潘正风《数字测图原理与方法》(第3版)课后习题及详解(地基变形)【圣才出品】

第四章土中应力一、名词解释1．附加应力[兰州理工大学2011年]答：附加应力是指土体受外荷载（包括建筑物荷载、交通荷载、堤坝荷载等）以及地下水渗流、地震等作用下附加产生的应力增量，它是产生地基变形的主要原因，也是导致地基土的强度破坏和失稳的重要原因。

2．地基附加应力[苏州大学2014年]答：地基附加应力是指基底压力与基底处建造前土中自重应力之差。

二、判断题1．算土体自重应力，以内外土体平均地平计算。

（）【答案】错误【解析】土体自重应力以实际地面计算，基础埋深以内外土体平均地平计算2．地下水位的升降不会引起地基中土自重应力的变化。

（）【答案】错误【解析】当土体位于地下水位以上时，地下水的下降对土中的自重应力没有影响。

当土体位于地下水位以下时，地下水的下降使土中的自重应力变大。

3．中心荷载下的基础，其所受荷载的合力通过基底形心。

（）【答案】正确4．土中附加应力的计算公式为，因此在同样的地基上，基底附加压力p 0相同的两个建筑物，其沉降值应相同。

（）【答案】错误【解析】基础的沉降量除与基底附加压力p0有关外，还与基础的埋深以及基础底面积等有关。

三、填空题1．地基土中除有作用于水平面的竖向自重应力σcz外，还有作用于竖直面的侧向自重应力_____和_____。

【答案】σcx；σcy2．地下水位的升降会引起土中自重应力的变化，地下水位升高则引起土体中的有效自重应力，地下水位下降引起土体中的有效自重应力。

【答案】减小；增大3．水位上升会引起地基承载力的_____ 、湿陷性土的_____现象。

【答案】减小；塌陷4．基底压力的大小和分布状况，与荷载的大小和分布、_____、_____以及_____等多种因素有关。

【答案】基础的刚度；基础的埋置深度；地基土的性质四、单选题1．某场地自上而下的土层分布为：第一层粉土，厚3m，重度γ=18kN/m3；第二层粘土，厚5m，重度γ=18.4kN/m3，饱和重度γsat=19kN/m3，地下水位距地表5m，试求地表下6m处土的竖向自重应力为（）。

第十一章 大比例尺数字地形图测绘11.1 复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】 一、大比例尺测图的技术设计 通常所指的大比例尺测图系指1:500～1:5000比例尺测图，而1:10000～1:50000比例尺测图目前多用航测法成图。

小于1:50000的小比例尺图，则是根据较大比例尺地图及各种资料编绘而成。

大比例尺测图除测绘地形图以外，还有地籍图、房产图和地下管线图等（见表11-1-1），它们的基本测绘方法是相同的，并具有本地统一的平面坐标系统、高程系统和图幅分幅方法。

表11-1-1 大比例尺测图的类型 大比例尺测图的技术设计 图根控制测量 图根控制测量和测站点测定 测站点的测定 全站仪的半测回观测法 野外数据采集模式 野外采集数据 数据记录内容和格式 连接线代码 图形信息码的输入 数字地形图编辑和输出 大比例尺数字地形图质量控制 数据库概念 地形图数据库 数据模型 地形图数据 碎部测量分类主要内容二、图根控制测量和测站点测定1．图根控制测量测区高级控制点的密度不可能满足大比例尺测图的需要，这时应布置适当数量的图根控制点，又称图根点，直接供测图使用。

图根控制布设，是在各等级点的控制下进行加密,图根控制一般不超过两次附合。

在较小的独立测区测图时，图根控制也可作为首级控制。

2．测站点的测定测图时应尽量利用各级控制点作为测站点，但由于地表上的地物、地貌有时是极其复杂零碎的，要全部在各级控制点上测绘所有的碎部点往往是困难的，因此，除了利用各级控制点外，还要增设测站点。

尤其是在地形琐碎、合水线地形复杂地段，小沟、小山脊转弯处，房屋密集的居民地，以及雨裂冲沟繁多的地方，对测站点的数量要求会多一些，但要切忌用增设测站点作大面积的测图。

