土力學(xué)與基礎(chǔ)工程期末復(fù)習(xí)題答案概要

土力學(xué)與基礎(chǔ)工程期末復(fù)習(xí)題答案一.基本概念（2'X15）粘性土的最優(yōu)含水率、最大干密度粘性土在某種壓實(shí)功能作用下，達(dá)到最密時(shí)的含水率稱為最優(yōu)含水率；對(duì)應(yīng)的干密度稱為最大干密度。抗滑力矩M抗滑力矩MR滑動(dòng)力矩MTK土坡穩(wěn)定安全系數(shù)：土坡的抗滑力矩與滑動(dòng)力矩的比值，即地震基本烈度地震的基本烈度：一個(gè)地區(qū)今后50年內(nèi)，在一般場(chǎng)地條件下，可能遭遇超載概率為10%的地震烈度稱為基本烈度。土層自重應(yīng)力、附加應(yīng)力土層自重應(yīng)力：在未修建筑物之前，由土體本身自重引起的應(yīng)力稱為土的自重應(yīng)力土層的附加應(yīng)力：建筑物荷載在地基中增加的壓力稱為附加壓力。季節(jié)性凍土、隔年凍土、多年凍土季節(jié)性凍土：指地殼表層冬季凍結(jié)而在夏季又全部融化的土。隔年凍土：指冬季凍結(jié)而翌年夏季并不融化的那部分凍土。多年凍土：指持續(xù)凍結(jié)時(shí)間在兩年或兩年以上的土。膨脹土膨脹土：膨脹土是指土中粘粒成分主要由親水礦物組成，同時(shí)具有顯著的吸水膨脹和失水收縮兩種變性特性的粘土。正常固結(jié)土、超固結(jié)土、欠固結(jié)土正常固結(jié)土：正常固結(jié)土指土層歷史上經(jīng)受的最大壓力，等于現(xiàn)有覆蓋土的自重壓力。超固結(jié)土：超固結(jié)土指土層歷史上曾經(jīng)受過(guò)大于現(xiàn)有覆蓋土重的前期固結(jié)壓力。欠固結(jié)土：欠固結(jié)土指土層目前還沒(méi)有達(dá)到完全固結(jié)，土層實(shí)際固結(jié)壓力小于土層自重壓力。地基承載力特征值地基承載力特征值是指，由荷載試驗(yàn)測(cè)定的地基土壓力變形曲線線性變形階段內(nèi)規(guī)定的變形所對(duì)應(yīng)的壓力值，其最大值稱為比例界限值。箱形基礎(chǔ)箱型基礎(chǔ)：箱型基礎(chǔ)是指由底板、頂板、側(cè)墻及一定數(shù)量?jī)?nèi)隔墻構(gòu)成的整體剛度較大的鋼筋混凝土箱形結(jié)構(gòu)，漸成箱基。土的極限平衡條件土體的極限平衡條件是指土體處于極限平衡狀態(tài)時(shí)土的應(yīng)力狀態(tài)和土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)之間的關(guān)系式，即3與內(nèi)摩擦角"和粘聚力c之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式。粘性土的液限、塑限、縮限液限：粘性土呈液態(tài)與塑態(tài)之間的分界含水率稱為液限。塑限：粘性土呈塑態(tài)與半固態(tài)之間的分界含水率稱為塑限。縮限：粘性土呈半固態(tài)與固態(tài)之間的分界含水率稱為縮限。莫爾庫(kù)侖強(qiáng)度理論Tn莫爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論：土體發(fā)生剪切破壞時(shí)破壞面上的剪應(yīng)力f和法向應(yīng)力n滿足關(guān)無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)、擴(kuò)展基礎(chǔ)無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)：由磚、毛石、素混凝土以及灰土等材料修建的基礎(chǔ)，稱為無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)。擴(kuò)展基礎(chǔ)：由鋼筋混凝土材料建造的基礎(chǔ)稱為擴(kuò)展基礎(chǔ)。