土力学无乱码版1
1. 什么是库仑抗剪强度理论?什么是莫尔-库仑破坏准则?
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: 粘性土:
莫尔-库仑破坏准则把莫尔应力圆与库仑抗剪强度线相切时的应力状
态,即
时的极限平衡状态作为土的破坏准则
2. 太沙基提出的饱和土的有效应力原理是如何表达的?及其所表达的内容?
3. 土体中发生剪切破坏的平面,是不是剪应力最大的平面?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?
4. 试在挡土墙的位移与土压力关系的坐标上,定性表示出土压力与墙身位移的关系曲线示意图,并注明土体所处的状态以及几个特定状态时土压力的名称。
5. 扼要阐述朗肯土压力理论和库仑土压力理论的主要区别。
6. 主动土压力是土压力中的最小值,为什么在库仑土压力理论公式推导中却要找最大的E a 值作为主动土压力?
7. 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?
8. 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?
9. 整体剪切破坏的三个阶段?何谓临塑荷载及塑性荷载?
10. 达西定律定义
11. 渗透破坏的类型
12. 天然土层按其固结状态分为那三种?
13. 影响击实特性的因素?
14. 土的抗剪强度定义?
15. 什么是土的极限平衡条件?
16列举3种粘性土坡的稳定安全系数计算方法?
17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? 18室内最常用抗剪强度试验方法有那几种?
19为了考虑固结程度和排水条件对抗剪强度的影响,根据加荷速率的快慢将直剪试验划分为那几种?简要说明
20. 直剪试验的优点?主要缺点?
21. 土的抗剪强度指标有那些? 简要说明其常识性认识
22. 应力路径的定义?
23. 土中应力计算的基本假定?简要说明
24讨论:附加应力是使地基变形、沉降的主要原因?简要说明原因
25. 国内常用的几种实用沉降计算方法?
26. 分层总和法基本假设?
27. 地基固结度定义?
28. 何谓允许承载力?何谓极限承载力?
29. 地基变形有三种破坏形式?
30. 库仑基于挡土墙后滑动楔体达到极限平衡的状态,用静力平衡方程解出作用于墙背上的土压力,其基本原理与假定?
31. 什么是最优含水率?
32. 什么是管涌?
33. 什么是前期固结应力?
34. 什么是被动土压力?
35. 简述粘土的残余强度?
36. 简述筛分试验中的频率曲线?
37. 什么是塑性指数?
38. 什么是流土?
39. 什么是超固结比?
40. 解释容许承载力?
41. 描述砂土液化?
42. 地基与基础设计必须满足哪三个基本条件?
43. 土中水有几种存在形态?
44 .什么叫土的比重?室内测定土的比重用什么方法?
45. 什么土的毛细现象?
46. 什么是液性指数,如何应用液性指数评价土的工程性质?
47.什么是标准贯入试验?
48.通常在建筑工程系统中对地基土分为几类土?
49.何谓渗透力?
50.土的抗剪强度表示方法有哪两种?
. 答:总应力表示法和有效应力表示法。
答案:
1. 。
2. σ=σ'+u
表达内容:
a:土的有效应力σ'等于总应力σ减去孔隙水压力u ;
b:土的有效应力控制土的变形强度及强度性能。
3. 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面一致。 在一般情况下,剪切破坏面与大主应力面成
4. 角度
E a :主动土压力状态,E 0:被动土压力状态,E p :静止土压力状态。
5. 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,计算结果偏大.
