河海土力学简答题汇总

1 土力学简答题与名词解释土力学简答题与名词解释 1 1 地基破坏的型式有哪几种 未修正的太沙基极限承载力公式适用于哪种破坏型式的地地基破坏的型式有哪几种 未修正的太沙基极限承载力公式适用于哪种破坏型式的地 基 利用太沙基极限承载力公式具体说明地下水位的位置对承载力是如何的影响 基 利用太沙基极限承载力公式具体说明地下水位的位置对承载力是如何的影响 答 有整体剪切破坏 局部剪切破坏和冲剪破坏 未修正的太沙基极限承载力公式适用于整体剪切破坏的条形基础的地基 太沙基极限承载力公式 1 2 rqc fBNDNcN 地下水位埋深较大时 式中 第 1 2 项中的 均不受影响 若地下水位在基底处 则第 1 项中的 应用浮容重 承 载力降低 若地下水位上升到地面处或以上时 则第 1 2 项中的 均应用浮容重 承载 力进一步降低 2 2 土力学中什么叫土力学中什么叫 土土 土与其它材料相比有哪些特点 土力学课程重点学习了土的哪 土与其它材料相比有哪些特点 土力学课程重点学习了土的哪 些特性与规律 些特性与规律 答 土是岩石风化的产物 堆积在地表的松散堆积物 土的特点 碎散型 自然变异性 三相体系 与其它材料相比土是多相 非连续介质 受 力易变形 各相共同承担外荷载又有相互作用 在受到外荷载时土中各相体积与质量易发 生相对变化 土力学课程重点学习了土的基本物理性质 土的受力分析 渗流问题 压缩与固结 强度 土压力 边坡稳定 地基承载力 3 3 粘性土与无粘性土的分类原则有何不同 为什么 粘性土与无粘性土的分类原则有何不同 为什么 答 无粘性土分类原则主要依据粒径与级配 粘性土的分类主要依据塑性图 无粘性土的颗粒粒径较大 比表面积小 吸着水少 工程性质受含水率变化的影响小 工 程性质主要受颗粒大小 形状以及级配的影响 粘性土粒径小 比表面积大 吸着水多 含水率变化对粘性土的工程性质有很大影响 所 以分类主要依据为塑性图 4 4 什么是固结 土的固结与土的哪些性质有关 固结程度与附加应力有关么 什么是固结 土的固结与土的哪些性质有关 固结程度与附加应力有关么 答 固结 饱和粘质土在压力作用下 孔隙水逐渐排出 孔隙水应力逐渐消散 土产生压 缩 体积逐渐减小 有效应力逐渐增加的过程 影响因素 土的性质及组成成分 荷载的大小 时间因数 应力历史 排水条件 温度等 固结程度和荷载的大小没有关系 与荷载的分布有关 5 5 计算沉降时计算沉降时 e lgpe lgp 曲线法与曲线法与 e pe p 曲线法有何异同 曲线法有何异同 答 计算地基沉降时 e lgp 曲线法与 e p 曲线法基本方法相似 都是以无侧限变形条件 下压缩量的基本公式和分层总和法为前提 所不同的是 1 e p 曲线法 e 由压缩曲线求得 2 e lgp 曲线法初始孔隙比用 e0 3 e lgp 曲线法可以推求现场压缩曲线 4 e lgp 曲线法可以推求前期固结应力 对不同应力历史的土层 用不同的压缩指数计算 e 6 6 强超固结土与紧砂的不排水剪试验时孔隙水应力如何变化 为什么 强超固结土与紧砂的不排水剪试验时孔隙水应力如何变化 为什么 答 强超固结土与紧砂在不排水剪试验时孔隙水应力先增大后减小 剪破时孔隙水压力为负 由于强超固结土与紧砂在不排水剪试验时土体受剪 土体结构发生变化 有剪涨趋势 但 2 是由于孔隙水与土颗粒的低压缩性 土体体积几乎不发生变化 为了抵消受剪时剪涨趋势 产生负的孔隙水应力 7 7 粘土的强度指标粘土的强度指标 C C CcuCcu 总大于零吗 为什么 总大于零吗 为什么 答 不是 超固结粘土的强度指标 C Ccu 大于零 与粘土自身结构有关的 因为其自身的结构特性 和附着水的作用 使其有一定的内聚力 正常固结土的 C Ccu 