1.黄土湿陷性定义、原因、机理与处治方法
黄土湿陷性：指黄土在自重或外部荷重下，受水浸湿后结构迅速破坏发生突然下沉的性质。
湿陷原因：黄土以粉粒和亲水弱的矿物为主，天然含水率小，具有大孔结构，为粘粒的强结合水连结和盐分的胶结连结，在干燥时可以承担一定荷重而变形不大，但浸湿后，土粒连结显著减弱，引起土结构破坏产生湿陷变形。
湿陷机理：可从黄土的微结构特征和骨架颗粒两方面进行分析。
黄土微结构：湿陷性黄土由结构单元、胶结物和孔隙三部分组成，含水率低、孔隙度高、碳酸盐含量高，具有遇水崩解湿陷的特性。黄土以粗粉粒为主体，含有少量较大砂颗粒。粗粉粒构成黄土的骨架，而细粉砂、粘土和腐殖质等胶结物质附在砂颗粒的表面，特别集中的聚集在大颗粒的接触点，它们与易溶盐形成的溶液与沉积在该处的碳酸钙和硫酸钙一起形成了胶结性的连接，构成了黄土的微结构特征。微结构特征表明：构成黄土结构体系的支柱是骨架颗粒，其形状可分为粒状和凝块状两类。①骨架颗粒形态表征传力性能和变形性质；②骨架颗粒的连接形式，直接影响到黄土结构体系的胶结强度；③骨架颗粒的排列方式决定结构体系的稳定性；④胶结粒的赋存状态和碳酸钙的存在形式也对黄土的结构特征有着重要影响。
黄土骨架颗粒：骨架颗粒连接形式有点接触和面胶结两种。点接触一般是颗粒直接接触，接触面小，颗粒之间包裹着集粒的粘土膜、盐晶膜，这种连接多出现在气候干燥的西北地区；其连接强度主要是由接触造成的原始凝聚力和盐晶胶膜造成的加固凝聚力所形成；由于接触面积小，部分盐晶在浸水情况下溶解，在极小的压力下，通过这些接触点的断裂和错动，结构连接遭到破坏，因而容易发生湿陷和自重湿陷。面接触的接触面积较大，接触处有较厚粘土膜或粘土片和盐晶粒，浸水时其残余强度较高，不发生自重湿陷，速度也较慢。骨架颗粒排列方式有大孔隙、架空孔隙和粒间空隙等；大孔隙壁颗粒多为碳酸钙胶结筒壁状，结构稳定；架空孔隙骨架颗粒堆积而成，孔径大，易湿陷；粒间孔隙土颗粒犬牙交错，镶嵌排列而成，结构稳定。
湿陷性黄土地基处治方法主要有：
①灰土垫层：作为传统方法用于高层建筑更能发挥其作用，灰土垫层具有一定的胶凝强度和水稳定性，在基础压力作用下以一定的刚性角向外扩散应力，常用作刚性基础的底脚。
②砂石垫层：用于地下水位较高的软弱土层，垫层厚约1-3m，其下为工程性能良好的下卧层。
③强夯法：是处理湿陷性黄土地基最经济的方法，一般用梅纳提出的公式        估算其处理土层厚度。
④灰土挤密桩：是处理大厚度湿陷性黄土地基方法之一，其作用是挤密桩周围的土体，降低或者消除桩深度内地基土的湿陷性，提高承载力。
⑤振冲碎石桩：主要用于饱和黄土的地基处理，以振冲置换作用为主。
⑥混凝土预制桩：锤击沉入的钢筋混凝土预制桩，质量稳定，工艺简便，是目前高层建筑基础应用较广的一种。
⑦灌注桩：用于饱和黄土填土地基，利用挖空或沉桩机将钢制桩管沉入土中成孔，放置钢筋网，然后向桩管内灌入混凝土，逐渐慢速提升桩管，在土中形成刚劲混凝土桩体。
⑧深层水泥搅拌桩：加固软土地基，在沿海及南方地区已大量使用，工艺也相当成熟；用于处理饱和黄土地基也取得了显著成效，具有无振动，无污染，功效高，成本较低等优点。
⑨大直径扩底灌注桩：多用于高层和高耸构筑物，技术经济效果好，解决了大荷载下的基础工程。
2.砂土液化定义、外观表现、形成机理、影响因素、判别方法及其防治措施。
砂土液化：饱和砂土在地震、动荷载或其外力作用下，受到强烈振动而丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用或现象为砂土液化。
外观表现：①喷砂冒水：振动时在砂层中产生相对高的孔隙水压力，使得砂水混合物喷出的现象；②震陷：液化时喷砂冒水带走了大量砂土，加之饱和疏松砂因振动而密实，地面随之下沉，导致建筑物地基下沉或产生不均沉降的现象；③滑动：在岸坡或坝坡中的饱和砂层，地震使下伏砂层或敏感粘土层液化和流动，抗剪强度丧失形成滑坡；④地基失稳：建筑物地基中的砂土层因液化而使有效应力完成丧失，地基失去承载力发生整体失稳破坏。