库仑理论是根据墙背与滑动面间的楔块型处于极限平衡状态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。
6. 库仑土压力理论公式推导中,主动土压力E a 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E a 越大,块体向下滑动的可能性也越
大,所以产生最大E a 值的滑动面就是实际发生的真正滑动面。
7. 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。
8. 地基破坏的型式有整体剪切破坏,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。
9. 三个阶段:压密阶段、剪切阶段、破坏阶段
临塑荷载是指地基土中将要出现但尚未出现塑性变形区时的基底压力。
塑性荷载就是指地基土中已经出现塑性变形区,但尚未达到极限破坏时的基底压力。
10. 1856年,法国学者达西(Darcy,H. )根据砂土渗透实验,发现水的渗透速度h 与水力坡降成正比,即达西定律:v =k =ki L
v —渗透速度
h —水头差 (m )
L —渗径(m )
k —土的渗透系数(permeability coefficient )(m/s)
11. 流土、管涌、接触流失、接触冲刷
(1)流土。在上升流作用下,动水压力超过土重度时,土体的表面隆起、浮动或某一颗粒群的同时起动而流失的现象称为流土。流土主要发生在渗流出口无任何保护的部位。流土可使土体完全丧失强度,危及建筑物的安全。
(2)管涌。在渗流作用下,土体中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中流失的现象称为管涌。主要发生在内部结构下稳定的砂砾石层中。
(3)接触流失。在土层分层较分明且渗透系数差别很大的两土层中,当渗流垂直于层面运动时,将细粒层(渗透系数小) 的细颗粒带入粗粒层(渗透系数较大层) 的现象称为接触流失。包括接触管涌和接触流土两种类型。
(4)接触冲刷。渗流沿着两种不同粒径组成的土层层面发生带走细颗粒的现象。在自然界中,沿两种介质界面诸如建筑物与地基、土坝与涵管等接触面流动促成的冲刷,均属此破坏类型。
12. 可分为正常固结土、超固结土和欠固结土。
13. 1、粒度级配越好,击实干重度愈高。
2、液塑限越高,γd max 越小,w op 愈大。
3、粗粒含量愈大,γd max 愈大,w op 愈小。
粗粒含量(>5mm)超过某一数值而能形成骨架出现架空时,则γd max 又要降低。所以,粗粒含量小于3%时仍然可以用普通击实仪试验;含量在3%~30%之间时筛去粗粒后用普通击实仪再修正;粗粒含量大于30%时应采用大型击实仪。
4、粗粒土纯净时,含水量对密度的影响不大;含细粒愈多,击实曲线形态愈明显。
5、粗粒含量超过(70~75)%时,自己能形成稳定骨架,含水量即无明显影响。
14土的抗剪强度是指土体对于外荷载所产生的剪应力的极限抵抗能力
15. 当土的强度指标,为已知,若土中某点的大小主应力和满足如下关系式时,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。
,或
16. 粘性土坡的稳定安全系数计算方法有:φ=0分析法、瑞典条分法、简化毕肖普法等。
17太沙基极限承载力公式。
地下水位埋深较大时,式中第1、2项中的γ均不受影响;
若地下水位在基底处,则第1项中的γ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γ均应用浮容重,承载力进一步降低。
18直剪试验、三轴压缩试验和无侧限抗压强度试验等
19. 快剪、固结快剪和慢剪三种试验类型
1) 快剪。竖向压力施加后立即施加水平剪力进行剪切,使土样在3-5分钟内剪坏。由于剪切速度快,可认为土样在这样短暂时间内没有排水固结或者说模拟
了“不排水”剪切情况。得到的强度指标用c q 、ϕq 表示;
2) 固结快剪。竖向压力施加后,给以充分时间使土样排水固结。固结终了后施加水平剪力,快速地(约在3~5min 内) 把土样剪坏,即剪切时模拟不排水条件。得到的指标用c cq 、ϕcq 表示;
3) 慢剪。竖向压力施加后,让土样充分排水固结,固结后以慢速施加水平剪力,使土样在受剪过程中一直有充分时间排水固结,直到土被剪破,得到的指标用c s 、ϕs 表示。
20. 直剪试验的优点是仪器构造简单,操作方便,它的主要缺点是:
①不能控制排水条件;
