yantubbs-基础考试——土力学知识点整理笔记.pdf

1 土力学 土力学是研究土体的一门力学 它以力学和工程地 质学为基础 研究土体的应力 变形 强度 渗流及长期稳 定性的一门学科 2 地基 承受建筑物 构筑物全部荷载的那一部分天然的或部 分人工改造地层 3 地基设计时应满足的基本条件 强度 稳定性 安全度 变 形 4 土 土是由岩石经理物理 化学 生物风化作用以及剥蚀 搬运 沉积作用等交错复杂的自然环境中所生成的各类沉积 物 5 土粒 土中的固体颗粒经岩石风化后的碎屑物质 简称土粒 6 土是由土粒 固相 土中水 液相 和土中气 气相 所 组成的三相物质 Eg 冻土 是固体颗粒 液体水 冰 气四相体 7 物理风化 由于温度变化 水的膨胀 波浪冲击 地震等引 起的物理力使岩体崩解 碎裂的过程 这种作用使岩体逐渐 变成细小的颗粒 只改变大小 不改变性质 8 化学风化 岩体 或岩块 岩屑 与空气 水和各种水溶液 相互作用的过程 这种作用不仅使岩石颗粒变细 更重要的 是使岩石成分发生变化 形成大量细微颗粒 黏粒 和可溶 岩类 发生质的变化 9 残积土 指岩石经风化后未被搬运而残留于原地的碎屑堆积 物 它的基本特征是颗粒表面粗糙 多棱角 六分选 天层 理 分布在宽广的分水岭地带 变形大 不稳定 属于不良 地质 10 坡积土 残积土受重力和暂时性流水 雨水 雪水 的作用 搬运到山坡或坡脚处沉积起来的土坡积颗粒随斜坡自上而 下呈现由粗而细的分选性和局部层理 分布在山脚或山腰平 缓部位上部与残积物相连 厚度变化大 矿物成分宇母岩不 同 不稳定 属于不良地质 11 洪积土 残积土和坡积土受洪水冲刷 搬运 在山沟出口处 或山前平原沉积下来的土 随离山由近及远有一定的分选 性 近山区颗粒粗大 远山区颗粒细小 密实 颗粒有一定 的磨圆度 12 粒度 土粒的大小称为粒度 通常以粒径表示 13 粒组 介于一定的粒度范围内的土粒 称为粒组 14 颗粒级配 以土中各个粒组的相对含量 各个组粒占总量的 百分比 表示土中颗粒大小及其组成情况 15 粒径成分分布曲线 颗粒级配 采用粒径累计曲线表示土 的颗粒级配 曲线较陡 表示粒径大小相差不多 土粒较均 匀 级配不良 曲线平缓 则表示粒径大小相差悬殊 土里 不均匀 级配良好 16 有效粒径 d10 小于某粒径的土粒质量累计百分数为 10 时 的有效粒径 17 中值粒径 d30 小于某粒径的土里质量累计百分数为 30 时 的有效粒径 18 限定粒径 d60 小于某粒径的土里质量累计百分数为 60 时 的有效粒径 19 不均匀系数 Cu 反映大小不同粒组的分布情况 即土粒大小 或粒度程度 系数越大 表示粒度的分布范围越大 土粒越 不均匀 其级配越好 Cu10 级配良好 Cu d60 d10 20 曲率系数 Cc 指累计曲线分布的整体形态 反应了限制颗粒 d60 与有效粒径 d10 之间各粒组含量的分布情况 砾性土或 砂性土同时满足 Cu 5 Cc 1 3 两个条件时 则为良好级配 的砾或砂 反之 则为级配不良 Cc d30d30 d10d60 21 源生矿物 原岩生成的经物理风化后产生的一般颗粒较大 无粘性土矿物 22 次生矿物 原岩经过化学 生物 风化形成的颗粒小 粘性 矿物 23 结合水 当土粒与水结合作用时 土粒会吸附一部分水分子 在土粒表面形成一定厚度的水膜 成为结合水 24 强结合水是指紧靠土粒表面得结合水膜 亦称吸着水 25 弱结合水是指紧靠于强结合水的外围而形成的结合水膜 亦 称薄膜水 26 重力水 是存在于地下水位以下的透水层中的地下水 它是 在重力或水头压力作用下运动的自由水 对土粒有浮力作 用 27 自由水 是存在于土粒表面电场影响范围以外的水 重力水 毛细水 传递静水压力 有融解 28 毛细水 是存在于地下水位以上 收到水与空气交界面处表 面张力作用的自由水 29 粘土颗粒 黏粒 的矿物成分主要有黏土矿物和其他化学胶 结物或有机质 其中黏土矿物的结晶结构特征对黏性土木工 程性质影响较大 30 蒙脱石 连接松散 水理性质强 遇水膨胀 央水收缩 膨 胀土 31 伊利石 具有一定的水理性质 膨胀量收缩量均没有蒙脱石 大 32 离岭石 水理性质非常弱 受水影响小 气 a m a V 液 w m w V 固 s m s V 33 土粒比重 土粒的相对密度 ds 土粒质量与同体积的 4 c 时纯 水的质量之比 称为土粒相对密度 ds 无量纲 11w s ws s v m ds 34 土里含水量 土中水的质量与土粒质量之比 称为土的含水 量 W 以百分数计 100 s w m m w 35 土的密度 土单位体积的质量称为土的 湿 密度 g cm v m 36 土的干密度d 土单位体积中固体颗粒部分的质量 称为土 的干密度d g cm v ms d 37 土的饱和密度sat 土孔隙中充满水时的单位体积质量 称 为土的饱和密度sat g cm v vmwvs sat 38 土的有效密度 在地下水位以下 土单位体积中土粒的质 量与同体积水的质量之差 称为土的浮密度 g cm v vmwss 39 土的孔隙比 e 土的孔隙比是土中孔隙体积与土粒体积之比 s v v v e 40 