形成机理：在振动荷载作用下，饱和松砂由于剪缩性趋于密实，而粉细砂的透水性并不强，孔隙水一时间来不及排出，从而导致孔隙水压力上上升，有效应力减小，随着振动作用时间的增长，超孔隙水压力不断积累增大直至等于总应力时，有效应力降为零，没有粘聚力的砂土抗剪强度完全丧失，处于无法抵抗外荷载的悬浮状态，进而随水流动，即产生了砂土液化。
影响因素：①土性：包括土的颗粒组成、颗粒形状、密度等；液化土主要为砂土和粉土，细颗粒、低密实度、均匀颗粒以及Ip为7的粉土更易液化；②埋藏：包括饱和砂土层的厚度、埋深、上覆非液化土层厚度及地下水埋深等，它们决定了土体孔隙水压力与有效应力的大小；③动荷：包括动荷波形、振幅、频率、持续时间以及作用方向等；动荷越强、历时越长，则破坏越严重；抗液化能力在冲击型波作用时最大，振动型波时次之，正弦波时最小。
判别方法：标准贯人试验判别；静力触探试验判别；剪切波速试验判别；土的相对密实度判别。
防治措施：地基液化范围不大时，可根据具体情况选择避开或挖除换填，液化范围太深时一般只能采取加固措施，我国目前常用的加固方法分为：①人工加密：采用振冲、振动、挤密、强夯等方法加密液化砂土层提高其密实度(密度)，进而提高其抗液化性能；②围封：用板桩将可能液化的区域包围起来；③桩基或深基础：让建筑物基础穿透可能液化的土层，支承在下部不液化的密实土层上；④盖重：加大可能液化土层的上覆压力，同时采取排水措施。
3.软土地基的处理方法
软土：指滨海、湖沼相沉积的天然含水率高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土；除此之外软土还具有固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差等特点。软土广泛分布于我国沿海及内陆地区，工程力学性质很差，处理方法有以下八大类：
置换法：用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中的部分或全部软弱土，形成成层地基或复合地基；
排水固结：通过设置竖向排水通道，让地基土在一定荷载作用下排水固结，使土体孔隙比减少、抗剪强度提高，达到地基处理的目的；
灌入固化物：向地基土体中灌入或拌入水泥、石灰或其他化学固化浆材，使其在地基中形成增强体；
振密、挤密：用振动或挤密的方法使未饱和土密实以达到地基处理的目的；
加筋：在地基土体中设置强度高、模量大的筋材(也包括设置混凝土桩)以达到地基处理的目的；
冷热处理：通过冻结或加热土体改变其物理力学性质以达到地基处理的目的；
托换：对原有建筑物地基和基础进行处理、加固或改建；
纠倾：对沉降不均匀造成倾斜的建筑进行校正。
4.软土路基分级加载作用机理、路堤分级加荷施工地基中的应力路径
应力路径：指在外力作用下，土中某一点的应力变化在应力坐标图中的轨迹。应力路径是描述土体在外力作用下应力变化过程的一种方法。对于同一种土，当采用不同的试验手段和加荷方法使之剪切破坏时，其应力变化过程是不同的，相应的土的变形与强度特性也将出现很大差异。通过土的应力路径可以模拟土体实际的应力历史，对全面研究应力变化过程对土力学性质的影响、进而在土体的变形和强度分析中反映土的应力历史条件等具有十分重要的意义。
