第10章土在动荷载作用下的特性
【土力学与地基基础】第10章习题
重要提示：以下情况作业将被驳回1）以附件形式提交答案；2）作业成绩不到60分。
选择题10-1根据地基损坏可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度，可将地基基础设计分为( )设计等级。
A. 二个B. 三个C. 四个D. 五个10-2 扩展基础不包括( )。
A. 柱下条形基础B. 柱下独立基础C. 墙下条形基础D. 无筋扩展基础10-3为了保护基础不受人类和生物活动的影响，基础顶面至少应低于设计地面（）。
A. 0.1mB. 0.2mC. 0.3mD. 0.5m10-4 除岩石地基外，基础的埋深一般不宜小于( )。
A. 0.4mB. 0.5mC. 1.0mD. 1.5m10-5按地基承载力确定基础底面积时，传至基础底面上的荷载效应( ) 。
A. 应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合B. 应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合C. 应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数D. 应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数均为1.010-6 计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应( )。
A. 应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合B. 应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合C. 应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数D. 应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合但其分项系数均为1.010-7 计算挡土墙土压力时，荷载效应( )。
A. 应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合B. 应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合C. 应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数D. 应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数均为1.010-8 计算基础内力时，荷载效应( )。
A. 应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合B. 应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合C. 应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数D. 应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数均为1.010-9地基土的承载力特征值可由( )确定。
土力学内容总结
二、课程的基本要求学完“土力学”后，应达到以下基本要求：①认识土为松散体这一特点，并以此解释土的变形规律、渗透性质、强度特性；②掌握土的物理性质及其基本指标，土的分类，确定土的物理状态和土的定名，以及土的物理性质指标和土的强度和变形的关系；③掌握土中应力分布，地基变形，一维渗透固结理论，库仑——莫尔强度理论；④要求掌握库仑、朗金土压力计算理论及适用范围，以及几种常见情况的土压力计算；⑤掌握土坡稳定的一些基本概念和土坡稳定计算的条分法，了解摩擦圆法和增加土坡稳定的一些措施。
三、课程的基本内容以及重点难点绪论介绍“土力学”的主要内容、任务和工程应用成就。
第一章土的物理力学性质讲授内容：土的生成，土的粒径组成和矿物成分，土中的水和气体，土的三相含量指标，土的物理状态及指标，土的工程分类。