3．全站仪的半测回观测法在图根控制和测站点测量中，采用全站仪进行观测，可按半测回观测法观测水平方向和竖角。

全站仪半测回观测法是预先测定经纬仪的横轴误差、视准轴误差和竖盘指标差，并储存在全站仪内存或电子手簿中，在观测水平方向和竖角时，由程序对半测回观测方向和天顶距自动进行改正来消除其影响。

第十一章土在动荷载作用下的特性1．试分析土料、含水量以及击实功能对土压实性的影响。

答：（1）土料：含粗粒越多的土样其最大干密度越大，而最优含水量越小，级配不良的土，压实后其干密度要低于级配良好的土。

（2）含水量：对较干的土进行夯实或碾压，不能使土充分压实；对较湿的土进行夯实或碾压，非但不能使土得到充分压实，此时土体还极易出现软弹现象；只有当含水量控制为某一适宜值，才能得到充分压实。

（3）击实功能：对于同一土料，加大击实功能，能克服较大的粒间阻力，会使土的最大密度增加，而最优含水量减小。

2．黏性土和粉土与无黏性土的压实标准区别何在？答：（1）砂土：无塑性，但透水性良好，毛细水上升高度很小，具有较大的摩擦系数，修建的路基，强度高，水稳定性好，不膨胀，是良好修筑路基的材料。

但黏结性小，易于松散，容易产生较深车辙。

（2）粉性土：干时虽然有黏结性，但易被压碎，扬尘大，遇水时，易成流体状态，毛细水上升高度大，在季节性冰冻地区容易造成冻胀、春时翻浆，是最差的筑路材料。

（3）粘性土：透水性差，粘聚力大，干时坚硬。

具有较大的可塑性，黏结性和膨胀性，毛细管现象也很显著，用来修筑路基，比粉土好，但不如砂土。

如在适当的含水量下充分压实和有良好的排水设备，筑成的路基也能获得稳定。

3．试述土的振动液化机理及其影响因素。

答：（1）土特别是饱和松散砂土、粉土，在振动荷载作用下，土中（超）孔隙水压力逐渐累积，有效应力下降，当孔隙水压力累积至总应力时，有效应力为零，土粒处于悬浮状态，表现出类似于水的性质而完全丧失其抗剪强度。

（2）土液化的影响因素主要有土类、土的初始密实度、初始固结压力、往复应力强度与次数等等。

4．为什么黏性土和砾石土一般难以发生液化？答：粘性土具有粘聚力，即使超孔隙水压力等于总应力，有效应力为0，抗剪强度也不会完全消失，因此一般难以发生液化；砾石等粗粒土因为透水性大，在振动荷载作用下超空隙水压力能迅速消散，不会造成孔隙水压力积累至总应力而使有效应力为0，也难发生液化。

第八章 地形图基本知识8.1 复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】一、地形图的内容1．地形图概述（见表8-1-1）表8-1-1 地形图概述数字比例尺 地图比例尺 图示比例尺 地形图的内容 比例尺精度 地形图符号 图廓及图廓外注记 地物符号 地物符号和等高线 等高线的概念 等高线 等高距及示坡线 等高线的分类 等高线的特性 地形图的分幅与编号 梯形分幅与编号 矩形分幅与编号 地形图基本知识及基本的地理要素，且高程用等高线表示的一种普通地图。

包括数学要素、2．地图比例尺地图比例尺是指地图上任一线段的长度与地面上相应线段水平距离之比。

常见的比例尺表示形式有以下两种：（1）数字比例尺以分子为1的分数形式表示的比例尺称为数字比例尺。

设图上一条线段长为d，相应的实地水平距离为D，则该地图的比例尺为：（8-1-1）式中，M称为比例尺分母。

比例尺的大小视分数值的大小而定。

M越大，比例尺越小；M越小，比例尺越大。

地形图按比例尺分为三类，见表8-1-2。

表8-1-2 地形图的比例尺分类（2）图示比例尺最常见的图示比例尺是直线比例尺。

直线比例尺是指用一定长度的线段表示图上的实际长度，并按图上比例尺计算出相应地面上的水平距离注记在线段上。

3．比例尺精度（见表8-1-3）表8-1-3 比例尺精度4．地形图符号（见表8-1-4）地形图符号表8-1-4二、地物符号和等高线1．地物符号地物的类别、形状、大小及其在图上的位置，是用地物符号表示的。

