土力學(xué)答案剖析

第1頁(yè)共30頁(yè)第一章1-1.砂類(lèi)土和粘性土各有那些典型的形成作用？【答】土在其形成過(guò)程中有各種風(fēng)化作用共同參與，它們同時(shí)進(jìn)行。砂類(lèi)土主要是由于溫度變化、波浪沖擊、地震引起的物理力使巖體崩解、破碎形成。粘性土主要是巖體與空氣、水和各種水溶液相互作用形成。1-2.請(qǐng)分析下列幾組概念的異同點(diǎn)：①黏土礦物、黏粒、黏性土；②粒徑、粒度和粒組。【答】黏土顆粒（黏粒）的礦物成分主要有黏土礦物和其他化學(xué)膠結(jié)構(gòu)物或有機(jī)質(zhì)，其中黏土礦物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)特征對(duì)黏性土的工程性質(zhì)影響較大。黏土礦物實(shí)際上是一種鋁-硅酸鹽晶體，是由兩種晶片交互層疊構(gòu)成的。黏土礦物顆粒一般為扁平狀（或纖維狀） ，與水作用后扁平狀顆粒的表面帶負(fù)電荷，但顆粒的（斷裂）邊緣，局部卻帶有正電荷。黏性土由黏粒與水之間的相互作用產(chǎn)生，黏性土及其土粒本身大多是由硅酸鹽礦物組成。自然界中土一般都是由大小不等的土?；旌隙M成的，也就是不同大小的土顆粒按不同的比例搭配關(guān)系構(gòu)成某一類(lèi)土，比例搭配（級(jí)配）不一樣，則土的性質(zhì)各異。土顆粒大小，通常以其直徑大小表示，簡(jiǎn)稱(chēng)粒徑，單位為mm。所謂土的顆粒大小組合情況在工程上就是按土顆粒（粒徑）大小分組，稱(chēng)為粒組。每個(gè)粒組都以土粒直徑的兩個(gè)數(shù)值作為其上下限，并給以適當(dāng)?shù)拿Q(chēng)，簡(jiǎn)言之，粒組就是一定的粒徑區(qū)段，以毫米表示。土顆粒的大小是以其直徑來(lái)表示，稱(chēng)為粒徑(或粒度)，其單位一般采用毫米。1-3.簡(jiǎn)述土中粒度成分與礦物成分的關(guān)系?！敬稹看诸w粒土往往是巖石經(jīng)物理分化形成的原巖碎屑，是物理化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定的原生礦物顆粒；細(xì)小土粒主要是化學(xué)風(fēng)化作用形成的次生礦物顆粒和生成過(guò)程中有機(jī)物質(zhì)的介入，次生礦物的成分、性質(zhì)及其與水的作用均很復(fù)雜，是細(xì)粒土具有塑性特征的主要因素之一，對(duì)土的工程性質(zhì)影響很大。1-4.粒組劃分時(shí),界限粒徑的物理意義是什么?【答】界限粒組的物理意義是劃分粒組的分界尺寸1-5.粘土顆粒為什么會(huì)帶電？【答】研究表明，片狀粘土顆粒的表面，由于下列原因常帶有布平衡的負(fù)電荷。①離解作用：指粘土礦物顆粒與水作用后離解成更微小的顆粒，離解后的陽(yáng)離子擴(kuò)散于水中，陰離子留在顆粒表面；②吸附作用：指溶于水中的微小粘土礦物顆粒把水介質(zhì)中一些與本身結(jié)晶格架中相同或相似的離子選擇性地吸附到自己表面；③同晶置換：指礦物晶格中高價(jià)的陽(yáng)離子被低價(jià)的離子置換，常為硅片中的Si4+被Al3+置換，鋁片中的Al3+被Mg2+置換，因而產(chǎn)生過(guò)剩的未飽和的負(fù)電荷。④邊緣斷裂：理想晶體內(nèi)部是平衡的，但在顆粒邊緣處，產(chǎn)生斷裂后，晶體連續(xù)性受到破壞，造成電荷不平衡。1-6.毛細(xì)現(xiàn)象對(duì)工程有何影響？毛細(xì)帶內(nèi)為什么孔隙水壓力為負(fù)值？【答】自由水是存在于土粒表面電場(chǎng)影響范圍以外的水。按其移動(dòng)所受作用力的不同，可分為重力水合毛細(xì)水。重力水是存在于地下的透水土層中的地下水，它是在重力或水頭壓力作用下運(yùn)動(dòng)的自由水，對(duì)土粒有浮力作用。重力水的滲流特征，是地下工程排水合防水工程的主要控制因素之一，對(duì)土的應(yīng)力狀態(tài)和開(kāi)挖基槽、基坑以及修筑地下構(gòu)筑物有重要影響。毛細(xì)水是存在于地下水位以上，受到水與空氣交界處表面張力作用的自由水。在工程中，毛細(xì)水的上升高度和速度對(duì)于建筑物地下部分的防潮措施和地基土的浸濕、凍脹等有重要影響。在水、氣界面上，由于彎液面表面張力的存在，以及水與土粒表面的浸潤(rùn)作用，孔隙水的壓力亦將小于孔隙內(nèi)的大氣壓力。于是，沿著毛細(xì)彎液面的切線方向?qū)a(chǎn)生迫使相鄰粒擠緊的壓力，這種壓力稱(chēng)為毛細(xì)壓力，毛細(xì)壓力的存在使水內(nèi)的壓力小于大氣壓力，即孔隙水壓力為負(fù)值。1-7. 粘土的活動(dòng)性為什么有很大差異？【答】粘土顆粒（粘粒）的礦物成分主要有粘土礦物和其他化學(xué)膠結(jié)物或有機(jī)質(zhì)，而粘土礦物1第2頁(yè)共30頁(yè)是很細(xì)小的扁平顆粒，顆粒表面具有很強(qiáng)的與水相互作用的能力，表面積（比表面）愈大，這種能力就愈強(qiáng)，由于土粒大小而造成比表面數(shù)值上的巨大變化，必然導(dǎo)致土的活動(dòng)性的極大差異，如蒙脫石顆粒比高嶺石顆粒的比表面大幾十倍，因而具有極強(qiáng)的活動(dòng)性。1-8. 研究土的結(jié)構(gòu)性有何工程意義，如何研究土的微觀結(jié)構(gòu)【答】土的微觀結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱(chēng)土的結(jié)構(gòu)，是指土粒的原位集合體特征，是由土粒單元的大小、礦物成分、形狀、相互排列及其聯(lián)結(jié)關(guān)系，土中水性質(zhì)及孔隙特征等因素形成的綜合特征。首先通過(guò)對(duì)顯微照片信息的提取，采用割補(bǔ)法畫(huà)出的幾何圖形來(lái)近似代表復(fù)雜的結(jié)構(gòu)單元體形態(tài)，從簡(jiǎn)化的圖形中找出能夠代表土微觀結(jié)構(gòu)的每個(gè)結(jié)構(gòu)單元體的長(zhǎng)軸方向和短軸方向的兩個(gè)長(zhǎng)度量數(shù)，運(yùn)用四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)求出長(zhǎng)、短軸，用長(zhǎng)軸和短軸之積來(lái)近似地代替結(jié)構(gòu)單元體的幾何面積，然后進(jìn)行土顆粒的定向研究。第二章2-2、有一飽和的原狀土樣切滿于容積為21.7cm3的環(huán)刀內(nèi)，稱(chēng)得總質(zhì)量為72.49g，經(jīng)105℃烘干至恒重為61.28g，已知環(huán)刀質(zhì)量為32.54g，土粒比重為2.74，試求該土樣的濕密度、含水量、干密度及孔隙比（要求匯出土的三相比例示意圖，按三相比例指標(biāo)的定義求解）。解：m72.4932.541.84g/cm3V21.7mW72.4961.2839%mS61.2832.54dmS61.2832.541.32g/cm3V21.7VV11.21e1.069VS10.492-3、某原狀土樣的密度為1.85g/cm3，含水量為34%，土粒相對(duì)密度為2.71，試求該土樣的飽和密度、有效密度和有效重度（先推導(dǎo)公式然后求解）。