自学内容：土的结构及其联结，土的膨胀、收缩及冻胀。
重点：土的组成，三相含量指标和物理状态指标的计算，土的分类。
上述实验方法和资料整理。
难点：认识土的物理指标和状态指标的变化对土性质的影响。
第二章土的渗透性及水的渗流、第三章土中应力和地基应力分布讲授内容：土中一点的应力状态和应力平衡方程，土的渗透性，饱和土的有效压力和孔隙水压力，在简单受力条件下地基中应力分布，基底的接触应力，刚性基础基底压力简化算法，弹性半无限体内的应力分布。
自学内容：部分饱和土的孔隙压力及有效压力，孔隙压力系数。
重点：土的渗透性和有效压力的概念，饱和土的有效压力和孔隙水压力计算，弹性半无限体内的应力分布计算。
难点：在渗透条件下，土的有效压力和孔隙水压力计算。
第四章土的变形性质及地基沉降计算讲授内容：土的弹性变形性质，土的压缩性，饱和粘土的渗透固结和太沙基一维固结理论，试验方法测定土的变形模量，地基沉降计算，沉降差与倾斜，饱和粘土的沉降过程。
自学内容：太沙基一维固结方程的详细推导和固结度公式的推导。
重点：土的压缩性和压缩性指标，土的固结概念，地基沉降的计算。
结构力学A下★第10章★10-3★单自由度体系的强迫振动
Forced-Vibration:强迫振动
强迫振动(受迫振动)： 结构在动荷载作用下的振动。
无阻尼条件下，单自由度体系
y k
强迫振动方程：
m
P t P t m
my ky P t
k m
M max
1 1 ( FP )l 1.552 20 4 31.04kN .m 4 4
例：简支梁（I28b），惯性矩I=7480cm4，W=534cm3，E=2.1×104kN/cm2。 I22b 3570cm4 325
在跨度中点有电动机重量Q=35kN，转速n=500r/min。由于有偏心，转动时产 生离心力FP=10kN，FP的竖向分量为FPsinθt。忽略梁的质量， 试求强迫振动的动力系数和最大挠度和最大正应力。（梁长l=4m）
FP(t)＝10sinθt
W
1m
1m
2m
1 ⑴ Natural Frequency 60.812 rad s m 3 l 48 EI 2n 2 500 ⑵ Force Frequency 52.36 rad s 60 60 1 ⑶ magnification factor 3.866 2 1
Ql Pl (Q P)l m ax 175.6MPa 4W 4W 4W 149.2 3 3 必须特别注意，这种处理方法只适用于单自由度体系在质 Ql Pl 对于本例，采用较小的截面的梁既可避免共振，又能获 max st y st 点上受干扰力作用的情况。对于干扰力不作用于质点的单自由 48EI 48EI 得较好的经济效益。 度体系，以及多自由度体系，均不能采用这一方法。
土力学各章名词解释
1、粒度：土粒的大小2、粒组：一定粒度范围的土粒3、颗粒级配：粒组相对含量，即各粒组质量占土粒总质量百分比4、粒径累计曲线：横坐标为粒径对数坐标，纵坐标为小于或大于某一粒径土重（累计百分比）含量。
5、限制，中值，有效粒径：小于某粒径累计百分比的60,30，10％6、不均匀系数：粒组分布情况，反应土粒均匀程度7、结合水：受电分子引力影响吸附在土粒表面的自由水8、强结合水：紧靠在土粒表面的结合水膜；弱结合水：紧靠在强结合水外围的结合水膜9、自由水：存在于电分子引力范围以外的水10、重力水：地下水位以下的透水层中的地下水11、毛细水：在地下水位上，受水与空气交界面表面张力的自由水12、毛细压力：由于弯液面张力与土粒表面的侵润作用，使毛细弯液面切线反向产生使土粒挤紧的力13、比表面：单位体积颗粒总表面积14、土的结构：土粒单元体大小，矿物成分，形状，相互排列和连接关系，以及土中水的性质，空隙等因素形成的综合特征15、土的组构：同一土层中的物质和颗粒大小等相似的各部分之间的关系，表征土的层理，裂隙16、单粒，蜂窝，絮状：粗大颗粒形成，有稳定的空间位置，粉粒或细砂组成，引力大于重力，土粒停留在最初的接触点不在下沉，细小黏粒构成，能在土中长期悬浮第二章1、相对密度：土粒质量与4°时纯水质量之比2、含水量：水的质量与土质量之比3、密度：土体单位体积的质量4、干密度：土中固体颗粒部分质量5、饱和密度：充满水时的单位体积质量6、浮密度：地下水位以下土粒质量与同体积水质量只差7、重度：土的重力密度称为重度