土力学极限平衡条

⼟⼒学与基础⼯程课后思考题答案[1]⼟⼒学与基础⼯程课后思考题答案第⼀章1.什么是地基？基础？将受建筑物影响在⼟层中产⽣附加应⼒和变形所不能忽略的那部分⼟层称为地基。

将埋⼊⼟层⼀定深度的建筑物下部承受结构称为基础，它位于建筑物上部结构和地基之间，承受上部结构传来的荷载，并将荷载传给下部的地基。

因此，基础起着上承和下传的作⽤。

2.什么是天然地基？⼈⼯地基？未经加固处理直接利⽤天然⼟层作为地基的，称为天然地基。

需要对地基进⾏⼈⼯加固处理后才能作为建筑物地基的，称为⼈⼯地基。

3.什么是持⼒层？下卧层？地基是有⼀定深度和范围的，当地基由两层及两层以上⼟层组成时，通常将直接与基础底⾯接触的⼟层称为持⼒层。

在地基范围内持⼒层以下的⼟层称为下卧层。

4.简述地基与基础设计的基本要求？（1）地基承载⼒要求：应使地基具有⾜够的承载⼒，在荷载作⽤下地基不发⽣剪切破坏或失稳。

（2）地基变形要求：不使地基产⽣过⼤的沉降和不均匀沉降，保证建筑的正常使⽤。

（3）基础结构本⾝应具有⾜够的强度和刚度，在地基反⼒作⽤下不会发⽣强度破坏，并且具有改善地基沉降与不均匀沉降的能⼒。

5.什么是浅基础？深基础？基础都有⼀定的埋置深度，若⼟质较好，埋深不⼤（d≤5m),采⽤⼀般⽅法与设备施⼯的基础，称为浅基础。

如果建筑物荷载较⼤或下部⼟层较软弱，需要将基础埋置于较深处（d>5m)的⼟层上，并需采⽤特殊的施⼯⽅法和机械设备施⼯的基础，称为深基础。

第⼆章2.1⼟由哪⼏部分组成？⼟中⽔分为哪⼏类？其特征如何？对⼟的⼯程性质影响如何？⼟体⼀般由固相、液相和⽓相三部分组成（即⼟的三相）。

⼟中⽔按存在形态分为：液态⽔、固态⽔和⽓态⽔（液态⽔分为⾃由⽔和结合⽔，结合⽔分为强结合⽔和弱结合⽔，⾃由⽔⼜分为重⼒⽔和⽑细⽔）。

特征：固态⽔是指存在于颗粒矿物的晶体格架内部或是参与矿物构造的⽔，液态⽔是⼈们⽇常⽣活中不可缺少的物质，⽓态⽔是⼟中⽓的⼀部分。

影响：⼟中⽔并⾮处于静⽌状态，⽽是运动着的。

土力学简答题1. 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，OCR>1时，该土是超固结；当OCR＝1时，则为正常固结土。

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2. 简述影响土压实性的因素？答：土压实性的影响因素主要有含水率、击实功能、土的种类和级配以及粗粒含量等。

对粘性土，含水率的影响主要表现为当含水率较低时，相同击实功能下所获得的干密度较低，随着含水率的增大，所得到的干密度会逐渐提高；当达到某含水率时，对应击实功能下会得到最大干密度，对应含水率称为最优含水率；随着含水率的提高，最大干密度反而会减小。

击实功能的影响表现为：击实功能越大，所得到的土体干密度也大；最优含水率随击实功能的增大而减小。

土类和级配的影响表现在：粘性土通常较无粘性土压缩性大；粘粒含量大，压缩性大；级配良好，易于压密，干密度大；粗粒含量对压实性有影响，大于5mm粒径的粗粒含量大于25％－30％时，需对轻型击实试验的结果进行修正。

3.地基破坏形式有哪几种？各自会发生在何种土类地基？答：有整体剪切破坏，局部剪切破坏和冲剪破坏。

地基破坏形式主要与地基土的性质尤其是压实性有关，一般而言，对于坚实或密实的土具有较低的压缩性，通常呈现整体剪切破坏．对于软弱黏土或松沙地基具有中高压缩性，常常呈现局部剪切破坏或冲剪破坏。

4.其它条件相同情况下，超固结粘土的沉降一定小于正常固结粘土的沉降吗？为什么？答：是的。

因为和正常固结粘土相比，超固结粘土孔隙比比正常固结土小，如果现有有效应力相同，则在某荷载增量作用下，超固结土是沿再压缩曲线压缩，而正常固结土沿压缩曲线压缩。

由于同一土质，再压缩曲线肯定比压缩曲线缓，即再压缩指数比压缩指数小，因此，超固结粘土沉降比正常固结土小。

1．相对密度D r 的表达式是 D r =(e max -e)/(e max -e min ) ，D r 等于 1 时砂土处于最紧密-2砂土-大于 2mm 粒径-不超过全重50%，而大于 0.075mm 粒径-超过全重50%的土。