解：（1）satmsVVWVmmSmWmW設(shè)mS1V1mSmSVSmS1dSdSWdSVSWW2第3頁(yè)共30頁(yè)111111dSWW1W有satWdSdS111dS1W1.852.71111.87g/cm31dS10.342.71'mSVSWmSVSWVVWVVWVSVVW（2）VVsatVsatW1.8710.87g/cm3（3）''g0.87108.7kN/cm3或satsatg1.871018.7kN/cm3'18.7108.7kN/cm3satW2-4、某砂土土樣的密度為1.77g/cm3，含水量9.8%，土粒相對(duì)密度為2.67，烘干后測(cè)定最小孔隙比為0.461，最大孔隙比為0.943，試求孔隙比e和相對(duì)密實(shí)度Dr，并評(píng)定該砂土的密實(shí)度。解：（1）設(shè)VS1mmSmWmSmS1dSWV1e1e1e整理上式得e1dSW110.0982.6710.6561.771（2）Dremaxe0.9430.6560.595（中密）emaxemin0.9430.4612-5、某一完全飽和黏性土試樣的含水量為30%，土粒相對(duì)密度為2.73，液限為33%，塑限為17%，試求孔隙比、干密度和飽和密度，并按塑性指數(shù)和液性指數(shù)分別定出該黏性土的分類(lèi)名稱(chēng)和軟硬狀態(tài)。VVWdSVSWdS0.302.730.819解：eVSVSWWdmSdSW2.7311.50g/cm3V1e10.819msVVWdSWdSW1dSW10.32.7313satV1e1e10.8191.95g/cmIpLP331716查表，定名為粉質(zhì)粘土3第4頁(yè)共30頁(yè)p3017IL0.81查表，確定為軟塑狀態(tài)Ip16第三章3-1.試解釋起始水力梯度產(chǎn)生的原因。【答】起始水力梯度產(chǎn)生的原因是，為了克服薄膜水的抗剪度τ0(或者說(shuō)為了克服吸著水的粘滯阻力)，使之發(fā)生流動(dòng)所必須具有的臨界水力梯度度。也就是說(shuō)，只要有水力坡度，薄膜水就會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，只是當(dāng)實(shí)際的水力坡度小于起始水力梯度時(shí)，薄膜水的滲透度V非常小。只有憑借精密儀器才能觀測(cè)到。因此嚴(yán)格的講，起始水力梯度I0是指薄膜水發(fā)生明顯滲流時(shí)用以克服其抗剪強(qiáng)度τ0的水力梯度。3-2.為什么室內(nèi)滲透試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試得出的滲透系數(shù)有較大差別【答】室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)滲透系數(shù)有較大差別，主要在于試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)條件等有關(guān)，即就是和滲透系數(shù)的影響因素有關(guān)，（1）土的粒度成分及礦物成分。土的顆粒大小、形狀及級(jí)配，影響土中孔隙大小及其形狀，因而影響土的滲透性。土顆粒越粗，越渾圓、越均勻時(shí)，滲透性就大。砂土中含有較多粉土及粘土顆粒時(shí)，其滲透系數(shù)就大大降低。（2）結(jié)合水膜厚度。粘性土中若土粒的結(jié)合水膜厚度較厚時(shí)，會(huì)阻塞土的孔隙，降低土的滲透性。（3）土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。天然土層通常不是各向同性的，在滲透性方面往往也是如此。如黃土具有豎直方向的大孔隙，所以豎直方向的滲透系數(shù)要比水平方向大得多。層狀粘土常夾有薄的粉砂層，它在水平方向的滲透系數(shù)要比豎直方向大得多。（4）水的粘滯度。水在土中的滲流速度與水的容重及粘滯度有關(guān)，從而也影響到土的滲透性。3-3.拉普拉斯方程適應(yīng)于什么條件的滲流場(chǎng)？【答】當(dāng)滲流場(chǎng)中水頭及流速等滲流要素不隨時(shí)間改變時(shí)，這種滲流稱(chēng)為穩(wěn)定滲流，而拉普拉斯方程是指適用于平面穩(wěn)定滲流的基本方程。3-5.為什么流線與等勢(shì)線總是正交的？【答】在穩(wěn)定滲流場(chǎng)中，取一微單元體，并假定水體不可壓縮，則根據(jù)水流連續(xù)原理，單位時(shí)間內(nèi)流入和流出微元體的水量應(yīng)相等，（式3-22）即dqe=dqo。從而得到：即為二維滲流連續(xù)方程，從中由數(shù)學(xué)知識(shí)，可知流線和等勢(shì)線正交。3-6.流砂與管涌現(xiàn)象有什么區(qū)別和聯(lián)系？【答】在向上的滲流力作用下，粒間有效應(yīng)力為零時(shí)，顆粒群發(fā)生懸浮、移動(dòng)的現(xiàn)象稱(chēng)為流砂(土)現(xiàn)象。這種現(xiàn)象多發(fā)生在顆粒級(jí)配均勻的飽和細(xì)、粉砂和粉土層中，一般具有突發(fā)性、對(duì)工程危害大。在水流滲透作用下，土中的細(xì)顆粒在粗顆粒形成的孔隙中移動(dòng)，以至流失；隨著土的孔隙不斷擴(kuò)大，滲流速度不斷增加，較粗的顆粒也相繼被水逐漸帶走，最終導(dǎo)致土體內(nèi)形成貫通的滲流管道，造成土體塌陷，這種現(xiàn)象稱(chēng)為管涌。它多發(fā)生在砂性土中，且顆粒大小差別大，往往缺少某種粒徑，其破壞有個(gè)時(shí)間發(fā)展過(guò)程，是一種漸進(jìn)性質(zhì)破壞。具體地再說(shuō)，管涌和流砂的區(qū)別是：（1）流砂發(fā)生在水力梯度大于臨界水力梯度，而管涌發(fā)生在水力梯度小于臨界水力梯度情況下；（2）流砂發(fā)生的部位在滲流逸出處，而管涌發(fā)生的部位可在滲流逸出處，也可在土體內(nèi)部；（3）流砂發(fā)生在水流方向向上，而管涌沒(méi)有限制。3-7.滲透力都會(huì)引起哪些破壞？【答】滲流引起的滲透破壞問(wèn)題主要有兩大類(lèi)：一是由于滲流力的作用，使土體顆粒流失或局部土體產(chǎn)生移動(dòng)，導(dǎo)致土體變形甚至失穩(wěn)；二是由于滲流作用，使水壓力或浮力發(fā)生變化，導(dǎo)致土體和結(jié)構(gòu)物失穩(wěn)。前者主要表現(xiàn)為流砂和管涌，后者主要?jiǎng)t表現(xiàn)為岸坡滑動(dòng)或擋土墻等構(gòu)造物整體失穩(wěn)。4第5頁(yè)共30頁(yè)3-8、某滲透試驗(yàn)裝置如圖3-23所示。砂Ⅰ的滲透系數(shù)k12101cm/s；砂Ⅱ的滲透系數(shù)k21101cm/s，砂樣斷面積A=200cm2，試問(wèn)：1）若在砂Ⅰ與砂Ⅱ分界面出安裝一測(cè)壓管，則測(cè)壓管中水面將升至右端水面以上多高？（2）砂Ⅰ與砂Ⅱ界面處的單位滲水量q多大？解：（1）k160h2Ak2h2A整理得L1L2k1(60h2)k2h260k160210140cmh221011101k1k2所以，測(cè)壓管中水面將升至右端水面以上：60-40=20cm（2）q2k2i2Ak2h2A11014020020cm3/sL2403-9、定水頭滲透試驗(yàn)中，已知滲透儀直徑D=75mm，在L=200mm滲流途徑上的水頭損失h=83mm，在60s時(shí)間內(nèi)的滲水量Q=71.6cm3，求土的滲透系數(shù)。