高等土力學(xué)課后答案

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1、第五章.土的壓縮與固結(jié)概念與思考題1．比奧（Biot）固結(jié)理論與太沙基－倫杜立克（Terzaghi-Randulic）擴(kuò)散方程之間主要區(qū)別是什么？后者不滿足什么條件？二者在固結(jié)計(jì)算結(jié)果有什么主要不同？答：主要區(qū)別：在太沙基-倫擴(kuò)散方程推導(dǎo)過(guò)程中，假設(shè)正應(yīng)力之和在固結(jié)與變形過(guò)程中是常數(shù)，太-倫擴(kuò)散方程不滿足變形協(xié)調(diào)條件。固結(jié)計(jì)算結(jié)果：從固結(jié)理論來(lái)看，比奧固結(jié)理論可解得土體受力后的應(yīng)力、應(yīng)變和孔壓的生成和消散過(guò)程，理論上是完整嚴(yán)密的，計(jì)算結(jié)果是精確地，太-倫法的應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算結(jié)果和孔壓計(jì)算結(jié)果精確。比奧固結(jié)理

2、論能夠反映比奧戴爾-克雷效應(yīng)，而太沙-倫擴(kuò)散方程不能。但是，實(shí)際上，由于圖的參數(shù)，本構(gòu)模型等有在不確定性。無(wú)論采用哪種方法計(jì)算都很難說(shuō)結(jié)果是精確的。2．對(duì)于一個(gè)寬度為a的條形基礎(chǔ)，地基壓縮層厚度為H，在什么條件下，用比奧固結(jié)理論計(jì)算的時(shí)間－沉降(t-s)關(guān)系與用太沙基一維固結(jié)理論計(jì)算的結(jié)果接近？答案：a/H很大時(shí)3．在是砂井預(yù)壓固結(jié)中，什么是砂井的井阻和涂抹？它們對(duì)于砂井排水有什么影響？答：在地基中設(shè)置砂井時(shí)，施工操作將不可避免地?cái)_動(dòng)井壁周圍土體，引起“涂抹”作用，使其滲透性降低；另外砂井中的材料對(duì)水的

3、垂直滲流有阻力，是砂井內(nèi)不同深度的孔不全等于大氣壓（或等于0），這被稱為“井阻”。涂抹和井阻使地基的固結(jié)速率減慢。4．發(fā)生曼德?tīng)枺死谞栃?yīng)的機(jī)理是什么？為什么擬三維固結(jié)理論（擴(kuò)散方程）不能描述這一效應(yīng)？答：曼戴爾-克雷爾效應(yīng)機(jī)理：在表面透水的地基面上施加荷重，經(jīng)過(guò)短暫的時(shí)間，靠近排水面的土體由于排水發(fā)生體積收縮，總應(yīng)力與有效應(yīng)力均由增加。土的泊松比也隨之改變。但是內(nèi)部土體還來(lái)不及排水，為了保持變形協(xié)調(diào)，表層土的壓縮必然擠壓土體內(nèi)部，使那里的應(yīng)力有所增大。因此某個(gè)區(qū)域內(nèi)的總應(yīng)力分量將超過(guò)他們的起始值，而

4、內(nèi)部孔隙水由于收縮力的壓迫，其壓力將上升，水平總應(yīng)力分量的相對(duì)增長(zhǎng)（與起始值相比）比垂直分量的相對(duì)增長(zhǎng)要大。5．在堆載預(yù)壓中，勻速線性加載40天施加100kPa均布荷載。問(wèn)在40天時(shí)的固結(jié)度U1,與瞬時(shí)一次加載100kPa均布荷載以后20天的固結(jié)度U2相比，那個(gè)大？6．有兩個(gè)多層地基土如圖所示，都是上下雙面排水。如果按照化引當(dāng)量層法，它們的固結(jié)應(yīng)當(dāng)是完全相同的。你認(rèn)為哪一個(gè)在相同時(shí)段的固結(jié)度大？哪一個(gè)比較適合用化引當(dāng)量層法計(jì)算？解釋為什么？①層土：粘土，k=2′10-8cm/s,Es=3MPa,②層土：

5、砂質(zhì)粉土，k=5′10-5cm/s,Es=6MPa,①1m②0.6m2m②①②1m①0.3m1.固結(jié)度的比較對(duì)于地基1：層土在2層土的外側(cè)，1層土相對(duì)于2層土是不透水層，因此，2層土的固結(jié)程度取決于1層土的滲透快慢，2層土的固結(jié)速率慢。對(duì)于地基2:1層土在2層土外側(cè)，2層土的固結(jié)程度取決于自身的滲透快慢，與1層土的滲透快慢無(wú)關(guān)。比較地基1和地基2，在相同的時(shí)間內(nèi)，1層土的固結(jié)程度是相同的，但2層土的固結(jié)程度顯然是地基2的較大，因此總的固結(jié)度是地接2的為大。2.化引當(dāng)量層法適用性的比較：等效厚度法適用于各

6、層土的固結(jié)特性相差不大的情況。本處的2個(gè)地基，其兩層土的固結(jié)特性相差較大，等效厚度法的適用性都不太好。對(duì)于地基1：第1層和第2層土的固結(jié)速率都取決于第一層土的滲透性，兩層土的固結(jié)都慢，相當(dāng)于兩層土的固結(jié)特性相差不大。若以第一層土作為參考土層，再根據(jù)公式，第2層土的等效厚度H2’近似為零。則總體土層的固結(jié)度僅取決于第1層土，與第2層土幾乎無(wú)關(guān)，基本符合實(shí)際情況。因此，等效厚度法基本適用于本地基的情況。對(duì)于地基2：由于第2層在外層，雖然仍以第1層土作為參考土層，第2層土的等效厚度H2’近似為零，若按照等效厚

7、度計(jì)算，則總體土層的固結(jié)度僅取決于第1層土，與第2層土幾乎無(wú)關(guān)，實(shí)際情況確實(shí)，雖然第1層土固結(jié)度小，但第2層土固結(jié)快，且由于第2層土厚度大，使得整個(gè)地基的平均固結(jié)度增加較快。等效厚度法計(jì)算結(jié)果則想法，不符合實(shí)際情況。因此，等效厚度法不適合于地基2的情況。1．單向壓縮的分層總和法沉降計(jì)算公式為：，寫(xiě)出斯肯普頓（Skempton）等人的“考慮三向變形效應(yīng)的單向壓縮分層總和法”的沉降計(jì)算基本公式。與常規(guī)的分層總和法相比，它有哪些優(yōu)越性？2．飽和粘土的瞬時(shí)沉降主要是由什么原因引起的？瞬時(shí)沉降量Si與h/b有什么

8、關(guān)系？（注：h為土層厚度，b為基礎(chǔ)的寬度）。P250頁(yè)答：由于基礎(chǔ)加載面積為有限尺寸，加載后地基中有剪應(yīng)變產(chǎn)生，剪應(yīng)變會(huì)引起側(cè)向變形而造成瞬時(shí)沉降。3．在地基沉降計(jì)算的分層總和法中，采用半無(wú)限體的彈性理論解析解（布辛尼斯克解）計(jì)算地基中的附加應(yīng)力，為什么一般不直接用彈性理論的位移解析解計(jì)算基礎(chǔ)沉降？答：由于地基土大多數(shù)是分層的，（1）變形非線性（2）是不均勻的。用線彈性理論計(jì)算附加應(yīng)力的誤差不大。4．為什么說(shuō)斯肯普頓（Skenpton）等人