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土力学与基础工程课后思考题答案
第一章
1.什么是地基？基础？
将受建筑物影响在土层中产生附加应力和变形所不能忽略的那部分土层称为地基。
将埋入土层一定深度的建筑物下部承受结构称为基础，它位于建筑物上部结构和地基之间，承受上部结构传来的荷载，并将荷载传给下部的地基。因此，基础起着上承和下传的作用。 2.什么是天然地基？人工地基？
未经加固处理直接利用天然土层作为地基的，称为天然地基。
需要对地基进行人工加固处理后才能作为建筑物地基的，称为人工地基。 3.什么是持力层？下卧层？
地基是有一定深度和范围的，当地基由两层及两层以上土层组成时，通常将直接与基础底面接触的土层称为持力层。在地基范围内持力层以下的土层称为下卧层。 4.简述地基与基础设计的基本要求？
（1）地基承载力要求：应使地基具有足够的承载力，在荷载作用下地基不发生剪切破坏或失稳。 （2）地基变形要求：不使地基产生过大的沉降和不均匀沉降，保证建筑的正常使用。
（3）基础结构本身应具有足够的强度和刚度，在地基反力作用下不会发生强度破坏，并且具有改善地基沉降与不均匀沉降的能力。 5.什么是浅基础？深基础？
基础都有一定的埋置深度，若土质较好，埋深不大（d≤5m),采用一般方法与设备施工的基础，称为浅基础。如果建筑物荷载较大或下部土层较软弱，需要将基础埋置于较深处（d>5m)的土层上，并需采用特殊的施工方法和机械设备施工的基础，称为深基础。 第二章
2.1土由哪几部分组成？土中水分为哪几类？其特征如何？对土的工程性质影响如何？ 土体一般由固相、液相和气相三部分组成（即土的三相）。
土中水按存在形态分为：液态水、固态水和气态水（液态水分为自由水和结合水，结合水分为强结
合水和弱结合水，自由水又分为重力水和毛细水）。
特征：固态水是指存在于颗粒矿物的晶体格架内部或是参与矿物构造的水，液态水是人们日常生活
中不可缺少的物质，气态水是土中气的一部分。
影响：土中水并非处于静止状态，而是运动着的。工程实践中的流沙、管涌、冻胀、渗透固结、渗
流时的边坡稳定问题都与土中水的运用有关。
2.2土的不均匀系数Cu及曲率系数Cc的定义是什么？如何从土的颗粒级配曲线形态上，Cu和Cc数值上评价土的工程性质。
不均匀系数Cu表示颗粒级配曲线的倾斜度。 曲率系数Cc反映颗粒级配曲线的平滑度。 评价：（1）对于级配连续的土：Cu>10,级配良好；Cu ≤5，级配不良。
（2）对于级配不连续的土：同时满足Cu>10和Cc=1~3，级配良好，反之则级配不良。
2.3说明土的天然重度、饱和重度、浮重度和干重度的物理概念和相互联系，比较同一种土各重度数值的大小。
天然重度：天然状态下，土单位体积的重度。
饱和重度：土饱和密度为空隙中全部充满水是单位体积的重度。
浮重度：土的有效密度在地下水位以下，单位体积中土粒的质量扣除通体积水的质量，即单位土体积中土里的有效重度。
干重度：单位土体积干土所受的重力。 饱和重度>天然重度>干重度>浮重度
2.4土的三相比例指标有哪些？哪些可以直接测定？哪些通过换算求得？为换算方便，什么情况下令V=1，什么情况下令Vs=1？
三相比例指标有：天然密度、含水量、相对密度、干密度、饱和密度、有效密度、孔隙比、孔隙率、
饱和度。
直测指标：密度、含水量、相对密度。
换算指标：干密度、饱和密度、有效密度、孔隙比、孔隙率、饱和度。