若地基土是正常固结的，路堤填土施工是分级填筑的，则路基分级加荷施工时地基中的应力路径如下图所示，图中L线为抗剪强度线，曲线a点表示地基某点的初始应力状态；从应力路径图可以看出：若采用一次加荷，在荷重施加瞬间，土样来不及排水，因而产生孔隙水压力，应力路径沿图中a-1发展至b点而破坏，相应的破坏抗剪强度为τb。若采用分级加荷，每级荷重施加后给予一定的排水固结时间再施加下一级荷重，则应力路径将沿图中a-1-1’-2-2’-….发展，若最后一级加荷至4点，则相应破坏的抗剪强度为沿图中4点发展至c点，相应的破坏的抗剪强度为τc。可见分级加荷可使土的抗剪强度提高了Δτ=τc-τb。因此，通过应力路径图可明显看出分级加荷施工方法使地基土体得以有效的排水固结，从而提高了抗剪强度，同时也说明了由于应力路径不同，强度不是一个单一的确定值。
5.列举三种土坡稳定分析的极限平衡法，并讨论其优缺点。
常用的土坡稳定分析的极限平衡法有瑞典圆弧法、简化毕肖普法和简布法。
①瑞典圆弧法：以整体性分析土坡稳定性，满足整体力矩平衡，但不满足土条力矩、垂直力和水平力的平衡，可以手算和电算，适合的滑面为圆弧，均值土坡均可以适用，相对简单但有一定计算误差。
②简化毕肖普法：将土坡分条，并假定土条间的合力是水平的，同时假定土条只发挥出一部分强度。满足整体力矩平衡和土条垂直力平衡，但不满足土条力矩和水平力平衡，滑面为圆弧，适合手算和电算。
③简布法：假定整个滑面的安全系数均一样，并假定推力线的位置已知，方向平行于底部滑面。满足整体力矩、土条力矩、垂直力和水平力的平衡，滑面可以为任意滑面，可以手算和电算，但是电算有可能出现收敛困难。
6.桩基负摩阻力定义、影响、成因、防治及计算。
定义：当桩周土体因某种原因发生下沉，其沉降变形大于桩身的沉降变形，桩身发生相对桩周土体向上的位移时，在桩侧表面将出现向下作用的摩阻力，称其为桩基负摩阻力。
影响：桩的负摩阻力的发生将使桩侧土的部分重力传递给桩，因此负摩阻力不但不能成为桩承载力的一部分，反而会成为施加在桩上的外荷载，对入土深度相同的桩来说，若有负摩阻力发生，则桩的外荷载增大，桩的承载力相对降低，桩基沉降加大，可能出现桩的承载力不足变形、破坏甚至失稳。
成因：当桩穿过软弱高压缩性土层而支撑在坚硬持力层上时，最易发生桩的负摩阻力问题，其发生的主要原因有：①在桩周附近有大量堆载或大面积填土时，引起地面沉降；②土层中因抽取地下水、基坑降水或者其他原因，地下水位下降，使土层产生自重固结沉降；③桩穿过欠压密土层进入硬持力层，土层产生自重固结沉降；④桩数很多的密集群桩打桩时，桩周土体中产生很大超孔隙水压力，打桩停止后桩周土的再固结作用引起下沉；⑤在黄土、冻土、液化砂土中的桩因黄土湿陷、冻土融沉、液化砂土重新固结产生地面下沉。
防治：①打桩前先预压地基土，从根本上消除负摩阻力的产生；②在产生负摩阻力的桩段安装套筒或者把桩身与周围土体隔离；③在桩身涂滑动膜如沥青；④通过降低桩上部荷载，储备一定承载力；⑤在地基和上部结构允许的大沉降量情况下，采用摩擦桩。
计算：  ; 产生负摩阻力深度范围内桩身表面积; ; 负摩阻力强度, , 为软粘土的无侧限抗压强度。
7.土的压实特性、压实机理、压实标准、影响因素及应用
压实特性：土在外部压实功作用下颗粒压缩、孔隙水和气排出、体积缩小的特性，与土中水和压实功密切相关。压实是指采用人工或机械对土施以夯压能量使土块变形和结构调整以致密实，压实作用使土在短时间内得到新的结构强度，增强粗粒土之间的摩擦和咬合、增加细粒土之间的分子引力以改善土的性质。
压实机理：土的击实曲线理论上存在一个拐点，该点为通过击实所能获得的最大干密度，与之相应的土体含水率为最优含水率；试验表明：最优含水率约于土的塑限相接近，土中粘土矿物越多最优含水率越大，此外还与压实功有关。夯击时，土中水一方面起到润滑作用，减小土粒运动时的阻力，另一方面水过多则可能造成夯击时排不出去，以致占据空间影响土的压密。