土力學(xué)答案要點(diǎn)

1、第1頁共30頁第一章1-1.砂類土和粘性土各有那些典型的形成作用？【答】土在其形成過程中有各種風(fēng)化作用共同參與，它們同時進(jìn)行。砂類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.請分析下列幾組概念的異同點(diǎn)：黏土礦物、黏粒、黏性土；粒徑、粒度和粒組?！敬稹筐ね令w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，

2、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)成某一類土，比例搭配（級配）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，簡稱粒徑，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，稱為粒組。每個粒組都以土粒直徑的兩個數(shù)值作為其上下限，并給以適當(dāng)?shù)拿?稱，簡言之，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表示，稱為 粒徑（或粒度），其單位一般采用毫米。1-3.簡述土中粒度成分與礦物

3、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，對土的 工程性質(zhì)影響很大。1-4.粒組劃分時，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。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，離解后的陽離子擴(kuò)散于水中，陰離子留在顆粒表面；吸附作用：指溶于水中的微小粘土

4、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；同晶置換：指礦物晶格中高價的陽離子被低 價的離子置換，常為硅片中的si4+ 被a13+置換，鋁片中的 a13+被mg2+置換，因而產(chǎn)生過剩的未飽和的負(fù)電荷。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影響范圍以外的水。按其移動所受作用力的不同，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)動的自由水，對土粒有浮力作用。重力

5、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，對土 的應(yīng)力狀態(tài)和開挖基槽、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.粘土的活動性為什么有很大差異？【答】粘土顆粒（粘粒）的礦物

6、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)，而粘土礦物第2頁共30頁是很細(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)的活動性。1-8.研究士的結(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)，簡稱土的結(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。首先通過對顯微照片信息的提取，采用割補(bǔ)法畫出的幾何圖形來近似代表復(fù)雜的結(jié)構(gòu)單元體

7、形態(tài)，從簡化的圖形中找出能夠代表土微觀結(jié)構(gòu)的每個結(jié)構(gòu)單元體的長軸方向和短軸方向的 兩個長度量數(shù)，運(yùn)用四個角點(diǎn)的坐標(biāo)求出長、短軸，用長軸和短軸之積來近似地代替結(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1切滿于容積為21.7cm3的環(huán)刀內(nèi)，稱得總質(zhì)量為72.49g ,經(jīng)105c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:=1.84g / cm3m _ 72,49 -32.54v 一 21.7mw72.49-61.2861.

8、28 -32.54= 39%161.28 32.54 =1.32g/cm321.7vs10.4911.21 =1.0692-3、某原狀土樣的密度為 1.85g/cm 3,含水量為34% 土粒相密度為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）mw/1- m = ms + mw0 =設(shè) ms = 1, v =msdsvs 二msds :w1ds :w第7頁共30頁pp - 1 f )pw -ds- 1 ：w：ds-1-1.85 2.71 -13 w =1 = 1.87g/cm(2)ms-vs: w ms -vswnvvwnvvvwh =vsvv )wsa

9、t(3)2-4、w =1.87 -1 = 0.87g/cm3=p ,g= 0.87x10 = 8.7kn/cm3sat = g =1.87 10 = 18.7kn/cm3 sat sat=sat - w =18.7 -10 =8.7kn/cm某砂土土樣的密度為1.77g/cm 3,含水量9.8%,土粒相對密度為2.67 ,烘干后測定最小孔隙比為 度。0.461 ,最大孔隙比為0.943，試求孔隙比e和相對密實(shí)度 dr,并評定該砂土的密實(shí)解：（1）設(shè) vs = 1msmwmsms 1 ds ：w整理上式得ej ds ：w_10.098 2.67 1 0.6561.77(2)emax -e 0.9

10、43-0.656emax - emin0.943 - 0.461= 0.595 (中密)2-5、17%某一完全飽和黏性土試樣的含水量為30% 土粒相對密度為2.73 ,液限為33%塑限為試求孔隙比、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名稱和軟硬狀態(tài)。解：二vs ： wdsvs ：w = ds =0.30 2.73 = 0.819vs ：ws7dms vds ： w1 eu=1.50g/cm31 0.819satms.vvwvds ： w ds ： w 1 ds ,w1 0.32.73 1 =1.95g/cm31 0.8191 . ds1 - 0.34 2.7110%

