土力学简答题.docx

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土力学简答题

2.2粘性土颗粒为什么会带电？

答：

粘性土颗粒带电的原因有：

（1）离解：

指晶体表面的某些矿物在水介质中产生离解，离解后阳离子扩散于水中，阳离子留在颗粒表面。

（2）吸附作用：

指晶体表面的某些矿物把水介质中一些带电荷的离子吸附到颗粒的表面。

（3）同象置换：

指矿物晶格中高价的阳离子被低价的阳离子置换，产生过剩的未饱和负电荷。

2.3毛细现象对工程有何影响？

答：

毛细水的上升对建筑物地下部分的防潮措施和地基土的浸湿和冻胀等有重要影响。

此外，在干旱地区，地下水中的可溶盐随毛细水上升后不断蒸发，盐分便积聚于靠近地表处而形成盐渍土。

2.4什么是土的灵敏度和触变性？

其在工程中有何应用？

答：

土的灵敏度是以原状土的强度与同一土经重塑后的强度之比来表示的，它反映了土的结构性对强度的影响。

土的灵敏度愈高，结构性愈强，受扰动后土的强度降低的越多，所以在基础施工中应注意保护基槽，尽量减少土结构的扰动。

土的触变性是指黏性土结构受到扰动，强度降低，当扰动停止后，土的强度又随时间而逐渐增大，这种抗剪强度随时间恢复的胶体化学性质，即为土的触变性。

例如：

在黏性土中打桩，可利用土的灵敏度，将桩打入；利用土的触变性，可保证桩的承载力满足要求。

2.5为什么细粒土压实时存在最优含水量？

答：

当含水量很小时，颗粒表面的水膜很薄，要使颗粒相互移动需要克服很大的粒间阻力，因而需要消耗很大的能量。

这种阻力可那来源于毛细压力或者结合水的剪切阻力。

随着含水量的增加，水膜加厚，粒间阻力必然减小，水起润滑作用，使土粒易于移动而形成最优的密实排列，压实效果就变好；但当含水量继续增大，以致土中出现了自由水，压实时，孔隙水不易排出，形成较大的孔隙压力，势必阻止土粒的靠拢，所以压实效果反而下降

2.6砂土、粉土、粘性土的工程分类时，采用的指标为什么不一样？

答：

影响土的工程性质的三个主要因素是土的三相组成、物理状态、结构性。

对粗粒土，其工程性质主要取决于颗粒及其级配。

对细粒土，其工程性质主要取决于土的吸附结合水的能力，因而多采用稠度指标来反映。

2.8什么是粘性土的界限含水量？

什么是土的液限、塑限、缩限、塑性指数和液性指数？

3.1影响土的渗透性的主要因素有哪些？

答：

土的渗透系数的影响因素有：

土的密实度或孔隙比；土的颗粒尺寸及级配；土的饱和度；土颗粒的矿物组成；土的结构；水的温度。

影响土的渗透系数的还有其他因素，但最主要的是土的颗粒性质和孔隙比。

3.2在进行渗透试验时，为什么要求土样充分饱和？

如果未完全饱和，在试验中测出的渗透系数是偏大还是偏小？

产生这种结果的原因是什么？

答：

由于土体的饱和度对渗透系数的量测具有很重要的影响，所以在渗透试验中应尽量达到完全饱和，以减小饱和度所造成的不确定性的影响。

如果土样没有完全饱和，其中的封闭气泡不仅减小了土的过水断面，而且还可以堵塞一些孔隙通道，会使测得的渗透系数偏小。

3.3用达西定律计算出的渗透流速是不是土中的实际流速？

如果不是，它们在物理概念上有何区别？

答：

不是。

达西定律计算出的渗透流速是单位时间通过单位截面积的水量，其中的截面积包括土粒骨架的面积和孔隙面积之和，因此，此流速实际上它只是土体中的一个表观流速，并不代表水在土颗粒形成的孔隙水的实际流速。

由于土颗粒排列的任意性，在土中渗流水的实际流速的方向和大小各点都是不同的，是随孔隙的分布和大小而变化的。

由于真实的过水面积小于实际横截面面积，所以实际流速一般大于计算出的渗透流速。

3.4渗透系数的常用测定方法有哪些？

这些方法有何优缺点，各自适用于什么条件？

答：

确定土的渗透系数可以通过室内试验和现场试验，其中室内试验从试验原理来看，可以分为常水头法和变水头法两种测定方法，土的渗透系数的现场测定常采用井孔抽水试验或井孔注水试验。