粘性土的塑性指數(shù)、液性指數(shù)、活動(dòng)度塑性指數(shù)：液限與塑限的差值，去掉百分?jǐn)?shù)符號(hào)，稱塑性指數(shù)。液性指數(shù)：粘性土的液性指數(shù)為天然含水率與塑限的差值和液限與塑限差值之比?；顒?dòng)度：粘性土的塑性指數(shù)與土中膠粒含量百分?jǐn)?shù)的比值稱為活動(dòng)度。瞬時(shí)沉降、固結(jié)沉降、次固結(jié)沉降瞬時(shí)沉降：瞬時(shí)沉降是地基受荷后立即發(fā)生的沉降。固結(jié)沉降：地基受荷后產(chǎn)生的附加應(yīng)力，使土體的孔隙減小而產(chǎn)生的沉降稱為固結(jié)沉降。次固結(jié)沉降：地基在外荷作用下，經(jīng)歷很長(zhǎng)時(shí)間，土體中超孔隙水壓力以完全消散，有效應(yīng)力不變的情況下，由土的固體骨架長(zhǎng)時(shí)間緩慢蠕變所產(chǎn)生的沉降稱為次固結(jié)沉降。二?簡(jiǎn)答題（3'X15）太沙基公式、斯凱普頓公式、漢森公式的使用條件⑴太沙基公式：太沙基公式是常用的極限荷載計(jì)算公式，適用于基礎(chǔ)底面粗糙的條形基礎(chǔ),推廣應(yīng)用于方形基礎(chǔ)和圓形基礎(chǔ)。⑵斯凱普頓公式：①飽和軟土地基，內(nèi)摩擦角°=0:當(dāng)基礎(chǔ)土的內(nèi)摩擦角“二0時(shí)，太沙基公式難以應(yīng)用；②淺基礎(chǔ)：斯凱普頓公式還適用于淺基礎(chǔ)，基礎(chǔ)的埋深d-。此條件通常都能滿足；③矩形基礎(chǔ)：斯凱普頓公式還考慮了基礎(chǔ)寬度與長(zhǎng)度比值〃/1的影響。⑶漢森公式：①傾斜荷載作用：漢森公式最主要的特點(diǎn)是適用于傾斜荷載作用；②基礎(chǔ)性狀：基礎(chǔ)寬度與長(zhǎng)度的比值、矩形基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)的影響都已經(jīng)計(jì)入;③基礎(chǔ)埋深：漢森公式適用于基礎(chǔ)埋深d<b基礎(chǔ)底寬的情況，并考慮了基礎(chǔ)埋深與基礎(chǔ)寬度之比值的影響。朗肯土壓力理論的假設(shè)條件和適用條件朗肯土壓力理論假設(shè)條件：表面水平的半無(wú)限土體，處于極限平衡狀態(tài)。適用條件：①擋土墻的墻背豎直光滑；（3分）②擋土墻后填土表面水平。工程建設(shè)初步勘查的主要任務(wù)⑴搜集與分析可行性研究階段巖土工程勘察報(bào)告；⑵通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘與測(cè)試，初步查明地層分布、構(gòu)造、巖土物理力學(xué)性質(zhì)、地下水埋藏條件及凍結(jié)深度，可以粗略些，但不能有錯(cuò)誤。⑶通過(guò)工程地質(zhì)測(cè)繪和調(diào)查，查明場(chǎng)地不良地質(zhì)現(xiàn)象的成因、分布、對(duì)場(chǎng)地穩(wěn)定性的影響及其發(fā)展趨勢(shì)；⑷對(duì)于抗震設(shè)防等級(jí)大于或等于六級(jí)的場(chǎng)地，應(yīng)判定場(chǎng)地和地基的地震效應(yīng)；⑸初步繪制水和土對(duì)建筑材料的腐蝕性；⑹對(duì)高層建筑可能采取的地基基礎(chǔ)類型、基坑開挖和支護(hù)、工程降水方案進(jìn)行初步分析評(píng)價(jià)。地下連續(xù)墻的優(yōu)點(diǎn)地下連續(xù)墻的優(yōu)點(diǎn)：施工期間不需降水，不需擋土護(hù)坡，不需立模板與支撐，把施工護(hù)坡與永久性工程融為一體。因此，這種基礎(chǔ)形式可以避免開挖大量的土方，可縮短工期，降低造價(jià)。尤其在城市密集建筑群中修建深基礎(chǔ)時(shí)，為防止對(duì)鄰近建筑物安全穩(wěn)定的影響，地下連續(xù)墻更顯示它的優(yōu)越性。