解：kQL71.6206.5102cm/sAht7.528.36042，厚度為4cm，滲透儀細(xì)玻璃管的內(nèi)3-10、設(shè)做變水頭滲透試驗(yàn)的黏土試樣的截面積為30cm徑為0.4cm，試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的水位差145cm，經(jīng)時(shí)段7分25秒觀察水位差為100cm，試驗(yàn)時(shí)的水溫為20℃，試求試樣的滲透系數(shù)。aLh140.4241455cm/s解：klnln1.410100A(t2t1)h2304453-11、圖3-24為一板樁打入透水土層后形成的流網(wǎng)。已知透水土層深18.0m，滲透系數(shù)k3104mm/s，板樁打入土層表面以下9.0m，板樁前后水深如圖中所示。試求：1）圖中所示a、b、c、d、e各點(diǎn)的孔隙水壓力；2）地基的單位滲水量。解：（1）Ua0W0kPaUb9.0W88.2kPaUc1891137.2kPa4W8Ud 1.0 W 9.8kPa5第6頁(yè)共30頁(yè)Ue 0 W 0kPa（2）q ki A 3107 8 18 9 12 107m3/s9 2第四章4-1．何謂土中應(yīng)力？它有哪些分類(lèi)和用途？【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(yīng)力。一般來(lái)說(shuō)土中應(yīng)力是指自重應(yīng)力和附加應(yīng)力。 土中應(yīng)力按其起因可分為自重應(yīng)力和附加應(yīng)力兩種。 自重應(yīng)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(yīng)力它是地基產(chǎn)生變形的的主要原因， 也是導(dǎo)致地基土的強(qiáng)度破壞和失穩(wěn)的重要原因。 土中應(yīng)力安土骨架和土中孔隙的分擔(dān)作用可分為有效應(yīng)力和孔隙應(yīng)力兩種。 土中有效應(yīng)力是指土粒所傳遞的粒間應(yīng)力。它是控制土的體積（變形）和強(qiáng)度兩者變化的土中應(yīng)力。土中孔隙應(yīng)力是指土中水和土中氣所傳遞的應(yīng)力。4-2．怎樣簡(jiǎn)化土中應(yīng)力計(jì)算模型？在工程中應(yīng)注意哪些問(wèn)題？【答】我們把天然土體簡(jiǎn)化為線性彈性體。即假設(shè)地基土是均勻、連續(xù)、各向同性的半無(wú)限空間彈性體而采用彈性理論來(lái)求解土中應(yīng)力。當(dāng)建筑物荷載應(yīng)力變化范圍比較大，如高層建筑倉(cāng)庫(kù)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(wèn)題了。4-3．地下水位的升降對(duì)土中自重應(yīng)力有何影響？在工程實(shí)踐中，有哪些問(wèn)題應(yīng)充分考慮其影響？【答】地下水下降，降水使地基中原水位以下的有效資中應(yīng)力增加與降水前比較猶如產(chǎn)生了一個(gè)由于降水引起的應(yīng)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(zhǎng)期上升（如筑壩蓄水）將減少土中有效自重應(yīng)力。(1)、若地下水位上升至基礎(chǔ)底面以上，它對(duì)基礎(chǔ)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(qiáng)度降低。4-4．基底壓力分布的影響因素有哪些？簡(jiǎn)化直線分布的假設(shè)條件是什么？【答】基底壓力的大小和分布狀況與荷載的大小和分布、基礎(chǔ)的剛度、基礎(chǔ)的埋置深度以及地基土的性質(zhì)等多種因素。假設(shè)條件：剛性基礎(chǔ)、基礎(chǔ)具有一定的埋深，依據(jù)彈性理論中的圣維南原理。4-5．如何計(jì)算基底壓力和基底附加壓力？?jī)烧吒拍钣泻尾煌俊敬稹炕貕毫?P計(jì)算：P= (中心荷載作用下 )，P= (偏心荷載作用下 )基地附加壓力計(jì)算： Po=P-基地壓力 P為接觸壓力。這里的“接觸” ，是指基礎(chǔ)底面與地基土之間的接觸，這接觸面上的壓力稱(chēng)為基底壓力。 基底附加壓力為作用在基礎(chǔ)底面的凈壓力。 是基底壓力與基底處建造前土中自重應(yīng)力之差，是引起地基附加應(yīng)力和變形的主要原因。4-6．土中附加應(yīng)力的產(chǎn)生原因有哪些？在工程實(shí)用中應(yīng)如何考慮？【答】由外荷載引起的附加壓力為主要原因。需要考慮實(shí)際引起的地基變形破壞、強(qiáng)度破壞、穩(wěn)定性破壞。4-7．在工程中，如何考慮土中應(yīng)力分布規(guī)律？【答】由于附加應(yīng)力擴(kuò)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(dāng)大的范圍之下。所以工程中：(1)、考慮相鄰建筑物時(shí)，新老建筑物要保持一定的凈距，其具體值依原有基礎(chǔ)荷載和地基土質(zhì)而定，一般不宜小于該相鄰基礎(chǔ)底面高差的1-2倍；(2)、同樣道理，當(dāng)建筑物的基礎(chǔ)臨近邊坡即坡肩時(shí)，會(huì)使土坡的下滑力增加，要考慮和分析邊坡的穩(wěn)定性。要求基礎(chǔ)離開(kāi)邊坡有一個(gè)最小的控制距離 a.(3)、應(yīng)力和應(yīng)變時(shí)聯(lián)系在一起的，附加應(yīng)力大，地基變形也大；反之，地基變形就小，甚至6第7頁(yè)共30頁(yè)可以忽略不計(jì)。因此我們?cè)谟?jì)算地基最終沉降量時(shí)， “沉降計(jì)算深度 Zm”用應(yīng)力比法確定。4-8、某建筑場(chǎng)地的地層分布均勻， 第一層雜填土厚 1.5m， 17kN/m3；第二層粉質(zhì)黏土厚4m， 19kN/m3，Gs 2.73， 31%，地下水位在地面下 2m深處；第三層淤泥質(zhì)黏土厚8m， 18.2kN/m3，Gs 2.74， 41%；第四層粉土厚 3m， 19.5kN/m3，Gs 2.72， 27%；第五層砂巖未鉆穿。試計(jì)算各層交界處的豎向自重應(yīng)力 c，并繪出沿深度分布圖。解：（1）求 ''WSVSWWSVSWGSWWWGS1GS1VWWSWWGSWGSWGs1由上式得：'3'3，'329.19kN/m，38.20kN/m49.71kN/m，（2）求自重應(yīng)力分布c11h11.51725.5kPa1h1‘25.5190.535.0kPac水2hc2c水2’4h'35.09.193.567.17kPac3c23’h367.178.208132.77kPac4c34’h4132.779.713161.90kPa4不透水層c4W3.58.03.0306.9kPa4-9、某構(gòu)筑物基礎(chǔ)如圖4-30所示，在設(shè)計(jì)地面標(biāo)高處作用有偏心荷載680kN，偏心距1.31m，基礎(chǔ)埋深為2m，底面尺寸為4m×2m。試求基底平均壓力p和邊緣最大壓力pmax，并繪出沿偏心方向的基底壓力分布圖。解：（1）全力的偏心距eFGeF1.31e1.316800.891m42268020（2）pmaxFG16eminAl因?yàn)?6e60.891111.337出現(xiàn)拉應(yīng)力l47第8頁(yè)共30頁(yè)故需改用公式pmax2FG268042203bl4301kPae320.89122（3）平均基底壓力FG1000（理論上）A8125kPaFG10001000pmax301A'l31.09150.3kPa或150.5kPa（實(shí)際上）3222eb24-10、某矩形基礎(chǔ)的底面尺寸為4m×2.4m，設(shè)計(jì)地面下埋深為1.2m（高于天然地面0.2m），設(shè)計(jì)地面以上的荷載為1200kN，基底標(biāo)高處原有土的加權(quán)平均重度為18kN/m3。試求基底水平面1點(diǎn)及2點(diǎn)下各3.6m深度M1點(diǎn)及M2點(diǎn)處的地基附加應(yīng)力Z值。解：（1）基底壓力FG130042.41.220149kPapA（2）基底附加壓力p0pmd149181131kPa（3）附加應(yīng)力M1點(diǎn) 分成大小相等的兩塊l2.4m,b2m,l1.2bz3.6b1.82查表得則

