计算土力学-邓鹏、龚标、胡平川.pdf

计算土力学作业（一）题目：条形基础的沉降分析

邓鹏21212005

龚标21212008

胡平川21212009

指导老师：周建

目录

1 基于ABAQUS的条形基础沉降分析 (2)

1.1问题描述 (2)

1.2计算模型的建立 (2)

1.2.1模型尺寸及参数 (2)

1.2.2单元选择情况、网格划分情况及边界条件 (3)

1.3计算结果及分析 (3)

1.3.1 各种情况下的结果输出 (3)

1.3.2 计算结果的对比分析 (7)

2 基于PLAXIS的条形基础沉降分析 (9)

2.1PLAXIS沉降分析概述 (9)

2.2计算模型建立 (10)

2.2.1边界条件 (10)

2.2.2 网格的生成 (12)

2.2计算结果及分析 (13)

2.3.1 PLAXIS计算结果输出 (13)

2.3.2 Abaqus与PLAXIS计算结果对比分析 (17)

3 人员分工 (19)

4 参考文献 (19)

1 基于Abaqus 的条形基础沉降分析

1.1问题描述

考虑在均质半无限空间地基上作用一个宽为12m 的条形基础，条形基础顶部作用均布荷载100kPa 。对于条形基础分以下三种情况来分析： 1) 刚性条基，底部光滑 2) 刚性条基，底部完全粗糙 3)

柔性条基，底部光滑

1.2计算模型的建立

1.2.1模型尺寸及参数

该问题可简化为平面应变问题，又考虑到模型的对称性，所以模型建立时只取基础宽度的一半及其下面的地基土作为分析对象如图1-1所示，模型的参数如见表1-1：

20*20模型尺寸图

30*30模型尺寸图

图1-1 模型的尺寸 表1-1 模型参数

1.2.2 单元选择情况、网格划分情况及边界条件

6种情况（三种基础，两种模型尺寸）都是分为38个8节点四边形等参单元，计算中采用的是高斯积。6种情况的网格划分情况相同，具体如图1-2所示：

图1-2地基土的网格划分

程序默认的边界条件是节点力为零。具体情况的边界条件如下： 1）刚性光滑基础

边界条件：模型底部约束竖向和横向位移（120U U ==)，左侧边界和右侧边界只约束横向位移(10U =)。基础下节点竖直位移为100.6mm,横向相对位移不做限制。

2）刚性粗糙基础

边界条件：模型底部约束竖向和横向位移(120U U ==)，左侧边界和右侧边界只约束横向位移(10U =)。基础下节点竖直位移为100.6mm,横向相对位移限制。 3）柔性光滑基础

边界条件：模型底部约束竖向和横向位移(120U U ==)，左侧边界和右侧边界只约束横向位移(10U =)。由于基础为柔性，所以抛去基础把线荷载100kN/m 直接作用在地基土上，且基础与地基土接触范围内不约束横向位移。

1.3 计算结果及分析

1.3.1 各种情况下的结果输出 1）光滑刚性基础

图1-3 20*20光滑刚性基础位移云图

图1-4 30*30光滑刚性基础位移云图

*模型地基土最大沉降为100.6mm，大约在从结果可知在刚性基础下2020

*

离基础中心点13.8m处出现隆起，在边界20m处的隆起位移达到12.5mm。3030模型的地基土沉降约为100.6mm，大约在离基础中心点18.6m处开始出现隆起，在边界30m处的隆起位移达到11.1mm。

2）粗糙刚性基础

图1-5 20*20粗糙刚性基础位移云图

图1-6 30*30粗糙刚性基础位移云图

*模型地基土最大沉降为100.6mm，大约在从结果可知在刚性基础下2020

*

离基础中心点13.8m处出现隆起，在边界20m处的隆起位移达到12.4mm。3030模型的地基土沉降约为100.6mm，大约在离基础中心点18.6m处出现隆起，在边界30m处的隆起位移达到11.1mm。

3）柔性光滑基础

图1-7 20*20光滑柔性基础位移云图

图1-8 30*30光滑柔性基础位移云图

模型地基土最大沉降为92.9mm，大约在离从结果可知在柔性基础下2020

基础中心点13.8m处出现隆起，在边界20m处的隆起位移达到10.3mm。3030模型的地基土沉降约为118.2mm，大约在离基础中心点18.5m处出现隆起，在边界30m处的隆起位移达到11.3mm。

1.3.2 计算结果的对比分析

将相同模型尺寸的三个模型的沉降值汇总导出,通过EXCEL表格计算得到沉降/最大沉降值(△v/△v max)与距离基础中心点水平距离x(即计算点x值)的关系图，如下图所示

图1-9 沉降/最大沉降值与距离基础中心点水平距离的关系图（20*20）

图1-10 沉降/最大沉降值与距离基础中心点水平距离的关系图（30*30）从以上结果可以看出，无论模拟的尺寸是20*20还是30*30，线弹性地基模型下，基础底面的粗糙情况对地面沉降几乎没有影响，在两种极限情况下（基础底面完全光滑和完全粗糙）地表的沉降曲线几乎完全相同。而柔性基础与刚性基础在向下沉降区域有一定差异，而在地面隆起部分还是比较接近的。

