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土力学简答题

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1． 何谓主动土压力、静止土压力和被动土压力，三者之间有和关系？

主动土压力Ea： 当挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在挡土墙上的土压力。    
被动土压力Ep： 当挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在挡土墙上的土压力。      
静止土压力Eo： 当挡土墙静止不动，土体处于弹性平衡状态时，作用在墙上的土压力。 
关系： Ea<Eo<Ep

2. 朗肯土压力理论和库仑土压力理论的假定条件以及异同点？

朗肯 (1）挡土墙为刚性，墙后填土为无粘性土。
（2）形成滑动楔体的墙背面即图中滑动面为极限平衡面。
（3）视滑动楔体为刚性，不考虑楔体内部的应力和变形。
库仑（1）墙体是刚性的，墙背铅直。
（2）墙后填土表面水平。
（3）墙背光滑，墙背与填土之间没有摩擦力。

相同点：朗肯与库仑土压力理论均属于极限状态，计算出的土压力都是墙后土体处于极限平 衡状态下的主动与被动土压力Ea和Ep。

不同点：（1）研究出发点不同： 
朗肯理论是从研究土中一点的极限平衡应力状态出发，应用半空间中应力状态和极限平衡理论。
库仑理论则是根据墙背和滑裂面之间的土楔，整体处于极限平衡状态，用静力平衡条件，首先求出Ea或Ep,需要时再计算出Pa或Pp及其分布形式—滑动楔体法
（2）研究途径不同： 
    朗肯理论再理论上比较严密，但应用不广，只能得到简单边界条件的解答。   
  库仑理论是一种简化理论，但能适用于较为复杂的各种实际边界条件应用广。

3.单向压缩分层总和法计算步骤： 基本原理及优缺点？

（1）绘制基础中心点下地基中自重应力和附加应力分布曲线；
（2）确定地基沉降计算深度； 
（3）确定沉降计算深度范围内的分层界面； 
（4）计算各分层沉降量； 
（5）计算基础最终沉降量。
基本原理：假设基底压力为线性分布
附加应力用弹性理论计算
侧限应力状态,只发生单向沉降
只计算固结沉降，不计瞬时沉降和次固结沉降
将地基分成若干层，认为整个地基的最终沉降量为各层沉降量之和：
优点：物理概念清晰，计算过程不难
缺点：计算结果与实测值的关系：中等地基，计算值约等于实测值；软弱地基，计算值小于实测值；坚实地基，计算值远大于实测值。除此之外，由于地基的厚度要规定hi≤0.4b，计算工作量大而过程繁琐。

4.何谓塑性区？地基临塑荷载pcr、临界荷载p1/4及地基极限荷载pu的物理概念是什么？有何工程意义？
地基土在局部范围因剪应力达到土的抗剪强度而处于极限平衡状态,产生剪切破坏的区域称为塑性区.
地基临塑荷载pcr，基础边缘地基中刚要出现塑性变形区时基底单位面积上所承担的荷载。
临界荷载p1/4:地基中塑性区的最大深度为基础宽度的1/4时的基地压力。
工程意义：工程实践中，取pcr作为地基的承载力是偏于保守的，一般认为，地基中塑性区的最大深度控制在基础宽度的1/4以内，地基仍有足够的安全储备，能保证有足够的稳定性，能充分发挥地基的承载能力，优化设计，减少工程量，经济合理。
5.  三轴试验优缺点
        优点： 
        ①试验中能严格控制试样排水条件，量测孔隙水压力，了解土中有效应力变化情况 
        ②试样中的应力分布比较均匀，剪切破坏面为最薄弱面缺点：
        ①试验仪器复杂，操作技术要求高，试样制备较复杂 
        ②试验在轴对称条件下进行，与土体实际受力情况可能不符
6. 举例说明饱和土体抗剪强度与有效应力的唯一对应关系。
试样在 3作用下以及剪切过程中，都充分排水，土样中不产生孔隙水压力。在整个排水剪试验过程中， uf ＝0，总应力全部转化为有效应力，所以总应力圆即是有效应力圆，总应力强度线即是有效应力强度线。       
  有效应力强度指标不随试验方法的改变而不同，抗剪强度与有效应力有唯一的对应关系
7.扼要说明三轴不固结不排水剪、固结不排水剪、固结排水剪试验方法的区别。
不固结不排水剪：在施加围压和轴压直至剪切破坏的整个过程中都不允许排水。这样从开始加压直至试样剪坏全过程中含水量保持不变。   
固结不排水剪：允许排水固结，待固结稳定后关闭排水阀门，再施加竖向压力，使试样在不排水的条件下剪切破坏。由于不排水，土样在剪切过程中自然也没有体积变形，受剪过程中可以量测孔隙压力。   
固结排水剪：在施加围压时允许排水固结，待固结稳定后，再在排水条件下施加竖向压力至试件剪切破坏

8.确定地基承载力特征值的方法有哪些？各有何特点？
（1）根据地基土的抗剪强度指标以理论公式计算 特点：土的抗剪强度指标对计算结 果影响最大；按土的抗剪强度指标确定的特征值没有考虑建筑物对地基变形的要求，需要进行地基变形验算。
（2） 按现场地基土的静载试验P-S曲线确定 特点：能较好反映天然土体的压缩性， 但试验工作量和费用较大，时间较长。

9.地下水为的升降对土中应力有何影响？在工程实践中，有哪些问题应充分考虑其影响？
地下水位的变化会引起地基土的有效自重应力的变化，地下水位的下降会使地基中原水位以下的有效自重应力增加，土体的固结沉降加大，从而引起地面大面积沉降的严重后果，水位的上升会引起地基承载力的减少、湿陷性土的坍塌现象。 考虑问题：基坑开挖、建筑堤坝、深基础施工，抽取地下水。

10.什么是颗粒级配曲线？它有什么用途？
采用对数坐标表示，横坐标为粒径，纵坐标为小于(或大于)某粒径的土重(累计百分)含量反映土中各粒组的相对含量的曲线。
用途：土的颗粒级配曲线的坡度可以大致判断土的均匀程度。如曲线较陡，则表示粒径大小相差不多，土粒较均匀，级配不好；反之，如曲线平缓，则表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，级配良好。
11. 管涌和流砂的区别是：（1）流砂发生在水力梯度大于临界水力梯度，而管涌发生在水力梯度小于临界水力梯度情况下；（2）流砂发生的部位在渗流逸出处，而管涌发生的部位可在渗流逸出处，也可在土体内部；（3）流砂发生在水流方向向上，而管涌没有限制。
12.渗流引起的渗透破坏问题主要有两大类：一是由于渗流力的作用，使土体颗粒流失或局部土体产生移动，导致土体变形甚至失稳；二是由于渗流作用，使水压力或浮力发生变化，导致土体和结构物失稳。前者主要表现为流砂和管涌，后者主要则表现为岸坡滑动或挡土墙等构造物整体失稳。

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