土的空隙率 n 土的孔隙率是土中孔隙体积与孔隙总体积之 比 以百分数计 100 v v n v 41 土的饱和度 Sr 土中水的体积与土中孔隙突击之比称为土的 饱和度 以百分数计 100 v w v v Sr a m 0 m s m w m 42 指标时换算 evevvvs 1 1 s w ws s s v m m w v m ds v v e 1 1 1 1 1 1 wwdsw e e dsw v m 2 w w e e ds we ds v m d w ws d 1 1 111 3 w wwwvs sat e eds e eds v vm 11 4 w wwwss e ds e ds v vm 1 1 1 5 e e v v n v 1 6 e wds e wds v v Sr w w v w 43 塑性指标 土的液性指数是指液限和塑限的差值 省去 符 号 即土必在可塑状态的含水量变化范围 用符号 Ip 表示 PLPWWI Ip 10 粉土 10 Ip 17 黏土 Ip 17 粉质 粘土 44 液性指数 土的液性指数是指粘性土的天然含水量和塑限的 差 值 与 塑 性 指 数 之 比 用 L I表 示 P p pL p L I ww ww ww I LI 0 坚硬 LI 1 流塑 0 LI 1 可塑 45 灵敏度ts 土的灵敏度是与土的强度与该土重塑 土的结构 性彻底破坏 后的强度之比来表示 重塑式样具有与原状试 样相同的尺寸 密度和含水量 u u t q q s 46 触变性 饱和粘性土的结构受到扰动 导致强度降低 但当 扰动停止后 土的强度又随时间而逐渐部分恢复 这种抗剪 强度随时间回复的胶体化学性质称为触变性 47 相对密实度 minmax max ee ee Dr minmax minmax ddd ddd r D 48 土的冻胀性 是指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 49 影响土的渗透系数的主要因素有 1 土的粒度成份 2 土的密实度 3 土的饱和度 4 土的结构 5 土的湿 度 6 土的构造 50 渗流引起的渗流破坏问题主要有两大类 一是由于渗流力的 作用 使土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 是水压力或浮力发生变化 导致 土体或结构失稳 51 渗流力 单位体积土颗粒所受到的渗流作用力为渗流力或动 水力 52 流沙现象 在向上的渗流力作用下 粒间有效应力为 0 时 颗粒群发生悬浮 移动的现象称为流沙现象或流土现象 53 流沙现象的产生 不仅取决于渗流力的大小 同时与土的颗 粒级配 密度及透水性等条件有关 54 流沙现象的防治原则 1 减小或消除水头差 如采取基坑外 的井点降水法降低地下水位 或采取水下挖掘 2 增长渗流 路径 如打板桩 3 在向上渗流出口处地表用透水材料覆盖 压重以平衡渗流 4 土层加固处理 55 达西定律 kAiq ki A q v 56 管涌 在水流动渗透作用下 土中的细颗粒在粗颗粒形成的 空隙中移动 以至流失 随着土的空隙不断扩大 渗流速度 不断增加 较粗的颗粒也相继被水流逐渐带走 最终导致土 体内形成贯通的渗流管道 造成土体坍塌 这种现象称为管 涌 57 潜蚀 在自然界中 在一定条件下同样会发生上述渗透破坏 作用 为了与人类工程活动所引起的管涌相区别 通常称为 潜蚀 58 防治管涌现象的措施 1 改变水力条件 降低水力坡度 如 打板桩 2 改变几何条件 在渗流溢出部位铺设反滤层是防 止管涌破坏的有效措施 59 土中应力分类 按其起因可分为自重应力和附加应力 按土 骨架和土中空隙的分担作用可分为有效应力和孔隙应力 60 土中自重应力 是指土体受到自身重力作用而存在的应力 61 土中附加应力 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 以及地下水渗流 地震 等作用下附加产生的应力增量 这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 62 总应力 土中某点的有效应力与孔隙压力之和 称为总应力 63 土中有效应力 指土粒所传递的粒间应力 它是控制土的体 积变形和强度两者变化的土中应力 64 土中孔隙应力 指土中水和土中气所传递的应力 土中水传 递的孔隙水应力即孔隙水压力 65 基地附加压力 基地压力扣除基地标高处的自重应力 66 地基附加应力 建筑物荷重在土体引起的附加于原有自重应 力之上的应力 67 土的压缩性 指土体在压力作用下体积缩小的特性 68 压缩曲线 是室内土的固结试验的直接成果 它是土的孔隙 比与所受压力的关系曲线 从而得到土的压缩性指标 69 中心荷载下的基地压力 A GF P AdG G G 取 20 3 mKN 70 偏心荷载下的基地压力 l e lb GF W M A GF P 6 1 71 土的压缩性系数 土体在侧限条件下 孔隙比减小量与有效 压应力增量的比值 MP 1 a 即 e p 曲线中某一压力段的割 线斜率 12 21 pp ee p e tan 通常采用压力段 由 1 