两种尺寸下沉降的对比如下。

图1-11 两种尺寸下光滑刚性基础竖向沉降

图1-12 两种尺寸下粗糙刚性基础竖向沉降

图1-13 两种尺寸下光滑柔性基础竖向沉降

从以上结果可以看出：（1）对于刚性基础，无论是光滑的还是粗糙的，两种尺寸下最大沉降基本一样，而开始出现隆起的位置，20*20要比30*30提前，且最大的隆起量更大；（2）对于柔性基础，20*20的最大沉降量要小于30*30，开始出现隆起的位置，前者早于后者，但最大隆起量前者小于后者。

通过分析两种不同尺寸的地基模型，可以看出模型的大小选取至关重要，一定要选取适当的尺寸，即要充分考虑基础的影响范围，又要考虑计算的代价。

2 基于PLAXIS的条形基础沉降分析

2.1 PLAXIS沉降分析概述

PLAXIS有限元模型可以是平面应变或者轴对称，模型参数的默认设置为平面应变。平面应变模型，适用于断面大致均匀的几何形状，其中垂直于断面(z 方向)一定长度上的应力状态和加载机制是相同的。z轴方向上的位移和应变设为零。但是，完全考虑了z轴正应力。轴对称模型，适用于径向断面大致均匀的圆形结构，加载机制围绕中心轴，设沿任意径向的变形和应力状态一致。本次模拟条形基础故选择平面应变模型。

本次使用的PLAXIS软件有6节点或15节点三角形单元，都可以用来模拟土层和其它块体。默认单元为15节点三角形单元。该单元提供4阶位移插值，

数值积分采用12个高斯点(应力点)。6节点三角形单元的插值为2阶，数值积分采用3个高斯点。结构单元和界而单元类型将自动和土单元类型相匹配。15节点三角形是一种非常精确的单元，对各类问题能得出精度很高的应力计算结果，比如不可压缩性土体破坏性能的计算。使用15节点三角形单元需要较大的内存，计算和运行相对较慢。因而，必要时也可以使用一个更简单的单元类型。6节点三角形单元具有相当的精度。标准变形分析时，如果单元划分够密，可以得出理想的计算结果。使用6个节点三角形单元，计算所得的破坏荷载和安全系数一般会偏大。这时，宜使用15个节点三角形单元。一个15节点三角形单元可以看成是4个6节点三角形单元的组合，因为节点总数和应力点总数相等。然而，15节点三角形单元比4个6节点三角形单元的组合功能更强大。除了土单元之外，相协调的板单元可用于模拟挡土墙、板和壳体的性状，土工格栅单元可用于模拟土工格栅和织物的性状。此外，相协调的界面单元还可用于模拟土与结构之间的相互作用。

2.2计算模型建立

本次分析的项目与第一章中所述项目一致。该问题可简化为平面应变问题，又考虑到模型的对称性，所以模型建立时只取基础宽度的一半及其下面的地基土作为分析对象，本次计算模拟了30*30的基础下的沉降情况。

2.2.1边界条件

1）刚性条基、底部光滑

刚性基础的沉降通过地基土层上的非零位移来模拟。首先选择“标准固定边界”选项，这样，几何模型底部施加完全固定约束，即竖向和横向位移均为0（U x=U y=0）；在两侧竖直的边界施加滑动约束，即U x=0，U y自由。在某个方向上的固定约束在模型上表现为垂直于固定方向的两条平行线。因此，滑动端表现为两条平行线，而固定端表现为井字线。然后选择“指定位移”选项，沿着模型顶部点（0,30）到点（6,30）施加该边界，双击施加该指定位移的几何直线，可对指定位移的输入值进行修改，并将U x设为自由位移。PLAXIS中自由边界默认为荷载等于零，且位移不受约束。

图2-1 光滑刚性基础边界条件模型

2）刚性条基、底部粗糙

同上，刚性基础的沉降通过地基土层上的非零位移来模拟。首先选择“标准固定边界”选项，这样，几何模型底部施加完全固定约束，即竖向和横向位移均为0（U x=U y=0）；在两侧竖直的边界施加滑动约束，即U x=0，U y自由。然后选择“指定位移”选项，沿着模型顶部点（0,30）到点（6,30）施加该边界，双击施加该指定位移的几何直线，可对指定位移的输入值进行修改，并将U x设为0。该模型从表观上看与光滑刚性基础一样，只是内设数值不同，故不再附图。3）柔性基础、底部光滑

柔性基础通过直接将荷载作用在地基土表面进行模拟。首先选择“标准固定边界”选项，这样，几何模型底部施加完全固定约束，即竖向和横向位移均为0（U x=U y=0）；在两侧竖直的边界施加滑动约束，即U x=0，U y自由。然后选择“分布荷载（类型A）”选项，沿着模型顶部点（0,30）到点（6,30）施加该边界，双

击施加该指定位移的几何直线，可对分布荷载输入值进行修改。

图2-2 光滑柔性基础边界条件模型

2.2.2 网格的生成

在生成网格之前，需要定义材料。PLAXIS中有土和界面、板、锚杆以及土工格栅单元等几种不同的材料数据组，本次计算选择“土和界面”。该材料默认的模型为摩尔——库伦模型，本次计算采用较简单的线弹性模型，“材料类型”选择“排水”。定义完毕将其施加在对应的地基区域。

本次计算采用15节点三角形网格单元，选用“中等”疏密的网格。为更精确模拟基础边缘附近的变化情况，选择基础边缘点（6,30），并从“网格”菜单中选择“绕点加密”选项，从而生成在该点附近局部加密的网格。

