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1、名词解释1土力学一利用力学的一般原理，研究土的物理、化学和力学性质及土体在荷载、水、温度等外界因素 作用下工程性状的应用科学。它是力学的一个分支。2地基：为支承根底的土体或岩体。在结构物根底底面下，承受由根底传来的荷载，受建筑物影响的那 局部地层。地基分为天然地基、人工地基。3根底：将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成局部。根底依据埋置深度不同划分为浅根底、 深根底2 土的性质及工程分类1. 土的三相：水液态、固态气体包括水气固体颗粒骨架2. 原生矿物。即岩浆在冷凝过程中形成的矿物。3. 次生矿物。系原生矿物经化学风化作用后而形成新的矿物4. 粘土矿物特点：粘土矿物是一种复合的铝一硅酸盐
2、晶体，颗粒成片状，是由硅片和铝片构成的晶胞所 组叠而成。5. 粒组：介于一定粒度范围内的土粒。界限粒径：划分粒组的分界尺寸称为颗粒级配：土中各粒组的相对含量就称为土的颗粒级配。d > 0.075mm时，用筛分法；d <0.075，沉降分析颗粒级配曲线：曲线平缓，表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，即级配良好。不均匀系数：Cu=d60/d 10 ,反映土粒大小的均匀程度，Cu越大表示粒度分布范围越大，土粒越不均 匀，其级配越好。曲率系数：Cc=d302/(d 60*d 10)，反映累计曲线的整体形状，Cc越大，表示曲线向左凸，粗粒越多。d60为小于某粒径的土重累计百分量为60%，d30
3、 、d11分别为限制粒径、中值粒径、有效粒径 对于级配连续的土： Cu>5,级配良好；Cu<5级配不良。 对于级配不连续的土，级配曲线上呈台阶状，采用单一指标Cu难以全面有效地判断土级配好坏，需同时满足 Cu>5和Cc=13两个条件时，才为级配良好，反之那么级配不良。6. 结合水一指受电分子吸引力作用吸附于土粒外表的土中水。这种电分子吸引力高达几千到几万个大气压，使水分子和土粒外表牢固地粘结在一起。结合水分为强结合水和弱结合水两种。强结合水：紧靠于土颗粒的外表，受电场作用很大，无平安不能移动，表现出固态特性弱结合水：强结合水外，电场作用范围内的水，是一种粘质水膜，受力时可以从
4、水膜厚处向薄处移动，也可因电场引力从一个土粒周围转移到另一个土粒周围，担在重力作用下不会发生移动。毛细水：受到水与空气交界面处外表张力的作用，存在于地下水位以上透水层中的自由水。毛细现象：指土中水在外表张力作用下，沿细的孔隙向上及其它方向移动的现象。重力水：地下水面以下，土颗粒电分子引力范围以外的水 ，仅受重力作用.传递静水压力产生浮托力.7. 土的结构：指土粒单元的大小、形状、相互排列及其联结关系等因素形成的综合特征。土的结构和构造对土的性质有很大影响。单粒结构、蜂窝结构、絮凝结构土的构造：物质成分和颗粒大小等都相近的同一土层及其各土层之间的相互关系的特征称之。层理构造、裂隙构造、分散构造8
5、.相对密实度：DremaxeOmaxOmind d min d maxd max dmin d界限含水量：粘性土由一种状态转到另外一种状态的分界含水量。 液限(L):粘性土由可塑状态转到流动状态的界限含水量。塑限(P):粘性土由半固态转到可塑状态的界限含水量。塑性指数：液限与塑限之差去掉%称为塑性指数，用下式表示：Ip (WL Wp) 100反映粘粒含量的多少，反映粘性土处在可塑状态的含水量变化范围。I P液性指数(I L)：IL|反映土的软硬成度LPIp9. 灵敏度：在不排水条件下，原状土的无侧限抗压强度与重塑土的无侧限抗压强度之比，用St表示。固结度：地基在荷载作用下，经历了时间t的沉降量
6、st与最终沉降量s之比值称为固结度，它表示时间t地基完成的固结程度。 达同一固结度，单面排水时间是双面排水时间的4倍土的触变性：在土的含水量和密度不变的情况下，土因重塑而软化，又因静置而逐渐硬化，强度有所恢复的 性质。10. 潜蚀：在渗流情况下，地下水对岩土的矿物、化学成分产生溶蚀、溶滤后这些成分被带走以及水流将细小颗粒从较大颗粒的空隙中直接带走，这种作用称为潜蚀，前者称化学潜蚀，后者称机械潜蚀。管涌：水在砂性土中渗流时，细小颗粒在动水力的作用下，通过粗颗粒形成的孔隙，而被水流带走的现象叫 管涌。流砂或流土：当厶h增大到某一数值(有效重度)时，向上的渗流力克服了土体向下的重力，土体浮起而处于悬