CzM1

0.1082 0.108131 28.31kPaM2點(diǎn) 作延長(zhǎng)線后分成 2大塊、2小塊l6m,b2m,l3大塊bz3.6b1.82查表得C0.143l3.6m,b2m,l1.8小塊b查表得z3.6b1.82C0.1298第9頁(yè)共30頁(yè)則zM22cM2p02(c大）p020.1430.1291313.7kPac小4-11、某條形基礎(chǔ)的寬度為2m，在梯形分布的條形荷載（基底附加壓力）下，邊緣（p0）max=200kPa，（p0）min=100kPa，試求基底寬度中點(diǎn)下和邊緣兩點(diǎn)下各3m及6m深度處的Z值。解：p0均2001002150kPa,x0z中點(diǎn)下3m處x0,31.5，查表得c0.396mzm，bbz0.39615059.4kPa6m處x0m,z6m,xz3，查表得c0.208b0，b0.20815031.2kPa邊緣，梯形分布的條形荷載看作矩形和三角形的疊加荷載3m處：xz31.5，查表0.334矩形分布的條形荷載b0.5，2c矩形bz矩形0.33410033.4kPalz31.5，查表0.734,t20.938三角形分布的條形荷載10，2t1bbz三角形10.0734*1007.34kPaz三角形20.0938*1009.38kPa所以，邊緣左右兩側(cè)的z為z1 33.4 7.34 40.74kPaz2 33.4 9.38 42.78kPa6m處：矩形分布的條形荷載z矩形

xz63，查表0.1980.5，2c矩形bb0.19810019.8kPalz63，查表t10.0476,t20.0511三角形分布的條形荷載b10，2bz三角形10.0476*1004.76kPaz三角形20.0511*1005.11kPa所以，邊緣左右兩側(cè)的z為9z1z2

第10頁(yè) 共30頁(yè)19.8 4.76 24.56kPa19.8 5.11 24.91kPa第五章5-1．通過(guò)固結(jié)試驗(yàn)可以得到哪些土的壓縮性指標(biāo)？如何求得？【答】壓縮系數(shù)， 壓縮指數(shù)， 壓縮模量壓縮系數(shù) 壓縮指數(shù) 壓縮模量5-2．通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)（靜）載荷試驗(yàn)可以得到哪些土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)？【答】可以同時(shí)測(cè)定地基承載力和土的變形模量。5-3．室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)都不能測(cè)定土的彈性模量，為什么？【答】土的彈性模量是指土體在側(cè)限條件下瞬時(shí)壓縮的應(yīng)力應(yīng)變模量。他的變形包括了可恢復(fù)的彈性變形和不可恢復(fù)的殘余變形兩部分。而室內(nèi)固結(jié)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)都不能提供瞬時(shí)荷載，它們得到的壓縮模量和變形模量時(shí)包含殘余變形在內(nèi)的。和彈性模量由根本區(qū)別。5-4．試從基本概念、計(jì)算公式及適用條件等方面比較壓縮模量、變形模量與彈性模量，它們與材料力學(xué)中楊氏模量有什么區(qū)別？【答】土的壓縮模量Es的定義是土在側(cè)限條件下的豎向附加應(yīng)力與豎向應(yīng)變之比值。土的壓縮模量是通過(guò)土的室內(nèi)壓縮試驗(yàn)得到的。Es=土的變形模量Eo的定義是土體在無(wú)側(cè)限條件下的應(yīng)力與應(yīng)變的比值。土的變形模量時(shí)現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)得到的。Eo=土的壓縮模量和變形模量理論上是可以換算的：Eo=β·Es，但影響因素較多不能準(zhǔn)確反映他們之間的實(shí)際關(guān)系。土的彈性模量E的定義是土體在無(wú)側(cè)限條件下瞬時(shí)壓縮的應(yīng)力應(yīng)變模量。土的彈性模量由室內(nèi)三軸壓縮試驗(yàn)確定。5-5．根據(jù)應(yīng)力歷史可將土（層）分為那三類(lèi)土（層）？試述它們的定義。【答】正常固結(jié)土（層）在歷史上所經(jīng)受的先期固結(jié)壓力等于現(xiàn)有覆蓋土重。超固結(jié)土（層）歷史上曾經(jīng)受過(guò)大于現(xiàn)有覆蓋土重的先期固結(jié)壓力。欠固結(jié)土（層）先期固結(jié)壓力小于現(xiàn)有覆蓋土重。5-6．何謂先期固結(jié)壓力？實(shí)驗(yàn)室如何測(cè)定它？【答】天然土層在歷史上受過(guò)最大固結(jié)壓力 （指土體在固結(jié)過(guò)程中所受的最大豎向有效應(yīng)力） ，稱(chēng)為先期固結(jié)壓力，或稱(chēng)前期固結(jié)壓力。 先進(jìn)行高壓固結(jié)試驗(yàn)得到 e-lgp 曲線，用卡薩格蘭德經(jīng)驗(yàn)作圖法求得。5-7．何謂超固結(jié)比？如何按超固結(jié)比值確定正常固結(jié)土？【答】在研究沉積土層的應(yīng)力歷史時(shí)，通常將先期固結(jié)壓力與現(xiàn)有覆蓋土重之比值定義為超固結(jié)比（OCR）。OCR=1為正常固結(jié)土。5-8．何謂現(xiàn)場(chǎng)原始?jí)嚎s曲線？三類(lèi)土的原始?jí)嚎s曲線和壓縮性指標(biāo)由實(shí)驗(yàn)室的測(cè)定方法有河不同？【答】現(xiàn)場(chǎng)原始?jí)嚎s曲線是指現(xiàn)場(chǎng)土層在其沉積過(guò)程中由上覆蓋土重原本存在的壓縮曲線，簡(jiǎn)稱(chēng)原始?jí)嚎s曲線。室內(nèi)壓縮試驗(yàn)所采用的土樣與原位土樣相比，由于經(jīng)歷了卸荷的過(guò)程，而且試件在取樣、運(yùn)輸、試件制作以及試驗(yàn)過(guò)程中不可避免地要受到不同程度的擾動(dòng)，因此，土樣的室內(nèi)壓縮曲線不能完全代表現(xiàn)場(chǎng)原位處土樣的孔隙比與有效應(yīng)力的關(guān)系。 施黙特曼提出了根據(jù)土的室內(nèi)壓縮試驗(yàn)曲線進(jìn)行修正得到土現(xiàn)場(chǎng)原始?jí)嚎s曲線。5-9.應(yīng)力歷史對(duì)土的壓縮性有何影響 ?如何考慮?【答】歷史應(yīng)力打會(huì)使土體壓縮，前期壓縮大，后期應(yīng)力平衡后就不會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生壓縮。工程中應(yīng)注意的是當(dāng)荷載卸除后要考慮土體的回彈。 