土力學(xué)與基礎(chǔ)工程課后思考題答案

1、土力學(xué)與基礎(chǔ)工程課后思考題答案第二章2.1土由哪幾部分組成？土中水分為哪幾類？其特征如何？對(duì)土的工程性質(zhì)影響如何？土體一般由固相、液相和氣相三部分組成（即土的三相）。土中水按存在形態(tài)分為：液態(tài)水、固態(tài)水和氣態(tài)水（液態(tài)水分為自由水和結(jié)合水，結(jié)合水分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水，自由水又分為重力水和毛細(xì)水）。特征：固態(tài)水是指存在于顆粒礦物的晶體格架內(nèi)部或是參與礦物構(gòu)造的水，液態(tài)水是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚奈镔|(zhì)，氣態(tài)水是土中氣的一部分。影響：土中水并

2、非處于靜止?fàn)顟B(tài)，而是運(yùn)動(dòng)著的。工程實(shí)踐中的流沙、管涌、凍脹、滲透固結(jié)、滲流時(shí)的邊坡穩(wěn)定問題都與土中水的運(yùn)用有關(guān)。2.2土的不均勻系數(shù)Cu及曲率系數(shù)Cc的定義是什么？如何從土的顆粒級(jí)配曲線形態(tài)上，Cu和Cc數(shù)值上評(píng)價(jià)土的工程性質(zhì)。不均勻系數(shù)Cu反映了大小不同粒組的分布情況。曲率系數(shù)Cc描述了級(jí)配曲線分布的整體形態(tài)，表示是否有某粒組缺失的情況。評(píng)價(jià)：（1）對(duì)于級(jí)配連續(xù)的土：Cu5級(jí)配良好；Cu5和Cc=1~3，級(jí)配良好，反之則級(jí)配不良。2.

3、3說明土的天然重度、飽和重度、浮重度和干重度的物理概念和相互聯(lián)系，比較同一種土各重度數(shù)值的大小。天然重度、飽和重度、浮重度和干重度分別表示單位體積的土分別在天然、飽和、濕潤、干燥狀態(tài)下的重量，它們反映了土在不同狀態(tài)下質(zhì)量的差異。飽和重度天然重度干重度浮重度2.4土的三相比例指標(biāo)有哪些？哪些可以直接測定？哪些通過換算求得？為換算方便，什么情況下令V=1，什么情況下令Vs=1？三相比例指標(biāo)有：天然密度、含水量、相對(duì)密度、干密度、飽和密度、有

4、效密度、孔隙比、孔隙率、飽和度。直測指標(biāo)：密度、含水量、相對(duì)密度。換算指標(biāo)：孔隙比、孔隙率、飽和度。當(dāng)已知相對(duì)密度ds時(shí)令Vs=1，當(dāng)已知天然密度時(shí)令V=1，如若兩者都已知，設(shè)V=1或Vs=1都行2.5反映無黏性土密實(shí)度狀態(tài)的指標(biāo)有哪些？采用相對(duì)密實(shí)度判斷砂土的密實(shí)度有何優(yōu)點(diǎn)？而工程上為何應(yīng)用得并不廣泛？指標(biāo)：孔隙比、最大孔隙比、最小孔隙比。優(yōu)點(diǎn)：判斷密實(shí)度最簡便的方法是用孔隙比e來描述，但e未能考慮級(jí)配的因素，故引入密實(shí)度。應(yīng)用不廣泛

5、的原因：天然狀態(tài)砂土的孔隙比e值難測定，此外按規(guī)程方法室內(nèi)測定孔隙比最大值和孔隙比最小值時(shí)，人為誤差也較大。2.6下列物理指標(biāo)中，哪幾項(xiàng)對(duì)黏性土有意義？哪幾項(xiàng)對(duì)無黏性土有意義？塑性指數(shù)、液性指數(shù)對(duì)黏性土有意義。粒徑級(jí)配、相對(duì)密實(shí)度對(duì)無黏土有意義。2.7簡述滲透定理的意義，滲透系數(shù)K如何測定？動(dòng)水如何計(jì)算？何謂流砂現(xiàn)象？這種現(xiàn)象對(duì)工程有何影響？滲透定理即達(dá)西定律V=ki，其反映土中水滲流快慢。室內(nèi)測定滲透系數(shù)有常水頭法和變水頭法，也可在現(xiàn)

6、場進(jìn)行抽水實(shí)驗(yàn)測定。流砂現(xiàn)象：當(dāng)動(dòng)水為GD數(shù)值等于或大于土的浮重度時(shí)，土體發(fā)生浮起而隨水流動(dòng)。影響：基礎(chǔ)因流砂破壞，土粒隨水流走，支撐滑落，支護(hù)結(jié)構(gòu)移位，地面不均勻沉降，引起房屋產(chǎn)生裂縫及地下管線破壞，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致工程事故。2.8土發(fā)生凍脹的原因是什么？發(fā)生凍脹的條件是什么？原因：在氣溫降低以及濃度變化產(chǎn)生滲透壓兩種作用下，下臥未凍結(jié)區(qū)的水被吸引到凍結(jié)區(qū)參與凍結(jié)，使冰晶體不斷擴(kuò)大，在土層中形成冰夾層，土體隨之發(fā)生隆起。飽和土中的總應(yīng)力為

