土力学于地基基础.docx

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土力学于地基基础

土力学于地基基础作业一

名词解释

1.土力学

答：

土力学（Soilmechanics）是研究土体在力的作用下的应力-应变或应力-应变-时间关系和强度的应用学科，是工程力学的一个分支。

为工程地质学研究土体中可能发生的地质作用提供定量研究的理论基础和方法。

主要用于土木、交通、水利等工程。

2.地基

答：

地基是指建筑物下面支承基础的土体或岩体。

作为建筑地基的土层分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土。

地基有天然地基和人工地基（复合地基）两类。

天然地基是不需要人加固的天然土层。

人工地基需要人加固处理，常见有石屑垫层、砂垫层、混合灰土回填再夯实等。

3.基础

答：

基础是指建筑物地面以下的承重结构，如基坑、承台、框架柱、地梁等。

是建筑物的墙或柱子在地下的扩大部分，其作用是承受建筑物上部结构传下来的荷载，并把它们连同自重一起传给地基

4.软弱下卧层

答：

一般来说，地基由多层土组成时，持力层以下存在容许承载力小于持力层容许承载力的土层时，这样的土层叫做软弱下卧层。

5.土体

答：

土体不是由单一而均匀的土组成的，而是由性质各异、厚薄不等的若干土层以特定的上下次序组合在一起。

因而土体不是简单的土层组合.而是与工程建筑的安全、经济和正常使用有关的土层组合体。

6.界限粒径

答：

1、粗粒土为粒径d：

0.075mm>d>0.005mm；

2、细粒土为粒径d：

d<0.005mm

3、据此判断为临界粒径为0.075mm

7.土的颗粒级配

答：

土的颗粒级配：

土中所含各粒组的相对含量，以土粒总重的百分数表示。

土的颗粒级配曲线：

纵坐标表示小于某土粒的累计质量百分比，横坐标则是用对数值表示的土的粒径。

颗粒级配又称（粒度）级配。

由不同粒度组成的散状物料中各级粒度所占的数量。

常以占总量的百分数来表示。

由不间断的各级粒度所组成的称连续级配；只由某几级粒度所组成的称间断级配。

合理的颗粒级配是使配料获得低气孔率的重要途径。

8.界限含水量

答：

界限含水量通常是指土的液限、塑限和缩限。

众所周知，液限和塑限是粘性土极为重要的指标，是粘性土工程分类的主要依据，和天然含水量一起，是估价土的工程特性的主要参数

9.土的灵敏度

答：

土的灵敏度，是指原状土与其重塑后立即进行试验的无侧限抗压强度之比值，工程上常用灵敏度St来衡量粘性土结构性对强度的影响，土的灵敏度越高，结构性越强，受扰动后土的强度降低愈多。

天然状态下的粘性土，由于地质历史作用常具有一定的结构性。

当天然结构被破坏时，土粒间的胶结物质以及土粒、离子、水分子之间所组成的平衡体系受到破坏，黏性土的强度降低，压缩性增高。

10.自重应力

答：

自重应力是岩土体内由自身重量引起的应力。

岩土体中任一点垂直方向的自重应力，等于这一点以上单位面积岩土柱的质量。

11.基底压力

答：

建筑物的荷载通过自身基础传给地基，在基础底面与地基之间便产生了荷载效应（接触应力）。

它既是基础作用于地基的基地压力，同时又是地基反作用于基础的基底反力。

主要用于计算地基中的附加应力，影响基底压力分布和大小的因素很多,除与基础，所受荷载大小及基础的形状、尺寸和埋深有关外,还与基础本身与地基土的相对刚度及地基土的性质等有关。

