土力学重点及试题及答案(4)

5．压缩系数a??de/dp，压缩模量Es?结试验，绘制压缩曲线得到。

6．超固结比OCR指的是土层历史上所经受的先期固结压力pc与现有覆盖土重p1之比，根据OCR的大小可把粘性土分为正常固结土，超固结土和欠固结土三大类。OCR<1的黏土属欠固结土。

7．土的压缩实验是在侧限条件下完成的。压缩定律是a??de/dp，其中a称为压缩系数，它反映了单位压力增量作用下土的孔隙比的减小。

1?e1a，则土的压缩性愈高，这两个指标通过固

9．压缩系数a?e1?e2p2?p2，a1?2表示压力范围，p1=地基某深度处土中自重应力，p2=地

基某深度处土中自重应力与附加应力之和的压缩系数，工程上常用a1?2来评价土的压缩性的高低，当

0.1?a1?2?0.1MPa?1a1?2?0.1MPa?0.5MPa?1?1时属于低压缩性土，当

?1时属中等压缩性土，当a1?2?0.5MPa时属

中等压缩性土。

10． 用分层总和法计算沉降时，采用压缩系数指标使沉降计算值偏小，采用基础中点下

附加应力指标又使计算值偏大，相互有所补偿。

10．饱和黏土的沉降由瞬时沉降，固结沉降，次压缩沉降组成。

11．压缩试验中，环刀土样置于刚性护环中，所以称此试验为侧限压缩试验，用该实验测的压缩指标a、Es称为压缩性指标，压缩试验每级荷载下压至变形稳定，所以由此试验测出的指标可用来计算地基的沉降。

二．问答题

1简述太沙基的有效应力原理。

答：?????u，饱和土中任意点的总应力?总是等于有效应力??加上孔隙水压力u。

2 用弹性理论求解土中附加应力的基本假设是什么？

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答：计算地基中的附加应力时，一般假定地基土是各向同性的、均质的线性变形体，而且在深度和水平方向上都是无限延伸的，即把地基看成是均质的线性变形空间（半无限体），这样就可以直接采用弹性力学中关于弹性半空间的理论解答。计算基底附加应力时，通常将基底看成是柔性荷载，而不考虑基础刚度的影响。

3 何谓土的附加应力？计算附加应力有何工程意义？

答：对一般天然土层来说，自重应力引起的压缩变形在地质历史上早已完成，不会再引起地基的沉降，附加应力则是由于修建建筑物以后在地基内新增加的应力，因此它是使地基发生变形，引起建筑物沉降的主要原因。

4．试列举出土中自重应力也能引起地面沉降的几种情况。

答：通常土的自重应力不会引起地基变形，因为正常固结土的形成年代很久，早已固结稳定。只有新近沉积的欠固结土或人工填土，在自重作用下尚未固结，需要考虑土的自重引起的地基变形。此外，地下水的升降，将会引起土中自重应力大小的变化，使土体发生变形（如压缩、膨胀或湿陷等）。

5． 试述Es、E0的物理意义？如何确定？主要用途？

答：压缩模量Es是在完全侧限的条件下得到的，为竖向正应力与相应的正应变的比值，该参数将用于地基最终沉降计算的分层总和法。

变形模量E0是根据现场载荷试验得到的，是指土在侧向自由膨胀条件下正应力与相应的正应变的比值。该参数将用于弹性理论法最终沉降计算中，但载荷实验中所规定

的沉降稳定标准带有很大的近似性。

6． 说明分层总和法利用公式?s?a(p1?p2)1?e1h1，计算h厚土层的沉降量时，公式中p1、

p2、e、a的物理意义？

答：p1：土层上下表面自重应力的平均值，(?c1??c0)/2。

p2土层上下表面自重应力的平均值(?c1??c0)/2与附加应力平均值

(?z1??z0)/2之和。

e为根据土层的自重应力平均值即p1，从压缩曲线上得到相应的孔隙比。 a为土层的压缩系数，a?e1?e2p2?p1，e2与p2对应。

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7． 何为地基的固结度？写出其表达式（分别用沉降量和有效应力表示）。

答：土的固结度是指地基土在某一压力作用下，经历时间t所产生的固结变形（沉降）量与最终固结变形（沉降）量之比。

用沉降量表示为 U?sct/sc 用有效应力表示为 U???zp。

8． 试说明压缩系数a的意义及其工程应用。

答：压缩系数是土体在侧限条件下孔隙比减小量与竖向有效应力增量的比值，即e?p曲线中某一压力段的割线斜率。为了便于比较，通常采用压力段由p1?0.1MPa增加到p2?0.2MPa时的压缩系数a1?2来评定土的压缩性如下：

当 a1?2?0.1MPa?1时，为低压缩性土；

0.1MPa_1?a1?2?0.5MPa?1 时，为中压缩性土； a1?2?0.5MPa?1时，为高压缩性土。 9． 试说明压缩模量Es的意义

答：压缩模量Es是在完全侧限的条件下得到的，为竖向正应力与相应的正应变的比值，

该参数将用于地基最终沉降计算的分层总和法。

10 简述“分层总和法”确定计算深度zn的方法。

答：地基沉降计算深度zn的新标准应满足下列条件：由该深度处向上取按表规定的计算

?应满足下述要求（包括考虑相临荷载的影响）厚度?z所得的计算沉降量?sn：

n?s?n?0.025??si?