強(qiáng)夯法的優(yōu)缺點(diǎn)⑴優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝方便、原理直觀；應(yīng)用范圍廣，加固效果；需要人員少，施工速度快；不消耗水泥、鋼材，費(fèi)用低，通常可比樁基節(jié)省投資3°%一7°%。⑵缺點(diǎn)：振動(dòng)大，有噪音，在市區(qū)密集建筑區(qū)難以實(shí)施；強(qiáng)夯理論不成熟，不得不采用現(xiàn)場(chǎng)試夯才能最后確定強(qiáng)夯參數(shù)；強(qiáng)夯的振動(dòng)對(duì)周圍建筑物的影響研究還不夠；分層總和法計(jì)算地基沉降的步驟(1).用坐標(biāo)紙按比例繪制地基土層分布剖面圖和基礎(chǔ)剖面圖⑵?計(jì)算地基土的自重應(yīng)力&c⑶.計(jì)算基礎(chǔ)底面接觸壓力⑷.計(jì)算基礎(chǔ)底面附加應(yīng)力.計(jì)算地基中的附加應(yīng)力分布.確定地基受壓層深度Zn⑺.沉降計(jì)算分層(8).計(jì)算各土層的壓縮量⑼..計(jì)算地基最終沉降量地基的破壞形式⑴地基整體滑動(dòng)破壞：當(dāng)?shù)鼗亮己没蛑械龋喜亢奢d超過(guò)地基極限荷載Pu時(shí)，地基中的塑性變形區(qū)擴(kuò)展連成整體，導(dǎo)致地基發(fā)生整體滑動(dòng)破壞。若地基中有軟弱的夾層，則必然沿著軟弱夾層滑動(dòng)；若為均勻地基，則滑動(dòng)面為曲面。⑵地基局部剪切破壞：當(dāng)基礎(chǔ)埋深大，加荷速率快時(shí)，因基礎(chǔ)旁側(cè)荷載qd大，阻止地基整體滑動(dòng)破壞，使地基發(fā)生基礎(chǔ)底部局部剪切破壞。⑶地基沖切剪切破壞：若地基為松砂或軟土，在外荷作用下使地基產(chǎn)生大量沉降，基礎(chǔ)豎向切入土中，發(fā)生沖切剪切破壞。樁產(chǎn)生負(fù)摩阻力的條件⑴樁穿越較厚的松散填土、自重失陷性黃土、欠固結(jié)土層，進(jìn)入相對(duì)較堅(jiān)硬土層時(shí)；⑵樁周存在軟弱土層，鄰近樁的地面承受局部較大的長(zhǎng)期荷載，或地面大面積堆載、堆土?xí)r，使樁周土層發(fā)生沉降；⑶由于降低地下水位，使樁周土中的有效應(yīng)力增大，并產(chǎn)生顯著的大面積土層壓縮沉降強(qiáng)夯法加固地基的機(jī)理⑴動(dòng)力密實(shí)機(jī)理：強(qiáng)夯加固多孔隙、粗顆粒、非飽和土為動(dòng)力密實(shí)機(jī)理，即強(qiáng)大的沖擊能強(qiáng)制超壓密地基，使土中氣象體積大幅度減少。⑵動(dòng)力固結(jié)機(jī)理：強(qiáng)夯加固細(xì)粒飽和土為動(dòng)力固結(jié)機(jī)理，即強(qiáng)大的沖擊能與沖擊波破壞土的結(jié)構(gòu)，使土體局部液化并產(chǎn)生許多裂隙，作為孔隙水的排水通道，加速土體固結(jié)，土體發(fā)生觸變，強(qiáng)度逐漸恢復(fù)。⑶動(dòng)力置換機(jī)理：強(qiáng)夯加固淤泥為動(dòng)力置換機(jī)理，即強(qiáng)夯將碎石整體擠入淤泥成整式置換或間隔夯入淤泥成樁式碎石墩。防止地基凍害的措施⑴對(duì)在地下水位以上的基礎(chǔ)，基礎(chǔ)側(cè)面應(yīng)回填非凍脹性的中砂或粗砂，其厚度不應(yīng)小于10cm;對(duì)在地下水位以下的基礎(chǔ)，可采用樁基礎(chǔ)、自錨式基礎(chǔ)或采取其他有效措施；⑵已選擇地勢(shì)高、地下水位低、地表排水條件良好的建筑場(chǎng)地。對(duì)低洼場(chǎng)地，宜在建筑物四周向外一倍凍深范圍內(nèi)，是室外地坪至少高出地面300500mm⑶防止雨水、地表水、生產(chǎn)廢水、生活污水進(jìn)入建筑地基，應(yīng)設(shè)置排水設(shè)施。