11、% =33-17 =16 查表，定名為粉質(zhì)粘土 - p 30-17，一il = = 0.81 查表，確定為軟塑狀態(tài)ip 16第三章3-1.試解釋起始水力梯度產(chǎn)生的原因?！敬稹?起始水力梯度產(chǎn)生的原因是，為了克服薄膜水的抗剪度儀或者說為了克服吸著水的粘滯阻力），使之發(fā)生流動所必須具有的臨界水力梯度度。也就是說，只要有水力坡度，薄膜 水就會發(fā)生運(yùn)動，只是當(dāng)實(shí)際的水力坡度小于起始水力梯度時，薄膜水的滲透度v非常小。只有憑借精密儀器才能觀測到。因此嚴(yán)格的講，起始水力梯度i0是指薄膜水發(fā)生明顯滲流時用以克服其抗剪強(qiáng)度 0的水力梯度。3-2.為什么室內(nèi)滲透試驗(yàn)與現(xiàn)場測試得出的滲透系數(shù)有較大差別【答】室內(nèi)試

12、驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(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，滲 透性就大。砂土中含有較多粉土及粘土顆粒時，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，會阻塞土的孔隙，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

13、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？【答】當(dāng)滲流場中水頭及流速等滲流要素不隨時間改變時，這種滲流稱為穩(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.為什么流線與等勢線總是正交的？【答】在穩(wěn)定滲流場中，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，可知流線和等勢線正交。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

14、零時，顆粒群發(fā)生懸浮、移動的現(xiàn)象稱為流 砂（土）現(xiàn)象。這種現(xiàn)象多發(fā)生在顆粒級配均勻的飽和細(xì)、粉砂和粉土層中，一般具有突發(fā)性、 對工程危害大。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，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，其破壞有個時間發(fā)展過程，是一種漸進(jìn)性質(zhì)破壞。具體地再說，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

15、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，而管涌沒有限制。3-7.滲透力都會引起哪些破壞？【答】滲流引起的滲透破壞問題主要有兩大類：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，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，后者主要則表現(xiàn)為岸坡滑動或擋土墻等構(gòu) 造物整體失穩(wěn)。1,3-8、某滲透試驗(yàn)裝置如圖3-23所小。砂i的滲透系數(shù) ki = 2 m 10-cm/ s ；砂n的滲透系數(shù)k2 =lml0,cm/s,砂樣斷面積 a=200cm2,試問:(1)若在砂i與砂n分界面

16、出安裝一測壓管，則測壓管中水面將升至右 端水面以上多高？(2)砂i與砂h界面處的單位滲水量q多大？解：(1) k1 60 - h2 a - k2 版 a整理得lil2k1(60 -h2) = k2h2h2 =60klk1 k260,2 10 1二 40cm2 101 10所以，測壓管中水面將升至右端水面以上：60-40=20cm,.a ,：h2 a ,40 3,(2) q2 =k2i2a = k2 mma=1m10 m 乂 200= 20cm /sl2403-9、定水頭滲透試驗(yàn)中，已知滲透儀直徑d=75mm ,在 l=200mmh=83mm ,在60s時間內(nèi)的滲水量 q=71.6cm3,求土的

17、滲透系數(shù)。滲流途徑上的水頭損失解：k = qla h t71.6 20二27.52 8.3 60 42.= 6.5 10 cm/s4cm,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；厚度為100cm，試驗(yàn)時的水徑為0.4cm,試驗(yàn)開始時的水位差145cm,經(jīng)時段7分25秒觀察水位差為溫為20c,試求試樣的滲透系數(shù)。解:0.44h14=lnh230 445145上1.4 10 cm/s10018.0m,滲透系數(shù)9.0m,板樁前后水深如圖中所示。試求:不透水層3-11、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k =3m10“mm/s,板樁打入土層表

