第一篇:數(shù)字信號(hào)處理_俞一彪_孫兵 課后習(xí)題答案
第一章習(xí)題參考解答
1-1畫(huà)出下列序列的示意圖
(1)(2)(3)
(1)
(2)
(3)
1-2已知序列x(n)的圖形如圖1.41,試畫(huà)出下列序列的示意圖。
圖1.41 信號(hào)x(n)的波形
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(修正:n=4處的值為0,不是3)(修正:應(yīng)該再向右移4個(gè)采樣點(diǎn))
1-3判斷下列序列是否滿(mǎn)足周期性,若滿(mǎn)足求其基本周期
(1)解:
非周期序列;(2)
解:為周期序列,基本周期N=5;(3)
解:,為周期序列,基本周期,取。
(4)
解:,取則,其中,取
為常數(shù)
為周期序列,基本周期N=40。
1-4 判斷下列系統(tǒng)是否為線(xiàn)性的?是否為移不變的?(1)(2)(3)非線(xiàn)性移不變系統(tǒng)
非線(xiàn)性移變系統(tǒng)(修正:線(xiàn)性移變系統(tǒng))非線(xiàn)性移不變系統(tǒng)
(4)(5)線(xiàn)性移不變系統(tǒng)
線(xiàn)性移不變系統(tǒng)(修正:線(xiàn)性移變系統(tǒng))
1-5判斷下列系統(tǒng)是否為因果的?是否為穩(wěn)定的?(1),其中
因果非穩(wěn)定系統(tǒng)(2)(3)(4)(5)非因果穩(wěn)定系統(tǒng) 非因果穩(wěn)定系統(tǒng)
非因果非穩(wěn)定系統(tǒng) 因果穩(wěn)定系統(tǒng)
1-6已知線(xiàn)性移不變系統(tǒng)的輸入為x(n),系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)為h(n),試求系統(tǒng)的輸出y(n)及其示意圖(1)(2)(3)解:(1)
(2)
(3)
1-7若采樣信號(hào)m(t)的采樣頻率fs=1500Hz,下列信號(hào)經(jīng)m(t)采樣后哪些信號(hào)不失真?(1)(2)(3)解:(1)(2)(3),1-8已知(1)(2)將(3)若解:(1)的截止模擬角頻率進(jìn)行A/D采樣后,求,采樣信號(hào)
是多少? 的數(shù)字角頻率。
與的模擬角頻率的關(guān)系如何? 的采樣周期為。
采樣失真
采樣不失真 采樣不失真 的數(shù)字截止角頻率(2)(3)
1-9 計(jì)算下列序列的Z變換,并標(biāo)明收斂域。(1)(3)(5)解:(1)(2)(3)(4)(5)
1-10利用Z變換性質(zhì)求下列序列的Z變換。(1)(2)(3)(4)解:(1)
,,收斂域不存在(2)(4)
(2)(3)
, ,(4),1-11利用Z變換性質(zhì)求下列序列的卷積和。
(1)
(2)(3)(4)
(5)
(6)解:
(1),,,(2),,(3),,(4),(5),,(6),,1-12利用來(lái)表示的自相關(guān)序列的Z變換。
定義為,試用的Z變換解:
1-13求序列的單邊Z變換X(Z).解:
所以:
1-14試求下列函數(shù)的逆Z變換
(1)
(2)
(3)(4),整個(gè)Z平面(除z=0點(diǎn))
(5)
(6)解:
(1)
(2),(3)
(4)
(5)
(6)
1-15已知因果序列的Z變換如下,試求該序列的初值及終值。
(1)
(2)(3)解:
(1),(2),(3),1-16若存在一離散時(shí)間系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng),并判斷系統(tǒng)是否因果?是否穩(wěn)定?,根據(jù)下面的收斂域,求系(1)解:,(2),(3)
(1),因果不穩(wěn)定系統(tǒng)
(2),非因果穩(wěn)定系統(tǒng)(3),非因果非穩(wěn)定系統(tǒng)
1-17一個(gè)因果系統(tǒng)由下面的差分方程描述
(1)求系統(tǒng)函數(shù)及其收斂域。
(2)求系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)解:
(1),(2)