等于零 因为土体的强度 与其应力状态有关 在坐标原点位置的正应力为 0 又由于正常固结的定义 意味着土体 历史上受到最大有效应力为 0 土体没有任何固结过程 土颗粒之间没有连接力 显然能 承受的切向力为 0 土体抗剪强度为 0 故 C 0 8 8 土体三轴试验类型分哪三种 分别针对什么样的工程实际 得到的指标大小关系 土体三轴试验类型分哪三种 分别针对什么样的工程实际 得到的指标大小关系 答 土体三轴试验包括不固结不排水试验 固结不排水试验 固结排水试验 分别对应于渗透性差的地基上的相对快速来不及排水的施工情况 已经固结稳定的土体上 快速施加荷载情况 渗透性好的地基上施工速度相对较慢的情况或土体的长期稳定情况 Cd Ccu cu u 0 9 9 分析堤坝迎水面边坡在洪水 枯水以及水位涨 落时期的稳定性 分析堤坝迎水面边坡在洪水 枯水以及水位涨 落时期的稳定性 答 堤坝迎水面边坡在水位上涨时期由于渗流力和滑坡趋势的方向相反 对边坡稳定相对 有利 如果不考虑土体湿化引起的强度降低 此情况下最稳定 在水位下落期 由于渗流力的方向和滑坡趋势一致 此时边坡最危险 稳定渗流期的安全 性一般介于以上两种情况之间 10 10 什么是库伦抗剪强度理论 什么是莫尔什么是库伦抗剪强度理论 什么是莫尔 库伦破坏准则 什么是土的极限平衡条件 库伦破坏准则 什么是土的极限平衡条件 答 库伦抗剪强度理论确定了砂土和粘性土的抗剪强度分别为 砂土 f tan 粘性土 f c tan 莫尔 库伦破坏准则把莫尔应力圆与库伦 抗剪强度线相切时的应力状态 即 f时的极限平衡状态作为土的破坏准则 当土的强度指标 c 为已知时 若土中某点的大小应力 1 和 3 满足下关系式时 则 该土正好处于极限平衡或破坏状态 该判定条件即为极限平衡条件 1f 3tan2 45 2 2ctan 45 2 3f 1tan2 45 2 2ctan 45 2 11 1 土体中发生剪切破坏的平面 是不是剪应力的最大的平面 在什么情况下 剪切破坏面土体中发生剪切破坏的平面 是不是剪应力的最大的平面 在什么情况下 剪切破坏面 与最大剪应力面是一致的 在一般情况下 剪切破坏面与大主应力面成什么角度 与最大剪应力面是一致的 在一般情况下 剪切破坏面与大主应力面成什么角度 答 土体中发生剪切破坏的平面 一般不是剪应力最大的平面 只有当 0 时 剪切破坏面才与最大剪应力一致 在一般情况下 剪切破坏面才与大主应力面成 45 2 12 12 主动土压力是土压力中的最小值 为什么在库伦土压力理论公式中推导中却要找最大的主动土压力是土压力中的最小值 为什么在库伦土压力理论公式中推导中却要找最大的 EaEa 值作为主动土压力 值作为主动土压力 3 答 库伦土压力理论公式推导中 主动土压力 Ea 可以看作是滑动块体在自重作用下克服滑 动面上的摩擦力而向前滑动的力 当 Ea 越大 块体向下滑动的可能性越大 所以产生最大 Ea 值的滑动面就是实际发生的真正滑动面 13 分别说明下面渗流情况下两个图中土体ABCDEA上所作用的力 并在图中标出 其中 图 a 以土体为研究对象 图 b 以土颗粒为研究对象 8分 图 a 图 b 答 a 图略 考虑重力 考虑CD ED上的水压力 考虑AED上的切向反力与法向反力 b 图略 考虑重力 考虑浮力 考虑渗流力 c 考虑AED上的切向反力与法向反力 此条不答不扣分 答出可以考虑加分 14 现计算一均质粘性土坝 下游无水位 的边坡稳定安全系数 问在 正常运行期间 上 游水位处于高水位 低水位以及水位快速下降期间土的相关物理力学参数 重度 强度 指标 c 应如何选取 比较并说明上述情况下迎水边坡的安全系数大小关系 假定低 水位时 坝体上游部分为非饱和 答 参见教材 p260 261 