根据地物的大小及描绘方法不同，地物符号的分类见表8-1-5。

表8-1-5 地物符号的分类分类内容2．等高线（1）等高线的概念等高线是指地面上高程相等的相邻点连成的闭合曲线。

等高线表示地貌的原理如图8-1-1所示，设想用一系列间距相等的水平截面去截某一高地，把其截口边线投影到同一个水平面上，且按比例缩小描绘到图纸上，即得等高线图。

图8-1-1 等高线表示地貌的原理（2）等高距及示坡线①等高距。

第五章土的压缩性1．通过固结试验可以得到哪些土的压缩性指标？如何求得？答：（1）通过固结试验可以得到压缩系数，压缩指数，压缩模量三种压缩性指标。

（2）土的压缩系数是指土体在侧限条件下孔隙比减小量与有效压应力增量的比值（MPa-1），即e-p曲线中某一压力段的割线斜率；压缩指数是指土体在侧限条件下孔隙比减小量与有效压应力常用对数值增量的比值，即e-lgp曲线中某一压力段的直线斜率；压缩模量是指土体在侧限条件下的竖向附加压应力与竖向应变之比值（MPa）。

2．通过现场（静）载荷试验可以得到那些土的力学性质指标？答：通过现场（静）载荷试验可以同时测定地基承载力和土的变形模量。

3．室内固结试验和现场载荷试验都不能测定土的弹性模量，为什么？答：（1）土的弹性模量是指土体在侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。

变形包括了可恢复的弹性变形和不可恢复的残余变形两部分。

（2）室内固结实验和现场载荷试验都不能提供瞬时荷载，它们得到的压缩模量和变形模量时包含残余变形在内，和弹性模量有根本区别。

4．试从基本概念、计算公式及适用条件等方面比较压缩模量、变形模量与弹性模量，它们与材料力学中的杨氏模量有什么区别？答：（1）土的压缩模量E s的定义是土在侧限条件下的竖向附加应力与竖向应变之比值。

土的压缩模量是通过土的室内压缩试验得到的。

土的变形模量E o的定义是土体在无侧限条件下的应力与应变的比值。

土的变形模量时现场原位试验得到的。

土的压缩模量和变形模量理论上是可以换算的：E o=β·E s，但影响因素较多不能准确反映他们之间的实际关系。

（2）土的弹性模量E的定义是土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。

土的弹性模量由室内三轴压缩试验确定。

5．根据应力历史可将土（层）分为那三类土（层）？试述它们的定义。

答：根据应力历史可将土（层）分为：①正常固结土：在历史上所经受的先期固结压力等于现有覆盖土重。

②超固结土：历史上曾经受过大于现有覆盖土重的先期固结压力。

第十章土坡和地基的稳定性一、名词解释1．土坡答：土坡是指具有倾斜坡面的土体。

通常可分为天然土坡（由于地质作用自然形成的土坡，如山坡、江河岸坡等）和人工土坡（经人工挖、填的土工建筑物边坡，如基坑、渠道、土坝、路堤等）。

当土坡的顶面和底面都是水平的，并延伸至无穷远，且由均质土组成时，则称为简单土坡。

2．滑坡答：滑坡是指土坡上的部分岩体或土体在自然或人为因素的影响下沿某一明显界面发生剪切破坏向坡下运动的现象，又称边坡破坏。

影响土坡滑动的因素复杂多变，但其根本原因在于土体内部某个滑动面上的剪应力达到了它的抗剪强度，使稳定平衡遭到破坏。

二、判断题1．粘性土土坡稳定性分析的毕肖普法中，是假设土条两侧的作用力合力大小相等、方向相反、且其作用线重合。

（）[成都理工大学2011、2015年]【答案】正确【解析】毕肖普条分法的假设的基本条件是忽略条间切向力，土条两侧的作用力合力大小相等，方向相反，作用线重合。

2．渗流产生的渗透力可以改变滑动土体的有效应力（）。

[成都理工大学2010年] 【答案】正确【解析】渗流产生的渗透力可以改变滑动土体的有效应力，当渗流向下进行时，要在原来应力基础上加上动水压力，当渗流向上进行时，要在原来应力基础上减去动水压力。