②剪切面是人为固定的,该面不一定是土样的最薄弱的面;
③剪切面上的应力分布不均匀的。
因此,为了克服直剪试验存在的问题,后来又发展了三轴压缩试验方法,三轴压缩仪是目前测定土抗剪强度较为完善的仪器
21. 土的抗剪强度指标c 和ϕ
c 和ϕ是通过试验得出的。它们的大小反映了土的抗剪强度的高低。tg ϕ=f 为土的内摩擦系数,σtg ϕ则为土的内摩擦力,通常由两部分组成。一部分剪切面上颗粒与颗粒接触面所产生的摩擦力;另一部分则是由颗粒之间的相互嵌入和联锁作用产生的咬合力。粘聚力c 是由于粘土颗粒之间的胶结作用。结合水膜以及分子引力作用等引成的,按照库仑定律,对于某一种土,它们是作为常数来使用的。实际上,它们均随试验方法和土样的试验条件等的不同而发生变化,即使是同一种土,ϕ、c 值也不是常数。
22. 应力路径是指在外力作用下土中某一点的应力变化过程在应力坐标图中的轨迹。应力路径是描述土体在外力作用下应力变化情况或过程的一种方法。
23基本假定:
1、土的分散性影响及连续介质假定。
建筑物基础底面的尺寸远远大于土颗粒的尺寸,同时工程实践中所关心的一般也只是平面上平均应力的计算,而不需要知道土颗粒间接触集中应力的大小。
因此,可以忽略土体分散性的影响,近似的把土体作为连续体来考虑,应用弹性理论进行分析。
2、完全弹性体假设。
3、均质、等向。
均质是指受力体格点的性质相同,等向则是指同一点处的各个方向上性质相同。
24. 对一般天然土层,由自重应力引起的压缩变形已经趋于稳定,不会再引起地基的沉降。附加应力是由于土层上部的建筑物在地基内新增的应力,因此,它是使地基变形、沉降的主要原因。
25. 弹性理论法、分层总和法、规范法等
26. 基本假设:
(1)地基是均质、各向同性的半无限线性变形体,可按弹性理论计算土中应力。
(2)在压力作用下,地基土不产生侧向变形,可采用侧限条件下的压缩性指标。
(3)为了弥补假定所引起误差,取基底中心点下的附加应力进行计算,以基底中点的沉降代表基础的平均沉降
27. 地基在固结过程中任一时间t 的变形量s t 与最终变形量之比,称为地基土在任
一时间t 的固结度
28. 允许承载力是指地基土允许承受荷载的能力,极限承载力是地基土发生剪切破坏而失去整体稳定时的基底最小压力。
29. 整体剪切破坏,局部剪切破坏,刺入剪切破坏
(1)整体剪切破坏
其特征是,当基础上荷载较小时,基础下形成一个三角形压密区Ⅰ (见书图6-2a) ,随同基础压入土中,这时p- s 曲线呈直线关系(见图6-1中曲线a) 。随着荷载增加,压密区Ⅰ向两侧挤压,土中产生塑性区,塑性区先在基础边缘产生,然后逐步扩大形成书上图6-2a 中的Ⅱ、Ⅲ塑性区。这时基础的沉降增长率较前一阶段增大,故p- s 曲线呈曲线状。当荷载达到最大值后,土中形成连续滑动面,并延伸到地面,土从基础两侧挤出并隆起,基础沉降急剧增加,整个地基失稳破坏,如图6-2a 所示。这时p- s 曲线上出现明显的转折点,其相应的荷载称为极限荷载p ,见图6-1曲线a 。整体剪切破坏常发生在浅埋基础下的密砂或硬粘土等坚实地基中。
(2)局部剪切破坏
其特征是,随着荷载的增加,基础下也产生压密区Ⅰ及塑性区Ⅱ,但塑性区仅仅发展到地基某一范围内,土中滑动面并不延伸到地面,见书图6-2b ,基础两侧地面微微隆起,没有出现明显的裂缝。其p- s 曲线如图6-1中的曲线b 所示,曲线也有一个转折点,但不象整体剪切破坏那么明显。局部剪切破坏常发生于中
等密实砂土中。
(3)刺入剪切破坏
其特征是,在基础下没有明显的连续滑动面,随着荷载的增加,基础随着土层发生压缩变形而下沉,当荷载继续增加,基础周围附近土体发生竖向剪切破坏,使基础刺入土中,如书图6-6c 。刺入剪切破坏的p- s 曲线如图6-1中曲线c ,没有明显的转折点,没有明显的比例界限及极限荷载,这种破坏形式发生在松砂及软土中。
30. 基本原理与假定为:
(1)墙后填土为均质无粘性散粒体;
(2)墙后填土因墙体位移而形成一破裂棱体,并沿墙背(实际或假设)和破裂面滑动;
(3)破裂面为通过墙踵的一平面;
(4)当墙后土体开始滑动而处于极限平衡状态时,破裂棱体在自重、墙背反力(与土压力大小相等、方向相反)及破裂面反力的作用下维持平衡;
(5)视墙体及破裂棱体均为刚性体,在外力作用下不发生变形。
31. 答:对于一种土,分别在不同的含水率下,用同一击数将他们分层击实,测定含水率和密度然后计算出干密度,以含水率为横坐标,以干密度为纵坐标,得到的压实曲线中,干密度的随着含水率的增加先增大后减小.在干密度最大时候相应的含水率称为最优含水率.