1-18若當(dāng)時(shí);
時(shí),其中N為整數(shù)。試證明:
(1),其中,(2)證明:(1)令,收斂域,則
其中,(2),1-19一系統(tǒng)的系統(tǒng)方程及初時(shí)條件分別如下:
(1)試求零輸入響應(yīng)(2)畫(huà)出系統(tǒng)的模擬框圖 解:
(1)零輸入響應(yīng),,零狀態(tài)響應(yīng)
,全響應(yīng)
;
零狀態(tài)響應(yīng),得,則
,則
(2)系統(tǒng)模擬框圖,1-20若線(xiàn)性移不變離散系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)(1)求系統(tǒng)函數(shù)和單位脈沖響應(yīng)
; ,(2)使系統(tǒng)的零狀態(tài)(3)若已知激勵(lì)解:,求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)
。,求輸入序列;
(1)
激勵(lì)信號(hào)為階躍信號(hào),(2)若系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)
則
(3)若,則從可以判斷出穩(wěn)定分量為:
1-21設(shè)連續(xù)時(shí)間函數(shù)時(shí)間函數(shù),試證明的拉普拉斯變換為的Z變換,現(xiàn)對(duì)滿(mǎn)足:
以周期T進(jìn)行抽樣得到離散
證明:,則
當(dāng)時(shí)
1-22設(shè)序列的自相關(guān)序列定義為,設(shè)
。試證明:當(dāng)為的一個(gè)極點(diǎn)時(shí),是的極點(diǎn)。
證明:,故當(dāng)為的一個(gè)極點(diǎn)時(shí),也是的極點(diǎn)。
1-23研究一個(gè)具有如下系統(tǒng)函數(shù)的線(xiàn)性移不變因果系統(tǒng),其中為常數(shù)。
(1)求使系統(tǒng)穩(wěn)定的的取值范圍;
(2)在Z平面上用圖解法證明系統(tǒng)是一個(gè)全通系統(tǒng)。解:
(1),若系統(tǒng)穩(wěn)定則,極點(diǎn),零點(diǎn)
(2),系統(tǒng)為全通系統(tǒng)
1-24一離散系統(tǒng)如圖,其中
為單位延時(shí)單位,為激勵(lì),為響應(yīng)。
(1)求系統(tǒng)的差分方程;(2)寫(xiě)出系統(tǒng)轉(zhuǎn)移函數(shù)(3)求系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)
并畫(huà)出平面極點(diǎn)分布圖;(4)保持解:(1)不變,畫(huà)出節(jié)省了一個(gè)延時(shí)單元的系統(tǒng)模擬圖。
(2)點(diǎn)位于0.5?j?????
(修正:此題有錯(cuò),兩個(gè)極
(3)系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)個(gè)復(fù)序列信號(hào)之和)(4)
(修正: 隨上小題答案而改變,是兩
(修正:此圖錯(cuò)誤,乘系數(shù)應(yīng)該為0.5,輸出端y(n)應(yīng)該在兩個(gè)延遲器D之間)
1-25 線(xiàn)性移不變離散時(shí)間系統(tǒng)的差分方程為
(1)求系統(tǒng)函數(shù);
(2)畫(huà)出系統(tǒng)的一種模擬框圖;(3)求使系統(tǒng)穩(wěn)定的A的取值范圍。解:(1)
系統(tǒng)函數(shù)(2)
(此圖非直接形式,是轉(zhuǎn)置形式)
(3)若使系統(tǒng)穩(wěn)定,系統(tǒng)極點(diǎn),則(修正:要根據(jù)系統(tǒng)是否為因果系統(tǒng)分別考慮,非因果系統(tǒng)下極點(diǎn)應(yīng)該位于單位圓外)
第二章習(xí)題解
2-1 解:
,是一2-2 證明: 根據(jù)線(xiàn)性移不變系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性:當(dāng)一個(gè)LSI系統(tǒng)的輸入信號(hào)個(gè)復(fù)正弦信號(hào)時(shí),該系統(tǒng)的輸出數(shù)