7、有效應(yīng)力和孔隙水壓力之和，或者說有效應(yīng)力等于總應(yīng)力減去孔隙水壓力。第四章（這章當(dāng)初老師沒畫思考題，以周一復(fù)習(xí)為主）第五章5.1什么是土的抗剪強(qiáng)度？什么是土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)？試說明土的抗剪強(qiáng)度的來源。對(duì)一定的土類，其抗剪強(qiáng)度指標(biāo)是否為一個(gè)定值？為什么？定義：是指土體抵抗剪切破壞的極限能力。土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：土的黏聚力和土的內(nèi)摩擦角。抗剪強(qiáng)度的來源：（1）無粘性土：來源于土粒間的摩擦力（內(nèi)摩擦力）（2）粘性土：除內(nèi)摩擦力外，還有內(nèi)聚力。對(duì)一定

8、的土類，其抗剪強(qiáng)度指標(biāo)也并非常數(shù)值，均因試驗(yàn)方法和土樣的試驗(yàn)條件等的不同而異，同時(shí)，許多土類的抗剪強(qiáng)度線并非都呈直線狀，隨著應(yīng)力水平有所變化。5.2何謂土的極限平衡狀態(tài)和極限平衡條件？試用莫爾—庫侖強(qiáng)度理論推求土體極限平衡條件的表達(dá)式。當(dāng)土體中某點(diǎn)任一平面上的剪應(yīng)力等于抗剪強(qiáng)度時(shí)，將該點(diǎn)即瀕于破壞的臨界狀態(tài)稱為“極限平衡狀態(tài)”。表征該狀態(tài)下各種應(yīng)力之間的關(guān)系稱為“極限平衡條件”。公式推求在P1015.3土體中首先發(fā)生剪切破壞的平面是否就

9、是剪應(yīng)力最大的平面？為什么？在何種情況下，剪切破壞面與最大剪應(yīng)力面是一致的？在通常情況下，剪切破壞面與大主應(yīng)力面之間的夾角是多少？不一定。因?yàn)楦鶕?jù)P101圖5.5可知破壞面是莫爾圓與抗剪強(qiáng)度包線相切時(shí)切點(diǎn)所代表的平面。當(dāng)莫爾圓與抗剪強(qiáng)度包線相切時(shí)對(duì)應(yīng)的剪力為最大剪應(yīng)力時(shí)，剪切破壞面與最大剪應(yīng)力面是一致的。剪切破壞面與大主應(yīng)力面之間的夾角是90內(nèi)摩擦角（P102）5.4分別簡述直剪試驗(yàn)和三軸壓縮試驗(yàn)的原理。比較二者之間的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。

10、（原理和適用范圍自己總結(jié)下）P103105直剪實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單、操作方便缺點(diǎn)：（1）剪切面限定在上下盒之間的平面，而不是沿土樣最薄弱的剪切面破壞（2）剪切面上的剪應(yīng)力分布不均，在邊緣發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象（3）在剪切過程中，剪切面逐漸縮小，而計(jì)算抗剪強(qiáng)度時(shí)卻按圓截面計(jì)算（4）試驗(yàn)時(shí)不能嚴(yán)格控制排水條件，不能量測孔隙水壓力。三軸壓縮實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)：能較為嚴(yán)格地控制排水條件以及測量試件中孔隙水壓力的變化，試件中的應(yīng)力狀態(tài)比較明確，破裂面發(fā)生在最薄

11、弱的部位。缺點(diǎn)：試件中的主應(yīng)力樓2=樓3（那個(gè)字母打不出來），而實(shí)際上土體的受力狀態(tài)未必屬于軸對(duì)稱情況。5.5什么是土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度？它與土的不排水強(qiáng)度有何關(guān)系？如何用無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)來測定黏性土的靈敏度？無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)如同三軸壓縮實(shí)驗(yàn)中樓3=0時(shí)的特殊情況。由P106公式5.14可知不排水抗剪強(qiáng)度為無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的12。測定靈敏度：將已做成無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的原狀土樣，徹底破壞其結(jié)構(gòu)，并迅速塑成與原狀試樣同體積的重塑試樣，對(duì)重

12、塑試樣進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，測得其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。二者比值即為靈敏度。P106公式5.155.6試比較黏性土在不同固結(jié)和排水條件下的三軸試驗(yàn)中，其應(yīng)力條件和孔隙水壓力變化有何特點(diǎn)？并說明所得的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)各自的適用范圍。P110（CU、UU、CD）比較多….自己總結(jié)下5.7試說明在飽和黏性土的不固結(jié)不排水試驗(yàn)結(jié)果中（圖5.22）不管用總應(yīng)力還是有效應(yīng)力表示，其莫爾應(yīng)力圓的半徑為何都不變？對(duì)于飽和軟黏土，在不固結(jié)不排水條件下進(jìn)行剪切試驗(yàn)，可