土力学简答题复习思考

土力学简答题复习思考1．什么是颗粒级配曲线？它有什么用途？采用对数坐标表示，横坐标为粒径，纵坐标为小于(或大于)某粒径的土重(累计百分)含量反映土中各粒组的相对含量的曲线。用途：土的颗粒级配曲线的坡度可以大致判断土的均匀程度。如曲线较陡，则表示粒径大小相差不多，土粒较均匀，级配不好；反之，如曲线平缓，则表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，级配良好。2．无粘性土和粘性土在土的结构、构造和物理形态方面有何重要区别？无粘性土：单粒结构；漂石或块石颗粒，卵石或碎石颗粒，圆砾或角砾颗粒，沙粒组成的土；物理形态指无粘性土的密实程度。粘性土：集合体结构（蜂窝状结构或絮状结构）粒径大小范围在0.075mm的粉粒和粘粒占的比例较大的土；物理形态指粘性土的稠度。3．粘性土的液性指数和塑性指数由什么区别？他们有什么去别？土的液性指数是指黏性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比（IL=W-Wp/Ip），用IL表示；IL越大，土质越软，可以作为黏性土状态的划分指标。土的塑性指数是指液限和塑限的差值，即土处在可塑状态的含水量变化范围，用符号Ip表示（Ip=Wl-Wp）。塑性指数愈大，土处于可塑状态的含水量范围也越大。4．描述土的组成和土的一般性质？土是由颗粒、水和气体所组成的三相体系。土是由岩石经过物理、化学生物风化作用以及剥蚀、搬运、沉积作用交错复杂的自然环境中所生成的各类沉积物。固体颗粒，孔隙中的水及其溶解物质、气体；性质：碎散性、三相体系，自然变异性。压缩性高、强度低，透水性大。5．什么是自重应力与附加应力，目前根据什么假设条件计算地基的附加应力？土中应力按其起因可分为自重应力和附加应力两种。土中某点的自重应力与附加应力之和为土体受外荷载作用后的总和应力。土中自重应力是指土体受到自身重力作用而存在的应力，又可分为两种情况：一种是成土年代长久，土体在自身重力作用下已经完全完成压缩变形，这种自重应力不再产生土体或地基的变形；另一种是成土年代不久，土体在自身重力作用下尚未完成压缩变形，因而仍将产生土体或地基的变形。土中附加应力是指土体受到外荷载（包括建筑物荷载、交通荷载、堤坝荷载等）以及在地下水渗流、地震等作用下附加产生的应力增量，它是产生地基变形的主要原因，也是导致地基土的强度破坏和失稳的重要原因。6．地下水为的升降对土中应力有何影响？在工程实践中，有哪些问题应充分考虑其影响？地下水位的变化会引起地基土的有效自重应力的变化，地下水位的下降会使地基中原水位以下的有效自重应力增加，土体的固结沉降加大，从而引起地面大面积沉降的严重后果，水位的上升会引起地基承载力的减少、湿陷性土的坍塌现象。考虑问题：基坑开挖、建筑堤坝、深基础施工，抽取地下水。7．如何计算基底压力p和基底附加压力p0？两者概念有何不同？基底压力，基础自重和建筑物或构筑物等外荷载通过基础底面传递给地基表面的压力；基底附加压力po，基底压力与基底处建造前土中自重应力之差，是引起地基附加应力和变形的主要原因。8．何为土层前期固结压力？如何确定？如何判断土层一点的天然固结状态？土层前期固结压力，天然土层在历史上所经受过的最大固结压力。先进行高压固结试验得到e-lgp曲线，再用A卡萨格兰德的经验作图法求得。9．什么是土的压缩性，它是由什么引起的？土的压缩性，涂在压力作用下体积缩小的特性。原因：颗粒间产生相对移动，重新排列并相互挤压，同时，土中一部分孔隙水和气体被挤出。10．简述应力历史对沉降变形的影响。历史应力会使土体压缩前期压缩大，后期应力平衡后，就不会继续产生压缩。工程中应注意当荷载卸除后要考虑土体的回弹，尤其是历史应力较大的地区施工时涉及到土体开挖，一定要注意。11．结合图示说明，什么是前期固结压力？什么是超固结比？如何判断土的应力历史？在e-lgp曲线上找出曲率半径最小的A点，过A点作水平线A1和切线A2；作角1A2的平分线AB，与e-lgp曲线中的直线段的延长线相交与C点；C点对应的压力即为前期固结压力。超固结比，OCR,前期固结压力pc和现有自重应力p1的比值。OCR1，pcp1,为超固结土，OCR=1,pc=p1为正常固结土，OCR1,pcp1,为次固结土。12．饱和粘性土地基的总沉降一般包括哪几个部分？按室内压缩试验结果计算的沉降主要包括哪几种？S=瞬时沉降Sd+固结沉降Sc+次固结沉降Ss，主要：固结沉降Sc+次固结沉降Ss13．说明分层总和法计算沉降的主要假设条件，并将这些条件与常见的地基实际情况进行比较。假设：1地基土是均匀、连续、各向同性的弹性半空间体。2地基土压缩时不发生侧向变形，即采用侧限条件下的压缩性指标。假设2计算得到沉降量偏小。措施：取基底中心点下的附加应力进行计算。14．何谓有效应力原理？饱和土在固结过程中有何变化规律？σ=σ’+u式中：σ——总应力；σ’——通过土颗粒传递的粒间应力，又称为有效应力；u——孔隙中的水压力。规律：竖向总应力不变σ=σo；超静孔压力u从σo减至0；竖向有效应力σ’从0增至σo；主固结变形Sct从0增至Sc∞。