《土力学与地基基础》练习答案

PAGEPAGE25土力学与地基基础练习册习题一一、填空1．土的物理性质是土的最基本的工程特性。2．土的结构分为单粒结构、蜂窝结构和絮凝结构三种。3．土的构造主要有层理构造和裂隙构造两种。4．反映土单位体积质量（重力）的导出指标有浮密度、饱和密度和干密度。5．土的基本指标包括土的密度、土粒相对密度和土的含水量，在试验室中分别用环刀法、比重瓶法和烘干法来测定。6．土的不均匀系数Ku越大，曲线越平缓，粒径分布越不均匀。7.基底附加压力求得后，可将其视为作用在地基表面的荷载，然后进行地基中的附加应力计算。8．土粒比重是土粒的质量与同质量相同体积纯蒸馏水在4℃时的质量之比。用比重瓶方法测定。9．土的密度是质量与单位体积之比。二、简答1.何谓土粒粒组?土粒六大粒组划分标准是什么?P42.在土的三相比例指标中，哪些指标是直接测定的？其余指标如何导出？P9~P123.判断砂土松密程度有哪些方法？P144.粘土颗粒表面哪一层水膜土的工程性质影响最大,为什么?P7三、判断题1．土的不均匀系数越大，表示土粒越不均匀。（∨）2．工程上常用不均匀系数Ku和曲率系数Kc判断土的级配情况。（∨）3．级配分布曲线纵坐标上60%、30%、10%对应的粒径统称为有效粒径。（×）4.结合水没有浮力作用但能传递静水压力。(×)5.级配良好的土的颗粒应该是较均匀的。(×)6.颗粒级配曲线越平缓,土的粒径级配较好。(∨)7.相对密度越大,砂土越松散。(×)四、计算1.某粘土的含水量w=36.4%,液限wL=48%、塑限wp=25.4%，要求：1).计算该土的塑性指标Ip；2).确定该土的名称；3).计算该土的液性指标IL；4).按液性指标数确定土的状态。解：]习题二一、填空1．某点在地下水位以下,当地下水位下降时该点自重应力将增加;地下水位上升时该点自重应力将减小。二、判断题1．基底附加压力是基底压力的一部分.(∨)2.地基附加应力是引起地基变形与破坏的主要因素.(∨)三、简答1．何谓土的自重应力和附加应力？两者沿深度的分布有什么特点？答：土的自重应力是指由土体本身的有效重力产生的应力；附加应力：是指由新增外加荷载在地基中产生的应力。特点：自重应力随深度的增加而逐渐加大；附加应力随深度的增加面逐渐减小。2．计算土中自重应力时为什么要从天然地面算起？答：土中自重应力是指由土体本身的有效重力产生的应力，研究土的自重应力的目的是为了确定土体的初始应力状态；所以~~~~~。3．计算基底压力有何实用意义？如何计算中心及偏心荷载作用下的基底压力？答：基底压力是作用于基础底面传至地基的单位面积压力。基底压力是计算附加应力以及确定基础结构的基础；附加应力是引起地基变形与破坏的主要因素，因此正确计算基底压力有着重要的意义。中心及偏心荷载作用下的基底压力见P27。4.如何计算基底处土的自重应力和附加应力？答：自重应力见P24。附加应力的计算与荷载的性质与作用面积有直接的关系，因此分为空间问题和平面问题两种，具体见P32~P39。5.在不规则荷载作用下，如何计算土中的附加应力？答：使用应力叠加原理。四、计算1.某构筑物基础如下页图所示，在设计地面标高处作用有偏心荷载680KN，偏心距1.31m，基础埋深为2m，底面尺寸为4m×2m。试求基底平均压力P和边缘最大压力Pmax，并绘出沿偏心方向的基底压力分布图。解：习题三一、名词解释1．有效应力：即粒间接触应力，由土骨架所传递的压力。2．孔隙水压力：土体中由孔隙水所传递的压力。3．有效应力原理：饱和土体的有效应力原理就是土体中的总应力在任一时刻有效应力和孔隙水压力之和始终应等于饱和土体中的总应力。4．土的压缩模量：又称侧限变形模量，土体在侧限条件下竖向压应力与竖向总应变之比。5．固结度：指地基在固结过程中任一时刻的固结沉降量与其最终沉降量之比。二、简答1．有效应力与孔隙水压力的物理概念是什么？在固结过程中两者是怎样变化的？答：概念见名词解释。在渗透固结过程中，伴随着孔隙水压力的逐渐消散，有效应力在逐渐增长，土的体积也就逐渐减小，强度随之提高。2．什么是固结度？如何运用固结度确定固结时间？答：固结度：指地基在固结过程中任一时刻的固结沉降量与其最终沉降量之比。