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？对土得工程性质影响如何？
土体一般由固相、液相与气相三部分组成(即土得三相）。

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得晶体格架内部或就是参与矿物构造得水,液态水就是人们日常生活中不可缺少得物质，气态水就是土中气得一部分。

影响:土中水并非处于静止状态,而就是运动着得。

工程实践中得流沙、管涌、冻胀、渗透固结、渗流时得边坡稳定问题都与土中水得运用有关。

２、2土得不均匀系数Cu及曲率系数Ｃc得定义就是什么?如何从土得颗粒级配曲线形态上,Ｃu与Cc数值上评价土得工程性质。

不均匀系数Cu反映了大小不同粒组得分布情况。

曲率系数Cc描述了级配曲线分布得整体形态,表示就是否有某粒组缺失得情况。

评价:(1)对于级配连续得土:Ｃu>5,级配良好;Cｕ<５,级配不良。

（2)对于级配不连续得土:同时满足Cu>5与Cｃ=1~3,级配良好,反之则级配不良。

2、３说明土得天然重度、饱与重度、浮重度与干重度得物理概念与相互联系,比较同一种土各重度数值
得大小。

天然重度、饱与重度、浮重度与干重度分别表示单位体积得土分别在天然、饱与、湿润、干燥状态下得重量,它们反映了土在不同状态下质量得差异。

饱与重度>天然重度>干重度>浮重度
2、4土得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V＝1,
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。

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得指标有哪些？采用相对密实度判断砂土得密实度有何优点?而工程上为
何应用得并不广泛?
指标:孔隙比、最大孔隙比、最小孔隙比。

优点：判断密实度最简便得方法就是用孔隙比e来描述,但e未能考虑级配得因素,故引入密实度。

应用不广泛得原因：天然状态砂土得孔隙比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简述渗透定理得意义,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测定。

流砂现象:当动水为GＤ数值等于或大于土得浮重度时,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土发生冻胀得原因就是什么?发生冻胀得条件就是什么？
原因:在气温降低以及浓度变化产生渗透压两种作用下,下卧未冻结区得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）土得因素：冻胀通常发生在细粒土中
(２)水得因素:土层发生冻胀就是由水分得迁移与积聚所致
（3)温度因素：当气温骤降且冷却强度很大时,土得冻结面迅速向下推移,冻结速
度很快。

２、9毛细水上升得原因就是什么?在哪些土中毛细现象最显著?
原因:表面张力得作用。

粉细砂与粉土得毛细现象最为显著。

2、10何谓最优含水量？影响填土压实效果得主要因素有哪些?
在一定得压实功(能）下使土最容易压实,并能达到最大密实度时得含水量称为土得最优含水量。

影响因素:(1)含水量(2)击实功(3）土得性质
2、11无黏性土与黏性土在矿物组成、土得结构、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、相对密度与标准贯入试验击数。

黏性土得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?各类土得划分依据就是什么?为什么粒度成分与塑性指数可作为土分类得依
据？比较这两种分类得优缺点与适用条件。

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。

粗粒土得工程性质与大程度上取决于土得粒径级配,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得一些性质。

缺点:却不能反映天然土工程得另一重要因素——土得结构性。

适用条件:
2、１３淤泥与淤泥质土得生成条件,物理性质与工程特性就是什么？能否作为建筑物得地基？
生成条件：在静水成缓慢得流水环境中沉积,并经生物化学作用形成。

物理性质与工程特性:孔隙比大(e》1）,天然含水量高（W》ＷＬ)压缩性高,强度低与具有灵敏性、结构性得土层,为不良地基,故不能作为建筑物得地基。

第三章
3、1土得自重应力分布有何特点?地下水位得升降对自重应力有何影响,如何计算?
均质土得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
地下水位升高则土得自重应力减小,反之则增加。

计算即减去水得自重应力。

3、２刚性基础得基底压力分布有何特征？工程中如何计算中心荷载及偏心荷载下得基底压力？
刚性基础:刚度较大，基底压力分布随上部荷载得大小、基础得埋深及土得性质而异。

中心、偏心荷载计算见P49
3、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
土得自重应力一般不引起地基变形,只有新增得建筑物荷载，即作用于地基表面得附加压力,才就是使地基压缩变形得主要原因。

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得分布规律。

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得附加应力？这些假设就是否合理可行？归纳总结各种荷载作用下
地基附加应力得计算方法。

假设地基均质与各向同性得线性变形体,然后按弹性力学解答计算附加应力，其实,地基土并非所假设得那样，应该考虑地基不均匀与各向异性对附加应力计算得影响。

计算方法见课本
3、6试简述太沙基得有效应力原理
饱与土中得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）
第五章
5、1什么就是土得抗剪强度？什么就是土得抗剪强度指标?试说明土得抗剪强度得来源。

对一定得土类，
其抗剪强度指标就是否为一个定值?为什么?
定义:就是指土体抵抗剪切破坏得极限能力。

土得抗剪强度指标:土得黏聚力与土得内摩擦角。

抗剪强度得来源：（1)无粘性土:来源于土粒间得摩擦力(内摩擦力)
(２)粘性土:除内摩擦力外,还有内聚力。

对一定得土类,其抗剪强度指标也并非常数值,均因试验方法与土样得试验条件等得不同而异,同时,许多土类得抗剪强度线并非都呈直线状,随着应力水平有所变化。

５、２何谓土得极限平衡状态与极限平衡条件?试用莫尔—库仑强度理论推求土体极限平衡条件得表达式。

当土体中某点任一平面上得剪应力等于抗剪强度时,将该点即濒于破坏得临界状态称为“极限平衡状态”。

表征该状态下各种应力之间得关系称为“极限平衡条件”。

公式推求在P1０1
5、3土体中首先发生剪切破坏得平面就是否就就是剪应力最大得平面？为什么？在何种情况下,剪切破
坏面与最大剪应力面就是一致得？在通常情况下，剪切破坏面与大主应力面之间得夹角就是多少?
不一定。