孔隙中的水压力只能使土颗粒本身产生压缩（压缩量很小，可以忽略不计），不能使土颗粒产生移动，虽然承担了一部分正应力，但承担不了剪应力；粒间应力同时承担正应力和剪应力，并使土粒重新排列，引起土体体积变化15．沉降随时间有何变化关系？在工程中如何应用？土在荷载作用下的压缩和沉降变形并不是瞬时完成的，而是随时间逐步发展并趋于稳定的；沉降土体的压缩和沉降变形所需的时间因土体性质而异。应用：太沙基理论求得地基土层中的任一时刻的超静孔压分布、地基平均固结度和（主）固结沉降，分析地基土层的压缩和固结规律。16．太沙基一维固结理论微分方程式根据什么建立的？适用于什么场合？Dt时间内土微元的水量变化应等于该微元体积的变化。。。土体是均质、完全饱和的；土颗粒和孔隙水不可压缩；土体固结变形是微小的；土中渗流服从Darcy定律；土中渗流和变形是一维的；固结中土的竖向渗透系数kv和压缩系数a为常数；外部荷载连续分布且一次骤然（瞬时）施加。适用：均质地基一维线弹性固结问题，如荷载面积远大于可压缩层的厚度，地基中孔隙水主要沿竖向渗流。17．简述固结度的定义，固结度的大小与哪些因素有关？固结度：地基在荷载作用下，经历时间t的沉降量St与最终沉降量S的比值，U=St/S。因素：荷载大小和方式、土的压缩性和渗透性、土层的排水距离18．影响土体抗剪强度的因素有哪些？法向应力σ，内摩擦角φ，粘聚力C。因素为：1土粒的矿物成分、形状和级配2土的初始密度3土的含水量4土的结构5土的应力历史。19．简述极限平衡状态的概念？并说明什么是土的极限平衡条件？极限平衡状态：地基中某点的剪应力达到抗剪强度，则称该点已发生强度破坏。土的极限平衡条件：极限平衡状态下的应力条件：σ1=σ3tan2(45°+φ/2)+2ctan(45°+φ/2)；σ3=σ1tan2(45°-φ/2)-2ctan(45°-φ/2)20．简述土的抗剪强度准则及室内试验方法。方法：一、直剪试验：快剪、固结快剪、慢剪；二、三轴压缩试验：不固结不排水剪、固结不排水剪、固结排水剪三、无侧限抗压强度四、十字板剪切试验土体抵抗由荷载作用产生的颗粒间相互滑动而导致土体破坏的极限能力。21．扼要说明三轴不固结不排水剪、固结不排水剪、固结排水剪试验方法的区别。不固结不排水剪：在施加围压和轴压直至剪切破坏的整个过程中都不允许排水。这样从开始加压直至试样剪坏全过程中含水量保持不变。固结不排水剪：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。由于不排水，土样在剪切过程中自然也没有体积变形，受剪过程中可以量测孔隙压力。固结排水剪：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22．何谓塑性区？地基临塑荷载pcr、临界荷载p1/4及地基极限荷载pu的物理概念是什么？有何工程意义？地基土在局部范围因剪应力达到土的抗剪强度而处于极限平衡状态,产生剪切破坏的区域称为塑性区.地基临塑荷载pcr，基础边缘地基中刚要出现塑性变形区时基底单位面积上所承担的荷载pcr=cNc+qNq.临界荷载p1/4:地基中塑性区的最大深度为基础宽度的1/4时的基地压力。工程意义：工程实践中，取pcr作为地基的承载力是偏于保守的，一般认为，地基中塑性区的最大深度控制在基础宽度的1/4以内，地基仍有足够的安全储备，能保证有足够的稳定性，能充分发挥地基的承载能力，优化设计，减少工程量，经济合理。23．确定地基承载力特征值的方法有哪些？各有何特点？（1）根据地基土的抗剪强度指标以理论公式计算特点：土的抗剪强度指标对计算结果影响最大；按土的抗剪强度指标确定的特征值没有考虑建筑物对地基变形的要求，需要进行地基变形验算。（2）按现场地基土的静载试验P-S曲线确定特点：能较好反映天然土体的压缩性，但试验工作量和费用较大，时间较长。24．何谓土压力？有何工程意义？土压力：是指土体作用在挡土墙上的压力（通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力）。意义：为了防止土坡发生滑坡和坍塌，在坡前设立的挡土结构物。土压力的计算（包括土压力的性质、大小、方向、作用点）是挡土墙设计的重要依据25．何谓主动土压力、静止土压力和被动土压力，三者之间有和关系？主动土压力Ea：当挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在挡土墙上的土压力。被动土压力Ep：当挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在挡土墙上的土压力。静止土压力Eo：当挡土墙静止不动，土体处于弹性平衡状态时，作用在墙上的土压力。关系：EaEoEp26．朗金土压力理论和库仑土压力理论的假定条件有什么不同？朗肯土压力理论假设：墙背光滑、墙背垂直于填土面、填土面水平、土体的竖直面和水平面没有剪应力，故竖直方向和水平方向的应力为主应力。库伦土压力理论假设：1.墙后的填土是理想的散粒体（黏聚力c=0)；2.滑动破坏面为一平面；3.滑动土楔体视为刚体