18、面以下(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)ua =0父 =0kpaub=9.0 w =88.2kpa,z . 9 1 )uc = 18-4父w ；w =137.2kpa8 )ud =1.0 w =9.8kpaue = 0 w =0kpa(2) q =k i a = 3x10-7189)=12 10 二 m3/s第四章4-1.何謂土中應(yīng)力？它有哪些分類和用途？【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。一般來說土中應(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

19、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.怎樣簡化土中應(yīng)力計算模型？在工程中應(yīng)注意哪些問題？【答】我們把天然土體簡化為線性彈性體。即假設(shè)地基土是均勻、連續(xù)、各向同性的半無限空間彈性體而采用彈性理論來求解土中應(yīng)力。當(dāng)建筑物荷載應(yīng)力變化范圍比較大，如高層建筑倉庫等筒體建筑就不能用割線代替曲線而要考慮土體的非

20、線性問題了。4-3.地下水位的升降對土中自重應(yīng)力有何影響？在工程實(shí)踐中，有哪些問題應(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

21、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.如何計算基底壓力和基底附加壓力？兩者概念有何不同？【答】基地壓力 p計算：p=（中心荷載作用下），p=（偏心荷載作用下）基地附加壓力計算：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

22、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，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，會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)離開邊坡有一個最小的控制距離a.（3）、應(yīng)力和應(yīng)變時聯(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，甚至第7頁共30頁可以

23、忽略不計。因此我們在計算地基最終沉降量時，“沉降計算深度zm”用應(yīng)力比法確定。4-8、某建筑場地的地層分布均勻，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, 6 = 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, 6=41%；第四層粉土厚 3m, = 19.5kn/m3, gs =2.72, 0 =27%；第五層砂巖未鉆穿。試計算各層交界處的豎向自重應(yīng)力仃一并繪出仃c沿深度分布圖。解：（1）求1ws _vs wws _ vs w j gs w - w- w gs

24、- 1 i1gs - 1一 v 一 w 一ws ww- gs w gs w - gs1 333由上式得： 7=9.19kn/m , %=8.20kn/m , l=9.71kn/m , （2）求自重應(yīng)力分布二 c1 % =1.5 17 =25.5kpa。林=尸1bl +v2h =25.5+19m0.5=35.0kpa 仃 c2 =%7k + ；2（4h ）=35.0+9.19 m 3.5 =67.17kpa二c3 -；c23h3 =67.17 8.20 8 =132.77kpa二 c4 =；，34h4 =132.77 9.71 3 =161.90kpa二4不透水層= ： c4 w 3.5 8.0

25、 3.0 =306.9kpa4-9、某構(gòu)筑物基礎(chǔ)如圖 4-30所示，在設(shè)計地面標(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4mx 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。設(shè)計地面v1.31mi 陶）kn解：（1）全力的偏心距e1.31 6806804 2 2 20=0.891m（2）p max minf g e = f 1.31用* 6e !因?yàn)?1 土 一 l6 0 89116 089=（1 1.337 ）出現(xiàn)拉應(yīng)力49第11頁共30頁故需改用公式d 2f gp max 一3b - -e i2 680 4 2 2

26、03 2 4 -0.8912=301kpa（3）平均基底壓力f g 1000一125kpa （理論上）1000ti二3 - -e b211000p 301=1 5 03k p a或 業(yè)上= =150.5kpa (實(shí)際上)3 1.09 2224-10、某矩形基礎(chǔ)的底面尺寸為4mx 2.4m,設(shè)計地面下埋深為1.2m （高于天然地面 0.2m）,設(shè)計地面以上的荷載為 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 oz值。一 -一，f g一 一 一解：（1）基底壓力p=1300 +4父2.4父1.2m20 =14

27、9kpaa（2） 基 底 附 加 壓 力p0 = p _ md =149 -18 1 =131kpa(3)附加應(yīng)力mi點(diǎn)分成大小相等的兩塊l =2.4m,b =2m=1.28 1 -z - b查表得：c =0.108cj.4m l 3,6m則c二乂1 =2 0.108 131 =28.31kpam 2點(diǎn) 作延長線后分成2大塊、2小塊l = 6m,b = 2m, = 3大塊b3.6 . o =1.82查表得：c =0.143ci y to.w)5m線而i!i1ii ml m小塊z 3.6. 0一=1.8b 2l = 3.6m,b = 2m, =1.8b 查表得二 c =0.129則仃zm2 =2

