哈工大土力學簡答題

、試采用土的抗剪強度理論說明側(cè)限壓縮試驗中土樣是否會破壞？2、何謂附加應力系數(shù)？何謂平均附加應力系數(shù)？附加應力系數(shù)是某一深度附加應力與基底荷載的比值，意義在于根據(jù)荷載、基礎(chǔ)尺寸、計算點位置，來計算該點的附加應力。平均附加應力系數(shù)是某點一深度范圍附加應力的平均值與基底荷載的比值（平均附加應力與基礎(chǔ)地面處的附加應力之比）計算地基附加壓力時用附加應力系數(shù)，計算沉降用平均附加應力系數(shù)3、影響滲透系數(shù)大小的因素主要有哪些？滲透系數(shù)物理意義為單位水力坡降時的滲透速度。土的種類、粒徑級配、孔隙比、水的溫度。4、土的抗剪強度的影響因素？首先取決于土本身的基本性質(zhì)機土的類型及組成、粒徑級配、礦物成分、含水狀態(tài)、土粒結(jié)構(gòu)、土體構(gòu)造等，及土形成的環(huán)境及歷史。其次取決于當前的應力狀態(tài)、應力水平、應力歷史等。5、選擇基礎(chǔ)埋深時應該考慮的因素有哪些？建筑結(jié)構(gòu)條件與場地環(huán)境條件、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、地基凍融條件。6、什么是樁的負摩阻力？什么條件下會產(chǎn)生負摩阻力？樁周圍的土體由于某些原因發(fā)生下沉，且變形量大于相應深度處樁的下沉量，即樁側(cè)土相對于樁產(chǎn)生向下的位移，土體對樁產(chǎn)生向下的摩擦力，這種摩擦力稱為負摩阻力。樁周圍的土體下沉大于樁的沉降時。7、教學試驗中，壓縮試驗分幾級加荷？觀測什么數(shù)據(jù)？試驗成果如何表達？6級加荷觀察測微計（百分比）讀數(shù)采用直角坐標系，以孔隙比e為縱坐標，以有效應力為橫坐標，繪制曲線。8、對地基承載力修正時為什么需要進行基礎(chǔ)埋深的修正？怎樣修正？基礎(chǔ)埋置深度范圍內(nèi)土的抗剪強度對阻止地基擠出、隆起，對提高地基承載力是有積極作用的。公式：9、基底凈反力與基底附加應力有什么區(qū)別？各用于何處？僅由基礎(chǔ)頂面的荷載產(chǎn)生的地基反力，稱為地基凈反力。在基地壓力中扣除原先存在的土自重應力，便得基底處的附加壓力。由于修建建筑物在地基中增加的壓力稱為附加壓力。凈反力一般用于承臺或基礎(chǔ)內(nèi)力計算。附加應力用于計算土體變形。附加壓力決定沉降，凈反力決定配筋區(qū)別是凈反力不考慮基礎(chǔ)和土的自重，附加應力是增加的應力，就是現(xiàn)在的總應力-原來的總應力10、管涌和流沙有什么區(qū)別？流土：地下水流動時，若水流的方向由上向下，此時動水力的方向與重力方向一致，使土顆粒壓得更緊，對工程有利。如果地下水水流方向相反，動水力的方向與重力方向相反。當動水力足夠大時，會將土體沖起，造成破壞。當動水力GD的數(shù)值等于或者大于土的浮重度時，土體被水沖起的現(xiàn)象，稱為流土。管涌：當土體顆粒級配不連續(xù)時，水流可將土體粗粒孔隙中充填的細粒土沖走，破壞土的結(jié)構(gòu)，這種作用稱作管涌。長期管涌的結(jié)果，形成地下土洞，土洞由小變大，可導致地表塌陷。流土與管涌的區(qū)別a：流土發(fā)生時水力梯度i大于臨界水力梯度icr，而管涌沒有限制；b：流土發(fā)生的部位在滲流逸出處，而管涌發(fā)生的部位可以在滲流逸出處，也可以在土體內(nèi)部；c：流土破壞往往是突發(fā)性的，而管涌破壞一般有一個時間發(fā)展過程，是一種漸進性質(zhì)的破壞；d：流土發(fā)生時水流方向向上，而管涌發(fā)生時則沒有此限制；e：只要水力梯度達到一定數(shù)值，任何類型的土都可以發(fā)生流土破壞；而管涌只發(fā)生在有一定級配（如不均勻系數(shù)Cu>10）的無粘性土中，且土中粗顆粒所構(gòu)成的孔隙直徑必須大于細顆粒的直徑。f：流砂導致下游坡面產(chǎn)生局部滑動；管涌導致結(jié)構(gòu)發(fā)生塌陷或潰口。11、對飽和粘性土進行三軸不固結(jié)不排水試驗時，為什么常常需要對試樣進行預固結(jié)？預固結(jié)壓力如何取值？12、地基土上施加圓形均布荷載，試簡述在土體內(nèi)引起的附加應力分布規(guī)律？