12.基底附加压力

答：

地基中附加应力是指建筑物建造后，基底接触压力与基底处土自重应力之差，一般将其作为作用于弹性半空间表面上的局部荷载，并根据弹性理论来求算地基中的附加应力。

地基中的附加应力是使地基发生变形，引起建筑物沉降的主要原因。

13.地基附加应力

答：

地基附加应力是指建筑物荷重在土体中引起的附加于原有应力之上的应力。

我们知道土中附加应力分布特点是：

1、在地面下同一深度的水平面上的附加应力不同，沿力的作用线上的附加应力最大，向两边则逐

渐减小。

2、距地面愈深，应力分布范围愈大，在同一铅直线上的附加应力不同，愈深则愈小。

计算地基附加应力，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半空间，这就可以直接采用弹性力学中关

于弹性半空间的理论解答。

14.土的压缩性

答：

土压缩性是指土受压时体积压缩变小的性质。

一般认为，这主要是由于土中孔隙体积被压缩而引起的。

常用压缩系数来反映土压缩性的大小。

土的压缩性直接影响地基的变形值。

15.土的固结

答：

土体固结是土力学中的一个概念，指在外荷载作用下，土体内的水、气缓慢地排出，体积逐渐减小的现象。

16.压缩系数

答：

压缩曲线反映了土受压后的压缩特性，它的形状与土试样的成分、结构、状态以及受力历史有关。

压缩性不同的土，其中，e-p曲线的形状是不一样的。

假定试样在某一压力P，作用下已经压缩稳定，现增加一压力增量至压力Pz。

对于该压力增量，曲线越陡，土的孑L隙比减少越显著，表示体积压缩越大，该土的压缩性越高。

压缩曲线的坡度可以形象地说明土的压缩性的高低。

17.压缩模量Es

答：

在完全侧限的条件下，土的竖向应力变化量与其相应的竖向应变变化量之比，称为土的压缩模量，用Es表示。

土体在侧限条件下，当土中应力变化不大时，压应力增量与压应变增量成正比，其比例系数Es，称为土的压缩模量，或称侧限压缩模量，以便与无侧限条件下简单拉伸或压缩的弹性模量（杨氏模量）E相区别。

土的压缩模量是判断土的压缩性和计算地基压缩变形量的重要指标之一。

18.沉降差

答：

沉降差，不同基础或同一各点间的相对沉降量。

相邻独立基础沉降量之差，Δs=s1-s2。

框架结构和地基不均匀、有相邻荷载影响的高耸结构基础，变形由沉降量控制。

19.土的抗剪强度

答：

土可以由于拉力过大而开裂，也可以由于剪力过大而破坏。

土体中各点的抗剪强度或所承受的剪应力都可以是不均匀的。

因此，土体的剪切破坏可能是整体破坏，也可能是局部破坏。

工程上有许多情况（如地基承载力、土坡稳定以及挡土墙的土压力等）主要考虑剪切问题。

而在粘性土坡稳定性的分析中则要考虑三个问题：

计算方法、抗剪强度τ和安全系数的确定，三者是互相关联和协调的。

二、简答

1.地基基础设计的基本要求

答：

地基与基础设计必须满足三个基本条件：

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或地基承载力特征值，保证建筑物不因地基承载力不足造成整体破坏或影响正常使用，具有足够防止整体破坏的安全储备；2、基础沉降不得超过地基变形容许值，保证建筑物不因地基变形而损坏或影响其正常使用；3、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

2.岩石的风化种类

答：

物理风化，化学风化，生物风化

3.第四纪沉积物有哪些

答：

第四纪沉积物是指第四纪时期因地质作用所沉积的物质，一般呈松散状态。

在第四纪连续下沉地区，其最大厚度可达1000米。

第四纪沉积物中最常见的化石有哺乳动物、软体动物、有孔虫、介形虫及植物的孢粉。

这些化石，有助于确定第四纪沉积物的时代和成因。

4.什么是土的结构，有哪些？

答：

土的结构是指组成土的土粒大小形状、表面特征、士粒间的连结关系和土粒的排列情况。

上的粒度成分反映了土粒大小及其组合持征。

也是说明土结构特征的主要指标。

对士的工程地质性质影响显著。

土的结构是指土的固体颗粒及其空隙间的集合排列和连接方式。

5.土的构造及其特征

答：

在一定土体内，结构相对均一的土层单元体的形态和组合特征，称为土的构造。

它同样也包括土层单元体的大小、形状、排列和相互关系等方面。

单元体的分界面称为结构面或层面。

土的构造是土在形成及变化过程中，与各种因素发生复杂的相互作用而形成的。

所以每一种成因类型的土大都有其所特有的构造。

例如，残积土体中不存在层而它与下部基岩往往呈渐变关系，没有明显的分界面;洪积上体由山口至平原（盆地）颗粒由粗逐渐变细层厚逐渐变小且有透镜体出现冲积上体呈现“元结构”，且有交错层、冲刷面和透镜体等;湖积土体呈薄层状构造。

6.粒组划分的标准

答：

粒组是指按照土的工程性质和粒径大小对土进行划分。

国内外都有规程规范对于土的粒组划分，各种规范对于粒组划分的等级基本一致，即漂石、卵石、砾石、砂粒、粉粒和粘粒，但不同粒组所采用分级标准数值是有明显差别的，例如漂石大多采用200mm作为划分界限，但美国陆军师团采用划分标准是300mm。

卵石、砾石粒组划分也存在这种现象。

而细粒粒组划分，中国规范、美国陆军师团规范采用分级标准相近，即为0.075mm、0.074mm，而英国、澳大利亚规范采用分级标准为0.06mm，差值为0.015mm，差别较大。

