哈工大土力学简答题

、试采用土的抗剪强度理论说明侧限压缩试验中土样是否会破坏？2、何谓附加应力系数？何谓平均附加应力系数？附加应力系数是某一深度附加应力与基底荷载的比值，意义在于根据荷载、基础尺寸、计算点位置，来计算该点的附加应力。平均附加应力系数是某点一深度范围附加应力的平均值与基底荷载的比值（平均附加应力与基础地面处的附加应力之比）计算地基附加压力时用附加应力系数，计算沉降用平均附加应力系数3、影响渗透系数大小的因素主要有哪些？渗透系数物理意义为单位水力坡降时的渗透速度。土的种类、粒径级配、孔隙比、水的温度。4、土的抗剪强度的影响因素？首先取决于土本身的基本性质机土的类型及组成、粒径级配、矿物成分、含水状态、土粒结构、土体构造等，及土形成的环境及历史。其次取决于当前的应力状态、应力水平、应力历史等。5、选择基础埋深时应该考虑的因素有哪些？建筑结构条件与场地环境条件、工程地质条件、水文地质条件、地基冻融条件。6、什么是桩的负摩阻力？什么条件下会产生负摩阻力？桩周围的土体由于某些原因发生下沉，且变形量大于相应深度处桩的下沉量，即桩侧土相对于桩产生向下的位移，土体对桩产生向下的摩擦力，这种摩擦力称为负摩阻力。桩周围的土体下沉大于桩的沉降时。7、教学试验中，压缩试验分几级加荷？观测什么数据？试验成果如何表达？6级加荷观察测微计（百分比）读数采用直角坐标系，以孔隙比e为纵坐标，以有效应力为横坐标，绘制曲线。8、对地基承载力修正时为什么需要进行基础埋深的修正？怎样修正？基础埋置深度范围内土的抗剪强度对阻止地基挤出、隆起，对提高地基承载力是有积极作用的。公式：9、基底净反力与基底附加应力有什么区别？各用于何处？仅由基础顶面的荷载产生的地基反力，称为地基净反力。在基地压力中扣除原先存在的土自重应力，便得基底处的附加压力。由于修建建筑物在地基中增加的压力称为附加压力。净反力一般用于承台或基础内力计算。附加应力用于计算土体变形。附加压力决定沉降，净反力决定配筋区别是净反力不考虑基础和土的自重，附加应力是增加的应力，就是现在的总应力-原来的总应力10、管涌和流沙有什么区别？流土：地下水流动时，若水流的方向由上向下，此时动水力的方向与重力方向一致，使土颗粒压得更紧，对工程有利。如果地下水水流方向相反，动水力的方向与重力方向相反。当动水力足够大时，会将土体冲起，造成破坏。当动水力GD的数值等于或者大于土的浮重度时，土体被水冲起的现象，称为流土。管涌：当土体颗粒级配不连续时，水流可将土体粗粒孔隙中充填的细粒土冲走，破坏土的结构，这种作用称作管涌。长期管涌的结果，形成地下土洞，土洞由小变大，可导致地表塌陷。流土与管涌的区别a：流土发生时水力梯度i大于临界水力梯度icr，而管涌没有限制；b：流土发生的部位在渗流逸出处，而管涌发生的部位可以在渗流逸出处，也可以在土体内部；c：流土破坏往往是突发性的，而管涌破坏一般有一个时间发展过程，是一种渐进性质的破坏；d：流土发生时水流方向向上，而管涌发生时则没有此限制；e：只要水力梯度达到一定数值，任何类型的土都可以发生流土破坏；而管涌只发生在有一定级配（如不均匀系数Cu>10）的无粘性土中，且土中粗颗粒所构成的孔隙直径必须大于细颗粒的直径。f：流砂导致下游坡面产生局部滑动；管涌导致结构发生塌陷或溃口。11、对饱和粘性土进行三轴不固结不排水试验时，为什么常常需要对试样进行预固结？预固结压力如何取值？12、地基土上施加圆形均布荷载，试简述在土体内引起的附加应力分布规律？在荷载圆心上，附加应力随深度增加而递减；当离圆心某一距离r时，在地表处的附加应力为零，随着深度的增加，附加应力逐渐递增，到一定深度后，附加应力随深度增加而减小。当深度z一定时，即在同一水平面上，附加应力随着距离r的增大而减小。13、分层总和法求地基沉降的基本步骤？①用坐标纸按比例绘制地基土层分布剖面图和基础剖面图②计算地基土的自重应力③计算基础底面接触压力④计算基础底面附近应力⑤计算地基中的附加应力分布⑥确定地基受压层深度⑦沉降计算分层⑧计算各层的压缩量⑨计算地基最终沉降量14、三轴试验和直剪试验相比，有哪些优缺点？优势：可以完整地反映试样受力变形直到破坏的全过程。为一单元体试验，试样内应力和应变相对均匀，状态明确，量测简单可靠。破坏面非人为固定，且可较容易地判断试样的破坏，操作比较简单。可很好地控制排水条件，不排水条件下还可测量试样内的超静孔隙水压力。可以模拟不同的工况，进行不同应力路径的试验。缺点：试样的受力是轴对称的，即试样受到的三个主应力中，有两个是相等的。直剪试验的优点：仪器构造简单，传力明确，操作方便，试样薄，固结快，省时，仪器刚度大，不可能发生横向变形，仅根据竖向变形量就可计算试样的体积变化。