土力学各章大题

第一章1-1.砂类土和粘性土各有哪些典型的形成作用答：砂类土和粘性土都是岩石的风化作用形成的。砂类土的典型的形成是物理风化。即指由于温度变化、水的冻胀、波浪冲击、地震等引起的物理力使岩石崩解碎裂的过程。粘性土的典型形成作用是化学风化，即岩石也空气水以及各种水溶液相互作用的过程。化学风化主要又分为水解作用水化作用氧化作用1-2粘土矿物：一种铝一硅酸盐晶体由两种晶片交互层叠构成，是细小的扁平颗粒，表面有很强的于水作用的能力，便面积愈大，作用能力就越强粘粒：粒径小于0.005mm的土颗粒粘性土：塑性指数大于10的土称为粘性土粒径：土颗粒的某种性质与某一直径的同质球体最相近时，就把该球体的直径称为被测颗粒的粒径粒度：土粒的大小称为粒度粒组：一定范围内的土粒称为粒组1-3.土的粒度成分与矿物成分的关系？答：粗颗粒土往往是岩石经物理分化形成的原岩碎屑，是物理化学性质比较稳定的原生矿物颗粒；细小土粒主要是化学风化作用形成的次生矿物颗粒和生成过程中有机物质的介入，成分、性质及其与水的作用均很复杂，是细粒土具有塑性特征的主要因素之一，对土的工程性质影响很大。1-4.界限粒径的物理意义？答：粒组随着分界尺寸的不同而呈现不同的变化，划分粒组的分界尺寸就是界限粒径1-5.粘性土为什么带电？答：①离解作用：指粘土矿物颗粒与水作用后离解成更微小的颗粒，离解后的阳离子扩散于水中，阴离子留在颗粒表面；②吸附作用：指溶于水中的微小粘土矿物颗粒把水介质中一些与本身结晶格架中相同或相似的离子选择性地吸附到自己表面；③同晶置换：指矿物晶格中高价的阳离子被低价的离子置换，常为硅片中的Si4+被A13+置换，铝片中的A13+被M2+置换，g因而产生过剩的未饱和的负电荷。④边缘断裂：理想晶体内部是平衡的，但在颗粒边缘处，产生断裂后，晶体连续性受到破坏，造成电荷不平衡。1-6.简述毛细水的概念？产生的原因？以及对工程的影响？为什么水压力为负值？答：毛细水：在地下水位以上，受水与空气交接面处，表面张力影响的自由水；原因：①由于毛细管壁分子对水分子的引力作用，使与管壁接触的水面向上弯曲，整个液面向内凹，增加了表面积；②但液体总试图缩小自己的表面积，使表面自由能最小，故管内水柱不断升高。③直到升高的水柱重力与管壁分子引力形成的上举力平衡为止。对工程影响：毛细水的上升对建筑物地下部分的防潮措施和地基特的浸湿及冻胀等有重要影响；在干旱地区，地下水中的可溶盐随毛细水上升后不断蒸发，盐分积聚于靠近地表处而形成盐渍土。在粉土和砂土中毛细现象最显著。为什么为负值：①水，汽界面由于弯液面表面的张力作用，以及水对土粒表面的侵润作用，使空隙水压力小于空隙内的大气压力。②于是在弯液面的切线方向，产生迫使相邻土粒紧压的压力，称之为毛细压力。③由于毛细压力的存在使水内的压力小于大气压力。故呈负值显著性：粉＞黏＞砂土（高度取决于粒度，但黏土与水作用产生了具有粘滞性的结合水）1-7.黏土的活动性为什么有很大差异？答：①粘土颗粒（粘粒）的矿物成分主要有粘土矿物和其他化学胶结物或有机质，而粘土矿物是很细小的扁平颗粒，颗粒表面具有很强的与水相互作用的能力，表面积愈大，这种能力就愈强，②由于土粒大小不同而造成比表面数值上的巨大变化，必然导致土的活动性的极大差异，如蒙脱石颗粒比高岭石颗粒的比表面大几十倍，因而具有极强的活动性1-8.研究土的结构性的工程意义，怎么研究土的结构性？答：同一种土，原状土样与重塑土样有很大的差别，土的组成成分不是决定土性质的全部因素，土的结构性对图的性质也有很大的影响。怎么研究：将土结构类型的不同分为，单粒，蜂窝，絮状三种结构，单粒：由粗大颗粒在水或空气中下沉形成，土颗粒有稳定的空间位置，特点是：土的粒径较大，彼此之间无连结力或只有微弱的连结力，土粒呈棱角状、表面粗糙。蜂窝:主要有粉粒或细砂组成的土的结构形式，特点是：土的粒径较小、颗粒间的连接力强，吸引力大于其重力，土粒停留在最初的接触位置上不再下沉。