对于粘粒划分，也有明显的差异，英国、澳大利亚规范采用数值为0.002mm，而国内规范采用划分标准是0.005mm，相差2.5倍。

毋庸置疑，颗粒大小对于土的性质是有明显影响的，尤其是粗粒土，其主要受颗粒大小及其含量影响，而细粒土性质不完全取决于颗粒大小及其含量

7.土中的水

答：

土中水的存在形式多种多样，大致可分为液态水、气态水及固态水三类。

不同类型的水对土的工程特性起着不同的作用，其中较重要的是结合水、毛细水和重力水。

其中土中水分子的活动能力和结合水的抗剪强度有着密切的关系。

影响结合水的抗剪强度因素有很多，如结合水与土颗粒表面的间距、土颗粒的形状

8.土的物理性质指标有哪些？

哪些是基本指标？

哪些是换算指标？

答：

常用的土的物理性质指标主要有：

颗粒组成、比重（Gs）、湿密度（ρ）、干密度（ρd）、含水率（ω）、界限含水率（塑限含水率ωP、液限含水率ωL）、孔隙率n、有效孔隙率ne、饱和度Sr、不均匀系数Cu等。

土是尚未固结成岩的松、软堆积物。

主要为第四纪时的产物。

土与岩石的根本区别是土不具有刚性的联结，物理状态多变，力学强度低等。

土由各类岩石经风化作用而成。

土位于地壳的表层，是人类工程经济活动的主要地质环境。

土与岩石一起是工程岩土学的研究对象。

9.土分类的目的与原则

答：

土地分类是土地科学的基本任务和重要内容之一，也是土地资源评价、土地资产评估和土地利用规划研究的基础和前期性工作。

土地分类是土地类型的划分，其理论是建立在类型学基础上。

其分类单位是从区域土地个体单位所具有的相似属性中归纳出来的，具有抽象性和概括性。

单位级别愈低，分类标志的共同性或相似性则愈多，级别愈高则共同性愈少

10.简述任意点的垂直附加应力计算方法—角点法

答：

一种是弹性理论方法；另一种是应力扩散角法。

对建筑来说，有实际意义的是均布矩形荷载作用下地基中的附加应力，此类型附加应力的计算采用角点法。

11.地基土产生压缩的原因

答：

压缩变形是地基土在建筑物荷载作用下的主要变形形式。

自然界中的土是一种多孔分散体系，孔隙由水和空气充填。

在建筑物的实际荷载作用下矿物颗粒和水的体积压缩变形量可以忽略不计，因而土的压缩变形实质上是随着空气或水的逸出，颗粒移动而使孔隙体积减小造成的。

12.地基最终沉降的分层总和法

答：

1、根据有关要求和土体性质进行地基分层；

2、计算分层出的自重应力，地下水位以下取有效重度进行计算；

3、计算各分层点的附加应力，并求出各分层界面处附加应力的平均值；

4、各分层自重应力平均值和附加应力平均值之和作为该分层受压后所受总应力；

5、确定压缩层厚度；

6、计算各分层的压缩量；

7、计算基础平均最终沉降量。

13.沉降观测点的布设

答：

（1）建筑物的四角、核心筒四角、大转角处及沿外墙每10～20m处或每隔2～3根柱基上。

（2）高低层建筑物、新旧建筑物、纵横墙等交接处的两侧。

（3）建筑物裂缝、后浇带和沉降缝两侧，基础埋深相差悬殊处，人工地基与天然地基接壤处，不同结构的分界处及填挖方分界处。

（4）宽度大于等于15m或小于15m而地质复杂及膨胀土地区的建筑物，应在承重内隔墙中部设内墙点，在室内地面中心及四周设地面点。

（5）邻近堆置重物处、受震动有显著影响的部位及基础下的暗沟处。

（6）框架结构建筑的每个或部分柱基上或纵横轴线上。

（7）筏形基础、箱形基础底板或接近基础的结构部分之四角处及其中部位置。

（8）重型设备基础和动力设备基础的四角、基础形式或埋深改变处及地质条件变化处两侧。

（9）电视塔、烟囱、水塔、油罐、炼油塔、高炉等高耸建筑物，应设在沿周边与基础轴线相交的对称位置上，点数不少于4个。

14.土体抗剪强度组成

答：

土的抗剪强度由土的内摩擦角和粘聚力两部分组成 

15.影响土的摩擦强度的主要因素

16.莫尔—库伦强度理论

答：

材料发生剪断破坏的原因主要是某一截面上的切应力达到强度极限值，但也与该面上的正应力有关。

如截面上存在压应力，则与压应力大小有关的材料内摩擦力将阻止截面的滑动；如果截面上存在拉应力，则截面将容易滑动，因此剪断不一定发生在最大剪应力的截面上。

在三向应力状态下，如果不考虑中间应力σ2，对材料破坏的影响，则一点处的最大切应力或较大切应力可由最大和最小主应力σ1和σ3所画的应力圆决定。

材料在破坏时的应力圆称“极限应力圆”，根据σ1和σ3 的不同比值（如单轴拉伸、单轴压缩、纯剪，各种不同大小应力比的三轴压缩试验等），可作出一系列极限应力圆，这些应力圆的公共包络线（右图所示）便是材料破坏的临界线。

