051008[土力学与基础工程]

土力学与基础工程复习题
一、简答题
1、“甲土含水量比乙土大，则甲土的饱和度也比乙土的大”是否正确？说明理由。

2、简述有效应力原理的内容。

3、影响土压力的因素有哪些？
4、什么是地基承载力的特征值？
5、说明土的天然容重、饱和容重、浮容重、干容重的物理概念，试比较同一种土的数值大小？
6、何谓地基土的前期固结压力？如何根据其与地基土现有上覆荷重的大小比较来确定三种应力历史类型的地基土？
7、简要介绍莫尔—库伦强度理论。

8、什么是地基、基础？什么叫天然地基？
9、桩基础设计计算步骤如何
10、说明桩侧负摩阻力产生的条件和场合
11、浅基础埋深选择主要应考虑哪些条件？
12、试述地基特征变形的种类。

13、试述影响单桩轴向承载力的因素？
14、试述影响地基承载力的主要因素？
15、试述三轴剪切（压缩）试验的三种方法与实际中哪些条件相近。

16、地基土的破坏类型有哪几种？什么叫临塑荷载？
17、淤泥等软土的一般工程特征有哪些？换土垫层法中垫层的作用是什么？
答案：
1. “甲土含水量比乙土大，则甲土的饱和度也比乙土的大”
此种说法不正确，在理解这个问题的时候要注意含水量是质量之间的比值，而饱和度是体积之间的比值，在相同孔隙体积的情况下上述说法成立，假设在相同土粒质量的情况下甲土孔隙体积比乙土大得多的时候，孔隙水所占体积相对孔隙体积就很难确定大小关系。

2. 有效应力原理要点：
（1）土中总应力σ等于有效应力'σ与孔隙压力u 之和。

即：μσσ+='
（2）土中有效应力控制土的体积和强度的变化。

3. 影响土压力的因素包括：墙的位移方向和位移量，墙后土体所处的应力状态，墙体材料、高度及结构形式；墙后土体的性质，填土表面的形状，墙和地基之间的摩擦特性，地基的变形等。

4、地基承载力的特征值是指由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。

5.天然容重是天然状态下单位体积土的重量；饱和容重是土的孔隙中都充满水时的单位体积土的重量；浮容重是指扣除地下水对土的浮力以后的土体重量与土的总体积之比；干容重是土的固重量与土的总体积之比；
大小关系依次为：饱和容重＞天然容重＞干容重＞有效容重。

6. 前期固结压力：天然土层在形成历史上沉积固结过程中受到过的最大固结压力
超固结比（OCR ）：先期固结压力和现在所受的固结压力之比，根据OCR 值可将土层分为正常固结土，超固结土和欠固结土。

OCR ＝1，即先期固结压力等于现有的固结压力，正常固结土
OCR 大于1，即先期固结压力大于现有的固结压力，超固结土
OCR 小于1，即先期固结压力小于现有的固结压力，欠固结土。

7、莫尔认为材料的破坏是剪切破坏，当任一平面上的剪应力等于材料的抗
剪强度时该点就发生破坏，并提出剪切破坏面上的剪应力f τ是该面上的法向应力σ的函数，这个函数在στ-f 坐标中是一条曲线，该曲线称为莫尔包线。

理论分析和实验证明，莫尔包线对土是比较适宜的，而且，在应力变化范围不很大的情况下，土的莫尔包线通常近似用直线代替，该直线方程就是库伦公式表示的方程，将莫尔包线用库伦公式表示也便于应用。

这一由库伦公式表示莫尔包线的强度理论称为莫尔—库伦强度理论。

8、（1）地基是支承上部结构和基础的土体或岩体；（2）基础是将上部结构及所承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分；（3）天然地基是在基础建造时未经加固处理的天然土层。

9、答：桩基础设计计算步骤如下：①选定桩基础类型、承台位置和尺寸；②选定桩的材料、截面尺寸和估算桩长；③初步确定桩数和平面布置；④验算桩的受力；⑤验算桩基础整体承载力；⑥计算墩台顶的水平位移
10、答：当土层相对于桩侧向下位移时，产生于桩侧的向下的摩阻力即负摩阻力。