8、孔隙比：空隙体积与土粒体积比9、孔隙率：空隙体积与总体积之比10、饱和度：水体积与空隙体积之比11、可塑状态：粘性土在某含水量范围内，可由外力朔成任何形状而不发生裂纹，外力移去后任可保持既得形状，这种性能也叫可塑性12、液限：土由可朔状态到流动状态的界限含水量13、朔限：土由可朔状态到半固态的界限含水量14、缩限：土由半固态不断蒸发水分，体积不断缩小直到，体积不再缩小时的界限含水量15、朔性指数：液与朔差16、液性指数：天然含水量与朔限的差与朔性指数的比17、天然稠度：原状土样的液限和天然含水量的差与朔性指数的比18、土的灵敏度：原状土强度与重塑土强度之比19、触变性：粘性土强度随时间恢复的胶体化学性质1、渗透：液体从物质微孔中透过的性质2、渗透性：土具有被液体透过的性质3、渗流：液体在土孔隙或其他透水性介质中流动的问题称为渗流4、渗流力：渗流对土颗粒施加我作用力5、渗透变形：渗流力引起土颗粒或土体的移动6、层流:：水的每个粒组沿着一定的路线移动，不与其他任何粒子路线相交7、渗透系数：反应土透水性的比例系数，单位水力梯度的渗流速度8、起始水力梯度：对于密实粘土，当水力梯度达到某一数值后，才发生渗透，将这一水力梯度称为起始水力梯度9、流砂：向上的渗流力克服了向下的重力，粒间有效应力为0时，颗粒发生悬浮，移动的现象称为流砂10、临界水力梯度：开始发生流砂现象的水力梯度11、管涌：在渗流作用下，较细的颗粒在较粗颗粒形成的空隙中移动，甚至流失，随着空隙的不断扩大，流速的不断加快，较粗的颗粒也开始被水流带走。
土力学课后答案
土力学课后答案1. 概述土力学是土木工程中非常重要的学科之一，它研究土体的力学性质和变形规律，是土木工程设计和施工的基础理论。
本文将针对土力学课后习题给出详细的答案，帮助读者更好地理解和掌握土力学的知识。
2. 习题答案2.1 第一题题目：简述土体的各种力学性质。
答案：土体的力学性质主要包括弹性模量、剪切模量、泊松比、抗剪强度等。
弹性模量是衡量土体对应力的变形程度的指标，表示土体在外力作用下的变形程度。
剪切模量是衡量土体抵抗剪切变形的能力，是土体的抗剪切性能的指标。
泊松比是衡量土体在受到垂直应力作用时横向变形与纵向变形之间的比例关系，是衡量土体整体变形特性的指标。
抗剪强度是土体在受到剪切力作用时抵抗破坏的能力，是土体的抗剪切能力的指标。
2.2 第二题题目：什么是土体的孔隙水压力？答案：土体的孔隙水压力是指土体中存在的水对周围土体施加的压力。
土体中的水分存在于孔隙中，当土体受到外力作用时，水分会因为孔隙的变形而产生压力。
土体的孔隙水压力对土体的力学性质和变形规律具有重要影响。
在一些工程实践中，孔隙水压力是一个重要的参数，例如岩土工程中的渗流问题、地下水问题等。
合理地控制和处理土体中的孔隙水压力是保证工程稳定和安全的重要措施。
2.3 第三题题目：什么是土体的标准相对密实度？答案：土体的标准相对密实度是指土体的实际相对密度与最大干实密度之间的比值。
其中，实际相对密度是指土体在其实际湿度状态下的相对密度，最大干实密度是指土体在完全干燥状态下的最大相对密度。
标准相对密实度是土体力学性质和工程性能的重要参数之一。
不同的标准相对密实度对土体的强度和变形规律有着不同的影响。
通常情况下，土体的标准相对密实度越高，其强度和稳定性越好。
2.4 第四题题目：简述土体的流动性质与不排水条件下的剪切强度。
答案：土体的流动性质是指土体在受到外力作用时的变形规律。
根据土体受力状态的不同，土体的流动性质可分为排水条件下和不排水条件下的流动性质。
土力学与基础工程参考答案
土力学与基础工程参考答案1. 引言土力学是土木工程中非常重要的学科，它研究土体的物理特性和力学行为。
基础工程是土木工程中的一个重要分支，它涉及到建筑物和结构的基础设计和施工。
本文将介绍土力学和基础工程的基本概念，讨论相关的理论和方法，并提供一些参考答案，帮助读者更好地理解和应用这些知识。
2. 土力学基本理论土体是一种复杂的多相材料，它的物理特性和力学行为受到多种因素的影响。
土力学的基本理论提供了一种理解和描述土体行为的框架。
2.1 土体物理性质土体的物理性质包括土粒的颗粒大小分布、孔隙度、含水量等。
这些性质直接影响土体的力学行为。
例如，土粒的大小分布决定了土体的孔隙结构，进而影响了土体的透水性和渗透性。