在山區(qū)應(yīng)設(shè)置水溝或在建筑物下設(shè)置暗溝，宜排走地表水和潛水流。⑷在強(qiáng)凍脹性和特強(qiáng)凍脹性地基上，其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)置鋼筋混凝土圈梁和基礎(chǔ)梁，并控制上部建筑的的長(zhǎng)高比，增強(qiáng)房屋的整體剛度。⑸當(dāng)獨(dú)立基礎(chǔ)聯(lián)系梁下或樁基礎(chǔ)承臺(tái)下有凍土?xí)r，應(yīng)在梁或承臺(tái)下留有相當(dāng)于該土層凍脹量的空隙，以防止因土的凍脹將梁或承臺(tái)拱裂。⑹外門斗、室外臺(tái)階和散水坡等部位宜于與主體結(jié)構(gòu)斷開，散水坡分段不宜超過(guò)l.5m，坡度不宜小于3%，其下填入非凍脹性材料。⑺對(duì)跨年度實(shí)施的建筑，入冬前應(yīng)對(duì)地基采取相應(yīng)的防護(hù)措施，按采暖設(shè)計(jì)的建筑物，當(dāng)冬季不能正常采暖，也應(yīng)對(duì)地基采取保溫措施。減少沉降差的措施?設(shè)計(jì)中盡量使上部荷載中心受壓，均勻分布；.遇高低層相差懸殊或地基軟硬突變等情況，可合理設(shè)置沉降縫；⑶.增加上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基不均勻沉降的調(diào)整作用；⑷.妥善安排施工順序；⑷.人工補(bǔ)救措施。深基礎(chǔ)的特點(diǎn)

⑴深基礎(chǔ)施工方法較復(fù)雜；⑵深基礎(chǔ)的地基承載力較高；⑶深基礎(chǔ)施工需專門設(shè)備；⑷深基礎(chǔ)技術(shù)較復(fù)雜⑸深基礎(chǔ)的造價(jià)往往比較高⑹深基礎(chǔ)的工期較長(zhǎng)不良地基的分類⑴濕陷性黃土地基⑵膨脹土地基⑶泥炭土地基⑷多年凍土地基⑸巖溶與土洞地基⑹山區(qū)地基⑺飽和粉細(xì)砂與粉土地基影響土坡穩(wěn)定性的條件(1)土坡坡度；⑵土坡高度；⑶土的性質(zhì)；⑷氣象條件；⑸地下水的滲流；⑹地震。工程建設(shè)可行性研究勘察的目的和主要任務(wù)1目的：對(duì)擬選場(chǎng)址的穩(wěn)定性和適宜性做出工程地質(zhì)評(píng)價(jià)；⑵主要任務(wù)：搜集區(qū)域地質(zhì)、地形地貌、地震、礦產(chǎn)和附近地區(qū)的工程地質(zhì)巖土工程資料即當(dāng)?shù)氐慕ㄖ?jīng)驗(yàn)；在分析已有資料的基礎(chǔ)上，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，了解場(chǎng)地的地層分布、構(gòu)造、成因與地質(zhì)年代和巖土性質(zhì)、不良地質(zhì)作用即地下水的水位、水質(zhì)情況。對(duì)各方面條件較好且傾向于選取的場(chǎng)地，如已有資料不充分，應(yīng)進(jìn)行必要的工程地質(zhì)測(cè)繪即勘探工作。當(dāng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上擬選場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)進(jìn)行比選分析。三?計(jì)算⑸X5)Y=19.0kN/m31.某海港碼頭倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)獨(dú)立淺基礎(chǔ)。基礎(chǔ)底面尺寸：長(zhǎng)度1=4.0m，寬度b=2.0m，基礎(chǔ)埋深d=2.0加。地基為飽和土，內(nèi)摩擦角e二Y=19.0kN/m3，(1)計(jì)算此倉(cāng)庫(kù)地基的極限荷載和地基承載力；若其他條件都不變，問(wèn)