尤其是歷史應(yīng)力較大的地區(qū)施工時(shí)涉及到土體開(kāi)挖。10第11頁(yè)共30頁(yè)第六章6-1．成層土地基可否采用彈性力學(xué)公式計(jì)算基礎(chǔ)的最終沉浸量？【答】不能。利用彈性力學(xué)公式估算最終沉降量的方法比較簡(jiǎn)便，但這種方法計(jì)算結(jié)果偏大。因?yàn)镋o不同。6-2．在計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量（地基最終變形量）以及確定地基壓縮層深度（地基變形計(jì)算深度）時(shí)，為什么自重應(yīng)力要用有效重度進(jìn)行計(jì)算？【答】固結(jié)變形由有效自重應(yīng)力引起。6-3．有一個(gè)基礎(chǔ)埋置在透水的可壓縮性土層上，當(dāng)?shù)叵滤簧舷掳l(fā)生變化時(shí)，對(duì)基礎(chǔ)沉降有什么影響？當(dāng)基礎(chǔ)底面為不透水的可壓縮性土層時(shí)，地下水位上下變化時(shí)，對(duì)基礎(chǔ)有什么影響？【答】當(dāng)基礎(chǔ)埋置在透水的可壓縮性土層上時(shí)：地下水下降，降水使地基中原水位以下的有效資中應(yīng)力增加與降水前比較猶如產(chǎn)生了一個(gè)由于降水引起的應(yīng)力增量△σcz，它使土體的固結(jié)沉降加大，基礎(chǔ)沉降增加。地下水位長(zhǎng)期上升（如筑壩蓄水）將減少土中有效自重應(yīng)力。是地基承載力下降，若遇見(jiàn)濕陷性土?xí)鹛．?dāng)基礎(chǔ)埋置在不透水的可壓縮性土層上時(shí)：當(dāng)?shù)叵滤幌陆?，沉降不變。地下水位上升，沉降不變?-4．兩個(gè)基礎(chǔ)的底面面積相同，但埋置深度不同，若低級(jí)土層為均質(zhì)各向同性體等其他條件相同，試問(wèn)哪一個(gè)基礎(chǔ)的沉降大？為什么？【答】引起基礎(chǔ)沉降的主要原因是基底附加壓力，附加壓力大，沉降就大。（γm<20）Po=P－γm·d=F/A+20d－γm·d=F/A+（20－γm）d因而當(dāng)基礎(chǔ)面積相同時(shí)，其他條件也相同時(shí)?；A(chǔ)埋置深的時(shí)候基底附加壓力大，所以沉降大。當(dāng)埋置深度相同時(shí)，其他條件也相同時(shí)，基礎(chǔ)面積小的基底附加應(yīng)力大，所以沉降大。6-5．何謂超固結(jié)比？在實(shí)踐中，如何按超固結(jié)比值確定正常固結(jié)土？【答】在研究沉積土層的應(yīng)力歷史時(shí)，通常將先期固結(jié)壓力與現(xiàn)有覆蓋土重之比值定義為超固結(jié)比。超固結(jié)比值等于 1時(shí)為正常固結(jié)土6-6．正常固結(jié)土主固結(jié)沉降量相當(dāng)于分層總和法單向壓縮基本公式計(jì)算的沉降量， 是否相等？【答】不相同，因?yàn)閴嚎s性指標(biāo)不同。6-7．采用斯肯普頓 -比倫法計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量在什么情況下可以不考慮次壓縮沉降？【答】對(duì)于軟粘土，尤其是土中含有一些有機(jī)質(zhì)，或是在深處可壓縮壓縮土層中當(dāng)壓力增量比（指土中附加應(yīng)力與自重應(yīng)力之比）較小的情況下，此壓縮沉降必須引起注意。其它情況可以不考慮次壓縮沉降。6-8．簡(jiǎn)述有效應(yīng)力原理的概念。在地基土的最終變形量計(jì)算中，土中附加應(yīng)力是指有效應(yīng)力還是總應(yīng)力？【答】飽和土中任一點(diǎn)的總應(yīng)力σ總是等于有效應(yīng)力加上孔隙水壓力；或是有效應(yīng)力σˊ總是等于總應(yīng)力減去孔隙水壓力。此即飽和土中的有效應(yīng)力原理。土中的附加應(yīng)力是指有效應(yīng)力。6-9．一維固結(jié)微分方程的基本假設(shè)有哪些？如何得出解析解？【答】一維固結(jié)理論的基本假設(shè)如下：1）土層是均質(zhì)、各向同性和完全飽和的；2）土粒和孔隙水都是不可壓縮的3）土中附加應(yīng)力沿水平面是無(wú)限均勻分布的，因此土層的固結(jié)和土中水的滲流都是豎向的；4）土中水的滲流服從于達(dá)西定律（5）在滲透固結(jié)中，土的滲透系數(shù) k和壓縮系數(shù)都是不變的常數(shù)（6）外荷是一次驟然施加的，在固結(jié)過(guò)程中保持不變11第12頁(yè)共30頁(yè)7）土體變形完全是由土層中超孔隙水壓力消散引起的建立一維固結(jié)微分方程（式6-56）然后根據(jù)初始條件和邊界條件求解微分方程得出解析解。6-10何為土層平均固結(jié)度？如何確定一次瞬時(shí)加載、一級(jí)加載和多次加載時(shí)的地基平均固結(jié)度？【答】對(duì)于豎向排水情況，由于固結(jié)變形與有效應(yīng)力成正比，所以某一時(shí)刻有效應(yīng)力圖面積和最終有效應(yīng)力圖面積之比值稱(chēng)為豎向平均固結(jié)度 Uz荷載一次瞬時(shí)施加情況的平均固結(jié)度： （p176）一級(jí)或多級(jí)加載時(shí)的平均固結(jié)度： （式6-71）6-11、某矩形基礎(chǔ)的底面尺寸為 4m×2m，天然地面下基礎(chǔ)埋深為 1m，設(shè)計(jì)地面高出天然地面0.4m，計(jì)算資料見(jiàn)圖6-33（壓縮曲線用例題6-1的）。試?yán)L出土中豎向應(yīng)力分布圖（計(jì)算精度；重度（kN/m3）和應(yīng)力（kPa）均至一位小數(shù)），并分別按分層總和法的單向壓縮基本公式和規(guī)范修正公式計(jì)算基礎(chǔ)底面中點(diǎn)沉降量（ p0 0.75fak）。解：1、分層總和法單向壓縮基本公式（1） 求 ''WSVSWWSVSWGSWWWGS1GS1VWWSWWGSWGSWGs1又已知，粉質(zhì)黏土的19.1kN/m3，Gs2.72，31%和淤泥質(zhì)黏土的18.2kN/m3，Gs2.71，40%所以'分別為9.2kN/m3和8.2kN/m3（2）地基分層基底面下第一層粉質(zhì)黏土厚4m，第二層淤泥質(zhì)黏土未鉆穿，均處于地下水位以下，分層厚度取1m。（3）地基豎向自重應(yīng)力C的計(jì)算0點(diǎn)：C1810.425.2kPa1點(diǎn)：C25.29.2134.4kPa2點(diǎn)：C34.49.2143.6kPa3點(diǎn)：C43.69.2152.8kPa4點(diǎn)：C52.88.2161.0kPa5點(diǎn)：C61.08.2169.2kPa6點(diǎn)：C69.28.2177.4kPa12第13頁(yè)共30頁(yè)（4）地基豎向附加應(yīng)力z的計(jì)算基礎(chǔ)及其上回填土的總重GGAd2042.51.4280kN基底平均壓力pFG920280A2.54120kPa基底處的土中附加應(yīng)力p0pC012025.294.8kPa計(jì)算基礎(chǔ)中心點(diǎn)下由基礎(chǔ)荷載引起的附加應(yīng)力z，基礎(chǔ)中心點(diǎn)可看作是四個(gè)相等小矩形荷載的公共角點(diǎn)，其長(zhǎng)寬比l/b2/1.251.6，取深度z=0、1、2、3、4、5、6m各計(jì)算點(diǎn)的z。