7、浮状态失去稳定，土粒随水流动的现象。11. 最正确含水量：在一定压实功作用下，使土最容易压实，并能到达最大干密度时的含水量。3 土中应力计算1. 、土的应力分类：自重应力、基地应力、地基附加应力自重应力：由土体重力引起的应力。自重应力一般是自土形成之日起就在土中产生附加应力：由于外荷载的作用，在土中产生的应力增量。 基底压力：在基础底面与地基之间产生接触压力基底压力分为：柔性根底基底压力和刚性基础基底压力基底附加压力poPoPod地基附加应力：由建筑物荷载引起的应力增量2. 有效应力原理u总应力；一有效应力；u 孔隙水压力。饱和土的有效应力原理的完整表述：土的的有效应力等于总应力减去孔隙水压力
8、；土的有效应力控制了土的变形和强度性能三个根本物理指标：天然密度环刀法，比重或相对密度比重瓶法，含水量烘干法换算指标：天然密度p :天然状态下土单位体积的质量(g/cm3)干密度p d : 土单位体积中固体颗粒局部的质量(g/cm3)饱和密度p sat : 土孔隙中充满水时的单位体积质量(g/cm3)有效密度P :单位土体积中土粒的有效质量(g/cm3)土粒相对密度(比重)ds : 土的固体颗粒质量与同体积 4C时纯水的质量之比 含水量 w : 土中水的质量与土粒质量之比 (%)孔隙比 e : 土中孔隙体积与土颗粒体积之比孔隙率 n : 土中孔隙体积与总体积之比 (%)饱和度 Sr : 土中水
9、的体积与孔隙体积之比 (%)1、何谓附加应力？地基中的附加应力分布有何特点？ 答：建筑物荷载在地基中增加的应力称为附加应力。 地基中的附加应力分布有一下规律：1) 附加应力自基底起，随深度呈曲线衰减2) 附加应力具有一定扩散性。它不仅分布在基底范围内，而且分布在基底荷载面积以外的相当大的范围之 3基底下任意深度水平面上的附加应力，在基地中轴线上最大，随居中轴线距离越远而越小2、简述饱和土的渗透固结过程？答：饱和土的渗流固结过程如下： 1土体孔隙中自由水逐渐排出；2土体孔隙体积逐渐减小； 3由孔隙水承当的压力逐渐转移到土骨架来承受，成为有效应力。3、土体中发生剪切破坏的平面，是不是剪应力最大的平
10、面？在什么情况下，剪切破坏面与最大剪应力面是一致的？答：土体中发生剪切破坏的平面一般不是剪应力最大的平面。常数当土的莫尔破坏包线与 轴平行时，即 f 常数 时，剪切破坏平面与最大剪应力面是一致的。4、莫尔 -库伦强度理论 : 以库伦公式作为抗剪强度公式 , 根据剪力是否到达抗剪强度作为破坏准那么的 理论就称为莫尔 - 库伦强度理论5、朗肯土压力的根本假定是？库伦土压力的根本假定是？ 1朗肯土压力根本原理朗肯研究自重应力作用下， 半无限土体内各点的应力从弹性平衡状态开展为极限平很状态的条件，提出计算挡土墙土压力的理论。假设条件a 挡土墙背垂直b. 墙后填土外表水平c. 挡墙反面光滑即不考虑墙与土
11、之间的摩擦力。2库伦土压力依据的原理 ：楔体平衡理论根本假定 ：a 墙后的填土是理想散粒体b. 滑动破坏面为通过墙踵的平面c. 滑动土楔为一刚塑性体，本身无变形3. 朗肯土压力与库伦土压力的优缺点朗肯土压力理论：应用半空间中的应力状态和极限平衡理论计算土压力，概念比拟明确，公式简单，应用方便，对于粘性土和无粘性土都可以用该公式直接计算，故在工程中得到青睐。但为了使墙后填土中的应力状态符合半空间应力状态，必须假设墙背是直立光滑的，填土面是水平的， 因而使其应用范围受到限制，并由于该理论忽略了墙背与填土之间摩擦的影响，使计算的主动土压力偏大，被动土压力偏小。库仑土压力理论：根据墙后滑动土楔的静力平