i?1按上式所确定的沉降计算深度下如有较软弱土层时，尚应向下继续计算，至软弱土层中所取规定厚度?z的计算沉降量满足上式为止。

b (m) ?z(m) ?2 2?b?4 4?b?8 b?8 18 0.3 0.6 0.8 1.0

11。列举出影响基底压力分布规律的因素。

答：有基础刚度、荷载及土性等。

12．什么是基底附加压力？计算基底附加压力有何工程意义？

答：建筑物建造前，土中早已存在自重应力，基底附加压力是作用在基础底面的压力与基底处建前土中自重应力之差，是引起地基附加应力和变形的主要因素。

13．何为有效应力？研究有效应力有何工程意义？

答：饱和土是由固体颗粒构成的骨架和充满其间的水组成的两相体，当外力作用于土体

后，一部分由土骨架承担，并通过颗粒之间的接触面进行应力的传递，称为有效应力。另一部分则由孔隙中的水来承担，水虽然不能承担剪应力，但却能承受法向应力，并且可以通过连通的孔隙水传递，这部分水压力称为孔隙水压力。

土的变形（压缩）和强度的变化都只取决于有效应力的变化。引起土的体积压缩和抗剪强度发生变化的原因，并不是作用在土体上的总应力，而是总应力与孔隙水压力之间的差值——有效应力。孔隙水压力本身不能使土发生变形和强度的变化。这是因为水压力各方向相等，均衡的作用于每个土颗粒周围，因而不会使土颗粒移动，导致孔隙体积的变化。它除了使土颗粒受到浮力外，只能使土颗粒本身受到静水压力，而固体颗粒的压缩模量很大，本身压缩可忽略不计。另外，水不能承受剪应力，因此孔隙水压力自身的变化也不会引起土的抗剪强度的变化，正因为如此，孔隙水压力也被称为中性压力。

14．什么是基底压力？

答：建筑物的荷载是通过自身基础传给地基的。基底压力是作用于基础底面上的荷载效应，它与荷载的大小和分布、基础的刚度、基础的埋深以及地基土的性质等多种因素有关。 15．何为饱和粘性土的渗透固结？试说明固结过程中土中应力的转换过程（即渗透固结过程与有效应力原理的关系）。

答：饱和土在压力作用下随土中水体积减小的全过程，称为土的固结。在饱和土的固结过程中任意时间t，根据平衡条件，有效应力??与[超]孔隙水压力u之和总是等于总应力通常是指作用在土中的附加应力?z，即 ???u??z

由上式可知，当在加压的那一瞬间，由于u?u??z，所以???0，而当固结变形完全稳

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定时，则????z，u?0。因此，只要土中孔隙水压力还存在，就意味着土的渗透固结变形尚未完成。换而言之，饱和土的固结就是孔隙水压力的消散和有效应力相应增长的过程。

16．地基变形按其特征分为哪几种？其定义是什么？

答：分为瞬时沉降、固结沉降和次压缩沉降。

瞬时沉降是紧随着加压后地基即时发生的沉降，地基土在外荷载作用下其体积还来不及发生变化，主要是地基土的畸曲变形，也称畸变沉降、初始沉降或不排水沉降。

固结沉降是由于在荷载作用下随着土中超孔隙水压力的消散，有效应力的增长而完成的。

次压缩被认为与土的骨架蠕变有关；它是在超孔隙水压力已经消散、有效应力增长基本不变之后仍随时间而缓慢增长的压缩。

17．地下水位的变化对土的自重应力有何影响？当地下水位突然降落和缓慢降落时，对土的自重应力影响是否相同？为什么？

答：当地下水位在地基持力层中上升，使土的有效自重应力减小，反之，当地下水位在

地基持力层中下降，则土中有效自重应力增大。地下水位突然降落时，由于土还未来得及反应，地基的附加沉降不会发生，而当地下水缓慢降落时，地基土会由于有效自重应力增大而出现附加沉降。

18．有两相邻刚性建筑物，建于均质地基上，基底压力均匀分布，若两建筑物同时兴建，试问两建筑物是否会同时沉降，为什么？各向什么方向倾斜？若其中一个建筑物先建，经很多年后再建第二个建筑物，两建筑物的倾斜方向有无改变，为什么？

答：两建筑物同时修建时，两基础底部各自的附加压力会使地基产生变形，所以，两建筑物会同时发生沉降。由于两基底中心间产生的附加应力之和要大于在两基底中心以外部分的附加应力之和，因此两建筑物向两者中间即内侧倾斜。若其中一个建筑物先建，经很多年后，再建第二个建筑物时，后建的一个建筑物会向中心以外即外侧倾斜，因为第一个建筑物沉降时使其基底中心处以下的土密实，而周围的土的密实度逐渐减小，所以第二个建筑物沉降时会产生不均匀沉降，倾斜于土质较软的一侧。

19．高层建筑物经常由主楼和裙房组成，如从沉降的角度考虑，应先施工哪一部分比较合理，为什么？

答：从沉降的角度考虑，应先施工主楼，后建裙房。若先建裙房，然后使主楼和裙房结为一体，则由于主楼的沉降较裙房要大，必然会在两者之间产生不均匀沉降裂缝，这是建筑物的应该避免的。

20．为了减少建筑物不均匀沉降的危害，常采取那些工程措施，这些措施都有什么特点？

答：1.采用桩基础或深基础。2.人工加固地基。3.采用建筑、施工措施，是最简单且省钱的

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