1、土力学与基础工程课后思考题答案土力学与基础工程课后思考题答案第二章2、 1 土由哪几部分组成？土中水分为哪几类？其特征如何？对土的工程性质影响如何？土体一般由固相、液相与气相三部分组成(即土的三相 )。土中水按存在形态分为 :液态水、固态水与气态水 (液态水分为自由水与结合水,结合水分为强结合水与弱结合水 ,自由水又分为重力水与毛细水)。特征 :固态水就是指存在于颗粒矿物的晶体格架内部或就是参与矿物构造的水,液态水就是人们日常生活中不可缺少的物质 ,气态水就是土中气的一部分。影响 :土中水并非处于静止状态,而就是运动着的。工程实践中的流沙、管涌、冻胀、渗透固结、渗流时的边坡稳定问题都与土中水的
2、运用有关。2、 2 土的不均匀系数 Cu 及曲率系数 Cc 的定义就是什么？如何从土的颗粒级配曲线形态上,Cu 与 Cc 数值上评价土的工程性质。不均匀系数 Cu 反映了大小不同粒组的分布情况。曲率系数 Cc 描述了级配曲线分布的整体形态,表示就是否有某粒组缺失的情况。评价 :(1)对于级配连续的土 :Cu5,级配良好 ;Cu5 与 Cc=13,级配良好 ,反之则级配不良。2、 3 说明土的天然重度、饱与重度、浮重度与干重度的物理概念与相互联系,比较同一种土各重度数值的大小。天然重度、饱与重度、浮重度与干重度分别表示单位体积的土分别在天然、饱与、湿润、干燥状态下的重量 ,它们反映了土在不同状态
3、下质量的差异。饱与重度 天然重度 干重度 浮重度2、4 土的三相比例指标有哪些？哪些可以直接测定？哪些通过换算求得？为换算方便,什么情况下令什么情况下令 Vs=1？三相比例指标有 :天然密度、含水量、相对密度、干密度、饱与密度、有效密度、孔隙比、孔隙率、饱与度。直测指标 :密度、含水量、相对密度。换算指标 :孔隙比、孔隙率、饱与度。V=1,当已知相对密度 ds 时令 Vs=1,当已知天然密度时令 V=1,如若两者都已知 ,设 V=1 或 Vs=1 都行2、5 反映无黏性土密实度状态的指标有哪些？采用相对密实度判断砂土的密实度有何优点？而工程上为何应用得并不广泛？指标 :孔隙比、最大孔隙比、最小
4、孔隙比。优点 :判断密实度最简便的方法就是用孔隙比e 来描述 ,但 e 未能考虑级配的因素 ,故引入密实度。应用不广泛的原因 :天然状态砂土的孔隙比 e 值难测定 ,此外按规程方法室内测定孔隙比最大值与孔隙比最小值时 ,人为误差也较大。2、 6 下列物理指标中 ,哪几项对黏性土有意义？哪几项对无黏性土有意义？塑性指数、液性指数对黏性土有意义。粒径级配、相对密实度对无黏土有意义。2、 7 简述渗透定理的意义 ,渗透系数 K 如何测定？动水如何计算？何谓流砂现象？这种现象对工程有何影响？渗透定理即达西定律V=ki, 其反映土中水渗流快慢。室内测定渗透系数有常水头法与变水头法,也可在现场进行抽水实验
5、测定。流砂现象 :当动水为 GD 数值等于或大于土的浮重度时,土体发生浮起而随水流动。影响 :基础因流砂破坏 ,土粒随水流走 ,支撑滑落 ,支护结构移位 ,地面不均匀沉降 ,引起房屋产生裂缝及地下管线破坏 ,严重时将导致工程事故。2、 8 土发生冻胀的原因就是什么？发生冻胀的条件就是什么？原因 : 在气温降低以及浓度变化产生渗透压两种作用下,下卧未冻结区的水被吸引到冻结区参与冻结,使冰晶体不断扩大 ,在土层中形成冰夹层 ,土体随之发生隆起。发生冻胀条件 :(1)土的因素 :冻胀通常发生在细粒土中(2)水的因素 :土层发生冻胀就是由水分的迁移与积聚所致土力学与基础工程课后思考题答案(3)温度因素
