列车运行控制系统
张亚东
博士
西南交通大学
2014年
第四章 列控系统地面设备功能原理
2014/12/11
2
轨道电路有两大基本功能： 1.实现列车占用检测 2.利用电磁感应原理实现与车载设备之间的 单向信息传输。
第一节 机车信号系统地面设备
机车信号原理图
2014/12/11 4
轨道电路按相邻轨道电路的绝缘方式，可分 为：有绝缘轨道电路、无绝缘轨道电路。 有绝缘轨道电路：通过钢轨进行物理分离后 再加入绝缘材料形成相应的机械绝缘节来实 现相邻轨道电路分隔的。 无绝缘轨道电路：不需要对钢轨进行物理分 离，而是利用电气绝缘节（调谐区）对轨道 电路信号所产生的谐振特性达到绝缘效果。 （优点：无需分隔钢轨，满足无缝长钢轨的 运用要求，易于实现牵引电流的回流，降低 车轮与钢轨的冲击和噪声，提高舒适度等）
一、ZPW-2000A无绝缘轨道电路
1.轨道电路基本原理
发送设备：所发送的信号具有指定的信 息特征，例如：信号的频率参数、相位 等。 接收设备：接收由轨道传送的信号并根 据信号的信息特征控制相应的防护设备， 如通过信号机的显示。 轨道绝缘：对钢轨上不同的轨道电路进 行分隔，避免信号的相互串扰。
轨道电路工作状态包括：调整状态、分路状态、 断轨状态。调整状态如下图所示：
分路状态
断轨状态 一种是列车在钢轨上行驶的冲击力使钢轨折断， 另一种是工务施工或自然灾害等使钢轨折断。 防护设备显示轨道电路“占用”信息，禁止列 车驶入本轨道电路。
为满足轨道电路反向运用的需要，发送 电缆和接收电缆、发送端与接收端的调 谐区、发送端与接收端的匹配变压器等 设备在结构和功能上都相同。
由于钢轨电感对信号传输衰耗很大，在钢轨线 路上每隔一段距离并接了补偿电容，保证轨道 电路的传输距离。
站内电码化： 为了能在站内连续不断地提供机车信号信息，必须 对站内轨道电路实行电码化，使站内轨道电路根据 相应的条件，在适当时机，转发或叠加发送机车信 号的信息。 范围：经道岔直向的接车进路中的所有区段和发车 进路中的所有区段，以及经道岔侧向的接车进路中 的股道区段。 闭环电码化：具有闭环检测功能的站内电码化。（ 即：能够实时检测信息是否确实发送至轨道）
2014/12/11 17
CTCS-2级列控系统
CTCS-2级是基于轨道电路和 应答器传输列车行车许可信 息并采用目标距离连续速度 控制模式监控列车安全运行 的列控系统。 包括:轨道电路、应答器 列控中心、车载设备等
车载设备
调度中心 CTC
列控中心
车站联锁
轨道 电路
应答器
道岔
信号机
基本工作原理
轨道电路功能：
实现列车占用检查 提供行车许可及闭塞分区数量
应答器功能：
提供临时限速和进路信息 线路允许速度和闭塞分区长度等
车载设备功能：
综合轨道电路、应答器信 息和动车组参数，自动生 成连续速度控制模式曲线 ，实时监控列车安全运行
轨道电路为 CTCS-2提供连续 的行车许可
速度曲线
CTCS-2级列控系统—行车许可
?轨道电路以码序形式提供空闲闭塞分区数量。 ?应答器提供闭塞分区长度和线路允许速度。 ?车载设备综合计算出目标距离，生成速度曲线。
当前码序：
---L5
空闲数量：
---7
目标距离： ----m 10500m
1300 + 1250 +1300 + 1350 +1300 +1350 +1300 +1350 =10500m 速度曲线
码序 空闲分区数量
2014/12/11
L5 7
L4 6
L3 5
L2 4
20
L 3
LU 2
U 1
HU 0
（培训体系）主控系统培训
主控系统培训 功率控制功能的实现 偏航控制功能的实现 自动偏航 1、当前风速大于偏航设定风速（2.5m/sor3m/s） 2、机组未且网发电且当前风速小于启动风速（3m/sor3.5m/s）时不启动偏航 3、偏航条件：偏航程序1激活时，120s内风向偏差大于16度 偏航程序2激活时，60s内风向偏差大于8度 4、偏航程序1和2切换条件：平均风速大于6m/s或瞬时风速大于10m/s，偏航程序1—>2 平均风速小于7m/s，偏航程序2—>1 手动偏航 1、通过操作面板（软件）实现手动偏航 2、通过手动偏航开关（硬件）实现手动偏航 见主控图29页 自动解缆
自动解缆条件：●电缆扭曲角度大于等风解缆角度（430°）同时风速小于3m/s ●电缆扭曲角度大于停机解缆角度（760°） 偏航时：偏航制动器保持残余压力（15bar） 解缆时：偏航制动器完全松开 安全保护功能的实现 超速保护 软件超速保护（主控通过转速传感器监测到机组转速超过保护定值） 硬件超速保护（超速模块监测到机组转速超过保护定值） 超速模块保护值的设置：输入信号脉冲频率值，以低速轴设置为例，若设置为10，意 味着输入信号频率为10Hz，即输入10个脉冲每秒，600个脉冲每分钟，低速轴转动 壹圈输入24个脉冲，则转速保护设定值为600/24=25rpm 振动保护 软件振动保护（主控通过4084振动模块监测到机组振动超过保护值） 齿轮箱振动保护：X方向：1级振动0.06g2级振动0.1g
Y方向：1级振动0.015g2级振动0.025g 塔筒振动保护：X方向：1级振动0.06g2级振动0.1g Y方向：1级振动0.06g2级振动0.1g 硬件振动保护（机组通过振动开关中断安全链回路实现机组硬件振动保护） 电网保护 电压保护：过压：1.1Un0.2s欠压：0.9Un0.2s0.8Un0s 电流保护：70A壹相和其余俩相平均值or25%壹相和其余俩相平均值 相位保护：三相偏差同时大于4度（电网矢量波动）俩相偏差大于6度（相位偏差过大）温度监测和保护
