土力学与地基基础课程论文.doc

土力学与地基基础 课程设计 姓名： 学号： 班级： 指导老师： 一、课程大作业 (1)举例说明土力学中涉及的渗透问题、变形问题和强度问题，论述土体的变形理论、强度理论和渗流理论的联系。 答：①渗透问题：当水闸和土坝挡水后，上游的水就会通过坝体或坝基土体的孔隙渗到下游。 变形问题：水利工程中的水闸或装有装有行车的厂房，如果闸门两侧的闸墩或行车两侧的基础产生过大的不均匀沉降，将不能满足拦洪蓄水的要求，而不均匀沉降往往又会引起土坝裂缝，导致集中渗漏，给工程带来很大危害。 强度问题：建筑地基的失稳。 ②联系：土体的变形理论、强度理论和渗流理论为三大理论，土体的渗流问题可能会引起强度的问题，而变形问题与强度问题又息息相关，总之，三者相互联系，相互影响。 (2)结合渝西地区红层泥岩边坡风化现象，分析土的形成过程。说明土的碎散性、三相性、自然变异性的成因，分析论述土的碎散性、三相性、复杂性对土体物理力学性质的影响。（变形、破坏、渗透） 答：①土的形成过程分析：红层泛指外观以红色为主色调的陆相碎屑岩沉积地层。对于红层泥岩边坡快速风化机理的研究可以分为 2 个方面，一是从红层矿物成分、含量、胶结物成分及微观结构等内因人手研究其快速风化机理，另一则是侧重于外因对红层泥岩边坡快速风化的作用。渝西地区位于四川盆地边缘，四川盆地红层泥岩快速风化的主要形式为碎粒状、碎片状和碎块状，并间有块状剥落。风化堆积物坚硬扎手，很少有残积土存在，反映出红层泥岩边坡以物理风化为主。对风化崩解物进行扫描电镜微观分析，发现堆积物微观图像以颗粒形态为主。这也是物理风化产物的特征。目前对影响红层边坡风化的外因的分析，主要集中于温度变化，不可否认。温度变化影响红层边坡的风化进程．处于地下 l5 —30 m 的恒温带以上的红层坡体，受太阳辐射的影响，坡体中的温度场呈周期性变化，从而导致坡体中热应力的生成．当坡面处于高温状态时，边坡岩体中出现拉、压应力集中；而当地面处于低温状态时，边坡岩体中的热应力均为拉应力。但是，仅靠气温变化产生的热应力并不足以使红层快速风化崩解。根据野外观察及原位监测试验，红层泥岩边坡的快速风化主要发生在表层约 10 cm 的范围内。此范围内风化裂隙密布，许多裂隙已全部贯通 ；挖开已快速风化的表层，岩体中虽有少量风化裂隙。但基本仍处于新鲜状态．这说明，虽然红层坡体处于不断风化的进程中，但快速的物理风化发生在表层约 10 cm范围内。根据红层泥岩边坡风化的原位监测结果，边坡在高温多雨的夏季风化很快，说明水对红层泥岩边坡风化起了很大的作用，水在岩石风化中所起的作用，除溶解、水化、氧化和碳酸化外。还有一个重要作用就是急剧的降温作用。它可以使表层处于高温状态的红层泥岩表面在很短的时间内降至接近于温度较低的水温。因红层岩体均为热的不良导体，导热性差，所以其内部仍基本保持原来的高温状态。从而在岩体内外部产生很高的温差，导致热应力的产生．这种热应力远大于因气温周期性变化产生的热应力。 ②成因分析：土是地壳表层母岩经受强烈风化（包括物理的、化学的和生物的）的产物，是各种矿物颗粒（土粒）的集合体。在自然界，土的形成过程是十分复杂的，可概括为风化、脱落、搬运和堆积四个过程，在这四个过程中土的完整性会大大折减，因而会有碎散性。 土是一种松散的颗粒堆积物，它由固相、液相、气相三部分组成。固相主要是土粒，有时还有粒间胶结物和有机质，它们构成土的骨架；液相部分为水及其溶解物；气相部分为空气和其他气体。由于土具有各向异性、结构性以及时空变异性的特点，所以形成了土的自然变异性。 ③影响：土的碎散性说明了土存在孔隙，而水在压力坡降作用下穿过土中连通孔隙发生流动就会出现水的渗透。土的三相性说明了土中含有水，而土在压力作用下体积变小的性能为土的压缩性，最主要的原因就是孔隙中水和气体向外排出，土的孔隙体积减小。黏性土都是松散颗粒的集合体，它们的破坏或表现为土粒之间联结的破坏，或表现为粒与粒之间产生的相对位移；对于某一种土来说，其抗剪强度随剪切面上所受发向应力而变，它不仅与土粒大小、形状、级配、矿物成分、土体密度和含水率等因素有关，这些都是属于土的复杂性。 (3)何为假黏聚力？非饱和土中，为什么毛细压力会导致“假黏聚力”？ 答：①当无黏性土被水完全浸没或完全干燥时，弯液面消失，毛细压力变为零，这种黏聚力也就不存在。因而把这种黏聚力成为假黏聚力。 ②在非饱和区的湿土中，空隙中的水仅存在于土粒接触点周围，彼此是不连续的。由T2πrcosα+uπr2=0知，弯液面下面的孔隙水产生了小于大气压力的负压，这种负压称为负孔隙水压力或孔隙水吸力。负孔隙水压力引起土粒互相靠拢的结合力，该力称为毛细压力，毛细压力的存在，增加了土粒间错动的摩擦阻力。这种摩擦阻力犹如给无粘性土以某些黏聚力，以致在潮湿的砂土中能开外一定高