2.2 应力和应变土体受到外部荷载的作用时会发生变形，这种变形可以通过应力和应变来描述。
应力是单位面积上的力，应变是长度的变化与原始长度的比值。
根据土体的不同行为特点，可以将应力和应变分为弹性、塑性和黏弹性等不同阶段。
2.3 孔隙水压力和饱和度土体中普遍存在着水分，水分对土体的力学行为有很大的影响。
孔隙水压力是指土体中水分的压力，它取决于土体的饱和度和水分的渗透能力。
饱和度是指土体中孔隙空间被水填充的程度。
2.4 土体的力学行为土体在受到外部作用时会发生变形，这种变形可以分为弹性、塑性和流变等。
弹性变形是指土体在外力作用下能够恢复原状的变形，塑性变形是指土体在外力作用下不能恢复原状的变形，流变是指土体在外力作用下发生流动的变形。
3. 基础工程基本理论基础工程是土木工程中的一个重要分支，它涉及到建筑物和结构的基础设计和施工。
基础工程的基本理论包括基础类型、基础设计和基础施工等。
3.1 基础类型常见的基础类型包括浅基础和深基础。
浅基础是指基础底部与地面之间的深度较小的基础，包括承台、独立柱基、隔震基础等。
深基础是指基础底部与地面之间的深度较大的基础，包括桩基、井基等。
3.2 基础设计基础设计是根据建筑物或结构的荷载要求和土壤的力学特性来确定基础的尺寸和形式。
第十章土在动荷载作用下的力学性质
土在动荷载作用下的力学性质
2)土的压实特性 (1) 压实曲线性状
击实曲线是研究土的压实特性的基本关系图。从图中可见， 击实曲线上有一峰值，此处的干容重为最大，称为最大干容 重。与之对应的制备土样含水量则称为最佳含水量。
(2) 土类对压实特性的影响
土在动荷载作用下的力学性质
土在动荷载作用下的力学性质
➢(3) 可以查出液化时大体积饱和土中实际孔隙水压力的分布。
➢(4) 在振动时能用肉眼观察试样。
土在动荷载作用下的力学性质
6）离心模型试验 离心机模型试验首先需要根据试验研究的目的和要求，选
择适合的用于单向或双向振动试验的模型箱，然后与静力离心 模型试验一样需要综合考虑离心机的容量、原型的尺寸、模型 箱尺寸和观测仪器的布置等，合理确定模型比尺。理想的模型 箱应该具备的条件 ：
土在动荷载作用下的力学性质
10.1 概述
根据动荷载作用的特点，可以将其分成三种类型。
(1) 周期荷载
Pt P0 sin t
简谐荷载
(2) 冲击荷载
P
t
P0
t t0
(3) 不规则荷载 荷载随时间的变化无规律可循，即为不规则荷载。最为典
型的不规则荷载就是地震荷载。
10.2 土的动强度和变形特性
2)《公路工程抗震设计规范》判别方法 在《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)中，砂性土液化 判别公式是以Seed H B的液化判别图 / v ~ N1 曲线族中震级 M=7.5的分界线为基础换算得到的，对地面以下20m 深度范 围内的砂土和亚砂土，其液化判别公式如下：
N1 Cn N63.5
Nc
11.8
1
13.06
土力学2_10章课后习题答案(第三版)
土力学 第二章2-2、有一饱和的原状土样切满于容积为21.7cm 3的环刀，称得总质量为72.49g ，经105℃烘干至恒重为61.28g ，已知环刀质量为32.54g ，土粒比重为2.74，试求该土样的湿密度、含水量、干密度及孔隙比（要求汇出土的三相比例示意图，按三相比例指标的定义求解）。
解：3/84.17.2154.3249.72cm g V m =-==ρ%3954.3228.6128.6149.72=--==S W m m ω 3/32.17.2154.3228.61cm g V m S d =-==ρ 069.149.1021.11===S V V V e 2-3、某原状土样的密度为1.85g/cm 3，含水量为34%，土粒相对密度为2.71，试求该土样的饱和密度、有效密度和有效重度（先推导公式然后求解）。