點(diǎn)l/bz/mz/bcz01.6000.25094.811.610.80.21581.521.621.60.14053.131.632.40.08833.441.643.20.05822.051.654.00.04015.261.664.80.02911.0（5）地基分層自重應(yīng)力平均值和附加應(yīng)力平均值的計(jì)算，見(jiàn)表1。6）地基各分層土的孔隙比變化值的確定，見(jiàn)表1。7）地基壓縮層深度的確定按z0.2C確定深度下限：5m深處0.2C0.269.213.84kPa，z15.213.84kPa,不夠；6m深處0.2C0.277.415.48kP，11.〈015.48kPa，可以。表1 分層總和法單向壓縮公式計(jì)算的沉降量點(diǎn) 深度 自重應(yīng)力附加應(yīng)力自重平均 附加平均自重+附加曲線 壓前e1i 壓后e2i 沉降量0 0 25.2 94.811.034.481.529.888.2118.0土樣22.043.653.139.067.3106.34-133.052.833.448.243.391.544.061.022.056.927.784.6土樣55.069.215.265.118.683.74-266.077.411.073.313.186.4（8）基礎(chǔ)的最終沉降量如下：nssi3327191076102mmi1

0.821 0.761 330.818 0.769 270.808 0.774 190.800 0.782 100.796 0.783 70.791 0.781 62、規(guī)范修正公式計(jì)算（分層厚度取 1m）13第14頁(yè) 共30頁(yè)（1）計(jì)算 p0同分層總和法一樣， p0 p C0 120 25.2 94.8kPa（2） 分層壓縮模量的計(jì)算分層深度 自重平均 附加平均 自重+附加 曲線 壓前e1i 壓后e2i 壓縮模量01.029.888.2118.02.039.067.3106.33.048.243.391.54.056.927.784.65.065.118.683.76.073.313.186.4

土樣4-1土樣4-2

0.821 0.761 2.680.818 0.769 2.500.808 0.774 2.300.800 0.782 2.770.796 0.783 2.570.791 0.781 2.35（3）計(jì)算豎向平均附加應(yīng)力系數(shù)當(dāng)z=0時(shí)，z=0計(jì)算z=1m時(shí)，基底面積劃分為四個(gè)小矩形，即42.521.25*4l/b2/1.251.6，z/b1/1.250.8，查表6-5有0.2395基底下1m范圍內(nèi)4*0.23950.958詳見(jiàn)下表。Z(m)l/bz/bz(z)i-(z)i-1Esis'is'i580.9580.9582.6834343161.66320.7052.502760282.10840.4452.3018799882.39520.2872.77108951.64.00.51762.5880.1932.577965442.72640.1382.356102（4）確定計(jì)算深度由于周?chē)鷽](méi)有相鄰荷載，基礎(chǔ)中點(diǎn)的變形計(jì)算深度可按下列簡(jiǎn)化公式計(jì)算：zn b2.5 0.4lnb 2.52.5 0.4ln2.5 5.3m（5） 確定 s計(jì)算zn深度范圍內(nèi)壓縮模量的當(dāng)量值：14第15頁(yè)共30頁(yè)p0 zn n 0 0nnEsAi/Ai/Esi11p0z1100p0z22z11p0znnzn1n1Es1Es2Esnp02.72642.55MPa0.9580.70520.44520.28680.1928p00.13842.672.572.35查表（當(dāng)p00.75fak時(shí)）得：s1.1（6）計(jì)算地基最終沉降量nsss''1.1102112mmssii16-12、由于建筑物傳來(lái)的荷載，地基中某一飽和黏土層產(chǎn)生梯形分布的豎向附加應(yīng)力，該層頂面和底面的附加應(yīng)力分別為'240kPa和‘'zz層

160kPa，頂?shù)酌嫱杆ㄒ?jiàn)圖 6-34），土平 均kcm年，，1，。0.2/.e0.88a0.3ES4.8M9試求：①該土層的最終沉降量；②當(dāng)達(dá)到最終沉降量之半所需的時(shí)間；③當(dāng)達(dá)到120mm沉降所需的時(shí)間；④如果該飽和黏土層下臥不透水層，則達(dá)到120mm沉降所需的時(shí)間。解：①求最終沉降sa0.39103240160zH10.88400166mm1e2②Utst50%（雙面排水，分布1）s查圖6-26得TV0.2cvk1e0.210.881020.9642/年a0.3910310mWTVH20.24cvt2Tv所以t0.83(年)H2cv0.964③當(dāng)st120mm時(shí)15第16頁(yè)共30頁(yè)Utst72%查圖6-26得TV0.42s42TVH20.42t21.74(年)cv0.964④當(dāng)下臥層不透水，st120mm時(shí)與③比較，相當(dāng)于由雙面排水改為單面排水，即t1.74年，所以.t1.7446.96年4第七章7-1.土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)實(shí)質(zhì)上是抗剪強(qiáng)度參數(shù)，也就是土的強(qiáng)度指標(biāo)，為什么？【答】土的抗剪強(qiáng)度可表達(dá)為：τf=σtanφ+C；φ，C稱(chēng)為抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，實(shí)質(zhì)上它就是抗剪強(qiáng)度參數(shù)。7-2.同一種土所測(cè)定的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)是有變化的，為什么？【答】對(duì)于同一種土，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)與試驗(yàn)方法以及實(shí)驗(yàn)條件都有關(guān)系，不同的試驗(yàn)方法以及實(shí)驗(yàn)條件所測(cè)得的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)是不同。7-3.何謂土的極限平衡條件？粘性土和粉土與無(wú)粘性土的表達(dá)式有何不同？【答】（1）土的極限平衡條件： 即（式：7-8，7-9）土處于極限平衡狀態(tài)時(shí)破壞面與大主應(yīng)力作用面間的夾角為 αf=45°+φ/2（2）當(dāng)為無(wú)粘性土（ C=0）時(shí)，（式：7-10,7-11）7-4.為什么土中某點(diǎn)剪應(yīng)力最大的平面不是剪切破壞面？如何確定剪切破壞面與小主應(yīng)力作用方向夾角？【答】因?yàn)樵诩魬?yīng)力最大的平面上，雖然剪應(yīng)力最大 τmax，但是它小于該面上的抗剪強(qiáng)度τf，所以該面上不會(huì)發(fā)生剪切破壞。剪切破壞面與小主應(yīng)力作用方向夾角 αf=45°+φ/27-5.試比較直剪試驗(yàn)和三軸壓縮試驗(yàn)的土樣的應(yīng)力狀態(tài)有什么不同？并指出直剪試驗(yàn)土樣的大主應(yīng)力方向?！敬稹恐奔粼囼?yàn)土樣的應(yīng)力狀態(tài)： σ3=0，σ1≠0；三軸試驗(yàn)土樣的應(yīng)力狀態(tài)： σ3≠0，σ1≠0。