填空： 土体一般由固相（固体颗粒）、液相（土中水）和气相（气体）三部分组成，简称“三相体系二 常见的粘土矿物有：蒙脱石、伊利石和高岭石。 由曲线的形态可评定土颗粒大小的均匀程度。如曲线平缓则表示粒径大小相差很大，颗粒不均匀，级配良好；反之, 则颗粒均匀，级配不良。 颗粒分析试验方法：对于粒径大于0. 075mm的粗粒土，可用筛分法；对于粒径小于0. 075mm的细粒土，可用沉降分析法（水分法）。 土的颗粒级配评价：根据颗粒级配曲线的坡度可以大致判断土的均匀程度或级配是否良好。 粒径级配曲线：颗粒级配曲线的越陡，说明颗料粒径比较一致，级配不良。相反，颗粒级配曲线的越缓，说明颗粒不均匀，级配良好。 土中水按存在形式分为：液态水、固态水和气态水。土中液态水分为结合水和自由水两大类；结合水可细分为强结合水和弱结合水两种。 含水量试验方法：土的含水量一般采用“烘干法”测定；在温度100?105°C下烘至恒重。 塑性指数1P越大，表明土的颗粒愈细，比表面积愈大，土的粘粒或亲水矿物含量愈高，土处在可塑状态的含水量变化范围就愈大。 槊性指数定名土类按槊性指数：Ip >17为粘土；10
：正常毛细水带、毛细网状水带、毛细悬挂水带三种。：不固结不排水 剪、固结不排水剪、固结排水剪。形式有：整体剪切破坏、局部剪切破坏、刺入剪切破坏；，小于某粒径土的百分含量y 与土粒粒径x 的关系为y=0.5x ，则该土的曲率系数为1.5，不均匀系数为6，土体级配不好（填好、不好、一般）试验土样体积60cm3，质量300g ，烘干后质量为260g ，则该土样的干密度为4.35g/ cm 3 。为300g ，恰好成为塑态时质量为260 g ，恰好成为液态时质量为340 g ，则该土样的液性指数为0.5，自然状态下土体处于可塑状态。流速度为0.1m/s ，该土样的渗透系数为5×10-8 m/s ，则当水在土样中流动时产生的动水力为2×1010 N/m 3。2m ，宽1m ，自重5kN ，上部载荷20kN ，当载荷轴线与矩形中心重合时，基底压力为12.5kN/m 2；当载荷轴线偏心距为基础宽度1/12时，基底最大压力为18.75kN/m 2，基底最 小压力为6.25kN/m 2。工程上常用不同粒径颗粒的相对含量来描述土的颗粒组成情况，计算地下水位以下土层的自重应力时应当用有效重度。可用塑性指数来衡量。用液性指数来描 水在砂性土体中渗流过程中，渗流速度与水头梯度成正比。动水力指水流作用在单位体积土体中土颗粒上的力。：土的有效应力等于总应力减去孔隙水压力；土的有效应力控制了土的变形及强度性能。：外界力的作用破坏了土体内原有的应力平衡状态；土的抗剪强度由于受到外界各种因素的影响而降低。 答：土的密度ρ=m/v ；土粒密度ρ=ms/vs ；含水量；ω=m ω/ms ； 干密度ρd=ms/v ；饱和密度ρsat=（mw+ms ）/v ；浮重度γ’=γsat-γw ；孔隙比e=vv/vs ；孔隙率n=vv/v ；饱和度 Sr=vw/vv 。答：土的矿物成分、颗粒形状和级配；含水量；原始密度；粘性土触变 、液限、塑性指数和液性指数？怎样测定？答：1.塑限：粘性土由半固态变到可塑状态的分界含水量，称为塑限。用“搓条法”测定；2.液限：粘性土由可塑状态变化到流动状态的分界含水量，称为液限。用“锥式液限仪”测定；3.塑性指数：液限与塑性之差。4.液限指数：IL=（ω-ωp ）/（ωL -ωp ）， 天然含水量用“烘干法”测定。？其测定方法有哪些？答：1.土体抵抗剪切破坏的极限承载能力，称为土的抗剪强度 2.测定方法有：直接剪切试验；三轴剪切试验；无侧限抗压试验；十字板剪切试验；大型 有哪几种确定方法？答：1.是指地基土单位面积上所能承受荷载的能力；2.确定方法有：现场载荷试验；理论计算；规范法。 及冻胀现象对工程的危害？答：1.其主要原因是，冻结时土中未冻结区水分向冻结区迁移和积聚的结果；2.对工程危害：使道路路基隆起、鼓包，路面开裂、折断等；使建筑物或桥梁抬起、开裂、倾斜或倒塌。 ，可能出现怎样的工程危害，试根据所学土力学知识说明危害成因及处理方法？答：1.基坑开挖采用表面直接排水可能发生流沙现象；原因是动水力方向与土体重力方向相反，当土颗粒间的压力等于0时，处于悬浮状态而失稳，则产生流沙现象；处理方法为采用人工降低地下水位的方法进行施工。 2.路堤两侧有水位差时可能产生管涌现象；原因是水在砂性土中渗流时，土中的一些细小颗粒在动水力作用下被水流 带走；处理方法为在路基下游边坡的水下部分设置反滤层。前许多都出现了下述现象：路面松软、开裂、冒泥（翻浆）。试根据所学土力学知识说明现象成因及影响因素？答：成因主要来源于季节性冻土的冻融，影响因素如下：1.土的因素：土粒较细，亲水性强，毛细作用明显，水上升高度大、速度快，水分迁移阻力小，土体含水量增大，导致强度降低，路面松软、冒泥；2.水的因素：地下水位浅，水分补给充足，所以冻害严重，导致路面开裂；3.温度的因素。冬季温度降低，土体冻胀，导致路面鼓包、开裂。春季温度升高，土体又会发生融沉；。 地基荷载是否为基底压力？请说明原因？答：不是。1.由于桥墩基础埋置较深，基础底面荷载是作用在地基内部某深度处；2.因此计算附加应力时应去除基础所占空间处原有土体自重的影响， 即计算桥墩基础下的地基附加应力时应用P 0计算；3.P 0=p-γD （p-基底压力，γ-土体重度，D-基础埋深）土坡、粘性土土坡的坡高是否受限制？请说明原因？答：1.砂性土土坡的坡高不受限制；根据土坡稳定性分析理论，砂性土的安全系数为：K=tan Φ/tan β,所以只要坡角不超过其内摩擦角即可，与坡高无关；;2.粘性土土坡的坡高受
. A 西南交通大学2004—2005学年第二学期考试试卷 课程：土力学 自然班教学班姓名学号 一、解释或说明（每题2分，共10分） 1. 孔隙比 2. 相对密实度 3. 附加应力 4. 主动土压力 5. 前期固结压力
