土力学-第十章习题集集及其详细解答.doc

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1、土力学第十章习题集及详细解答第10章 土坡和地基的稳定性 1.填空题1.黏性土坡稳定安全系数的表达式为 。2.无黏性土坡在自然稳定状态下的极限坡角,称为 。3.瑞典条分法稳定安全系数是指 和 之比。4.黏性土坡的稳定性与土体的 、 、 、 和 等5个参数有密切关系。5.简化毕肖普公式只考虑了土条间的 作用力而忽略了 作用力。2.选择题1.无粘性土坡的稳定性,(B )。A.与坡高无关,与坡脚无关 B.与坡高无关,与坡脚有关 C.与坡高有关,与坡脚有关 D.与坡高有关,与坡脚无关 2.无黏性土坡的稳定性(B )。A.与密实度无关 B.与坡高无关C.与土的内摩擦角无关 D.与坡角无关3.某无黏性土坡

2、坡角=24,内摩擦角=36,则稳定安全系数为(C )A.K=1.46 B. K=1.50C.K=1.63 D. K=1.704. 在地基稳定性分析中,如果采用分析法,这时土的抗剪强度指标应该采用下列哪种方法测定?(C )A.三轴固结不排水试验 B.直剪试验慢剪C.现场十字板试验 D.标准贯入试验5. 瑞典条分法在分析时忽略了(A )。A.土条间的作用力B.土条间的法向作用力C.土条间的切向作用力6.简化毕肖普公式忽略了(C )。A.土条间的作用力B.土条间的法向作用力C.土条间的切向作用力3判断改错题1. ,只有黏性土坡的稳定性才与坡高无关。2. ,只有最小安全系数所对应的滑动面才是最危险的滑

3、动面。 3. ,只适用于均质土坡。4. 5. ,毕肖普条分法也适用于总应力法1. 黏性土坡的稳定性与坡高无关。2. 用条分法分析黏性土的稳定性时,需假定几个可能的滑动面,这些滑动面均是最危险的滑动面。3. 稳定数法适用于非均质土坡。4. 毕肖普条分法的计算精度高于瑞典条分法。5. 毕肖普条分法只适用于有效应力法。4.简答题1. 土坡稳定有何实际意义?影响土坡稳定的因素有哪些?2. 何为无黏性土坡的自然休止角?无黏性土坡的稳定性与哪些因素有关?3. 简述毕肖普条分法确定安全系数的试算过程? 4. 试比较土坡稳定分析瑞典条分法、规范圆弧条分法、毕肖普条分法及杨布条分法的异同?5. 分析土坡稳定性时

4、应如何根据工程情况选取土体抗剪强度指标和稳定安全系数?6. 地基的稳定性包括哪些内容?地基的整体滑动有哪些情况?应如何考虑?7. 土坡稳定分析的条分法原理是什么?如何确定最危险的圆弧滑动面?8. 简述杨布(Janbu)条分法确定安全系数的步骤。5.计算题1.一简单土坡,。(1)如坡角,安全系数K=1.5,试用稳定数法确定最大稳定坡高;(2)如坡高,安全系数仍为1.5,试确定最大稳定坡角;(3)如坡高,坡角,试确定稳定安全系数K。2. 某砂土场地经试验测得砂土的自然休止角,若取稳定安全系数K=1.2,问开挖基坑时土坡坡角应为多少?若取,则K又为多少?3. 某地基土的天然重度,内摩擦角,黏聚力,

5、当采取坡度11开挖坑基时,其最大开挖深度可为多少?4. 已知某挖方土坡,土的物理力学指标为=18.9,若取安全系数,试问:(1)将坡角做成时边坡的最大高度;(2)若挖方的开挖高度为6m ,坡角最大能做成多大?5. 某简单黏性土坡坡高,边坡高度为12,土的内摩擦角,黏聚力,重度,坡顶作用着线荷载,试用瑞典条分法计算土坡的稳定安全系数。解: (1) 按比例绘出该土坡的截面图,如图10-1所示,垂直界面方向取1m长进行计算(作图时宜画大一些,图10-1已缩小)。(2) 由土坡坡度 12查表9-1得角,作图得E点。现假定E点为滑动圆弧的圆心,EA常作为半径r,从图上量得,作假设圆弧滑动面AC。(3)

6、取土条宽度,共分为15个土条。取E点竖直线通过的土条为0号,右边分别为,左边分别为。(4) 计算各土条的重力。,其中为各土条的中间高度,可从图中按比例量出。其中两端土条(编号为“-5”和“9”)的宽度与不同,故要换算成同面积及同宽度b时的高度。换算时土条-5和9可视为三角形,算得其面积分别为和,得到土条-5和9的相应高度分别为: 图10-1第9章 参考答案1 填空题1. 2. 自然休止角3. 抗滑力矩,滑动力矩4. 抗剪强度指标、,重度,土坡的坡角 ,坡高5. 法向,切向2 选择题1.B 2.B 3.C 5.C 6.A 7.C3 判断改错题1. ,只有黏性土坡的稳定性才与坡高无关。2. ,只有

7、最小安全系数所对应的滑动面才是最危险的滑动面。 3. ,只适用于均质土坡。4. 5. ,毕肖普条分法也适用于总应力法。4 简答题1.【答】山区的天然山坡,江河的岸坡以及建筑工程中因平整场地、开挖基坑而形成的人工斜坡,由于某些外界不利因素的影响,造成边坡局部土体滑动而丧失稳定性,边坡的坍塌常造成严重的工程事故,并危及人身安全,因此,应选择适当的边坡截面,采取合理的施工方法,必要时还应验算边坡的稳定性以及采取适当的工程措施,以达到保证边坡稳定。减少填挖土方量、缩短工期和安全节约的目的。影响边坡稳定的因素一般有一下几个方面: (1)土坡作用力发生变化。例如由于在坡顶堆放材料或建造建筑物使坡顶受荷,或

