土力学与地基基础作业集

第一章测试题一.简答题1:何谓土粒粒组？划分标准是什么？答案粒组是某一级粒径的变化范围。粒组划分的标准是粒径范围和土粒所具有的一般特征，粒径大小在一定范围内的土粒，其矿物成分及性质都比较接近，就划分为一个粒组。2:无黏性土和黏性土在矿物成分、土的结构、物理状态等方面，有何重要区别？答案无黏性土和黏性土作为工程中的两大土类，在矿物成分、土的结构和物理状态方面存在着差异。(1)矿物成分：无黏性土一般由原生矿物组成，颗粒较粗；黏性土一般由次生矿物组成，化学稳定性差，颗粒较细。(2)土的结构：从土的结构上看，无黏性土颗粒较粗，土粒之间的黏结力很弱或无黏结，往往形成单粒结构。黏性土颗粒较细，呈现具有很大空隙的蜂窝状结构或絮状结构，天然状态下的黏性土，都具有一定的结构性、灵敏度和触变性。(3)物理状态：无黏性土的工程性质取决于其密实度，而黏性土的工程性质取决于其软硬状态及土性稳定性。3:黏性土的软硬状态与含水量有关，为什么不用含水量直接判断黏性土的软硬状态？答案黏性土颗粒很细，所含黏土矿物成分较多，故水对其性质影响较大。当含水量较大时，土处于流动状态，当含水量减小到一定程度时，黏性土具有可塑状态的性质，如果含水量继续减小，土就会由可塑状态转变为半固态或固态。但对于含不同矿物成分的黏性土，即使具有相同的含永量，也未必处于同样的物理状态，因为含不同矿物成分的黏性土在同一含水量下稠度不同。在一定的含水量下，一种土可能处于可塑状态，而含不同矿物颗粒的另一种黏性土可能处于流动状态。因此，考虑矿物成分的影响，黏性土的软硬状态不用含水量直接判断。二.问答题1:某饱和原状土样，经试验测得其体积为V=100cm3、湿土质量m=0.185kg，烘干后质量为0.145kg，土粒的相对密度ds=2.70，土样的液限为wL=35%，塑限为wp=17%。(1)试确定该土的名称和状态；(2)若将土样压密，使其干密度达到1650kg/m3，此时土样的孔隙比减小多少？答案2:某无黏性土样的颗粒分析结果如下表所示，试确定该土的名称。答案由表中所给数据可得：(1)粒径大于2mm的颗择占总质量的15%；(2)粒径大于0.5mm的颗粒占总质量的(15+20.3)%=35.3%；(3)粒径大于0.25mm的顆粒占总质量的价(15+20.3+26.8)%=62.1%；(4)粒径大于0.075mm的颗粒占总质量的（15+20.3+26.8+20.0%=82.2%；第(3)项的含量为62.1%＞50%，该土可能为中砂；第(4)项的含量为82.2%＞50%，该上也可能为粉砂。以最先符合者定名，所以该土为中砂。第二章测试题一.问答题1:计算地基附加应力时，有哪些假定？答案主要假定有:①基础刚度为零，即基底作用的是柔性荷载；②地基是均匀、连续、各向同性的线性变形半无限体。2:简述柔性均布条形荷载作用下地基中竖向附加应力办的分布规律？答案(1)σξ的分布范围相当大，它不仅分布在荷载面积之内，而且还分布到荷载面积之外，这就是所谓的附加应力扩散现象。(2)在离基础底面(地基表面)不同深度处各个水平面上，以基底中心点下轴线处的σξ为最大，离开中心轴线愈远的点σξ越小。(3)在荷载分布范围内任意点竖直线上的σξ值，随着深度增大逐渐减小。3:影响基底压力分布的因素有哪些？简述将其按直线分布的理由。答案试验和理论都证明,基底压力的分布与多种因素有关，如基础的形状、平面尺寸、刚度、埋深、基础上作用荷载的大小及性质、地基土的性质等。精确地确定基底压力是一个相当复杂的问题,根据弹性力学中圣维南原理，基砷下与其底面距离大于基底尺寸的土中应力分布主要取决于荷载合力的大小和作用点位置,基本上不受基底压力分布形式的影响。因此,对于具有一定刚度以及尺寸较小的柱下单独基础和墙下条形棊破等,为了使计算简便,基底压力可近似地按直线分布的图形计算4:简要介绍在中心和偏心荷载作用下基底压力的计算方法及基底压力分布特点。