模塊四 土的抗剪強(qiáng)度及地基承載力

1、模塊四土的抗剪強(qiáng)度及地基承載力基礎(chǔ)練習(xí)：同一種土體，當(dāng)?shù)V物成分、顆粒級(jí)配、密度、含水量完全相同時(shí)，這種土的 抗剪強(qiáng)度是否為一定值？為什么？答：不是。影響土的抗剪強(qiáng)度的因素除了土顆粒的礦物成分、形狀、大小級(jí)顆粒 級(jí)配，原始密實(shí)度，含水量之外還有土的結(jié)構(gòu)擾動(dòng)因素。黏性土的結(jié)構(gòu)受到擾動(dòng)， 土體變得疏松，會(huì)喪失部分黏聚力，因而抗剪強(qiáng)度會(huì)隨之降低。此外有效法向壓 力越大，抗剪強(qiáng)度越大。土的應(yīng)力歷史也影響土的抗剪強(qiáng)度。超固結(jié)土的抗剪強(qiáng) 度值比正常固結(jié)土的大，而正常固結(jié)土又高于欠固結(jié)土。簡(jiǎn)述影響土抗剪強(qiáng)度的主要因素。答：（1）土顆粒的礦物成分、形狀、大小級(jí)顆粒級(jí)配；（2）原始密實(shí)度；（3）含 水量；（4）土

2、的結(jié)構(gòu)擾動(dòng)；（5）有效法向壓力；（6）土的應(yīng)力歷史。何謂土的極限平衡條件？答：當(dāng)土中任意一點(diǎn)在某一平面上發(fā)生剪切破壞時(shí)，該點(diǎn)就處于極限平衡狀態(tài)， 此時(shí)土中最大主應(yīng)力c 、最小主應(yīng)力a 3與土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c、中之間的關(guān)系， 稱為土的極限平衡條件。在外部荷載的作用下，剪切破壞是否首先發(fā)生在剪應(yīng)力最大的平面？剪切破 壞面與大主應(yīng)力之間的夾角是多少？答：不是。450-12直剪試驗(yàn)和三軸試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？答：直剪試驗(yàn)：優(yōu)點(diǎn)：儀器設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便等。缺點(diǎn)：剪切面限定在上下盒之間的平面，而不是沿土樣最薄弱的面剪切破 壞；剪切面上剪應(yīng)力分布不均勻；在剪切過(guò)程中,土樣剪切面逐漸縮小，而在計(jì)算抗剪強(qiáng)度時(shí)仍按

3、土樣的原截 面積計(jì)算；試驗(yàn)時(shí)不能嚴(yán)格控制排水條件，不能量測(cè)孔隙水壓力；試驗(yàn)時(shí)上下盒之間的縫隙中易嵌入砂粒，使試驗(yàn)結(jié)果偏大。三軸試驗(yàn)：優(yōu)點(diǎn)：試驗(yàn)可嚴(yán)格控制排水條件；試驗(yàn)可量測(cè)孔隙水壓力；試驗(yàn)破裂面在最軟弱處。缺點(diǎn):。2=。3,而實(shí)際上土體的受力狀態(tài)未必都屬于這類軸對(duì)稱情況;實(shí)驗(yàn)比較復(fù)雜。十字板剪切試驗(yàn)有何優(yōu)點(diǎn)？適用于什么情況？答：優(yōu)點(diǎn)：它不需要取原狀土樣，試驗(yàn)時(shí)的排水條件、受力狀態(tài)與土所處的天然 狀態(tài)比較接近。這種試驗(yàn)方法適合于在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定難于取樣的飽和軟黏土的抗剪強(qiáng) 度。地基破壞的形式有哪些？各種破壞常發(fā)生在哪些地基土中？答：在荷載作用下，建筑物地基的破壞是由于承載能力不足而引起的剪切破壞，剪切

4、破壞的形式一般又可分為整體剪切破壞、局部剪切破壞和沖剪破壞三種。一般緊密的砂土，硬黏性土地基常發(fā)生整體剪切破壞。局部剪切破壞一般發(fā)生在中等以下密實(shí)的砂土地基中。沖剪破壞容易發(fā)生在壓縮性較大的松砂、軟土地基或基礎(chǔ)埋深較大時(shí)。什么是地基的臨塑荷載？如何計(jì)算？答：地基中要出現(xiàn)而沒(méi)有出現(xiàn)塑性變形區(qū)，此時(shí)相應(yīng)的荷載p為臨塑荷載Pcr，其表達(dá)式如下：p - N r d + N c(4.21)式中：兀 ctg+- + TOC o 1-5 h z N =2q兀ctg- + MUctgN =c兀ctg- + 什么是地基的極限荷載? 答：地基極限承載力是從地基穩(wěn)定的角度研究地基土單位面積上所能承受的最大 荷載。如