p 0 1Mpa增加到 2 p 0 2Mpa时的压缩系数 21 a 来评定 土的压缩性 如下 21 a 0 1Mpa 时为低压缩性土 0 1 21 a 0 5Mpa 时为高压缩性 土 72 土的压缩性指数 土在侧限条件下 孔隙比减小量与有效压 应力常用对数值增量的比值 即 e lgp 曲线中某一压力段的 直线斜率 c C 12 21 loglogpp ee 1 2 p p lg e c C0 4 为高压缩性土 73 土的压缩模量 土在侧限条件下的竖向附加压应力与竖向应 变之比值 Es a e ee 1 1 21 e1 1 p 74 先期固结压力 天然土层在历史上受过最大固结压力 指土 体在固结过程中所受的最大竖向有效应力 称为先期固结压 力或称前期固结压力 75 正常固结土 在历史上所经受的先期固结压力等于现有覆盖 土重 76 超固结土 历史上曾经受过大于现有覆盖土重的先期固结压 力 77 欠固结土 先期固结压力小于现有覆盖土重 78 先期固结比 先期固结压力与现有覆盖土重之比值定义为超 固结比 OCR 1 P Pc 79 地基变形计算深度 所谓地基压缩层深度 是指自基础底面 向下需要计算变形所达到的深度 该深度以下土层的变形值 小到可以忽略不计 亦称地基变形计算深度 80 有效应力 控制土的体积变形和强度两者变化的土中应力 81 地基固结度 指地基土层在某一压力作用下经历时间 t 所产 生的固结变形量与最终固结变形量之比值 或土层中 超 孔隙水压力的消散程度 亦称固结比或固结百分数 82 土的抗剪强度 定义为土体抵抗剪应力的极限值或土体抵抗 剪切破坏的所受剪能力 强度 83 抗剪强度总应力法 以总应力 表示剪切破坏面上的法向应 力称为抗剪强度总应力法 84 抗剪强度有效应力法 有效应力表示剪切破坏面上的法向应 力称为抗剪强度有效应力法 85 抗剪强度包线与莫尔圆的关系 1 整个莫尔圆位于抗剪强度 的下方说明该点在任何平面上的剪应力都小于所能发挥的 抗剪强度因此不会发生剪切破坏 2 莫尔圆与抗剪强度包线 相切切点为 A 说明在 A 点所代表的平面上 剪应力正好等于 抗剪强度 该点处于极限平衡状态 此莫尔圆称为极限应力 圆 3 抗剪强度包线是莫尔圆的一条割线 这种情况不可能 出现 86 极限平衡条件 2 45tan 2 2 45 tan2 31 c 或 2 45tan 2 2 45 tan2 13 c 87 直剪仪的优缺点 直剪仪具有构造简单操作方便等优点 缺 点有 1 剪切面限定在上下盒之间的平面 而不是沿土样最 薄弱面 2 剪切面上剪应力分布不均匀 土样剪切破坏时先从 边缘开始在边缘发生应力集中现象 3 在剪切过程中土样剪 切面逐渐缩小 而在计算抗剪强度时却是按土样的原截面的 面积计算的 试验环境不能严格控制排水条件 不能量测孔 隙水压力 在进行不排水剪切时 试件仍有可能排水 88 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得整个过程中都不允 许排水 试验至始至终关闭排水阀门 89 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 3 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 90 固结排水三轴试验 简称排水试验 试样在施加围压 3 时 允许排水固结待固结稳定后 再在排水条件下施放竖向压力 直至试件剪切破坏 91 粘性土 广义的粘性土包括粉土 饱和粘性土 92 三轴压缩仪的优点 1 能较为严格的控制排水条件以及可以 量测试件中孔隙水压力的变化 2 试件中的应力状态比较严 峻 破坏面是在最弱处 3 还可以用以判定土的其他力学性 质 如土的弹性模量 93 土压力 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 94 挡土墙 防止土体坍塌的构筑物 在房屋建筑 桥梁 道路 以及水利等工程中得到的广泛应用 95 挡土墙侧的土压力大小及其分布规律影响因素 1 墙体可能 的位移方向 2 墙背填土的种类 3 填土面的形成 4 墙的截面 刚度 5 地基的变形 96 主动土压力 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称为主动土压力 用 a E表示 97 被动土压力 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称为主动土压力 用 p E 表示 98 静止土压力 当挡土墙静止不动时 土体处于弹性平衡状态 土对墙的压力称为静止土压力 用 o E表示 a E a E p E 99 液限 土由可塑性状态转到流动状态得界限含水量称为液限 L w 锥式液限仪 100 塑限 土由可塑性状态转到半固态的界限含水量称为塑限 P w 101 莫尔强度理论莫尔强度理论 102 朗肯土压力理论朗肯土压力理论 被动土压力 若挡土墙在土压力作用下向墙背填土方向移动或转 动 当移动量达到某一定量时 墙背填土开始出现连续的滑动面 此时作用在挡土墙的土压力称为被动土压力 变质岩 