滲透是通過(guò)整個(gè)土體截面來(lái)進(jìn)行的。而實(shí)際上，滲透水不僅僅通過(guò)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。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

10、單元體的總水量必等于流出的總水量，即：cr4-14-24-34-44-54-64-75-1二、假定土是各向同性的，即kx等于ky，則xqxqy(qx-qdx)(qyx2h c0y%)y土的滲透系數(shù)不是各向同性的。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(guò)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。壓縮模量Es定義為土體在無(wú)側(cè)向變形條件下，豎向應(yīng)力與豎向應(yīng)變之比，其大小等 于1/mv，即；EsJz。在無(wú)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

11、土層一般要求將地基土分層。沒有必要。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。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PnPd去計(jì)算地基中的附加應(yīng)力。在荷載施加的瞬時(shí)，由于孔隙水來(lái)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(lái)承擔(dān)。經(jīng)過(guò)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(wú)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(guò)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(guò)程。在這種轉(zhuǎn)化過(guò)程中，任一時(shí)刻任一深度上的應(yīng)力始終遵循著有

12、效應(yīng)力原理，即：P u 。不對(duì)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。 土的抗剪強(qiáng)度是指土體對(duì)于外荷在所產(chǎn)生的剪應(yīng)力的極限抵抗能力。24(1 n)5-2砂土：ftg粘土：fC tg5-35-45-55-65-75-8對(duì)于無(wú)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(duì)于粘性土, 其抗剪強(qiáng)度由粘聚分量和摩擦分量?jī)刹糠炙鶚?gòu)成。土的抗剪強(qiáng)度與土的固結(jié)程度和排水條件有關(guān)，對(duì)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，

13、它的抗剪 強(qiáng)度也不同。把莫爾應(yīng)力圓與庫(kù)侖抗剪強(qiáng)度線相切時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)，即f時(shí)的極限平衡狀態(tài)作為土的破壞準(zhǔn)則稱為莫爾一庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則。根據(jù)莫爾一庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則來(lái)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。不是。由f45 /2，知當(dāng)0時(shí)一致。測(cè)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(wú)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(jiǎn)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?yàn)中，試樣的排水程

14、度靠 試驗(yàn)速度的“快”、“慢”來(lái)控制的，做不到嚴(yán)格排水或不排水，這一點(diǎn)對(duì)透水性強(qiáng) 的土來(lái)說(shuō)尤為突出；由于上下盒的錯(cuò)動(dòng)，剪切過(guò)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(duì)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(cè)定土抗剪強(qiáng)度較為完善的儀 器。直接剪切、三軸和無(wú)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(duì)土 的實(shí)際情況反映就會(huì)受到影響。 特別適應(yīng)于均勻的飽和軟粘土。 砂土的抗剪強(qiáng)度將受到其密度、 當(dāng)砂土受到突發(fā)的動(dòng)力荷載時(shí)，十字板剪切試驗(yàn)是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定土的

15、抗剪強(qiáng)度的方法,顆粒形狀、表面粗糙程度和級(jí)配等因素的影響。 產(chǎn)生很大的孔隙水應(yīng)力，使有效應(yīng)力變?yōu)榱悖巴翆⒊尸F(xiàn)出液體的狀態(tài)，該過(guò)程稱為砂土的液化。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cu的大小與有效固結(jié)應(yīng)力C有關(guān)，CU和CD試驗(yàn)個(gè)是一條通過(guò)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Cu的大小與有效固結(jié)應(yīng)力C有關(guān)，CU和CD試驗(yàn)個(gè)是一條不通過(guò)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

16、的強(qiáng)度包線及十 分接近的有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)。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。5-126-1朗肯理論基于土單元體的應(yīng)力極限平衡條件來(lái)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

17、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(kù)侖理論基于滑動(dòng)塊體的靜力平衡條件來(lái)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。朗肯土壓力理論是以土單元體的極限平衡條件來(lái)建立主動(dòng)和被動(dòng)土壓力計(jì)算公式 的，庫(kù)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(lái)確定土壓力。 如果假設(shè)填土面水平，墻背豎直、光滑，即0，0，00，則無(wú)粘土朗肯與庫(kù)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(kù)侖土壓力理 論的一個(gè)特例。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(kù)侖理論從假定上看對(duì)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