5、何用理論公式確定地基承載力？地基承載力的大小和那些因素有關(guān)？理 論公式存在什么問(wèn)題？答：地基的極限承載力必須有足夠的安全儲(chǔ)備，即取pJK作為地基承載力設(shè)計(jì) 值，其中K為安全系數(shù)，對(duì)于太沙基理論計(jì)算的極限承載力K 一般取23。不同地區(qū)，不同成因，不同土質(zhì)的地基承載力差別較大，地基承載力的主要 影響因素有以下幾個(gè)方面：地基方面地基土的成因和堆積年代，堆積年代越久，地基承載力越高；地基土的強(qiáng)度 指標(biāo)(。、平)，物理性質(zhì)指標(biāo)(Y、e、)，級(jí)配，結(jié)構(gòu)性，應(yīng)力歷史和地層 傾斜程度等。土的強(qiáng)度指標(biāo)。、平越大，物理性質(zhì)指標(biāo)Y越大、e和越小，級(jí) 配越好，顆粒越粗，固結(jié)程度越高和地層傾斜程度越小，地基承載力越高。

6、荷載方面荷載方面的影響因素包括荷載的性質(zhì)，作用方向和位置等。荷載偏心和傾斜 越大，地基承載力越低。若荷載作用時(shí)間很短，如地震荷載，地基承載力相應(yīng)提 高；若地基為高塑性黏土，呈可塑或軟塑狀態(tài)，在長(zhǎng)期荷載作用下，地基承載力 降低。上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)方面通常上部結(jié)構(gòu)體型越簡(jiǎn)單，整體剛度大，對(duì)地基的不均勻沉降適應(yīng)性好，則 地基承載力可取高值?；A(chǔ)方面的影響因素包括基礎(chǔ)剛度，底面形狀、寬度、埋 深和傾斜程度等?；A(chǔ)剛度、底面寬度和埋深越大、底面傾斜程度越小，地基承 載力越高。其他除以上三方面的影響因素外，還有地表超載，施工因素，地下水位，如施工 順序、速率和防擾動(dòng)措施等。地表超載越大，地基承載力越高；施工速

7、率慢，地 基土來(lái)得及固結(jié)，承載力提高；施工時(shí)地基土受到的擾動(dòng)小，強(qiáng)度高，承載力大； 地下水位上升會(huì)降低地基土的承載力。此外，還有基底傾斜和地面傾斜的影響，地基土壓縮性和試驗(yàn)底板與實(shí)際基 礎(chǔ)尺寸比例的影響、相鄰基礎(chǔ)的影響等等。在確定地基承載力時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑物 的重要性及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)上述影響因素作具體分析。理論公式在導(dǎo)出過(guò)程中作了許多假定和簡(jiǎn)化，因此計(jì)算結(jié)果是近似的。并且 公式只考慮了地基土的強(qiáng)度，沒(méi)有考慮地基土的變形，所以必要時(shí)還要進(jìn)行變形 驗(yàn)算。11.已知地基中某點(diǎn)土樣承受的主應(yīng)力a 1 = 400kPa , a 3= 180 kPa，土的抗剪強(qiáng)度 指標(biāo)c = 25kPa，p = 20。，試判

8、斷該土體處于什么狀態(tài)。答：已知最小主應(yīng)力a = 180kPa，得到最大主應(yīng)力的計(jì)算值為：3a =a tan2 (45。+當(dāng))+ 2c tan(45o + ?) = 180 x tan2 55。+ 2 x 25 x tan 55。= 439kPaa 的計(jì)算結(jié)果大于已知值，所以該土樣處于彈性平衡狀態(tài)即安全狀態(tài)。工程模擬訓(xùn)練 答：p = 18。查表 4.1 得：Nc = 5.31 N = 2.82N, = 0.43p = N rd + N c = 2.82*18*2 + 5.31*20 = 204.12kPcr q 0cap 1 = N yb + N r0d + N c = 0.43*18*3 + 2.82*18*2 + 5.31*20 = 227.34kP 4答：粉土，黏粒