信號(hào)=.也是一個(gè)復(fù)正弦信號(hào),與輸入信號(hào)相比多了系 =
2-3 解:(1)
令
(2)圖見(jiàn)電子版
(3)當(dāng)系統(tǒng)是線(xiàn)性移不變系統(tǒng)時(shí),若輸入信號(hào)為實(shí)正弦信號(hào),輸出信號(hào)也是一個(gè)具有相同頻率的正弦信號(hào),但該信號(hào)的幅度和相位都發(fā)生了變化.表達(dá)式如下: 系統(tǒng)函數(shù)為,輸入信號(hào),輸出信號(hào)
當(dāng)時(shí),2-4 解:(1)零點(diǎn) 極點(diǎn)
(2)
(4)圖見(jiàn)電子版
2-5 解: 系統(tǒng)是LSI系統(tǒng),, 其中
2-6 證明:(1)(1的離散時(shí)間傅立葉變換為 則)即,(2)令
(3),當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)有值
(4)
2-7 解:
2-8 解:
,,區(qū)間的幅度譜:
區(qū)間內(nèi)三種采樣頻率下的幅度譜
2-9 解:
2-10 解:首先觀察四種情況都滿(mǎn)足Nyquist 采樣定理,因此,采樣后的信號(hào)的頻譜將是原連續(xù)信號(hào)頻譜以為周期的延拓。
(1)
(2)
(3)
(4)
22-11 證明:
2-12 解:(1)對(duì)差分方程求Z變換得:
(2)圖見(jiàn)電子版
(即為矩形窗的幅度譜)
(3)
2-15(1)載波信號(hào)為
1處信號(hào)(2)
2-13 證明: 設(shè)
(2)
1)((3)
由式(1)(2)(3),令上式中
原題得證。
2-14 證明:
2-18解: 對(duì)差分方程求Z變換
全通系統(tǒng)
為常數(shù),即
也為常數(shù)??蓪?duì)
求導(dǎo),其導(dǎo)數(shù)應(yīng)為0。
即:
或
題中要求 取 2-19 解:(1)
(2)
(3)當(dāng)輸入信號(hào)是實(shí)正弦信號(hào),為
系統(tǒng)輸出
(5)當(dāng)時(shí)。
不是因果系統(tǒng)
(6)
2-20 解:
設(shè)取樣器的輸出為
設(shè)壓縮器的輸出為由b 圖中兩系統(tǒng)等效可列出如下等式:
等式兩邊約簡(jiǎn)可得:
第三章習(xí)題解
3-1 解:
(1)
(2)(3)補(bǔ)零后:(4)不能 3-2 解:
(1)令循環(huán)卷積
不變;
變化,變的更加逼近
(2)其余
其余
(3)
其余
(4)補(bǔ)一個(gè)零后的循環(huán)卷積
其余
3-3 解: 其余,即可分辨出兩個(gè)頻率分量 本題中的兩個(gè)頻率分量不能分辨
3-4 解:
對(duì)它取共軛:
與可知:1,只須將 2,將
比較,的DFT變換
求共軛變換得
;,即可求出IFFT變換的;
直接fft程序的輸入信號(hào)值,得到 3,最后再對(duì)輸出結(jié)果取一次共軛變換,并乘以常數(shù)的值。
3-5 解: 可以;
證明:設(shè)
其中的關(guān)系如下:
是
在單位圓上的Z 變換,與 是
在頻域上的N點(diǎn)的采樣,與的關(guān)系如下:
3-6 解: 相當(dāng)于是在單位圓上的Z變換的N點(diǎn)采樣。,圖見(jiàn)電子版
3-7 解:
,,圖見(jiàn)電子版,3-8 解:,,同理:
圖見(jiàn)電子版
3-9 解:
系統(tǒng)為單位脈沖響應(yīng)
設(shè)加矩形窗后得到的信號(hào)為,對(duì)應(yīng)的短時(shí)離散頻譜:,,電子圖
3-10 解:
(1)考慮對(duì)稱(chēng)位置取
(2)考慮對(duì)稱(chēng)位置取
(3)考慮對(duì)稱(chēng)位置取
3-11 解:
(1)
(2)
(3)
(4)
3-12
鏡像為
鏡像為
鏡像為
鏡像為
3-13 解:
(1)離散信號(hào)值:
(2)
3-14 解:
