土力学简答
1、 何谓土的塑性指数、液性指数?,简述两指标的主要作用。
答:塑性指数,粘性土与粉土的液限与塑限的差值,去掉百分号称为塑性指数,表明细颗粒
土体处于可塑状态下含水量变化的最大区间,可以对粘性土进行划分;液性指数,土的含水
量与塑限的差值除以塑性指数,反映粘性土天然状态的软硬程度。
2、 何谓临塑荷载p cr 、临界荷载p 1/4?
答:临塑荷载p cr 是地基土即将进入塑性状态所对应的荷载,即对地基土所产生塑性区的最
大深度Zmax=0对应荷载。
临界荷载p 1/4是指当地基中的塑性区发展最大深度Zmax=(1/4)b (b 为基础宽度)时
所对应的荷载。
3、 写出库仑抗剪强度理论表达式?什么是土的极限平衡条件?
答:库仑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: τf =σ⋅tg ϕ
粘性土: τf =c +σ⋅tg ϕ
当土的强度指标c 、ϕ为已知,若土中某点的大小主应力σ1和σ3满足如下关系式时,
则该土正好处于极限平衡或破坏状态,该判定条件即为土的极限平衡条件。
σ1=σ3tg 2(45o +ϕ/2)+2c ⋅tg (45o +ϕ/2)
2或 σ3=σ1tg 45-ϕ/2-2c ⋅tg 45-ϕ/2
4、何为有效应力?试述饱和土的有效应力原理。
答:有效应力:由土骨架所传递的压力,称为有效应力,即粒间接触应力。有效应力原理:
饱和土的渗透固结过程就是孔隙水压力向有效应力转化的过程。在任一时刻,有效应力之和
孔隙水压力之和始终等于饱和土体中的总应力即: (o )(o )
σ=σ' +u
上式为饱和土体的有效应力原理。在渗透固结过程中,伴随着孔隙水压力逐渐消散,有效应
力在逐渐增长,土的体积也就逐渐减小,强度随之提高。
5、何谓达西定律?其表达式如何?它的适用条件是什么?
答:在层流状态的渗流中,渗透速度v 与水力坡降i 的一次方程成正比,并与土的性质有关。
V=k*l。k 为渗透系数。适用条件:层流:大部分砂土,粉土;疏松的粘土及砂性较重
的粘性土。
5、三轴压缩试验按排水条件的不同,可分为哪几种试验方法? 工程应用时,如何根据地基
土排水条件的不同,选择土的抗剪强度指标?
答:三轴压缩试验按排水条件的不同,可分为不固结不排水剪、固结不排水剪和固结排水剪
三种试验方法。
工程应用时,当地基土的透水性和排水条件不良而施工速度较快时,可选用不固结不排水剪
切试验指标;当地基土的透水性和排水条件较好而施工速度较慢时,可选用固结排水剪切试
验指标;当地基土的透水性和排水条件及施工速度界于两者之间时,可选用固结不排水剪切
试验指标。
6. 分层总和法计算地基沉降的步骤为:(1)按比例绘制地基土层分布剖面图和基础剖面图;
(2)计算地基土的自重应力,并将计算结果按比例绘制于基础中心线的左侧;(3)计算基
础底面的接触压力;(4)对地基土体进行分层,每层厚度不大于0.4b ,同时地下水面和不
同土体的界面必须是分层面;(5)计算基础底面的附加应力,并将计算结果按比例绘制于基
础中心线的右侧;(6)确定地基土受压层深度。一般土体中以附加压力等于自重应力的0.2
倍处的深度为计算深度,对于软土则为0.1倍处深度为计算深度;(7)计算各土层的压缩量;
(8)计算地基的最终压缩量。
7. 试述:饱和粘土地基沉降的3个阶段及其特点。
答:饱和粘性土地基最终的沉降量从机理上分析,由三个部分组成的,即: 。s =s d +s c +s s 其中s d 为瞬时沉降;s c 为固结沉降;s s 为次固结沉降。
瞬时沉降是在施加荷载后瞬时发生的,可以用弹性理论公式来分析计算瞬时沉降;固结沉降是在荷载作用下,孔隙水被逐渐挤出,孔隙体积逐渐减小而引起的沉降,是粘性土地基沉降最主要的组成部分,可采用分层总和法等计算固结沉降;次固结沉降是指超静孔隙水压力消散为零,在有效应力基本上不变的情况下,随时间继续发生的沉降量。
8. 朗肯土压力理论和库仑土压力理论的基本假定和适用条件有何不同,在什么条件下两者可以得到相同的结果?