以上三种情况下生成的网格模型从表观上看无异，故仅附一图，如下：

图2-3计算模型网格划分图

生成网格之后，须设定初始条件，包括地下水条件、几何构造和

初始应力状态。本项目不考虑地下影响，故采用默认的水位线位于几何模型底部的设置。点击“生成初始应力”选项，在“K0过程”对话框中设置土体重度的总乘子为1，这意味着土的全部重力应用于生成初始应力。

2.2计算结果及分析

2.3.1 PLAXIS计算结果输出

PLAXIS进行计算时，第一计算阶段自动被插入，为了在此分析中模拟基础的沉降，要求进行塑性计算，故计算类型选择为“塑性”。“参数”设置中，采用附加计算步数的默认值（250），从“迭代过程”中选择标准设置，并在“荷载输入”菜单中，选择“分步施工”（如下图）。点击“定义”按钮激活指定位移或分布荷载。选择模型左上角节点以便计算时生成应力应变关系图。

图2-4 计算视窗

1)光滑刚性基础计算结果

计算得出的竖向位移云图如下：

图2-5 光滑刚性基础竖向位移云图

地基表面沉降曲线如下图：

图2-6 光滑刚性基础地基表面变形图

模型地基土最大沉降为100.6mm，大从结果可知在光滑刚性基础下3030

约在离基础中心18.5m处出现隆起，在边界30m处的隆起位移达到11mm。2）粗糙刚性基础：

计算得出的地基竖向位移云图如下：

地基表面沉降曲线如下图：

图2-8 粗糙刚性基础地基表面变形图

模型地基土最大沉降为100.6mm，大从结果可知在光滑刚性基础下3030

约在离基础中心18.5m处出现隆起，在边界30m处的隆起位移达到11mm。3）光滑柔性基础

计算得出的竖向位移云图如下：

图2-9 光滑柔性基础竖向位移云图

地基表面沉降曲线如下图

图2-10 光滑柔性基础地基表面变形图

从上图可以看出柔性基础下方地基土的沉降并不相同，在基础中心点处，地基土的沉降值最大，达到118.2mm，在基础边缘处沉降值为75.6mm，其间沉降特征呈非线性递减。随着离基础边缘距离的增大沉降量逐渐变小，在离基础边缘大约17.7m处出现隆起，其后随着距离的增大，隆起位移不断增大在边界30m 处的隆起位移达到11.3mm。

分别作出三种情况下地面沉降量/地面最大沉降量随距离基础中心点距离x 的曲线，如下图所示。

图2-11 归一化处理后的地面沉降图

2.3.2 Abaqus与PLAXIS计算结果对比分析

将基于Abaqus，30*30模型尺寸下的计算结果与基于PLAXIS，同样采用30*30模型尺寸得到的计算结果进行对比。

图2-12 两种软件下光滑刚性基础的竖向位移

图2-13 两种软件下粗糙刚性基础的竖向位移

图2-14 两种软件下光滑柔性基础的竖向位移

从以上结果可以看出，Abaqus与PLAXIS计算结果吻合得相当好，尤其是对于柔性基础。对于刚性基础，除了在基础边缘附近稍有偏差之外也吻合得很好。

3人员分工

本次作业分工如下：邓鹏负责了Plaxis部分的建模、分析，龚标、胡平川负责了abaqus的建模、分析，论文的整理工作由三人共同完成。

4参考文献

[1] David M.PottsLidijaZdravkovic等著；周建谢新宇胡敏云等译—北京：科学出

版社，2010.

[2] PLAXIS岩土工程软件使用指南/北京金土木软件发展技术有限公司编.—北京：

人民交通出版社，2010.

[3] 费康.ABAQUS在岩土工程中的应用.中国水利水电出版社,2010.

同济大学土力学复习

同济大学物理学复习提纲 第一章土的物理性质及其工程分类 ?学习目标： ?掌握土的物理性质和土的物理性质指标计算方法，掌握土的工程分类方法。 ?学习基本要求： ?1．了解土的成因和组成 ?2．掌握土的物理性质指标 ?3．熟练掌握无粘性土和粘性土的物理性质 ?4．了解土的结构性和击实性 ?5．掌握土的工程分类原则，土的类别与其工程特性的关系 第一节土的三相组成 ?土是由固体颗粒、水和气体三部分组成的，通常称为土的三相组成。 ?随着三相物质的质量和体积的比例不同，土的性质也将不同。 ?土中颗粒的大小、成分及三相之间的相互作用和比例关系，反映出土的不同性质。 一、土的固相 ?土的固相物质包括无机矿物颗粒和有机质，是构成土的骨架最基本的物质，称为土粒。 ?对土粒应从其矿物成分、颗粒的大小和形状来描述。 （一）、土的矿物成分 土中的矿物成分可以分为原生矿物和次生矿物两大类。 （二）土的粒度成分 定量地描述土粒的大小及各种颗粒的相对含量的方法（间接的方法）： ?对于粒径大于0.075mm地土粒常用筛分析的方法； ?而对小于0.075mm的土粒则用沉降分析的方法。 粒度成分：不同粒径颗粒的相对含量。描述土的颗粒组成情况。 1、土的粒组划分（p6表格自己看着办） 粒组：大小相近的土粒合并为组，称为粒组。 2、粒度成分及其表示方法 ?土的粒度成分是指土中各种不同粒组的相对含量（以干土质量的百分比表示），它可用以描述土中不同粒径土粒的分布特征。 ?常用的粒度成分的表示方法有：表格法、累计曲线法和三角坐标法。 （1）表格法：是以列表形式直接表达各粒组的相对含量的方法。 （2）累计曲线法：是一种图示的方法，通常用半对数纸绘制，横坐标（按对数比例尺）表示某一粒径，纵坐标表示小于某一粒径的土粒的百分含量。 ?在累计曲线上，可确定两个描述土的级配的指标： 不均匀系数：；曲率系数：（描述累计曲线整体形状的指标）?d10，d30，d60分别相当于累计百分含量为10％，30％和60％的粒径； ?d10 称为有效粒径； ?d60称为限制粒径。 ?不均匀系数C u反映大小不同粒组的分布情况：