28、otcm2p0 =2(otc大etc小)p0 =2(0.143 0.129y 131 =3.7kpap0)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（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ctz 值。解：p0均200 100 =150kpa10中點(diǎn)下 3m處6m處xzx =0m, z =3m,= 0, =1.5,查表得 ac = 0.396 bb二 z =0.396 150 =59.4kpa_ 一 x _ z _一一x =0m,z =6m, =0,- =3 ,查表得 ac =0.208 b b二

29、 z =0.208 150 = 31.2kpa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： x z 3矩形分布的條形荷載=0.5,=1. 5查表ac =0.334b b 2二 z 矩形=0.334 100 = 33.4kpa三角形分布的條形荷載-=10,z=3 =1.5,查表0tti =0.734,52 =0.938b b 26z 三角形 1 =0.0734*100 =7.34kpa仃z 三角形2 =0.0938* 100 =9.38kpa所以，邊緣左右兩側(cè)的 oz為二 z1 =33.4 7.34 =40.74kpa二 z2 =33.4 9.38 =42.78kpa6m處： x

30、z 6矩形分布的條形荷載一=0.5,=3,查表ac矩形=0.198b b 2二 z 矩形=0.198 100 = 19.8kpa三角形分布的條形荷載l =10,z =6 = 3,查表0fti = 0.0476,at2 =0.0511b b 2% 三角形 1 =0.0476*100 =4.76kpaaz 三角形 2 =0.0511*100 =5.11kpa所以，邊緣左右兩側(cè)的 oz為二 z1 =19.8 4.76 =24.56kpa:二 z2 =19.8 5.11 = 24.91kpa第五章5-1.通過固結(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

31、指數(shù)壓縮模量5-2.通過現(xiàn)場（靜）載荷試驗(yàn)可以得到哪些土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)？【答】 可以同時測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)場載荷試驗(yàn)都不能測定土的彈性模量，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)場載荷試驗(yàn)都不能提供瞬時荷載，它們得到的壓縮模量和變形模量時包含殘余變形在內(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

32、與豎向應(yīng)變之比值。土的壓縮模量是通過土的室內(nèi)壓縮試驗(yàn)得到的。es=土的變形模量eo的定義是土體在無側(cè)限條件下的應(yīng)力與應(yīng)變的比值。土的變形模量時現(xiàn)場原位試驗(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= 3 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的定義是土體在無側(cè)限條件下瞬時壓縮的應(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）分為那三類土（層）？試述它們的定義?！敬稹空９探Y(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

33、現(xiàn)有覆蓋土重。5-6 .何謂先期固結(jié)壓力？實(shí)驗(yàn)室如何測定它？【答】天然土層在歷史上受過最大固結(jié)壓力（指土體在固結(jié)過程中所受的最大豎向有效應(yīng)力）稱為先期固結(jié)壓力，或稱前期固結(jié)壓力。先進(jìn)行高壓固結(jié)試驗(yàn)得到e-lg p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，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)場原始壓縮曲線？三類土的原始壓縮曲線和壓縮性指標(biāo)由實(shí)驗(yàn)室的測定方法有河 不同？【答】現(xiàn)場原始壓縮曲線是指現(xiàn)場土層在其沉積過程中由上覆蓋土重原本存在的壓縮曲線，

34、簡稱原始壓縮曲線。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)歷了卸荷的過程，而 且試件在取樣、運(yùn)輸、試件制作以及試驗(yàn)過程中不可避免地要受到不同程度的擾動，因此，土 樣的室內(nèi)壓縮曲線不能完全代表現(xiàn)場原位處土樣的孔隙比與有效應(yīng)力的關(guān)系。施黑特曼提出了根據(jù)土的室內(nèi)壓縮試驗(yàn)曲線進(jìn)行修正得到土現(xiàn)場原始壓縮曲線。5-9.應(yīng)力歷史對土的壓縮性有何影響 我口何考慮？【答】歷史應(yīng)力打會使土體壓縮，前期壓縮大，后期應(yīng)力平衡后就不會繼續(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)施工時涉及到土體開挖。第11頁共30頁第八早6-1.成層土地基可否采用彈性力學(xué)公式計算基礎(chǔ)的最終沉