在荷載圓心上，附加應力隨深度增加而遞減；當離圓心某一距離r時，在地表處的附加應力為零，隨著深度的增加，附加應力逐漸遞增，到一定深度后，附加應力隨深度增加而減小。當深度z一定時，即在同一水平面上，附加應力隨著距離r的增大而減小。13、分層總和法求地基沉降的基本步驟？①用坐標紙按比例繪制地基土層分布剖面圖和基礎(chǔ)剖面圖②計算地基土的自重應力③計算基礎(chǔ)底面接觸壓力④計算基礎(chǔ)底面附近應力⑤計算地基中的附加應力分布⑥確定地基受壓層深度⑦沉降計算分層⑧計算各層的壓縮量⑨計算地基最終沉降量14、三軸試驗和直剪試驗相比，有哪些優(yōu)缺點？優(yōu)勢：可以完整地反映試樣受力變形直到破壞的全過程。為一單元體試驗，試樣內(nèi)應力和應變相對均勻，狀態(tài)明確，量測簡單可靠。破壞面非人為固定，且可較容易地判斷試樣的破壞，操作比較簡單。可很好地控制排水條件，不排水條件下還可測量試樣內(nèi)的超靜孔隙水壓力?？梢阅M不同的工況，進行不同應力路徑的試驗。缺點：試樣的受力是軸對稱的，即試樣受到的三個主應力中，有兩個是相等的。直剪試驗的優(yōu)點：儀器構(gòu)造簡單，傳力明確，操作方便，試樣薄，固結(jié)快，省時，儀器剛度大，不可能發(fā)生橫向變形，僅根據(jù)豎向變形量就可計算試樣的體積變化。缺點：①人為固定的破壞面，②剪切面上的應力狀態(tài)復雜，③應力和應變分布不均，且在試驗中隨剪切位移的增大，剪切面積逐漸減小，④排水條件不明確。15、地基土的臨塑荷載的定義？臨界荷載的定義？和是否與地基底面以下土的重度有關(guān)，為什么？地基中某一點的應力來源為：①基礎(chǔ)地面的附加應力p0。②基礎(chǔ)地面以下深度z處，土的自重壓力γz。③有基礎(chǔ)埋深d構(gòu)成的旁載16、17、什么是塑性指數(shù)Ip，其物理含義是什么？I液限與塑限的差值去掉百分號，稱為塑性指數(shù)。細顆粒土體處于可塑狀態(tài)下，含水率變化的最大區(qū)間。Ip18、什么是土的壓縮系數(shù)？一種土的壓縮系數(shù)是一個定值嗎？說明原因。壓縮曲線上，當壓力變化范圍不大時，孔隙比的變化值與壓力變化值的比值。不是一個定值，壓縮曲線的斜率隨有效應力的增大而逐漸減小。19、三軸壓縮試驗按排水條件不同，可分為哪幾種試驗方法？工程應用時，如何根據(jù)地基土的排水條件的不同，選擇土的抗剪強度指標？不固結(jié)不排水固結(jié)不排水固結(jié)排水20、什么是基礎(chǔ)埋置深度？簡述選擇基礎(chǔ)埋置深度應考慮哪些主要因素影響？基礎(chǔ)埋置深度一般是指基礎(chǔ)底面到室內(nèi)設計地面的距離。建筑結(jié)構(gòu)條件與場地環(huán)境條件、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、地基凍融條件。21、為什么不用含水量來評價粘性土的軟硬狀態(tài)，而用液性指數(shù)？由于含不同礦物成分的粘性土，即使具有相同的含水量，也未必處于同樣的物理狀態(tài)，因為含不同礦物成分的粘性土在同一含水量下稠度不同。在一定含水量下，一種土可能處于可塑狀態(tài)，而含不同礦物顆粒的另一種粘性土可能處于流動狀態(tài)。因此，考慮礦物成分的影響，粘性土的軟硬狀態(tài)不用含水量來評價。22、從顆粒的礦物成分、土的結(jié)構(gòu)兩方面說明無粘性土與粘性土的區(qū)別？礦物成分：無粘性土一般由原生礦物組成，顆粒較粗；粘性土一般由次生礦物組成；顆粒較細。土的結(jié)構(gòu)：無粘性土顆粒較粗，土粒之間粘結(jié)力很弱或無粘結(jié)，往往形成單粒結(jié)構(gòu)；粘性土顆粒較細，呈現(xiàn)具有很大孔隙的蜂窩狀結(jié)構(gòu)或絮狀結(jié)構(gòu)，天然狀態(tài)下具有一定的結(jié)構(gòu)性、靈敏度和觸變性。物理狀態(tài)：無粘性土的工程性質(zhì)取決于密實度；粘性土取決于稠度。23、談談對有效應力原理的認識。飽和土體所承擔的總應力可分為由土骨架承受的有效應力和由孔隙水承受的孔隙水壓力兩部分。土的變形和強度的變化都只取決于有效應力的變化。24、朗肯土壓力理論及庫侖土壓力理論各有哪些基本假設？朗肯土壓力理論：表面水平的半無限土體，處于極限平衡狀態(tài)，墻背豎直光滑。