土力学与地基基础习题集与答案第2章

第2章土的物理性质及分类（答案在最底端） 一、简答题 1.什么是土的物理性质指标？哪些是直接测定的指标？哪些是计算指标？ 1.【答】 （1）土的各组成部分的质量和体积之间的比例关系，用土的三相比例指标表示，称为土的物理性质指标，可用于评价土的物理、力学性质。 （2）直接测定的指标：土的密度、含水量、相对密度d s；计算指标是：孔隙比e、孔隙率n、干密度d、饱和密度sat、有效密度’、饱和度S r 2.甲土的含水量大于乙土，试问甲土的饱和度是否大于乙土？ 3.什么是塑限、液限和缩限？什么是液性指数、塑性指数？ 4.塑性指数对地基土性质有何影响？ 5.什么是土的冻胀性？产生机理是什么？ 6.说明细粒土分类塑性图的优点。 7.按规范如何对建筑地基岩土进行分类？ 7. 【答】 作为建筑地基的岩土，可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。 8.甲乙两土的天然重度和含水量相同，相对密度不同，饱和度哪个大？ 9.简述用孔隙比e、相对密实度D r判别砂土密实度的优缺点。 10.简述野外判别碎石土密实度方法？ 11.什么是土的灵敏度和触变性？试述在工程中的应用。 12.说明下图2-1中各图的横纵坐标，同时标出单位。 （a）级配曲线（b）击实曲线（c）塑性图

图2-1 13.影响土压实性的主要因素什么？ 14.什么是最优含水量和最大干密度？ 15.为什么含水量<最优含水量op时，干密度d随增加而增大，>op时，d随增加而减小？ 16. 在填方压实工程中，土体是否能压实到完全饱和状态？为什么？（华南理工大学2006年攻读硕士学位研究生入学考试） 17.影响土击实效果的因素有哪些？ 18. 为什么仅用天然含水量说明不了粘性土的物理状态，而用液性指数却能说明？（长安大学2007年硕士研究生入学考试） 二、填空题 1.粘性土中含水量不同，可分别处于、、、、四种不同的状态。其界限含水量依次是、、。 2.对砂土密实度的判别一般采用以下三种方法、、。 3.土的天然密度、土粒相对密度、含水量由室内试验直接测定，其测定方法分别是、、。 4. 粘性土的不同状态的分界含水量液限、塑限、缩限分别用、、测定。 5. 土的触变性是指。 6. 土的灵敏度越高，其结构性越强，受扰动后土的强度降低越。 7. 作为建筑地基的土，可分为岩石、碎石土砂土、、粘性土和人工填土。 8. 碎石土是指粒径大于mm的颗粒超过总重量50%的土。 9.土的饱和度为土中被水充满的孔隙与孔隙之比。 10. 液性指数是用来衡量粘性土的状态。 三、选择题 1．作为填土工程的土料，压实效果与不均匀系数C u的关系：( ) （A）C u大比C u小好 (B) C u小比C u大好 (C) C u与压实效果无关 2.有三个同一种类土样，它们的含水率都相同，但是饱和度S r不同，饱和度S r越大的土，其压缩性有何变化？( ) (A)压缩性越大 (B) 压缩性越小 (C) 压缩性不变

同济大学土力学试卷1

同济大学本专科课程期终考试（考查）统一命题纸 A 卷 一、 选择题：（20分） 1. 评价粘性土塑性大小的指标常用______________。（ B ） A.塑限p w B.塑性指数p I C.液性指数L I D.液限L w 2. 土中的水中，__________能够传递静水压力。（ C ） A.强结合水 B.弱结合水 C.重力水 D.弱结合水和重力水 3. 在一个较厚的高塑性粘土天然地基上，当建筑物的施工速度较快时，分析地基强弱 和稳定性的c 、?指标应当采用___________。（ A ） A.不固结不排水试验 B.固结不排水试验 C.固结排水试验 4. 衡量砂土密实度是否良好，常用__________指标判定。（ C ） A.密度 B.超固结比 C.标准贯入击数 D.孔隙比 5. 砂类土的坡角β>?（内摩擦角）时，土坡将___________（ A ） A.失稳 B.稳定 C.处于极限平衡状态 D.不一定 6. 某2cm 厚软土试样，初始孔隙比e 0=1.0，做压缩试验后孔隙比变为e =0.8，即此时 土样的高度应为_____________（ C ） A. 1.2cm B. 1.6cm C. 1.8cm D. 1.0cm 7. 土的压缩系数越_____、压缩模量越______，土的压缩性就越大。（ A ） A.高，低 B.低，高 C.高，高 D.低，低 8. 在条件相同时，方形基础下地基附加应力的影响深度较等宽的条形基础下的影响深 度________。（ A ） A.小 B.大 C.相等 D.难以确定 9. 土中某点处于剪切破坏时，剪破面与大主应力作用面间的夹角是________。（ B ） A.90o +? B.45o + 2? C. ? D.45o -2 ? 10. 动水力的量纲是__________。（ D ） A.kN B.kN/m C.kN/m 2 D.kN/m 3 二、 简答题：（22分） 1. 产生流砂现象的力学、土层条件是什么？ 答：流砂现象是流土现象的一种，其发生的力学条件为水力梯度持续增大，单位渗透力f