12、衡条件推导得出土压力计算公式，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， 但由于该理论假设填土是无粘性土，因此不能用库仑公式直接计算粘性填土的土压力。库仑土压力理论假设墙后填土破坏时，破裂面是一平面，而实际上是一曲面，因此，库仑土压力理论计算结果与按曲面的计算结果有出入， 这种偏差在计算被动土压力时尤为严重4朗肯与库仑土压力理论的适用性1朗肯理论求得的是墙背各点土压力强度分布，而库仑理论求得的是墙背上的总土压力2朗肯理论适用于填土外表为水平的无粘性土或粘性土的土压力计算3库仑理论只适用于填土外表为水平或倾斜的无粘性土，对粘性土只能用图解法计算被动土压力的计算常采用朗肯理
13、论(4) 挡土墙在满足墙背直立光滑且填土面水平的条件下，库仑土压力理论与朗肯土压力理论计算得 到的土压力是一致的9、饱和粘性土不同排水条件下的抗剪强度指标1. 不固结不排水剪(UU):试验过程中试样含水量和体积保持不变，加压过程中只引起试样的孔隙水压力变化,而有效应力不变，故抗剪强度亦不变。2. 固结不排水剪(CU):固结过程中试样含水量和体积减小 ，剪切过程中保持不变，只是孔隙水压力改变，破坏时孔隙水压力完全由试样受剪引起。3. 固结排水剪(CD):整个试验过程中始终翻开排水阀门，让试样充分排水固结，保持孔隙水压力为零，有效应力等于总应力。4土的变形性质及地基沉降计算1. 土的压缩性：土在压
14、力作用下体积缩小的的特性。压缩快慢与渗透性有关 透水性大的无粘性土，压缩过程短；透水性小的粘性土，压缩时间长。压缩试验：研究土的压缩性大小及其特征的室内试验方法。步骤：在压缩仪或固结 仪中完成。试验时，先用金属环刀取土，然后将土样连同环刀一起放入压缩仪，上 下各盖一块透水石，以便土样受压后能够自由排水，透水石上面再施加垂直荷载。侧限2. 压缩性指标：压缩系数，是评价地基土压缩性上下的重要指标之一，e-p曲线上任一 点的切线斜率，当外荷载引起的压力变化范围不大时，可近似丄e ei e2a tan =p P2 Piai-2表示压力间隔由pi=iookp增加到P2=2oo时所得压缩系数 a-2评定土
15、的压缩上下。a“pa时，为低压缩性土，0.1 MpaW a“<pa 时，为低压缩性土、> Mpa 压缩指数 公式4.5、Cc用来确定土的压缩性大小，Cc值愈大。土的压缩性愈高。一般认为Cc<0.2时。为低压缩性土； 时，属中压缩性土； Cc>0.4 时，属高压缩性土。 P71 压缩模量或侧限压缩模量：土体在完全侧限条件下，竖向附加应力c z与 相应的应变增量& z之比，用符号Es表示。Es= 1+e1la一般认为：Es<4Mpa时为高压缩性土； Es>15 Mpa时为低压缩性土： Es=415MPa 时属中压缩性土3. 载荷试验：由加荷稳压装置、反力
16、装置、观测装置三局部组成。变形模量：指土体在无侧限条件下，单轴受压时的应力与应变之比，用Eo表示弹性模量：无侧限条件下弹性阶段竖向应力与应变之比。E0与Es关系土的荷载试验终止加载的条件1承载板周围的土明显侧向挤出或发生裂纹。 沉降s急剧增大，荷载-沉降p-s丨曲线出现陡降段3在某一荷载下，24小时内沉降速度不能到达稳定标准。4沉降s大于等于0.06bb为承载板宽度或直径4. 应力历史：土在形成的地质年代中经受应力变化的情况应力路径：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。地基变形与时间的关系：主要取决于土的渗透性和土层厚度；饱和土的渗透固结过程，就是孔隙水压力向有效应力转化
17、的过程。土的固结：土体在外力作用下，压缩随时间增长的过程。天然土层分为三种固结状态 .超固结状态：天然土层在地质历史上受到过的固结压力Pc大于目前的上覆压力P1，即OC欧于1. .正常固结状态：土层在历史上最大固结压力作用下压缩稳定，但沉积后土层厚度无大变化，以后也没有受到过其他荷载的继续作用。2 2E° Es(1 )Es .欠固结状态：土层逐渐沉积到现在地面，但没到达固结稳定状态。5. 先期固结压力pc : 土在其生成历史中曾受过的最大有效固结压力。6. 沉降量的组成：瞬时沉降：加载后地基瞬时发生的沉降；采用弹性理论，采用不排水变形模量 sd主固结沉降：饱和与接近饱和的粘性土在根底