土的压实机理如下：①当松散土的含水率偏小处于偏干状态时，粒间引力使土保持比较疏松的凝聚结构，土中孔隙大都相互连通，水少而气多，在一定的外部压实功能作用下，虽然土孔隙中的气体容易排出，密度可以增大，但由于较薄的强结合水水膜润滑作用不明显以及外部功能不足以克服粒间引力，土粒相对移动便不显著，压实效果比较差；②当含水率逐渐增大时，结合水膜变厚、土块变软，粒间引力减弱，施以外部压实功能则土粒移动而挤密，加之水膜的润滑作用，压实效果渐佳；在最佳含水率附近时，土中所含的水量最有利于土粒受击时发生相对移动使土变密，以致能达到最大干密度；③当含水率再增加偏湿状态时，孔隙中出现了自由水，夯击使土体很快接近饱和，而无法使土中多余的水和气体排出，继续夯击仅能使土体变形、孔隙压力升高，从而抵消了部分击实功，击实功效反而下降。在排水不畅的情况下，过多次数的反复击实，甚至会导致土体密度不加大而土体结构被破坏的结果，出现工程上所谓的“橡皮土”现象。
影响因素：内因主要包括土质和湿度，外因可概括为压实功能和压实时的环境因素等。(1)土质：土粒愈细，比面积愈大，土粒表面水膜所需湿度越多，其最佳含水量越大，最大干容重越小；(2)湿度：表现在孔隙水阳离子对粘土表面性质包括水膜厚度的影响，在一定压实功作用下，只有当压实土料为最佳含水量时，才能被压实至最大干容重；(3)压实功能：偏干时增加击实功对干容重的提高较明显，可提高地基强度和降低最佳含水量，偏湿时增加击实功对则收效不大且可能造成“橡皮土”；(4)环境因素：应力历史，在其他条件相同时，土样所受超固结作用越强压缩性越低；温度对有机质土、超固结土有较为明显的影响。
压实标准：用压实度表示现场压实质量，压实度是指工地实际达到的干密度与室内标准击实试验所得的最大干密度的比值。
应用：土的压实机理表明，在一定压实功作用下，只有当土料含水率为最佳含水率时，才能击实至最为密实状态的最大干密度；对实际填方工程，充分考虑土的压实特性与变化规律，可使技术可靠和经济合理。压实机理可用来：①判别某一击实功作用下土的击实性能是否良好；②确定土可能达到的最佳密实度范围与相应的含水量；③为填方设计选用合理的填筑含水率、密度及压实功。
8.本构关系
定义：土的本构关系是指土的应力应变关系，也称为本构定律；主要分为弹性模型和弹塑性模型，弹性模型又分为线性和非线性两种。
线弹性模型：基于广义胡克定律，只需弹性模量和泊松比两个材料参数即可描述其应力应变关系；理论形式简单，参数少物理意义明确；缺点是过于简化，在应力水平不高且在一定边界条件下比较实用。目前在地基附加应力计算中仍采用线弹性理论的布辛尼斯克解和明德林解；地基沉降计算也是在经典线弹性理论基础上进行的。
非线性弹性模型：利用广义虎克定律建立刚度矩阵[D]，考虑土的非线性，矩阵[D]中的弹性常数E、μ不再视为常量，而是当做随应力状态而改变的变量。当土体处于某一应力状态[σ]时，若施加微小的应力增量[△σ]，则可用该应力状态下的弹性常数形成矩阵[D]或者逆矩阵[C]，来计算相应应变增量[△ε]。该模型假定全部变形都是弹性的，用改变弹性常数的方法来反映非线性，代表模型为邓肯模型。优点：它反映了土体变形的非线性；它把总变形中的塑性变形部分也当做弹性变形处理，通过弹性常数的调整来近似考虑这部分塑性变形；它用于增量计算，能反映应力路径对变形的影响；它通过回弹模量Eur与加荷模量Et的差别部分体现加荷历史对变形的影响。缺点：由于使用胡克定律，模型不能反映剪胀性，不反映平均正应力对剪应变的影响，亦即不反映压缩和剪切的交义影响；模型只考虑硬化，不能反映软化，不反映各向异性。
弹塑性模型：它把总的变形分成弹性形变和塑性形变两个部分，用胡克定律计算弹性变形，用塑性理论来解塑性变形。塑性变形需做三方面假定：破坏准则和屈服准则；硬化规律；流动法则；其代表性模型为剑桥模型。它根据三轴压缩试验结果整理出排水剪试验、固结不排水试验下的土样孔隙比与有效应力关系曲线，提出了土体临界状态的概念，再引入硬化原理和能量方程，从而得出了剑桥模型；优点：它考虑了土的塑性体积变形，较好的阐明了土体弹塑性变形特征，可较好的用于正常固结或弱超固结粘土，模型参数少，易于测定，便于推广；缺点：受到传统塑性位势理论的限制；没有充分考虑剪切应变；只能反映剪缩；不能反映剪胀。