答案(1)在中心荷载作用下，基底压力成均匀分布，基底压力按下式计算：式中，F为上部结构传下来的竖向荷载；G为基碓及回填土的重量；A为基础面的面积d为基础埋深。(2)在单向偏心荷载作角下，若偏心方向基底边长为l，棊底压力的大小及其分布情况有如下三种：二.问答题1:某矩形基础的埋探d=2m，基础面积为b×l=1.5×2m，地面处由上部结构传来施加于基础中心的荷载F=400kN，地表下为均质黏土，土的重度γ=18kN/m3，地下水水位距地表1m，土的饱和重度γm=19.5kN/m3，求基底附加压力。答案2:某构筑物基础如图2-1所示，在设计地面标高处偏心距1.31m，基础埋深为2m，底面尺寸为b×l=2×4m，试绘出沿偏心方向的基底压力分布图。答案第三章测试题一.问答题1:简述地基沉降计算的必要性及影响沉降大小的因素。答案由于土具有压缩性,地基承受建筑物荷载后,必然发生沉睁。过大的沉降将危及建筑物和地下管线的安全,也影响肆筑物的使用功能,特别是因雜物荷载分布不均或土层压缩性横向存在差异引起的差异沉会使上部结构产生较大的財加应力,可导致上部结构出现开裂等病害。因此,进行地基设计时,计算地基沉降并设法将其控制在建筑物容许范围内，对于保证建筑物的正常使用、安全和痤济,具有很大的意义。影响地基沉降大小的頃素,车異有建筑物的重量及分布情况，地基土层的种类、各层土的厚度及横向变化，土的压缩性大小，基础形式及埋深等。2:侧限压缩实验测得每级压应力作用下达到稳定时试件的竖向变形量，推证说明据此如何得到e-p压缩曲线？答案设实验土样的初始高度为H0，在压应力作用下土样压箱至稳定的变形量s，土样离度为H，则H=H0—s。若土样压编前的孔隙比为e0，在压缩稳定后的孔隙比为e，土样截面积为A，则土样土粒体积在压缩前为在压缩稳定后为。由于压缩前后土粒体积不变，可得，据此进一步可得关系式e=e0—，这样,只要测得各级压应力作用下达到压缩稳定时试样的竖向变形量s，就可按该式算出相应的孔隙比e，从而可绘出孔隙比与相应压力的关系曲线，即绘出e-p压缩曲线。3:简述根据载荷试验确定土变形模量的基本原理及优缺点。答案通过载荷试验得封各级压力及相应的稳定沉降的观测数值，据此绘制压力与稳定沉降关系曲线，曲线开始部分往往接近于直线,地基变形常处于该直线阶段。因直线段压力与沉降近似成线性关系，则按计算地基沉降的弹性力学公式可反算得到地基土的变形模量。根据载荷试验确定土变形模量的优点在于能综合反映一定深度范围土体的压缩性；比钻孔取土在室内测试所受到的扰动要小得多；土中应力状态在承压板较大时与实际基础佾况比较接近。缺点在于实验工作量大；费时；费用大；沉降稳定标准有较大近似性；对深层土试验成果不易准确；无法根据需要灵活改变试验时土体受力条件。4:简述变形模量与压缩模量的关系及其影响因素。答案变形模量是根据土体在无倒限条件下的应力应变关系得到的参数，定义同弹性模量,但由于变形模量随应力水平而异，加载和卸载时的值不同，故未称作弹性模量，而称为变形模量。压缩模量是土在完全侧限条件下的竖向財加压应力与相应的应变增量之比值。变形模量与压缩模量在理论上是可以互相换算的，理论上土的变形模量总是小于压缩模量。但实际上，由于现场载荷试验测定变形模量和室内压缩试验測定压缩模量时,压缩试样的土样容易受到较大的扰动，载荷试验与压缩试验的加荷速率、压缩稳定标准都不一样，泊松比不易确定等，因此，实际的变形模量与压缩模量关系并不完全符合理论关系。一般地说，土越坚硬，实际与理论偏差越大，实际的变形模量值常常是采用压缩模量经理论计算得到的变形模量值的数倍，但软土实际与理论比较接近。5:简述单向压缩分层总和法计算地基沉降的基本原理和计算步骤。答案单向压缩分层总和法计算地基沉降的基本原理：采用分层总和法计算地基沉降时，将地基沉降计算深度范围内的土体划分为若干分层，假定每一分层土体只发生竖向压缩变形，没有侧向变形，并将地基看作均质地基计算出每一分层土的平均附加应力，则采用压缩性指标即可计算出每一层土的压缩量，然后将各分层土的压缩量相加，得到总的压缩变形量即为地基沉降量。