组成地壳的岩石 包括岩浆岩 沉积岩和已经生成的变质 岩 由于地壳运动和岩浆活动等影响 使其在固态下发生矿物成 分结构构造的改变 从而形成新的岩石 不固结不排水剪 试样在施加周围压力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 试验至始至终关闭排水阀 门 残积土 原岩表面经风化作用而残留在原地的碎屑物 称为残积 土 超固结比 前期固结压力 Pc 与现有土层自重压力 Po 之比称为 超固结比 超固结土 前期固结压力大于现有土自重应力的这类土称为超固 结土 沉积岩 在地表条件下 由原岩经风化剥蚀作用形成的岩石碎屑 溶液析出物或有机质等 经流水 风 冰川等搬运到陆地低洼出 或海洋中 再经成岩作用而形成 沉降差 是指相邻两单独基础沉降量之差 沉降量 是指基础中点的沉降值 承压水 指充满于两个稳定隔水层之间的含水层中的地下水 冲积土 河流两岸的基岩及其上部覆盖的松散物质被河流流水剥 蚀后 经搬运 沉积于河流坡降平缓地带而形成的沉积土称为冲 积土 触变性 粘性土的抗剪强度随时间恢复的胶体化学性质称为土的 触变性 触探 是用静力或动力将金属探头贯入土层 根据土对触探头的 贯入阻力或锤击数来间接判断土层及其性质 地基 受建筑物荷载影响的那一部分地层称为地基 地基沉降计算深度 是自基底以下需要计算压缩变形的土层总厚 度 地基承载力 地基承受荷载压力的能力 地基承载力特征值 在保证地基稳定的条件下 使建筑物的沉降 量不超过允许值的地基承载力称为地基承载力的特征值 地基的临塑荷载 是指在外荷载作用下 地基中刚开始产生朔性 变形时地基底面单位面积上所承受的荷载 地基的最终沉降量 是指地基在建筑物荷载作用下 地基表面的 最终稳定沉降量 地基净反力 仅由地基的荷载设计值所产生的地基反力 称为地 基净反力 用 Po 表示 则 Po F A 地基塑性区 当地基土中的各点都处于极限平衡状态时 这一区 域就称为地基塑性区 地下水 存在于地表下面土和岩石的孔隙 裂隙或溶洞中的水 称 为地下水 动力触探 动力触探是一定质量的穿心锤 以一定的高度自由下 落 将探头贯入土中 然后记录贯入一定深度所需的锤击数 并以 此判断土的性质 动水力 地下水的渗流对土单位体积的骨架所产生的力称为动水 力 冻土 当土的温度降至摄氏零度以下时 土中部分孔隙水将冻结 而形成冻土 冻土 当土的温度降至摄氏零度以下时 土中部分孔隙水将冻结 而形成冻土 端承摩擦桩 桩顶荷载主要由桩侧阻力承受的桩称为端承摩擦 桩 端承型桩 在竖向极限荷载作用下 桩顶荷载主要或全部有桩端 阻力承受的桩称为端承型桩 负摩阻力 当土层相对桩侧向下位移时 产生于桩侧的摩阻力称 为负摩阻力 附加应力 由建筑物荷载在地基土中引起的应力 是引起地基变 形和破坏的主要因素 用 表示 复合地基 地基一般是指由两种刚度不同的材料组成 共同承受 上部荷载并协调变形的人工地基 桩体和桩间土构成了复合地基 的加固区 即复合土层 常见的复合地基有砂桩 碎石桩 土桩 灰土桩 石灰桩 深层搅拌桩 旋喷桩和树根桩等 复合基桩 已考虑承台底土抗力贡献的基桩称为复合基桩 复合桩基 承台底面贴地的桩基 除了也呈现承台脱地情况下的 各种群桩效应外 还通过承台底面土反力分担桩基荷载 是承台 兼有浅基础的作用 因而被称为复合基础 刚性地基 基础的抗压能力很大 抗拉 抗弯和抗剪的能力很弱 这样的基础称为刚性基础 由于这类基础没有配置钢筋 所以又 叫无筋基础 如砖基础 三合土基础 灰土基础 混凝土基础等 均为刚性基础 固结度 地基的固结度是土体中的孔隙水压力方向有效应力转化 过程的完成程度 其大小等于地基在固结过程中任一时间 t 固结 沉降量 St 与其最终沉降量 S 之比 用 Ut 表示即 Ut St S 100 灌注桩 是直接在所设计桩位处成孔 然后在孔内放置钢筋笼再 浇灌混凝土而成 洪积土 由暴雨或大量融雪骤然聚集而形成的暂时性的山洪急流 将大量的基岩风化产物剥蚀 搬运 堆积于山谷冲沟出口货山前 倾斜平原而形成的土层 换填垫层法 是一种直接置换地基持力层软弱地基的处理方法 适用于淤泥 淤泥质土 湿陷性黄土 素填土 杂填土地基及暗 沟等的浅层处理 基础 建筑物在地面以下并将上部荷载传递至地基的结构就是基 础 基础埋置深度 是指基础底面至地面 一般指室外地面 的距离 基底附加压力 从建筑物建造后的基底压力中扣除基底标高处原 有土的自重应力后 才是基底平面处新增加于地基表面的压力 即基底附加压力 基底压力 是指作用于地基表面单位面积上的压力 基桩 群桩基础中的单桩称为基桩 挤土桩 在成孔或成桩的过程中 桩间土有被挤压而密实现象的 桩 技术孔 在钻井时 不同的土层和深度采取原状土样的钻孔称为 技术孔 鉴别孔 在钻探时 仅取扰动土样 用以鉴别土层分布 厚度及状 态的钻井孔 称为鉴别孔 胶结法 又称为化学加固法 是通过压力灌注或机械搅拌混合等 方式 利用水泥浆液或化学浆液将土颗粒胶结起来 从而改善土 的性质 提高地基的承载力 减少沉降量 角点法 计算均布矩形荷载下得地基竖向附加压力时 若计算点 不位于矩形荷载面角点之下 则可以通过作辅助线把荷载面分成 若干个矩形面积 