盧沿浩土力學(xué)課后答案

盧沿浩土力學(xué)課后答案盧沿浩土力學(xué)課后答案盧沿浩土力學(xué)課后答案盧沿浩土力學(xué)課后答案編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址：電話：傳真:郵編:盧沿浩土力學(xué)課后答案土體的應(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?？紫稇?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。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?？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。實(shí)際工程中對(duì)于柔性較大（剛度較?。┠苓m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?；刂行南仑Q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?？紫稇?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：習(xí)題22-1解：根據(jù)圖中所給資料，各土層交界面上的自重應(yīng)力分別計(jì)算如下：土的最大靜孔隙水應(yīng)力為：解：基底壓力：基底靜壓力：求O點(diǎn)處豎向附加應(yīng)力由：由：由：求A點(diǎn)下4m處豎向附加應(yīng)力由：由：求B點(diǎn)下4m處豎向附加應(yīng)力由：由：解：2-4解：①求自重應(yīng)力地基土內(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。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壓縮曲線的割線的坡度，；壓縮指數(shù)是指e~lgp曲線直線段的坡度，即：；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；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，其大小等于；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，其大小等于，即；。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。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)采用基底靜壓力去計(jì)算地基中的附加應(yīng)力。有事先對(duì)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。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：。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。砂土：粘土：對(duì)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(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，它的抗剪強(qiáng)度也不同。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。不是。由，知當(dāng)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：①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?；②試?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(duì)透水性強(qiáng)的土來說尤為突出；③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(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。十字板剪切試驗(yàn)是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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。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：。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(zhǎng)而硬化(強(qiáng)度增長(zhǎng))的這種性質(zhì)稱為粘土的觸變性。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(jí)配等因素的影響。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)榱?，砂土將呈現(xiàn)出液體的狀態(tài)，該過程稱為砂土的液化。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)。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。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?？梢园阎鲃?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)榇藭r(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。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。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。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(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。如果墻背傾斜角度不大(小于)，墻背與土體之間的摩擦較小(小于)，采用庫侖理論計(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(duì)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(jiǎn)單起見，被動(dòng)土壓力的計(jì)算，常采用朗肯理論。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。影響安全系數(shù)的因素很多，如抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的選用，計(jì)算方法和計(jì)算條件的選擇等。偏低。瑞典條分法不考慮條間力作用，畢肖普條分法考慮了土條側(cè)面的作用力，并假定各土條底部滑動(dòng)面上的抗滑安全系數(shù)均相同。瑞典條分法由于忽略了條件力的作用，不能滿足所有的靜力平衡條件，計(jì)算的安全系數(shù)比畢肖普條分法偏低10%~20%，在滑弧圓心角較大，并且空隙水應(yīng)力較大時(shí)，計(jì)算的安全系數(shù)可能比畢肖普條分法小一半。楊布假定條間力合力作用點(diǎn)的位置為已知，不平衡推力法假定為折線滑動(dòng)面，且條件力的合力與上一條土條底面平行。不能。在不同的工期，隨土的固結(jié)，抗剪強(qiáng)度不斷增加，土坡穩(wěn)定的安全系數(shù)會(huì)不斷發(fā)生變化。不同工程中，由于抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的選用，計(jì)算方法和計(jì)算條件的選擇，容許安全系數(shù)會(huì)有所不同。在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，地基必須滿足如下條件：(1)建筑物基礎(chǔ)的沉降或沉降差必須在該建筑物所允許的范圍之內(nèi)(變形要求)；(2)建筑物的基地壓力應(yīng)該在地基所允許的承載能力之內(nèi)(穩(wěn)定要求)。如果沉降或沉降差過大超過了建筑物的允許范圍，則可能導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)開裂、傾斜甚至于毀壞；如果荷載過大，超過地基的承載能力，將使地基產(chǎn)生滑動(dòng)破壞，即地基的承載能力不足以承受如此大的荷載將導(dǎo)致建筑物倒坍。地基發(fā)生剪切破壞的形式可分為三種：整體剪切破壞、局部剪切破壞和沖剪破壞。地基發(fā)生整體剪切破壞的過程和特征是：當(dāng)基礎(chǔ)上荷載較小，基地壓力也較小時(shí)，基礎(chǔ)沉降S隨基地壓力的增加近似成線形變化關(guān)系，當(dāng)小于時(shí)，地基土處于線形變形階段，地基土任何一點(diǎn)均未達(dá)到極限平衡狀態(tài)；當(dāng)基礎(chǔ)上荷載較大使基地壓力大于時(shí)，與S的關(guān)系成為曲線，當(dāng)大于等于而小于時(shí)，地基土處于彈塑性變形階段，地基土在作用下在基礎(chǔ)邊緣首先達(dá)到極限平衡狀態(tài)開始后，