庫侖土壓力理論：破壞面為平面，滑動體為剛體，滑動體整體處于極限平衡狀態(tài)，在滑動面抗剪強度已經(jīng)充分發(fā)揮。庫侖土壓力理論應用條件：墻背傾斜，傾角為α，墻背粗糙，墻背和土體之間的摩擦角為δ，墻后填土表面傾斜，坡角為β。庫侖理論不是從研究墻后土體中一點的應力狀態(tài)出發(fā)，從而求出作用在墻背上的土壓力強度p，而是從考慮墻后某個滑動楔體的整體平衡條件出發(fā)，直接求出作用在墻背上的總土壓力。25、在對地基承載力驗算、地基變形驗算、基礎(chǔ)的抗沖切驗算三方面分別采用何種抗力和荷載效應。按地基承載力確定基礎(chǔ)底面積及埋深或按單樁承載力確定樁數(shù)時，傳于基礎(chǔ)或承臺底面上的荷載效應應按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應的標準組合。相應的抗力應采用地基承載力特征值或單樁承載力特征值。計算地基變形時，傳于基礎(chǔ)底面上的荷載效應應按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應的準永久組合，不應計入風荷載和地震作用。相應的限制應為地基變形允許值。計算擋土墻土壓力、地基或斜坡穩(wěn)定及滑坡推力時，荷載效應應按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應的基本組合，但其荷載分項系數(shù)為1.0。在確定基礎(chǔ)或樁臺高度、支檔結(jié)構(gòu)截面、計算基礎(chǔ)或支檔結(jié)構(gòu)內(nèi)力、確定配筋和驗算材料強度時，上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載效應組合和相應的基底反力，應按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應的基本組合，采用相應的荷載分項系數(shù)。當需要驗算基礎(chǔ)裂縫寬度時，應按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應的標準組合。26、從土力學角度說明地基承載力修正的原因。寬度修正的原因：①對于內(nèi)摩擦角大于0°的地基土，其承載力的增大隨內(nèi)摩擦角的提高的而逐漸顯著。若地基底部的寬度增大，地基承載力將提高，基礎(chǔ)越寬，基底應力越均勻，承載力越大，所以地基承載力標準值應予以寬度修正。②地基寬度大時，地基破壞的滑動面變大，因此，摩擦力變大，導致較高的地基承載力。③相同的基底應力下，地基中的剪應力相同，基礎(chǔ)寬度（B）越大，滑弧越深、越長，抵抗剪應力的能力越強，承載能力越高。深度修正的原因：深度修正實質(zhì)是考慮土的側(cè)限作用對地基承載力的影響。地基越深，基底四周土側(cè)限作用越大，抵抗基底土層隆起的力越大，地基承載力越高。27、簡述大城市地面下沉的原因。主要原因是地下水被大量抽取，孔隙水壓力下降，有效應力增大，沉降增大大城市人口密度大，承載量大。附加應力增大28、分層總和法中分層的劃分原則。基本假定：基底壓力為線性分布（地基土為均勻、等向的半無限空間彈性體）采用基礎(chǔ)中心點下附加應力，并用彈性理論進行計算。基礎(chǔ)只發(fā)生單向沉降，即土處于側(cè)限應力狀態(tài)。只計算固結(jié)沉降，不計算瞬時沉降和次固結(jié)沉降。因附加應力擴散隨深度而減小，計算至某一深度即可。劃分原則：由于附加應力沿深度的變化是非線性的，為避免沉降計算產(chǎn)生較大的誤差，分層厚度不宜過大，一般不大于0.4倍基礎(chǔ)寬度。還需要考慮下列因素：不同土層，因壓縮性不同應為分層面；地下水位應為分層面；基礎(chǔ)地面附近附加應力數(shù)值大且曲線的曲率大，分層厚度應小些。29、根據(jù)地基變形特征可將地基變形分為幾種？各自含義是什么？沉降量：特指基礎(chǔ)中心的沉降量。沉降差：同一建筑物中，相鄰兩個基礎(chǔ)沉降量的差值?？蚣芙Y(jié)構(gòu)和單層排架結(jié)構(gòu)。傾斜：特指獨立基礎(chǔ)傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值。