土力学·问答题

土力学·问答题
1.土与其他建筑材料相比具有哪些特点？
土的固体颗粒之间没有联结，或者联结强度很弱，即土具有散体性；固体颗粒表面与土体中液体之间存在复杂的化学作用，并影响土的性质；砂土等粗粒土和粘土等细粒土的透水性差别甚大；在饱和土中，外荷载产生的应力分别由土粒骨架和孔隙水承担；土体受到荷载的作用而产生变形，其变形主要表现为颗粒之间的相对移动和重新排列，大多数土的变形量比其他材料大；饱和粘土的强度和变形与排水条件和时间因素有关；土的种类很多，某些土类还具有不同于一般土类的特殊性质。

2.地基基础设计必须满足哪两个基本条件？
1）地基的强度条件。

要求作用于地基上的荷载不超过地基的承载能力，保证地基在防止整体破坏方面有足够的安全储备。

2）地基的变形条件。

要求控制地基变形，使之不超过地基变形允许值，保证建筑物不因地基变形而损坏或者影响其正常使用。

3.何为土粒粒组？其划分标准是什么？
粒径大小在一定范围内的土粒，其矿物成分及性质都比较接近，就划分为一个粒组。

其标准是粒径范围和土粒所具有的一般特征，如透水性大小，有无粘性，有无毛细水等。

4.土的不均匀系数？
是指工程上用来反映粒径级配的不均匀程度的一个量。

5.计算地基附加应力时，有哪些假定？
基础刚度为零，即基底作用的是柔性荷载；地基是均匀、连续、各向同性的线性变形半无限体。

6、影响基底压力分布的因素有哪些？为什么按直线分布来计算？
与多种因素有关，如基础的形状、平面尺寸、刚度、埋深、基础上作用荷载的大小及性质和地基土的性质等；根据弹性力学中圣维南原理，基础下，与其底面距离大于基底尺寸的土中应力分布主要取决于荷载合力的大小和作用点位置，基本上不受基底压力分布形式的影响。

因此，对于具有一定刚度以及尺寸较小的柱下单独基础和墙下条形基础等，其基底压力可近似地按直线分布的图形计算。

7.为什么说土的压缩变形实际上是土的孔隙体积的减小？
土体的固体土颗粒、水和气体三部分构成，研究表明，在工程实践中可能遇到的压力作用下，土粒与土中水本身的压缩极其微小，可以忽略。

在外界压力作用下，土颗粒发生相对位移，土中水水和气体从孔隙中排出，使孔隙体积减小，从而使土地体发生压缩变形，可见，土的压缩变形实际上是土的孔隙体积的减小。

8.地基变形的大小是由什么因素决定的？
一方面取决于建筑物荷载的大小和分布；另一方面取决于地基土层的类型、分布、各土层厚度及其压缩性。

9.地基破坏模式有哪些？各有何特点？
1）整体剪切破坏。

基底压力P超过临塑荷载后，随着荷载的增加，剪切破坏区不断扩大，最后在地基中形成滑动面，基础急剧下沉并可能向一侧倾斜，基础四周的地面明显隆起。

密实的砂土和硬粘土较可能发生这种破坏形式；
2）局部剪切破坏。

随着荷载的增加，塑性区只发展到地基内某一范围，滑动面不延伸到地面而是终止在地基内某一深度处，基础周围地面稍有隆起，地基会发生较大变形，但房屋一般不会倒塌，中等密实砂土、松砂和软粘土都可能发生。

3）冲剪破坏。

基础下软弱土发生垂直剪切破坏，使基础连续下沉。

破坏时地基中无明显滑
动面，基础四周地面无隆起而是下陷，基础无明显倾斜，但发生较大沉降，对于压缩性较大的松砂和软土地基可能发生。

10.测定土的抗剪强度指标主要有哪几种方法？试比较它们的优缺点。

有直接剪切试验法、三轴剪切试验法、无侧限抗压强度试验法和十字板剪切试验法，其中无侧限抗压强度试验是室内温内测定饱和粘性土抗剪强度指标的方法。

十字板剪切试验是室外现场原位测定饱和软粘土抗剪强度指标的方法，适用于测定一般土的抗剪强度指标的直接剪切试验和三轴剪切试验，分别有以下优缺点：
A.直接剪切试验：
优点：直剪仪构造简单，操作方便，在一般工程中被广泛应用。