莱特-邓肯模型：较好地反映了砂土的破坏和剪胀性，为适用于砂土的代表性弹塑性模型，缺点：只能反映膨胀体积应变，不能反映剪缩，比较难以应用于实际工程。
椭圆-抛物双屈服面模型：它假定土体的塑性变形由滑移后引起体积压缩的颗粒的位移变形和和引起体积膨胀的颗粒的位移变形两部分组成，更具实用性。
本构模型研究方向：对现有模型进行改进、推进和验证；建立解决实际工程问题的实用模型；将土的微观结构定量研究引入到土的应力应变关系研究中；引进非线性科学的基本理论。
9.固结理论、比奥固结理论与太沙基固结理论的比较。
固结：土体在荷载作用下内部含水缓慢渗出、体积逐渐减小的现象。土的固结理论最早由太沙基提出，但它忽略了变形协调条件对固结过程中总应力的影响，只在一维情况下是精确的；在多维固结问题中，常用比奥固结理论。
(1)太沙基一维固结理论：
固结变形机理：太沙基一维固结理论认为土颗粒、孔隙水压缩性很小，一般认为不可压缩；土体变形是孔隙体积的减小、颗粒重新排列、粒间距离缩短、骨架体发生错动的结果，而孔隙体积减小主要因为孔隙水渗出。太沙基有效应力原理认为土中总应力由孔隙水和土颗粒骨架共同承担，分别为孔隙水压力和有效应力，它将饱和土的固结变形机理诠释为：土体在荷载施加瞬间，孔隙水来不及排出、体积未减小，骨架颗粒未发生变形，土中应力全部由孔隙水承担；从而在荷载界面处形成水力梯度，孔隙水渗流，孔隙体积减小，土粒挤密，骨架颗粒开始受力变形，孔隙水压力消散而有效应力逐渐增加；当孔隙压力逐渐消散为零时，孔隙水不再排出，土中应力全部由骨架颗粒承担，土固结变形完成。因此，土体固结过程的实质为孔隙水逐渐排出、孔隙体积减小以及骨架颗粒、孔隙水所受压力的逐渐向骨架颗粒转移和调整的过程，亦即孔隙水压力消散、有效应力增长的过程。孔隙体积变化和颗粒重新排列需要过程，故土体固结变形和时间有关，土的压缩性越高、渗透性越低，固结所需时间越长。
基本假设：①土是均质、各向同性、完全饱和的理想弹性材料；②土颗粒和孔隙水均不可压缩，土体变形完全由孔隙体积缩小引起；③土体中只发生竖向压缩变形和竖向孔隙水渗流；④孔隙水渗流服从达西定律，渗透系数喝压缩系数均为常数；⑤荷载一次瞬时施加、连续均布且维持不变，土中总应力不随时间变化。
(2)比奥固结理论：比奥从较严格的固结机理出发推导了准确反映孔隙压力消散与土骨架变形相互关系的三维固结方程，称为真三维固结理论。比奥固结方程是一个复杂的偏微分方程组，随着计算技术、特别是有限单元法的发展，通过数值求解可广泛解决各种实际工程的固结问题。
(3)比奥理论与太沙基理论的比较
①建立方程所依据的假定：两种理论的假定基本一致，即骨架线性弹性、变形微小、渗流符合达西定律。但有一个原则区别，即太沙基假定固结过程中法向总应力不随时间改变。太沙基方程是比奥方程在这一假定下的简化。
②孔隙压力与位移的联系：太沙基方程中只含孔隙压力一个未知变量，与位移无关，因此孔隙压力的消散仅仅决定于孔隙压力初始条件和边界条件而与固结过程中的位移无关；而比奥方程引入了物理方程和几何方程，建立了包含孔隙压力和位移的联立方程组；不仅可同时解出初始沉降和固结沉降，还可解出水平位移。
③孔隙压力随时间的变化：太沙基理论曲线与泊松比无关，而比奥曲线受泊松比的影响很明显，泊松比越小则固结越慢。对于比奥曲线，固结初期阶段孔隙压力会有所上升，并超过初始孔隙压力，在泊松比较小时尤为显著，而太沙基曲线则无此现象(曼德尔效应)。