至少需要2000點(diǎn)個(gè)信號(hào)值 3-15 解:
,,第四章習(xí)題參考解答
4-1對(duì)于系統(tǒng)函數(shù)現(xiàn)的流圖。解:,試用一階系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)形式,畫(huà)出該系統(tǒng)可能實(shí)
4-2一線(xiàn)性時(shí)不變因果系統(tǒng),其系統(tǒng)函數(shù)為
對(duì)應(yīng)每種形式畫(huà)出系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的信號(hào)流圖。
(1)直接Ⅰ型。(2)直接Ⅱ型。
(3)用一階和二階直接Ⅱ型的級(jí)聯(lián)型。(4)用一階和二階直接Ⅱ型的并聯(lián)型。解:
直接Ⅰ型
直接Ⅱ型
用一階和二階直接Ⅱ型的級(jí)聯(lián)型
用一階和二階直接Ⅱ型的并聯(lián)型
4-3已知模擬濾波器的傳輸函數(shù)成數(shù)字傳輸函數(shù)解:。(設(shè)采樣周期T=0.5),試用脈沖響應(yīng)不變法將轉(zhuǎn)換
4-4若模擬濾波器的傳輸函數(shù)為轉(zhuǎn)換成數(shù)字傳輸函數(shù)解:
。(設(shè)采樣周期T=1),試用脈沖響應(yīng)不變法將
4-5用雙線(xiàn)性變換法設(shè)計(jì)一個(gè)三階的巴特沃滋數(shù)字低通濾波器,采樣頻率至頻率解:。,截,4-6用雙線(xiàn)性變換法設(shè)計(jì)一個(gè)三階的巴特沃滋數(shù)字高通濾波器,采樣頻率頻率。,截至解:,歸一化,4-7用雙線(xiàn)性變換法設(shè)計(jì)一個(gè)三階的巴特沃滋數(shù)字帶通濾波器,采樣頻率下邊帶截至頻率分別為解:。,上,,4-8設(shè)計(jì)一個(gè)一階數(shù)字低通濾波器,3dB截至頻率為巴特沃滋濾波器。解:,將雙線(xiàn)性變換應(yīng)用于模擬一階巴特沃滋,4-9試用雙線(xiàn)性變換法設(shè)計(jì)一低通數(shù)字濾波器,并滿(mǎn)足:通帶和阻帶都是頻率的單調(diào)下降函數(shù),而且無(wú)起伏;頻率在解:
處的衰減為-3.01dB;在處的幅度衰減至少為15dB。設(shè)通帶:阻帶:,則:,即,即,階數(shù):,查表得二階巴特沃滋濾波器得系統(tǒng)函數(shù)為
雙線(xiàn)性變換實(shí)現(xiàn)數(shù)字低通濾波器4-10一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的采樣頻率,已知該系統(tǒng)收到頻率為100Hz的噪聲干擾,試設(shè)計(jì)一個(gè)陷波濾波器去除該噪聲,要求3dB的邊帶頻率為95Hz和105Hz,阻帶衰減不小于14dB。解:,令
,,設(shè)N=2,則
第五章習(xí)題解
5-1:
對(duì)照以上兩公式可知:
因此:
n<0 n>4 n=0 n=1 n=2 n=3
n=4
5-2 理想低通濾波器的h(n)如下: ,h(n)如圖5-2所示:
圖5-2
若要使h(n)變成因果系統(tǒng),則可將h(n)向右移3,使h(n)=h(n-3).系統(tǒng)的幅頻響應(yīng)如下:
5-3(1)這是一個(gè)低通濾波器,通帶和阻帶各有三個(gè)波峰。
(2)因?yàn)?/p>
以下的依據(jù)3dB下降作為通帶邊界頻率,可計(jì)算得到:
(3)最小阻帶衰減5-4
由分式(5.39)根據(jù)A計(jì)算,如下:
由表5.1根據(jù)過(guò)度帶寬度
計(jì)算窗口:
單位脈沖響應(yīng)如下:
單位脈沖響應(yīng)如下:
其中為凱澤窗。5-5 答:減小窗口的長(zhǎng)度N,則濾波器的過(guò)度帶增加,但最小阻帶衰減保持不變。
5-6:圖5.30中的濾波器包括了三類(lèi)理想濾波器,包括了低通,帶通和高通,其響應(yīng)的單位脈沖響應(yīng)如下:
設(shè)窗函數(shù)長(zhǎng)度為N,則滿(mǎn)足線(xiàn)性相位條件的h(n)為起右移的矩形窗,如下:,對(duì)h(n)加長(zhǎng)度為N,0≤n≤N-1
