
(1) 何謂土粒粒組?土粒六大粒組劃分標準是什么?各規范規定為何有差異?
工程上常把大小相近的土粒合并為組,稱為粒組。粒組間的分界線是人為劃定的,劃分時應使粒組界限與粒組性質的變化相適應,并按一定的比例遞減關系劃分粒組的界限值。
對粒組的劃分,我國有關規范均將砂粒粒組與粉粒粒組的界限為0.075mm。其余粒組劃分標準中《巖土工程勘察規范》(GB50021—94)和建筑地基基礎設計規范(GBJ7-89)相同,但《土的工程分類標準》(GBJ145—90)中將卵石粒組與礫石粒組界限定為60mm。
(2)在土的三相比例指標中,哪些指標是直接測定的?其余指標的導出思路主要是什么?
通過試驗測定的指標有土的密度、土粒密度和含水量,換算指標包括土的干密度(干重度)、飽和密度(飽和重度)、有效重度、孔隙比、孔隙率和飽和度。換算指標可以從其基本定義出發通過三相組成的體積、重量關系導出。
(3)砂土的密實度如何判別?不同指標如何使用?
砂土的密實程度并不完全取決于孔隙比,而在很大程度上還取決于土的級配情況。粒徑級配
不同的砂土即使具有相同的孔隙比,但由于顆粒大小不同,顆粒排列不同,所處的密實狀態也會不同。為了同時考慮孔隙比和級配的影響,工程中一般采用砂土相對密實度將砂土劃分為密實、中密、和松散三種密實度。實際工程中還有利用標準慣入試驗指標N63.5值的大小評判砂土的密實度。
(4)在土類定名時,無粘性土與粘性土各主要依據什么指標?
無粘性土依據的是土粒的粒徑大小與級配,粘性土則主要依據土的狀態特性指標-塑性指數來定名。
(5)達西滲透定律的應用條件是什么?
達西定律是由砂質土體實驗得到的,后來推廣應用于其他土體如粘土和具有細裂隙的巖石等。在某些條件下,滲透并不一定符合達西定律, 當滲透速度較小時,砂土、粘土中的滲透速度很小,其滲流可以看作是一種水流流線互相平行的流動—層流,滲流運動規律符合達西定律。粗顆粒土(如礫、卵石等)當水力梯度較小時,流速不大,滲流可認為是層流,達西定律仍然適用。當水力梯度較大時,流速增大,滲流將過渡為不規則的相互混雜的流
動形式紊流,這時達西定律不再適用。因此,在實際工作中我們還要注意達西定律的適用范圍。
(6)滲透變形中那種變形容易發生?
滲透變形的發生與地基土的性質有很大關系,在比較均勻的粉砂層中較易發生流砂現象,而在粗粒土中夾有細粒土時,則容易發生管涌現象。
(7)地基中自重應力的分布有什么特點?
自重應力沿深度方向為線性分布(三角形分布)在土層的分層界面和地下水位處有轉折。
(8)為什么自重應力和附加應力的計算方法不同?
自重應力的應力狀態可看成一個二維應力狀態(s2=s3),而附加應力計算中除條形荷載情況外一般為三維應力狀態。
(9)影響基底反力分布的因素有哪些?
基底地基反力的分布規律主要取決于基礎的剛度和地基的變形條件。對柔性基礎,地基反力分布與上部荷載分布基本相同,而基礎底面的沉降分布則是中央大而邊緣小,如由土筑成的路堤,其自重引起的地基反力分布與路堤斷面形狀相同。對剛性基礎(如箱形基礎或高爐基礎等),在外荷載作用下,基礎底面基本保持平面,即基礎各點的沉降幾乎是相同的,但基礎底面的地基反力分布則不同于上部荷載的分布情況。剛性基礎在中心荷載作用下,開始的地基反力呈馬鞍形分布;荷載較大時,邊緣地基土產生塑性變形,邊緣地基反力不再增加,使地基反力重新分布而呈拋物線分布,若外荷載繼續增大,則地基反力會繼續發展呈鐘形分布。
(10)目前根據什么假設計算地基中的附加應力?這些假設是否合理可行?
目前計算土中應力的方法仍采用彈性理論公式,將地基土視作均勻的、連續的、各向同性的半無限體,由于土是三相體,具有明顯的各向異性和非線性特征,這種假定同土體的實際情況有差別,不過其計算結果尚能滿足實際工程的要求。另外,在雙層地基中,堅硬土層上覆蓋著不厚的可壓縮土層即薄壓縮層情況下,將會發生應力集中的現象,而軟弱土層上有一層壓縮性較低的土層即硬殼層情況中則將發生應力擴散現象,這些情況目前的附加應力計算方法都還無法考慮進去。
(11)為什么可以說土的壓縮變形實際上是土的孔隙體積的減???
在常規的地基壓力下土中顆粒本身的壓縮非常小,可以忽略,即只考慮土的孔隙體積的減小。
(12)為何有了壓縮系數還要定義壓縮模量?
壓縮系數是室內驗算試驗中最直接得到的指標,是土力學所特有的指標之一。壓縮模量的定義主要是為了利用虎克定律而設置,工程中也比較習慣使用這一指標。
(13)計算地基最終沉降量的分層總和法與應力面積法的主要區別有那些?二者實用性如何?
(1)分層總和法與應力面積法的分層原則不同。分層總和法采用盡可能小的薄層而應力面積法則一般采用土層的天然分層(地下水位處也有分層)。
(2)使用的變形參數(壓縮模量或壓縮系數)有區別。分層總和法一般取對應薄層的荷載下的變形參數,而應力面積法采用的則是平均壓力下的計算參數(工程中通常使用E1-2)。
(3)地基沉降計算壓縮層深度的確定不同。分層總和法采用附加應力與自重應力比值確定,而應力面積法則采用試算方法確定。
由于應力面積法在工程實踐中已經積累了豐富的經驗,故在實際工程較多采用應力面積法。
(14)飽和土的大沙基一維固結理論考慮的主要因素有那些?
主要有土層的厚度、排水條件、滲滲透系數和固結時間等因素。
(15)太沙基的有效應力原理與實際情況差別有多大?
實際工程中的土中滲流問題一般都是三維問題,而且土的滲透系數在豎向與水平方向的差別也比較大,故在地基固結問題中采用三維固結理論考慮滲流的空間效應非常重要。但三維固結理論計算方法復雜,計算參數也很難獲得,給實際使用帶來了困難。在通常的地基固結中,按一維有側限應力狀態考慮采用太沙基的有效應力原理進行分析計算雖然有誤差,但在目前條件下借助一定經驗判斷還是非常有效的。
(16)固結度的物理意義是什么?
地基土的固結度是指土中超孔隙水壓力隨著時間的推移而消散的程度,固結度越大,超孔隙水壓力減小越多而土層中的有效應力增加越多。故將其定義為土層在固結過程中, t時刻土層各點土骨架承擔的有效應力圖面積與起始超孔隙水壓力(或附加應力)圖面積之比。
(17)土的應力歷史對土的壓縮性有何影響?