缺点：①人为固定的破坏面，②剪切面上的应力状态复杂，③应力和应变分布不均，且在试验中随剪切位移的增大，剪切面积逐渐减小，④排水条件不明确。15、地基土的临塑荷载的定义？临界荷载的定义？和是否与地基底面以下土的重度有关，为什么？地基中某一点的应力来源为：①基础地面的附加应力p0。②基础地面以下深度z处，土的自重压力γz。③有基础埋深d构成的旁载16、17、什么是塑性指数Ip，其物理含义是什么？I液限与塑限的差值去掉百分号，称为塑性指数。细颗粒土体处于可塑状态下，含水率变化的最大区间。Ip18、什么是土的压缩系数？一种土的压缩系数是一个定值吗？说明原因。压缩曲线上，当压力变化范围不大时，孔隙比的变化值与压力变化值的比值。不是一个定值，压缩曲线的斜率随有效应力的增大而逐渐减小。19、三轴压缩试验按排水条件不同，可分为哪几种试验方法？工程应用时，如何根据地基土的排水条件的不同，选择土的抗剪强度指标？不固结不排水固结不排水固结排水20、什么是基础埋置深度？简述选择基础埋置深度应考虑哪些主要因素影响？基础埋置深度一般是指基础底面到室内设计地面的距离。建筑结构条件与场地环境条件、工程地质条件、水文地质条件、地基冻融条件。21、为什么不用含水量来评价粘性土的软硬状态，而用液性指数？由于含不同矿物成分的粘性土，即使具有相同的含水量，也未必处于同样的物理状态，因为含不同矿物成分的粘性土在同一含水量下稠度不同。在一定含水量下，一种土可能处于可塑状态，而含不同矿物颗粒的另一种粘性土可能处于流动状态。因此，考虑矿物成分的影响，粘性土的软硬状态不用含水量来评价。22、从颗粒的矿物成分、土的结构两方面说明无粘性土与粘性土的区别？矿物成分：无粘性土一般由原生矿物组成，颗粒较粗；粘性土一般由次生矿物组成；颗粒较细。土的结构：无粘性土颗粒较粗，土粒之间粘结力很弱或无粘结，往往形成单粒结构；粘性土颗粒较细，呈现具有很大孔隙的蜂窝状结构或絮状结构，天然状态下具有一定的结构性、灵敏度和触变性。物理状态：无粘性土的工程性质取决于密实度；粘性土取决于稠度。23、谈谈对有效应力原理的认识。饱和土体所承担的总应力可分为由土骨架承受的有效应力和由孔隙水承受的孔隙水压力两部分。土的变形和强度的变化都只取决于有效应力的变化。24、朗肯土压力理论及库仑土压力理论各有哪些基本假设？朗肯土压力理论：表面水平的半无限土体，处于极限平衡状态，墙背竖直光滑。库仑土压力理论：破坏面为平面，滑动体为刚体，滑动体整体处于极限平衡状态，在滑动面抗剪强度已经充分发挥。库仑土压力理论应用条件：墙背倾斜，倾角为α，墙背粗糙，墙背和土体之间的摩擦角为δ，墙后填土表面倾斜，坡角为β。库仑理论不是从研究墙后土体中一点的应力状态出发，从而求出作用在墙背上的土压力强度p，而是从考虑墙后某个滑动楔体的整体平衡条件出发，直接求出作用在墙背上的总土压力。25、在对地基承载力验算、地基变形验算、基础的抗冲切验算三方面分别采用何种抗力和荷载效应。按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时，传于基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。计算地基变形时，传于基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用。相应的限制应为地基变形允许值。计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的基本组合，但其荷载分项系数为1.0。在确定基础或桩台高度、支档结构截面、计算基础或支档结构内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按正常使用极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的荷载分项系数。当需要验算基础裂缝宽度时，应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。26、从土力学角度说明地基承载力修正的原因。宽度修正的原因：①对于内摩擦角大于0°的地基土，其承载力的增大随内摩擦角的提高的而逐渐显著。若地基底部的宽度增大，地基承载力将提高，基础越宽，基底应力越均匀，承载力越大，所以地基承载力标准值应予以宽度修正。②地基宽度大时，地基破坏的滑动面变大，因此，摩擦力变大，导致较高的地基承载力。③相同的基底应力下，地基中的剪应力相同，基础宽度（B）越大，滑弧越深、越长，抵抗剪应力的能力越强，承载能力越高。