二、判断题（正确者在题后的括号中打“√”，错误者打“×”且不需改正。每题1分，共计 8分） 1．粘土矿物是化学风化的产物。 （ ） 2．粉土通常是单粒结构形式。 （ ） 3．土的压缩通常是土中孔隙减小及土颗粒压缩的结果。 （ ） 4．压缩模量是土在无侧限压缩时的竖向应力与应变之比。 （ ） 5．按太沙基一维固结理论，固结度与地表荷载大小无关。 （ ） 6．在直剪试验时，剪切破坏面上的剪应力并不是土样所受的最大剪应力。（ ） 7．地基的局部剪切破坏通常会形成延伸到地表的滑动面。 （ ） 8．墙背光滑是朗肯土压力理论的基本假设。 （ ） 三、单项选择题（每题2分，共30分） 1．当 时，粗粒土具有良好的级配。 A. 5u C ≥且13c C ≤≤ B. 5u C ≤且13c C ≤≤ C. 5c C ≥且13u C ≤≤ D. 5u C ≤或13c C ≤≤ 2．下列矿物质中，亲水性最强的是 。 A. 伊利石 B. 蒙脱石 C. 高岭石 D. 石英 3．对填土，我们可通过控制 来保证其具有足够的密实度。 A. s γ B. γ C. d γ D. sat γ 4．一块1kg 的土样，置放一段时间后，含水量由25%下降到20％，则土中的水减少了 kg 。 A. 0.06 B. 0.05 C. 0.04 D. 0.03 5. 在下列指标中，不可能大于1的指标是 。 A. 含水量 B. 孔隙比 C. 液性指数 D. 饱和度 6. 测得某粘性土的液限为40％，塑性指数为17，含水量为30%，则其相应的液性指数为 。 A. 0.59 B. 0.50 C. 0.41 D. 0.35
西南交通大学2019－2020学年第(一)学期考试试卷 课程代码 6335010 课程名称 结构力学AI （A 卷）考试时间 130分钟 阅卷教师签字： 必做题：第一题：考试诚信承诺书。 我郑重承诺：我愿意服从学校本次考试的安排，承认考试成绩的有效性，并已经认真阅读、了解了《西南交通大学考试考场管理办法》和《西南交通大学本科生考试违规处理办法》，我愿意在本次考试过程中严格服从监考教师的相关指令安排，诚信考试。如果在考试过程中违反相关规定，我愿意接受《西南交通大学本科生考试违规处理办法》的规定处理。您是否同意： A. 同意 B. 不同意 选择B 选项，本次考试无效。 一、是非题（共5小题，以O 表示正确，以X 表示错误。共10分） 1.(本小题2分) 图中链杆1和2的交点O 可视为虚铰 。( ) O 2.(本小题2分) 图示结构M A （右侧受拉为正）等于F P a 。（ ） 班 级 学 号 姓 名 密封装订线 密封装订线 密封装订线
3.(本小题2分) 图示结构，用位移法求解时 ，基本未知量为二个线位移和四个角位移。 = （ ） 4、(本小题2分) 图示结构支座B 向下发生支座位移Δ，A 截面的竖向位移大小与C 支座的弹性系数K 无关。 （ ） 5、(本小题2分) 力法方程是沿基本未知量方向的位移协调方程。 （ ） 二、选择题（ 将选中答案的字母填入括弧内,总计15分） 1.(本小题3分)图中取 A 的竖向和水平支座反力为力法的基本未知量X 1(向上)和X 2(向左)， 则柔度系数： A ．δδ112200><, ； B ．δδ112200<>, ； C ．δδ112200<<, ； D ．δδ112200>>, 。 ( ) 2.(本小题3分) 静定结构的内力计算与： ( ) A. EI 无关 ； B. EI 相对值有关 ； C. EI 绝对值有关 ； D. E 无关，I 有关 。
《土力学》课程教学大纲 一、课程的性质和目的 《土力学》是土木工程专业的专业基础课。开设《土力学》课程的目的，主要是为了使学生掌握土力学的基本概念和基本原理及土力学实验技术，初步了解土力学原理在土木工程中的应用。 二、课程基本要求 通过本课程学习，学生应达到下列要求： 1、了解土的基本性质，理解由于土的特殊性而引起的特殊工程性质以及相应的工程问题。初步掌握土力学实验原理与技术。 2、理解土的固结、压缩以及渗透等基本的力学概念，掌握土的有效应力原理，能够进行地基沉降及固结计算。 3、掌握土的破坏和极限平衡条件，深入理解极限平衡条件在地基承载力、土坡稳定性和土压力问题中的应用。掌握地基承载力的确定方法、土坡稳定性分析常用的瑞典条分法、土压力计算的基本原理与方法。 三、课程教学基本内容（44学时） 该课程主要讲述土的基本物理性质，土的固结、压缩以及渗透理论，土的强度破坏理论和极限平衡条件，地基承载力的确定、土压力和土坡稳定性的计算问题。 (一)土的物理性质及工程分类（6学时） 1. 土的生成、特点；土三相（土粒、水、气）组成、土的颗粒级配曲线（2学时） 2 土的物理状态；（3学时） 3土的结构；土的分类；土的压实性（2学时） (二) 土的渗透性和渗流问题（2学时） 1渗透定律、渗透系数（1学时） 2渗透力及临界梯度; （1学时） (三) 土体中的应力计算（8学时） 1土的应力状态土体的自重应力计算；（2学时） 2附加应力计算；基底接触压力计算（2学时） 3 有效应力原理；（2学时）