当已知相对密度ds时令Vs=1，当已知天然密度时令V=1，如若两者都已知，设V=1或Vs=1都行 2.5反映无黏性土密实度状态的指标有哪些？采用相对密实度判断砂土的密实度有何优点？而工程上为何应用得并不广泛？
指标：孔隙比、相对密实度
优点：判断密实度最简便的方法是用孔隙比e来描述，但e未能考虑级配的因素，故引入密实度。 应用不广泛的原因：天然状态砂土的孔隙比e值难测定，此外按规程方法室内测定孔隙比最大值和
孔隙比最小值时，人为误差也较大。
2.7什么是塑限，液限和缩限？什么是液性指数，塑性指数？ 土由可塑状态转到流动状态的界限含水量叫做液限。 土由半固态转到可塑状态的界限含水量叫作塑限。
土由半固体状态经过不断蒸发水分，体积逐渐缩小，直到体积不再缩小，即转到固态时的界限含水量叫
作缩限。
塑性指数，是指液限和塑限的差值，即土处于可塑状态的含水量变化范围。 液性指数，是指粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比。 （2.10何谓最优含水量？影响填土压实效果的主要因素有哪些？）略
在一定的压实功（能）下使土最容易压实，并能达到最大密实度时的含水量称为土的最优含水量。 影响因素：（1）含水量 （2）击实功 （3）土的性质 第三章
3.1何为土中应力？它有哪些分类和用途？
土体在自重、建筑物荷载及其它因素的作用下均可产生土中应力。一般来说土中应力是指自重应力 和附加应力。土中应力按其起因可分为自重应力和附加应力两种。自重应力是指土体在自身重力作用下
产生的尚未完成的压缩变形，因而仍将产生土体或地基的变形。附加应力它是地基产生变形的的主要原因，也是导致地基土的强度破坏和失稳的重要原因。
土中应力安土骨架和土中孔隙的分担作用可分为有效应力和孔隙应力两种。土中有效应力是指土粒所传 递的粒间应力。它是控制土的体积（变形）和强度两者变化的土中应力。土中孔隙应力是指土中水和土
中气所传递的应力。
3.2土的自重应力分有何特?
均质土的自重应力沿深度呈线性分;非均质土的自重应力沿深度呈折线分布 3.3地下水位的升降对自重应力有何影响,如何计算?
答:;地下水位下降会引起自重应力的变化，使地基中原地下水位以下部分土的有效自重应力增加，从而造成地表大面积附加下沉;地下水位上升，使原来位于地下水位以上的土体处于地下水位之下，会使这部分土体压缩量增大，抗剪强度降低，引起附加沉降;地下水位以上土层采用天然重度，地下水位以下土层采用浮重度
3.6如何计算基底附加压力?在计算中为什么要减去基底自重应力?
答: 基底附加压力:由于建造建筑物而新增加在地基表面的压力,即导致地基中产生附加应力的那 部分基底压力。 Po=Pk-γmd
因为一般基础都埋置于地面下一定深度,该处原有自重应力因基坑开挖而卸除,因此,在计算由建筑物造成的基底附加压力时,应扣除基底标高处土中原有的自重应力后,才是基底平面处新增加于地基的基底附加压力。
第四章
1.什么是土的压缩性？土的压缩由哪几部分组成？
土的压缩性是土在压力（附加应力或自重应力）作用下体积缩小的特性。
（1）土颗粒发生相对位移，土中水和气体从孔隙中被挤出，从使土孔隙体积减小。 （2）固体土颗粒本身被压缩。
（3）土空隙中水及封闭气体被压缩。
2.压缩系数的意义是什么？怎样用a1-2判别土的压缩性质？
压缩系数越大，土的压缩性越高，不同类别、不同状态的土，其压缩性可能相差较大。对同一种土而言，压缩系数a并非常数，在不同的压力段，压缩系数a直不同，随压力的增大，压缩系数a值将减小。 地基土的压缩性 可按P1=100KPa和P2=200KPa时，相对应的压缩系数值a1-2作为判别土体压缩性标准来判定土的压缩性：