高水位和低水位发生稳定渗流情况 属于有效应力范畴 应采用有效应力强度指标 c 或排水剪强度指标 高水位时土体饱和 用浮重度指标 而低水位非饱和部分用 satw 水位快速下降 水来不及排出 采用固结不排水强度指标 cucu c 水位快速下降 水来不及排出 土体饱和 用浮重度指标 安全系数 高水位 低水位 水位快速下降期 考虑渗透力 15 在用瑞典条分法对有稳定渗流的土坡进行稳定性分析时 渗流力如何考虑 什么是代 替法 该法中土坡各个部分土体的容重如何选取 答 进行有稳定渗流时的土坡稳定性分析时 渗流力可以用流网法和容重代替法考虑 代替法就是在土坡稳定分析时用浸润线以下 坡外水位以上所包围的同体 积的水重对滑动圆心的力矩来代替渗流力对圆心的滑动力矩 水位 水位 浸润线 水位 水位 浸润线 4 代替法中 在计算抗滑动作用 分子 时 浸润线以上采用湿容重 浸润线以 下坡外水位以上采用浮容重 坡外水位以下采用浮容重 在计算滑动作用 分母 时 浸润线以上采用湿容重 浸润线以下坡外水位以上采用饱和容重 坡外水位以 下采用浮容重 16 土中主要粘土矿物有哪几种 它们在晶体结构和物理力学性质上各有什么特点 答 主要有高岭石 蒙脱石 伊利石 高岭石是长石风化的产物 由一层四面体和一层八面体相互叠结而成 蒙脱石则为两层四 面体中间夹一层八面体组成一个晶胞 晶胞之间的联结力比较弱 水分子极容易进入 故有遇水膨胀的特性 伊利石如同蒙脱石一样也是三层结构 所不同的是晶胞之间有钾 离子存在 故联结能力比较强 17 什么叫双电层 影响双电层厚度的因素有哪些 是如何影响的 答 土粒表面的负电荷与受土粒表面影响的阳离子层 反离子层 合起来称为双电层 有下列因素影响双电层的厚度 1 孔隙水中离子浓度 离子浓度越高 双电层越薄 与离子浓度平方根成反比 2 离子价数的影响 价越高 双电层越薄 成反比关系 3 温度与溶液的介质常数影响 温度升高 双电层变厚 4 PH值的影响 水中PH不同 反映出与粘土矿物等电PH值之间的差值也不同 差值越大 粘粒的离解吸附作用越强 因而粘粒的表面电荷密度越大 热力单位也越高 从而影 响到双电层的厚度 18 什么叫柔性基础 什么叫刚性基础 这两种基础的基底压力分布有什么不同 答 理论上 绝对柔性没有任何刚度的基础叫柔性基础 刚度无穷大的基础叫刚性基础 工程上对柔性较大 刚度较小 能适应地基变形的基础叫柔性基础 其基础底面压力的分 布完全和大小完全和其上的荷载与大小相同 对于一些刚度很大不能适应地基变形的基础可视为刚性基础 刚性基础下的基底压力分布 随上部荷载的大小 基础的埋深和土的性质而变 19 为什么要用条分法计算土坡稳定安全系数 用瑞典条分法与毕肖普法计算土坡稳定时 它们有哪些共同点和不同点 答 安全系数定义为 或者定义为抗滑力矩与滑动力矩之比 因此在建立安全系 sf F 数公式时 皆需用到抗剪强度 根据摩尔库伦准则 抗剪强度与所在点 f tan f c 5 的正应力有关 而滑动面上各点的正应力大小和方向皆是不同的 因此提出了条分法来解 决滑动上各点抗剪强度不同的问题 瑞典条分法与毕肖普条分法 共同点 1 皆基于条分法建立计算公式 2 皆假定土体为不变形刚体 3 各土 条底部安全系数相同 4 并皆假定滑动面形状为圆弧 不同点 在建立公式时 瑞典条分法忽略了各土条之间的作用力 而毕肖普条分法考 虑了各土条之间的作用力 在具体计算时瑞典条分法可以直接计算 而毕肖普条分法需进 行迭代 毕肖普条分法较瑞典条分法严格 20 长江大堤挡水示意图如图 2 所示 试分别讨论洪水期洪峰到达使江水位上升过程及洪 峰过后江水位下降过程中渗流作用对大堤挡水面和背水面土坡稳定性的影响 答 洪峰到达时 产生朝向坡外的渗流作用 对 挡水面土坡稳定产生有利影响 