缺点：不能严格控制排水条件，不能量测试验过程中试样的孔隙水压力；试验中人为限定上下盒的接触面为剪切面，而不是沿土样最薄弱的面剪切破坏；剪切过程中剪切面上的剪应力分布不均匀，剪切面积随剪切位移的增加而减小。

B。

三轴剪切试验：
优点：能较严格地控制试样的排水条件，从而可以量测试样中的孔隙水压力，以定量地获得土中有效应力的变化情况；试样中的应力分布比较均匀，所以试验成果较直剪试验更加可靠，准确。

缺点：试验仪器较复杂，操作技术要求高，表试样制备也比较麻烦；试验是在轴对称情况下进行的，这与一般土体实际受力有所差异。

11.影响土体抗剪强度的因素有哪些？
1）土的组分，原始密度、孔隙比及含水量等因素；
2）土的结构性 3）应力历史 4）加荷条件5）土的各向异性 6）时间因素
12.土的抗剪强度理论包括哪些内容？
1）土的抗剪强度与该面上正应力的大小成正比。

2）土的强度破坏是由于土中某点的剪应力达到土的抗剪强度所致。

3）破裂面不发生在最大剪应力作用面上，而是在应力圆与抗剪强度包一相切的切点所代表的平面上。

4）如果同一种土有几个试样在不同的大小主应力组合下受剪破坏，则在坐标图上可得几个莫尔应力圆，这些应力圆的公切线就是其抗剪强度包线，可视为一直线。

5）土的极限平衡条件是判别土体中某点是否达到极限平衡状态的基本公式，这些公式在计算地基承载力和挡土墙上的土压力时均需用到。

13.影响土压力的因素有哪些？其中最主要的因素是什么？
影响土压力的因素很多，如挡土墙的高度、墙背的形状、倾斜度、粗糙度以及填料的物理力学性质，填土面的坡度及荷载情况，挡土墙的位移大小和方向，支撑的位置，填土的施工方法等；其中，挡土墙的位移大小和方向决定土压力的性质，是土压力的主要影响因素。

14.影响土坡稳定的因素有哪些？如何防止土坡滑动？
土坡作用力发生变化；土体抗剪强度的降低；静水压力的作用；地下水在土坝或基坑等边坡中的渗流常是边坡失稳的重要因素；因坡脚挖方而导致土坡高度或坡角增大。

防止措施：
加强岩土工程堪察，查明边坡地区工程地质，水文地质条件，尽量避开滑坡区或古滑坡区，掩埋的古河道，冲沟口等不良地质；根据当地经验，参照同类土体或岩体的稳定情况，选取适宜的坡形和坡度；对于土质边坡或易于软化的岩质边坡，在开挖时应采取相应的排水和坡脚，坡面保护措施，并不得在影响边坡稳定性的范围内积水；开挖土石方时，宜从上到下依次进行，并防止超挖；挖填土宜求平衡，尽量分散处理弃土，如必须在坡顶或山腰大量弃土时，应进行坡体稳定验算；若边坡稳定性不足时，可采取放缓坡度，设置减荷平台，分期加
荷及设置相应的支档结构等措施；对软土，特别是对灵敏度较高的软土，应注意防止对土的扰动，控制加荷速率；为防止振动等对边坡的影响，桩基施工宜采取压桩，人工挖孔桩或重锤低击，低频锤击等施工方式。

15.墙后积水对挡土墙有何危害？
根据调查，没有采取排水措施，或者排水措施失效，是挡土墙倒塌的重要原因之一，因为挡土墙无排水措施，或排水措施失效，必然会导致雨天地表水流入填土中而排不出去，从而使填土的搞剪强度降低并产生水压力的作用，使作用在挡土墙上的侧压力增大，使挡土墙失稳。

所以，设计挡土墙必须注意挡土墙的排水措施，避免墙后积水，保证挡土墙的安全。

16.朗肯土压力理论的基本假定、分析原理、墙背条件、填土条件、计算偏差？
墙背竖直、光滑、墙后填土面水平；根据墙后土体处于极限平衡状态的应力条件，直接求得墙背上各处的土压力分布强度；墙背铅直，光滑以保证上述极限平衡状态的产生；填土可以为粘性土、无粘性土、填土表面水平；计算所得主动土压力偏大，被动土压力偏小。