由于 5-7 時(shí),不能為零,故N應(yīng)取奇數(shù)。
由公式(5-39)得出窗函數(shù)參數(shù)如下:
由表(5-1)根據(jù)過(guò)度帶寬度
得窗長(zhǎng)N如下:,單位脈沖響應(yīng)如下:
濾波器頻幅響應(yīng)如下:
第二篇:數(shù)字信號(hào)處理課后習(xí)題Matlab作業(yè)
數(shù)字信號(hào)處理MATLAB
第1頁(yè)
習(xí)題數(shù)字信號(hào)處理MATLAB習(xí)題
M1-1 已知g1(t)?cos(6?t),g2(t)?cos(14?t),g3(t)?cos(26?t),以抽樣頻率fsam?10Hz對(duì)上述三個(gè)信號(hào)進(jìn)行抽樣。在同一張圖上畫(huà)出g1(t),g2(t)和g3(t)及抽樣點(diǎn),對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行討論。
解:
第2頁(yè)
從以上兩幅圖中均可看出,三個(gè)余弦函數(shù)的周期雖然不同,但它們抽樣后相應(yīng)抽樣點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的值都相同。那么這樣還原回原先的函數(shù)就變成相同的,實(shí)際上是不一樣的。這是抽樣頻率太小的原因,我們應(yīng)該增大抽樣頻率才能真實(shí)還原。如下圖:f=50Hz
第3頁(yè)
程序代碼
f=10;
t=-0.2:0.001:0.2;g1=cos(6.*pi.*t);g2=cos(14.*pi.*t);g3=cos(26.*pi.*t);k=-0.2:1/f:0.2;h1=cos(6.*pi.*k);h2=cos(14.*pi.*k);h3=cos(26.*pi.*k);% subplot(3,1,1);
% plot(k,h1,'r.',t,g1,'r');% xlabel('t');% ylabel('g1(t)');% subplot(3,1,2);
% plot(k,h2,'g.',t,g2,'g');% xlabel('t');% ylabel('g2(t)');% subplot(3,1,3);
% plot(k,h3,'b.',t,g3,'b');% xlabel('t');% ylabel('g3(t)');
plot(t,g1,'r',t,g2,'g',t,g3,'b',k,h1,'r.',k,h2,'g.',k,h3,'b.')
第4頁(yè)
xlabel('t');ylabel('g(t)');
legend('g1(t)','g2(t)','g3(t)');
M2-1 利用DFT的性質(zhì),編寫(xiě)一MATLAB程序,計(jì)算下列序列的循環(huán)卷積。
(1)g[k]={1,-3,4,2,0,-2,},h[k]={3,0,1,-1,2,1};(2)x[k]=cos(?k/2),y[k]=3k,k=0,1,2,3,4,5。解:(1)循環(huán)卷積結(jié)果
6.0000-3.0000 17.0000-2.0000 7.0000-13.0000
程序代碼
第5頁(yè)
g=[1-3 4 2 0-2];h=[3 0 1-1 2 1];l=length(g);L=2*l-1;GE=fft(g,L);HE=fft(h,L);y1=ifft(GE.*HE);for n=1:l
if n+l<=L
y2(n)=y1(n)+y1(n+l);else
y2(n)=y1(n);
end end y2
stem(0:l-1,y2)xlabel('k')ylabel('y(k)')title('循環(huán)卷積')
(2)循環(huán)卷積結(jié)果
-71.0000-213.0000 89.0000 267.0000 73.0000 219.0000
第6頁(yè)
程序代碼
k=0:5;
x=cos(pi.*k./2);y=3.^k;l=length(x);L=2*l-1;GE=fft(x,L);HE=fft(y,L);y1=ifft(GE.*HE);for n=1:l
if n+l<=L
y2(n)=y1(n)+y1(n+l);
else
y2(n)=y1(n);