使计算点正好位于这些矩形面积的角点之下 然后应用叠加原理进行计算 这种方法称为角点法 结合水 受电分子引力吸附于土粒表面的土中水 界限含水量 粘性土由一种状态转到另一种状态的分界含水量 称为界限含水量 静力触探 静力触探借静压力将触探头压入土中 利用电测技术 测得贯入阻力来判定土的力学性质 与常规的勘探手段比较 它 能快速 连续低探测土层及其性质的变化 静止土压力 如果挡土墙在土压力的作用下不向任何方向移动或 转动而保持原来的位置 则作用在墙背上的土压力称为静止土压 力 局部倾斜 指砌体承重结构沿纵向 6 10m 内基础两点的沉降差与 其距离的比值 孔隙比 土中孔隙体积与土粒体积之比称为土的孔隙比 并以e表 示 则 e Vv Vs 快剪 是再转让那个试验过程中 都不让土样排水固结 亦即不让 孔隙水压力消散 临朔荷载 地基中将出现朔性区但还未出现朔性区时所对应的基 地压力 即相对于朔性区的最大开展深度 Zmax 时所对应的基地压 力为临朔荷载 灵敏度 粘性土的强度与其结构性有关 当土的天然结构受到破 坏时 其强度将降低 灵敏度定义为原状试样的无侧限抗压强度 与重朔土样的无侧限抗压强度之比 慢剪 施加垂直压力并待试样固结完成后 以缓慢的剪切速度施 加水平剪力 使试样在剪切过程中有充分的时间排水固结 直至 剪切破坏 毛细水 受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水 摩擦端承桩 在竖向极限荷载作用下 桩顶荷载主要由桩端阻力 承受的桩称为 摩擦端承桩 摩擦型桩 在竖向极限荷载作用下 桩顶荷载主要或全部由桩侧 阻力承受的桩称为摩擦型桩 坡积土 高处的岩石风化产物 由于受到雨雪水流的搬运 或由于 重力的作用而沉积在较平缓的山坡上 这种沉积土称坡积土 前期固结压力 天然土层在历史所经历过得最大固结压力称为前 期固结压力 潜水 埋藏在地表以下第一个稳定隔水层以上的具有自由水面的 地下水称为潜水 欠固结土 前期固结压力小于现在自重应力 在现有自重应力作 用下没有完全固结的土 强夯法 是将很重的锤 1040t 从高处自由落下 落距为 8 40m 对地基进行强力夯击 巨大的冲击能量在途中产生了很大的冲击 波和动应力 使地基土密实 从而提高地基的强度兵降低其压缩 性 还可以改善其抵抗振动液化的能力和消除黄土的湿陷性 倾斜 是指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值 群桩效应 群桩基础受竖向荷载后 由于承台 桩 土的相互作用 使桩侧阻力 桩端阻力 沉降等性状与单桩明显不同 这种现象 称为群桩效应 群桩效应系数 对于由n根单桩组成的群桩基础 群桩效应对单桩 承载力的影响可以用群桩的承载力和 n 根单桩的承载力的比值 来说明 即 群桩的承载力 n 单桩承载力 人工填土 人类各种活动形成的堆积物 软弱地基 持力层主要由软弱土组成的地基称为软弱地基 软弱土 一般是指土质疏松 压缩性高 抗剪强度低的软土 松 散砂土和未经处理的填土 软弱下卧层 在持力层以下的地基范围内 强度明显低于持力层 的土层称为软弱下卧层 软土 软土是含水量及饱和度高 孔隙比大 透水性低且灵敏度 高的粘性土和粉土 包括淤泥 淤泥质土 有机沉积物和其他高 压缩性的粘土和粉土 三合土 石灰 砂子 骨料按 1 2 4 或 1 3 6 的体积比搅和均匀 再分层夯实的土层 砂土的振动液化 在振动作用下 饱和砂土 特别是松砂或稍密的 细粉砂将产生 液化 液化的原因在于沙土受到振动后趋于密 实 导致土体中孔隙水压力骤然上升 相对土粒间的有效应力减 小 从而降低了土的抗剪强度 在周期性的振动荷载作用下 孔隙 水压力逐渐积累 甚至可以抵消有效应力 使土粒处于悬浮状态 此时土体完全失去抗剪强度而显示出近于液化的特性 这种现象 就称为液化 上层滞水 埋藏在地表浅处 局部隔水层的上部且具有自由水面 的地下水 塑限 由半固态转到可塑状态的界限含水量称为塑限 塑型变形阶段 此时荷载与沉降之间不再是直线关系而呈现曲线 形状 地基中产生了塑性变形 土体局部范围内已经发生剪切破 坏 塑性指数 液限和塑限省去 的差值称为塑性指数 天然土坡 是指自然形成的山坡和江河岸坡 土的构造 在同一土层中颗粒或颗粒集合体相互间的特征称为土 的构造 土的固结 土的压缩性随时间的增长的过程 称为土的固结 土的极限平衡条件 是指土体处于极限平衡状态时土的应力状态 和土的抗剪强度指标之间的的关系式 土的结构 是指土粒或土粒集合体的大小 性状 相互排列与联 结等 一般分为单粒结构 蜂窝结构和絮状结构 土的静止侧压力系数 土的侧向与竖向有效自重应力的比值称为 土的静止侧压力 土的抗剪强度 是指土体抵抗剪切破坏的极限能力 其数值等于 剪切破坏时滑动面上的剪切力 土的抗剪强度 是指土体抵抗剪切破坏的极限能力 土的渗透性 地下水通过土体孔隙的难易程度 土的渗透性 地下水通过土体孔隙的难以程度 土的压缩性 土在压力作用下体积减小的特性称为土的压缩性 土的应力历史 是指土层从形成至今所受应力变化情况 土的重度 单位体积土所受的重力称为土的重力密度 简称土的 重度 土压力 是指墙后填土由于它的自重或作用在填土表面上的荷载 