絮状结构：由细小黏粒或胶粒组成的结构形式，特点是：土粒较长时间在水中悬浮，单靠自身中重力不能下沉，而是由胶体颗粒结成棉絮状，以粒团的形式集体下沉1-9.扩散层厚度与哪些因素有关？答：首先扩散层是土中水的水化离子与极性水分子构成，紧靠在固定层外围，受到的电分子引力较小。其厚度于矿物本身和外界条件有关，主要由，颗粒表面电荷浓度，水中离子性质，价位，PH值，温度等因素有关。第二章1、塑性指数对地基土性质有何影向？答：塑性指数Ip是土的颗粒组合、矿物成分以及土中水的离子成分和浓度的指标。土颗粒越细、粘土矿物含量越多、土粒表面反离子层中低价阳离子增加，IP变大。IP是粘性土的分类标准。Ip>17为粘性土，10<Ip<17为粉质粘土2、简述土的冻胀性，危害以及产生原因？答：土的冻胀性：是土的冻胀和冻融给建筑物或土工建筑物带来危害的变形特性。危害：①冻胀是地基隆起，使柔性路面开裂。刚性路面错缝或断折②冻胀将建筑物抬起使其发生开裂，倾斜，甚至倒塌，③对工程危害更大的是，土层冻融后，上部聚集的冰晶融化，使土中含水量上升，加之细粒土排水困难，是土软化，泥化强度大大降低，路基冻融后经车辆反复碾压路面出现开裂，冒泥即翻浆现象④冻胀还会使涵洞，桥梁房屋发生不均与沉降发生开裂破坏原因：①土中自由水首先在0度结成冰晶，随着温度下降土中结合水也开始结成冰晶一结合水膜变薄一a.产生剩余分子引力，b.离子浓度增加，加大渗透压一附近为冻结区结合水膜较厚的结合水被吸引到冻结区上述过程反复作用，发生冻胀，直到水源补给停止3、简述建筑地基土分类？答：按沉积年代和地质成因分：①老沉积土：第四季晚跟新世及以前沉积的土，一般呈超固结，强度较高②新近沉积土：第四季全新世近期沉积土，一般呈欠固结，强度较低按成因分：洪残坡，冲锋兵，湖海按级配和塑性指数划分：碎石砂粉黏4、如何判定膨胀土？答：教材p47注：选择看，1、说明细粒土分类塑性图的优点？。第三章1.试解释起始水力梯度产生的原因。答：起始水力梯度产生的原因是，为了克服薄膜水的抗剪强度0（或者说为了克服吸着水的粘滞阻力），使之发生流动所必须具有的临界水力梯度度。事实上只要有水力坡度，薄膜水就会发生运动，只是当实际的水力坡度小于起始水力梯度时，薄膜水的渗透速度V非常小，只有凭借精密仪器才能观测到。因此严格的讲，起始水力梯度i0是指薄膜水发生明显渗流时用以克服其抗剪强度T0的水力梯度。2.为什么室内渗透试验与现场测得的渗透系数有较大的差别？答：室内试验和现场试验渗透系数有较大差别，主要在于试验装置和试验条件等有关，即就是和渗透系数的影响因素有关（将现场土样拿回室内试验主要回改变土的：密实度，饱和度，结构，温度构造）3.拉普拉斯方程适应于什么条件的渗流场？答：当渗流场中水头及流速等渗流要素不随时间改变时，这种渗流称为稳定渗流，而拉普拉斯方程是指适用于平面稳定渗流的基本方程。4.地下水渗流为什么产生水失？答：受到土粒阻力与液体的粘滞性5.为什么流线与等势线总是正交的？答：在稳定渗流场中，取一微单元体，并假定水体不可压缩，则根据水流连续原理，单位时间内流入和流出微元体的水量应相等，即dqe=dq0。从而得到：（x，z方向上的偏导相加为0）即为二维渗流连续方程，从中由数学知识，可知流线和等势线正交6.简述流沙和管涌？答：流砂：向上的渗流力克服了向下的重力，粒间有效应力为0，导致土体产生悬浮，移动，的现象。发生条件：必要条件是水力梯度大于临界水力梯度，同样受土颗粒级配，密度，透水性的影响防治：①改变水力条件，降低水头差，如采取基坑外井点降水法或采取水下挖掘；改变水力条件还包括增加渗流路径，如打板桩；②在渗流流出部位用透水性材料覆盖压重以平衡渗流力③土层加固处理如冻结法、注浆法管涌：在渗流力作用下较小的颗粒在较大颗粒形成的空隙中移动，甚至流失，随着空隙不断的增大，流速不断的加快，较达大的颗粒也相继流失，最终形成贯通的管道，造成土体塌陷在自然界中的管涌称之为潜蚀：又分为机械潜蚀和化学潜蚀，机械潜蚀：细土粒单纯在渗流力作用下流失，形成洞穴。