（1）当a1-2＜0.1MPa-1时，为低压缩性土。
（2）当0.1MPa-1≤a1-2＜0.5MPa-1时，为中压缩性土。 （3）当a1-2≥0.5MPa-1时，为高压缩性土。 3.何谓压缩模量？与压缩系数有何关系？
土在完全侧线的条件下竖向应力增量σz与相应的应变增量εz的比值。
在压力小的时候，压缩系数a大，压缩模量Es小；在压力大的时候，压缩系数小，压缩模量大。 Es=1+e1／a
第五章
5.1什么是土的抗剪强度？什么是土的抗剪强度指标？试说明土的抗剪强度的来源。对一定的土类，其抗剪强度指标是否为一个定值？为什么？ 定义：是指土体抵抗剪切破坏的极限能力。
土的抗剪强度指标：土的黏聚力和土的内摩擦角。 抗剪强度的来源：（1）无粘性土：来源于土粒间的摩擦力（内摩擦力） （2）粘性土：除内摩擦力外，还有内聚力。
对一定的土类，其抗剪强度指标也并非常数值，均因试验方法和土样的试验条件等的不同而异，同时，许多土类的抗剪强度线并非都呈直线状，随着应力水平有所变化。
5.2何谓土的极限平衡状态和极限平衡条件？粘性土，粉土与无粘性土的表达式有何不同？
当土体中某点任一平面上的剪应力等于抗剪强度时，将该点即濒于破坏的临界状态称为“极限平衡状态”。表征该状态下各种应力之间的关系称为“极限平衡条件”。
（1）土的极限平衡条件：即或
土处于极限平衡状态时破坏面与大主应力作用面间的夹角为，且
（2）当为无粘性土（C=0），
5.4土的抗剪强度指标是什么？通常通过哪些室内试验，原位测试测定？
土的抗剪强度指标：土的粘聚力、土的内摩擦角试验；十字板剪切试验为原位测试测定。
。室内试验有：直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度
5.5地基破坏模式有几种？发生整体剪切破坏时P-S曲线的特征如何？
在荷载作用下地基因承载力不足引起的破坏，一般都由地基土的剪切破坏引起。试验表明，浅基础的地基破坏模式有三种：整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲切剪切破坏。
地基整体剪切破坏的主要特征是能够形成延伸至地面的连续滑动面。在形成连续滑动面的过程中，随着荷载(或基底压力)的增加将出现三个变形阶段：即弹性变形阶段、弹塑性变形阶段以及破坏(或塑性流动)阶段。即地基在荷载作用下产生近似线弹性(p-s曲线首段呈线性)变形；当荷载达到一定数值时，剪切破坏区(或称塑性变形区)逐渐扩大，p-s曲线由线性开始弯曲；当剪切破坏区连成一片形成连续滑动面时，地基基础失去了继续承载能力，这时p-s曲线具有明显的转折点。
第六章
6.1静止土压力的墙背填土处于哪一种平衡状态？它与主动，被动土压力状态有何不同？ 静止土压力的墙背填土处于弹性平衡状态，主动，被动土压力处于极限平衡状态。 6. 土压力有哪几种？影响土压力的各种因素中最主要的因素是什么？ 土压力类型：主动土压力、被动土压力、静止土压力。 最主要因素：（1）挡土墙的位移方向和位移量（2）土的类型特定不同（3）墙体的形态不同
（4）墙后土体的排水状态
6.2试阐述主动土压力、被动土压力、静止土压力的定义和产生的条件，并比较三者数值大小。
主动土压力：挡土结构物向离开土体的方向移动，致使侧压力逐渐减小至极限平衡状态时的土压力。 被动土压力：挡土结构物向土体推移，致使侧压力逐渐增大至被动极限平衡状态时的土压力。