对墙背所产生的侧向压力 土压力的临界深度 墙背上压应力等于拉应力的点到地面的距 离 系数 箱形基础 是由钢筋混凝土底板 顶板和纵横内外墙组成的整体 空间结构共同来承受上部结构的荷载 压缩模量 土在完全侧限条件下得竖向附加压力与相应的竖向应 变的比值 称为压缩模量 岩浆岩 岩浆岩是由岩浆侵入地壳或喷出地表而形的 液限 粘性土由可塑状态转变到流塑 动 状态时的界限含水量称 为液限 液限和塑限 土体处于可塑状态的上限和下限的极限含水量 液性指数 粘性土的天然含水量和朔限的差值于朔性指数之比 有效应力 通过土粒承受和传递的粒间应力 称为有效应力 正常固结土 土体现有的上覆有效压力等于先期固结压力的土 重力密度 单位体积土所受的重力称为土的重力密度 重力式挡土墙 重力式挡土墙由块石 毛石砌筑而成 它靠自身的 重力来抵抗土压力 主动土压力 若挡土墙在土压力作用下向前移动或转动 当位移 量达到某一定值时 墙背填土开始出现连续的滑动面 此时作用 在挡土墙的土压力称为主动土压力 桩侧负摩阻力 桩土之间相对位移的方向 对于荷载传递的影响 很大 当土层相对于桩侧向下位移时 产生于桩侧的向下的摩阻 力称为桩侧负摩阻力 自然休止角 砂土堆积成的土 坡 在自然状态下得稳定极限坡 角 称为自然休止角 自由水 结合水是指存在于土粒表面电场范围以外的水 自重应力 由土的自重在地基内所产生的应力称为自重应力 钻探 是用钻机在地层中钻孔 以鉴别和划分地层 也可沿着孔深 取样 用以测定岩石和土层的物理力学性质 同时也可以直接在 孔内进行某些原位测试 1 防止流沙的原则有哪些 答 防治流沙的原则主要是 1 沿基坑四周设置连续的截水帷幕 阻止地下水流入基坑内 2 减小或平衡动水力 例如将板桩打入 基坑一定深度 增加地下水从坑外流入坑内的渗流路线 减小水 力梯度 从而减小动水力 3 使动水力方向向下 例如采用井点 降低地下水水位时 地下水向下渗流 使动水力方向向下 增大了 土粒间的压力 从而有效地制止流沙现象的发生 2 土的三相比例指标有哪些 答 土的三相比例指标有 土的质 量密度 土的重力密度 土粒相对重度 含水量 土的干密度 土的干重度 饱和重度 有效重度 孔隙比 孔隙率和饱和度等 3 按土的成因类型不同 可划分为哪几种沉积土 答 残积土 坡积土 洪积土 冲积土 及其他沉积土 4 按埋藏条件的不同 地下水可划分为哪几种类型 其动态变化 基本不受气候影响的是哪几种类型 答 地下水按埋藏条件的不 同可分为 上层滞水 潜水 承压水 其动态变化基本不受气候影 响的为承压水 5 简述级配曲线与级配的关系 答 1 级配曲线越陡 土的级配越差 级配曲线越缓 土的级配越 好 2 级配曲线出现台阶说明土粒组成出现粒径段缺失 6 地基土分为哪几类 砂土和粘性土各有什么分类 答 1 碎石土 砂土 粉土 粘性土 特殊土 2 砂土根据土 粒质量百分含量分类 粘性土根据塑性指数分类 7 土的工程性质是什么 答 土是碎散颗粒的集合体 并由固 态 液态和气态三相组成 因此 土的工程性质与连续介质材料 完全不同 具有下列三个工程性质 1 压缩性大 2 强度低 3 渗透性大 8 简述有效应力的原理 写出其表达式 并简述表达式中各参数 的意义 答 饱和土的有效应力原理表达形式为 u 上式说明 饱和土中的总应力 由土颗粒骨架和孔隙水两者共同 分担 即总应力 等于土骨架承担的有效应力 与孔隙水承担 的孔隙水压力 u 之和 只有通过土粒传递的粒间应力 才能同时 承担正应力和剪应力 并使土粒彼此挤紧 从而引起土体体积产 生体积变化 粒间应力又是影响土体强度的一个重要因素 所以 粒间应力又称为有效应力 9 简述地下水位变化对土中自重应力 地基沉降的影响 答 造成地下水位下降的原因主要是城市超量开采地下水及基坑 开挖时的降水 其直接后果是导致地面下沉 地下水下降后 新增 加的自重应力会引起土体本身产生压缩变形 10 为什么要将土中应力分为自重应力与附加压力 有效应力与 孔隙水压力 答 自重应力与附加压力之分一方面是因为产生的原因不同 天 然土层中的自重应力所引起的土体变形在很早以前就已经完成 而在附加压力作用下的土体将产生新的变形 虽然说附加压力会 引起土体产生新的变形 但这种变形并不是在一瞬间完成的 而 是与孔隙水压力的消散 有效应力的增长过程有关 只有在孔隙 水压力完全消散 附加压力全部成为有效应力时 土体的固结变 形才算完成 所以 要了解变形的发展过程就要知道孔隙水压力 或有效应力在附加压力中所占的比例 11 地下水位短时间下降对土体变形有哪些影响吗 答 地下水位下降引起的自重应力增量是属于附加压力 附加压 力只有转化成为有效应力 土体变形才会产生 对粘性土来说 由 于透水性弱 孔隙水压力不易消散 附加压力中的有效应力所占 比例增长缓慢 因此 地下水位短时间下降对土体变形影响不大 但对透水性强的无粘性土来说 地下水即使是短时间下降 也会 引起明显的土体变形 12 计算地下水位下不透水土层的自重应力时 为何取饱和重 度 答 真正意义上的不透水层是不存在的 我们所讲的不透水层是 指透水性很弱的土层 在这种土层中 土中水可认为是结合水 故可认为净水压力为零 总自重应力即为有效自重应力 