32. 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.
33. 土在历史上曾受到的最大有效应力称为前期固结应力
34. 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。
35. 粘性土在剪应力作用下,随着位移增大,超固结土是剪应力首先逐渐增大,而后回降低,并维持不变;而正常固结土则随位移增大,剪应力逐渐增大,并维持不变,这一不变的数值即为土的残余强度。
36. 以个颗粒组的平均粒径为横坐标对数比例尺,以各颗粒组的土颗粒含量为纵坐标绘得。
37. 液限和塑限之差的百分数(去掉百分数)称为塑限指数,用Ip 表示,取整数,即:Ip=wL-Wp 。塑性指数是表示处在可塑状态的土的含水率变化的幅度。
38. 流土是指在渗流作用下局部土体表面隆起,或土粒同时启动而流失的现象。
39. 把土在历史上曾经受到的最大有效应力称为前期固结应力,以pc 表示;而把
前期固结应力与现有应力po '之比称为超固结比OCR ,对天然土,OCR>1时,该土是超固结土,当OCR =1时,则为正常固结土。
40. 地基所能承受的最大的基底压力称为极限承载力,记为fu .将F 除以安全系数fs 后得到的值称在地基容许承载力值fa, 即fa =fu /fs
41. 是指砂性土在循环荷载作用或者在动力荷载作用下,孔隙水应力增加有效应力为零,从而导致其抗剪强度丧失的过程。
42. 答:地基与基础设计必须满足三个基本条件:①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;②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;③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
43. 答:1. 结合水(包括强结合水、弱结合水):是靠分子、离子间的作用力及其他微观作用力吸附在土粒表面的水。2. 自由水(毛细水、重力水):水分子距土颗粒表面的距离超过了固定层(强结合水)和扩散层(弱结合水)之后,就不再受土颗粒的吸附作用,这种水就为自由水。
44. 答:土的比重是土粒质量与同体积的水(在4℃时)的质量之比。有相对密度瓶法(粒径d5mm且d5mm,且d>20mm者大于、等于土样总质量的10%)
45答:土的毛细现象是指土中水在表面张力作用下,沿着细的孔隙向上及向其他方向移动的现象,这种细微孔隙中的水被称为毛细水
46. 答:反映粘性土在天然状态下的软硬程度常用液性指数表示,液性指数是表示天然含水率与界限含水率相对关系的指标。可塑状态的土的液性指数在0到1之间,液性指数越大,表示土越软;液性指数大于1的土处于流动状态;小于0的土则处于固体状态或半固体状态。
47. 答:标准贯入试验是用规定的锤重(63.5kg )和落距(76cm )把标准贯入器打入土中,记录贯入一定深度(30cm )所需的锤击数N 值的原位测试方法。
48. 答:通常对地基土可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和特殊土6大类。
49. 答:水在土中流动的过程中将受到土阻力的作用,使水头逐渐损失,同时,水的渗透将对土骨架产生拖拽力,导致土体中的应力与变形发生变化,折中渗透水流作用对土骨架产生的拖拽力称为渗透力。