④总应力与变形协调条件：太沙基固结理论在处理多维固结问题中忽略了变形协调条件对固结过程中总应力的影响，所获得的结果只是近似的。比奥固结理论考虑了这种影响，借助计算机和有限单元法等数值求解，可广泛解决各种实际工程的固结问题。
(4)曼德尔效应：指在用比奥理论分析饱和土的固结时，荷载施加初期孔隙压力不是消散而是继续上升，并超过应有的初始孔隙压力的现象称为曼德尔效应。
产生原因：土体内不同部位固结快慢不一致，由于要保持变形协调，从而发生应力传递而导致的。在这个应力传递的过程中，有可能使下部土体承受的总应力超过初始瞬间的总应力，而造成下部土体的超孔隙水压力继续上升。
机理解释：在表面透水的地基面上施加荷载，荷载施加初期(实际为渗透排水从边界波及到中心所需的时间)，靠近排水面的土体由于排水发生体积收缩，表层土的收缩必然对内部土体产生一种收缩应力，使土体内部某区域的总应力增大并超过初始值，但内部土体还来不及排水，骨架颗粒尚未发生变形，不能承担增加的应力；增加的总应力只能由孔隙水承担，因此出现孔隙压力上升并超过应有的初始孔隙压力的现象。
曼德尔效应在土骨架泊松比较小时较明显，并随泊松比增大而逐渐减弱。泊松比越小，体积变形越大，曼德尔效应越显著；当泊松比为0.5时，土骨架没有体积变形，也就不存在曼德尔效应了。此外，表面排水性能越差，曼德尔效应越不显著。
10.沉降计算中的沉降分量、形成机理及计算原理。
地基土的总沉降按发生先后可分为瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三种。
瞬时沉降：也称初始沉降，指地基土在不排水条件下受荷载作用产生的地面沉降，由土的畸变引起并立即发生。由于基础加载面积尺寸有限，加载后地基中、特别是在靠近基础边缘应力集中部位会有剪应变产生。对饱和或近饱和粘性土，加载瞬间土中水来不及排出，在不排水和恒体积条件下，剪应变将引起侧向变形进而造成瞬时沉降。瞬时沉降  一般采用弹性理论进行计算，           ，式中：  不排水变形模量、  基底附加应力，由于不排水条件下没有体积变形所产生的沉降，所以泊松比      。
固结沉降：指饱和或近饱和粘性土在上部荷载作用下，随着超静孔隙水压力的消散，土骨架产生变形所造成的沉降。固结沉降速率取决于孔隙水的排出速率，占粘性土地基沉降的绝大部分，可以用分层总和法计算。在无侧向变形(一维)条件下，没有瞬时沉降产生，固结沉降等于基底以下压缩层范围内各层土压缩量的总和Sc，乘以经验修正系数   后即认为是基础最终总沉降量S，亦即         。若考虑的是有侧向变形情况，固结沉降量  根据产生的超静孔隙水压力计算，它与无侧向变形下的固结沉降量  的关系为：     ，  为比例系数，其值取决于土的孔压系数A、基础形状以及土层厚度H与基础宽度B之比；此时，基础的沉降量S(不考虑次固结沉降)等于有侧向变形条件下的固结沉降   和不排水情况下的瞬时沉降   两者之和，亦即          。
次固结沉降：是指主固结过程(超静孔隙水压力消散过程)结束后，在恒值有效应力不变的情况下，土的骨架仍随时间继续发生的变形，其变形速率取决于土骨架的蠕变性质。对粗粒土，其透水性大，超静孔隙水压力消散迅速，基本上没有次固结；对一般粘性土，其数值不大；但对塑性指数较大的、正常固结的软粘土，尤其是有机土，其值有可能很大，必须予以考虑。次固结沉降包括剪应变和体积变化，采用流变理论等力学模型计算时比较复杂，且有关参数不易测定。试验表明，次固结沉降  与时间t在对数坐标系下接近于直线关系：         ，式中： 为次固结指数，H和e1分别为涂层的厚度和初始孔隙比；t2为欲求次固结沉降量的那个时间，t1为主固结完成次固结开始时的时间。
11.试论述土的抗剪强度机理及其影响因素