end end y2
stem(0:l-1,y2)xlabel('k')ylabel('y’(k)')title('循環(huán)卷積')
第7頁(yè)
M2-2 已知序列x[k]???cos(k?/2N),|k|?N
0,其他?(1)計(jì)算序列DTFT的表達(dá)式X(ej?),并畫(huà)出N=10時(shí),X(ej?)的曲線(xiàn)。
(2)編寫(xiě)一MATLAB程序,利用fft函數(shù),計(jì)算N=10時(shí),序列x[k]的DTFT在?m?2?m/N的抽樣值。利用hold函數(shù),將抽樣點(diǎn)畫(huà)在X(ej?)的曲線(xiàn)上。
解:
(1)X(e)?DTFT{x[k]}?j?k????x[k]e??j?k?k??N?cos(k?/2N)eN?j?k
程序代碼
N=10;k=-N:N;
x=cos(k.*pi./(2*N));W=linspace(-pi,pi,512);
第8頁(yè)
X=zeros(1,length(W));for k=-N:N
X1=x(k+N+1).*exp(-j.*W.*k);X=X+X1;end
plot(W,abs(X))xlabel('W');ylabel('abs(X)');
(2)
程序代碼
N=10;k=-N:N;
x=cos(k.*pi./(2*N));X_21=fft(x,21);L=-10:10;
W=linspace(-pi,pi,1024);X=zeros(1,length(W));for k=-N:N
X1=x(k+N+1).*exp(-j.*W.*k);X=X+X1;end
第9頁(yè)
plot(W,abs(X));hold on;
plot(2*pi*L/21,fftshift(abs(X_21)),'o');xlabel('W');ylabel('abs(X)');
M2-3 已知一離散序列為x[k]?Acos?0k?Bcos[(?0???)k]。用長(zhǎng)度N=64的Hamming窗對(duì)信號(hào)截短后近似計(jì)算其頻譜。試用不同的A和B的取值,確定用Hamming窗能分辨的最小的譜峰間隔??w?c的值。
解:f1=100Hz f2=120Hz時(shí)
2?中cN
f2=140Hz時(shí)
第10頁(yè)
f2=160Hz時(shí)
第11頁(yè)
由以上三幅圖可見(jiàn)
f2=140Hz時(shí),各譜峰可分辨。則?f又
??w?c2?N
?40Hz
且
??w???T?2??fT?2??40?1 800所以c=3.2(近似值)
程序代碼
N=64;L=1024;
f1=100;f2=160;;fs=800;
A=1;B1=1;B2=0.5;B3=0.25;B4=0.05;T=1/fs;ws=2*pi*fs;k=0:N-1;
x1=A*cos(2*pi*f1*T*k)+B1*cos(2*pi*f2*T*k);x2=A*cos(2*pi*f1*T*k)+B2*cos(2*pi*f2*T*k);x3=A*cos(2*pi*f1*T*k)+B3*cos(2*pi*f2*T*k);x4=A*cos(2*pi*f1*T*k)+B4*cos(2*pi*f2*T*k);hf=(hamming(N))';x1=x1.*hf;x2=x2.*hf;x3=x3.*hf;x4=x4.*hf;
X1=fftshift(fft(x1,L));X2=fftshift(fft(x2,L));X3=fftshift(fft(x3,L));X4=fftshift(fft(x4,L));
W=T*(-ws/2+(0:L-1)*ws/L)/(2*pi);subplot(2,2,1);plot(W,abs(X1));title('A=1,B=1');xlabel('W');ylabel('X1');subplot(2,2,2);
第12頁(yè)
plot(W,abs(X2));title('A=1,B=0.5');xlabel('W');ylabel('X2');subplot(2,2,3);plot(W,abs(X3));title('A=1,B=0.25');xlabel('W');ylabel('X3');subplot(2,2,4);plot(W,abs(X4));title('A=1,B=0.05');xlabel('W');ylabel('X4');