运用固结度确定固结时间见P62。3．计算沉降的分层总和法与规范法有何异同？试从基本假定，分层厚度，采用指标，计算深度和数值修正加以比较。答：P47~P50。4．压缩系数a的物理意义是什么？怎样用a1-2判别土的压缩性质。答：P45~P46。5．压缩模量Es和变形模量Eo的物理意义是什么？它们是如何确定的？答：P46。三、填空1．总应力不变的情况下，孔隙水压力等于总应力与有效应力之差。2．地基的压缩变形是附加应力引起的;地下水位永久性下降,也能引起建筑物的沉降。3．室内压缩试验时,土样是在完全侧限情况下受压,通过试验可测得压缩系数、压缩模量和变形模量压缩性指标。4．实验室中测定原状土的压缩性的方法是做压缩实验。实验时，将取土环刀内的原状土样放置在一个厚壁钢圈做成的容器中，上下面加透水石，以便土样中水的排出，然后通过加荷板向试样施加压力，使土样压缩。有时称这种压缩实验为侧向压缩实验。5．计算基础沉降时是以基底中心点以下土中附加应力为代表值.6．在分层总和法中,地基压缩层厚度的下限取地基的附加应力等于或小于自重应力的20%（软土为10%)土层处。7．工业与民用建筑物地基基础设计规范所推荐的地基最终沉降量值的计算方法是一种简化的分层总和法.8．按规范法计算基础最终沉降时,其压缩层厚度Zn应满足.9．地基的沉降是由附加应力引起的.10．固结度是指土层中孔隙水压力向有效应力转移的过程。四、计算1.一块饱和粘性土样的原始高度为20mm，试样面积为3×103mm2,在固结仪中做压缩试验。土样与环刀的总重为175.6×10-2N,环刀重58.6×10-2N。当压力P1=100kPa增加到P2=200kPa时，土样变形稳定后的高度相应地由19.31mm减小为18.76mm。试验结束后烘干土样，称得干土重为94.8×10-2N。试计算及回答：（1）与P1及P2相对应的孔隙比e1及e2;（2）该土的压缩系数a1-2；（3）评价该土高、中还是低压缩性。解：2.某工程矩形基础长3.6m、宽2.0m，埋深d=1.0m。上部结构物的荷载F=900KN。地基土为均质的粉质粘土，γ=16KN/m3,e1=1.0,a=0.4MPa-1。试用规范GBJ-89提出的方法计算基础中心点的最终沉降量。解：1、求基底压力和基底附加压力2、确定沉降计算深度3、沉降计算①求（使用角点法，注意分块，查表求得）②Zn的校核4、确定沉降经验系数Ψs①：Ψs值的确定③基础最终沉降量的计算习题四一、名词解释1．地基承载力：指使地基发生剪切破坏失去整体稳定时的基底压力，是地基所能承受的基底压力极限值。2．土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力。二、简答：1．三轴剪切试验的三种试验方法各适用于何种情况?对于一级建筑物地基应采用何种仪器?对饱和软粘土应采用何种试验方法?答：P782．根据剪切前固结程度,排水条件及加荷快慢将直剪试验和三轴试验分为哪几种?各适用哪些情况?答：P77~P78。3．试述整体剪切破坏各阶段土中应力、变形及P-S曲线的变化情况?答：P83。4．何谓土的极限平衡状态和极限平衡条件?答：当土中某点任一方向的剪应力达到土的抗剪强度时，称该点处于极限平衡状态。土的极限平衡条件即是т=тf时的应力间关系。5．砂土与粘性土的抗剪强度表达式有何不同？同一土样的抗剪强度是不是一个定值？为什么？答：砂土的抗剪强度表达式为：粘性土的抗剪强度表达式为：对于无粘性土，其抗剪强度仅仅是粒间的磨擦力，而对于粘性土，其抗剪强度由粘聚力和磨擦力两部分组成。同一土样的抗剪强度不是一个定值，因为库仑抗剪强度定律表明，土的抗剪强度是剪切面上的法向总应力的线性函数。6．土中发生剪切破坏面是不是剪应力的最大面？在什么情况下，剪切破坏面与最大剪应力面是一致的？剪切破坏面与大主应力作用面呈什么角度？答：P71。对于饱和软粘土，根据三轴不排水剪试验成果，其强度包线近似于一水平线，此时如果土体被剪坏将会出现破坏面与最大剪应力面一致的情况。三．计算1.已知地基中某点受到大主应力σ1=500KPa，小主应力σ3=180KPa，其内磨擦角为36°,求（1）该点的最大剪应力是多少?