产生负摩阻力的情况有多种，例如：位于桩周的欠固结粘土或松散厚填土在重力作用下产生固结；大面积截载或桩侧地面局部较大的长期荷载使桩周高压缩性土层压密；在正常固结或弱超固结的软粘土地区，由于地下水位全面降低（例如长期抽取地下水），致使有效应力增加，因而引起大面积沉降；自重湿陷黄土浸水后产生湿陷；打桩时已设置的邻桩抬升等
11、答：
(1)、与建筑物有关的条件；
(2)、工程地质条件；
(3)、水文地质条件；
(4)、地基冻融条件；
(5)、场址环境条件；
12、答:
地基特征：沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜。

13、答：
1桩身的材料强度；
2地层的支承力。

14、答：
1基础埋深和宽度；
2土的物理力学性质；
3荷载的方式。

15、答：
不固结不排水剪相当施工速度较快，地基土的透水性和排水条件不良时；
当地基荷载增长速度较慢，地基土透水性不太小以及排水条件欠佳时，可采用固结排水剪；
介于上述两种情况之间时，可采用固结不排水剪。

16、答：
1、整体剪切破坏；
2、局部剪切破坏；
3、冲剪破坏
地基中刚要出现，但尚未出现。

塑性区的荷载称临塑荷载。

17、答：
含水量高、抗剪强度低、压缩性高。

有明显的结构性及流变性；
垫层作用：○1提高浅基础下地基的承载力；○2减少沉降量；○3加速软弱土层的排水固结。

二、计算题
1、已知土样质量共48kg ，其含水量w=20%，现要求将该土含水量提高到w=40%，问需要向土中加入多少质量的水？
解：已知：148m kg = 120%w = 240%w =
则： kg w m m s 40%)201(48)1(11=+=+=
kg w m m s 56%)401(40)1(22=+⨯=+⨯=
kg m m m w 8485612=-=-=∆
2、在不透水不可压缩土层上，填5m 厚的饱和软粘土，已知软粘土层3/18m kN =γ。

压缩模量E s ＝1500kPa ，固结系数C v ＝19.1m 2/年，软粘土在自重下固结，当固结度U t ＝0.6时，产生的沉降量？
解：已知H ＝5m, γ=18kN/ m 3 ,E s =1500kPa, C v =19.1m 2/年
当U t ＝0.6， S t ＝U t ·S 分析：S t S
所以先求软粘土的最终沉降量
cm E H H E s s s cz
151500/518222=⨯===γσ
则 固结度 V t ＝0.6时的沉降量为
S t ＝V t ·S ＝0.6×15＝9cm
3、某饱和粘性土，由无侧限抗压强度试验测得不排水抗剪强度kPa c u 70=，如果对同一土样进行三轴不固结不排水试验，施加周围压力kPa 1503=σ。

求当轴向压力为300kPa 时，试件能否发生破坏。

解：
因为饱和粘性土得不排水抗剪强度kPa c u 70=
所以达到极限破坏时，kPa c u 290702150231=⨯+=+=σσ
因为施加轴向压力kPa kPa 2903000>
所以破坏
4、某条形基础，宽B=2m ，埋深d=1m 。

基底附加压力p=100kPa ，基底至下卧层顶面的距离Z=2m ，下卧层顶面以上土的重度3/20m kN =γ，经修正后，下卧层地基承载力设计值kPa f 110=，扩散角 22=θ，试通过计算，验算下卧层地基承载力是否满足要求？（4.0tan =θ）
解：kPa d cz 60203)2(=⨯=⨯+=γσ kPa Z b b p z 6.554
.02222100tan 20=⨯⨯+⨯=⨯+⨯=θσ f kPa z cz >=+=+6.115606.55σσ
故不能满足要求
5、某粘性土含水量%4.36=w ，液限为w L =48%，塑限为w p =25.4%，（1）计算该土的塑性指数P I ，并根据塑性指数P I ，确定土名称，（2）计算其液性指数L I ，按液性指数确定土的状态？
解：已知 %4.36=w w L =48% w p =25.4%
则：6.224.2548=-=-=P L p w w I 知此土为粘土
49.0)4.2548()4.254.36()()
(=--=--=P L P L w w w w I 此土处于可塑状态
6．某矩形基础的埋深d=2m ，基础面积为l b ⨯=1.5m×2m ，地面处由上部结构传来施加于基础中心的荷载F=400kN ，地表下为均质粘土，土的容重3/18m kN =γ，地下水水位距地表1m ，土的饱和重度3/5.19m kN sat =γ，求基底附加压力？
解：已知：23m l b F =⨯= 3/5.19m kN sat =γ 3/18m kN =γ
则kPa m kN F N p 3.13334002
=== 基底处附加应力为kPa D p p 6.5.1]1)8.95.19(118[3.1330=⨯-+⨯-=-=γ
7、某挡土墙，高4米，墙背垂直光滑，墙后填土水平，填土为干砂，容重γ＝18kN/m 3，内摩擦角φ＝36°。