计算时 重度取饱和重度或天然重度 13 基底压力与基底反力有何区别 答 基底压力与基底反力均是指基础底面与地基之间的接触应 力 对地基来说 它是基础作用于地基表面的压力 称为基底压力 离队基础来说 它是地基反作用与基础底面的反力 故称之为基 底反力 称为基底压力 对基础来说 它是地基反作用与地基底面 的反力 故称之为基底反力 严格来说 两者大小相等 方向相反 但在具体应用中往往不加以区分 认为二者是一回事 合理的说 法是 对地基时底压力 对基础时讲基底反力 14 用分层总和法计算最终沉降量时 为何分层厚度不可太大 而 基础宽度愈大分层厚度又可愈大 答 由于附加应力曲线不是一条直线 在计算各分层的平均附加 压力时若分层厚度过大则计算误差就较大 故分层厚度不宜太 大 附加压力曲线随深度增加而衰减 衰减的速率与基础宽度有 关 宽度愈大 衰减愈慢 曲线愈平缓 从而分层厚度也可以大些 15 简述附加压力的分布规律 答 1 z 的分布范围相当大 它不仅在荷载面积之内 而且还分 布到荷载面积以外 这就是所谓的附加压力扩散现象 2 在离基 础底面不同深度 z 处的各个水平面上 以基底中心点下轴线处的 z 为最大 离开中心轴线愈远的点 z 愈小 3 在荷载分布范 围内任意点竖直线上的 z 值 随深度增大逐渐减小 4 方形荷 载所引起的 z 其影响深度要比条形荷载小的多 5 当两个荷 载或多个荷载距离比较近时 扩散到同一区域的竖向附加压力会 彼此叠加起来 使该区域的附加压力比单个荷载作用时明显增 大 16 根据超固结比 可以将沉积土层分为哪几类 答 根据超固结比 可以讲沉积土层分为正常固结土 超固结土及 欠固结土三类 17 整理直接剪切试验成果时 4 个试验点一定在一条直线上 吗 答 对取自同一土的 4 个试样 若土质均匀 则 4 个试验点会靠近 一直线 若土质不均匀 则个别试验点会偏离或偏低 在将试验点 拟合成一直线时 应将不合理的点舍去 则会影响结果的可靠性 这与体操比赛中计分时去掉一个最高分和一个最低分的原理是 一样的 18 简述直接剪切试验的优缺点 答 直剪试验具有设备简单 土样制备及试验操作方便 易于掌 握等优点 因而至今仍为一般工程所广泛使用 但也存在许多缺 点 主要有 1 人为地限制剪切面在上 下盒之间 而不是沿土 样最薄弱的面剪切破坏 2 剪切面上剪应力分布不均匀 应力 条件复杂 3 在剪切过程中 土样剪切面是逐渐缩小的 而在计 算抗剪强度时却是按土样的原截面积计算的 4 试验时不能严 格控制排水条件和测量孔隙水压力值 19 直剪试验按其试验条件的不同可分为哪几种 直剪试验主要 有何缺点 答 可分为 1 快剪 2 固结快剪 3 慢剪 其缺点主要有 1 人为 的限制剪切面在上 下盒之间 而不是沿土样最薄弱的面剪切破 坏 2 剪切面上剪切力分布不均匀 应力条件复杂 3 在剪切 过程中 土样剪切面试逐渐缩小的 而在计算抗剪强度时却是按 土样的原截面积计算的 4 试验时不能严格控制排水条件和测量 孔隙水压力值 20 为什么说莫尔应力圆与抗剪强度包线相割的情况不会出 现 答 让我们先设设想一下斜面上的物体 当物体的下滑力小于斜 面对该物体的摩擦力时 该物体处于静止状态 当下滑力等于摩 擦力时 该物体处于极限平衡状态 下滑力一旦大于摩擦力 该物 体即下滑离开斜面 因此 只要物体还在斜面上 则下滑力必然小 于或等于摩擦力 同理 代表某点应力状态的莫尔圆一旦与抗剪 强度包线相切 该点就已经剪切破坏 剪应力不可能再增加 不可 能出现剪应力大于抗剪强度的情况 即莫尔圆不可能与抗剪强度 包线相割 21 简述库伦强度线与莫尔圆的关系 答 1 相离 表明土没有发生剪切破坏 2 相切 表明土正处于 剪切破坏的极限状态 3 相割 表明土体已经发生剪切破坏 22 莫尔应力圆与抗剪强度包线之间存在着什么关系 答 有三种关系 1 整个莫尔圆位于抗剪强度包线的下方 说明 该店在任何平面上的剪应力都小于土所能发挥的抗剪强度 因而 处于弹性平衡状态 即不会发生剪切破坏 2 莫尔圆与抗剪强度 包线相切 说明在切点所代表的平面上 剪应力正好等于抗剪强 度 该点处于极限平衡状态 3 莫尔圆与抗剪强度 包线相割 说明该点某些平平面上的剪应力超 过了相应面上的抗剪强度 故该点已被破坏 23 简述地基承载力特征值的确定方法 答 确定地基承载力特征值的方法有三类 1 根据土的抗剪强度 指标以理论公式计算 2 由现场荷载试验的 p s 曲线确定 3 按 工程经验确定 在具体工程中 应根据地基基础的设计等级 地 基岩土条件兵结合当地工程经验选择确定承载力的适当方法 必 要时可以按多种方法确定 24 根据挡土墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态 土压力可 分为哪几种 其大小关系如何 答案 土压力可以分为静止土 压力 主动土压力和被动土压力 在相同条件下 主动土压力小 于静止土压力 而静止土压力小于被动土压力 25 郎肯土压力理论的假设有哪些 答 郎肯土压力理论的假设 有 1 墙后填土水平 2 墙背垂直于填涂面 3 墙背光滑 26 为什么土压力合力的单位是 KN m 而不是 KN 答 