最大剪应力面上的法向应力为多少?（2）此点是否已达到极限平衡状态?为什么?（3）如果此点未达到极限平衡,令大主应力不变,而改变小主应力,使该点达到极限平衡状态,这时小主应力应为多少?解：习题五一、填空1.影响挡土墙土压力大小的最主要因素是挡土墙位移量和位移方向.2.朗金土压力理论的假设是墙为刚体、墙背竖直、光滑和填土面水平.3.当墙后填土处于主动朗金状态时,破裂面与水平面的夹角是面.当处于被动朗金状态时斜截面上的正应力破裂面与水平面的角是4.朗金的主动土压力系数Ka的表达式____________,被动土压力系数Kp的表达式是___________.5.朗金土压力理论是根据土的极限平衡条件得出的土压力计算方法;库仑土压力理论是从楔体的静力平衡条件得出的土压力计算理论.6.挡土墙设计的内容包括墙型选择、稳定性验算、地基承载力验算、墙身材料强度验算及构造要求和措施.7.考虑墙背与土之间存在摩擦力时,计算将会使主动土压力减小被动土压力增增增大.8.在朗金土压力理论中,当提高墙后填土的质量,使φ、C增加时,将会使主动土压力减小被动土压力增加.二、选择填空1．当外界条件相同时主动土压力___B___被动土压力;主动土压力__B___静止土压力;被动土压力__A___静止土压力。A:大于;B:小于;C:等于;D:无法判断2．在墙型和墙后填土相同的情况下,如墙高增大为原来的两倍，那么其主动土压力增大为原来的____C_____倍.A:一倍B:二倍C:四倍D:无法判断3．砂土土坡的坡角最大最大只能__C____内摩擦角时,土坡才可以稳定(处于极限平衡状态)A:大于;B:小于;C:等于;D:无法判断4．库伦公式只适用无粘性土,在工程实际中,对干粘性土,常把粘聚力视为零而将____A_____增大.A:土的内摩擦角φB:填土面的坡度角βC:墙背倾斜角αD:填土高度三、简答1．土压力有哪几种？影响土压力的各种因素中最主要的因素是什么？答：静止土压力、主动土压力和被动土压力三种。最主要的因素是挡土墙的位移量和位移方向。2．试阐述主动，静止、被动土压力的定义和产生的条件，并比较三者的数值大小。答：P90。概念和产生条件以及图5-2。3．朗肯土压力理论的假定和适用条件是什么？利用朗肯理论如何计算主动、被动土压力？答：P92~P93。4.简述挡土墙上的土压力与挡土墙位移的关系?答：P90的图5-2及必要的文字说明。5.什么是简单土坡?答：指土坡的顶面和底面都是水平面，并伸至无穷远，土坡由均质土组成。四、计算1.某挡土墙高5m，墙背垂直光滑，墙后填土面水平，填土的粘聚力C=11KPa,内摩擦角φ=22°，重度γ=18kN/m3，试作出墙背主动土压力（强度）分布图形和主动土压力的合力。解：2.对上题的挡土墙，如取附图所示的毛石砌体截面，砌体重度为22kN/m，挡土墙下方为坚硬粘性土，摩擦系数μ=0.45。试对该挡土墙进行抗滑动和抗倾覆验算。解：3.挡土墙高7m,墙背直立、光滑，墙后填土面水平，填土面上有均布荷载q=20kPa，填土情况见附图。试计算主动土压力合力的大小和作用点及作出墙背主动土压力分布图。解：习题七一、填空1.根据建筑物因桩基损坏所造成的后果的严重性将建筑桩基分为_三__个安全等级.2.柱下钢筋混凝土单独基础底板厚度是由柱短边一侧冲切破坏条件控制的.3.对软弱下卧层进行验算的公式中,fz为软弱下卧顶面处经_深度_修正后的地基承载力4.《地基规范》根据冻胀对建筑物的危害程度,将地基土的冻胀性分为不冻胀、弱冻胀、冻胀和强冻胀四类.二、选择1．下列那一项属于减轻非均匀沉降危害的措施中的建筑措施＿＿C＿＿．Ａ：减轻墙体重力Ｂ：采用轻型结构Ｃ：建筑体型力求简单Ｄ：增加建筑物的刚度和强度2.用静载荷试验确定单桩竖向承载力时,对于预制桩在砂土中入土__A___后,方可进行试验.A:7dB:15dC:25dD:10d3.用静载荷试验确定单桩竖向承载力时,对于饱和软粘土入土__C___后,方可进行试验.A:7dB:15dC:25dD:10d4.用静载荷试验确定单桩竖向承载力时,对于粘性土一般不得少于___B___后,方可进行试验.A:7dB:15dC:25dD:10d5.