3自重应力自 室外地面 起算，随着深度呈 增加的趋势 。

4、a 1-2表示压力范围p 1= 100kpa ，p 2= 200kpa 时-压缩系数，-a 1-2来评价土的压缩性高低。

5土完全侧限条件下土样压缩稳定后的孔隙比，受压前后的 土粒体积 、 截面面积 。

6．粘性土的极限平衡条件是 σ1=σ3tg 2(45.+φ/2)+2ctg(45.+φ/2 ) 剪切破坏面与大主应力面的夹角为 45。

+φ/2 。

7．确定地基承载力的方法有 理论公式法、 载荷试验法 和经验法等几种。

8．抗剪强度的指标为 内聚力 和 内摩擦角 。

9．钢筋混凝土独立基础应按__冲切___破坏确定,条形基础应按___剪切_____破坏确定。

10．桩静载荷试验时，在同一条件下的试桩数量不宜少于 总桩数的 1﹪，并不应小于 3根。

1．土的粒径越不均匀，颗粒级配曲线越 平缓 ，不均匀系数越 大 。

2．抽取地下水位，地下水位下降，有效自重应力 增加 ，而造成 地面沉陷 的严重后果。

3．抗剪强度曲线与摩尔应力圆在A 点相切，表明A 点所代表的平面的剪应力τ 等于 土的抗剪强度τf ，即该点处于 极限平衡 状态。

4．附加应力自 基础底面 起算，随着深度呈 减小的趋势 。

5．塑性指数Ip 的表达式是 wl -wp 。

粘性土的Ip 越大，说明土中 粘粒 含量越高。

6．土在荷载作用下发生变形总沉降量三部分组成固结沉降、瞬时 沉降和 次固结 沉降。

7．地基的破坏形式有 整体剪切破坏、 局部剪切破坏 、 冲剪破坏 等几种。

10．桩按承载性能分类，可分为 摩擦型桩 和 端承型桩 两类。

1．粘粒在最优含水量时，压实密度最大，同一种土的压实能量越大，最优含水量越大。

塑限：可塑状态与半固体状态间的分界含水量称为塑限。

液限：指粘性土从流塑状态过度到可塑状态时的界限含水量。

基底压力：建筑物荷载由基础传递给地基，基础底面传递给地基表面的压力。

基底附加应力：由于建筑物产生的基底压力与基础底面处原来的自重应力之差称为附加应力，也就是在原有的自重应力的基础上新增的应力。

渗透固结：饱和土在受到外荷载作用时，孔隙水从空隙中排除，同时土体中的孔隙水压减小，有效应力增大，土体发生压缩变形，这一时间过程称为渗透固结。

固结：饱和黏质土在压力作用下，孔隙水逐渐排出，土体积逐渐减小的过程。

固结度：指地基在外荷载作用下，经历时间t产生的沉降量St与基础的最终沉降量S的比值。

库伦定律：在一般的荷载范围内，土的抗剪强度与法向应力之间呈直线关系，即τf=c+tanφ式中c，φ分别为土的粘聚力和内摩擦角。

粒径级配：各粒组的质量占土粒总质量的百分数。

静止土压力:当挡土结构物在土压力作用下无任何移动或转动，墙后土体由于墙背的侧限作用而处于弹性平衡状态时，墙背所受的土压力称为静止土压力。

主动土压力：若挡土墙受墙后填土作用离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力称为主动土压力。

被动土压力：挡土墙在外力作用下向后移动或转动，达到一定位移时，墙后土体处于极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力。

土的颗粒级配：土中各粒组相对含量百分数。

土体抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力。

液性指数：是粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比，用符号IL表示。

基础埋深：指从室外设计地坪至基础底面的垂直距离。

角点法：角点法的实质是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压缩系数：表示土的压缩性大小的主要指标，压缩系数大，表明在某压力变化范围内孔隙比减少得越多，压缩性就越高。

土的极限状态：土体中的剪应力等于土的抗剪强度时的临界状态称之为土的极限平衡状态。

软弱下卧层：地基受力层范围内存在有承载力低于持力层的土层。

第7章土的抗剪强度指标实质上是抗剪强度参数,也就是土的强度指标,为什么？定的抗剪强度指标是有变化的,为什么？平衡条件？粘性土和粉土与无粘性土的表达式有何不同？某点剪应力最大的平面不是剪切破坏面？如何确定剪切破坏面与小主应力作用方向夹角？验和三轴压缩试验的土样的应力状态有什么不同？并指出直剪试验土样的大主应力方向。