17.说明主动土压力、被动土压力和静止土压力产生的条件，比较它们的大小。

主动土压力：挡土墙在土压力作用下背离墙背方向移动或转动，当移动一定位移量时，作用在挡土墙上的土压力达最小值，此时滑动土体处于主动极限平衡状态。

被动土压力：挡土墙在外力的作用下向着墙背方向移动或转动，当移动一定位移量时，作用在挡土墙上的土压力达最大值，此时滑动土体处于被动极限平衡状态。

静止土压力：挡土墙无任何方向的移动或转动，墙后处于弹性平衡状态。

主动小于被动小于静止。

18.简述详勘勘探点布置的原则。

详勘的手段主要以勘探、原位测试和室内土工试验为主，必要时可以补充一些物探和工程地质测绘和调查工作。

评勘勘探点的布置应按岩土工程等级确定时：对一、二级建筑物，宜按主要柱理线或建筑物的周边线布置；对三级建筑物可按建筑物或建筑群的范围布置；对重大设备基础，应单独布置勘探点，且数量不宜少于3个，勘探点间距视建筑物和岩土工程等级而定。

19.选择基础的埋置深度要考虑哪些因素？
建筑物类型；工程地质条件；水文地质条件；相邻建筑物和构筑物的影响；基础上荷载的大小及性质；季节性冻土的影响。

20.减轻不均匀沉降的危害应采取哪些有效措施？
对地基某一深度内或局部进行人工处理；采用桩基础或其他深基础方案；在建筑设计、结构设计和施工方面采取某些措施。

建筑措施：建筑物的体型应力求简单；控制建筑物的长高比；设置沉降缝；相邻建筑物之间应有一定距离；调整建筑标高。

结构措施：减轻建筑物自重；设置圈梁和钢筋砼构造柱；减小或调整基础底面的附加压力；设置连系梁；采用联合基础或连续基础；使用能适应不均匀沉降的结构。

施工措施：在基坑开挖时，不要扰动基底土的原来结构，如发现坑底土已被扰动，将已扰动的土挖去，并用砂、碎石回填夯实至要求标高；当建筑物存在高低或轻重不同部分时，应先建高、重部分，后施工低、轻部分，如果在高低层之间使用连接体时，应最后修建连接体，以部分消除高低层之间沉降差异的影响。

21.减轻建筑物自重可以采取哪些措施？
采用轻质材料；选用轻型结构；减轻基础及其上回填土的重量，选用自重较轻，覆土较少的基础型式。

22.圈梁的作用是什么？
是提高砌体结构低抗弯曲的能力，即增强建筑物的抗弯刚度。

它是防止砖墙出现裂缝和阻
止裂缝开展的一项有效措施。

当建筑物产生碟形沉降时，墙体产生正向弯曲，下层的圈梁将起作用，反之，墙体产生反向弯曲时，上部的圈梁则起作用。

23.天然地基上浅基础的设计包括哪些内容？
选择基础的材料、类型、进行基础平面布置；选择基础的埋置深度；确定地基承载力设计值；确定基础的底面尺寸；必要时进行地基变形与稳定验算；进行基础结构设计；绘制基础施工图，提出施工说明。

24.哪些情况可考虑采用桩基础方案？
高层建筑或重要的和有纪念性的大型建筑，不允许地基有过大的沉降和不均匀沉降；重型工业厂房，如设有大吨位重级工作制吊车的车间和荷载过大的仓库、料仓等；高耸结构物需采用桩基来承受水平力的其他建筑；需要减弱振动影响的大型精密机械设备基础；软弱地基或某些特殊性土上的永久性建筑物；以桩基作为抗震措施的地震区建筑。

25.桩基础设计包括哪些内容？
选择桩的类型和几何尺寸；确定单桩竖向（和水平向）承载力设计值；确定桩的数量、间距和平面布置方式；验算桩基的承载力（和地基变形）；桩身结构设计；承台设计；绘制桩基施工图。

26.桩基的极限状态分哪几类？
承载能力极限状态：对应于桩基受荷达到最大承载能力或发生不适用于继续承载的变形；正常使用极限状态：对应于桩基变形不致影响正常使用所规定的地基变形限值，或达到未能满足对桩基耐久性要求的某项限值。

27.在进行桩基计算和验算时，荷载怎样取值?
桩基承载能力极限状态的计算应采用作用效应的基本组合和地震作用效应的组合。

当进行桩基的抗震承载能力计算时，荷载设计值和地震作用设计值应符合现行建筑抗震设计规范的规定；按正常使用极限状态验算桩基沉降时应采用长期效应组合，验算桩基的水平变位、抗裂、裂缝宽度时，根据使用要求和裂缝控制等级，应分别采用作用效应的短期效应组合或短期效应组合考虑长期荷载的影响。