3．对于均质无黏性土坡，理论上土坡的稳定性与坡高无关。

（）【答案】正确【解析】对于均质无黏性土坡，理论上土坡的稳定性与坡高无关，只要坡角小于土的内摩擦角（β＜φ），K>1，土体就是稳定的。

当坡角与土的内摩擦角相等（β=φ）时，稳定安全系数K=1，此时抗滑力等于滑动力，土坡处于极限平衡状态，相应的坡角就等于无黏性土的内摩擦角。

4．粘性土土坡稳定分析的Bishop法，是假设土条两侧的作用力合力大小相等、方向相反，且其作用线重合（）。

【答案】错误【解析】毕肖普法假定各土条底部滑动面上的抗滑安全系数均相同，即等于整个滑动面的平均安全系数，取单位长度土坡按平面问题计算。

作用在该土条上的力有：①土条自重G i=γb i h i，其中b i、h i分别为该土条的宽度与平均高度；②作用于土条底面的抗剪力T f i、有效法向反力N′i及孔隙水压力u i l i，其中u i、l i分别为该土条底面中点处孔隙水压力和滑弧长度；③作用于该土条两侧的法向力E i和E i+1及切向力X i和X i+1，ΔX i=（X i+1-X i）。

第三章土的渗透性及渗流1．试解释起始水力梯度产生的原因。

答：起始水力梯度产生的原因是，为了克服薄膜水的抗剪度τ0(或者说为了克服吸着水的粘滞阻力)，使之发生流动所必须具有的临界水力梯度。

即只要有水力坡度，薄膜水就会发生运动，只是当实际的水力坡度小于起始水力梯度时，薄膜水的渗透度V非常小。

只有凭借精密仪器才能观测到。

因此，起始水力梯度I0是指薄膜水发生明显渗流时用以克服其抗剪强度τ0的水力梯度。

2．为什么室内渗透试验与现场测试得出的渗透系数有较大差别？答：室内试验和现场试验渗透系数有较大差别，主要在于试验装置和试验条件等有关，即就是和渗透系数的影响因素有关。

（1）土的粒度成分及矿物成分。

土的颗粒大小、形状及级配，影响土中孔隙大小及其形状，因而影响土的渗透性。

土颗粒越粗，越浑圆、越均匀时，渗透性就大。

砂土中含有较多粉土及粘土颗粒时，其渗透系数就大大降低。

（2）结合水膜厚度。

粘性土中若土粒的结合水膜厚度较厚时，会阻塞土的孔隙，降低土的渗透性。

（3）土的结构构造。

天然土层通常不是各向同性的，在渗透性方面往往也是如此。

如黄土具有竖直方向的大孔隙，所以竖直方向的渗透系数要比水平方向大得多。

层状粘土常夹有薄的粉砂层，它在水平方向的渗透系数要比竖直方向大得多。

（4）水的粘滞度。

水在土中的渗流速度与水的容重及粘滞度有关，从而也影响到土的渗透性。

3．拉普拉斯方程适应于什么条件的渗流场？答：当渗流场中水头及流速等渗流要素不随时间改变时，这种渗流称为稳定渗流，而拉普拉斯方程是指适用于平面稳定渗流的基本方程。

4．地下水渗流时为什么会产生水头损失？答：水在土体中流动时，由于受到土颗粒的阻力,而引起水头损失。

并称单位体积土颗粒所受到的渗流作用力称为渗流力。

5．为什么流线与等势线总是正交的？答：在稳定渗流场中，取一微单元体，并假定水体不可压缩，则根据水流连续原理，单位时间内流入和流出微元体的水量应相等，即dq e=dq0。

从而得到：即为二维渗流连续方程，从中由数学知识，可知流线和等势线正交。

第十一章 土在动荷载作用下的特性一、名词解释1．最优含水量（率）[兰州理工大学2011年、成都理工大学2015年]答：最优含水量（率）是指在一定击实功的作用下，使填土达到最大干密度（干容量）时的含水率。