化学潜蚀：水流溶解了土中的易溶盐和胶结物，土体变松，细土粒在渗流力作用下流失，形成洞穴发生条件：几何条件：细颗粒的直径，小于粗颗粒形成的空隙，一般不均与系数大于10；水力条件：渗流力要能构提供细颗粒移动所需的水力条件防治措施：①改变水力条件中的降低渗流路径如打板桩；②改变几何条件，在渗流逸出部位设置反滤层是防治渗流破坏的有效措施两者区别：①流砂发生在水力梯度大于临界水力梯度，而管涌可以发生在水力梯度小于临界水力梯度情况下②流砂发生的部位在渗流逸出处，而管涌发生的部位可在渗流逸出处，也可在土体内部③流砂发生在水流方向向上，而管涌没有限制。④流砂发生具有突发性，管涌一般有个时间过程3-7.渗流力会引起哪些破坏？答：渗流引起的渗透破坏问题主要有两大类：一是由于渗流力的作用，使土体颗粒流失或局部土体产生移动，导致土体变形甚至失稳；二是由于渗流作用，使水压力或浮力发生变化，导致土体和结构物失稳。前者主要表现为流砂和管涌，后者主要则表现为岸坡滑动或挡土墙等构造物整体失稳。（与重力方向一致的渗流，对土稳定起有利作用）1、渗流（系数）与哪些因素有关？答：①土的粒度成分：土颗粒愈粗，大小愈均与，愈圆滑，k值也就越打，粗粒土中含细粒土时，随细粒土增加，k值急剧减少；②土的密实度③土的饱和度：一般情况土的饱和度小，k值越小。因为低饱和土中存在较多气泡，不仅减少过水断面还会阻塞孔道，同时气泡随空隙压力变化而涨缩，使饱和度的影响成为一个不定因素④土的结构:细粒土具有天然的结构，受到扰动，原有过水通道数量，形状都会受到影响，一般情况经重塑的土，相同密度下，k小于原状土；⑤水的温度：温度增加粘滞度减小，而k值与粘滞度基本为线性关系；⑥土的构造：例如，粘性土中含有薄砂层，会使水平方向的k比竖直方向上的k大许多倍。2、简述达西定律，及使用范围？答:教材p65第四章1.何谓土中应力，及其分类及其用途（影响方面）答：土中应力：土在自重，建筑物荷载，渗流，地震下均可引起土体内部应力即土中应力土中应力按其起因可分为自重应力和附加应力两种。自重应力：指土体在自身重力作用下产生的应力，又可分为土体在自重条件下已经完成压缩的情况，如成土年代久远的土，另一种是在自重应力作用下没有完成压缩的土，将继续在自重作用下产生压缩变形，如新近沉积的土。附加应力：指地基受外荷载如建筑物荷载，渗流，地震等引起的附加应力增量。用途：是地基产生变形的的主要原因，也是导致地基土的强度破坏和失稳的重要原因。土中应力按土骨架和土中孔隙的分担作用可分为有效应力和孔隙应力两种。土中有效应力：是指土粒所传递的粒间应力。作用是控制土的体积（变形）和强度两者变化的土中应力。土中孔隙应力是指土中水和土中气所传递的应力。2.怎样简化土中应力计算模型？能这样假设的原因？在工程中注意哪些问题？答：假设地基土是均匀、连续、各向同性的半无限空间弹性体而采用弹性理论来求解土中应力。假设成立原因：①建筑物基础尺寸远远大于土颗粒尺寸，同时不考虑土粒间的接触应力，因此可把土体看做连续体②实际工程中，土中应力水平较低，土的应力应变关系接近线性关系③地基在水平方向及深度方向相对于基础尺寸，可以看成无限延伸的故可看成符合弹性力学假定，采用弹性理论计公式算使用上时允许的工程上注意：当建筑物荷载应力变化范围比较大，如高层建筑仓库等筒体建筑就不能用割线代替曲线，同时土层间性质差异很大时，用弹性理论计算就回得到较大的误差3.地下水位的升降对土中自重应力有何影响？在工程实践中，有哪些问题应充分考虑其影响？（地下水位对自重影响图示）答：地下水位下降使地基中原水位以下的土自重应力增加，可把他看成加载作用，它使土体的固结沉降加大，故引起地表大面积沉降。地下水位下降是地基原水位以上的土自重应力减少，可把他看成卸载作用。