土力学与地基基础简答题

一.饱和土体的有效应力原理：作用于饱和土体内某截面上总的正应力S由两部分组成：一部分为孔隙水压力U，它沿着各个方向均匀作用于土颗粒上，其中由孔隙水自重引起的称为静水压力，由附加应力引起的称为超静孔隙水压力（孔隙水压力）；另一部分为有效应力S’，它作用于土的骨架（土颗粒）上，其中由土粒自重引起的即为土的自重应力，由附加应力引起的称为附加有效应力。饱和土中总应力与孔隙水压力、有效应力之间存在如下：（1）任一平面上受到的总应力等于有效应力加孔隙水压力之和；（2）土的强度的变化和变形只取决于土中有效应力的变化。2.试比较朗肯土压力理论与库伦土压力理论的异同点与优缺点。答：相同点：都要求挡土墙的移动是以使墙后填土的剪力达到抗剪强度（极限状态下）土压力．都利用莫尔－库仑强度理论；不同点：朗垦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．而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；(朗肯土压力理论优点：公式简单，易用；缺点：对墙壁倾斜、墙后填土面倾斜情况不适用；库伦土压力理论优点：对墙壁倾斜、墙后填土面倾斜情况适用；缺点：不便考虑粘性土的情况；3.何谓主动土压力、静止土压力和被动土压力？在哪些实际工程中可能迁涉到上述不同的土压力？答：当挡土墙为刚性不动时，土体处于静止状态不产生位移和变形，此时作用在挡土墙上的土压力，称为静止土压力。如果挡土墙背离填土方向转动或移动时，随着位移量的逐渐增加，墙后土压力逐渐减小，当墙后填土达到极限平衡状态时土压力降为最小值，这时作用在挡土墙上的土压力称为主动土压力。若墙体向着填土方向转动或者移动时，随着位移量的逐渐增加，墙后土体受到挤压而引起土压力逐渐增加，当墙后填土达到极限平衡状态时增大到最大值，此时作用在挡土墙上的土压力称为被动土压。主动土压力《静止土压力《被动土压力4、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=Sd+Sc+Ss.其中Sd为瞬时沉降；Sc为固结沉降；Ss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。5.何谓正常固结粘土和超固结粘土，两者的压缩特性和强度特性有何区别？答：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，OCR1时，该土是超固结；当OCR＝1时，则为正常固结.压缩特性区别：当压力增量相同时，正常固结土压缩量比超固结土大。强度特性区别：超固结土较正常固结土强度高。5浅基础地基破坏的三种模式和地基变形的三个阶段？答：整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪。地基破坏形式主要与地基土的性质尤其是压实性有关。整体剪切破坏：p-s曲线开始近直线，属弹性变形阶段；随后在基础底两端出现塑性区后缓慢发展，p-s线为曲线，塑性变形阶段；当压力大于极限承载力后，沉降陡增，塑性区连成一片，两侧土体隆起，形成连续滑动面破坏。局部剪切破坏：p-s线没有直线段，也无陡降，破坏从基础下边缘开始，破坏时两侧微微隆起，剪切破坏区被限制在一定范围内。冲剪破坏：随荷载增加，基础出现持续下沉的刺入破坏，地基不出现连续的滑动破坏面，基础侧边地面也不隆起，多发生在软土中。6.选择基础埋置深度的影响因素：（1）建筑结构条件和场地环境条件；（2）工程地质条件。为了保证建筑物的安全，必须根据荷载的大小和性质给基础选择可靠地持力层。（3）水文地质条件。选择基础埋深时应注意地下水的埋藏条件和动态。（4）地基动融条件。地基上的冻胀和与融陷通常是不均匀的，因此容易引起建筑开裂损坏。应选择合适的地基。7.浅基础和深基础的区别：（1）埋深：浅基础埋入地层深度较浅，深基础埋入地层深度较深。（2）施工方法。浅基础一般采用敞开挖基坑修筑基础，深基础施工较复杂。（3）结构形式。浅基础较简单，深基础较复杂。（4）基础侧面上土体作用：浅基础不考虑侧面土体作用，而深基础需考虑侧面土体作用。8.桩基础的设计步骤：（1）进行调查研究，场地勘察，收集有关资料。（2）综合勘察报告、何荷载情况、使用要求、上部结构条件等确定桩基持力层。3）选择桩材，确定桩的内型，外形尺寸和构造。4)确定单桩承载力设计值。5）根据上部结构何荷载情况，初步拟定桩的数量和平面布置。6）根据桩的平面布置，初步拟定承台的轮廓尺寸及承台底标高；7）验算作用于单桩上的竖向和横向荷载；8）验算承台尺寸及结构强度；9）必要时验算桩基的整体承载力和沉降量，当桩端下有软弱下卧层时，验算软弱下卧层的地基承载力；10）单桩设计，绘制桩和承台的结构及施工详图。