对背水面土坡 稳定产生不利影响 洪峰过后长江水位下降过程中 堤内水位高于 长江水位 产生朝向长江的渗流作用 对挡水面土 坡稳定产生不利影响 对背水面土坡稳定影响较小 此时仍然维持向坡外的渗流 但其不 利影响将逐渐减弱 21 对有稳定渗流时的土坡 如图所示 试列举一种稳定性分析方法 并说明该种方法在 图示的三个区中其土体容重如何选取 答 以土粒为考察对象 采用土体有效重和渗流力的组合形式来进行有稳定渗流时的土坡 稳定性分析 基于瑞典条分法 采取 区中水重和土粒浮力反力之合力对圆心的矩来代替 2w G 渗流力对圆心的矩 并忽略渗流力的抗滑作用 可建立 2 cos sinsin iiii s iwi c lWtg F WiG 123 123 cos sin iiiiiiiiii iisatiiiii c lhhhbtg hhhb 该方法为容重代替法 在计算抗滑作用 分子 时 I 区采用湿容重 II 区采用浮容重 III 区采用浮容重 在计算滑动作用 分母 时 I 区和 III 区 仍分别采用湿容重和浮容重 但对于 II 区则采用饱和容重代替 22 简述影响土压实性的因素 答 土压实性的影响因素主要有含水率 击实功能 土的种类和级配以及粗粒含量等 对粘性土 含水率的影响主要表现为当含水率较低时 相同击实功能下所获得的干密度较 低 随着含水率的增大 所得到的干密度会逐渐提高 当达到某含水率时 对应击实功能 洪峰水位 图 4 2 堤外水位 图2 6 下会得到最大干密度 对应含水率称为最优含水率 随着含水率的提高 最大干密度反而 会减小 击实功能的影响表现为 击实功能越大 所得到的土体干密度也大 最优含水率随击 实功能的增大而减小 土类和级配的影响表现在 粘性土通常较无粘性土压缩性大 粘粒含量大 压缩性大 级配良好 易于压密 干密度大 粗粒含量对压实性有影响 大于 5mm 粒径的粗粒含量大于 25 30 时 需对轻型击 实试验的结果进行修正 23 试比较朗肯土压力理论与库伦土压力理论的异同点与优缺点 答 相同点 都要求挡土墙的移动是以使墙后填土的剪力达到抗剪强度 极限状态下 土压力都利用莫尔 库仑强度理论 不同点 朗肯理论是根据土体中各点处于平衡状态的应力条件直接求墙背上各点的土 压力 要求墙背光滑 填土表面水平 主动计算结果偏大 被动土压力偏小 而库仑理论 是根据墙背与滑动面间的楔块型的静力平衡条件求总土压力 墙背可以倾斜 粗糙填土表 面可倾斜 计算结果主动压力满足要求 而被动压力误差较大 朗肯理论是考虑墙后填土每点破坏 达极限状态 库仑理论则考虑滑动土体的刚体的 极限平衡 朗肯土压力理论优点 公式简单 易用 缺点 对墙壁倾斜 墙后填土面倾斜情况不 适用 库伦土压力理论优点 对墙壁倾斜 墙后填土面倾斜情况适用 缺点 不便考 虑粘性土的情况 24 为什么说在一般情况下 土的自重应力不会引起土的压缩变形 或沉降 而当地下水位 下降时 又会使土产生下沉呢 答 一般情况下 地基是经过了若干万年的沉积 在自重应力作用下已经压缩稳定了 自重应力已经转变为有效应力了 这种情况下 自重应力不会引起土体压缩 但如土体是 新近沉积 自重应力还未完全转变未有效应力 则自重应力将产生压缩 当地下水位下降时 部分土层从水下变为水上 该土层原来受到浮托力作用 现该浮 托力因水位下降而消失 相当于在该土层施加了一个向下的体积力 其大小等于浮托力 该力必然引起土体压缩 25 简述用分层总和法求基础沉降的方法步骤 答 1 根据作用在基础上的荷载的性质 计算基底压力和分布 2 将地基分层 3 计算地基中土的自重应力分布 4 计算地基中垂向附加应力分布 5 按算术平均求各分层平均自重应力和平均附加应力 6 求第 I 层的压缩量 7 将各个分层的压缩量累加 