4 孔压系数，应力路径；（2学时） (四) 土的压缩性（7学时） 1土的压缩性（2学时） 2 地基沉降计算（压缩层厚确定、分层）（2学时） 3饱和粘土地基一维渗透固结理论；（2学时） 4地基的容许沉降量及措施（1学时） （五）土的抗剪强度(6学时） 1库仑定律、土中一点应力的极限平衡方程；（2学时） 2土抗剪强度试验方法；土抗剪强度机理及影响因素；（2学时） 3 各类抗剪强度指标；（2学时） (六) 挡土结构物上的土压力（6学时） 1土压力的概念, 静止土压力（2学时） 2 朗肯土压力计算, 几种常见主动土压力计算（2学时） 3 库仑土压力；朗肯理论与库仑理论比较（2学时） （七）土坡稳定分析（4学时） 1土坡稳定的概念，无粘性土坡稳定分析；（2学时） 2粘性土坡的稳定分析（条分法）（2学时） （八）地基承载力（4学时） 1 地基变形失稳形式；（2学时） 2地基容许承载力的确定。（2学时） 四、实验内容（12学时） 1 筛分试验：土级配曲线绘制及级配状态分析（2学时） 2 土界限含水量的测定：液限、塑限的测定方法及应用目的（4学时） 3 土的压缩试验：e～p曲线测定、压缩系数、压缩模量计算（4学时） 4 抗剪强度试验：强度指标c、φ的确定（2学时） 五、先修课程要求 高等数学、材料力学、水力学，建筑材料 六、教材及教学参考书 《土力学》，梁钟琪主编，中国铁道出版社
楼控系统现场设备调试流程 一、系统构成及功能 1. 新风系统 （1）无加湿系统：现场安装新风风阀电动执行器、水阀及电动执行器、送风温度传感器、滤网压差开关、送风风机压差开关、防冻开关（北方地区），DDC控制箱（内装HW-BA5201模块及电源）。可实现手自动方式转换，手动状态下控制风机启停、风阀打开关闭、水阀开度调节，实时监视送风温度、过滤网堵塞报警、送风风机故障报警、防冻开关报警。自动状态下根据用户设定的时间任务列表，定时启停新风风机；根据用户设定的送风温度值，与送风口的温度传感器实测出的温度值比较，用PID算法控制电动水阀的开度值，调节冷/热水量，使送风温度保持在所要求的范围内；当风机关闭时，水阀开度关至较小开度（20－40%，北方地区适用，南方地区可全部关闭），以保证水系统冬季不被冻坏； 新风入口处的风阀执行器与风机连锁，当送风机启动时，新风风阀全开，当送风风机停止时，新风风阀全关；通过检测新风温度，可进行系统冬/夏季和过渡季节转换，夏季时,系统供冷水,当送风温度高于设定值时,调节水阀开度增大,使送风温度下降;冬季时，系统供热水，当送风温度低于设定值时，调节水阀开度增大, 使送风温度上升；在过渡季节则将水阀关闭，利用室外新风给室内通风换气；在冬季当防冻开关报警时，将切断风机电路，停止风机运转，同时关闭新风阀, 调节水阀开度增大；当风机压差开关
报警时，将停止风机运行。 （2）带加湿系统：安装新风风阀电动执行器、水阀及电动执行器、送风温湿度传感器、滤网压差开关、送风风机压差开关、防冻开关（北方地区），DDC控制箱（内装HW-BA5201模块及电源）。 在无加湿的基础上，增加加湿功能。根据用户设定的湿度上限、下限值，和送风湿度传感器测出的湿度值比较，决定是否启、停加湿器或调节加湿阀开度。当传感器测出的湿度值大于用户设定的湿度上限时，停止加湿器工作；当传感器测出的湿度值小于用户设定的湿度下限时，启动加湿器。水阀的调节及联锁保护与无加湿系统相同。 2. 空调系统 （1）无加湿系统：安装新风风阀电动执行器、回风风阀电动执行器、水阀电动执行器、送风温度传感器、回风温度传感器、滤网压差开关、送风、回风风机压差开关、防冻开关（北方地区），DDC控制箱（内装HW-BA5201模块及电源）等。可实现手自动方式转换，手动状态下控制风机启停、新风风阀开度调节、回风风阀开度调节、水阀开度调节，实时监视送风温度、回风温度、过滤网堵塞报警、送风、回风风机故障报警、防冻开关报警。自动状态下根据用户设定的时间任务列表，定时启停送风风机；根据用户设定的回风温度值，与回风口的温度传感器实测出的温度值比较，用PID算法控制电动水阀的开度值，调节冷/热水量，使送风温度保持在所要求的范围内；新风阀、
土力学复习资料 第一章绪论 1.土力学的概念是什么？土力学是工程力学的一个分支，利用力学的一般原理及土工试验，研究土体的应力变形、强度、渗流和长期稳定性、物理性质的一门学科。 2.土力学里的"两个理论，一个原理"是什么？强度理论、变形理论和有效应力原理 3.土力学中的基本物理性质有哪四个？应力、变形、强度、渗流。 4. 什么是地基和基础？它们的分类是什么？ 地基:支撑基础的土体或岩体。分类:天然地基、人工地基基础:结构的各种作用传递到地基上的结构组成部分。根据基础埋深分为:深基础、浅基础 5.★地基与基础设计必须满足的三个条件★ ①作用于地基上的荷载效应（基底压应力）不得超过地基容许承载力特征值，挡土墙、边坡以及地基基础保证具有足够防止失稳破坏的安全储备。即满足土地稳定性、承载力要求。 ②基础沉降不得超过地基变形容许值。即满足变形要求。 ③基础要有足够的强度、刚度、耐久性。 6.若地基软弱、承载力不满足设计要求如何处理？需对地基进行基础加固处理，例如采用换土垫层、深层密实、排水固结、化学加固、加筋土技术等方法进行处理，称为人工地基。 7.深基础和浅基础的区别？ 通常把埋置深度不大(3~5m)，只需经过挖槽、排水等普通施工程序就可以建造起来的基础称为浅基础;反之，若浅层土质不良，须把基础埋置于深处的好地层时，就得借助于特殊的施工方法，建造各种类型的深基础(如桩基、墩基、沉井和地下连续墙等。) 8.为什么基础工程在土木工程中具有很重要的作用？ 地基与基础是建筑物的根本，统称为基础工程，其勘察、设计、施工质量的好坏直接影响到建筑物的安危、经济和正常使用。基础工程的特点主要有:①由于基础工程是在地下或水下进行，施工难度大②在一般高层建筑中，占总造价25％，占工期25％~30％③隐蔽工程，一旦出事，损失巨大且补救困难，因此基础工程在土木工程中具有十分重要的作用。 第二章土的性质与工程分类 1.土:连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，经过不同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。 