计算静止土压力和主动土压力。

（其中412.0sin 1sin 10=-≈'-=ϕϕk ，26.0)2
45tan(=-=ϕ
a k ）
解 静止土压力系数 412.036sin 1sin 10=-≈'-= ϕk （近似取ϕϕ'=）
静止土压力 m kN k h P /4.59412.04182
1212020=⨯⨯⨯==γ 主动土压力系数 26.0)23645(tan )245(tan 22=-=-=
ϕa k 主动土压力 m kN k h P a a /4.3726.04182
12122=⨯⨯⨯==γ 0P 、a P 作用点位置均距墙底1.33m 处。

8、一条行基础受均部荷载，p=100kPa,宽度为3m ，埋深1.5m ，基础底面以上土的性质为： 15=ϕ，kPa c 15=，3/17m kN =γ，基础底面以下土的性质为： 10=ϕ，kPa c 20=，3/18m kN =γ，试问地基的承载力安全系数为多少？（ 10=ϕ时，20.1=r N ，69.2=q N ，58.9=c N ； 15=ϕ时，80.1=r N ，45.4=q N ，9.12=c N ）
解： c q r u cN qN BN p ++=γ2
1 =0.5×18×3×1.20+17×1.5×2.69+20×9.58
=32.4+68.6+191.6
=292.6kPa 93.2100
6.292===
p p K u
9、已知一挡土墙高H 。

墙背光滑垂直，墙后填土面水平。

填土：γ= 18 KN/m ， ϕ=18°，C= 0 KPa 。

试求主动土压力的大小 解：（1）σ=r tan 2 (45°-φ/2)- 2Ctan (45°-φ/2)
=18×0× tan 2 (45°-18°/2)-2×0×tan (45°- 18°/2) =0 KPa （2）σ=r tan 2 (45°-φ/2)- 2Ctan (45°-φ/2)
=18×6× tan 2 (45°-18°/2)-2×0×tan (45°- 18°/2) =57.01KPa
（3）主动土压力E =1/2×57.01×6=171.03KN/m
10、某重力式挡土墙符合朗肯土压力理论的基本假定。

墙高6米，墙后共两层填土，有关数据如图。

试求墙后主动土压力的分布及总主动土压力。

解：
kPa E m Z K Z K C qK kPa
HK p kPa
K C qK p d a a a a
aB a
a aA 05.79104.28457.55.043.03
1796.210
204.2843
61796.2196.2196.21732
.1152310200=⨯⨯==⨯==+-=⨯⨯+-=--=-=⨯⨯-⨯=-=γγ
11、 某土样土粒相对密度ds ＝2.70，已知土样体积的2/3为孔隙，含水量kPa c m kN 15,303
17=== ϕγ
w=74.1%，试求土样的孔隙比e ，孔隙率n ，干重度Td ，饱和重度Tsat ，有效重度'T 及饱和度Sr 。

又若土样的液限%80=L w ，塑限%46=P w ，求塑性指数P I 和液性指数L I ，并定出土的名称及软硬状态。

解： ①．23
/13/2===S V V V e ; ②. 667.013/2===
V V n V ; ③. 39102
170.21m KN e G w d =⨯+=+=γγ; ④. 367.15102
1270.21m KN e e G w sat =⨯++=++=γγ; ⑤. 3'67.5m
KN =γ ⑥. 粘土,17344680>=-=-=P L P w w I 软塑,83.034
461.74=-=-=P P L I w w I 12、 某条形浅基础宽度为b ＝3.0m ，埋深d ＝1.5m ，其上作用有荷载为m kN P /450=，试算其地基承载力是否满足要求。

解: 条形kPa B e B P p 1500.345061==⎪⎭⎫ ⎝⎛±= ()()kPa d f f d k a 4.1355.05.1196.11055.00=-⨯⨯+=-+=γη
m kN T /190=
6.13.010520====d b K sat kPa
f kPa
T ηη
不满足。

f
,p
a。