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？对土的工程性质影响如何？

土体一般由固相、液相和气相三部分组成（即土的三相）。

土中水按存在形态分为：液态水、固态水和气态水（液态水分为自由水和结合水，结合水分为强结合水和弱结合水，自由水又分为重力水和毛细水）。

特征：固态水是指存在于颗粒矿物的晶体格架内部或是参与矿物构造的水，液态水是人们日常生活中不可缺少的物质，气态水是土中气的一部分。

影响：土中水并非处于静止状态，而是运动着的。工程实践中的流沙、管涌、冻胀、渗透固结、渗流时的边坡稳定问题都与土中水的运用有关。

2.2土的不均匀系数Cu及曲率系数Cc的定义是什么？如何从土的颗粒级配曲线形态上，Cu 和Cc数值上评价土的工程性质。

不均匀系数Cu反映了大小不同粒组的分布情况。

曲率系数Cc描述了级配曲线分布的整体形态，表示是否有某粒组缺失的情况。

评价：（1）对于级配连续的土：Cu>5,级配良好；Cu<5，级配不良。

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

2.3说明土的天然重度、饱和重度、浮重度和干重度的物理概念和相互联系，比较同一种土各重度数值的大小。

天然重度、饱和重度、浮重度和干重度分别表示单位体积的土分别在天然、饱和、湿润、干燥状态下的重量，它们反映了土在不同状态下质量的差异。

饱和重度>天然重度>干重度>浮重度

2.4土的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、饱和密度、有效密度、孔隙比、孔隙率、饱和度。

直测指标：密度、含水量、相对密度。换算指标：孔隙比、孔

隙率、饱和度。

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的指标有哪些？采用相对密实度判断砂土的密实度有何优点？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：判断密实度最简便的方法是用孔隙比e来描述，但e未能考虑级配的因素，故引入密实度。

应用不广泛的原因：天然状态砂土的孔隙比e值难测定，此外按规程方法室内测定孔隙比最大值和孔隙比最小值时，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简述渗透定理的意义，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和变水头法，也可在现场进行抽水实验测定。

流砂现象：当动水为GD数值等于或大于土的浮重度时，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土发生冻胀的原因是什么？发生冻胀的条件是什么？

原因：在气温降低以及浓度变化产生渗透压两种作用下，下卧未冻结区的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）土的因素：冻胀通常发生在细粒土中

（2）水的因素：土层发生冻胀是由水分的迁移和积聚所致

（3）温度因素：当气温骤降且冷却强

度很大时，土的冻结面迅速向下推移，冻结速度很快。

2.9毛细水上升的原因是什么？在哪些土中毛细现象最显

著？

原因：表面张力的作用。粉细砂和粉土的毛细现象最为

显著。

2.10何谓最优含水量？影响填土压实效果的主要因素有哪

些？

在一定的压实功（能）下使土最容易压实，并能达到最

大密实度时的含水量称为土的最优含水量。

影响因素：（1）含水量（2）击实功（3）土的性质

2.11无黏性土和黏性土在矿物组成、土的结构、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、相对密度和标准贯入试验击数。

黏性土的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？各类土的划分依据是什么？为什么粒度成分和塑性指数可作为土分类的依据？比较这两种分类的优缺点和适用条件。

地基土分为：粗粒土和细粒土两大类。

划分依据：颗粒度和粒间作用力。粗粒土的工程性质和大程度上取决于土的粒径级配，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的一些性质。

缺点：却不能反映天然土工程的另一重要因素——土的结构性。

适用条件：

2.13淤泥和淤泥质土的生成条件，物理性质和工程特性是什么？能否作为建筑

物的地基？

生成条件：在静水成缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成。

物理性质和工程特性：孔隙比大（e》1），天然含水量高（W》WL）压缩性高，强度低和具有灵敏性、结构性的土层，为不良地基，故不能作为建筑物的地

基。

第三章

3.1土的自重应力分布有何特点？地下水位的升降对自重应力有何影响，如何

计算？

均质土的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

地下水位升高则土的自重应力减小，反之则增加。计算即减去水的自重应力。

3.2 刚性基础的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

载下的基底压力？

刚性基础：刚度较大，基底压力分布随上部荷载的大小、基础的埋深及土的性质而异。

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

土的自重应力一般不引起地基变形，只有新增的建筑物荷载，即作用于地基表面的附加压力，才是使地基压缩变形的主要原因。

3.4试以矩形面积上均布荷载和条形荷载为例，说明地基中附加应力的分布规律。

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的附加应力？这些假设是否合理可行？归纳总结各种荷