土力学与基础工程复习考试资料.doc

.一、 名词解释二、 1. 最优含水率 在击数一定时，当含水率较低时，击实后的干密度随着含水率的增加而增大；而当含水率达到某一值时，干密度达到最大值，此时含水率继续增加反而招致干密度的减小。干密度的这一最大值称为最大干密度，与它对应的含水率称为最优含水率。2. 静止侧压力系数 土体在无侧向变形条件下，侧向有效应力与竖向有效应力之比值。3. 抗剪强度土体抵抗剪切变形的最大能力或土体频临剪切破坏时所能承受的最大剪应力称为土的抗剪强度。4. 主动土压力 当挡土墙离开填土移动，墙后填土达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为主动土压力。5. 允许承载力 地基频临破坏时所能的基底压力称为地基的极限承载力，将土中的剪切破坏区限制在某一区域范围内，视地基土能承受多大的基底压力，此压力即为允许承载力。容许承载力等于极限承载力除以安全系数。. 管涌：管涌是渗透变形的一种形式指在渗流作用下土体中的细土粒在粗土颗粒形成的空隙中发生移动并被带出的现象被动土压力：当挡土墙向沿着填土方向转动或移动时，随着位移的增加墙后受到挤压而引起土压力增加，当墙后填土达到极限平衡状态时增加到最大值，作用在墙上的土压力称为被动土压力。土：是各类岩石经长期地质营力作用风化后的产物，是由各种岩石碎块和矿物颗粒组成的松散集合体。粒组：将工程性质相似，颗粒大小相近的土粒归并成组，按其粒径大小分成若干组别，称为粒组。土的结构：指组成土的土粒大小、形状、表面特征，土粒间的连结关系和土粒的排列情况，其中包括颗粒或集合体间的距离、孔隙大小及其分布特点。塑性指数：粘性土中含水量在液限与塑限两个稠度界限之间时，具有可塑性，且可塑性的强弱可由这两个稠度界限的差值大小来反映，这差值就称为塑性指数IP 。即渗透系数：反映土的透水性能的比例系数，是水力梯度为1时的渗透速度，其量纲与渗透速度相同。其物理含义是单位面积单位水力梯度单位时间内透过的水量。角点法：利用角点下的应力计算公式和应力叠加原理推求地基中任意点的附加应力的方法称为角点法。侧限压缩模量：土在完全侧限条件下，竖向附加应力z与相应竖向应变z之比值，即Es=z/z。附加应力：在外荷作用下，土体中各点产生的应力增量。基底压力：基础底面传递给地基表面的压力，由于基底压力作用于基础与地基的接触面上，故也称基底接触压力。平均固结度：土层发生渗流固结，在某一时刻t，土层骨架已经承担起来的有效应力对全部附加压应力的比值，称为土层的平均固结度。极限承载力：地基从局部剪损破坏阶段进入整体破坏阶段，即将丧失稳定性时的基底压力。临界荷载：塑性区最大深度限制在基础宽度的四分之一（或三分之一）时相应的基底压力。容许承载力：地基稳定有足够的安全度，并且变形控制在建筑物的容许范围内时，单位面积所能承受的最大荷载抗剪强度：指土体抵抗剪切破坏的极限能力，其数值等于土体产生剪切破坏时滑动面上的剪应力。库仑定律：当土所受法向应力不很大时，土的抗剪强度与法向应力可近似用线性关系表示，这一表征土体抗剪强度与法向应力的公式即为库仑定律表达式式中：c-内聚力，-内摩擦角，-法向应力，f-抗剪强度。固结不排水试验：施加周围压力,打开排水阀门,允许排水固结,固结完成后关闭排水阀门,再施加竖向压力,使试样在排水的条件下剪切破坏的三轴压缩试验二、是非题 (每题 1 分)1附加应力大小只与计算点深度有关，而与基础尺寸无关。 （）2完全饱和土体，含水量w=100 （）3固结度是一个反映土体固结特性的指标，决定于土的性质和土层几何尺寸，不随时间变化。()4饱和土的固结主要是由于孔隙水的渗透排出，因此当固结完成时，孔隙水应力全部消散为零，孔隙中的水也全部排干了。 （）5土的固结系数越大，则压缩量亦越大。 （）6击实功能（击数）愈大，土的最优含水率愈大。 （）7当地下水位由地面以下某一深度上升到地面时地基承载力降低了。 （）8根据达西定律，渗透系数愈高的土，需要愈大的水头梯度才能获得相同的渗流速度。（）9三轴剪切的CU试验中，饱和的正常固结土将产生正的孔隙水应力，而饱和的强超固结土则可能产生负的孔隙水应力。 （）10不固结不排水剪试验得出的 值为零（饱和粘土）。 （）三、填空题 (每题 3 分)1 .土的结构一般有_单粒结构_、_蜂窝状结构_和_絮状结构_等三种，其中_絮状结构_结构是以面边接触为主的。2. 常水头渗透试验适用于_透水性强的无粘性土_土，变水头试验适用于_透水性差的粘性土_。3. 在计算矩形基底受竖直三角形分布荷载作用时，角点下的竖向附加应力时，应作用两点，一是计算点落在_角点_的一点垂线上，二是B始终指_宽度_方向基底的长度。4.分析土坡稳定的瑞典条分法与毕肖甫法其共同点是_假设滑动面是圆弧面_、假定滑动体为刚体_，不同点是 瑞典条分法不考虑条间力 。5. 地基的破坏一般有 整体剪切破坏 、 局部剪切破坏 和_冲剪破坏_等三种型式，而其中 整体剪切破坏 破坏过程将出现三个变形阶段。1、无粘性土的性质主要取决于颗粒的粒径和级配。2、用三轴试验测定土的抗剪强度指标，在其它条件都相同的情况下，测的抗剪强度指标值最大的是 固结排水剪切试验，最小的是不固结不排水剪切试验。3、评价粗颗粒土粒径级配的指标有不均匀系数和曲率系数。4、f表示土体抵抗剪切破坏的极限能力，当土体中某点的剪应力=f时，土体处于极限平衡状态；f时，土体处于破坏状态；0，需判定下层土是否出现拉应力区下层土无拉应力区B点交界面上：pa1=r1H1 ka1=163tg230=16 kPa (2分)B点交界面下：pa2=r1H1 ka22c2 =163tg228-28tg28=5.1 kPa (2分)C点：pa3=（r1H1r2H2）ka22c2 (2分)=（163207）tg228-28tg28=44.6 kPaPa=0.53160.57（5.1+44.6）=197.95 kN/m (2分)1、某土样重180g，饱和度Sr=90%，相对密度为2.7，烘干后重135g。若将该土样压密，使其干密度达到1.5g/cm3。试求此时土样的天然重度、含水量、孔隙比和饱和度。（10分）解：由已知条件可得原土样的三相数值为：m=180g ms=135g mw=180135=45gVs=135/2.7=50cm3 Vw=45 cm3 Vv=45/0.9=50cm3 V=5050=100 cm3土样压密后的三相数值为：V=135/1.5=90cm3 Vv=9050=40 cm3 Vw=40 cm3mw=40g m=13540=175g=175/9010=19.4 kN/m3w=40/13540%=30%e=40/50=0.8Sr=40/40100%=100%4、已知某桩基础，桩的截面尺寸为300300，桩长8.5 m，根据静载荷试验的Slogt曲线确定极限荷载为600kN,其它条件如图所示，试验算单桩承载力是否满足要求？（14分）解：（1）确定单桩承载力 Rk按静载荷试验：Rk=600/2=300kN按经验公式：Rk=qpApupqsilsi=18000.3240.3(1124.9101.625135)=325.2kN所以取小值，Rk=300kN（2）单桩平均轴向力验算：每桩受力：Q=(NG)/n=(21302.32.61.520)/8=2309.4/8=288.68kN Rk=300kN(满足)(3) 单桩中受最大轴向力桩的验算：My=MQH=260401.5=320kNmQmax=(NG)/nMyxmax/xi2=288.683201/(41220.52)=359.79kN1.2 Rk=360kN(满足)1.