6、 :当气温骤降且冷却强度很大时,土的冻结面迅速向下推移,冻结速度很快。2、 9 毛细水上升的原因就是什么？在哪些土中毛细现象最显著？原因 :表面张力的作用。粉细砂与粉土的毛细现象最为显著。2、 10 何谓最优含水量？影响填土压实效果的主要因素有哪些？在一定的压实功 (能)下使土最容易压实 ,并能达到最大密实度时的含水量称为土的最优含水量。影响因素 :(1)含水量 (2)击实功 (3)土的性质2、 11 无黏性土与黏性土在矿物组成、土的结构、物理状态及分类方法诸方面有何重要区别？分类方法区别 :无黏性土靠密实度划分 ,而黏性土靠液性指数划分。物理状态 :无黏性土最主要物理状态指标为孔隙比 e、相
7、对密度与标准贯入试验击数。黏性土的物理状态指标为可塑性、灵敏度、触变性。矿物组成 :2、 12 地基土分为几大类？各类土的划分依据就是什么？为什么粒度成分与塑性指数可作为土分类的依据？比较这两种分类的优缺点与适用条件。地基土分为 :粗粒土与细粒土两大类。划分依据 :颗粒度与粒间作用力。粗粒土的工程性质与大程度上取决于土的粒径级配 ,故按其粒径级配累积曲线再分成细类。 细粒土分类基于长基实验结果统计分析所得结论 ,多用塑性指数或者液限加塑性指数作为分类指标。优点 :塑性图划分细粒土能较好反映土粒与水相互作用的一些性质。缺点 :却不能反映天然土工程的另一重要因素土的结构性。适用条件 :2、 13
8、淤泥与淤泥质土的生成条件 ,物理性质与工程特性就是什么？能否作为建筑物的地基？生成条件 :在静水成缓慢的流水环境中沉积 ,并经生物化学作用形成。物理性质与工程特性 :孔隙比大 (e1),天然含水量高 (W WL) 压缩性高 ,强度低与具有灵敏性、结构性的土层 ,为不良地基 ,故不能作为建筑物的地基。第三章3、 1 土的自重应力分布有何特点？地下水位的升降对自重应力有何影响 ,如何计算？均质土的自重应力沿水平面均匀分布 ,且于深度 Z 成正比 ,即随深度呈线性增加地下水位升高则土的自重应力减小 ,反之则增加。计算即减去水的自重应力。3、 2 刚性基础的基底压力分布有何特征？工程中如何计算中心荷载
9、及偏心荷载下的基底压力？刚性基础 :刚度较大 ,基底压力分布随上部荷载的大小、基础的埋深及土的性质而异。中心、偏心荷载计算见P493、 3 如何计算基底附加压力？在计算中为什么要减去基底自重应力？基底附加压力计算见P50 公式 3、8土的自重应力一般不引起地基变形 ,只有新增的建筑物荷载 ,即作用于地基表面的附加压力 ,才就是使地基压缩变形的主要原因。3、 4 试以矩形面积上均布荷载与条形荷载为例,说明地基中附加应力的分布规律。分布规律 :当距离地基中心距离相同时,附加应力随深度增加而逐渐减小。当深度相同时 ,附加应力自地基中心线向两边逐渐减小。3、5 目前根据什么假设计算地基中的附加应力？这
10、些假设就是否合理可行？归纳总结各种荷载作用下地基附加应力的计算方法。假设地基均质与各向同性的线性变形体 ,然后按弹性力学解答计算附加应力 ,其实 ,地基土并非所假设的那样 ,应该考虑地基不均匀与各向异性对附加应力计算的影响。计算方法见课本3、 6 试简述太沙基的有效应力原理饱与土中的总应力为有效应力与孔隙水压力之与,或者说有效应力等于总应力减去孔隙水压力。第四章 (这章当初老师没画思考题,以周一复习为主 )5、1 什么就是土的抗剪强度？什么就是土的抗剪强度指标？试说明土的抗剪强度的来源。对一定的土类,其抗剪强度指标就是否为一个定值？为什么？土力学与基础工程课后思考题答案定 :就是指土体抵抗剪切