直剪試驗(yàn)土樣的大主應(yīng)力作用方向與水平面夾角為 90°。7-7.根據(jù)孔隙壓力系數(shù)A、B的物理意義，說(shuō)明三軸UU和CU試驗(yàn)中求A、B兩系數(shù)的區(qū)別?！敬稹靠紫秹毫ο禂?shù)A為在偏應(yīng)力增量作用下孔隙壓力系數(shù)，孔隙壓力系數(shù)B為在各向應(yīng)力相等條件下的孔隙壓力系數(shù)，即土體在等向壓縮應(yīng)力狀態(tài)時(shí)單位圍壓增量所引起的孔隙壓力增量。三軸試驗(yàn)中，先將土樣飽和，此時(shí)B=1，在UU試驗(yàn)中，總孔隙壓力增量為△u=σ3+A（σ1－σ3），在CU試驗(yàn)中，由于試樣在σ3作用下固結(jié)穩(wěn)定，故Δσ3=0，于是總孔隙壓力增量為：△u=△u1=A（σ1－Δσ3）7-8、某土樣進(jìn)行直剪試驗(yàn)，在法向壓力為100、200、300、400kPa時(shí)，測(cè)得抗剪強(qiáng)度f(wàn)考分別為52、83、115、145kPa，試求：（a）用作圖法確定土樣的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c和；（b）如果在土中的某一平面上作用的法向應(yīng)力為260kPa，剪應(yīng)力為92kPa，該平面是否會(huì)剪切破壞？為什么？16第17頁(yè) 共30頁(yè)抗剪強(qiáng)度kPa）1820解：法向應(yīng)力（kPa）（a）用作圖法土樣的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c=20kPa和180（b）f

tg c 260tg180 20 104.5kPa92kPaf 所以， 為破壞。7-9、某飽和黏性土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的不排水抗剪強(qiáng)度 cu 70kPa，如果對(duì)同一土樣進(jìn)行三軸不固結(jié)不排水試驗(yàn)，施加周?chē)鷫毫?3 150kPa，試問(wèn)土樣將在多大的軸向壓力作用下發(fā)生破壞？1 3解： cu21 2cu 3 2 70 150 290kPa7-10、某黏土試樣在三軸儀中進(jìn)行固結(jié)不排水試驗(yàn)，破壞時(shí)的孔隙水壓力為uf，兩個(gè)試件的試驗(yàn)結(jié)果為：試件Ⅰ：3200kPa,1350kPa,uf140kPa試件Ⅱ：3400kPa,1700kPa,uf280kPa試求：（a）用作圖法確定該黏土試樣的ccu,cu和c','；（b）試件Ⅱ破壞面上的法向有效應(yīng)力和剪應(yīng)力；（c）剪切破壞時(shí)的孔隙水壓力系數(shù) A?？辜魪?qiáng)度（kPa）340160060120210350420700法向應(yīng)力解：200400（kPa）（a）用作圖法確定該黏土試樣的ccu0,cu160和c'0,'34017第18頁(yè) 共30頁(yè)'''''420120420120cos2453401313cos2f186.12kPa22222''420120sin(2'13sin2f620)124.36kPa22（c）在固結(jié)不排水試驗(yàn)中，u30，于是uu1A13Au2801400.93700350400200137-11、某飽和黏性土在三軸儀中進(jìn)行固結(jié)不排水試驗(yàn)，得c'0,'280，如果這個(gè)試件受到1200kPa和3150kPa的作用，測(cè)得孔隙水壓力u100kPa，問(wèn)該試件是否會(huì)破壞？為什么？解：‘150100tg20280138.49kPa1極限452‘200100100kPa1實(shí)際‘’1實(shí)際1極限，所以，不會(huì)破壞。7-12、某正常固結(jié)飽和黏性土試樣進(jìn)行不固結(jié)不排水試驗(yàn)得u0,cu20kPa，對(duì)同樣的土進(jìn)行固結(jié)不排水試驗(yàn)，得有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c'0,'300，如果試樣在不排水條件下破壞，試求剪切破壞時(shí)的有效大主應(yīng)力和小主應(yīng)力?？辜魪?qiáng)度（kPa）3000204060解：法向應(yīng)力（kPa）''245030013tg2''20kPa解得：160kPa,3''40137-13、在7-12題中的黏土層，如果某一面上的法向應(yīng)力突然增加到200kPa，法向應(yīng)力剛增加時(shí)沿這個(gè)面的抗剪強(qiáng)度是多少？經(jīng)很長(zhǎng)時(shí)間后這個(gè)面抗剪強(qiáng)度又是多少？解：①當(dāng)200kPa時(shí)，瞬間相當(dāng)于不排水條件18第19頁(yè)共30頁(yè)這時(shí)'0，任何面的抗剪強(qiáng)度均為cu20kPa②當(dāng)t時(shí)，'200kPa，相當(dāng)于排水條件該面f必然滿足f'tg'200tg300kPa115.477-14、某黏性土試樣由固結(jié)不排水試驗(yàn)得出有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c'24kPa,'220，如果該試件在周?chē)鷫毫?200kPa下進(jìn)行固結(jié)排水試驗(yàn)至破壞，試求破壞時(shí)的大主應(yīng)力1。''13tg24502c'tg4502解：2220220200tg2450224tg450510.76kPa22第八章8-1.靜止土壓力的墻背填土處于哪一種平衡狀態(tài)？它與主動(dòng)、被動(dòng)土壓力狀態(tài)有何不同？【答】靜止土壓力時(shí)墻背填土處于彈性平衡狀態(tài)，而主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力時(shí)墻背填土處極限平衡狀態(tài)。8-2.擋土墻的位移及變形對(duì)土壓力有何影響？【答】擋土墻在側(cè)向壓力作用下，產(chǎn)生離開(kāi)土體的微小位移或轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生主動(dòng)土壓力；當(dāng)擋土墻的位移的移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)擠向土體產(chǎn)生被動(dòng)土壓力。8-3.分別指出下列變化對(duì)主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力各有什么影響？（ 1）內(nèi)摩擦角φ變大；（2）外摩擦角δ變??；（3）填土面傾角 β增大；（4）墻背傾斜（俯斜）角 α減小。8-4.為什么擋土墻墻后要做好排水設(shè)施？地下水對(duì)擋土墻的穩(wěn)定性有何影響？【答】如果擋土墻墻后沒(méi)有考慮排水設(shè)施或因排水不良，就將使墻后土的抗剪強(qiáng)度降低，導(dǎo)致土壓力的增加。此外，由于墻背積水，又增加了水壓力。這是造成擋土墻倒塌的主要原因。8-5、某擋土墻高 5m，墻背直立、光滑、墻后填土面水平， 填土重度 19kN/m3， 300，10kPa，試確定：（1）主動(dòng)土壓力強(qiáng)度沿墻高的分布；（2）主動(dòng)土壓力的大小和作用點(diǎn)位置。