库仑定律：土的抗剪强度             ，其中c为粘聚强度；      为摩擦强度；它表明抗剪强度的由以下两方面构成：①摩擦力：粒间的表面摩擦和相互咬合，为将嵌入颗粒拔出所需的力；②粘聚力：分为原始内聚力、加固内聚力和毛细内聚力。摩擦强度：可分为滑动与咬合。固体颗粒表面间的滑动摩擦是土摩擦强度的主要部分，可表示为：         ，其中，N为正应力；T为表面摩擦力；μ为摩擦系数；φu为滑动摩擦角。咬合摩擦：由于土颗粒间不可能是平面接触，颗粒间的交错排列使在剪切面处的颗粒会发生提升错动、转动、拔出，并伴随着体积的变化、颗粒的重新定向排列及颗粒本身的破坏断裂。粘聚力：指破坏面没有任何正应力作用下的抗剪强度。土的粘聚力是土颗粒间的引力与斥力综合作用的结果。粘聚强度主要包括：①原始粘聚力：由土粒间分子引力产生的粘聚力，当土粒间的距离由2d缩小至0.5d时，斥力达到峰值后急剧下降并转换为吸力，颗粒越近吸力越大，它与结构是否扰动无关，经夯实可恢复；②加固粘聚力：由胶结、结晶等化学作用产生的粘聚力，一经扰动不可恢复；③毛细粘聚力：由孔隙毛细水的表面张力形成的毛细压力产生的粘聚力，它仅在砂土中有一定作用(如使湿砂成团)，对粘性土的影响很小。影响因素：①土的物理性质：包括土的状态、结构、矿物成分、剪切带、粗粒土颗粒的几何性质等。外界因素：包括应力、应变、时间、温度、排水条件等；其中应力因素是最基本的，它又包括围压或小主应力、中主应力、应力历史、应力方向和加载速率等。
12.公路桥梁基础
(1)公路桥梁基础形式及计算内容
公路桥梁基础形式分为浅基础和深基础。其中：浅基础有刚性扩大基础、条形基础，独立基础等；深基础有桩基础、沉井基础、管桩基础、地下连续墙基础等。常用的基础类型有刚性扩大基础、桩基础、沉井基础等，其中以桩基础应用最为广泛。
刚性扩大基础：是公路桥梁常用的基础形式之一，由于地基强度一般较墩台或墙桩圬工的强度低，因而需要将基础平面尺寸扩大以满足地基强度要求。其计算内容包括：①确定基础埋置深度：这是地基基础设计的重要步骤，确定时必须综合考虑地基的地质，地形条件，河流的冲刷程度，当地的冻结深度，上部结构形式以及保持持力层稳定所需的最小埋深和施工技术条件，造价等因素。②刚性扩大基础尺寸的拟定：基础厚度应根据墩、台身结构形式，荷载大小，选用的基础材料等因素确定；基底标高应按基础埋深要求确定；基础平面形式应考虑墩、台身底面的形状而确定，平面形状常用矩形；基础的剖面形式一般做成矩形或台阶形。③地基承载力验算：包括持力层强度验算、软弱下卧层承载力验算。④基底合力偏心矩验算：墩、台基础的设计计算必须控制基底合力偏心矩，尽可能使基底应力分布均匀，以免基底两侧应力相差过大，造成基础产生的不均匀沉降，墩、台倾斜，影响正常使用。⑤基础和地基稳定性验算：包括基础倾覆稳定性验算、基础互动稳定性验算。⑥基础沉降验算：包括沉降量、相邻基础沉降差及地基不均匀沉降而发生的倾斜验算等。
桩基础：具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀等特点，其计算内容主要为单桩承载力计算。单桩承载力是指单桩在轴向荷载作用下，地基土及桩自身强度、稳定性均能保证，变形也在容许范围内，可保证结构物正常使用时单桩所能承受的轴向最大荷载；计算方法有静载试验法、经验公式法、静力触探法、动测试桩法、静力分析法等；地基土具有多变性、复杂性和地域性，常需选用多种方法综合分析以确定合理的单桩承载力。其他计算内容还有：桩底持力层承载力验算、下卧层强度验算、桩基沉降及变形验算、承台强度及变形验算等。