11、破坏的极限能力。土的抗剪 度指 :土的黏聚力与土的内摩擦角。抗剪 度的来源 :(1)无粘性土 :来源于土粒 的摩擦力 (内摩擦力 )(2)粘性土 :除内摩擦力外 , 有内聚力。 一定的土 ,其抗剪 度指 也并非常数 ,均因 方法与土 的 条件等的不同而异 ,同 ,许多土 的抗剪 度 并非都呈直 状 ,随着 力水平有所 化。5、 2 何 土的极限平衡状 与极限平衡条件？ 用莫 度理 推求土体极限平衡条件的表达式。当土体中某点任一平面上的剪 力等于抗剪 度 ,将 点即 于破坏的 界状 称 “极限平衡状 ”。表征 状 下各种 力之 的关系称 “极限平衡条件”。公式推求在 P1015、 3 土体中首先
12、 生剪切破坏的平面就是否就就是剪 力最大的平面？ 什么？在何种情况下,剪切破坏面与最大剪 力面就是一致的？在通常情况下,剪切破坏面与大主 力面之 的 角就是多少？不一定。因 根据P101 图 5、5 可知破坏面就是莫 与抗剪 度包 相切 切点所代表的平面。当莫 与抗剪 度包 相切 的剪力 最大剪 力 ,剪切破坏面与最大剪 力面就是一致的。剪切破坏面与大主 力面之 的 角就是90-内摩擦角(P102)5、 4 分 述直剪 与三 的原理。比 二者之 的 缺点与适用范 。(原理与适用范 自己 下 )P103-105直剪 的 点 :构造 、操作方便 缺点 :(1)剪切面限定在上下盒之 的平面 ,而不就
13、是沿土 最薄弱的剪切面破坏 (2)剪切面上的剪 力分布不均 ,在 生 力集中 象 (3)在剪切 程中 ,剪切面逐 小 ,而 算抗剪 度 却按 截面 算 (4) 不能 格控制排水条件 ,不能量 孔隙水 力。三 的 点 : 能 格地控制排水条件以及 量 件中孔隙水 力的 化 , 件中的 力状 比 明确 ,破裂面 生在最薄弱的部位。 缺点 : 件中的主 力 楼 2=楼 3 (那个字母打不出来 ), 而 上土体的受力状 未必属于 称情况。5、5 什么就是土的无 限抗 度？它与土的不排水 度有何关系？如何用无 限抗 度 来 定黏性土的灵敏度？无 限抗 度 如同三 中楼 3=0 的特殊情况。由 P106
14、公式 5、14 可知不排水抗剪 度 无 限抗 度的1/2。 定灵敏度 :将已做成无 限抗 度 的原状土 , 底破坏其 构 ,并迅速塑成与原状 同体 的重塑 , 重塑 行无 限抗 度 , 得其无 限抗 度。二者比 即 灵敏度。 P106 公式 5、155、 6 比 黏性土在不同固 与排水条件下的三 中,其 力条件与孔隙水 力 化有何特点？并 明所得的抗剪 度指 各自的适用范 。P110 (CU、UU 、CD)比 多 、自己 下5、 7 明在 与黏性土的不固 不排水 果中 (图 5、22)不管用 力 就是有效 力表示 ,其莫 力 的半径 何都不 ？ 于 与 黏土 ,在不固 不排水条件下 行剪切 ,
15、可 内摩擦角 =0,其抗剪 度包 与楼 (楼就是字母 ) 平行 ,故莫 力 的半径 何都不 。第六章6、 1 土 力有哪几种？影响土 力的各种因素中最主要的因素就是什么？ P123 土 力 型 :主 土 力、被 土 力、静止土 力。最主要因素 :(1) 土 的位移方向与位移量(2)土的 型特定不同 (3) 体的形 不同(4) 后土体的排水状 6、 2 述主 土 力、被 土 力、静止土 力的定 与 生的条件,并比 三者数 大小。主 土 力 : 土 构物向离开土体的方向移 ,致使 力逐 减小至极限平衡状 的土 力。被 土 力 : 土 构物向土体推移,致使 力逐 增大至被 极限平衡状 的土 力。静止