挡土墙沿纵向的长度很长 计算时通常遇到沿纵向取单位墙 长 1m 来计算 所计算的土压力合力为单位墙长范围内的集中力 该集中力沿纵向的分布为线荷载 故其单位为 KN m 27 为什么当墙前地形较陡时 采用俯斜式挡土墙可以减小墙 高 答 当地形较陡时 若要求基础埋深相同 则仰斜式挡土墙的高度 要比俯斜式打 墙越高 主动土压力越大 因此 墙前地形较陡是 宜采用俯斜式挡土墙 28 土坡的失稳常常是在外界的不利因素影响下触发 常见的不 利因素包括哪些 答 1 土坡作用力发生变化 2 土体抗剪强度的降低 3 静水 压力的作用 4 地下水在土坝或基坑等边坡中的渗流常是百边 坡失稳的重要因素 5 因坡脚挖方而导致土坡高度或坡角增大 29 单项工程的勘察报告书包括哪些部分 答案 单项工程的勘察报告书一般包括如下部分 1 任务要求及 勘察工作概况 2 场地位置 地形地貌 地质构造 不良地质 现象及地震基本烈度 3 场地的地层分布 岩石和土的均匀性 物理力学性质 地基承载力和其他设计计算指标 4 地下水的 埋藏条件和腐蚀性以及土层的冻结深度 5 对建筑场地及地基 进行综合的工程地质评价 对场地的稳定性和适宜性作出结论 指出可能存在的问题 提出有关地基基础方案的建议 30 在选择基础埋深时 应考虑哪些因素 答案 在选择基础埋深时 应考虑四方面的因素 1 与建筑物及 场地环境有关的条件 2 土层的性质和分布 3 地下水条件 4 土的冻胀影响 31 简述地基承载力特征值的确定方法 答案 确定地基承载力特征值的方法主要有三类 1 根据土的抗 剪强度指标以理论公式计算 2 由现场载荷试验的 p s 曲线确 定 3 按工程经验确定 在具体工程中 应根据地基基础的设计 等级 地基岩土条件并结合当地工程经验选择确定地基承载力的 适当方法 必要时可以按多种方法综合确定 32 简述减少不均匀沉降的措施 答案 建筑措施 1 建筑物的体型应力求简单 2 控制建筑物的 长高比 3 设置沉降缝 4 相邻建筑物之间应有一定距离 5 调整建筑标高 结构措施 1 减轻建筑物自重 2 设置圈梁 3 减小或调整基础底面的附加压力 4 设置连系梁 5 采用联合 基础或连续基础 6 使用能适应不均匀沉降的结构 施工措 施 1 遵照先重 高 后轻 低 的施工程序 2 注意堆载 沉桩和 降水等对邻近建筑物的影响 3 注意保护坑底土体 33 为什么设计钢筋混凝土挡土墙结构时 土压力应按设计计算 且所取分项系数不小于 1 2 答 由于不同的结构在设计时所采 用的规范不同 其对荷载的取值要求也不同 钢筋混凝土挡土结 构按 混凝土结构设计规范 设计 故有此规定 34 基础下的垫层起什么作用 答 基础下的垫层有两个作用 一 是保护坑底土体不被扰动或破坏 二是改善基础的施工条件 当 坑底较软时 施工人员在其上施工极易造成土的天然结构的破坏 导致强度降低 在雨天施工时 雨水流入基坑内会使坑底土体因 浸泡而变软 强度下降 因此 当基坑开挖至设计标高时应尽快铺 上混凝土垫层 以保护坑底土体不受破坏 35 地下室与箱形基础有区别吗 答 箱形基础可用作地下室 但地下室不一定都是箱形基础 只有 由钢筋混凝土底板 顶板和纵横内外墙组成的整体空间地下结构 才是箱形基础 由于高层建筑的地下室经常用作车库 要求大空 间 故这种地下室不是箱形基础 地下室下可采用桩基础 筏板 基础等其他基础类型 36 沉降过大对建筑物有何不利影响 答 只要建筑物均匀下沉 且不论沉降量有多大 均不会对结构本 身产生不利影响 但过大的沉降量在建筑物外观 使用功能 建 筑物与其他建筑物或管道连接等方面会产生不利影响 例如 单 层工业厂房沉降过大会导致桥式吊车净高不符合要求 水塔沉降 过大会导致水管开裂 37 为什么沉降缝的设置部位之一是基础类型不同处 答 当基础类型不同时 建筑物的你均匀沉降往往会较大 例如 若建筑物一边采用桩基础 另一边采用浅基础 由于桩基础的沉 降通常小于浅基础 从而导致沉降不均匀 故当基础类型不同且 预估的不均匀沉降又较大时 应设置沉降缝将不同类型的基础分 隔成不同的沉降单元 同理 建筑结构类型不同之处也是可供设 置沉降缝的部位之一 38 简述墙下钢筋混凝土条形结构基础的一般构造要求 答案 1 梯形截面基础的边缘高度 一般不小于 200mm 基础高度 250mm 时 可做成等厚度板 2 基础下的垫层高度一般为 100mm 每边伸出基础 50 100mm 垫层混凝土强度等级应为 C10 3 底板 受力钢筋的最小直径不宜小于 10mm 间距不宜大于 200mm 和小于 100mm 当有垫层时 混凝土的保护层净厚度不应小于 40mm 无垫 层时不应小于 70mm 纵向分布筋直径不小于 8mm 间距不大于 300mm 每延米分布钢筋的面积应不小于受力钢筋面积的 1 10 4 混凝土强度等级不应低于 C20 5 当基础宽度大于或等于 2 5m 时 底板受力钢筋的长度可取基础宽度的 0 9 倍 并交错布置 39 何谓群桩效应 群桩效应系数 群桩效应系数受哪些因素影 响 答案 群桩基础受荷后 由于承台 桩 土的相互作用使其桩侧阻 力 桩端阻力 沉降等性状与单桩明显不同 这种现象称为群桩 效应 群桩效应系数定义为群桩的