对工程影响：①地下水位上升使原地下水位以上土体含水量增加，分子结合水膜变厚，分子间引力减小，压缩性增加，同时土体“原始粘聚力”减小，粘聚力就将减小，抗剪强度变小②增加的土中水，对土颗粒形成润滑作用，土颗粒相对位移阻力减小，抗剪强度又将降低③地下水位上升，如遇到湿陷性黄土产生湿陷，经水沁湿后在自重或自重与附加压力作用下将发生显著下沉，遇膨胀土将产生吸水膨胀，将其上建筑物顶起④上升对基地产生浮力作用，使粘性土软化，泥化，降低抗剪强度；①地下水位下降，有效应力增加，对于粘性土K值较小，空隙水压力消散需要一定时间，土体不会发生突发的压缩，但对于无粘性性土，K值较大，空隙水压力将迅速消散，压缩会具有突发性，但对于两者最终都将完成空隙水压力的消散有效应力的增长，造成地表下沉，建筑物沉降，周围建筑物倾斜②对于软土地基本身压缩性较高，将发生较为严重的沉降。③若是抽取地下水造成的水位下降，还将发生竖直方向的渗流，进一步加大有效应力。4、基底压力分布的影响因素有哪些？简化直线分布的假设条件是什么？答：基底压力的大小和分布状况与荷载的大小和分布、基础的刚度、基础的埋置深度以及地基土的性质等多种因素。假设条件：①基础可视为刚性基础；②受地基容许承载力限制，加上基础还有一定的埋置深度，基地呈马鞍形且中心部位反力转至边缘部位不显著，可视为反力均匀分布③根据圣维南原理，一定深度处引起的地基附加应力与荷载分布形态无关，只与合力大小及作用点位置有关5.如何计算基底压力和基底附加压力？两者概念有何不同?答：教材P93-956.附加应力产生的原因？如何计算土中附加应力？在工程中如何考虑？答：附加应力是由于外荷载作用，在地基土中产生的应力增量。它是引起地基土强度破坏、基础沉降的主要原因。计算土中附加应力时，通常采用布辛奈斯克（1885年）解答。通过求解单个竖向集中荷载作用下地基中的竖向附加应力，利用叠加法和等代荷载法及积分法求解分布荷载作用下地基中产生的竖向附加应力。工程中：需要考虑实际引起的地基变形破坏、强度破坏、稳定性破坏。同时在计算上工程实用土，计算太复杂不方便。因此产生了'无量纲化”的做法。即为了简化计算。人们制定一些附加应力系数表供查取。制表时，预先根据三个积分边界条件，定下分布荷载的分布规律、分布面积以及应力计算点位置，然后按不同的长宽比l/b，深宽比（z/b）或r/b，r/R等，算出相应的应力系数值，以表格形式给出。实用时，只需按具体情况查表就能得到。数值，非常简单和方便，这一措施称为“无量纲化”。当然，这些表格也不可能包括工程实践中所遇到的各种情况，例如工程中所求的应力计算点既不在荷载面中心点，也不在角点处，这时，应用“角点法，就能解决问题。7.土中应力分布规律？工程中如何考虑应力分布规律？答：①竖向应力不仅分布在荷载面积以下，还广泛分布在荷载面积以外相当大的区域内②在基础底面下，深度相同时，中心轴线以下应力最大，距离中心轴线越远越小，深度不同时对于同一点，应力随深度加深减小荷载分布范围外，任意点沿垂线的竖向应力值，深度从零开始先增加后减少。方形荷载引起的附加应力的影响深度比条形荷载小答：由于附加应力扩散分布，它不仅发生在荷载面积之下，而且分布在荷载面积相当大的范围之下。所以在工程中：①考虑相邻建筑物时，新老建筑物要保持一定的净距，其具体值依原有基础荷载和地基土质而定，一般不宜小于该相邻基础底面高差的广2倍。否则，由于新修建筑物产生的附加应力扩散作用，使原有建筑物基底下的应力增加，一旦超过它的安全储备，会导致原有建筑物开裂。②同样道理，当建筑物的基础邻近边坡即坡肩时，会使土坡的下滑力增加，要考虑和分析边坡的稳定性。要求基础离开边坡有一个最小的控制距离a,现行的地基规范是采用“零压力线’‘的方法来控制，使基底压力引起的水平侧向应力在边坡面上控制在接近于零值。③应力和变形是联系在一起的，附加应力大，地基的变形也大；反之，则地基变形小，甚至可忽略不计了。因此，我们在计算基础最终沉降量时，“沉降汁算深度”就是根据附加应力分布规律的概念、再加上工程实践经验面制定出来的。