计算步骤：地基的分层；计算各分层土的平均自重应力和平均附加应力；确定地基沉降计算深度；确定计算深度范围内各分层土的压缩指标定计算深度范围内各分层的压缩量；对计算深度范围内各分层压缩量求和，得到地基沉降量。6:简述相邻荷载对基础沉降的影响。答案荷载在地基中产生应力扩散现象，若基础近旁有相邻荷载，会使棊础底面以下地基中的附加应力发生重叠而增加，附加应力增加导致基础产生附加沉降，基础附加沉降常常是不均匀沉降，过大的不均匀沉降会使建筑物出现开裂等病害，相邻建筑物荷载相互影响还会使建筑物发生相向倾斜。相邻荷载对基础沉降的影响程度，主要与相邻基础的距离、荷载大小、地基土的性质、施工先后次序和时间等有关，其中以相邻基础距离的影响最为显著。一般地说，相邻基础距离越近，荷载越大，地基越软弱，影响越大。7:分层总和法以均质弹性半空间的理论解答求得非均质地基中的附加应力，通过分层计算地基变形，简述这一做法的用意。答案这一做法的基本用意是为了解决地基的成层性和非均质性所带来的计算上的困难。非均质地基中的附加应力分布求解比较困难，按均质弹性半空间的理论解答，可在变形计算之前预先求得应力，这样就能考虑地基中的初始应力（自重应力）和应力増量（附加应力）对土变形参数的影响，并通过划分薄层的办法把非线性问题线性化，从而提高沉降计算精度。分层总和法以均质弹性半空间的应力来计算非均质地基的变形的做法，在理论上显然不协调，不过实践表明，地基沉降计算的正确与否，直接取决于方法本身能否反映地基的成层性和非均质性、能否考虑到土的应力—应变关系的非线性，而应力计算精确度的影响毕竟还居其次。因此，这一做法虽然不尽合理，却仍然在工程实践中广泛应用。8:简述传统的和规范推荐的两种单向压缩分层总和法的区别。答案传统的单向压缩分层总和法按附加应力计算，规范推荐的单向压缩分层总和法则按附加应力图面积计算；规范推荐的单向压缩分层总和法采用变形比法确定地基沉降计算深度，传统的的单向压缩分层总和法则以应力比法确定地基沉降计莫深度；相对于传统方法，规范法的重要特点在于引人了沉降计算经验系数，以校正计算值对实测值的偏差。如所取的沉降计算深度相同且未加经验修正，则两法的繁简程度和计算结果并无差别。9:地基固结沉降随时间逐步完成，表明固结沉降是地基土蠕变现象（在一定应力作用下变形随时间发展）的反映。分析说明这一论点是否正确。答案这一论点不正确。在基底压力作用下，地基中产生附加压应力，并使地基产生固结沉降，固结沉降表现为随时间逐步完成，但从本质上说，固结沉降只依赖于土中有效应力，而与时间无关，这是由于，在研究基底压力作用下地基土体压缩、孔隙水根据土透水性强弱和排水条件以不同速率排出时，土体固结速率和相应的有效应力增长速率是时间的函数，有效应力增长则土体压缩，有效应力与土体压缩量存在对应关系，地基固结沉降之所以随时同逐步完成，主要是受孔隙水排出速度影响，有效应力随时间逐步增大。因此，固结沉降虽然随时间逐步完成，伹其与蠕变变形存在本质上的区别，固结沉降量与有效应力存在一一对应关系，但在有效应力作用下的蠕变变形随時间而发展，有效应力与蠕变变形量并不存在一一对应关系10:对某饱和黏性土土样施加各向等压力σ，分析说明施加压力及以后土样孔隙水压力和有效应力的变化过程。答案对土样施加各向等压力σ的一瞬间，土样中的水来不及排出，由于认为水和土粒不可压缩，土体积不变，则土中有效应力σ’=0，压力σ全部由水承担，所以土中孔隙压力（超静水压力）u=σ；施压之后，随着时间的增长，孔隙水在超静水压力作用下经土孔隙逐渐排出，遂使原由孔隙水承担的外压力逐渐转嫁给土骨架，使有效应力逐渐增大，有效应力σ’=σ—u使土体产生压缩，而孔隙压力相应消减，此时u＜σ；待到施压历时足够长久时，有效应力增大到等于压力σ而孔隙中的超静水压力则完全消散土体不再排水，渗透固结完成。11:简述太沙基一维固结理论的基本假设及其适用条件。答案太沙基一维固结理论的基