第5章-思考題與習(xí)題解答

第五章思考題與習(xí)題思考題5.1什么是土的抗剪強(qiáng)度？試舉出一種常用的破壞理論及其抗剪強(qiáng)度參數(shù)。答：土的抗剪強(qiáng)度是指土體抵抗剪切破壞的極限能力。常用的破壞理論有莫爾—庫倫準(zhǔn)則，強(qiáng)度包線的關(guān)系式為，破壞面在與最大主應(yīng)力面夾角為的面上。相應(yīng)的抗剪強(qiáng)度參數(shù)為粘聚力C，內(nèi)摩擦角φ。5.2何謂密砂的剪脹特性？密砂的垂直應(yīng)變—體應(yīng)變關(guān)系曲線有何特點(diǎn)？答：密砂隨著剪切應(yīng)力的增加產(chǎn)生體積膨脹的現(xiàn)象叫做剪脹。密砂受剪時(shí)，先剪縮后剪脹，其垂直應(yīng)變—體應(yīng)變關(guān)系曲線形狀如圖1所示。圖1密砂的垂直應(yīng)變-體應(yīng)變關(guān)系曲線圖5.3根據(jù)不同的固結(jié)排水條件剪切試驗(yàn)分成哪幾種類型？對(duì)同一飽和土樣，采用不同的試驗(yàn)方法時(shí)，其強(qiáng)度指標(biāo)C、φ相同嗎？為什么？答：根據(jù)固結(jié)及剪切時(shí)允不允許排水，剪切試驗(yàn)可分為不固結(jié)不排水試驗(yàn)（UU試驗(yàn)）、固結(jié)不排水試驗(yàn)（CU試驗(yàn)）、固結(jié)排水試驗(yàn)（CD試驗(yàn)）。采用不同的試驗(yàn)方法所得強(qiáng)度指標(biāo)C、φ不相同。對(duì)同一飽和試樣，有，。因?yàn)榕潘畻l件不同，產(chǎn)生的孔隙水壓力就不同，從而有效應(yīng)力也不同。而土體的強(qiáng)度是由有效應(yīng)力決定的，因此得到的不同的強(qiáng)度指標(biāo)。5.4在粘土地基上修建建筑物，從土方開挖到結(jié)構(gòu)施工完畢，何時(shí)最危險(xiǎn)？答：土方開挖時(shí)，粘土地基由于約束應(yīng)力解除，漸漸吸水膨脹（雨水或地下水等），強(qiáng)度降低，結(jié)果會(huì)越來越危險(xiǎn)，是“長(zhǎng)期穩(wěn)定”問題，即挖方工程完工后經(jīng)過最長(zhǎng)時(shí)間是最危險(xiǎn)的。而結(jié)構(gòu)施工時(shí)的快速加荷屬于“短期穩(wěn)定”問題，只要加荷后地基沒有破壞，地基土在荷載的作用下漸漸固結(jié)，強(qiáng)度提高，會(huì)越來越安全。綜合以上知道，在土方開挖結(jié)束開始結(jié)構(gòu)施工時(shí)，地基土強(qiáng)度最低，最危險(xiǎn)。5.5簡(jiǎn)述砂土的液化現(xiàn)象及其產(chǎn)生機(jī)理。答：當(dāng)?shù)叵滤灰韵碌娘柡退缮笆艿降卣鸬恼駝?dòng)作用時(shí)，土顆粒間有變密的趨勢(shì)，孔隙水壓力增高以及孔隙水向外運(yùn)動(dòng)使土體失去強(qiáng)度，砂土和水變成液體從地基薄弱處噴射而出，這種現(xiàn)象稱為液化。地震作用時(shí)，范圍廣闊的砂土地基同時(shí)快速震動(dòng)（可以看成是一種不排水條件），大范圍內(nèi)砂土的孔隙水壓力同時(shí)上升，土體中喪失了孔隙水壓力消散的場(chǎng)所，造成孔壓不斷上升，當(dāng)上升到比地基土的自重還要大時(shí)，就會(huì)發(fā)生液化現(xiàn)象。此時(shí)地基土的有效應(yīng)力消失，抗剪強(qiáng)度也消失，砂土地基喪失了承載能力。這就是砂土地基產(chǎn)生液化現(xiàn)象的機(jī)理。習(xí)題5.2某砂土試樣進(jìn)行三軸試驗(yàn)，在圍壓σ3=40kPa下加軸向壓力=100kPa時(shí)，試樣剪壞。試求該試樣的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。解：(1)kPa則kPa(2)kPa此時(shí)試樣內(nèi)的總孔壓kPakPakPa5.6粘土地基強(qiáng)度指標(biāo)為C′=30kPa，φ′=25°,地基內(nèi)某點(diǎn)大應(yīng)力為σ1′=200kPa，求這點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度值。解：該點(diǎn)破壞時(shí)的莫爾圓如圖2所示。圖2設(shè)莫爾圓半徑為R，根據(jù)幾何關(guān)系可得整理得kPa又由圖中幾何關(guān)系得kPa5.7欲在飽和軟粘土上修建路基，有如下兩種方案：(1)直接修建；(2)先在地基土上施加大面積堆載一段時(shí)間后再行修建。粘土地基的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)如表1所示。假定地基土破壞時(shí)σ3=300kPa，試分別計(jì)算兩種方案下相應(yīng)的大主應(yīng)力σ1值。粘土三軸試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo)不固結(jié)不排水固結(jié)不排水固結(jié)排水Cu(kPa)φu(°)Ccu(kPa)φcu(°)Cd(kPa)φd(°)902.53318.52324.5解：參見上題圖2，由幾何關(guān)系可得（*）對(duì)于第一種方案，應(yīng)采用不固結(jié)不排水剪強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。將σ3=300kPa，Cu=90kPa，φu=2.5°帶入（*）式得σ1=515.4kP