第五章1.通过固结试验可以得到哪些土的压缩性指标？如何求得？答:压缩系数压缩指数（有e-lnp得到）压缩模量,体积压缩系数_E,—e,—df=tg=Cc=压缩系数％一Pi压缩指数哧厂哧1Es='里压缩模量tei-e2）/1+e!女，体积压缩系数：压缩模量倒数2.通过现场（静）载荷试验可以得到哪些土的力学性质指标?答:可以同时测定地基承载力和土的变形模量。3.室内固结试验和现场载荷试验都不能测定土的弹性模量，为什么？答:土的弹性模量是指土体在侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。土的变形包括了可恢复的弹性变形和不可恢复的残余变形两部分。而室内固结实验和现场载荷试验都不能提供瞬时荷载，它们得到的压缩模量和变形模量时包含残余变形在内的。和弹性模量由根本区别。4.试从基本概念、计算公式及适用条件等方面比较压缩模量、变形模量与弹性模量，它们与材料力学中杨氏模量有什么区别？答:土的压缩模量'的定义是土在侧限条件下的竖向附加应力与竖向应变之比值。Es=—业—'里土的压缩模量是通过土的室内压缩试验得到的，国-叫）八+巳1女。土的变形模量耳的定义是土体在无侧限条件下的应力与应变的比值。土的变形模量时现场原位试验得到的，s土的压缩模量和变形模量理论上是可以换算的："但影响因素较多不能准确反映他们之间的实际关系。土的弹性模量占的定义是土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。土的弹性模量由室内三轴压缩试验确定材料力学中的杨氏模量是弹性模量的一种，弹性模量还包括剪切模量等，故不同5、根据应力历史可将土分成哪三类，简述它们的定义？答：教材P1266、实验室如何确定先期固结压力？答：①确定先期固结压力最常用的是卡萨格兰德经验作图法；（①在e-lnp曲线上找到半径最小A点，过A做水平线A1，竖直线A2；②做1A2的平分线，交e-lnp直线段延长线与B；B就是对应先期固结压力）②同时还应结合地形地貌对应力历史加以判断，如人工开挖剥去地表层的，或现场堆载预压都会使土成为超固结土，新近沉积的粘土，粉土，海滨淤泥，与年代不久的人工填土都属于欠固结土③当地下水发生前所未有下降后也会使土层处于欠固结状态5-8.何谓现场原始压缩曲线？三类土的原始压缩曲线和压缩性指标由实验室的测定方法有河不同？现场原始压缩曲线是指现场土层在其沉积过程中由上覆盖土重原本存在的压缩曲线，简称原始压缩曲线。室内压缩试验所采用的土样与原位土样相比，由于经历了卸荷的过程，而且试件在取样、运输、试件制作以及试验过程中不可避免地要受到不同程度的扰动，因此，土样的室内压缩曲线不能完全代表现场原位处土样的孔隙比与有效应力的关系。施熬特曼提出了根据土的室内压缩试验曲线进行修正得到土现场原始压缩曲线。5-9、应力历史对土压缩性的影响?答：①将不同的应力历史分为以下三种土：正常固结土（层）在历史上所经受的先期固结压力等于现有覆盖土重。超固结土（层）历史上曾经受过大于现有覆盖土重的先期固结压力。欠固结土（层）先期固结压力小于现有覆盖土重。②将先期固结压力与现有覆盖土重之比定义为超固结比OCR（OCR=1为正常固结，>1为超固结，V1为欠固结）；随着OCR变小，压缩系数、压缩指数，体积压缩系数均变大，压缩模量变小，也就是说在相同竖向压力下，OCR值越小的土的压缩量也就越大，地基的固结沉降量也就越大1、浅层与深层平板载荷试验标准？答：两者加荷标准：30/3,30/2,30/1,连续两小时沉降小于0.1mm浅层停加标准：①成压板周围土体有明显向外挤出，或发生裂纹②沉降突然增大，p-s曲线出现陡降③某级荷载沉降速率24小时不能趋近稳定④s/b30.06（b为直径或宽度）深层：①深层物挤出②沉降突然增大，p-s曲线上有能判断极限荷载的的陡降段，且s/b>0.04（b为层压板直径）③某级荷载沉降速率24小时不能稳定，附加：①本级是前一级5倍；②持力层坚硬，沉降量很小，最大加载不小于设计值两倍注：5-7名词解释了解弟六早1.