2.三相体系:固相（固体颗粒）、液相（土中水）、气相（气体）三部分组成。 3.固相:土的固体颗粒，构成土的骨架，其大小形状、矿物成分及组成情况是决定土物理性质的重要因素。 土的矿物成分:土的固体颗粒物质分为无机矿物颗粒和有机质。 颗粒矿物成分有两大类:原生矿物、次生矿物。 原生矿物:岩浆在冷凝过程中形成的矿物，如石英、长石、云母。 次生矿物:原生矿物经化学风化作用的新的矿物，如黏土矿物。 黏土矿物的主要类型:蒙脱石、伊利石、高岭石（吸水能力逐渐变小） 土的粒组:粒度:土粒的大小。粒组:大小、性质相近的土粒合并为一组。画图: <——0.05——0.075——2——60——200——>粒径(mm) 粘粒粉粒| 砂粒圆砾| 碎石块石 细粒| 粗粒| 巨粒 土的颗粒级配：土中所含各颗粒的相对含量，以及土粒总重的百分数表示。△ 颗粒级配表示方法: 曲线纵坐标表示小于某土粒的累计百分比，横坐标则是用对数值表示的土的粒径。曲线平缓则表示粒径大小相差很大，颗粒不均匀，级配良好；反之，则颗粒均匀，级配不良。*书本P7 表2.2和图2.5 判断土质的好坏。
二、主观题(共9道小题) 20. 影响基底压力分布的因素有哪些？在什么情况下可将基底压力简化为直线分布？ 答：（1）影响基底压力分布的因素有：基础刚度，荷载大小及分布，基础埋深，地基土性质等 （2）据弹性力学中圣维南原理，基础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，基本不受基底压力分布形式的影响，因此对于有一定刚度以及尺寸较小的柱下单独基础和墙下条形基础，其基底压力可近似按直线分布计算。 21. 什么是先期固结压力？依据先期固结压力划分几类沉积土。 答：（1）天然土层在历史上经受过最大的固结压力（土体在固结过程中所受的最大有效应力），称为先期固结压力。 （2）依据先期固结压力将沉积土分为正常固结土，超固结土，欠固结土三类：正常固结土在历史上所受的先期固结压力等于现有覆土重；超固结土在历史上曾受过的先期固结压力大于现有覆土重；而欠固结土的先期固结压力小于现有覆土重。 22. 比较直剪试验与三轴试验的优缺点： 答：（1）直剪试验： 优点：构造简单，操作方便。 缺点：剪切破坏面不是最薄弱面；剪切面上应力分布不均匀，边缘处出现应力集中现象；剪切过程中土样剪切面积减小，但计算抗剪强度按原面积计算；试验时不能严格控制排水条件，不能测孔隙水压力，特别对饱和黏土不理想。 （2）三轴压缩试验： 优点：能严格控制排水条件及测孔隙水压力；破坏面为最弱面；可测土的其他力学性质；一般三轴试验结果可靠，对于重要工程，必须用三轴试验测土的强度指标。 缺点：构造复杂，操作困难；试件中主应力σ2=σ3，而实际上土的受力状态未必都为轴对称情况。 23. 土的变形模量与压缩模量的关系？
二、主观题(共5道小题) 21. 22.试比较说明朗肯土压力理论和库仑土压力理论的优缺点和存在的问题？ 答：（1）朗肯土压力 优点：概念明确、公式简单易记，对粘性土和非粘性土都可以直接计算； 缺点：忽略了墙背与土之间的摩擦力，应用范围受到限制； 适用：墙背直立光滑、墙后填土面水平。 （2）库仑土压力 优点：考虑了墙背与土之间的摩擦力，可用于墙背倾斜、墙后填土面倾斜的情况； 缺点：不能直接计算粘性土的土压力。对于破裂面是平面的假设只有在摩擦角较小时才近似正确。 适用：对墙背与墙后填土形状无要求。 23.简述用分层总和法求基础沉降的方法步骤。 答：<1> 根据作用在基础上的荷载的性质，计算基底压力和分布 <2> 将地基分层． <3> 计算地基中土的自重应力分布 <4> 计算地基中垂向附加应力分布 <5> 按算术平均求各分层平均自重应力和平均附加应力 <6> 求第I层的压缩量， <7> 将各个分层的压缩量累加，得到地基的总的沉降量. 24.地基的三种承载力是什么？三种常见地基破坏形态是哪些？
答：地基承载力：地基承受荷载的能力；极限承载力：地基破坏时所对应的基底压力；容许承载力：保证地基不发生破坏（不产生过大沉降）留有一定安全储备时所允许的最大基底压力；常见的三种地基破坏分别是整体剪切破坏，局部剪切破坏和冲切破坏。 25.试比较说明朗肯土压力理论和库仑土压力理论的优缺点和存在的问题？ 答：（1）朗肯土压力 优点：概念明确、公式简单易记，对粘性土和非粘性土都可以直接计算； 缺点：忽略了墙背与土之间的摩擦力，应用范围受到限制； 适用：墙背直立光滑、墙后填土面水平。 （2）库仑土压力 优点：考虑了墙背与土之间的摩擦力，可用于墙背倾斜、墙后填土面倾斜的情况； 缺点：不能直接计算粘性土的土压力。对于破裂面是平面的假设只有在摩擦角较小时才近似正确。 适用：对墙背与墙后填土形状无要求。
土力学与基础工程 0.土：地球表面的整体岩石在大气中经受长期的风化作用而形成的、覆盖在地表上碎散的、没有胶结或胶结很弱的颗粒堆积物。 1.土的主要矿物成分：原生矿物：石英、长石、云母 次生矿物：主要是粘土矿物，包括三种类型 高岭石、伊里石、蒙脱石 2.粒径：颗粒的大小通常以直径表示。称为粒径（mm）或粒度。 3.粒组：粒径大小在一定范围内、具有相同或相似的成分和性质的土粒集合。 4.粒组的划分：巨粒(>200mm) 粗粒(0.075~200mm) 卵石或碎石颗粒(20~200mm) 圆砾或角砾颗粒(2~20mm) 砂(0.075~2mm) 细粒(<0.075mm)粉粒(0.005~0.075mm) 粘粒(<0.005mm) 5.土的颗粒级配：土由不同粒组的土颗粒混合在一起所形成，土的性质主要取决于不同粒组的土粒的相对含量。土的颗粒级配就是指大小土粒的搭配情况。 6.级配曲线法：纵坐标：小于某粒径的土粒累积含量 横坐标：使用对数尺度表示土的粒径，可以把粒径相差上千倍的粗粒都表示 出来，尤其能把占总重量少，但对土的性质可能有主要影响的颗粒部分清楚 地表达出来. 7.不均匀系数：可以反映大小不同粒组的分布情况，Cu越大表示土粒大小分布范围广，级配良好。 8.曲率系数：描述累积曲线的分布范围，反映曲线的整体形状 9.土中水-土中水是土的液体相组成部分。水对无粘性土的工程地质性质影响较小，但粘性