35、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便，但這種方法計算結(jié)果偏大。因?yàn)閑o不同。6-2 .在計算基礎(chǔ)最終沉降量(地基最終變形量)以及確定地基壓縮層深度(地基變形計算深度)時，為什么自重應(yīng)力要用有效重度進(jìn)行計算？【答】 固結(jié)變形由有效自重應(yīng)力引起。6-3.有一個基礎(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，對基礎(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，地下水位上下變化時，對基礎(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：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)生了一個由于降水引起的應(yīng)力增量 bcz ,它使土

36、體的固結(jié)沉降加大，基礎(chǔ)沉降增加。地下水位長期上升(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：當(dāng)?shù)叵滤幌陆?，沉降不變。地下水位上升，沉降不變?-4.兩個基礎(chǔ)的底面面積相同，但埋置深度不同，若低級土層為均質(zhì)各向同性體等其他條件相同，試問哪一個基礎(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。(丫 m20) po=p 丫 m d=f/a+20d 丫 m d=f/a+ ( 20 丫 m) d因而當(dāng)基礎(chǔ)面積相同時，其他條件也相同時?；A(chǔ)埋置深的時候基底附加壓力大，所以沉降大。當(dāng)埋置深度相

37、同時，其他條件也相同時，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，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

38、它情況可以不考慮次壓縮沉降。6-8.簡述有效應(yīng)力原理的概念。在地基土的最終變形量計算中，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 b總是等于有效應(yīng)力加上孔隙水壓力；或是有效應(yīng)力b，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

39、，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)過程中保持不變第12頁共30頁（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？如何確定一次瞬時加載、一級加載和多次加載時的地基平均固結(jié)度？【答】對于豎向排水情況，由于固結(jié)變形與有效應(yīng)力成正比，所以某一時刻有效應(yīng)力圖面積和最終有效應(yīng)力圖面積之比值稱為豎向平均固結(jié)度uz荷載一次瞬時施加情況的平均固結(jié)度：（p176）一級或多級加載時的平均固結(jié)度：（式6-71）6-11、某矩形基礎(chǔ)的底面尺寸為4mx 2ml天然地

40、面下基礎(chǔ)埋深為1日設(shè)計地面高出天然地面0.4m,計算資料見圖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)范修正公式計算基礎(chǔ)底面中點(diǎn)沉降量（p0 13.84kpa,不夠 ；6m 深處 0.2。c = 0.2父 77.4 = 15.48k p , 仃z =11.015.48kpa ,可以。表1分層總和法單向壓縮公式計算的沉降量占八、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量 降 沉0025.294.811.034.481.529.888.2118.

41、0土樣0.8210.7613322.043.653.139.067.3106.34-10.8180.7692733.052.833.448.243.391.50.8080.7741944.061.022.056.927.784.6土樣4-20.8000.7821055.069.215.265.118.683.70.7960.783766.077.411.073.313.186.40.7910.7816(8)基礎(chǔ)的最終沉降量如下：ns - =33 27 19 10 7 6 102mm i 12、規(guī)范修正公式計算(分層厚度取1m)(1)計算p0同分層總和法一樣，po = p -二co =120-2

42、5.2 =94.8kpa(2)分層壓縮模量的計算分層深度自重平均附加平均自重+附加曲線壓前巳力壓后e2i壓縮模量01.029.888.2118.0土樣0.8210.7612.682.039.067.3106.34-10.8180.7692.503.048.243.391.50.8080.7742.304.056.927.784.6土樣4-20.8000.7822.775.065.118.683.70.7960.7832.576.073.313.186.40.7910.7812.35(3)計算豎向平均附加應(yīng)力系數(shù)a當(dāng) z=0 時，za =0計算z=1m時，基底面積劃分為四個小矩形，即 4父2.5