解：在墻底處的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度按郎肯土壓力理論為19第20頁(yè) 共30頁(yè)aHtan24502ctan45022195tan2450300210tan45030020.12kPa22主動(dòng)土壓力為122002c2EaHtan4522cHtan4522121952tan245030022105tan450300210221931.9732kN/m臨界深度z02c/Ka210/19tan4503001.82m2主動(dòng)土壓力 Ea作用在離墻底的距離為：Hz0/351.82/31.06m8-6、某擋土墻高4m，墻背傾斜角200，填土面傾角100，填土重度20kN/m3，300，c0，填土與墻背的摩擦角150，如圖8-25所示，試按庫(kù)侖理論求：（1）主動(dòng)土壓力大小、作用點(diǎn)位置和方向；（2）主動(dòng)土壓力強(qiáng)度沿墻高的分布。解：根據(jù)150、200、100、300，查表得Ka0.560，由EaH2Ka/220420.560/289.6kN/m土壓力作用點(diǎn)在離墻底H431.33m處3土壓力強(qiáng)度沿墻高成三角形分布，墻底處azKa2040.56044.8kPa8-7、某擋土墻高6m，墻背直立、光滑、墻后填土面水平，填土分兩層，第一層為砂土，第二層為粘性土，各層土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如圖8-26所示，試求：主動(dòng)土壓力強(qiáng)度，并繪出土壓力沿墻高分布圖。解：計(jì)算第一層填土的土壓力強(qiáng)度201a01ztan45202450182tan2030012kPaa11h1tan1452220第21頁(yè)共30頁(yè)第二層填土頂面和底面的土壓力強(qiáng)度分別為a11h1tan245022c2tan450222182tan2450200210tan4502003.7kPa22a21h12h2tan245022c2tan450222182194tan24502002210tan45020040.9kPa28-8、某擋土墻高6m，墻背直立、光滑、墻后填土面水平，填土重度18kN/m3，300，0kPa，試確定：（1）墻后無(wú)地下水時(shí)的主動(dòng)土壓力；（2）當(dāng)?shù)叵滤浑x墻底2m時(shí)，作用在擋土墻上的總壓力（包括水壓力和土壓力） ，地下水位以下填土的飽和重度為 19kN/m3。解：（1）墻后無(wú)地下水時(shí)aHtan2450186tan245030036kPa22Ea1H2tan245011862tan24503002108kN/m222（2）當(dāng)?shù)叵滤浑x墻底2m時(shí)12201'20Eah1tan452h1h2tan45wh2h2222211842tan24503001218419104tan2450300102222224856122kN/m8-9、某擋土墻高 5m，墻背直立、光滑、墻后填土面水平，作用有連續(xù)均布荷載 q 20kPa，土的物理力學(xué)性質(zhì)如圖 8-27所示，試求主動(dòng)土壓力。解：將地面均布荷載換算成填土的當(dāng)量土層厚度為q20h1.11m1821第22頁(yè) 共30頁(yè)在填土面處的土壓力強(qiáng)度為ahHtan24502ctan45022181.115tan24502001202002tan4537.12kPa22臨界點(diǎn)距離地表面的深度z02c/Kah212/18tan4502001.110.79m2總土壓力第九章9-1.地基破壞模式有幾種 ?發(fā)生整體剪切破壞時(shí) p-s曲線的特征如何 ?【答】在荷載作用下地基因承載力不足引起的破壞，一般都由地基土的剪切破壞引起。試驗(yàn)表明，淺基礎(chǔ)的地基破壞模式有三種：整體剪切破壞、局部剪切破壞和沖切剪切破壞。 地基整體剪切破壞的主要特征是能夠形成延伸至地面的連續(xù)滑動(dòng)面。在形成連續(xù)滑動(dòng)面的過(guò)程中，隨著荷載(或基底壓力)的增加將出現(xiàn)三個(gè)變形階段：即彈性變形階段、彈塑性變形階段以及破壞(或塑性流動(dòng))階段。即地基在荷載作用下產(chǎn)生近似線彈性(p-s曲線首段呈線性)變形；當(dāng)荷載達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，剪切破壞區(qū)(或稱(chēng)塑性變形區(qū))逐漸擴(kuò)大，p-s曲線由線性開(kāi)始彎曲；當(dāng)剪切破壞區(qū)連成一片形成連續(xù)滑動(dòng)面時(shí)，地基基礎(chǔ)失去了繼續(xù)承載能力，這時(shí)p-s曲線具有明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。9-2.何為地基塑性變形區(qū)？如何按地基塑性區(qū)開(kāi)展深度確Pcr、P1/4？【答】地基土中應(yīng)力狀態(tài)在剪切階段，又稱(chēng)塑性變性階段。在這一階段，從基礎(chǔ)兩側(cè)底邊緣開(kāi)始，局部區(qū)域土中剪應(yīng)力等于該處土的抗剪強(qiáng)度，土體處于塑性極限平衡狀態(tài)，宏觀上p-s曲線呈現(xiàn)非線性的變化，這個(gè)區(qū)域就稱(chēng)為塑性變形區(qū)。隨著荷載增大，基礎(chǔ)下土的塑性變形區(qū)擴(kuò)大，但塑性變形區(qū)并未在基礎(chǔ)中連成一片。9-3.何為地基極限承載力(或稱(chēng)地基極限荷載)？比較各種Pu公式的異同點(diǎn)？【答】地基極限承載力是指地基剪切破壞發(fā)展即將失穩(wěn)時(shí)所能承受的極限荷載，亦稱(chēng)地基極限荷載。它相當(dāng)于地基土中應(yīng)力狀態(tài)從剪切破壞階段過(guò)渡到隆起階段時(shí)的界限荷載?；蛘哒f(shuō)是指地基中將要出現(xiàn)但尚未出現(xiàn)完全破壞時(shí)，地基所能承受的極限基底壓力(或地基從彈塑性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄云茐碾A段的臨界壓力)，以Pu表示。9-4.一條形基礎(chǔ)，寬1.5m，埋深1.0m。地基土層分布為：第一層素填土，厚0.8m，密度1.80g/cm3,含水量35%；第二層黏性土，厚6m，密度1.80g/cm3，含水量38%，土粒相對(duì)密度2.72，土的黏聚力 10kpa，內(nèi)摩擦角13°。求該基礎(chǔ)的臨塑荷載 Pcr，臨界荷載 P1/3和P1/4。若地下水上升到基礎(chǔ)底面，假定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)不變，其 Pcr，P1/3，P1/4相應(yīng)為多少？【答】22第23頁(yè) 共30頁(yè)23第24頁(yè) 共30頁(yè)24第25頁(yè)共30頁(yè)9-7.某條形基礎(chǔ)寬1.5m，埋深1.2m，地基為黏性土，密度18.4g/cm3，飽和密度1.88g/cm3，土的黏聚力8kPa,內(nèi)摩擦角15°。試按太沙基理論計(jì)算：(1)整體剪切破壞時(shí)地基極限承載力為多少？取安全系數(shù)為 2.5，地基容許承載力為多少？(2)分別加大基礎(chǔ)埋深至 1.6、2.0m，承載力有何變化？ (3)