28.对可能出现负摩阻力的桩基应扫什么原则设计？
桩侧负摩阻力的产生，使桩的竖向承载力减小，而桩身轴力加大，因此，负摩阻力的存在对桩基础是极为不利的，对可能出负摩阻力的桩基，宜按下列原则设计：
对于填土建筑场地，先填土并保证填土的密实度，待填土地面沉降基本稳定后成桩；对于地面大面堆载的建筑物，采取预压等处理措施，减少堆载引起的地面沉降；对位于中性点以上的桩身进行处理，以减少负摩阻力；对于自重湿陷性黄土地基，采用强夯、挤密土桩等先行处理，消除上部或全部土层的自重湿陷性；采用其他有效而合理的措施。

29.群桩基础的承载力受哪些因素影响？
群桩基础的受承台刚度、基土性质、基桩间距、桩长、承台宽度、桩的排列等因素的影响。

30.灌注桩可能会出现哪些质量问题？
保证灌注桩承载力的关键在于施工时桩身的成形和砼质量；灌注桩可能出现露筋、缩颈、断桩、夹泥、离析、空洞、桩底沉渣和入泥等质量问题。

31.在什么情况下，群桩的竖向承载力为各单桩的竖向承载力之和?
《建筑地基基础设计规范》中规定：当单桩或桩基符合构造要求和按该规范方法确定单桩承载力时，下列三种情况的桩基竖向承载力为各单桩的竖向承载力之和：
端承桩基；桩数少于9根的磨擦桩基；条形承台下的桩不超过两排者。

32.挖孔桩有哪些优缺点》？
优点：可直接观察地层情况，孔底可清除干净，设备简单，噪音小，适应性强，又较经济；缺点：是在流砂层及软土层中难于成孔，甚至无法成孔，故不能在流砂层及软土层中采用。

33.砼预制桩有哪些优点？
长度和截面形状、尺寸可在一定范围内根据需要选择，质量较易保证，桩端可达坚硬粘土层或强风化基岩，承载能力高，耐久性好。

34.如何确定单桩的竖向承载力？
其一，取决于桩本身的材料强度，其二，取决于地层的支承力，设计时分别按这两方面确定后取其中的小值，如按桩的载荷试验确定，则已经兼顾到这两方面。

35.软土具有哪些工程特性？
含水量较高、孔隙比较大；抗剪强度很低；压缩性较高；渗透性很小；具有明显的结构性，软土一般为絮状结构，一旦受到扰动，土的强度显著降低，甚至呈流动状态，属高灵敏土；具有明显的流变性，在荷载作用下，软土承受剪应力的作用产生缓慢的剪切变形。

36.杂填土有哪些工程特性？
成分复杂，包含有碎砖、瓦砾和腐木等建筑垃圾、残骨、炉灰和杂物等生活垃圾和矿渣，煤渣和废土等工业废料；无规律性，成层有厚有薄，性质有软有硬，土的颗粒和孔隙有大有小，强度和压缩性都有高有低；性质随着堆填龄期而变化，一般认为，填龄达5年以上的填土，性质才逐渐趋于稳定，杂填土的承载力常随填龄填增大而提高；含腐殖质及水化物，以生活垃圾为主的填土，其中腐殖质的含量常较高，随着有机质的腐化，地基的沉降将增大，以工业残渣为主的填土，要注意其中可能含有水化物，因而遇水后容易发生膨胀和崩解，使填土的强度迅速降低，在大多数情况下，杂填土是比较疏松和不均匀的，在同一建筑场地的不同位置，其承载力和压缩性往往有较大的差异。

37.软土的高含水量和大孔隙比反映软土的什么性质，在工程上有何应用？
软土的高含水量和大孔隙比不但反映土中的矿物成分与介质相互作用的性质，同时也反映软土的抗剪强度和压缩性的大小，含水量愈大，土的抗剪强度越小，压缩性越大。

利用这一特性按含水量确定软土地基的承载力基本值，许多学者把软土的天然含水量与土的压缩指数建立相关关系，推算土的压缩指数。

38.地基处理的目的是什么？
基目的是采取切实有效的措施，改善地基的工程性质，满足建筑物的要求：提高地基的强度，增加其稳定性；降低地基的压缩性，减少其变形；改善地基的渗透性，减少其渗漏或加强其渗透稳定；改善地基的动力特性，提高其抗震性能；改善地基的某种特殊的不良特性，满足工程性质的要求。