下列哪种地基不属于人工地基（）。第一章A.第四纪沉积土地基B.换填碎石土地基C.强夯粘土地基2.在一般高层建筑中，基础工程造价约占总造价的（）。第一章A.5%B.25%C.55%3.下列三种粘土矿物中，（）含量高的土可塑性最高。第二章A.蒙脱石B.伊利石C.高岭石4.对于级配连续的土，（）级配良好。第二章A.Cu55.满足条件（）的土为级配良好的土。第二章A.Cu36B.Cu5，Cc=13C.Cu256.若将地基视为均质的半无限体，土体在自重作用下只能产生（）。第三章A.竖向变形B.侧向位移C.剪切变形7.单向偏心荷载作用在矩形基础上，偏心距e满足条件（）时，基底压力呈梯形分布。（L为矩形基础偏心方向边长）第三章A.eL/6B.e=L/6C.e8.上软下硬双层地基中，土层中的附加应力比起均质土时，存在（）现象。第三章A.应力集中B.应力扩散C.应力不变9.土的压缩之中，下列三个部分中，（）所占的压缩量最大。第四章A.固体土颗粒被压缩；B.土中水及封闭气体被压缩；C.水和气体从孔隙中被挤出。10.土的压缩试验中，压缩仪（固结仪）中的土样在压缩过程中（ ）。第四章A.只发生侧向变形B.只发生竖向变形C.同时发生竖向变形和侧向变形11.土的压缩系数a1-2位于（ ）范围时，土为低压缩性土。第四章A. a1-20.1MPa-1B.0.1MPa-1a1-20.5 MPa-1C. a1-2MPa-112.采用规范法计算地基沉降时，沉降经验系数s与（ ）无关。第四章A.基底附加压力值B.沉降计算深度范围内压缩模量的当量值C.基础底面形状13.超固结比（OCR）指的是（ ）。第四章A.土的先期固结压力与现有土层自重应力之比B.现有土层自重应力与土的先期固结压力之比C.现有土层自重应力与土的后期固结压力之比二、填空题（每空2分，共20分）1.未经人工处理就可以满足设计要求的地基称为天然地基。第1章2.基础是将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。第1章3.土的固体颗粒物质分为无机矿物颗粒和有机质。第2章4.土的颗粒级配曲线平缓说明土的颗粒不均匀，级配良好。第2章5.土的自重应力不引起地基变形，只有作用于地基上的附加压力，才是地基压缩变形的主要原因。第3章6.地基中的附加应力是由建筑物荷载引起的应力增量。第3章7.土体在外力作用下，压缩随时间增长的过程，称为土的固结。第4章8.对于堤坝及其地基，孔隙水主要沿两个方向渗流，属于二维固结问题。第4章三、简答题（共37分）1.地基与基础设计必须满足哪三个基本条件？第1章答：地基与基础设计必须满足三个基本条件：作用于地基上的荷载效应（基底压应力）不得超过地基容许承载力或地基承载力特征值，保证建筑物不因地基承载力不足造成整体破坏或影响正常使用，具有足够防止整体破坏的安全储备；基础沉降不得超过地基变形容许值，保证建筑物不因地基变形而损坏或影响其正常使用；挡土墙、边坡以及地基基础保证具有足够防止失稳破坏的安全储备。2.简述新中国成立后我国的土力学与基础工程学科的发展情况。第1章新中国的成立，为解放我国生产力和促进我国科学技术的发展开辟了一条广阔的道路，也使土力学与基础工程学科得到了迅速的发展。解放后，我国在建筑工程中成功地处理了许多大型和复杂的基础工程。利用电化学加固处理，采用管柱基础、气筒浮运沉井基础等。自1962年以来，先后召开了八届全国土力学与基础工程会议，并建立了许多地基基础研究机构、施工队伍和土工试验室，培养了大批地基基础专业人才。不少学者对土力学与基础工程的理论和实践作出了重大贡献，受到了国际岩土界的重视。