2．砂土液化[成都理工2011、2012、2013、2015年]答：砂土液化是指饱水的疏松粉、细砂土在振动作用下突然破坏而呈现液态的现象。

二、判断题1．击实功能（击数）愈大，土的最优含水率愈大。

（ ）【答案】错误【解析】在实验室通过击实实验来测定土的夯实性，将现场的土料分为5份土样，通过人工调制使每份土样含水量各不相同，对每份土样进行击实实验，对每个击实后的土样称量其质量，土样标准体积1000cm 3，分别计算出每个击实后土样的密度，依据公式为1d ρρω=+，在d ρω-的坐标系中绘出击实曲线，该曲线明显有峰值点，峰值点对应的d ρ为最大干密度max d ρ，对应的ω为最优含水量op w 。

2．当压实土的含水量低于最优含水量时，干重度较小，强度也比最大干重度时的强度小。

（）【答案】错误【解析】当压实土的含水量低于最优含水量时（即偏于状态），虽然干重度（密度）较小，强度却比最大干重度（密度）时的强度要大得多。

3．在振动作用下发生液化的饱和土，一般平均粒径小于2mm。

黏粒含量低于10％～15％，属性指数低于7。

（）【答案】正确三、填空题1．土的压实程度可通过测量______来反映。

【答案】干重度的变化2．击实试验所用的主要设备是______。

【答案】击实仪3．土液化的影响因素主要有______、______、______、______。

【答案】土类；土的初始密实度；初始固结压力；往复应力强度与次数4．抗震设防烈度为______地区的建筑，必须进行抗震设计。

【答案】6度及以上三、单选题1．影响粘性土压实的因素有下列哪些项？（）。

[兰州理工大学2011年]（1）含水量；（2）压实曲线；（3）压实功能；（4）土的颗粒组成。

第九章地基承载力1．地基破坏模式有几种？发生整体剪切破坏时p-s曲线的特征如何？答：（1）浅基础的地基破坏模式有三种：整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲切剪切破坏。

（2）地基整体剪切破坏的主要特征是能够形成延伸至地面的连续滑动面。

在形成连续滑动面的过程中，随着荷载的增加将出现三个变形阶段：即弹性变形阶段、弹塑性变形阶段以及破坏或塑性流动阶段。

即地基在荷载作用下产生近似线弹性（p-s曲线首段呈线性）变形；当荷载达到一定数值时，剪切破坏区（或称塑性变形区）逐渐扩大，p-s曲线由线性开始弯曲；当剪切破坏区连成一片形成连续滑动面时，地基基础失去了继续承载能力，这时p-s曲线具有明显的转折点。

2．何谓地基塑性变形区（简称地基塑性区）？如何按地基塑性区开展深度确定p cr、p1/4？答：（1）地基土中应力状态在剪切阶段，又称塑性变性阶段。

在这一阶段，从基础两侧底边缘开始，局部区域土中剪应力等于该处土的抗剪强度，土体处于塑性极限平衡状态，宏观上p-s曲线呈现非线性的变化，这个区域就称为塑性变形区。

（2）随着荷载增大，基础下土的塑性变形区扩大，但塑性变形区并未在基础中连成一片。

3．何谓地基极限承载力（或称地基极限荷载）？比较各种P u公式的异同点。

答：（1）地基极限承载力是指地基剪切破坏发展即将失稳时所能承受的极限荷载，亦称地基极限荷载。

它相当于地基土中应力状态从剪切破坏阶段过渡到隆起阶段时的界限荷载。

（2）指地基中将要出现但尚未出现完全破坏时，地基所能承受的极限基底压力（或地基从弹塑性变形阶段转变为塑性破坏阶段的临界压力），以P u表示。

4．某一条形基础，宽1.5m，埋深1.0m。

地基土层分布：第一层素填土，厚0.8m，密度1.80g/cm3，含水量35％；第二层黏性土，厚6m，密度1.82g/cm3，含水量38％，土粒相对密度2.72，土的黏聚力10kPa，内摩擦角13°。

求该基础的临塑荷载p cr，临界荷载p1/3和p1/4？若地下水位上升到基础底面，假定土的抗剪强度指标不变，其p cr、p1/3，p1/4相应为多少？据此可得到何种规律？解：（1）q=18.0×0.8＋18.2×0.2=18.04kPa。