土力学本科复习(曾)2011.12.ppt
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1、 土力学土力学复习复习一、一、问问 题题二、概二、概 念念三、计三、计 算算 一、问一、问 题题 1、何谓库仑的抗剪强度定律何谓库仑的抗剪强度定律?砂土与粘性土的抗剪强度表达式砂土与粘性土的抗剪强度表达式 有何不同有何不同?库仑的抗剪强度定律将土的抗剪强度表示为剪切面上法向应力的函库仑的抗剪强度定律将土的抗剪强度表示为剪切面上法向应力的函数,即数,即f=c+tg ,式中,式中,c,分别为土粘聚力和内摩擦角。此式亦为粘分别为土粘聚力和内摩擦角。此式亦为粘性土的抗剪强度表达式,而砂土的抗剪强度表达式为性土的抗剪强度表达式,而砂土的抗剪强度表达式为f=tg ,这,这2个表达个表达式的不同之处在于后者
2、的粘聚力式的不同之处在于后者的粘聚力 c=0。2、简述影响土抗剪强度的因素。简述影响土抗剪强度的因素。影响土抗剪强度的因素主要有:影响土抗剪强度的因素主要有:(1)土粒土粒的矿物成分、形状、颗粒大小与颗粒级配;的矿物成分、形状、颗粒大小与颗粒级配;(2)土的密度;土的密度;(3)土的含水量;土的含水量;(4)土体结构的扰动状况;土体结构的扰动状况;(5)孔隙水压力的影响。孔隙水压力的影响。3、阐述载荷试验得到的荷载与沉降量(阐述载荷试验得到的荷载与沉降量(p-sp-s)曲线变形三阶段)曲线变形三阶段 (并用曲线表示出来)。(并用曲线表示出来)。压密阶段;压密阶段;剪切阶段;剪切阶段;破坏阶段。
3、破坏阶段。4、简述影响极限承载力的因素。简述影响极限承载力的因素。影响极限承载力的因素主要有:土的重度影响极限承载力的因素主要有:土的重度;土的抗剪强度指标;土的抗剪强度指标和和c;基础埋深;基础埋深d;基础宽度;基础宽度b。,c,d,b越大,越大,土的极限承载力也越大。土的极限承载力也越大。在这在这5个影响因素中,对极限承载力影响很大的就是个影响因素中,对极限承载力影响很大的就是,c,正确采用,正确采用,c值是合理确定极限承载力的关键。值是合理确定极限承载力的关键。5、土体发生剪切破坏的面是否是剪应力最大的面?为什么?土体发生剪切破坏的面是否是剪应力最大的面?为什么?一般情况下剪切破坏面与最
4、大主应力面成什么角度?一般情况下剪切破坏面与最大主应力面成什么角度?土体发生剪切土体发生剪切破坏的面并不是剪应力最大的面。根据摩尔破坏的面并不是剪应力最大的面。根据摩尔-库仑强度理论可知,当土体的内摩擦角库仑强度理论可知,当土体的内摩擦角大于零的大于零的情况下,在剪应力最大的面上,摩尔圆位于土体的强度线的下方,所以不会发生剪切破坏。一情况下,在剪应力最大的面上,摩尔圆位于土体的强度线的下方,所以不会发生剪切破坏。一般情况下,剪切破坏面与最大主应力面的夹角为(般情况下,剪切破坏面与最大主应力面的夹角为(45+/2)。)。6、地下水位的升降对土体中应力有何影响?在工程实践中,有地下水位的升降对土体
5、中应力有何影响?在工程实践中,有哪些问题应充分考虑其影响?哪些问题应充分考虑其影响?工程实践中,由于某种原因使地下水位发生变化,工程实践中,由于某种原因使地下水位发生变化,从而使地基土中自重应力也发生变化。地下水位的降低使地基中原水位以下的有效自重应力增从而使地基土中自重应力也发生变化。地下水位的降低使地基中原水位以下的有效自重应力增加,地下水位的上升会引起地基中有效自重应力减小。工程实践中需要考虑地下水位升降影响加,地下水位的上升会引起地基中有效自重应力减小。工程实践中需要考虑地下水位升降影响的情况有很多,如:(的情况有很多,如:(1)在沿海地区深基坑开挖时往往需要降低地下水位,这将对临近建