以下兩種情況，地基的極限荷載和承載力為多少？(2)只把基礎(chǔ)寬度b=2.0m加大一倍為4.0m；(3)只把基礎(chǔ)埋深d=2.0m加大一倍為4.0m。(安全系數(shù)均取1.5)解：(1)地基的極限荷載鑒于地基為飽和軟土，“二0，應(yīng)用公式pu1+0.2-]+ypu八-計(jì)算極限荷載=5c(=5c(1+0.2-"Il=5x1011+Of.。1+0.2—]+丫d八-丿20Y20\2.01+0.220人2.0丿+19.0x2.0=104kPa地基承載力(2)把基礎(chǔ)寬度加大一倍b=4.0m=5c(1+0.2-"(l1+=5c(1+0.2-"(l1+0.2—丿+Yd八(40Y=5x101+0.2—

地基極限荷載'4.0b丿-20、1+0.220

八4.0丿+19.0x2.0=104kPa地基承載力(3)只把基礎(chǔ)埋深加大一倍為d=4.0m=5c(1+0.2-"Il=5x101+0.2地基極限荷載‘4.01+0.2-]+丫d八-丿20Y40\2.01+0.240人2.0丿+19.0x4.0=153kPa地基承載力2.某住宅工程地質(zhì)勘查中取原狀土做實(shí)驗(yàn)。用天平秤50cm3濕土質(zhì)量為95.15g，烘干后質(zhì)量為75.05g，土粒比重為2?67。計(jì)算此土樣的天然密度、干密度、飽和密度、天然含水率、孔隙比、孔隙度、飽和度。解：已知：V=50cm3m=95.15g=75.05gG=2.67解：已知：V=50cm3m=95.15g=75.05gG=2.67■slpd95.1550=1.90g/cm375.0550=1.50g/cm3-1X100%二26.7%二20.1g=20.1cm3mV=-^=28.11cm3sV=V-V-V=1.79cm3awsm+m+VpP=―swa_w=1.94g/cm3satVe=—wa=0.78VsV+Vn=—wa=43.8%VVS二f二0.918rV+Vwa已知某擋土墻高度H二8.0m，墻背豎直、光滑，填土表面水平，墻后填土為中砂，重度丫二18.0kN/m3，飽和重度丫=20kN/m3，內(nèi)摩擦角Q二30°。（1）計(jì)算作用在擋土墻sat上的總靜止土壓力P，總主動(dòng)土壓力P；（2）當(dāng)墻后地下水位上升至離墻頂4.0m時(shí)，計(jì)0a算總主動(dòng)土壓力P算總主動(dòng)土壓力P與水壓力Paw（靜止土壓力系數(shù)K二0.4）0解：（1）墻后無(wú)地下水情況：P總靜止土壓力P0P總靜止土壓力P0P應(yīng)用公式01—7H2KK—0420，取中砂的靜止土壓力系數(shù)K0—0可得總P—-7H2K—-x18.0x82x0.4—230.4kN/m靜止土壓力0202vvsP總主動(dòng)土壓力a擋土墻墻背豎直、光滑，填土表面水平，適用朗肯土壓力理論，由公式P二1丫H2Ka2a=192kN/mP二1yH2K二1x18.0x82xtan2f45-a=192kN/m2）墻后地下水位上升情況P①總主動(dòng)土壓力Pa因地下水位上、下砂重度不同，土壓力分兩部分計(jì)算：水上部分墻高Hi二4.0m，重度度二18.0kN/m3=48kN/mP二1YH2K二1x18.0x42x=48kN/mTOC\o"1-5"\h\zal2a2iH=4.0mY‘=Y—Y=20—10=10kN/m3sat水下部分墻高2，用浮重度satwsat11P=YHKH+—y'H2K=18.0x4.0x0.333x4+—x10x42x0.333=122.5kN/ma21a222a2P二P+P二48+122.5二170.5kN/m總主動(dòng)土壓力aa1a2P=1yH2=1x10x42=80kN/m水壓力w2w22一辦公樓地基土樣，用體積為100cm3的環(huán)刀取樣試驗(yàn)，用天平測(cè)得環(huán)刀加濕土的質(zhì)量為241.00g，環(huán)刀質(zhì)量為55.00g，烘干后土樣質(zhì)量為162.00g，土粒比重為2-70，計(jì)算S該土樣的S該土樣的°，Sr，n，