39.为什么在软土地基上建造建筑物，要对软土地基进行处理？
软土的强度很低，天然地基上浅基础的承载力基本值一般为50~80kpa,不能承受较大的建筑物荷载，否则就可能出现地基的局部破坏乃至整体滑动；在开挖较深的基坑时，就可能出现基坑的隆起和坑壁的失稳现象；软土的压缩性较高，建筑物基础的沉降和不均匀沉降是比较大的，沉降和不均匀沉降过大将引起建筑物基础标高的降低，影响建筑物的使用条件，或者造成倾斜、开裂破坏；软土的渗透性很小，固结速率很慢，沉降延续的时间很长，使建筑物内部设备的安装和与外部的连接带来许多困难；软土的强度增长比较缓慢，长期处于软弱状态，影响地基加固的效果；软土具有比较高的灵敏度，若在地基施工中产生振动，挤压和搅拌等作用，就可能引起软土结构的破坏，降低软土的强度。

因此~
40.何为换土垫层？其作用是什么？
当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部荷载对地基的要求时，常采用换土垫层来处理软弱土地基，即将基础下一事实上范围内的土层挖去，然后再回填以强度较大的砂、碎石或灰土等，并夯至密实。

实践证明:换土垫层可以有效地处理某些荷载不大的建筑物地基问题。

换土垫层按其回填的材料可分为：砂垫层、碎石垫层、灰土垫层等。

41.砂垫层的主要作用是什么？
1）提高浅基础下地基的承载力，一般来说，地基中的剪切破坏是从基础底面开始的，并随着应力的增大逐渐和纵深发展。

因此，若以强度较大的砂代替可能产生剪切破坏的软弱土，就可以避免地基的破坏；
2）减少沉降量，一般情况下，基础下浅层地基的沉降量在总沉降量中所占的比例是比较大的，若以密实的砂代替浅层的软弱土，那么就可以减少大部分的沉降量，由于砂垫层对应力的扩散作用，作用在下卧土层上的压力较小，这样也会相应减少下卧土层的沉降量。

3）加速软弱土层的排水固结，砂垫层提供了基底下的排水面，不但可以使基础下面的孔隙水压力迅速消散，避免地基土的塑性破坏，还可以加速砂垫层下软弱土层的固结及其强度的提高。

4）防止冻胀。

5）消除地基的湿陷性和胀缩性。

42.排水砂井与挤密砂桩的主要区别是什么？
挤密砂桩与排水砂井都是以砂为填料的桩体，但两者的作用是不同的，砂桩的作用主要是挤密，故桩径与填料密度大，桩距较小；而砂井的作用主是排水固结，故井径和填料密度小，间距大。

43.何为加筋土？它有哪些特点？
加筋土是加筋土结构的简称，它主要由墙面板、拉筋和填料组成，并依靠拉筋与填土之间的相互磨擦力保持稳定。

其特点：可以做成很高的垂直挡土墙；墙面可垂直，从而减少占地面积；充分利用材料的性能，以及土与拉筋的共同作用，使挡墙结构轻型化，其砼体积仅相当重力式挡土结构的3%~5%；加筋土属柔性结构，对地基的变形适应性远比其他挡土结构为好，因此适宜在较软弱的地基上构筑；工期短，由于拉筋和墙面板均可在工厂预制，安装时与回填土施工同步进行，因而施工速度快；工程造价低，与重力式挡墙相比，当加筋土挡墙的高度不大时，其经济效益并不显著，但随着墙高的，其造价则明显降低，一般可降低25%~60%；抗震性能好，由于加筋土结构所特有的柔性能够很好地震的能量，故其抗震性能比刚性结构明显提高。

44.简述强夯法加固地基的效果？
提高地基承载力，经强夯后地基的承载力可提高2~5倍；减少地基沉降和不均匀性；深层地基加固，强夯法的有效加固深度一般为5~10米夯击能量大时可达10m以上，因此，深层地基可以得一有效的加固；处理可液化土层，通常饱和松散粉细砂层为可液化土层，经强夯处理后可消除液化；消除黄土的湿陷性。

45.真空预压法与堆载预压法比较有哪些优点？
以抽真空措施取代堆载、荷载一次加足，且孔隙渗流水所引起附加力指向土体，不会发生剪切破坏，因而节省总造价并缩短了预压时间；场地清洁、噪音小；不需要分期加荷，施工工期短；可在很软的地基上采用。