室内试验的优点是设备简单，花费较少，因此在工程重得到普遍采用；但是一般来讲，取得具有代表性的原状土样是相当困难的，再加上室内试验对现场条件（如饱和度、密实度和温度等）的模拟也很难达到和实际情况完全一致，因此室内试验的最大缺点是其测定的渗透系数往往很难准确反映现场土的实际渗透性质。

现场试验的优点是直接在原位进行试验，因此确定的渗透系数更接近工程的实际情况；缺点是试验费用高，所用时间也相对较长。

常水头试验常用于粗粒土，如粗、中砂和砾石等渗透系数大于0.0001cm/s的土；变水头试验适用于细粒土，如粉细砂、粉土和粘土；现场试验可以测得原位土的渗透系数的平均值，结果较为可靠。

3.6砂土、粗粒土（指卵石、砾石等）、粘土的渗透规律有何不同？

为什么只有粘性土由起始水力坡降？

为什么有些粘性土孔隙比大于无粘性土的孔隙比，而渗透性粘性土却小于无粘性土？

3.7什么叫渗透压力？

其大小、方向如何确定？

渗流土体中某点的渗透压力、孔隙水压力、压力水头在概念上是否完全相同？

渗透压力对土中应力的计算有何影响？

土中渗透压力越大，是否会使土更密，强度更高，为什么？

答：

渗流土体中引起的孔隙水压力u，在水力学中被称为动水压力或渗透压力，其大小为测压管水头高度h所产生的压强，在各个方向是相等的。

渗流土体中某点的渗透压力、孔隙水压力、压力水头在概念上是相同的。

土中任意点的渗透压力u在各个方向上的作用力大小是相等的，它除了使土颗粒受到浮力外，只能使土颗粒受到静水的压缩。

由于土颗粒的压缩模量是很大的，故土粒本身的压缩可忽略不计。

渗透压力因其无法使土颗粒间产生滑移，不对土的应力、变形等力学性质产生影响，渗透压力的增大也不会使土压密或强度提高。

3.8什么叫渗透力？

它与渗透压力有何区别？

为什么说它是一种体积力？

渗透力是作用在整个渗流土体上还是作用在土骨架上的体积力？

渗透力的大小、方向、作用点如何确定？

答：

当水通过土体发生渗流时，会对土颗粒产生绕流、摩擦、拖曳作用，使土颗粒受到沿渗流方向作用的体积力，称为渗透力。

与渗透压力不同，它能改变土体内部的有效应力，在土体的强度、变形及稳定分析中，具有重要的影响，而且会使土体产生渗透变形，是引起流土、管涌等渗透破坏的重要因素。

渗透力表示的是水流对单位体积土体颗粒的作用力，是由水流的外力转化为均匀分布的一种体积力；渗透力普遍作用于渗流场总所有的土颗粒骨架上，而不是作用在整个渗流土体上；渗透力的方向与渗流的方向一致，其大小为该体积中的水力坡降与水容重的乘积，作用于土体的重心。

3.9渗透力是如何引起渗透破坏的？

渗透破坏有哪几种形式？

在工程上有何危害？

防治渗透破坏的工程措施有哪些？

其工作原理是什么？

答：

渗透力能改变土体内部的有效应力，会对土体的强度、变形等产生重要的影响。

土颗粒在渗透力作用下会产生变位或产生土粒的移动，从而会造成渗透破坏。

渗透破坏主要有流土、管涌两种形式。

流土会使土体整体被抬起或者颗粒同时悬浮，一般最先出现在渗流出溢处的表面，而后向内部波及，对土工建筑物和地基危害极大；管涌会使土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中被渗透水流带走以至流失，最终导致土体内形成贯通的渗流管道，造成土体塌陷等后果，会带来重大的工程危害。