M2-4 已知一離散序列為x[k]?cos?0k?0.75cos?1k,0?k?63。其中, ?0?2?/15,?1?2.3?/15。
(1)對(duì)x[k]做64點(diǎn)FFT, 畫(huà)出此時(shí)信號(hào)的譜。
(2)如果(1)中顯示的譜不能分辨兩個(gè)譜峰,是否可對(duì)(1)中的64點(diǎn)信號(hào)補(bǔ)0而分辨出兩個(gè)譜峰。通過(guò)編程進(jìn)行證實(shí),并解釋其原因。
解:(1)
第13頁(yè)
程序代碼
W0=2*pi/15;W1=2.3*pi/15;N=64;k=0:N-1;
x=cos(W0*k)+0.75*cos(W1*k);X=fft(x);
plot(k/N,abs(X));grid on;
title('64點(diǎn)FFT');
(2)
第14頁(yè)
第15頁(yè)
由以上三幅圖看出:不能對(duì)(1)中的64點(diǎn)信號(hào)補(bǔ)零而分辨出兩個(gè)譜峰,這樣的方法只能改變屏幕分辨率,但可以通過(guò)加hamming窗來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)譜峰的分辨。程序代碼
W0=2*pi/15;W1=2.3*pi/15;N=64;L=1024;k=0:N-1;
x=cos(W0*k)+0.75*cos(W1*k);X=fft(x,L);
plot((0:L-1)/N,abs(X));grid on;
title('1024點(diǎn)FFT');
M2-5 已知一連續(xù)信號(hào)為x(t)=exp(-3t)u(t),試?yán)肈FT近似分析
第16頁(yè)
其頻譜。若要求頻率分辨率為1Hz,試確定抽樣頻率fsam、抽樣點(diǎn)數(shù)N以及持續(xù)時(shí)間Tp。
解:
本題使用矩形窗,則N?fsamfsam1??fsam,Tp??1 ?f1?f
第17頁(yè)
由以上三幅圖可以看出當(dāng)fsam越來(lái)越大時(shí),近似值越來(lái)越接近
第18頁(yè)
于實(shí)際值。即fsam越大擬合效果越好,造成的混疊也是在可以允許的范圍內(nèi)。程序代碼
fs=100;ws=2*pi*fs;Ts=1/fs;N=fs;
x=exp(-3*Ts*(0:N-1));y=fft(x,N);l=length(y);
k=linspace(-ws/2,ws/2,l);
plot(k,Ts*fftshift(abs(y)),'b:');hold on;
w=linspace(-ws/2,ws/2,1024);y1=sqrt(1./(9+w.^2));plot(w,y1,'r')
title('fs=100Hz時(shí)的頻譜')legend('近似值','實(shí)際值);
M2-6 試用DFT近似計(jì)算高斯信號(hào)g(t)?exp(?dt2)的頻譜抽樣值。
π?2通過(guò)和頻譜的理論值G(j?)?exp(?)比較,討論如何根據(jù)時(shí)域的信
d4d號(hào)來(lái)恰當(dāng)?shù)剡x取截短長(zhǎng)度和抽樣頻率使計(jì)算誤差能滿(mǎn)足精度要求。
解:
第19頁(yè)
第20頁(yè)
由以上三幅圖可以看出:
當(dāng)時(shí)域截取長(zhǎng)度相同時(shí),抽樣間隔越小時(shí)誤差越小,當(dāng)抽樣間隔一定時(shí),時(shí)域截取長(zhǎng)度越長(zhǎng),誤差越小。當(dāng)取抽樣間隔為1S,時(shí)域截取長(zhǎng)度為2S時(shí),誤差較大,絕對(duì)誤差在0.5左右;當(dāng)抽樣間隔為0,5S,時(shí)域截取長(zhǎng)度為2S時(shí),誤差比間隔為1S時(shí)小,絕對(duì)誤差不大于0.2;當(dāng)抽樣間隔為0.5S時(shí)域截取長(zhǎng)度為4S時(shí),誤差更小,絕對(duì)誤差不大于0.04。因?yàn)闀r(shí)域截取長(zhǎng)度越長(zhǎng),保留下來(lái)的原信號(hào)中的信息越多,抽樣間隔越小,頻譜越不容易發(fā)生混疊,所以所得頻譜與理論值相比,誤差更小。