18、荷载作用下，随着超静孔隙水压力的消散，土骨架产生变形所引起的沉降；sc次固结沉降：主固结结束后，在有效应力不变的条件下，土骨架仍随时间发生变形.利用S-Igt曲线, 次固结指数进行计算 ss7. 太沙基一维固结理论的根本假定：(1) 土体是均质弹性，完全饱和；(2) 土粒和水不能压缩；(3) 水的渗出以及土的压缩只能沿竖向发生；(4) 水的渗流服从Darcy定理,且渗透系数k不变；(5) 孔隙比的变化与有效应力的变化成正比，压缩系数a不变；(6) 外荷载一次瞬时施加.渗透固结：土体中由附加应力引起的超静水压力随时间逐渐消散，附加应力转移到土骨架上，骨架上的有效 应力逐渐增加，土体发生固结的过程
19、称为渗透固结。5土的抗剪强度1. 土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力。土的抗剪强度的组成摩擦力滑动摩擦：剪切面土粒间外表粗糙所产生的摩擦咬合摩擦：土粒间相互嵌入所产生的咬合力 ，其引起土的剪胀颗粒的破碎与重排列粘聚力：由土粒间的胶结作用和各种物理-化学键力作用的结果，其大小与土的矿物组成和压密程度有关静电引力：包括库仑力仑力和离子-静电力范德华力：物质的极化分子与相邻另一极化分子间通过相反的偶极吸引胶结力：土或水中碳、硅、铅、铁等氧化物对土颗粒形成胶结作用，其粘聚力可达几百千帕表观粘聚力：如毛细力、非饱和土中吸力等2. 库仑定律：当土所受法向应力不很大时，土的抗剪强度与法向应力可近似用线
20、性关系表示，这一表征土体 抗剪强度与法向应力的公式即为库仑定律表达式=c 十柏性土| t无粘*柱土3莫尔一库仑强度理论简答。自己总结要点莫尔Mohr1910年提出当法向应力范围较大时，抗剪强度线往往呈非线性性质的曲线形状。抗剪强度指标c和0并非恒定值，而应由该点的切线性质决定。c随厅的增大而增加，0随厅的增大而减小。莫尔认为土中某点到达该点的抗剪强度时，即土发生破坏。莫尔认为 f=f丨为曲线，f=f用直线库仑定律：丨代替将莫尔曲线简化为直线，称之为莫尔一库仑强度理论。4.简述直接剪切试验和三轴压缩试验之间的优缺点和适用范围。 直接剪切试验的优缺点优点：直剪仪构造简单，操作简便，并符合某些特定条
21、件。缺点：1剪切过程中试样内的剪应变和剪应力分布不均匀。2剪切面人为地限制在上、下盒的接触面上，而该平面并非是试样抗剪最弱 的剪切面。3剪切过程中试样面积逐渐减小，且垂直荷载发生偏心，但计算抗 剪强度时却按受剪面积不变和剪应力均匀分布计算。4不能严格控制排水条件， 因而不能量测试样中的孔隙水压力。5根据试样破坏时的法向应力和剪应力， 虽可算出大、小主应1、3的数值，但中主应力 2无法确定。 三轴压缩试验的优缺点缺点：试样制备和试验操作比拟复杂，试样中的应力与应变仍然不够均匀。优点：1试验中能严格控制试样的排水条件， 准备测定试样在剪切过程中孔隙 水压力变化，从而可定量获得土中有效应力的变化情况
22、。2与直剪试验比照起 来，试样中的应力状态相对地较为明确和均匀，不硬性指定破裂面位置。3除抗剪强度指标外，还可测定如土的灵敏度、侧压力系数、孔隙水压力系数等力学 指标。6 土压力、地基承载力和土坡稳定1挡土墙结构一为了防止土体边坡的坍塌失稳，保护边坡的稳定，人工完成的构筑物2挡土墙的土压力：挡土墙后填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力。土压力：主动土压力：当挡土墙向离开土体方向偏移至墙后土体到达极限平衡 状态时，作用在墙背上的土压力称为主动土压力。用Ea表示。 被动土压力：当挡土墙在外力作用下，向土体方向偏移至墙体后土体到达极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力称为被动土压力。用Ep表示。 静止土压力：当挡土墙静止不动，墙后土体处于弹性平衡状态时，作用在墙背 上的土压力称为静止土压力。用 E。表示。静止压力强度用公式c 0=K0丫 Z提示：三者关系Ea <E。<Ep4. 朗肯理论与库仑理论的比拟简答相同点：朗肯与库仑土压力理论均属于极限状态，计算出的土压力都是墙后土体处于极限平衡状态下的主动与被动土压力 Ea和Ep。Pa不同点：研究出发点不同
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