scdssss8.渗透破坏的形势及防治措施：1）流砂或流土现象。防治措施：a.减小或消除水头差（基坑外的井点将水法）；b.增长渗透路径；c.在向上渗流口处地表用透水材料覆盖。2管涌现象和潜蚀作用。防治措施：a.改变水利条件，降低土层内部和渗流逸出外的渗流坡降：b.改变几何条件。在渗流逸出部位铺设层间关系满足要求的反馈层，是防止管涌破坏的有效措施。9.桩基础的分类：1）按承载性状分类：a.摩擦型桩，在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或主要有桩侧阻力承受。b.端承型桩，在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或主要有桩端阻力承受。2）.按施工方法分类：a.预制桩：混泥土预制桩，刚桩，木桩；b.灌注桩：沉管灌注桩，钻（冲）孔灌注桩，挖孔桩10.达西定律的意义及适用范围：意义，水力坡度i=1时的水流速度。适用范围：当渗透速度较小时，渗透的沿程水头损失与流速的一次方成正比。在一般情况下，砂土、粘土中的渗透速度很小，其渗流可以看作是一种水流流线互相平行的流动——层流，渗流运动规律符合达西定律，粗颗粒土（如砾、卵石等）的试验结果如图2(b)所示,由于其孔隙很大，当水力梯度较小时，流速不大，渗流可认为是层流,v-i关系成线性变化，达西定律仍然适用。当水力梯度较大时，流速增大，渗流将过渡为不规则的相互混杂的流动形式——紊流,这时v-i关系呈非线性变化,达西定律不再适用。14.自重应力的分布规律：1自重应力分布曲线的斜率是重度2自重应力在等重度的地集中随深度成折线分布3.自重应力在成层土地基中成折线分布4.在土层分界处和地下水位处发生转折5.有不透水层是顶面下为上覆水土总重15.渗透系数的影响因素和计算影响因素：1土力大小与级配2土的密度3矿物成分4水的动力粘滞系数5土的结构构造6土中密封气体的含量16.临界水力坡降得物理意义：当土粒的重力与渗透力相等时土颗粒不受任何力作用好像处于悬浮状态计算方法：icr=（Gs-1）/（1-e）=（rsar-rw）/rw17.集中力作用下地及附加应力的分布规律：1集中力作用线上最大2随着离作用线水平距离的增加而逐渐减小3.集中力作用点处为奇异点4.作用有多个集中力时可叠加土体压缩性的实质1.固体颗粒被压缩2.土中水及气被压缩3.水和气体从空隙中被压缩18.直接剪切实验的缺点①剪切面限定在上下盒之间的平面，而不是沿土样最薄弱面剪切破坏；②剪切面上剪应力分布不均匀，土样剪切破坏时先从边缘开始，在边缘发生应力集中现象；③在剪切过程中，土样剪切面逐渐缩小，而在计算抗剪强度时却是按土样的原截面积计算；④试验时不能严格控制排水条件，不能量测孔隙水压力、在进行不排水剪切时，试件仍有可能排水，特别对于饱和粘粘性土。三轴压缩试验的有点三轴压缩仪的突出优点是能较为严格地控制排水条件，量测试件中孔隙水压力的变化。此外，试件中的应力状态也比较明确，破裂面是在最弱处，而不象直接剪切仪那样限定在上下盒之间。一般说来，三轴压缩试验的结果比较可靠。三轴压缩试验的缺点是试样的中主应力`Σ_2`＝`Σ_3`。而实际上土体的受力状态未必都属于这类轴对称情况。真三轴仪中的试样可在不同的三个主应力(`Σ_1`≠`Σ_2`≠`Σ_3`)作用下进行试验。11:临界荷载指地基中将要而尚未出现塑性变形区时的基底压力12.压缩模量：土的压缩模量指在侧限条件下土的垂直向应力与应变之比，是通过室内试验得到的，是判断土的压缩性和计算地基压缩变形量的重要指标之一。13.土的压缩性是指土在荷载作用下体积减小的性质，它是土体变形的重要原因之一，土体变形会造成工程建筑物的沉降和变形。土的三相组成决定了土的压缩变形由三部分组成：1)土粒本身的压缩变形；2)孔隙中水和气的压缩变形；3)孔隙中水和气被挤出，土颗粒相互靠拢，孔隙体积缩小。土的压缩主要原因是由于孔隙中水和气被挤出，土颗粒相互靠拢，致使孔隙体积减小而引起的。这就是土的压缩性的实质。19.临界水力梯度渗流出逸面处开始发生流土或管涌时的水力梯度20.压缩模量：物体在受三轴压缩时应力与应变的比值21.超固结比超固结比又称先期固结比。为土的先期固结压力(Pc)与现有土层自重压力(Po)之比。按比值的大小，可将土固结状态分成三类：Pc/Po=1时为正常固结状态；Pc/Po1时为超固结状态；Pc/Po1时为欠固结状态。[1]（历史上曾经受到过的最大固结压力P0与现在的固结压力P1的比值）分层总和法与规范法计算地基沉降量的异同点：相同点1.假设土体为半无限体2.都采用完全侧限的条件下压缩性指标不同点：规范法是一种简化了的总和法引入了平均附加应力系数，根据实验经验，重新规定了地基沉降计算深度的标准