深度修正的原因：深度修正实质是考虑土的侧限作用对地基承载力的影响。地基越深，基底四周土侧限作用越大，抵抗基底土层隆起的力越大，地基承载力越高。27、简述大城市地面下沉的原因。主要原因是地下水被大量抽取，孔隙水压力下降，有效应力增大，沉降增大大城市人口密度大，承载量大。附加应力增大28、分层总和法中分层的划分原则。基本假定：基底压力为线性分布（地基土为均匀、等向的半无限空间弹性体）采用基础中心点下附加应力，并用弹性理论进行计算。基础只发生单向沉降，即土处于侧限应力状态。只计算固结沉降，不计算瞬时沉降和次固结沉降。因附加应力扩散随深度而减小，计算至某一深度即可。划分原则：由于附加应力沿深度的变化是非线性的，为避免沉降计算产生较大的误差，分层厚度不宜过大，一般不大于0.4倍基础宽度。还需要考虑下列因素：不同土层，因压缩性不同应为分层面；地下水位应为分层面；基础地面附近附加应力数值大且曲线的曲率大，分层厚度应小些。29、根据地基变形特征可将地基变形分为几种？各自含义是什么？沉降量：特指基础中心的沉降量。沉降差：同一建筑物中，相邻两个基础沉降量的差值。框架结构和单层排架结构。倾斜：特指独立基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。多层或高层建筑和烟囱、水塔、高炉等高耸建筑。局部倾斜：砖石砌体承重结构，沿纵向6~30、简述库仑理论的假设条件及其求解过程。31、分析桩基础负摩阻力产生的原因，举出至少四个负摩阻力的例子。桩周围的土体下沉大于桩的沉降。①在软土地区，大范围地下水位下降，使土中有效应力增加，导致桩侧土层沉降；②桩侧有大面积地面堆载使桩侧土层压缩；③桩侧有较厚的欠固结土或新填土，这些土层在自重下沉降；④在自重湿陷性黄土地区，由于浸水而引起桩侧土的湿陷；⑤在冻土地区，由于温度升高而引起桩侧土的融陷。33、布辛斯克解的基本假设？地基是半无限空间弹性体地基土是连续均匀的，即变形模量E和泊松比μ各处相等地基是等向的，即是各向同性的，同一点的E和μ各个方向相等34、直接剪切试验的缺点？①人为固定的破坏面，②剪切面上的应力状态复杂，③应力和应变分布不均，且在试验中随剪切位移的增大，剪切面积逐渐减小，④排水条件不明确。35、请说明三种土压力的定义，并比较同样条件下三种土压力的大小？静止土压力：土体在天然状态时或挡土结构物不产生任何移动或转动时，土体作用在结构物上的土压力。主动土压力：挡土结构物向离开土体的方向移动，致使侧压力逐渐减小到主动极限平衡状态时的土压力。被动土压力：挡土结构物向土体推移，致使侧压力逐渐增大到主动极限平衡状态时的土压力。37、排水固结法处理地基的原理及作用。在饱和软土地基上施加荷载后,土中孔隙水慢慢排出,孔隙体积不断减小。地基发生固结变形;同时,随着超静孔隙水压力的逐渐消散,有效应力逐渐提高,地基土强度逐渐增长。用于解决地基的沉降和稳定问题适用于处理饱和和软弱土层38、弹性及连续的概念？弹性是指物体发生形变后，能恢复原来大小和形状的性质39、地基承载力的影响因素？地基土的成因与堆积年代地基土的物理力学性质地下水：当地下水上升，地基土受地下水的浮托作用，土的天然重度减小为浮重度；同时土的含水率增高，则地基承载力降低。尤其对湿陷性黄土，地下水上升会导致湿陷。膨胀土遇水膨胀，失水收缩，对地基承载力影响都很大。建筑物情况影响极限荷载的因素：①地基的破坏形式②地基土的指标③基础尺寸④荷载作用方向⑤荷载作用时间40、有哪三种地基基础方案可供设计时选择？具体设计时怎么落实？天然地基上的浅基础、不良地基人工处理后的浅基础：当建筑场地土质均匀、坚实，性质良好，地基承载力特征值fak桩基础：当建筑地基上部土层软弱、深层土质坚实时，可采用桩基础。上部结构荷载通过桩基础穿过软弱土层，传到下部坚实土层。深基础：若上部结构荷载很大，一般浅基础无法承受，或相邻建筑不允许开挖基槽施工以及有特殊用途与要求时，可采用深基础。如何实现建筑节能减排？1、墙体保温。2、外墙门窗保温。3、屋顶节能 ，屋面由于直接受太阳大面积、长时间辐射，而成为节能设计的关键部位。4、地板、屋顶保温。增加地板、屋顶保温层厚度可以提高保温隔音效果。 5、地热是一种可再生的能源，分民用建筑相关的地热利用主要是地源热泵技术。6、改变设计布局，提高节能效果。7、太阳能源与建筑有机结合。1、提高碳基能源使用率、降低使用量①对产业结构进行优化调整，引进使用低碳建材，并且坚决不再使用落后产能，充分利用建材业窑炉来处理工业固体废弃物以及城市垃圾，全面推动产业优化升级。②开发可循环利用的新能源，如太阳能、风能、地热能、潮汐能以及这些能源的衍生物等等。2、循环利用旧建