博士入学考试试题参考答案模版教程文件

一、论述土的压实

答：

1.概述

土的压实在公路工程中的作用非常重要。充分压实的路基可以提高其承载能力，防止水分干湿作用引起的自然沉陷，减少路基路面在车轮荷载作用下产生的形变，增强路基的水稳定性和强度，确保路面的使用品质，有效地延长路面的使用寿命。

2. 土基（路基）压实机理

土基（路基土）在压实机具的短时荷载或振动荷载作用下，土体孔隙中的空气被排出；土颗粒重新排列和互相靠拢，小颗粒进入大颗粒的孔隙中，孔隙率减小；单位体积内固体颗粒含量增加，增加了粗土颗粒间的摩擦和咬合及细土颗粒间的粘结力，从而提高了土基的强度和稳定性。

3. 压实土基的作用

提高路基强度；提高土基的水稳定性；显著地降低土的渗透性和毛细作用；减少土基的塑性变形；减小冻胀量，提高冻融稳定性。

4. 影响土基压实的因素

⑴.含水量对压实的影响

影响路基压实度的含水量存在一最佳含水量w，在此含水量条件下，采用一定压实功能可以达到最大密实度，获得最经济的压实效果。最佳含水量是一个相对值，随压实功能的大小和土的类型而变化。所施加的压实功能越大，压实土的细粒含量越少，最佳含水量越小，而最大密实度越高。在最佳含水量范围内，含水量增加时，包裹于土粒表面的水膜，相应地降低了土粒之间的吸引力，减小了土的内摩擦角，土粒在外力作用下

容易发生相对位移，重新排列成紧密结构；当含水量超过最佳含水量并继续增加时，土粒间的空隙几乎被水充满,由于水是不可压缩的，单位体积内土颗粒的含量不再增加，在相同压实功能下，土的干密度反而减小，压实效果变差。

⑵.土的类型对压实的影响

在相同压实功能下，亚砂土和亚粘土的压实性能优于粘土。

⑶.压实功能对压实的影响

当含水量一定时，压实功能越大，干密度越大。

在施工现场用压路机进行碾压时，或增加压路机质量，或者增加碾压遍数，都可以达到增加压实功能，提高土基密实度的效果。

从经济上看，增加压实功能不是无限的，应作经济比较，当增加压实功能提高土基密度不明显时，可采取改变含水量或换土等措施。

⑷.压实机具的影响

重型压路机比轻型压路机的密实度较高；振动压路机比光面压路机的压实效果好得多，其密实度大，有效压实深度也大。羊脚碾的压实效果和压实深度均比相同质量的压路机高，适用于粘性土。

5. 土基压实标准

采用压实度k作为控制指标。压实度指压实后土的干密度与该土在室内标准条件下的最大干密度之比。

我国《公路路基设计规范》（JTG D30―2004）针对路基的不同层位提出了不同的压实要求。从路基的实际工作状态分析，路基顶面约150cm范围内的土层，较强地感受到行车荷载的反复作用以及水温的反复干湿和冻融作用。

在目前的高速公路施工实践中，考虑到路基的水稳定性和整体强度要求，一般对0～80cm范围内进行灰土处理。

6. 我的看法

⑴.公路工程中，不论设计、材料、监理，还是施工，都应该充分重视土基（路基）压实；

⑵.含水量是影响路基压实效果的重要因素，只有在最佳含水量的状态下，才能达到最佳的压实效果；

⑶. 根据土质情况合理选择施工机械，对提高土基（路基）的压实效果有十分重要的作用；

⑷.复杂土基（路基）压实过程中应考虑经济因素，对各种压实方案作对比分析的基础上，优选经济合理的压实方式。

二、论述土压力计算理论

答：

土压力是土力学中的一个重要课题，从18世纪开始就有许多学者对此进行了研究，提出了土压力的计算理论和计算方法，其中最著名的是1773年库仑提出的土压力理论和1857年朗肯提出的土压力理论，这两个土压力理论得到了广泛的应用，至今也是公路工程建设中进行土压力计算的基础。

（一）、库仑土压力理论

库仑土压力理论是法国学者Coulomb于1773年在

提出的，当挡土墙在外力或填土的作用下产生位移或

变形，墙背面填土形成楔形滑裂土体，滑裂体内的土

体处于整体极限平衡状态，滑裂体以外的土体仍处于

弹性状态，此时根据滑裂土体上作用力的平衡条件，

即可求得土压力。当挡土墙向背离填土的方向位移或

变形、滑裂土体将向挡土墙方向滑动，此时滑裂土体对挡土墙的压力，称为主动土压力；当挡土墙向填土方向位移或变形，滑裂土体将沿滑动面向上被挤出，此时滑裂土体对挡土墙的压力，称为被动土压力。这就是著名的库仑土压力理论，虽然距今已200 多年了，但直到现在，仍在重力式挡土结构设计中广泛应用。

1．基本假设

（1）挡土墙后土体为均匀各向同性无粘性土（c=0）；

（2）挡土墙后产生主动或被动土压力时墙后土体形成滑动土楔，其滑裂面为通过墙踵的平面；

（3）滑动土楔可视为刚体。

（4）填土表面为水平面或倾斜面；

（5）挡土墙墙面为一平面，填土与墙面之间存在摩擦力且沿墙面的分布是均匀的。

2. 库仑土压力理论优缺点及适用条件

Coulomb 土压力理论虽然解决了主动土压力和被动土压力的大小问题，但对力的作用点位置问题依然采用了土压力强度沿墙高线性分布的假定。

然而，实际土压力沿墙高并非线性分布，而是某种曲线形式；土压力的作用点位置与Coulomb 理论的结果不一致，并非总是作用在1/3 墙高处，而是与墙体变位模式的类型等多种因素有关。另外，Coulomb 土压力理论是以土体平面滑动破坏假定为基础的，此假定的物理背景仍需在理论上进行分析。

适用条件：主要适用于刚性挡土墙；不能直接用于计算粘性土中的土压力。

3.计算原理

库仑土压力理论根据滑动土楔处于极限平衡状态时的静力平衡条件来求解主动土压力和被动土压力。

（二）、朗肯土压力理论

1857年英国学者朗肯（Rankine）从研究弹性半空间体内的应力状态，根据土的极限平衡理论，得出计算土压力的方法，又称极限应力法。朗肯土压力理论以微分土体极限平衡为条件，其概念简单明确而被工程界广泛采用。朗肯土压力建立在土体的摩尔—库仑强度理论及半无限土体的微元极限平衡状态的假定上。

1.基本假设与适用条件

1）.墙本身是刚性的，不考虑墙身的变形；