成层土地基可否采用弹性力学公式计算基础的最终沉浸量？答：不能。利用弹性力学公式估算最终沉降量的方法比较简便，但这种方法计算结果偏大。因为的不同。2.在计算基础最终沉降量（地基最终变形量）以及确定地基压缩层深度（地基变形计算深度）时，为什么自重应力要用有效重度进行计算？答：固结变形由有效自重应力引起。3.有一个基础埋置在透水的可压缩性土层上，当地下水位上下发生变化时，对基础沉降有什么影响？答：当基础底面为不透水的可压缩性土层时，地下水位上下变化时，对基础有什么影响？当基础埋置在透水的可压缩性土层上时：地下水下降，降水使地基中原水位以下的有效资中应力增加与降水前比较犹如产生了一个由于降水引起的应力增量，它使土体的固结沉降加大，基础沉降增加。地下水位长期上升（如筑坝蓄水）将减少土中有效自重应力。是地基承载力下降，若遇见湿陷性土会引起坍塌。当基础埋置在不透水的可压缩性土层上时：当地下水位下降，沉降不变。地下水位上升，沉降不变。4.两个基础的底面面积相同，但埋置深度不同，若低级土层为均质各向同性体等其他条件相同，试问哪一个基础的沉降大？为什么？答：引起基础沉降的主要原因是基底附加压力，附加压力大，沉降就大。（通过附加压力公式推得）因而当基础面积相同时，其他条件也相同时。基础埋置深的时候基底附加压力大，所以沉降大。当埋置深度相同时，其他条件也相同时，基础面积小的基底附加应力大，所以沉降大。5.何谓超固结比？在实践中，如何按超固结比值确定正常固结土？答：在研究沉积土层的应力历史时，通常将先期固结压力与现有覆盖土重之比值定义为超固结比。超固结比值等于1时为正常固结土6.正常固结土主固结沉降量相当于分层总和法单向压缩基本公式计算的沉降量，是否相等？答：不相同，因为压缩性指标不同。6-7.采用斯肯普顿■比伦法计算基础最终沉降量在什么情况下可以不考虑次压缩沉降？答：对于软粘土，尤其是土中含有一些有机质，或是在深处可压缩压缩土层中当压力增量比（指土中附加应力与自重应力之比）较小的情况下，此压缩沉降必须引起注意。其它情况可以不考虑次压缩沉降6-8.简述有效应力原理？及工程意义？答：通过土粒传递的粒间应力为有效应力，通过土空隙传递的应力统称为空隙应力，包括空隙水压力和空隙气压力，有效应力原理可概括为两点：①饱和土中任一点的总应力u总是等于有效应力加上孔隙水压力；或是有效应力b,总是等于总应力减去孔隙水压力。②土的变形与强度只取决于土体的有效应力，饱和土中空隙水压力虽不能直接使土体发生变形与强度变化但会直接引起有效应力变化，从而导致体积和强度变化。此即饱和土中的有效应力原理。工程意义：总应力法没有区分有效应力与空隙压力，忽略了只有有效应力才是控制土体变形与强度变化的土中力，而有效应力原理更符合土的受力性状6-9.一维固结微分方程的基本假设有哪些？如何得出解析解（质亚附加渗系数荷）答：①土层是均质、各向同性和完全饱和的；②土粒和孔隙水都是不可压缩的，故有（7）③土中附加应力沿水平面是无限均匀分布的，因此土层的固结和土中水的渗流都是竖向的;④土中水的渗流服从于达西定律⑤在渗透固结中，土的渗透系数k和压缩系数Q都是不变的常数⑥外荷是一次骤然施加的，在固结过程中保持不变⑦土体变形完全是由土层中超孔隙水压力消散引起的a电新—-—如何得到解析解：建立一维固结微分方程击例然后、然后根据初始条件和边界条件求解微分方程得出解析解。土层单面排水时：土层双面排水时:6-10.何谓土层的平均固结度？如何确定一次瞬时加载、一级加载和多级加载时的地基平均固结度?