预防流土现象发生的关键是控制逸出处的水力坡降，使其小于允许坡降的范围，可采取以下几种措施：

（1）在上游设置垂直防渗或水平防渗设施，垂直防渗有地下连续墙、板桩、齿槽、帷幕灌浆等。

水平防渗是上游不透水铺盖、这些方法在水利工程中是经常采用的，其原理是增加渗径，减少水力坡降。

（2）在下游设置减压沟、减压井，贯穿上部弱透水层，使局部较高的水力坡降降下来；或在弱透水层上加盖重，这种盖重可以是弱透水土层，它可以增大渗径，减小水力坡降。

预防管涌的发生要从改变水力和几何两个方面来考虑：

（1）改变水力条件以降低土层内部和逸出处的水力坡降，如设置防渗设施等；

（2）改变几何条件，亦即在渗流逸出部位设置反滤层以保护土中细颗粒不被带走。

4.1地下水位升降对土中自重应力的分布有何影响？

对工程实践有何影响？

答：

（1）地下水位变化会引起地基土体中自重应力的变化，若地下水位下降，则地基中的竖向有效自重应力增加；若水位上升，则地基中有效自重应力减少。

（2）自重应力改变将造成土体新的变形。

例如由于大量抽取地下水，致使地下水位下降，使地基中原水位以下的土体中有效自重应力增加，会造成大面积地面沉降。

4.2计算地基附加应力时，有哪些基本假定？

答：

地基中的应力状态是非常复杂的。

目前采用的地基中附加应力计算方法，是根据弹性理论推导而来的。

因此，需要对地基作以下假定：

（1）地基是半无限弹性体；

（2）地基是均匀连续的，即变形模量和侧压力系数各处相等；（3）地基土是各向同性的，即同一点的变形模量和侧压力系数在各个方向相等。

4.3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）基底压力的分布与多种因素有关，如基础的形状、尺寸、刚度、埋深、地基土性质以及荷载大小及分布等。

（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。

4.4由于开挖基坑面积很大，且开挖后又搁置较长时间才建基础，此时应如何考虑基底附加压力的影响？

4.5双层地基对土中应力分布有何影响？

答：

双层地基有两种情况：

当岩层上覆盖着可压缩土层时，即双层地基上软下硬，这时在荷载作用下地基将发生应力集中现象，岩层埋深愈浅，应力集中的影响愈显著。

当硬土层覆盖在软弱土层上时，即双层地基上硬下软这时在荷载作用下地基将发生应力扩散现象，上覆硬土层厚度愈大，应力扩散现象愈显著。

扩散效应还与上下土层的变形模量和泊松比有关。

4.6地基土的非匀质性和各向异性对土中应力分布有何影响？

4.7在计算地基中自重应力和荷载作用下附加应力时，作了哪些假设？

请谈谈这些假设可能带来的影响。

答：

在计算地基中自重应力时，假设天然地基为水平均质各向同性半无限体，各土层分界面为水平面。

在计算地基附加应力时，将地基视为半无限各向同性弹性体，假定地基土是各向同性的，均质的线形变形体，而且在深度和水平方向上都是无限延伸的，即把地基土看出是均质的线形变形半空间。

把基底压力看成柔性荷载，不考虑基础刚度的影响。

经验表明采用半无限弹性体计算地基中附加应力对大多数天然地基来说基本上可以满足工程应用要求。

但对双层地基、横向各向同性、模量随深度增大等情况误差较大。

由于双层地基中，当上硬下软时，荷载作用下发生应力扩散现象，上软下硬时，发生应力集中现象。

对模量随深度增大的地基，也发生应力集中现象。

对横向各向同性体地基，地基中竖向附加应力将发生应力扩散现象。

4.8地基中附加应力的传播、扩散有什么规律？

各种荷载、不同形状基础中各点附加应力计算有何异同？

5.2地基变形的大小是由什么因素决定的？

答：

地基变形的大小，主要取决于以下两个方面：

一方面取决于建筑物荷载的大小和分布；另一方面取决于地基土层的类型、分布、各土层厚度及其压缩性。

5.3说明固结度的物理意义？

5.4不同的无限均布荷载骤然作用于某一土层，要达到同一固结度所需时间有无区别？

答：

无区别。

因为同一土层固结度相同，其时间因数相同，则达到同一固结度所需时间相同。

6.1试述地基在局部荷载作用下总沉降由几部分组成？

写出各自定义。

答：

（1）地基在局部荷载作用下总沉降有三部分：

瞬时沉降、固结沉降、次固结沉降。

（2）瞬时沉降又称初始沉降，土体在施加荷载瞬时虽无压缩，但剪应力增量会使单元体立即发生剪切变形。

固结沉降即土体因孔隙水排出面压缩产生的沉降；次固结沉降是渗透固结过程终止后，土体在不变的有效应力作用下，仍可极其缓慢地继续蠕动变形而压缩（这与颗粒