土力学与基础工程作业

土力学与基础工程作业

2013–2014学年度第一学期

一、简答题

1、土是由哪几个部分组成的？各相变化对土的性质有什么影响？ 答：土是由固体矿物、液体水和气体三部分组成的三相系。固相物质分无机矿物颗粒和有机质，构成土的骨架，骨架之间贯穿着大量孔隙，孔隙中充填着液相的水和空气。土的三相组成的比例，不是固定的。它随着环境的变化，将产生相应的变化，对土的力学性能有很大影响。由于空气易被压缩，水能从土中流出或流进。当土只是由土粒和空气，或是土粒和水组成二相体系时，前者为干土，后者为饱和土。

2、计算自重应力时，为什么地下水位以下要用浮重度？

答：通常认为地下水位以下的砂性土是应该考虑浮力作用的，采用土的浮重度γ'来计算自重应力。而粘性土地基需要结合粘性土的稠度状态来确定，当0L I ≤，即位于地下水位以下的土为坚硬粘土时，土体中只存在强结合水，不能传递静水压力，故认为土体不受水的浮力作用，采用土的饱和重度sat γ，来计算自重应力；当1L I ≥，即位于地下水位以下的土为流动状态时，土颗粒之间存在大量自由水，能够传递静水压力，故认为土体受到水的浮力作用，采用土的浮重度γ'来计算自重应力；当01L I <<,即位于地下水位以下的土为塑性状态时，土体是否受到水的浮力作用比较难确定，在实践中一般按不利情况考虑。

3、地基破坏类型有几种？ 答：（1）整体剪切破坏。整体剪切破坏的三角压密区，随着荷载的增加，基础下塑性区发展到地面，形成连续滑动面，两侧挤出并隆起，有明显的两个拐点，如浅基下密实硬土地基的过载。（2）局部剪切破坏。局部剪切破坏的基础下塑性区只发展到地基某一范围，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，如中等密实砂土的过载。（3）冲剪破坏（又称刺入剪切破坏）。

冲剪破坏（刺入剪切）的基础下土层发生严重压缩变形，基础下沉，当荷载继续增加，土体发生竖向剪切破坏，而周围土体并不随之变形破坏，如预制桩基础的地基破坏。

4、何谓深基础？深基础有哪些类型？

答：何谓深基础就是指埋深较大，以下部坚实土层或岩层作为持力层的基础，其作用是把所承受的荷载相对集中地传递到地基的深层，而不像浅基础那样，是通过基础底面把所承受的荷载扩散分布于地基的浅层。深基础类型包括：桩基础、墩基础、沉井和沉箱基础、地下连续墙深基础

二、论述题

1、什么是地基？什么是基础？它们各自的作用是什么？

答：（1）地基是建筑物荷载作用下产生不可忽略的附加应力与变形的那部分地层，它的作用是承受基础传来的全部何载。（2）基础是建筑埋在地面以下的承重构件，是建筑物的重要组成部分，它的作用是承受建筑物传下来的全部荷载，并将这些荷载连自重传给下面的地层。

2、影响土的抗剪强度的因素有哪些？

答：（1）土的矿物成分，颗粒形状和级配；（2）土的含水率；（3）土的密度；（4）黏性土触变性；（5）土的应力历史。

3、桩有哪些分类，常用桩的特点和适用性如何？

答：（1）按承台位置的高低分：①高承台桩基础，承台底面高于地面，它的受力和变形不同于低承台桩基础，一般应用在桥梁、码头工程中。②低承台桩基础，承台底面低于地面，一般用于房屋建筑工程中。

（2）按承载性质不同：①端承桩，是指穿过软弱土层并将建筑物的荷载通过桩传递到桩端坚硬土层或岩层上，桩侧较软弱土对桩身的摩擦作用很小，其摩擦力可忽略不计。②摩擦桩，是指沉入软弱土层一定深度通过桩侧土的摩擦作用，将上部荷载传递扩散于桩周围土中，桩端土也起一定的支承作用，桩尖支承的土不甚密实，桩相对于土有一定的相对位移时，即具有摩擦桩的作用。

（3）按桩身的材料不同分：①钢筋混凝土桩，可以预制也可以现浇，根据设计，

桩的长度和截面尺寸可任意选择。②钢桩，常用的有直径250~1200mm的钢管桩和宽翼工字形钢桩。③木桩，目前已很少使用，只在某些加固工程或能就地取材临时工程中使用。在地下水位以下时，木材有很好的耐久性，而在干湿交替的环境下，极易腐蚀。④砂石桩，主要用于地基加固，挤密土壤。⑤灰土桩，主要用于地基加固。

（4）按桩的使用功能分：①竖向抗压桩；②竖向抗拔桩；③水平荷载桩；④复合受力桩。

（5）按桩直径大小分：①小直径桩 d ≤250mm；②中等直径桩250mm< d < 800mm；③大直径桩d ≥ 800mm。

（6）按成孔方法分：①非挤土桩泥浆护壁灌筑桩、人工挖孔灌筑桩，应用较广。

②部分挤土桩:，先钻孔后打入。③挤土桩，打入桩。

（7）按制作工艺分：①预制桩钢筋混凝土预制桩，是在工厂或施工现场预制，用锤击打入、振动沉入等方法，使桩沉入地下。②灌筑桩又叫现浇桩，直接在设计桩位的地基上成孔，在孔内放置钢筋笼或不放钢筋，后在孔内灌筑混凝土而成桩。与预制桩相比，可节省钢材，在持力层起伏不平时，桩长可根据实际情况设计。

（8）按截面形式分：①方形截面桩制作、运输和堆放比较方便，截面边长一般为250~550mm。②圆形空心桩是用离心旋转法在工厂中预制，它具有用料省，自重轻，表面积大等特点。国内铁道部门已有定型产品，其直径有300mm、450mm 和550mm，管壁厚80mm，每节长度自2m~12m不等。

三、计算题

1、 一体积为100 cm 3的原状土试样，湿土质量190 g ，干土质量151 g ，土粒相对密度2.70，试确定该土的含水量、孔隙率、饱和度。

解：由已知得，190m g =，151s m g =，3100V cm =， 2.70s d =；31/w g cm ρ=；

19015139w s m m m g =-=-= 则有：39100%100%28.83%151w s m w m =

⨯=⨯=；3151 1.51/100s d m g cm V ρ===； 2.701110.791.51s w d d e ρρ⨯=-=

-=； 2.7028.83%98.53%0.79s r d w S e ⨯=== 2、 某饱和粘土，已知其有效应力强度指标0C '=，28ϕ'=，孔隙水压力系数0.8A =，如将该土样在各向等压350kPa σ=下固结稳定，然后在不排水条件下施加偏应力1346kPa σσ-=，问该土样是否被剪坏？

解：由已知得：1346504696kPa σσ=+=+=

由130.8f

u A σσ==-得：13()0.84636.8f u A kPa σσ=-=⨯=

35036.8

13.2f u k P a σσ'=-=-= ()()20213

tan 45/22tan 45/213.2tan (4528/2)023.5kPa c σσϕϕ''''=+++=⨯++= ∴1

123.596kPa kPa σσ'=<=，该土样已经被剪坏。