当设素混凝土垫层时,钢筋保护层的厚度不应小于___B____.A:30mmB:40mmC:50mmD:60mm6.扩展基础垫层厚度不应小于____D____.A:40mmB:50mmC:60mmD:70mm7.扩展基础底板受力钢筋直径不应小于___A____.A:10mmB:20mmC:30mmD:40mm8.三合土基础是由石灰砂和骨料按____A____配成的.A:1:2:4B:1:2:3C:1:2:2D:1:2:19.灰土基础是由石灰和土料按____B____配成的.A:1:2B:3:7C:4:6D:5:510.扩展基础中锥形基础的边缘高度不宜小于____B____.A:100mmB:200mmC:300mmD:400mm三、简答1.减轻地基不均匀沉降的建筑措施和结构措施有哪些?答：P181~P182。2.天然地基上浅基础的设计包括哪些内容?答：（1）充分掌握拟建场地的工程地质条件和地质勘察资料。（2）在研究地基勘察资料的基础上，结合上部结构的类型，荷载的性质、大小和分布，建筑布置和使用要求能及拟建基础对原有建筑设施或环境的影响；并充分了解当地建筑经验、施工条件、材料供应、先进技术的推广应用等其它有关情况，综合考虑选择基础类型和平面布置方案。（3）确定地基持力层和基础埋置深度；（4）确定地基承载力设计值；（5）按地基承载力确定基础底面尺寸；（6）进行必要的地基稳定性和徨片变形验算；使用权地基的稳定性得到充分保证，并使地基的沉降不致引起结构损坏、建筑物倾斜与开裂，或影响其正常使用和外观；（7）进行基础的结构设计；3.选择基础埋深应考虑哪些因素?答：P139~P140。4.确定地基承载力有哪些方法?答：P145~P149四、计算1.某承受中心荷载的柱下独立基础,基础底宽b=1.5m，埋深d=1.6m，地基土为粉土,重度γ=17.8kN/m3，摩擦角标准值φk=22°，e=1.1,Ck=1.2kPa,试确定地基承载力设计值。解：查表7-9可得：所以2.某中砂土的重度为γ0=18.0kN/m3，地基承载力标准值为fk=280kPa，试设计一方形截面柱的基础，作用在基础顶面的轴心荷载为F=1.05MN，基础埋深为1.0m，试确定方形基础底面边长。解：查表7-8可得：3.某砖墙厚240mm，墙底标高-0.20m，该标高处轴心荷载设计值为F=150kN/m。该处土层情况如附图所示，地下水位在淤泥质土顶面处。建筑物对基础埋深没特殊要求，且不必考虑土的冻胀问题。试设计该基础，材料自选。提示：本题必须进行软弱下卧层验算）。解：取习题八一、名词解释1．摩擦型桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力来承受的桩。2.摩擦桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力来承受的桩。3.端承摩擦桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力来承受的桩。4.端承型桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力来承受的桩。5.端承桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力来承受的桩。6.摩擦端承桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力来承受的桩。7.负摩阻力：当由于某些原因，土体的沉降超过桩受荷产生的沉降时，土对桩的磨擦力便指向下方，这种起着加大桩身轴力作用的摩阻力即为负摩阻力。二、填空1.通常,当_软弱_土层很厚,桩端达不到良好地层时,桩基设计应考虑_沉降_问题.2.桩基础的设计内容有七项,分别是:_确定桩的类型、截面尺寸，初步选择事出有因台底面的标高_、_确定单桩承载力_、_估算桩数并确定其在平面上的布置_、_桩基础受力计算_、_桩身结构设计_、_承台设计_、_绘制桩基础施工详图_.3.根据建筑物因桩基损坏所造成的后果的严重性将建筑桩基分为__三__个安全等级.4.建筑桩基的极限状态分为两类,分别是承载能力极限状态和正常使用极限状态.5.