静止土压力：土体在天然状态时或挡土结构物不产生任何移动或转动时，土体作用于结构物的水平
压应力。
主动土压力〈静止土压力〈被动土压力
6.3试比较朗金土压力理论和库仑土压力理论的基本假定和适用条件。
朗金土压力理论基本假定：挡土墙，墙为刚体，墙背竖直、光滑，填土面水平。 适用条件：适用于墙背垂直光滑而墙厚填土坡度比较简单的情况。 库仑土压力理论基本假定：墙后填土是理想的散粒体（黏聚力C=0），滑动破裂面为通过墙踵的平面 适用条件：适用于砂土或碎石填料的挡土墙计算，可考虑墙背倾斜、填土面倾斜以
及墙背与填土间的摩擦等多种因素的影响。
6.6土坡稳定有何实际意义？影响土坡稳定的实际意义有哪些？如何防止土坡滑动？ 意义： 土坡不稳定会使地质体容易在重力地质作用下发生蠕动滑坡泥石流等灾害。 影响因素：1、土的类型及特征 2、地质构造条件、状态 3、地表及地下水作用状态
4、人为工程因素 5、地震的影响
如何防止土坡滑动：对于无粘性土只要坡面不滑动，土坡就能保持稳定。而对于粘性土，则要经过稳
定性分析计算，确定最小稳定性系数Kmin，对其采取防护措施。
第八章
1什么是基础的埋深？
基础埋深是指基础地面到天然地面的垂直距离。 2.确定基础埋置深度应考虑哪些因素？
答：应考虑以下几个因素：⑴地基的地质条件；⑵河流的冲刷深度；⑶当地的冻结深度；⑷上部结构形式；⑸当地的地形条件；⑹保持持力层稳定所需的最小埋置深度。 3.基础埋置深度对地基承载力、沉降有什么影响？
答：一般来说，随着基础埋置深度的增加，基础底面的附加应力逐渐减小，地基承载力是随之增加，而沉降是随之减小的。
4.何谓刚性基础？刚性基础有什么特点？
答：刚性基础是指由抗压强度高，抗剪抗弯强度较低的材料砌筑而成的基础，基础要求有足够的截面抵抗弯曲拉应力和剪应力，即满足刚性角的要求，从而不需要配置钢筋的基础。其特点是稳定性好、
施工简便、自重大，能承受较大的荷载，适合于地基条件较好持力层承载力较高的情况。 5.如何按地基承载力确定基础底面尺寸？
6.减轻不均匀沉降应采取哪些措施？P170~P174
建筑设计措施：建筑物体型应力求简单；控制建筑物的长高比及合理布置纵横墙；设置沉降缝； 合理安排建筑物之间的距离；调整建筑物各部分的标高
结构措施：减轻结构自重；设置圈梁和钢筋混凝土构造柱；减小或调整基础地面的附加压力 采用梁板式基础；采用能适应不均匀沉降的结构 施工和使用方面符合规范要求。
第九章
1.试问在什么条件下采用桩基础？
（1）当地基软弱、地下水位高且建筑物荷载大，采用天然地基时，地基承载力不足时，需采用桩基；
（2）当地基承载力满足要求，但采用天然地基时沉降量大；或当建筑物沉降要求较严格，建筑等级较高时，需采用桩基；
（3）高层或高耸建筑物需采用桩基，可防止在水平力作用下发生倾覆；
（4）建筑物内、外有大量堆载会造成地基过量变形而产生不均匀沉降，或为防止对邻近建筑物产生相互影响的新建建筑物，需采用桩基；
（5）设有大吨位的重级工作制吊车的重型单层工业厂房可采用桩基； （6）对地基沉降及沉降速率有严格要求的精密设备基础；
（7）地震区、建筑物场地的地基土中有液化土层时，可采用桩需采用桩基；
（8）浅土层中软弱层较厚，或为杂填土或局部有暗滨、溶洞、古河道、古井等不良地质现象时， 需采用桩基；
2.试从桩的承载性、桩的材料和成桩方法对桩进行分类。 桩的承载性分：磨摖型桩、端承型桩
桩材分类：混凝土桩、钢桩、钢筋混凝土桩、木桩、组合材料桩 成桩方法：挤土桩、部分挤土桩、非挤土桩