土工原理考试复习习题

1.建筑物沉降按发生的次序可分为三个主要部分：初始沉降、固结沉降和次固结沉降；结合砂性土和粘性土的物理、力学特性，论述产生上述各沉降的原因。答：在建筑工程中,建筑物沉降按发生的次序可分为三个主要部分:初始沉降、固结沉降和次固结沉降。当地基为透水性较强的大砂性土时，施工期内的沉降量随荷载的增加而增加，当工程完毕时，沉降也就稳定了，对建筑物的后期使用不产生影响。因此砂性土地基主要发生初始沉降。当地基为粘性土时，由于其塑性指数较高，透水性能较差，因此在施工过程中，当荷载加上后，地基沉降发展得很慢，过程很长，此时为初始沉降，工程完毕后，沉降还在继续发展，此时为固结沉降。有时沉降还要延续到几十年甚至上百年，此时主要为次固结沉降。综合而言，对于粘性土，对建筑物沉降的主要影响固结沉降和次固结沉降。2.土体的弹性与塑性变形分别由哪些原因造成的？你是如何理解土体的静参数与动参数的联系和区别？答：土体受力后会有明显的体积塑性变形，塑性变形是由于晶格之间的错动滑移而造成的，他只体现形状的变化，体积不发生变化，同时土体塑性变形也与颗粒的错位滑移有关。3.土体渗透系数有哪些试验方法？适用于何种土体？试验中如何计算渗透系数？答：确定土的渗透系数可以通过室内试验和现场试验，其中室内试验从试验原理来看，可以分为常水头法和变水头法两种测定方法，土的渗透系数的现场测定常采用井孔抽水试验或井孔注水试验。室内试验的优点是设备简单，花费较少，因此在工程重得到普遍采用；但是一般来讲，取得具有代表性的原状土样是相当困难的，再加上室内试验对现场条件（如饱和度、密实度和温度等）的模拟也很难达到和实际情况完全一致，因此室内试验的最大缺点是其测定的渗透系数往往很难准确反映现场土的实际渗透性质。现场试验的优点是直接在原位进行试验，因此确定的渗透系数更接近工程的实际情况；缺点是试验费用高，所用时间也相对较长。常水头试验常用于粗粒土，如粗、中砂和砾石等渗透系数大于0.0001cm/s的土；变水头试验适用于细粒土，如粉细砂、粉土和粘土；现场试验可以测得原位土的渗透系数的平均值，结果较为可靠。4.论述容许应力法和极限状态法设计建筑物基础(例如高速铁路路基)的设计原则是什么？答：当以整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，则此特定状态称为该功能的极限状态，按此状态进行设计的方法称极限状态设计法。它是针对破坏强度设计法的缺点而改进的工程结构设计法。5.简述我国特殊土(西北的黄土，华南、西南地区的红土，以及膨胀土等)在塑性图上是如何分布？6.土体与金属不同，是松散介质，受力后一般会产生塑性变形和塑性体积变形。简述塑性变形和塑性体积变形这二个概念的区别，并从变形机理的角度来简单说明土体受力时变形特性的复杂性。答：塑性变形和塑性体积变形的区别：金属能产生塑性变形，但被认为没有塑性体积变形；而土体却有塑性变形和塑性体积变形。7.目前在高速铁路路基设计中最常用的土质路基下地基附加应力的计算方法有哪几种？论述其优缺点。8.三轴试验测得的土的轴向差应力q=1-2与轴向应变a的关系曲线有两种典型形态：硬化和软化；论述为什么土会产生上述两种形态？9.在滑坡稳定性分析中应确定的计算指标是那些？在确定上面各项计算指标时应注意什么才能使该项计算指标更趋合理。需要确定天然含水率、天然密度、干密度、比重、孔隙比、饱和度、液限、塑限、塑性指数、液性指数、压缩系数、压缩模量、内摩察角和内聚力。在选取试验所需要的试块时应该合理的采集，应该具有代表性。10.试从实用性方面，对太沙基单向固结理论所依据的基本假定加以简要评述。详细比较太沙基与比奥理论的差异。11.土塑性理论的三个组成部分是什么。简略比较分析弹性、线性、非线性、塑性、弹塑性等本构概念。答：一、土塑性理论的三个组成部分是指三个方面的假定：(一)破坏准则和屈服准则；破坏准则：指土体达到破坏后，变形会不断发展，与破坏前完全不同。建立土的应力－应变关系，给出一个判别土体达到破坏与否的标准。屈服准则：材料的受力变形，在应力较小时往往是线弹性的，一旦应力超过了某个限度，则应力－应变关系呈非线性，这时称材料屈服了。判断材料达到屈服与否的标准即为屈服标准。屈服函数kf)(，k是与应力历史有关的常数。对于理想弹塑性材料在未屈服时，只有弹性变形，一旦屈服，就产生塑性变形，塑性变形不断发展制止破坏，破坏准则也就是屈服准则。(二)硬化规律：当材料达到屈服后，屈服的标准要改变，即上式中的k要变化。K随什么因素而变，如何变化，即硬化规律。(三)流动法则：用于确定塑性应变增量方向的假定。弹性本构关系分为弹性线性本构关系和弹性非线性本构关系。二、弹性、线性、非线性、塑性、弹塑性的本构概念：弹性：指材料在受荷条件下产生变形，当荷载撤销以后，其变形会完全恢复。弹性本构关系的基本特征有4点：①应力和变形的弹性性质或可逆性；②应力与应变的单值对应关系或应力路径和应力历史的无关性；③应力与应变复合叠加原理；④正应力与剪应变、剪应力与正应变之间没有耦合关系。线性：指材料受轴向拉压作用时，其应力－应变关系为直线关系，即处于弹性变形状态。弹性线性本构有3个的特征：①应变的弹性或可逆性；②应变与应力的唯一对应关系；③与应力（或应变）路径的无关性，即应力与应变之间存在线性相关的关系。弹性非线性：根据广义虎克定律建立刚度矩阵，由于考虑到非线性，包含在刚度矩阵中的叹息归你模量和泊松比不再视为常量，而是看作随应力状态而改变的变量，即假定全部变形都是弹性的，用改变弹性常数的方法来反映非线性。塑性：塑态时土产生变形而不破坏，当外力出去后能保持其变形形状不变。塑性本构关系的基本特征有5点：①应力值必须达到或者超过某一临界值（屈服极限）才能发生塑性变形；②塑性变形是不可逆的；③应变与应力无唯一对应关系；④应力与应变的非线性和由此引起的应力和应变的不可叠加性；⑤在塑性变形阶段，加载和卸载时应力和应变之间服从不同的本构关系。弹塑性：材料受荷后会产生变形，当除去荷载后，变形有一部分会恢复，而有一部分则为永久变形，不可恢复。12.土体渗透系数有哪些试验方法？适用于何种土体？试验中如何计算渗透系数？13.土体的弹性与塑性变形分别由哪些原因造成的？结合砂性土和粘性土的物理力学特性，论述上述土在荷载作用下产生沉降的原因。粘性土地基沉降的主要原因是固结排水。砂性土的主要主要是挤密压实。14、何谓强度包络线和破坏主应力线？二者区别与联系？抗剪强度参数如何用于工程中？15、论述我国(高速铁路路基/高速公路路基)深厚软土地基的主要处理技术和措施。