答：对于竖向排水情况，由于固结变形与有效应力成正比，所以某一时刻有效应力图面积，最终有效应力图面积之比值称为竖向平均固结度°》荷载一次瞬时施加情况的平均固结度：一级或多级加载时的平均固结度：=S宏g一焰）一决/一四＞*注：6-1至6-7以名词解释以及判断掌握1、简述四种地基总沉降量计算方法答：一、分层总和法：单向压缩基本公式：①以单向压缩基本公式最为简单；②对于中小型基础，常取中心轴线以下地基附加应力进行计算，可以弥补所采用的压缩性指标偏小的不足;③对于基地性状简单，尺寸不大的民用建筑基础，根据经验给一个合适的地基承载能力允许值也能解决问题规范修正公式法：①以规范修正法计算值最为接近实测；②运用了简化了的地基平均应力系数，规定了地基合理地基变形计算深度③提出了地基关键沉降经验系数，配套各种特征建筑物地基变形允许值三向变形公式法：①以三向变形公式法最为符合土的受力性状，考虑了土地侧向变形；②由于没有积累处相应的经验系数，使得实用上受到限制，但对于大型，复杂基础，用该方法做宏观定性的分析也是有益的二、应力历史法：①基本理论也是分层总和侧限单向压缩基本公式；②但土的压缩性指标由原始压缩曲线和原始再压缩曲线确定，即按e-lnp曲线确定，优于单向压缩公式按e-p曲线无法考虑应力历史的影响②不同应力历史的三种土其压缩性指标，固结沉降量，抗剪强度指标也是不同的（可见土的变形和强度的性质是紧紧联系到一起的）三、弹性理论法：①该公式是按均值线性变形半空间地基假设得到。而实际压缩层厚度总是有限的，土的变形模量也常随深度而增大，致使计算结果偏大。②并且不能考虑相邻荷载的影响③但是可以用来计算短暂荷载作用下的基础沉降和倾斜以及粘性土的瞬时沉降注：①计算时所取的应力应变模量是土的弹性模量，②土的泊松比由于地基不产生压缩变形而取0.5四、斯肯普顿-比伦法：①全面考虑了地基变形由三个部分组成，将瞬时，固结，次压缩沉降分开来计算，然后叠加；②粘性土层的瞬时沉降可以按弹性力学公式计算，固结沉降有考虑了三种不同应力历史的土按，按各自不同的压缩性指标进行计算。③对于正常固结土的固结沉降量和单向压缩分层总和法计算结果基本一致，因为两者压缩性指标都由侧限条件单向压缩固结试验得到，不过这里的指标由e-lnp得到，并且沉降计算公式中的1+e0，代替1+e④本法又提出了将单向压缩公式计算的固结沉降乘上一个经验系数。得到轴对称线上考虑了侧向变形的修正后的公式提高了精度，但只适用于粘性土。第七章2、同一种土的抗剪强度指标是有变化的为什么？（影响土抗剪强度指标因素？）答：很多因素会影响土的抗剪强度指标，不止是土本身是性质故同一种土抗剪强度指标是有不同的。包括如下因素：①土本身因素：如土的矿物成分，胶结物，土粒表面结合水膜和电分子引力不同，造成土内摩擦角和原始粘聚力c不同；土颗粒形状影响摩擦阻力即影响内摩擦角，土的级配影响土的密实度。造成摩擦阻力与粘聚力不同，土的结构：粘性土具有结构强度，结构受到破坏，粘聚力降低；土的含水量：含水量增加，水分子在表面形成润滑作用，使内摩擦角减小，同时对于粘性土含水率增加，将使结合水膜变厚，甚至增加自由水，抗剪强度必然降低等②荷载性质和加载情况:动荷载改变土的性质，加荷速率影响土空隙水排出。③应力历史:土的固结状态影响土的密实性，剪切力作用时间长，强度变低；④试验方法：试验方法（选取的排水条件）和仪器（对于试验条件，若单问怎么理解试验条件不同抗剪强度不同，答案如下：①根据有效应力原理，作用在试样剪切面的总应力等于，有效与空隙之和，在外荷载作用下，随时间，空隙消散，有效增加，②由于空隙作用在自由水上，不产生土粒间摩擦，只有作用在土颗粒上的有效才产生，故条件不同，影响排水，强度不同；由上可看出对于同一种土，在不同密度，含水率，剪切速率，试验条件等不同的情况下，抗剪强度数值也不相同。4、土体的最大剪应力面是否就是剪切破裂面？二者何时一致?答：（1）根据土体的极限平衡理论可知，土中某点T=Tf，该点即处于极限平衡状态，它所代表的作用面即为土体的剪切破裂面，且破裂角=45°+^2。另外，根据静力平衡条件，可得作用于土体某单元体内与大主应力作用面成皿角任意方向平面上的法向正应b=!（bi+bj+!