土中水是控制其工程地质性质的重要因素，如粘性土的可塑性、压缩性及其抗剪性等，都直接或间接地与其含水量有关。 10.结晶水：土粒矿物内部的水。 11.结合水：受电分子吸引力作用吸附于土粒表面的土中水。 12.自由水：存在于土粒表面电场影响范围以外的土中水。 13.表示土的三相组成部分质量、体积之间的比例关系的指标，称为土的三相比例指标。主 要指标有：比重、天然密度、含水量（这三个指标需用实验室实测）和由它们三个计算得出的指标干密度、饱和密度、孔隙率、孔隙比和饱和度。 14.稠度：粘性土因含水量的不同表现出不同的稀稠、软硬状态的性质称为粘性土的稠度。 15.粘性土的界限含水量：同一种粘性土随其含水量的不同，而分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态。由一种状态转变到另一种状态的分界含水量，叫界限含水量 16.可塑性是粘性土区别于砂土的重要特征，可塑性的大小用土处在可塑状态时的含水量的变化范围来衡量，从液限到塑限含水量的变化范围越大，土的可塑性越好。 17.塑性指数：指液限和塑限的差值（省去%号），即土处在可塑状态的含水量变化范围，用IP表示。 18.塑性指数是粘性土的最基本、最重要的物理指标，其大小取决于吸附结合水的能力，即与土中粘粒含量有关，粘粒含量越高，塑性指数越高（粘土矿物成分、水溶液）。 19.液性指数：粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比，用I L表示。 20.液性指数表证天然含水量与界限含水量间的相对关系，可塑状态的土的液性指数在0~1之间；液性指数大于1，处于流动状态；液性指数小于0，土处于固态或半固体状态。21.渗透：土孔隙中的自由水在重力作用下发生运动的现象称为水的渗透，而土被水流透过的性质，称为土的渗透性。 22.土渗透性的影响因素：土的粒度成分及矿物成分、合水膜厚度、土的结构构造、水的粘滞度、土中气体 23.渗透水流施于单位土体内土粒上的力称为渗流力、动水压力。
1、某一块试样在天然状态下的体积为60cm3，称得其质量为108g ，将其烘干后称得质量为96.43g ，根据试验得到的土粒相对密度ds 为2.7，试求试样的湿密度、干密度、饱和密度、含水率、孔隙比、孔隙率和饱和度。 【解】（1）已知V ＝60cm3，m=108g ， 得 ρ=m ／ v=180 ／ 60=1.8g/cm3 （2）已知ms=96.43g ， 则 mw=m －ms=108－96.43=11.57g 于是 w= mw ／ ms ＝11.57／96.43=12% （3）已知ds=2.7，则 Vs= ms ／ ρs=96.43 ／2.7＝35.7cm3 Vv=V －Vs=60－35.7＝24.3cm3 于是 e= Vv ／ Vs ＝24.3 ／35.7=0.68 （4） n= Vv ／ V ＝24.3 ／60=40.5％ （5）根据ρw 的定义 Vw = mw ／ρw=11.57 ／1＝11.57cm3 于是 St= Vw ／ Vv=11.57 ／24.3＝48％ 2、某一施工现场需要填土，基坑的体积为2000m3，土方来源是从附近土丘开挖，经勘察，土的比重为 2.70,含水量为15%，孔隙比为0.60，要求填土的含水量为17%，干重度为17.6KN/m3，问： ⑴取土场土的重度、干重度和饱和度是多少？ ⑵应从取土场开采多少方土？ ⑶碾压时应洒多少水？填土的孔隙比是多少？ 31,0.6,10.6 1.6, 2.701 2.70 0.15 2.700.405 0.4052.700.405 3.105 3.1051019.41/,1.6 2.701.6 s s s s s s s s w s w w w s w s d d d e V m m m m V m m m m g g kN m V m g g V ρρωργργρ=∴===+=+===?===?====+=+=∴==?===V V 令V 与在数值上相等， 取土场的土的重度为： 土的干重度为：V V V V V ＝＝331016.88/,2.700.6 1.01020.63/1.6s v w sat sat kN m m V g g kN m V ργρ?=++?= =?=土的饱和重度为：＝ 2）设原状土的体积为V , 则()1S V V e =+---------①
西南交通大学2008－2009学年第(二)学期考试试卷（茅）（A ） 课程代码 0130700 课程名称 土力学 考试时间 120 分钟 一、解释或说明 （每题3分，共5小题，15分） 1. 不均匀系数 2. 塑限 3. 灵敏度 4. 超固结土 5. 被动土压力 班 级 学 号 姓 名 密封装订线 密封装订线 密封装订线
二、简答题（16分） 1. 如图所示的半径为3m的圆形土质隧道，土的粘聚力为c，内摩擦角为?。设土体受力为轴对称的，即土体中任一点的轴向应力σr及环向应力σt只与距圆心的距离r有关，且σr及σt均为主应力，土体处于弹性状态时的应力分布形式如图所示。试分析说明：（1）隧道开挖后，土体最易发生剪切破坏的位置是哪里？为什么？（2）在隧道的周边上，当土体发生塑性破坏时，其环向应力σt与c、?的关系。（本题8分）