6、筑)在沿海地区深基坑开挖时往往需要降低地下水位,这将对临近建筑物产生影响;(物产生影响;(2)软土地区地下水位全面下降将引起地表大面积沉降;()软土地区地下水位全面下降将引起地表大面积沉降;(3)地下水位上升)地下水位上升可导致地基土的抗剪强度降低;(可导致地基土的抗剪强度降低;(4)对某些具有湿陷性质的地基,地下水位上升会导致地基)对某些具有湿陷性质的地基,地下水位上升会导致地基产生湿陷沉降。产生湿陷沉降。7、有一种观点认为地基承载力是一定值,即仅取决于土的类别有一种观点认为地基承载力是一定值,即仅取决于土的类别和状态,你如何看待这一观点?和状态,你如何看待这一观点?这一观点不对,实际上地基
7、承载力并不是一定这一观点不对,实际上地基承载力并不是一定值,除了与地基土的自身性质(即土的类别和状态)有关,还有很多因素都可能影响地基承载值,除了与地基土的自身性质(即土的类别和状态)有关,还有很多因素都可能影响地基承载力,根据地基临界荷载和极限荷载计算公式可知,地基的承载力还与基础尺寸大小和基础埋置力,根据地基临界荷载和极限荷载计算公式可知,地基的承载力还与基础尺寸大小和基础埋置深度有关,如在其他条件不变的情况下,基础埋置深度越大,地基承载力也增大。深度有关,如在其他条件不变的情况下,基础埋置深度越大,地基承载力也增大。8、影响基底压力分布的因素有哪些?为什么通常可以按直线分影响基底压力分布
8、的因素有哪些?为什么通常可以按直线分布来计算?布来计算?基底压力的分布与多种因素有关,如基础的形状、平面尺寸、刚度、埋深、基底压力的分布与多种因素有关,如基础的形状、平面尺寸、刚度、埋深、荷载的大小及性质、地基土的性质等。根据弹性力学中圣维南原理,基础下与其地面距离大于荷载的大小及性质、地基土的性质等。根据弹性力学中圣维南原理,基础下与其地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,基本上不受基底压力分布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,基本上不受基底压力分布形式的影响。因此,对于具有一定刚度及尺寸较小的柱下独立基础和墙下条形基础等,其基底形
9、式的影响。因此,对于具有一定刚度及尺寸较小的柱下独立基础和墙下条形基础等,其基底压力可近似按直线分布考虑。压力可近似按直线分布考虑。二、概二、概 念念 1 1、土是一种松散的颗粒堆积物,它是由、土是一种松散的颗粒堆积物,它是由固体颗粒、液体和气体固体颗粒、液体和气体三部分组成。三部分组成。2 2、有效应力原理公式为有效应力原理公式为=+u=+u 。通过土粒承受和传递的应力,称为通过土粒承受和传递的应力,称为 有效应力(粒间应力)。有效应力(粒间应力)。土的变形和强度的变化仅取决于土的变形和强度的变化仅取决于 的变化。的变化。3 3、土体的应力土体的应力是指在自重荷载及附加荷载作用下地基土体中的