同济大学土力学试卷2004-2005一学期B(含答案)

同济大学本专科课程期终考试（考查）统一命题纸 B 卷 2004—2005学年第一学期 课程名称：土力学 课号： 任课教师：楼晓明、梁发云、李镜培 周 健、姚笑青、钱建固 专业年级：土木工程02级 学号： 姓名： 考试（√）考查（ ） 考试（查）日期：2005年 元月12日 出考卷教师签名：楼晓明、梁发云 教学管理室主任签名：李镜培 一、选择题；（20分） （ C ）1、下面的几类土中________是由土的颗粒级配进行分类的。 A 、杂填土； B 、粉质粘土； C 、碎石土； D 、黄土。 （ C ）2、对粘性土进行分类的指标是： A 、塑限； B 、液限； C 、塑性指数； D 、液性指数。 （ B ）3、对同一种土，五个重度指标的大小顺序是： A 、γsat > γs > γ > γd > γ'； B 、γs > γsat > γ > γd > γ'； C 、γs > γsat > γd > γ > γ'； D 、γsat > γs > γd > γ > γ'。 （ B ）4、下列土层中， 最容易出现流砂现象。 A 、粗砂； B 、粉土； C 、粘土； D 、粉质粘土。 （ A ）5、下列饱和软粘土平均固结度的计算公式，哪个是错的： A 、积起始超孔隙水压力图面积 某时刻的有效应力图面- =1U ； B 、 积起始超孔隙水压力图面积某时刻的有效应力图面= U C 、 积起始超孔隙水压力图面面积某时刻超孔隙水压力图- =1U ；D 、积最终有效附加应力图面积某时刻的有效应力图面= U ； （ A ）6、室内侧限压缩试验测得的e -P 曲线愈陡，表明该土样的压缩性： A 、愈高； B 、愈低； C 、愈均匀； D 、愈不均匀。 （ B ）7、土体中被动土压力充分发挥所需位移量通常 主动土压力发挥所 需位移量。 A 、小于； B 、超过； C 、等于； D ．不一定 （ D ）8、有一10m 厚的饱和软土层，双面排水，2年后固结度为80％，若该土层是 单面排水，要达到同样固结度，则需要的时间为： A 、0.5年； B 、2年； C 、4年； D 、8年。 （ B ）9、土中某点土处于剪切破坏时，剪破面与大主应力作用面夹角为(?为内摩擦角)： A 、90 ＋φ； B 、 245φ ＋ ?； C 、245φ － ?； D 、φ。 （ A ）10、某饱和粘土土样，分别用不固结不排水、固结不排水、固结排水试验，得到 的内摩擦角指标为φu ,φcu ，φ'，三个的大小排序应为： A 、φu <φcu <φ'；

土力学土压力计算考试卷模拟考试题.docx

《土压力计算》 考试时间：120分钟 考试总分：100分 遵守考场纪律，维护知识尊严，杜绝违纪行为，确保考试结果公正。 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？（ ） 2、挡土墙的位移及变形对土压力有何影响？（ ） 3、分别指出下列变化对主动土压力和被动土压力各有什么影响？（1）内摩擦 角φ变大；（2）外摩擦角δ变小；（3）填土面倾角β增大；（4）墙背倾斜 （俯斜）角α减小。（ ） 4、为什么挡土墙墙后要做好排水设施？地下水对挡土墙的稳定性有何影响？ （ ） 姓名：________________ 班级：________________ 学号：________________ --------------------密----------------------------------封 ----------------------------------------------线-------------------------

5、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？（） 6、试阐述主动、静止、被动土压力的定义和产生的条件，并比较三者的数值大小。【湖北工业大学2005年招收硕士学位研究生试题、长安大学2005、2006年硕士研究生入学考试试题（A卷）】（） 7、库仑土压力理论的基本假定是什么？【长安大学2005、2006、2007年硕 士研究生入学考试试题（A卷）】（） 8、比较朗肯土压力理论和库仑土压力理论的基本假定及适用条件。（） 9、何为重力式挡土墙？（） 10、在哪些实际工程中，会出现主动、静止或被动土压力的计算？试举例说明。【华南理工大学2006年攻读硕士学位研究生入学考试试卷】（）

同济大学土力学考试——例题与解答

一、下表所列试验数据为三个土样按不同试验方式进行试验的总应力数值，分别绘出各 试样的总应力和有效应力路经（孔压系数B 均取1.0）。 （1） 土样1试验按不固结不排水加荷； （2） 土样2试验按固结不排水加荷； （3） 土样3在1003=σkPa 作用下未完全固结，测得孔隙水压力为20kPa ，然 后进行不排水加荷。 解：