得到地基的总的沉降量 26 土的粒径分布曲线和粒组频率曲线如何测得 有何用途 对级配不连续的土 这两个 曲线各有什么特征 答 1 土的颗粒级配曲线 以土颗粒粒径为横坐标 对数比例尺 小于某粒径的土质量 占试样的总质量的百分数为纵坐标绘制的曲线 根据土的粒径分布曲线可以求得土中各粒组的含量 用于评估土的分类和大致评估的 工程性质 某些特征粒径 用于建筑材料的选择和评价土级配的好坏 2 粒组频率曲线 以个颗粒组的平均粒径为横坐标对数比例尺 以各颗粒组的土颗 7 地下水位 h 测压管 M 地面 H2 H1 粒含量为纵坐标绘得 土的粒径分配曲线不仅可以确定粒组的相对含量 还可以根据曲线的坡度判断土的级 配的好坏 补充 为什么选用半对数比例尺 答 因为这样选择可以把粒径相差上千倍大小的颗粒含量都表示出来 尤其能把占总质量 比例小 但是对土的性质可能有重要影响的微小土粒部分清楚地表达出来 27 其它条件相同情况下 超固结粘土的沉降一定小于正常固结粘土的沉降吗 为什么 答 是的 因为和正常固结粘土相比 超固结粘土孔隙比比正常固结土小 如果现有有效应力相 同 则在某荷载增量作用下 超固结土是沿再压缩曲线压缩 而正常固结土沿压缩曲线压 缩 由于同一土质 再压缩曲线肯定比压缩曲线缓 即再压缩指数比压缩指数小 因此 超固结粘土沉降比正常固结土小 28 什么是有效应力原理 图中 地基土湿 重度 饱和重度和浮重度分别为 sat 和 水重度 w M 点的测压管水柱高 如图所示 写出 M 点总应力 孔隙水应力 有 效应力 自重应力的计算式 答 由外荷在研究平面上引起的法向总应力为 那么它必由该面上的孔隙力 u 和颗粒间的 接触面共同分担 即该面上的总法向力等于孔 隙力和颗粒间所承担的力之和 即 u M 点总应力 12zsat HH M 点孔隙水应力 2 w uhH M 点有效应力 122 zzsatw uHHhH M 点自重应力 12zM HH 29 土坡发生滑动的滑动面有哪几种形式 分别发生在何种情况 没有渗流的情况下的粘 性土坡的稳定安全系数可以有哪几种方法计算 答 土坡发生滑动的滑动面有 圆弧 平面 复合滑动面 圆弧滑动通常发生在较均质的粘性土坡中 平面滑动通常发生在无粘性土坡中 复合 滑动面发生在土坡土质很不均匀的土坡中 没有渗流的情况下 粘性土坡的稳定安全系数计算方法有 0 分析法 瑞典条分 法 简化毕肖普法 30 土的级配不连续是什么含义 其粒径分布曲线和粒组频率曲线各有什么特征 答 土中各种大小的粒组土粒的相对含量称为土的级配 考虑加分 8 土的级配不连续是指土中缺乏某种或某几种中间粒径的粒组 土的级配的好坏可由土中的土粒均匀程度和粒径分布曲线 半对数坐标系 的形状来决定 而土粒的均匀程度和曲线的形状又可用不均匀系数和曲率系数来衡量 颗粒级配分布曲线 水平段 台阶 缺乏某些粒径 级配不连续 坡度渐变 大小连续 连续级配 曲线形状平缓 粒径变化范围大 不均匀 良好 曲线形状较陡 变化范围小 均匀 不良 考虑加分 粒组频率曲线为双峰且谷点1 为超固结土 OCR 1为正常固结土 如果土在自重应力作用下没有完全固 0 p 结 则其现有效应力小于现有固结应力 这种土称为欠固结土 实际上欠固结土 0 p 0 p 也属于正常固结土 压缩性 欠固结土 正常固结土 超固结土 剪切性状 因为欠固结土也属于正常固结土 所以它们具有相同的剪切形状 即剪切的 时候会发生剪缩和产生正的孔隙水应力 超固结土分为强超固结土和弱超固结土 弱超 固结土在剪切的时候 和正常固结土一样 体积剪缩 产生正的孔压 但是孔隙水压力 要比正常固结土要小 强超固结土在剪切过程中会产生剪胀效应和产生负的孔隙水应力 压缩特性区别 当压力增量相同时 正常固结土压缩量比超固结土大 强度特