桩基按承载性状分类,可以分为两大类型,分别是磨擦型和端承型类型。6.按设置效应可将桩分为三大类,分别是非挤土桩、小量挤土桩和挤土桩.7.桩顶受荷后产生的位移是由桩身弹性压缩和桩底土层压缩之和构成的.8.单桩承载力主要取决于地基土对桩的支承力和桩身的材料强度。三、选择填空1.用静载荷试验确定单桩竖向承载力时,对于饱和软粘土入土__C___后,方可进行试验.A:7dB:15dC:25dD:10d2.用静载荷试验确定单桩竖向承载力时,对于粘性土一般不得少于___B___后,方可进行试验.A:7dB:15dC:25dD:10d3.桩基承台的宽度不应小于____C____.A:300mmB:400mmC:500mmD:600mm4.桩基承台的厚度不应小于____A____.A:300mmB:400mmC:500mmD:600mm5.桩顶入承台的长度不应小于___C_____.A:30mmB:40mmC:50mmD:60mm6.桩基承台底面的混凝土垫层厚度不应小于____B____.A:70mmB:40mmC:50mmD:60mm1．四、简答1.在什么情况下宜采用桩基础方案?答：P186。2.在什么情况下桩基础应进行承载能力极限状态计算?答：（1）桩基的竖向承载力和水平承载力计算，某些条件下尚应考虑桩、土、承台相互作用产生的承载力群桩效应；（2）桩端平面以下软弱下卧层承载力验算；（3）桩基抗震承载力验算；（4）承台及桩身承载力计算。3.在什么情况下桩基础应进行变形验算?答：（1）桩端持力层为软弱土的一、二级建筑物以及桩端持力层为粘性土、粉土或存在软弱下卧层的一级建筑物的沉降验算，并宜考虑上部结构与桩基的相互作用。（2）承受较大水平荷或对水平变位要求严格的一级建筑桩基的水平变位验算。4.在什么情况下应考虑桩侧的负摩阻力的作用?答：（1）桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土层进入相对较硬土层时；（2）桩周存在软弱土层，邻近桩侧地机承受局部较大原长期荷载，或地面大面积堆载时；（3）由于降低地下水位，使桩周土中有效应务增大，并产生显著压缩沉降时。五、计算1.某场区从天然地面起往下土层分布是：粉质粘土，厚度l1=3m，含水量w1=30.7%，塑限Wp=18%，液限wL=35%；粉土，厚度l2=6m，孔隙比e=0.9；中密的中砂。试确定各土层的预制桩桩周土摩阻力标准值和预制桩桩端土（中密的中砂）承载力标准值（按桩入土深度10m考虑）。解：粉土：中砂查表取中间值：中砂端阻为：2.土层情况同上题，现采用截面边长为350×350的预制桩，承台底面在天然地面以下1.0m，桩端进入中密中砂的深度为1.0m，试确定单桩承载力标准值。解：3.根据在图给出的资料,求A,B,C,D四根桩受的力是多大？解：习题九一、名词解释1.机械碾压法：是一种用机械压实松软土的方法，常用的机械有平碾、羊足碾、压路机等。这种方法常用于大面积填土和杂填土地基的压实。2.振动压实法：是一种在地基表面施加振动把浅层松散土振密的方法。主要的机具是振动压实机。这种方法主要用于处理杂填土、湿陷性黄土、炉渣、松散砂土与碎石土等类土。3.重锤夯实法：是利用起重机械将重锤提到一定高度后，让其自由下落，通过不断重复夯击使地基浅层得到加固。这种0.8m以上的饱和断性土或杂填土。4.强夯法：将重型锤提升到8~20m高度后令其下落，以很大的冲击能对地层进行强力夯实加固的方法。二、填空1.软土的压缩系数a1-2一般在_0.5_～__2.0__MPa-1之间？2.软土具有的工程特性是:含水量高，孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、渗透性差、具有明显结构性和流变性。3.在处理软弱土地基时,机械碾压法适用于大面积填土和杂填土的土质.4.在处理软弱土地基时,振动压实法适用于杂填土、湿陷性黄土、炉渣、松散砂土与碎石土的土质。5.在处理软弱土地基时,重锤夯实法适用于地下水位距地表0.8m以上的非饱和断性土的杂填土及湿陷性黄土的土质。6.在处理软弱土地基时,换土垫层法适用于淤泥、淤泥质土、湿