沉井基础：通过井内挖土、依靠自身重力克服井壁摩阻力下沉到设计标高，然后经过混凝土封底并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其他结构物的基础。其特点是埋置深度大、整体性强、稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载。沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡土围堰结构物。作为整体深基础，沉井设计主要依据上部结构特点、荷载大小以及水文、地质情况，结合沉井的构造要求及施工方法，拟定出沉井的平面尺寸、埋置深度，然后进行沉井基础的计算。
(2)公路桥梁常用的基础类型及其设计计算的基本假定
公路桥梁常用的基础类型有刚性扩大基础、桩基础、沉井基础等，其中以桩基础应用最为广泛。其设计计算的基本假定如下：
刚性扩大基础：计算时忽略了基础侧面土体的影响；而桩基、沉井基础因埋入地层较深，结构形式与施工方法较浅基础复杂，在其设计计算时需要考虑侧面土体的影响。
桩基础：将桩视为一弹性构件；将土视为弹性变形介质，具有随深度成比例增长的地基系数；土的应力应变关系复合文克尔假定；不考虑桩与土之间的摩擦力和粘结力；桩与桩侧土在受力前后始终紧贴。
沉井基础：将地基土视为弹性变形介质，水平向地基系数随深度成正比例增加；不考虑基础与土之间的粘着力和摩阻力；沉井基础的刚度与土刚度的比值认为是无限大。
(3)桥梁桩基内力计算方法与优缺点(存在的问题)
关于桩基础在轴向荷载作用下的内力计算方法，目前普遍采用的是将桩视为弹性地基上的梁进行计算。
迭代法：我国公路桥梁桩基内力计算较普遍采用的方法，直接用数学方法求解桩在受荷后的弹性挠曲微分方程，再从力的平衡条件求出桩的各部分内力与位移。
有限差分法：将桩分成有限段，用差分式近似代替桩的弹性挠曲微分方程中的各阶导数式而求解。
有限单元法：将桩划分为有限单元的离散体，然后根据力的平衡和位移协调条件解得桩的各部分内力和位移。
存在的问题：以文克尔假定为基础的弹性地基梁解法，从土力学的观点认为是不严密的，但由于其概念明确、所得结果也一般较为安全而应用广泛。目前国内外较为普遍使用的m法、k法、c值法及常数法等均属此种解法。
文克尔假定：将地基土体看着许多竖直土柱，假设土柱间只有法向力无剪应力，地基变形仅限于基础底面范围内，荷载作用点下方土柱变形与周围土柱无关，并假设变形量与荷载值成正比，比例常数即为地基系数C。
地基系数随深度变化的一般表达式C=m(z+z0)n，式中：m为比例系数，z0常数，一般土质z0=0；
“m”法假定n=1，C=mz。“K”法假定地基系数C沿深度分两段变化，在桩身第一挠曲零点以上按凹形抛物线变化，n=2，C=mz2；以下为常数K。“C”法假定地基系数C沿深度分两段变化，ah≤4.0的桩长段n=0.5，C=mz0.5；ah＞4.0的桩长段地基系数C取常数。
(4)桩基分析方法的发展方向
桩基全过程分析法：对单桩、桩基础乃至桩基建筑物进行全过程的分析计算，包括桩基竣工所有的施工阶段进行计算分析，对建筑物竣工后的工作性状作出预测。建立起与时间有关的(即固结与流变)桩基础分析理论。
超长桩基分析：目前的超长桩设计仍按照中、短桩计算理论进行，对超长桩的荷载传递机理性能的研究也都基本是基于对具体工程的实际测试结果的分析或对超长单桩进行数值分析，对超长群桩理论尚未进行系统研究。
大规模群桩分析：分析群桩性状主要以单桩为基础进行群桩相互作用分析和将群桩作为实体深基础进行分析。
工程实用分析法：群桩相互作用机理复杂，对群桩的研究程度尚不够深入，因而有必要在深入细致地研究和分析荷载作用下桩-土-承台共同作用机理的基础上，结合工程试验和经验，提出更为简洁合理的工程实用分析法。
(5)公路桥梁基础结构的发展趋势
向大直径长桩方向发展；向埋入式桩方向发展(将预制桩沉入到桩孔中后采用某些手段增强桩承载力)；向高强度桩方向发展(如预应力钢筋混凝土管桩)；向大型化、专业化施工机械方向发展；采用信息化施工技术(为施工难度大的深水基础工程等的顺利实施提供了科学手段)。