2. 计算土样各状态的p、q值 3.绘制应力路径

二、土层剖面如图所示，从地面以下4.3m 处（点2）取样作室内试验得如下结果： p c =110 kPa ，e 0=1.100，c c =0.410，c e =0.094，地面超载q=50 kPa 在黏土层中产生的附加应力分布为：在顶面点1处为40 kPa ，在底面点3处为10 kPa ，试问： （1） 黏土层是否为超固结土？ （2） 计算黏土层的压缩量。 解： 1. 超固结土判断 点2处自重应力：kPa 8.355.2)8.95.17(8.1)8.90.19(0=×?+×?=p 由于p c =110 kPa>kPa 8.350=p ，故黏土层为超固结土。 2. 黏土层压缩量计算 点2处附加应力取点1、点3平均值：kPa 252 10402=+=z σ kPa 252==Δz p σ kPa 2.748.351100c =?=?p p 0c p p p ?<Δ 因此 0216.08 .35258.35log 094.0log 00e =+×=Δ+=Δp p p c e 黏土层压缩量为： mm 5.51500010 .110216.010c =×+=+Δ=H e e s

《土力学》第八章习题集及详细解答

《土力学》第八章习题集及详细解答 -第8章土压力 一、填空题 1. 挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力 称。【同济大学土力学99年试题】 2. 朗肯土压力理论的假定 是、。 3. 人们常说朗肯土压力条件是库仑土压力条件的一个特殊情况，这是因为此 时、 、三者全为零。 4. 库伦土压力理论的基本假定 为、、 。 5. 当墙后填土达到主动朗肯状态时，填土破裂面与水平面的夹角 为。 6. 静止土压力属于平衡状态，而主动土压力及被动土压力 属于平衡状态，它们三者大小顺序 为。 7. 地下室外墙所受到的土压力，通常可视为土压力，拱形桥桥台所受到的一般为土压力，而堤岸挡土墙所受的 是土压力。 8. 朗肯土压力理论的基本出发点是根据半无限土体中各点应力处 于状态，由平衡条件求解土压力。 9. 挡土墙达到主动土压力时所需的位移挡土墙达到被动土压力时所需的 位移。 10. 在相同条件下，产生主动土压力所需的墙身位移量Δa与产生被动土压力所需的墙身位 移量Δp的大小关系是________________。【三峡大学2006年研究生入学考试试题】 二、选择题 1．在影响挡土墙土压力的诸多因素中，( )是最主要的因素。 (A)挡土墙的高度(B)挡土墙的刚度

(C)挡土墙的位移方向及大小(D)挡土墙填土类型 2. 用朗肯土压力理论计算挡土墙土压力时，适用条件之一是 ( )。 (A)墙后填土干燥(B)墙背粗糙(C)墙背直立 (D)墙背倾斜 3. 当挡土墙后的填土处于被动极限平衡状态时，挡土墙( )。 (A)在外荷载作用下推挤墙背土体(B)被土压力推动而偏离墙背土体 (C)被土体限制而处于原来的位置(D)受外力限制而处于原来的位置 4. 当挡土墙后的填土处于主动极限平衡状态时，挡土墙( )。 (A)在外荷载作用下推挤墙背土体 (B)被土压力推动而偏离墙背土体 (C)被土体限制而处于原来的位置(D)受外力限制而处于原来的位置 5. 设计仅起挡土作用的重力式挡土墙时，土压力一般按( )计算。 (A)主动土压力(B)被动土压力 (C)静止土压力 (D)静水压力 6．设计地下室外墙时，土压力一般按( )计算。 (A)主动土压力(B)被动土压力 (C)静止土压力 (D)静水压力 7. 采用库伦土压力理论计算挡土墙土压力时，基本假设之一是（）。 (A)墙后填土干燥(B)填土为无粘性土(C)墙背直立 (D)墙背光滑 8. 下列指标或系数中，哪一个与库伦主动土压力系数无关？（）。 (A)(B)(C)(D) 9．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，作用在墙上的土压力称为 （）。 (A)主动土压力 (B)被动土压力 (C)静止土压力 10. 当挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为 （）。 (A)主动土压力(B)被动土压力 (C)静止土压力 11. 当挡土墙静止不动，土体处于弹性平衡状态时，土对墙的压力称为（）。 (A)主动土压力 (B)被动土压力(C)静止土压力 12．在相同条件下，三种土压力之间的大小关系是（）。

D 2014同济大学 土质学与土力学试卷及答案-同济版

一、名词解释：（15分） 1、塑性指数（3分） 答：土处在塑性状态时含水量的变化范围可用来衡量土的可塑性大小，含水量变化范围愈大，说明土得可塑性愈好，这个范围称为土的塑性指数。 2、地基容许承载力（3分） 答：考虑一定安全储备后的地基承载力成为地基容许承载力。 3、被动土压力（3分） 答：若挡土结构在外力作用下，向填土方向移动，这时作用在墙上的土压力将由静止土压力逐渐增大，一直到土体极限平衡，并出现连续滑动面，墙后土体向上挤出隆起，这时土压力增至最大值，称之为被动土压力。 4、液性指数 答：表示天然含水量与界限含水量相对关系的指标。 二、填空（31分） 1、土是由固相、液相、气相三相物质组成。（3分） 2、常用的粒度成分的表示方法有表格法、累计曲线法、三角坐标法。（3分） 3、根据受颗粒表面静电引力作用的强弱，固体颗粒周围的水可以划分为三种类型强结合水、弱结合水和自由水。（3分） 4、根据毛系水带的形成条件和分布状况，可以分为三种，即正常毛细水带、毛细网状水带、毛细悬挂水带。（3分） 5、通过测定的前期固结压力和土层自重应力状态的比较，将天然土层划分为正常固结土、超固结土、欠固结土。（3分） 6、粘性土的抗剪强度由内摩阻力和粘聚力，其中内摩阻力包括表面摩擦力、土粒之间的咬合力，粘聚力包括原始粘聚力、固化粘聚力、毛细粘聚力。（5分） 7、根据土样剪切前固结的排水条件和剪切时的排水条件，三轴试验可分为不固结不排水剪、固结不排水剪、固结排水剪三种试验方法。（3分） 8、引起土体压缩的应力是附加应力，它随深度增加逐渐减小。（2分） 9、地基的破坏模式包括：整体剪切破坏、局部剪切破坏、刺入式剪切破坏。（3分） 10、压缩试验数据整理时，根据曲线可得到压缩系数、压缩模量两个指标，根据 曲线可得到压缩指数。（3）