因为根据Ｐ101图5、5可知破坏面就是莫尔圆与抗剪强度包线相切时切点所代表得平面。

当莫尔圆与抗剪强度包线相切时对应得剪力为最大剪应力时,剪切破坏面与最大剪应力面就是一致得。

剪切破坏面与大主应力面之间得夹角就是9０-内摩擦角（P１02)
5、4分别简述直剪试验与三轴压缩试验得原理。

比较二者之间得优缺点与适用范围。

（原理与适用范围
自己总结下)P１03－105
直剪实验得优点:构造简单、操作方便缺点:(１)剪切面限定在上下盒之间得平面,而不就是沿土样最薄弱得剪切面破坏（2）剪切面上得剪应力分布不均,在边缘发生应力集中现象(3)在剪切过程中,剪切面逐渐缩小,而计算抗剪强度时却按圆截面计算(４）试验时不能严格控制排水条件,不能量测孔隙水压力。

三轴压缩实验得优点：能较为严格地控制排水条件以及测量试件中孔隙水压力得变化，试件中得应力状态比较明确,破裂面发生在最薄弱得部位。

缺点:试件中得主应力楼2=楼3 (那个字母打不出来)，而实际上土体得受力状态未必属于轴对称情况。

5、5什么就是土得无侧限抗压强度？它与土得不排水强度有何关系？如何用无侧限抗压强度试验来测定
黏性土得灵敏度？
无侧限抗压强度试验如同三轴压缩实验中楼3=0时得特殊情况。

由P106公式5、14可知不排水抗剪强度为无侧限抗压强度得1／2。

测定灵敏度：将已做成无侧限抗压强度试验得原状土样,彻底破坏其结构,并迅速塑成与原状试样同体积得重塑试样,对重塑试样进行无侧限抗压强度,测得其无侧限抗压强度。

二者比值即为灵敏度。

Ｐ１06公式5、１5
５、６试比较黏性土在不同固结与排水条件下得三轴试验中，其应力条件与孔隙水压力变化有何特点?
并说明所得得抗剪强度指标各自得适用范围。

P11０（CＵ、ＵＵ、CD）比较多…、自己总结下5、7试说明在饱与黏性土得不固结不排水试验结果中(图5、22)不管用总应力还就是有效应力表示,其莫
尔应力圆得半径为何都不变?
对于饱与软黏土,在不固结不排水条件下进行剪切试验，可认为内摩擦角=０，其抗剪强度包线与楼（楼就是字母)轴平行，故莫尔应力圆得半径为何都不变。

第六章
６、1土压力有哪几种？影响土压力得各种因素中最主要得因素就是什么？P12３
土压力类型:主动土压力、被动土压力、静止土压力。

最主要因素：(1)挡土墙得位移方向与位移量（2)土得类型特定不同(3）墙体得形态不同
（4)墙后土体得排水状态
6、2试阐述主动土压力、被动土压力、静止土压力得定义与产生得条件,并比较三者数值大小。

主动土压力:挡土结构物向离开土体得方向移动，致使侧压力逐渐减小至极限平衡状态时得土压力。

被动土压力：挡土结构物向土体推移,致使侧压力逐渐增大至被动极限平衡状态时得土压力。

静止土压力:土体在天然状态时或挡土结构物不产生任何移动或转动时，土体作用于结构物得水平压应力。

主动土压力〈静止土压力〈被动土压力
６、3试比较朗金土压力理论与库仑土压力理论得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得情况。

库仑土压力理论基本假定:墙后填土就是理想得散粒体（黏聚力Ｃ＝0），滑动破裂面为通过墙踵得平面
适用条件:适用于砂土或碎石填料得挡土墙计算，可考虑墙背倾斜、填土面倾斜以
及墙背与填土间得摩擦等多种因素得影响。

6、4墙背得粗糙程度、填水排水条件得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。

排水条件得好坏主要体现在土得有效重度上
6、８地基得剪切破坏有哪些形式?发生整体剪切破坏时P－S曲线得特征如何?
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？地基得Ｐcr与Ｐ1/4得物理概念就是什么？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得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,其相应得荷载为临界荷载Pcr
P1/4:塑性区得最大发展深度控制在基础宽度１/４，相应得荷载用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,就不致影响建筑物得安全与正常使用,因此，以Pcｒ作为地基土得承载力偏于保守。

一般认为在中心垂直荷载下塑性区最大深度所对应得荷载可用P1/4表示
6、1０什么就是地基土得极限荷载Pu?与哪些因素有关？
地基得极限承载力Pu就是地基承受基础荷载得极限压力
影响因素:1、基础得埋深、宽度、形状2、荷载倾斜与偏心得影响3、覆盖层抗剪强度得影响４、地下水位得影响5、下卧层得影响
6、１1土坡稳定有何实际意义?影响土坡稳定得实际意义有哪些?如何防止土坡滑动?
意义：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、土得类型及特征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、地震得影响
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何谓无黏性土坡得自然休止角?无黏性土坡得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，相应得坡角就等于无粘性土得内摩擦角,特称之为自然休止角。

由于无黏性土颗粒间无黏聚力得存在,只有摩阻力，因此,只要坡面不滑动,土坡就能保持稳定。

6、13土坡稳定分析得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,在不考虑土条两侧得条间作用力效应下计算确定其稳定安全系数。

如何确定:假定几个可能得滑面,分别计算相应得Ks值，其中Ksmin对应得滑动面则为最危险滑动面。