（bi-任）cos2ar=—2cr力和剪应力为：22，2，要使该平面上的剪应力了达到最大值，必须使£山2&=1，即女=45°。所以，土体中最大剪应力作用面与大主应力作用面的夹角是4必。显然，&=勺~，所以土体的最大剪应力面不是剪切破裂面。（2）对于饱和粘性土，在不排水条件下，其内摩擦角阪=°，此时获=吨成立，即土体的最大剪应力面即为剪切破裂面。5、试比较直剪试验和三轴压缩试验的土样的应力状态有什么不同？并指出直剪试验土样的大主应力方向。答：直剪试验土样的应力状态：全="三轴试验土样的应力状态：vy#°。直剪试验土样的大主应力作用方向与水平面夹角为9006、试比较直剪试验三种方法和三轴压缩试验三种方法的异同点和适用性（如何选取抗剪强度指标）？答：快剪：试样施加竖向压力后，立即快速（0.02mm/min）施加水平剪应力使试样剪切不固结不排水三轴试验，简称：不排水试验，试样在施加围压和随后施加竖向压力直至剪切破坏的整个过程中都不允许排水，试验自始至终关闭排水阀门固结快剪：允许试样在竖向压力下排水，待固结稳定后，再快速施加水平剪应力使试样剪切破坏固结不排水三轴试验:简称固结不排水试验，试样在施加围压时打开排水阀门，允许排水固结，待固结稳定后关闭排水阀门，再施加竖向压力，使试样在不排水的条件下剪切破坏慢剪：允许试样在竖向压力下排水，待固结稳定后，则以缓慢的速率施加水平剪应力使试样剪切固结排水三轴试验，简称排水试验，试样在施加围压时允许排水固结，待固结稳定后，再在排水条件下施加竖向压力至试件剪切破坏相同点：①都是以排水条件来控制试验，直剪试验方法中的“快”和“慢”，并不是考虑剪切速率对土的抗剪强度的影响，而是因为直剪仪不能严格控制排水条件，只好通过控制剪切速率的快、慢来近似模拟土样的排水条件②都存在应力分布不均匀的问题不同点:①直剪仪不能严格控制排水条件，而三轴仪可以；②直剪仪，剪切面不是沿最薄弱面破坏而三轴仪是③直剪仪还可以用作测定其它力学性质如：弹性模量答:教材P2047.根据孔隙压力系数A、B的物理意义，说明三轴UU和CU试验中求A、B两系数的区别？答:孔隙压力系数A为在偏应力增量作用下孔隙压力系数，孔隙压力系数B为在各向应力相等条件下的孔隙压力系数，即土体在等向压缩应力状态时单位围压增量所引起的孔隙压力增量。三轴试验中，先将土样饱和，此时B=1，在UU试验中，总孔隙压力增量为：Au=Ac3+A（Aa1-AaJ；在试验中，由于试样在"作用下固结稳定，故S=°，于是总孔隙压力增量为：质=州=AS】-NJ、1、同钢材、混凝土等建筑材料相比，土的抗剪强度有何特点？同一种土其强度值是否为一个定值？为什么?答：（1）土的抗剪强度不是常数；（2）同一种土的强度值不是一个定值；（3）土的抗剪强度与剪切滑动面上的法向应力相关，随着的增大而提高。2、土的抗剪强度指标是什么?通常通过哪些室内试验、原位测试测定?答：土的抗剪强度指标：土的粘聚力、土的内摩擦角。室内试验有：直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验；十字板剪切试验为原位测试测定。3、简述直剪仪的优缺点答：优点：简单易行，操作方便；缺点：①不能控制试样排水条件，不能量测试验过程中试件内孔隙水压力变化。②试件内的应力复杂，剪切面上受力不均匀，试件先在边缘剪破，在

边缘发生应力集中现象。③在剪切过程中，应力分布不均匀，受剪面减小，计算抗剪强度未能考虑。④人为限定上下盒的接触面为剪切面，该面未必是试样的最薄弱面第八章8-1.静止土压力的墙背填土处于哪一种平衡状态？它与主动、被动土压力状态有何不同？答：静止土压力时墙背填土处于弹性平衡状态，而主动土压力和被动土压力时墙背填土处于极限平衡状态。8-2.挡土墙的位移及变形对土压力有何影响？答：挡土墙在侧向压力作用下，产生离开土体的微小位移或转动产生主动土压力；当挡土墙的位移的移动或转动挤向土体产生被动土压力。8-3.分别