2. 如图所示的土层，设饱和黏土层1、2的性质完全相同，在均匀满布荷载 ．．．．．．作用下发生固结，试分析：（1）在固结过程中，土层1、2中的最大孔隙水压各发生在什么位置？ （2）同一时刻，哪个土层的固结度更大？为什么？ （3）若土层1固结度达到80%需要300天，土层2达到同样的固结度需要多少天？ （本题8分）Array 不透水层
三、计算题（共6小题，69分） 1. 填土的土粒比重为 2.7。碾压前的重度为15.5kN/m3，含水量21％，厚度0.4m；碾压后的重度为19.5kN/m3，含水量为19％。试计算：（1）碾压后 ．．．的．土的干重度、饱 ．．．的．土层的厚度h2；（2）碾压后 和度；（3）碾压前的每1m3填土经碾压后水的流失量 m w（kg）。（说明：计算时水的重度取为10 kN/m3，重力加速度取为10m/s2）（本题14分） 2. 如图所示，土样的高度为L，渗透系数为k。试计算水位由初始高度为H下降到h（h Product Management Dept. HVAC系统培训教材 西门子楼宇科技（天津）有限公司 产品管理部 目录 1.暖通空调系统概述 (4) 1.1. 温度 (4) 1.2. 湿度 (4) 1.3. 压力 (5) 1.4. 换气 (5) 2.暖通空调中常见的设备 (6) 2.1. 分类 (6) 2.1.1.冷冻机房 (6) 2.1.2.空调机房 (6) 2.1.3.室内 (6) 2.2. 示例 (6) 2.2.1.锅炉 (6) 2.2.2.热交换器 (6) 2.2.3.冷水机组 (6) 2.2.4.空调机分类 (8) 2.2.5.加湿器 (8) 2.2.6.室内温控器 (8) 3.楼宇自控系统 (10) 3.1. 组成 (10) 3.2. 点的类型 (10) 3.2.1.DI (10) 3.2.2.DO (10) 3.2.3.AI (10) 3.2.4.AO (10) 3.3. 常用术语 (11) 3.3.1.设定点 (11) 3.3.2.控制点 (11) 3.3.3.偏移量 (11) 3.3.4.控制范围 (11) 3.3.5.偏差 (11) 3.3.6.正向作用 (11) 3.3.7.反向作用 (11) 3.3.8.常开型和常闭型 (11) 3.3.9.重新设定 (12) 4.节能管理 (13) 4.1. 可编程时间控制模式 (13) 4.2. 最佳启停(SSTO Start/Stop Time Optimization ) (13) 4.3. 焓值控制（Enthalpy optimization） (14) 4.4. 全新风运行 (14) 4.5. 夜间净化 (14) 4.6. 间歇工作 (14) 5.空调系统的类型和控制 (15) 5.1. 定风量系统 (15) 5.1.1.典型的空调机组控制原理 (15) 5.1.2.典型的新风机控制原理 (15) 5.2. 变风量(VAV)系统 (16) 5.2.1.VAV的基本控制方式 (16) 5.2.2.压力有关型VAV末端 (16) 5.2.3.简单的单冷型与压力无关的VAV末端 (17) 5.2.4.带再加热设备的VAV末端 (17) 5.2.5.并行风机 (17) 5.2.6.串联风机 (17) 5.2.7.不带风机的诱导式 (17) 5.2.8.传统的VAV和最新的TRAV (17) 6.其他自控系统简介 (19) 6.1. 水系统 (19) 6.1.1.定流量系统 (19) 6.1.2.变流量系统 (19) 6.1.3.一次泵和二次泵 (19) 6.2. 给排水系统 (20) 6.3. 照明系统 (20) 6.4. 变配电系统 (20) 6.5. 电梯系统 (21) 一、名词解释 二、1. 最优含水率在击数一定时，当含水率较低时，击实后的干密度随着含水率的增加而增大；而当含水率达到某一值时，干密度达到最大值，此时含水率继续增加反而招致干密度的减小。干密度的这一最大值称为最大干密度，与它对应的含水率称为最优含水率。 2. 静止侧压力系数土体在无侧向变形条件下，侧向有效应力与竖向有效应力之比值。 3. 抗剪强度 土体抵抗剪切变形的最大能力或土体频临剪切破坏时所能承受的最大剪应力称为土的抗剪强度。 4. 主动土压力当挡土墙离开填土移动，墙后填土达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为主动土压力。 5. 允许承载力地基频临破坏时所能的基底压力称为地基的极限承载力，将土中的剪切破坏区限制在某一区域范围内，视地基土能承受多大的基底压力，此压力即为允许承载力。容许承载力等于极限承载力除以安全系数。 . 管涌：管涌是渗透变形的一种形式．指在渗流作用下土体中的细土粒在粗土颗粒形成的空隙中发生移动并被带出的现象． 被动土压力：当挡土墙向沿着填土方向转动或移动时，随着位移的增加墙后受到挤压而引起土压力增加，当墙后填土达到极限平衡状态时增加到最大值，作用在墙上的土压力称为被动土压力。 土：是各类岩石经长期地质营力作用风化后的产物，是由各种岩石碎块和矿物颗粒组成的松散集合体。 粒组：将工程性质相似，颗粒大小相近的土粒归并成组，按其粒径大小分成若干组别，称为粒组。 土的结构：指组成土的土粒大小、形状、表面特征，土粒间的连结关系和土粒的排列情况，其中包括颗粒或集合体间的距离、孔隙大小及其分布特点。 塑性指数：粘性土中含水量在液限与塑限两个稠度界限之间时，具有可塑性，且可塑性的强弱可由这两个稠度界限的差值大小来反映，这差值就称为塑性指数I P。即 渗透系数：反映土的透水性能的比例系数，是水力梯度为1时的渗透速度，其量纲与渗透速度相同。