17.地基的破坏形式

有三种：

一是整体剪切破坏，二是局部剪切破坏，三是冲剪破坏（又称刺入剪切破坏）。

（A1）地基破坏的模式整体剪切破坏：

三角压密区，形成连续滑动面，两侧挤出并隆起，有明显的两个拐点。

浅基下密砂硬土坚实地基。

（2）地基破坏的模式局部剪切破坏：

基础下塑性区到地基某一范围，滑动面不延伸到地面，基础两侧地面微微隆起，没有出现明显的裂缝。

常发生于中等密实砂土中。

（3）地基破坏的模式刺入剪切破坏（冲剪破坏）：

基础下土层发生压缩变形，基础下沉，当荷载继续增加，附近土体发生竖向剪切破坏。

三、论述

1.论述土的物理性质指标？

哪些是基本指标？

哪些是换算指标？

答：

土的各组成部分的质量和体积之间的比例关系，用土的三项比例指标表示，称为土的物理性指标。

直接测定的指标：

土的密度，含水量，相对密度

2.地基岩土的工程分类

答：

土从工程建筑观点对组成地壳的任何一种岩石和土的统称。

岩土可细分为坚硬的（硬岩）、次坚硬的（软岩）、软弱联结的、松散无联结的和具有特殊成分、结构、状态和性质的五大类。

中国习惯将前两类称岩石，后三类称土，统称之谓“岩土”。

3.土的抗剪强度试验方法

答：

土的抗剪强度是土的一个重要力学性能指标。

在计算承载力、评价地基的稳定性以及计算挡土墙的土压力时，都要用到土的抗剪强度指标，因此，正确地测定土的抗剪强度在工程上具有重要意义。

　　抗剪强度的试验方法有多种，在实验室内常用的有直接剪切试验、三轴压缩试验和无侧限抗压试验、在现场原位测试的有十字板剪切试验，大型直接剪切试验等。

四、认真学习课件中的例题计算

五、讨论

1.结合自己的经历，谈谈自己知道的基础形式

答：

1、条形基础：

当建筑物上部结构采用墙承重时，基础沿墙身设置，多做成长条形，这类基础称为条形基础或带形基础。

2、独立基础：

当建筑物上部结构采用框架结构或单层排架结构承重时，基础常采用方形或矩形的独立式基础，这类基础称为独立式基础或柱式基础。

3、筏板基础：

当建筑物上部荷载大，而地基又较弱，这时采用简单的条形基础已不能适应地基变形的需要，通常将墙或柱下基础连成一片，使建筑物的荷载承受在一块整板上成为筏板基础。

4、箱形基础：

当板式基础做得很深时，常将基础改做成箱形基础。

箱形基础是由钢筋混凝土底板、顶板和若干纵、横隔墙组成的整体结构。

5、桩基础：

桩基础由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。

若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基；若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。

2.结合自己的生活环境，按岩土的工程分类，有哪些种类

答：

岩土（rockandsoil）从工程建筑观点对组成地壳的任何一种岩石和土的统称。

岩土可细分为坚硬的（硬岩）、次坚硬的（软岩）、软弱联结的、松散无联结的和具有特殊成分、结构、状态和性质的五大类。

中国习惯将前两类称岩石，后三类称土，统称之谓“岩土”。

分类

1、从岩土的分类来看有不同的方面以及标准，主要的分类有成因的分类，还有按坚硬的程度来进行划分、按完整度来进行划分、岩土按风化程度进划分、按岩体结构类型进行划分、岩体按岩石的质量指标进行划分、以及按岩体基本质量等级来进行分类。

2、从开挖的岩土的分级来看，主要的类别是一类土也可以说是松软土，这种土也叫砂土、粉土、冲积砂土层、疏松的程度可以达到种植土、淤泥或是泥炭，坚固系数可以达到0.5-0.6左右，平均容重是6.0-15.0之间，开挖的方法用锨、锄头等进行挖掘就可以了。

对于二类土来说也叫普通土，这种土是粉质粘土，也可以是潮湿的黄土、夹有碎石、卵石的砂，粉土混卵碎石的植土或是填土，坚固系数是0.6-0.8之间，平均的容重是11.0-16.0之间，开挖的方法可以用锨、锄头进行挖掘，少用镐翻松处理。

三类土是坚土，这种土是软及中等密实的粘土，重粉质粘土、砾石土、干黄土、含有的碎石卵石的黄土、粉质粘土、压实的填土，坚固系数是0.8-1.0之间，平均的容重是17.5-19.0之间，开挖的方法主要是用镐，很少用锨，锄头等方式来挖掘，对于部分用撬棍来进行挖掘。