10、应力,可以分是指在自重荷载及附加荷载作用下地基土体中的应力,可以分 为:自重应力、附加应力。在成层均质地基中,自重应力呈折线分布分布。为:自重应力、附加应力。在成层均质地基中,自重应力呈折线分布分布。设地基由自重应力产生的竖向应力为设地基由自重应力产生的竖向应力为Ps,由作用在地表的矩形均布荷载在,由作用在地表的矩形均布荷载在 地基中产生的竖向附加应力为地基中产生的竖向附加应力为z,则在矩形中心点以下,随着深度的增加,则在矩形中心点以下,随着深度的增加 Ps增大,增大,z减少减少。4 4、土的抗剪强度土的抗剪强度是指抵抗剪切破坏的能力,粘聚力是指抵抗剪切破坏的能力,粘聚力c c和内摩擦角和内摩
11、擦角 称为土的称为土的 抗剪强度指标。抗剪强度指标。土体剪破面与最大主应力平面成土体剪破面与最大主应力平面成 =45=450 0+/2/2 。土中某点处在极限平衡状态时,其破坏面与小主应力土中某点处在极限平衡状态时,其破坏面与小主应力3作用面的夹角为作用面的夹角为 45-/2/2。f f 表示土体抵抗剪切破坏的极限能力,当土体中某点的剪应力表示土体抵抗剪切破坏的极限能力,当土体中某点的剪应力 =ff时,时,土体处于极限平衡状态;土体处于极限平衡状态;ff时,土体处于破坏状态;时,土体处于破坏状态;ff时,土体处时,土体处 于平衡状态。于平衡状态。5 5、地基破坏(失稳)的三种型式地基破坏(失稳
12、)的三种型式为为:整体滑动剪切破坏、局部剪切破坏、冲切剪整体滑动剪切破坏、局部剪切破坏、冲切剪切破坏切破坏 。6 6、达西定律达西定律是根据砂土渗透实验得出的:是根据砂土渗透实验得出的:水的渗透速度与水力坡度成正比。水的渗透速度与水力坡度成正比。7 7、土的渗透破坏土的渗透破坏有四种破坏模式:有四种破坏模式:流土、管涌、接触流失、接触冲刷。流土、管涌、接触流失、接触冲刷。8 8、三轴试验三轴试验按剪切前的固结程度和剪切时的排水程度分为三种试验方法,即按剪切前的固结程度和剪切时的排水程度分为三种试验方法,即固固结不排水结不排水CU、不固结不排水、不固结不排水UU和固结排水和固结排水CD。直接剪切
13、试验直接剪切试验分为分为快剪快剪、固结快剪和慢剪、固结快剪和慢剪三种试验方法。三种试验方法。9 9、评价无粘性土的粒径级配指标:、评价无粘性土的粒径级配指标:不均匀系数不均匀系数Cu和曲率系数和曲率系数Cc。土样级配曲线能同时满足土样级配曲线能同时满足 Cu5 及及 Cc=13 的土才能称为级配良好的土的土才能称为级配良好的土。若土颗粒级配累计曲线很陡,则表示土粒较均匀若土颗粒级配累计曲线很陡,则表示土粒较均匀 。1010、土体发生压缩变形主要是由于土体发生压缩变形主要是由于孔隙的减少孔隙的减少和和孔隙水孔隙水被排出,土体的压缩性被被排出,土体的压缩性被 认为是由于土体中认为是由于土体中孔隙体
14、积孔隙体积减小的结果减小的结果.1111、土的土的压缩性指标压缩性指标有:有:压缩系数压缩系数a a、压缩指数、压缩指数CcCc和压缩模量和压缩模量EsEs。反映土体压缩。反映土体压缩 性大小的指标有室内试验得出的指标,也有现场载荷结果经一定转化得出的性大小的指标有室内试验得出的指标,也有现场载荷结果经一定转化得出的 指标,前一种方法得出的指标有指标,前一种方法得出的指标有压缩系数、压缩指数、压缩模量压缩系数、压缩指数、压缩模量等,后一种等,后一种 方法得出的指标有方法得出的指标有变形模量变形模量.1212、室内试验测得的、室内试验测得的e-pe-p曲线曲线愈陡,表明愈陡,表明土的压缩性愈高土
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