多層或高層建筑和煙囪、水塔、高爐等高聳建筑。局部傾斜：磚石砌體承重結(jié)構(gòu)，沿縱向6~30、簡述庫侖理論的假設條件及其求解過程。31、分析樁基礎(chǔ)負摩阻力產(chǎn)生的原因，舉出至少四個負摩阻力的例子。樁周圍的土體下沉大于樁的沉降。①在軟土地區(qū)，大范圍地下水位下降，使土中有效應力增加，導致樁側(cè)土層沉降；②樁側(cè)有大面積地面堆載使樁側(cè)土層壓縮；③樁側(cè)有較厚的欠固結(jié)土或新填土，這些土層在自重下沉降；④在自重濕陷性黃土地區(qū)，由于浸水而引起樁側(cè)土的濕陷；⑤在凍土地區(qū)，由于溫度升高而引起樁側(cè)土的融陷。33、布辛斯克解的基本假設？地基是半無限空間彈性體地基土是連續(xù)均勻的，即變形模量E和泊松比μ各處相等地基是等向的，即是各向同性的，同一點的E和μ各個方向相等34、直接剪切試驗的缺點？①人為固定的破壞面，②剪切面上的應力狀態(tài)復雜，③應力和應變分布不均，且在試驗中隨剪切位移的增大，剪切面積逐漸減小，④排水條件不明確。35、請說明三種土壓力的定義，并比較同樣條件下三種土壓力的大?。快o止土壓力：土體在天然狀態(tài)時或擋土結(jié)構(gòu)物不產(chǎn)生任何移動或轉(zhuǎn)動時，土體作用在結(jié)構(gòu)物上的土壓力。主動土壓力：擋土結(jié)構(gòu)物向離開土體的方向移動，致使側(cè)壓力逐漸減小到主動極限平衡狀態(tài)時的土壓力。被動土壓力：擋土結(jié)構(gòu)物向土體推移，致使側(cè)壓力逐漸增大到主動極限平衡狀態(tài)時的土壓力。37、排水固結(jié)法處理地基的原理及作用。在飽和軟土地基上施加荷載后,土中孔隙水慢慢排出,孔隙體積不斷減小。地基發(fā)生固結(jié)變形;同時,隨著超靜孔隙水壓力的逐漸消散,有效應力逐漸提高,地基土強度逐漸增長。用于解決地基的沉降和穩(wěn)定問題適用于處理飽和和軟弱土層38、彈性及連續(xù)的概念？彈性是指物體發(fā)生形變后，能恢復原來大小和形狀的性質(zhì)39、地基承載力的影響因素？地基土的成因與堆積年代地基土的物理力學性質(zhì)地下水：當?shù)叵滤仙?，地基土受地下水的浮托作用，土的天然重度減小為浮重度；同時土的含水率增高，則地基承載力降低。尤其對濕陷性黃土，地下水上升會導致濕陷。膨脹土遇水膨脹，失水收縮，對地基承載力影響都很大。建筑物情況影響極限荷載的因素：①地基的破壞形式②地基土的指標③基礎(chǔ)尺寸④荷載作用方向⑤荷載作用時間40、有哪三種地基基礎(chǔ)方案可供設計時選擇？具體設計時怎么落實？天然地基上的淺基礎(chǔ)、不良地基人工處理后的淺基礎(chǔ)：當建筑場地土質(zhì)均勻、堅實，性質(zhì)良好，地基承載力特征值fak樁基礎(chǔ)：當建筑地基上部土層軟弱、深層土質(zhì)堅實時，可采用樁基礎(chǔ)。上部結(jié)構(gòu)荷載通過樁基礎(chǔ)穿過軟弱土層，傳到下部堅實土層。深基礎(chǔ)：若上部結(jié)構(gòu)荷載很大，一般淺基礎(chǔ)無法承受，或相鄰建筑不允許開挖基槽施工以及有特殊用途與要求時，可采用深基礎(chǔ)。如何實現(xiàn)建筑節(jié)能減排？1、墻體保溫。2、外墻門窗保溫。3、屋頂節(jié)能?，屋面由于直接受太陽大面積、長時間輻射，而成為節(jié)能設計的關(guān)鍵部位。4、地板、屋頂保溫。增加地板、屋頂保溫層厚度可以提高保溫隔音效果。?5、地熱是一種可再生的能源，分民用建筑相關(guān)的地熱利用主要是地源熱泵技術(shù)。6、改變設計布局，提高節(jié)能效果。7、太陽能源與建筑有機結(jié)合。1、提高碳基能源使用率、降低使用量①對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化調(diào)整，引進使用低碳建材，并且堅決不再使用落后產(chǎn)能，充分利用建材業(yè)窯爐來處理工業(yè)固體廢棄物以及城市垃圾，全面推動產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級。②開發(fā)可循環(huán)利用的新能源，如太陽能、風能、地熱能、潮汐能以及這些能源的衍生物等等。2、循環(huán)利用舊建