答:朗肯土压力理论假设(墙背直立、墙背光滑与填土之间没有摩擦力、墙后填土水平并无限延伸),忽略了墙背与填土之间摩擦的影响;库仑土压力理论假设(墙后填土为散体、破裂面为通过墙踵的平面)填土是无粘性土,考虑了墙背与土之间的摩擦力,并可用于墙背倾斜,填土面倾斜的情况,不能用库仑理论直接计算粘性土的土压力。库伦土压力理论
适用于各类工程形成的不同的挡土墙,应用面较广,但只限于无粘性土的情况。 朗肯土压力理论和库仑土压力理论根据不同的假设,以不同的分析方法计算土压力,只有在墙背直立、光滑、墙后填土水平的无粘性土中两种理论计算结果才相同。
9. 为什么把土中应力分为自重应力、附加应力、有效应力和孔隙水压力?并由此简述土固结的过程。
答:地基中某一深度处的土体在上覆土体自重应力的作用下完成固结压缩后处于一种稳定状态,当地表修建建筑物后,结构物的重量通过基础传递到地基土体后产生一个额外的应力,称之为地基土体的附加应力。该附加应力由土体颗粒和土体空隙中的水来共同承担,其中土颗粒承担的部分称为有效附加应力,空隙水承担的则称为孔隙水压力。正是由于有效附加应力的作用才导致土体的压缩变形,结果使土体孔隙体积减小,孔隙中多余的水被挤压排除,孔隙水压力逐渐消散降低。因此土体固结的过程就是土体有效应力不断增大而孔隙水压力不断消散的过程,只有区分出土体的自重应力、附加应力、有效应力和孔隙水压力,才能真正把握住土体固结的本质。
10. 太沙基一维固结理论的基本假设是什么?
答:土中水的渗透只沿竖向发生,而且服从达西定律,土的渗透系数为常数;相对于土的孔隙,土颗粒和水都是不可压缩的,因此土的变形仅是孔隙体积压缩的结果,而土的压缩服从线性压缩定律;土是完全饱和的,土的体积压缩量同孔隙中排出的水量相等,而且压缩变形速率取决于渗流速率。
11. 颗粒级配曲线的纵坐标表示小于某粒径的土颗粒含量占土样总量的百分数,横坐标则用土粒径的常用对数表示。混合土的性质不仅取决于所含颗粒的大小程度,更取决于不同粒组的相对含量,即土中各粒组的含量占土样总重量的百分数(土的颗粒级配)
12. 均布条形荷载下地基附加应力的分布规律
: 不仅发生在荷载面积下,而且分布在荷载面积以外相对大的范围之下,这就是所谓地基附加应力的扩散分布;在离基础底面不同深度z 处各个水平面上,以基地中心点下轴线处的 为最大,随着距离中轴越远越小;在荷载分布范围内任意点沿垂线的 值,随深度越向下越小。
13. 土的变形特点:土的压缩过程需经历一段时间才能完成;土的压缩变形包括弹性和塑性的两部分;土的压缩性随着压力的增大而减小;土的压缩性与土在形成和存在过程中所受应力历史有关。{地基破坏过程中的荷载沉降:压密阶段(弹性变形阶段)、剪切阶段(弹塑性混合变形阶段)、破坏阶段(完全塑性变形阶段)
14. 直接剪切试验(设备简单,土样制备和试验操作方便可能逐步被三轴试验替代),主要缺点:⑴剪切面限定为上下盒之间的平面,不是土样剪切破坏时最薄弱的面;⑵用剪切速度大小来模拟剪切过程中的排水条件,误差很大,在试验过程中不能控制排水条件;⑶剪切面上剪应力分布不均匀,剪切过程中上下盒轴线不重合,实际剪切面逐步变小,试验中主应力大小及方向发生变化。
15. 简述变形模量与压缩模量的关系:⑴试验条件不同:土的变形模量E0是土体在无侧线条件下的应力与应变的比值;⑵而土的压缩模量Es 是土体在完全侧限条件下的应力与应变的比值。二者同为土的压缩性指标,在理论上是完全可以相互换算的。
16. 分析摩尔-库伦理论可以得出哪些结论?
答:⑴土的抗剪强度不是定值,它随切面上法向应力的大小而变;⑵土的剪切破坏面成对出现,同时发生;⑶抗剪强度包线只决定于打主应力1和小主应力3,不中主应力2无关。