8、由于打桩、车辆行驶、爆破、地震等引起的震动改变了原来的平衡状态。 (2)土体抗剪的强度的降低。例如土体中含水量或孔隙水压力的增加。 (3)静水压力的作用。例如雨水或地面水流入土坡中的竖向裂缝,对土坡产生侧向压力,从而促进捅破的滑动。 (4)地下水在土坝或基坑等边坡中的渗流常是边坡失稳的重要因素,这是因为渗流会引起动水力,同时土中的细小颗粒会穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流挟带而去,使土体的密实度下降。 (5)因坡脚挖方而导致土坡高度或坡脚增大。2. 【答】砂土的自然休止角:砂土堆积成的土坡,在自然稳定状态下的极限坡脚,称为自然休止角,砂土的自然休止角数值等于或接近其内摩擦角,人工临时堆放的砂土,常比

9、较疏松,其自然休止角略小于同一级配砂土的内摩擦角。一般来讲,无黏土土坡的稳定性与坡高无关,只和坡角、土的内摩擦角有关,且只要坡角小于土的内摩擦角就稳定;当无黏土土坡有渗流时,除以上因素,还和土体本身的重度有关。3. 【答】可用文字叙述之,下面以程序简图描述之。 4. 【答】几种方法的异同用表格简单表述如下:5. 【答】分析土坡稳定时的抗剪强度指标选用下表:分析土坡稳定时的安全系数见(JTJD30-2004)和(JTJ01796),也可选用下表:6. 【答】 地基的稳定性包括以下主要内容: 承受很大水平力或倾覆力矩的建(构)筑物; 位于斜坡或坡顶上的建(构)筑物; 地基中存在软弱土层,土层下面有

10、倾斜的岩层面、隐伏的破碎或断裂带,地下水渗流等。地基的整体性滑动有以下三种情况: 挡墙连同地基一起滑动。可用抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数计算,也可用类似土坡的条分法计算,一般要求Kmin大于1.2; 当挡土墙周围土体及地基土都比较软弱时,地基失稳时可能出现贯入软土层深处的圆弧滑动面。同样可采用类似于土坡稳定分析的条分法计算稳定安全系数,通过试算求得最危险的圆弧滑动面和相应的稳定安全系数Kmin,一般要求Kmin1.2;当挡墙位于超固结坚硬黏性土层中时,其滑动面可沿着近似水平面的软弱结构面发生非圆弧滑动面。计算是采用主(被)动挡墙的压力公式,以抗滑力和滑动力的比值计算,一般要求Kmin1

11、.3。7. 【答】土坡稳定分析的条分法的基本原理是:假定土坡沿着圆弧面滑动、将圆弧滑动体若干竖直的土条,计算各土条对圆弧圆心的抗滑动力矩与滑动力矩,由抗滑动力矩与滑动力矩之比(稳定安全系数)来判别土坡的稳定性。这时需要选择多个滑动圆心,分别计算相应的安全系数,其中最小的安全系数对应的滑动面为最危险的滑动面。最小安全系数K0时,圆心在E点的上方,试算时可在DE的延长线上取几个圆心O1,O2,,计算相应的稳定安全系数,在垂直DE的方向按比例绘出各线段来代表各安全系数的数值,然后连成K值曲线,在该曲线最小的K值处做垂直线FG,然后在FG线上另取若干个圆心01,O2,计算出相应的稳定安全系数,同样可作

12、出K值曲线,并以K值曲线上的最小值作为Kmm,而相应的O为最危险滑动面的圆心。8. 【答】一般来讲可按下述三步进行:(1)先假设Hi=0;并假定Fs=1,算出mi带入(式中)算出值和原前一值比较,迭代直到满足精度要求;(2)再用力和极限平衡方程及力矩方程的公式,分别求出每一土条的Tfi,Pi及Hi,并计算出 Hi;(3)用新求出的 Hi重复步骤1,求出Fs的第二次近似值,并以此值重复步骤2计算每一土条的Tfi,Pi, Hi,直到前后计算的Fs达到某一精度要求。5 计算题1. 解: (1)由、查Ns-S图(见下图10-2)得,代入式(10-6),得: 图10-2 (2) 由、查Ns-S图得。(3

13、)由、查Ns-S图得,代入式(10-6),得: 2. 解: 3. 解:由、,查Ns-S图得,代入式(10-6),得: 4. 解:(1)由、查Ns-S图得,代入式(10-6),得: (2) 由、查Ns-S图得。5. 解:列表计算各土条的、和,见下表所示,其中 (1) 量出AC弧的圆心角,计算AC弧长: (2) 计算稳定安全系数。由于、为常量,同时坡顶作用由荷载Q,故可将式(10-9)改写成如下形式,并代入各值进行计算: 以上是滑动圆心位于E点的计算结果。实际上E不一定为最危险的滑动圆心,K=1.62也不一定为最小稳定安全系数。故应再假定其他滑动圆心(一般可按0.2h的距离在DE的延长线上移动)进

14、行计算,方法与上述相同,本例从略。 土坡稳定安全系数的计算表分条号ih i (m)sinai=0.1icosaihisinaihi cosai-5-4-3-2-101234567893.24.15.46.57.68.49.19.610109.58.47.15.32.8-0.5-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.30.40.50.60.70.80.90.8660.9170.9540.9800.9951.0000.9550.9800.9540.9170.8660.8000.7140.6000.436-1.60-1.64-1.62-1.30-0.7600.911.923.004.004.755.044.974.242.522.773.765.156.377.568.409.059.419.549.178.236.725.073.181.2224.4395.60

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