解：（1）VV m WV s sat ρρ⋅+=W S m m m +=Θ SW m m =ω 设1=S m ρω+=∴1VWS S S V m d ρ=Θ W S W S S Sd d m V ρρ⋅=⋅=∴1()()()()()()3W S S W S S W W satcm /87g .1171.20.341171.285.1d 11d 11d 111d 11111=+⨯+-⨯=++-=+++⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=+-++=+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅-++=∴ρωρωρωρωρρωρρωρρρωρW S d 有（2）()3'/87.0187.1cm g VV V V V V V m V V m W sat W V Ssat WV W V W S S W S S =-=-=+-=-+-=-=ρρρρρρρρρ （3）3''/7.81087.0cm kN g =⨯=⋅=ργ 或3'3/7.8107.18/7.181087.1cmkN cm kN g W sat sat sat =-=-==⨯=⋅=γγγργ2-4、某砂土土样的密度为1.77g/cm 3，含水量9.8%，土粒相对密度为2.67，烘干后测定最小孔隙比为0.461，最大孔隙比为0.943，试求孔隙比e 和相对密实度Dr ，并评定该砂土的密实度。
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3、土动力学问题 研究土在各种动荷载作用下的强度和变形特性、 振动波在土中传播的规律，以及地基和土工建筑物 的动力分析和工程抗震问题。 动荷载作用下的变形、强度以及液化的规律， 比静荷载作用下的更复杂，更难把握，因而也就更 不成熟，更有发展余地. 砂土振动液化是动力分析 中的一个重要课题。
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当土体受到如地震、爆破、机械震动、车辆运行等 动力作用时，土内产生新的压力而引起土的变形。 土在动力作用下的变形可分为弹性变形与残余变形。 当动荷载强度较小不超过土的弹性极限时，它所引起的 变形主要为弹性变形，弹性模量，泊松比，振动阻尼系 数等为其主要动力参数。 当动力强度较大时，它所引起的变形为残余变形， 动力越大，变形越大，结果使土的结构破坏，土体压缩 沉降，强度减弱，严重者可使土体失去强度而威胁建筑 物及边坡等稳定性。
第 10 章 土在动荷载作用下的特性
1
1、有 关 概 念 动荷载： 动荷载：荷载的大小、方向和的荷载。
2
2、动荷载的分类
（1）周期荷载：荷载随时间t的变化规律可以用正 周期荷载： 弦或余弦函数表示。 （2）冲击荷载：短时间内，荷载急剧增大或缩小，各 冲击荷载： 类爆炸。 （3）随机荷载（非确定性荷载或不规则荷载）： 随机荷载（非确定性荷载或不规则荷载）：荷 ）： 载在将来任一时刻的数值无法事先确定，则称为随机 荷载。
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砂土的结构变化 ① 受高频振动时，颗粒位置重新调整，使砂更趋 密实。 ② 饱和的粉砂、细砂在动荷载作用下，会失去强 度，产生砂土液化。
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9
6
（2）振动力作用下的抗剪强度 振动力作用下土的抗剪强度降低， 振动力作用下土的抗剪强度降低，对砂土来说 尤为显著。 尤为显著。因为在振动力作用下，砂土颗粒间摩擦力 降低，当振动加速度达到某一起始加速度时，砂土的 强度随着加速度增大而不断降低。 动荷载对一般粘性土的强度影响不大，而对饱 水软粘土如淤泥及淤泥质亚粘土、粘土等则影响显。 在振动作用下饱和软粘土的结构会遭到破坏，而使其 强度及粘滞性剧烈降低。
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（1）振动力作用下土的密度 在动力作用下，颗粒活动能力增大，致使土的颗粒 间连接力削弱，土的压缩性增大，特别对砂土来说尤 为显著。砂土在静荷载作用下压缩性小，在一般建筑 砂土在静荷载作用下压缩性小， 砂土在静荷载作用下压缩性小 物荷载下可不予考虑；但在振动荷载作用下，具有较 物荷载下可不予考虑；但在振动荷载作用下， 大的压缩性。 大的压缩性。 在振动荷载作用下，砂土的压缩、 在振动荷载作用下，砂土的压缩、饱和砂的液化 及软粘土的触变为它们的主要动力特性。 及软粘土的触变为它们的主要动力特性。