验三种方法和三轴压缩试验三种方法的异同点和适用性。

系数A、B的物理意义,说明三轴UU和CU试验中求A、B两系数的区别。

凝土等建筑材料相比，土的抗剪强度有何特点？同一种土其强度值是否为一个定值?为什么？强度的因素有哪些？剪应力面是否就是剪切破裂面?二者何时一致？同的试验方法会有不同的土的强度,工程上如何选用？土的抗剪强度表达式有何不同？同一土样的抗剪强度是不是一个定值？为什么?度指标是什么?通常通过哪些室内试验、原位测试测定?验按排水条件的不同，可分为哪几种试验方法？工程应用时，如何根据地基土排水条件的不同，选择土的抗剪强度指标?的优缺点。

【三峡大学2006年研究生入学考试试题】坏的极限能力称为土的___ _ ____。

剪强度来源于____ _______。

力极限平衡状态时，剪裂面与最大主应力作用面的夹角为.抗剪强度库仑定律的总应力的表达式，有效。

度指标包括、。

量越大，其内摩擦角越。

，，该点最大剪应力值为，与主应力的夹角为。

性土，若其无侧限抗压强度为，则土的不固结不排水抗剪强度指标。

，，该点最大剪应力作用面上的法向应力为，剪应力为某点应力状态的莫尔应力圆处于该土的抗剪强度线下方，则该点处于____________状态。

2005年招收硕士学位研究生试题】排水条件可分为、、三种。

截面与大主应力作用面的夹角为。

摩尔应力圆与抗剪强度包线相切，表示它处于状态。

力 (大于、小于、等于)零。

点应力状态的莫尔应力圆与抗剪强度包线相切,则表明土中该点（）。

平面上的剪应力都小于土的抗剪强度平面上的剪应力超过了土的抗剪强度切点所代表的平面上，剪应力正好等于抗剪强度剪应力作用面上，剪应力正好等于抗剪强度剪切破坏时，破裂面与小主应力作用面的夹角为（ ).(B）（C）(D)剪切破坏时，破裂面与大主应力作用面的夹角为（）.(B）(C）（D)特征之一是（）。

土工数值分析（一）土体稳定的极限平衡和极限分析目录1 前言 (2)2 理论基础－塑性力学的上、下限定理 (4)2.1 一般提法 (4)2.2 塑性力学的上、下限定理 (5)2.3 边坡稳定分析的条分法 (7)3 土体稳定问题的下限解－垂直条分法 (9)3.1 垂直条分法的静力平衡方程及其解 (9)3.2 数值分析方法 (11)3.3 垂直条分法的有关理论问题 (15)3.4 垂直条分法在主动土压力领域中的应用 (19)4 土体稳定分析的上限解－斜条分法 (23)4.1 求解上限解的基本方程式 (23)4.2 上限解和滑移线法的关系 (24)4.3 边坡稳定分析的上限解 (27)4.4 地基承载力的上限解 (27)5 确定临界滑动模式的最优化方法 (30)5.1 确定土体的临界失稳模式的数值分析方法 (30)5.2 确定最小安全系数的最优化方法 (31)6 程序设计和应用 (39)6.1 概述 (39)6.2 计算垂直条分法安全系数的程序S.FOR (39)6.3 计算斜条分法安全系数的程序E.FOR (53)1土工数值分析（一）：土体稳定的极限平衡和极限分析法1前言边坡稳定、土压力和地基承载力是土力学的三个经典问题。

很多学者认为这三个领域的分析方法属于同一理论体系，即极限平衡分析和极限分析方法，因此，应该建立一个统一的数值分析方法。

Janbu 曾在1957年提出过土坡通用分析方法。

Sokolovski(1954)应用偏微分方程的滑移线理论提出了地基承载力、土压力和边坡稳定的统一的求解方法。

W. F. Chen (1975) 在其专著中全面阐述了在塑性力学上限和下限定理基础上建立的土体稳定分析一般方法。

但是，上述这些方法只能对少数具有简单几何形状、介质均匀的问题提供解答，故没有在实践中获得广泛的应用。

下面分析这三个领域分析方法的现状以及建立一个统一的体系的可能性。

有关边坡稳定分析的理论的研究工作，从早期的瑞典法，到适用的园弧滑裂面的Bishop简化法，到适用于任意形状、全面满足静力平衡条件的Morgenstern - Price法(1965)，其理论体系逐渐趋于严格。