近年来，我国在工程地质勘察、室内及现场土工试验、地基处理、新设备、新材料、新工艺的研究和应用方面，取得了很大的进展。在地基处理方面，振动碾压、振动水冲、深层搅拌、高压旋喷、粉体喷射、真空预压、强夯以及各种土工聚合物和托换技术等在土建、水利、桥隧、道路、港口、海洋等有关工程中得到了广泛应用，并取得了较好的经济技术效果。随着电子技术及各种数值计算方法对各学科的逐步渗透，试验技术也日益提高，各种设计与施工规范或规程等也相应问世或日臻完善。随着我国社会主义建设的向前发展，对基础工程要求的日益提高，我国土力学与基础工程学科也必将得到新的更大的发展。3.简述三种粘土矿物的结构特征及其基本的工程特性。第2章（1）蒙脱石。结构单元（晶胞）是由两层硅氧晶片之间夹一层铝氢氧晶片所组成，称为2:1型结构单位层或三层型晶胞。由于晶胞之间是O-2对O-2的联结，故其键力很弱，很容易被具有氢键的水分子锲入而分开。当土中蒙脱石含量较大时，则该土可塑性和压缩性高，强度低，渗透性小，具有较大的吸水膨胀和脱水收缩的特性。（2）伊利石。司属2:1型结构单位层，晶胞之间同样键力较弱。伊利石在构成时，部分硅片中的Si4+被低价的Al3+、Fe3+等所取代，因而在相邻晶胞间将出现若干一正价阳离子（K1+）以补偿晶胞中正电荷的不足。嵌入的K1+离子，增强了伊利石晶胞间的联结作用。所以伊利石晶胞结构优于蒙脱石。其膨胀性和收缩性都较蒙脱石小。（3）高岭石。它是由一层硅氧晶片和一层铝氢氧晶片组成的晶胞，属于1:1型结构单位层或两层型。这种晶胞一面露出氢氧基，另一面则露出氧原子。晶胞之间的联结是氧原子与氢氧基之间的氢键，它具有较强的联结力，因此晶胞之间的距离不易改变，水分子不能进入，晶胞活动性较小，使得高岭石的亲水性、膨胀性和收缩性均小于伊利石，更小于蒙脱石。4.简述土的结构及构造的基本类型。第2章土的结构是指土粒单元的大小、形状、相互排列及其联结关系等因素形成的综合特征。一般分为单粒结构、蜂窝结构及三种基本类型。（1）单位结构是由粗大土粒在水或空气中下沉而形成的。全部由砂粒和更粗土粒组正的土都具有单粒结构。因其颗粒大，土粒间的分子吸引力相对很小，所以颗粒之间几乎没有联结，湿砂地可能使其具有微弱的毛细水联结。单粒结构可以是疏松的，也可以是紧密的。紧密状的单粒结构土，由于排列紧密，在动、静荷载作用下都不会产生较大的沉降，所以强度大，压缩性小，是较为良好的天然地基。而具有疏松单粒结构的土，其骨架不稳定，当受到振动时或其他外力作用时，土粒易于发生移动，土中孔隙剧烈减少，引起土体较大变形，因此，这种土层如未经过处理一般不宜作为建筑物的地基。（2）蜂窝结构是主要由粉粒（0.0750.005mm）组成的土的结构形式。粒径在0.0750.005mm的土粒在水中沉积时，基本上是以单个土粒下沉，当碰上已沉积的土粒时，由于它们之间的相互引力大于其重力，土粒就停留在最初的接触点上不再下沉，逐渐形成土粒链。土粒链组成弓架结构，形成具有很大蜂窝状的结构。具有很大蜂窝结构的土有很大的孔隙，但由于弓架作用和一定程度的粒间联结，使其可承担一般的水平静荷载。但当其承受较高水平荷载或动力荷载时，其结构将破坏，导致严重的地基沉降。（3）絮凝结构：絮凝沉积形成的土，在结构上是极不稳定的，随着溶液性质的改变或受到震荡后可重新分散。在很小的施工扰动下，土粒之间的连接脱落，造成结构破坏，强度迅速降低。但土粒之间的联结强度（结构强度）往往由于长期的压密和胶结作用而得到加强。可见，粘粒间的联结特征是影响这一类土工程性质的主要因素之一。土的构造是在同一土层上的物质成分和颗粒大小等都相近的各部分之间的相互关系的特征。土的构造最主要的特征就是成层性，即层理结构。它是在土的形成过程中，由不同阶段沉积的物质成分、颗粒大小或颜色的不同，而沿竖向呈现的成层特征。另一个特征是土的裂