16、土 力 :土体在天然状 或 土 构物不 生任何移 或 ,土体作用于 构物的水平 力。主 土 力静止土 力被 土 力土力学与基础工程课后思考题答案6、 3 试比较朗金土压力理论与库仑土压力理论的基本假定与适用条件。P124 与 P129朗金土压力理论基本假定:挡土墙墙背竖直、光滑 ,填土面水平。适用条件 :适用于墙背垂直光滑而墙厚填土坡度比较简单的情况。库仑土压力理论基本假定:墙后填土就是理想的散粒体(黏聚力 C=0),滑动破裂面为通过墙踵的平面适用条件 :适用于砂土或碎石填料的挡土墙计算,可考虑墙背倾斜、 填土面倾斜以及墙背与填土间的摩擦等多种因素的影响。6、 4 墙背的粗糙程度、填水排水条件
17、的好坏对主动土压力有何影响？墙背粗糙则墙背与填土间有摩擦力产生,剪应力不为 0。排水条件的好坏主要体现在土的有效重度上6、 8 地基的剪切破坏有哪些形式？发生整体剪切破坏时P-S 曲线的特征如何？形式 :整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲切破坏。地基发生整体剪切破坏 ,P-S 曲线陡直下降 ,通常称为完全破坏阶段。6、 9 什么就是塑性变形区？地基的Pcr 与 P1/4 的物理概念就是什么？在工程中有何实际意义？塑性变形区 :当荷载超过临界荷载时所对应的区域称为塑性变形区。Pcr:地基中将要出现但尚未出现塑性变形区,其相应的荷载为临界荷载PcrP1/4:塑性区的最大发展深度控制在基础宽度1/4,相
18、应的荷载用 P1/4 表示工程实践表明 ,即使地基发生局部剪切破坏 ,地基中塑性区有所发展 ,只要塑性区范围不超出某一限度 , 就不致影响建筑物的安全与正常使用 ,因此 ,以 Pcr 作为地基土的承载力偏于保守。一般认为在中心垂直荷载下塑性区最大深度所对应的荷载可用 P1/4 表示6、 10 什么就是地基土的极限荷载 Pu？与哪些因素有关？地基的极限承载力 Pu 就是地基承受基础荷载的极限压力影响因素 :1、基础的埋深、宽度、形状2、荷载倾斜与偏心的影响3、覆盖层抗剪强度的影响4、地下水位的影响5、下卧层的影响6、 11 土坡稳定有何实际意义？影响土坡稳定的实际意义有哪些？如何防止土坡滑动？意
19、义 : 土坡不稳定会使地质体容易在重力地质作用下发生蠕动滑坡泥石流等灾害。影响因素 :1、土的类型及特征2、地质构造条件、状态3、地表及地下水作用状态4、人为工程因素5、地震的影响如何防止土坡滑动 :对于无粘性土只要坡面不滑动,土坡就能保持稳定。而对于粘性土,则要经过稳定性分析计算 ,确定最小稳定性系数Kmin, 对其采取防护措施。6、 12 何谓无黏性土坡的自然休止角？无黏性土坡的稳定性与哪些因素有关？当稳定安全系数K=1时 ,此时抗滑力等于滑动力,土坡处于极限平衡状态,相应的坡角就等于无粘性土的内摩擦角,特称之为自然休止角。由于无黏性土颗粒间无黏聚力的存在,只有摩阻力 ,因此 ,只要坡面不滑动,土坡就能保持稳定。6、 13 土坡稳定分析的条分法原理就是什么？如何确定最危险圆弧滑动面？取单位长度土坡按平面问题计算,确定其圆心半径,将滑动土体等分为若干竖向土条,土条宽度为 0、 1R,在不考虑土条两侧的条间作用力效应下计算确定其稳定安全系数。如何确定 : 假定几个可能的滑面,分别计算相应的Ks 值 ,其中 Ksmin 对应的滑动面则为最危险滑动面。