其物理含义是单位面积单位水力梯度单位时间内透过的水量。 角点法：利用角点下的应力计算公式和应力叠加原理推求地基中任意点的附加应力的方法称为角点法。 侧限压缩模量：土在完全侧限条件下，竖向附加应力σz与相应竖向应变εz之比值，即Es=σz/εz。 附加应力：在外荷作用下，土体中各点产生的应力增量。 基底压力：基础底面传递给地基表面的压力，由于基底压力作用于基础与地基的接触面上，故也称基底接触压力。 平均固结度：土层发生渗流固结，在某一时刻t，土层骨架已经承担起来的有效应力对全部附加压应力的比值，称为土层的平均固结度。 极限承载力：地基从局部剪损破坏阶段进入整体破坏阶段，即将丧失稳定性时的基底压力。临界荷载：塑性区最大深度限制在基础宽度的四分之一（或三分之一）时相应的基底压力。容许承载力：地基稳定有足够的安全度，并且变形控制在建筑物的容许范围内时，单位面积所能承受的最大荷载 抗剪强度：指土体抵抗剪切破坏的极限能力，其数值等于土体产生剪切破坏时滑动面上的剪 习题库 [1]. 某原状土样经试验测得天然密度 ρ=1.7t/m 3 ，含水量 w=25.2％，土粒比重 Gs=2.72。 试求该土的孔隙比 e 、孔隙率 n 、饱和度 Sr 、干重度γd 、饱和重度 γsat 和有效重度γ′ [2]. 某粘性土的天然含水量 w=35.2％，液限 wL=40％，塑限 wP=25％，试求该 土的塑性指数 IP 和液性指数 IL ，并确定该土的状态。 [3]. 从某天然砂土层中取得的试样通过试验测得其含水率 w=11％，天然密度ρ =1.70g/cm3最小干密度为 1.41g/cm3，最大干密度为 1.75g/cm3，试判断该砂土的密实程度。 [4]. 塑性指数的物理意义及其影响因素。 [5]. 概念解释 土的结构性： 土的灵敏度 [6]. 组成粘性土的主要矿物成分是什么。 [7]. 设做变水头渗透试验的粘土试样的截面积为 30cm2，厚度为 4cm ，渗透仪 细玻璃管的内径为 0.4cm ，试验开始时的水位差为 145cm ，经时段 7分 25秒观察得水位差为 130cm ，试验时的水温为 20°C ，试求试样的渗透系数。 [8]. 简要回答影响土的渗透性的因素主要有那些。 [9]. 何谓土的渗透性。达西渗透定律及其影响因素。 [10]. 何谓土的渗透系数。回答土的渗透系数及其影响因素。 [11].什么叫毛细水。毛细水有何特性。 [12].设有如图所示的多层地基，各土层的厚度及重度示于图中，试求各土层交 界面上的自重应力并绘出自重应力沿深度的分布图。 习题12计算图 [13].某基础底面尺寸为20m×l0m，其上作用有24000kN竖向荷载，计算：（1） 若为轴心荷载，求基底压力；（2）若合力偏心距ey＝0，ex=0.5m，如图所示，再求基底压力；（3）若偏心距ex≥1.8m时，基底压力又为多少。 习题13计算图 [14].有一均布荷载p =l00kPa，荷载面积为2m ×1m，如图所示。求荷载面上角 点A、边点E、中心点O、以及荷载面外F点和G点各点下z =1m深度处的附加应力。利用计算结果说明附加应力的扩散规律。 西南交大土力学及地基基础B第二次作业 High quality manuscripts are welcome to download 二、主观题(共9道小题) 20.影响基底压力分布的因素有哪些在什么情况下可将基底压力简化为直线分布 答：（1）影响基底压力分布的因素有：基础刚度，荷载大小及分布，基础埋深，地基土性质等 （2）据弹性力学中圣维南原理，基础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，基本不受基底压力分布形式的影响，因此对于有一定刚度以及尺寸较小的柱下单独基础和墙下条形基础，其基底压力可近似按直线分布计算。 21.什么是先期固结压力依据先期固结压力划分几类沉积土。 答：（1）天然土层在历史上经受过最大的固结压力（土体在固结过程中所受的最大有效应力），称为先期固结压力。 （2）依据先期固结压力将沉积土分为正常固结土，超固结土，欠固结土三类：正常固结土在历史上所受的先期固结压力等于现有覆土重；超固结土在历史上曾受过的先期固结压力大于现有覆土重；而欠固结土的先期固结压力小于现有覆土重。 22.比较直剪试验与三轴试验的优缺点：答：（1）直剪试验： 优点：构造简单，操作方便。 缺点：剪切破坏面不是最薄弱面；剪切面上应力分布不均匀，边缘处出现应力集中现象；剪切过程中土样剪切面积减小，但计算抗剪强度按原面积计算；试验时不能严格控制排水条件，不能测孔隙水压力，特别对饱和黏土不理想。 （2）三轴压缩试验： 优点：能严格控制排水条件及测孔隙水压力；破坏面为最弱面；可测土的其他力学性质；一般三轴试验结果可靠，对于重要工程，必须用三轴试验测土的强度指标。 缺点：构造复杂，操作困难；试件中主应力σ2=σ3，而实际上土的受力状态未必都为轴对称情况。 23.土的变形模量与压缩模量的关系 答：变形模量E0压缩模量ES虽都是竖向应力与竖向应变的比值，但概念上有所区别：E0是在现场测试获得，是靠基底正下方土柱周围的土体起到一定的侧限作用；而ES是通过室内压缩试验方法得，是土体在完全侧限条件下的压缩，与其他弹性材料的弹性模量不同，具有相当部分不可恢复的残余变形。理论上E0与ES是可以互相换算的。 24.地基的三种承载力是什么三种常见地基破坏形态是哪些 答：地基承载力：地基承受荷载的能力；极限承载力：地基破坏时所对应的基底压力；容许承载力：保证地基不发生破坏（不产生过大沉降）HVAC系统培训教材(西门子楼控)
土力学与基础工程复习考试资料
考研土力学习题
西南交大土力学及地基基础B第二次作业
相关主题
文本预览