43、=(2m1.25)*4l/b =2/1.25=1.6, z/b =1/1.25 =0.8,查表 6-5 有 a = 0.2395基底下1m范圍內(nèi)1 = 4* 0.2395 = 0.958詳見下表。z(m)l/bz/bazu億a )i-( za )mesi s iz asi11.60.80.9580.9580.9582.68343421.61.60.83161.66320.7052.50276131.62.40.70282.10840.4452.30187941.63.20.59882.39520.2872.77108951.64.00.51762.5880.1932.5779661.64.80

44、.45442.72640.1382.356102(4) 確定計算深度由于周圍沒有相鄰荷載，基礎(chǔ)中點(diǎn)的變形計算深度可按下列簡化公式計算：zn =b2.5-0.4lnb = 2.5 2.5-0.4ln 2.5 = 5.3m確定邛s計算zn深度范圍內(nèi)壓縮模量的當(dāng)量值:p0 znotn-0xo（0_ nnes =、. ai：ries =iip0 z1 ai -0xotop0i +esiz2 ：- 2 - z1 1、工 1p0 znotn-znxotnjes27+111 +p0 2.72640.9580.70520.44520.28680.19280.1384p0 i2.682.52.32.772.57

45、2.35= 2.55mpa查表（當(dāng)p0 0.75fak時）得：5s =1.1（6）計算地基最終沉降量n. 一 s= ss = s，.匚si =1.1 102= 112mmi 16-12、由于建筑物傳來的荷載，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)力分別為仃z =240kp野口crz =160kpa,頂?shù)酌嫱杆ㄒ妶D 6-34）, 土層平均k =0.2cm/年,.e=0.88, a =0.3,，es =4.8。9試求：該土層的最終沉降量；當(dāng)達(dá)到最終沉降量之半所需的時間；當(dāng)達(dá)到120mm沉降所需的時間；如果該飽和黏土層下臥不透水層，則達(dá)到 120mmf降所需的時間

46、。解：求最終沉降ut一-0.39父10，240+160、“八仃 z h = 1m 400 = 166mm1 0.88st =50%（雙面排水，分布1）查圖 6-26 得tv =0.2k 1 e 0.21 0.88 10，a.w0.39 10” 100.964m2/年tv =cvt2 所以h220.2cv0.964= 0.83（年）當(dāng)st = 120mm時u t =72% 查圖 6-26 得 tv = 0.42 s20.42： i4風(fēng)=1.74(年)cv0.964當(dāng)下臥層不透水，st = 120mm時與比較，相當(dāng)于由雙面排水改為單面排水，即工=1.74年 ，所以 .t =1.74 父4 =6.9

47、6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：t f= btan。+c ;。，c稱為抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，實(shí)質(zhì)上它就是抗剪強(qiáng)度參數(shù)。7-2.同一種土所測定的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)是有變化的，為什么？【答】對于同一種土，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)時破壞面與大主應(yīng)力作用面間的夾角為af=450 + v2(2)當(dāng)為無粘性土 (

48、c=0)時，(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。max,但是它小于該面上的抗剪強(qiáng)度cf,所以該面上不會發(fā)生剪切破壞。剪切破壞面與小主應(yīng)力作用方向夾角af=45 +(m27-5.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)：d 3=0, (r1w0;三軸試驗(yàn)土樣的應(yīng)力狀態(tài)：(r3w0, (t 1w0。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

49、意義，說明三軸 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，此日b=1 ,在uu試驗(yàn)中，總孔隙壓力增量為 u= a b3+a ( a b1a b3),在cu試驗(yàn)中，由于試樣在 a b3作用下固結(jié)穩(wěn)定，故 a b3=0,于是 總孔隙壓力增量為： u=au1=a ( a(t 1- a(t3)7-8、某土樣進(jìn)行直剪試驗(yàn)，在法向壓力為 100、200、300、400kpa時，測得抗剪強(qiáng)度丁 f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和邛；(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92 kpa,該平面是否會剪切破壞？為什么？解:(a)(b)用作圖法土樣的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c=20kpa和中=180f =c tg ： c