土力学试卷及答案总结

土力学试卷及参考答案 一、填空题（每空1分，共10分） 1?在匸程中常用___ 标准贯入试验 ______ 试验來判别天然砂层的密实度。 2.在土层中，通过土粒传递的粒间应力称为__ 有效应力—。 3.上在侧限条件下的压缩性可以用—孔隙比__ 和_____ 应力关系曲线（或e-p曲线）—的关系曲线來表示。 4.地基的总沉降为—瞬时—沉降、固结沉降和____ 次固结___ 沉降三者之和。 5.地基沉降il?算深度下限? 一般可取地基附加应力等于自重应力的_0?2_。“ 6.土中的液态水可分为自由水和_结合水____ 两大类。 7.砂上和粘性土的中分爻分别按_颗粒的，忑小_和_塑件抬数_进行。 二、12 E 择题（每小题1分，共10 分) 1 ?建筑物基础作用于地基表而的压力，称为( A) A、基底压力 B、基底附加压力 C、基底净压力D.附加压力 2 ?在土的三相比例指标中? 直接通过试验测定的是(B) Ax G s, w■ e Bs w 9 p c、G s,p . e D./ ? w ? e 3 ?地下水位长时间下降f会使（A) A、地基中原水位以下的自重应力増|加 B .地基中原水位以上的自重应力増加 C.地基土的抗勢强度减小D、上中孔隙水乐力増大 4 ?室内压缩试验的排水条件为（ B ） A.爪面排水 B.双面排水 C.不排水D、先固结?后不排水 5?设条形基础的宽度B ?沉降虽S ,若基底讯位面积平均附加压力相同.则（ A ） A. B大S大 B. B大S小Cs B对S无影响D、无法确定 6. 土中一点发生男切破坏时，破裂血与小主应力作用方向的夹角为（B ）

A、45°+纟 2 B . C、45° D、45。+0 7 .在外荷载作用下地基中局部剪切破坏时，基础底而单位而积上所承受的荷载 为（C) A、临塑荷载 B 、临界荷载 C、极限荷载 D.以上均不是 8.在地而上修建一座梯形土坝，则坝基的压力分布形状为何种形式（B ） A.矩形 B.梯形C、马鞍形D、抛物线形 9.基底附加应力及埋深相同，但基底而积不同的两个基础，它们的沉降量有何不同（C） A.而积大的沉降量大B、而积小的沉降量大 C、两基础沉降虽:相同D.而积大的沉降量小 10.下列三个土样，液性指数均为0.25,其vv. wp如下，不属于粘性上的是（D） A、w =35%?wp =30% B、w =30%, wp =26% C、w =25%, wp =22% D^ w =35%, wp =33% 三、名词解释（每小题3分，共15分） 1 ?爪缩系数a：指在单位压力增量作用下土孔隙比的减小值。即a = _竺* 2.超固结土：指该土层历史上曾经受过大于现有覆盖土重的前期固结圧力的上。 3.相对密实度］是用于判断级配不同砂上的密实程度的指标，用天然孔隙比e与一种砂上在最松散和最密 实的孔隙比的相对大小来描述，即D= %厂纟 e max一Sin 四、简述题（每小题10分，共30分） 1.为什么把上中应力分为自重应力、附加应力、有效应力和孔隙水压力？并由此简述上固结的过程。 答：地基中某一深度处的丄体在上覆上体自重应力的作用下完成固结压缩后处于一种稳立状态?当地表修建建筑物后，结构物的重量通过基础传递到地基上体后产生一个额外的应力，称之为地基上体的附加应力。该附加应力由上体颗粒和丄体空隙中的水来共同承担，英中丄颗粒承担的部分称为有效附加应力.空隙水承担的则称为孔隙水圧力。正是由于有效附加应力的作用才导致丄体的压缩变形，结果使丄体孔隙体枳减小，孔隙中多余的水被挤压排除，孔隙水压力逐渐消散降低。因此丄体I古1结的过程就是丄体有效应力不断增大而孔隙水压力不断消散的过程，只有区分出上体的自重应力、附加应力、有效应力和孔隙水压力，才能貞. 正把握住土体固结的本质。 2.简述分层总和法计算地基沉降的步骤。 答：分层总和法计算地基沉降的步骤为： （1）.按比例绘制地基土层分布剖面图和基础剖而图： （2）、讣算地基上的自重应力，并将il?算结果按比例绘制于基础中心线的左侧： （3）、计算基础底而的接触压力； （4）.对地基上体进行分层，每层厚度不大于0?4b,同时地下水而和不同上体的界而必须是分层而： （5）、计算基础底而的附加应力，并将计算结果按比例绘制于基础中心线的右侧： （6）、确左地基丄受压层深度。一般丄体中以附加应力等于自重应力的0. 2倍处的深度为讣算深度，对于软土则为0.1倍处深度为计算深度； （7）.计算各土层的压缩量； （8）、讣算地基的最终压缩量：把地基受压层范用内各土层压缩量相加即可。 3.何谓液、塑限含水率？分别说明它们的测定方法及意义。 答：液限含水率是指粘性土呈塑态与半固态之间的分界含水率。测泄方法为：（1）搓条法：取8-10g 试样，放在毛玻璃板上用手掌滚撮，当土条撮成直径为3mm时刚好产生裂缝并开始段裂，则此时丄条的含水率即为塑性含水率。（2）液、塑性联合测泄仪：制备3份不冋稠度的试样，试样的含水率分别接近液限、塑限应两者的中间状态，用76g质量的圆锥式液限仪分别测定三个试样的圆锥下沉深度和相应的含水率，然后以含水率为横坐标，圆锥下沉深度为纵坐标，将二者之间的关系绘制于双对数坐标纸上，并将三点连成一条直线，则圆锥下沉屋为2mm 所对应的含水率即为塑限含水率。

非饱和土力学(同济大学)

非饱和土力学 同济大学地下建筑与工程系 2006年10月

第一章绪论 非饱和土分布十分广泛，与工程实践紧密联系的地表土几乎都是非饱和土。干旱与半干旱地区，由于蒸发量大于降水量，地下水位较深，这些地区的表层土是严格意义上的非饱和土；土坝、铁路和公路路基填土，机场跑道的压实填土都是处于非饱和状态，亦即非饱和土；即使是港口平台、管道等离岸工程中所遇到的土，往往是含生物气的海相沉积土，其孔隙中含有以大气泡（气泡直径远大于土粒直径）形式存在于孔隙中的生物气；另外，在地下水面附近的高饱和土体，其孔隙水中溶解了部分以小气泡（气泡直径与土粒粒径相当）形式存在于孔隙中的气体，土体卸载以后（取样或开挖等），溶解于孔隙水中的气体逸出，以气泡形式存在于孔隙水中，这两种含气泡的土也应属于非饱和土。可见，非饱和土才是工程实践中经常遇到的土，饱和土是非饱和土的特例，真正意义上的饱和土在工程实践中很少见到。 土力学发展至今，已形成了一套完善、独立的理论体系。然而，迄今为止的土力学主要是把其研究对象——土，视为两相体，即认为土是由土粒和孔隙水组成。严格的讲，迄今为止的土力学只能称之为饱和土力学。然而，实际工程中遇到的土多是以三相状态(土粒、孔隙水、孔隙气)存在。经典的饱和土力学原理与概念并不完全符台其实际性状。有人甚至认为在土中水一气的结合面上还存在第4相一水气结合膜。土中气相的存在，使得土体性质复杂、性状多变。将土作为饱和土对大多数工程来讲是一种合理的简化，但是，随着研究的逐渐深入，人们已经注意到，对于某些特殊区域或特殊性质的土，这种简化将造成研究理论的失误。如在膨胀土地基基础的设计中。如果单纯按照膨胀土的现有强度进行设计，则有可能将强度参数估计过高，不安全；如果按其最低强度进行设计，又将造成浪费。因此，合理地提出膨胀土在不同状态下的强度参数是工程的客观需要。此外，膨胀土等非饱和土的变形性能也随饱和度而变化。这些问题都是饱和土力学难以解决的。由此观之，按多相(非饱和)状态下研究土体的工程力学性质是土力学发展的趋势。 一、非饱和土的四相性 一般说来，根据饱和度和饱和介质，土可分为四类： ①两相饱和土：包括土颗粒和充满所有孔隙的水； ②三相饱和土：包括土颗粒、水和以封闭气泡形式存在的空气； ③三相非饱和土：包括土颗粒、水和连通的空气； ④四相非饱和土：包括土颗粒、水、空气和结合水膜。 非饱和土力学研究的主要对象为非饱和土，就是由土粒（固相）、孔隙水（液相）、孔隙气（气相）和液-气交界面构成的四相体系（Fredlund, 1993）。我们常说的非饱和土就是四相非饱和土，其中的结合水膜将是影响这类土体性态的关键因素。非饱和土的气-液相交界面的性质既不同于水，也不同于气体，是一个独立的相，该相在表面化学里被称为收缩膜，是非饱和土中的第四相。非饱和土的孔隙水和孔隙气的形态与非饱和土的含水量（饱和度）密切相关，因此可以根据非饱和土的孔隙气和孔隙水的形态将非饱和土分为不同的类型。俞基培和陈愈炯用高柱法试验、渗透试验和击实试验研究了非饱和击实粘土的孔隙气和孔隙水的形态，将非饱和土分为三类：水封闭型、双开敞型和气闭型。Barden（1965）将非饱和土分为五种类型，各类土之间的饱和界限分别为：①S<50%；②50%≤S<90%；③S=90%，w=w opt （w opt为最优含水量）；④90%95%。包承纲（1979，1998）将非饱和土分为