程序代碼
Ts=0.5;N=4;N0=64;
k=(-N/2:(N/2))*Ts;
第21頁(yè)
x=exp(-pi*(k).^2);X=Ts*fftshift(fft(x,N0));
w=-pi/Ts:2*pi/N0/Ts:(pi-2*pi/N0)/Ts;XT=(pi/pi)^0.5*exp(-w.^2/4/pi);subplot(2,1,1)
plot(w/pi,abs(X),'-o',w/pi,XT);xlabel('omega/pi');ylabel('X(jomega)');
legend('試驗(yàn)值','理論值');
title(['Ts=',num2str(Ts)subplot(2,1,2)plot(w/pi,abs(X)-XT)ylabel('實(shí)驗(yàn)誤差')
xlabel('omega/pi');
'N=',num2str(N)]);第22頁(yè)
' '
第三篇:數(shù)字信號(hào)處理習(xí)題與答案
3.已知
單位抽樣響應(yīng)為
,通過(guò)直接計(jì)算卷積和的辦法,試確定的線(xiàn)性移不變系統(tǒng)的階躍響應(yīng)。
9.列出下圖系統(tǒng)的差分方程,并按初始條件
求輸入為
時(shí)的輸出序列,并畫(huà)圖表示。
解:系統(tǒng)的等效信號(hào)流圖為:
解:根據(jù)奈奎斯特定理可知:
6.有一信號(hào),它與另兩個(gè)信號(hào)
和的
關(guān)系是:
其中
,已知,解:根據(jù)題目所給條件可得:
而
所以
8.若是因果穩(wěn)定序列,求證:
證明:
∴
9.求的傅里葉變換。
解:根據(jù)傅里葉變換的概念可得:
13.研究一個(gè)輸入為
和輸出為的時(shí)域線(xiàn)性離散移不變系
統(tǒng),已知它滿(mǎn)足
并已知系統(tǒng)是穩(wěn)定的。試求其單位抽樣響應(yīng)。解:
對(duì)給定的差分方程兩邊作Z變換,得:,為了使它是穩(wěn)定的,收斂區(qū)域必須包括
即可求得
16.下圖是一個(gè)因果穩(wěn)定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),試列出系統(tǒng)差分方程,求系統(tǒng)函數(shù)。當(dāng)
時(shí),求系統(tǒng)單位沖激響應(yīng) , 畫(huà)出系統(tǒng)零極點(diǎn)圖和頻率響應(yīng)曲線(xiàn)。
由方框圖可看出:差分方程應(yīng)該是一階的
則有
因?yàn)榇讼到y(tǒng)是一個(gè)因果穩(wěn)定系統(tǒng);所以其收斂
17.設(shè)是一離散時(shí)間信號(hào),其z變換為
求它們的z變換:,對(duì)下列信
號(hào)利用(a)
,這里△記作一次差分算子,定義為:
(b)(c)解:(a){
(b),(c)
由此可設(shè)
1.序列x(n)是周期為6的周期性序列,試求其傅立葉級(jí)數(shù)的系數(shù)。
~解: X(k)?n?0?5~x(n)W6nk?n?0?5?j2?nk~x(n)e6 ?j2?k?14?12e6?j2?2k?10e6?j2?3k?8e6?j2?4k?6e6?j2?5k?10e6
計(jì)算求得:
~2.設(shè)x(n)?R4(n),x(n)?x((n))6.~~ 試求X(k)并作圖表示~x(n),X(k)。~~~X(0)?60;X(1)?9?j33;X(2)?3?j3;~~~X(3)?0;X(4)?3?j3;X(5)?9?j33。
~解: X(k)?n?0x(n)W6nk??~5n?0?j~x(n)e?52?nk6
~~~計(jì)算求得:X(0)?4;X(1)??j3;X(2)?1;~~~ X(3)?0;X(4)?1;X(5)?j3。?j?k?1?e3?j2?k?e3?e?j?k
?n?1,0?n?43.設(shè)x(n)??,h(n)?R4(n?2),0,其它n?~令~x(n)?x((n))6,h(n)?h((n))4,~試求~x(n)與h(n)的周期卷積并作圖。解:在一個(gè)周期內(nèi)的計(jì)算
~~~y(n)?~x(n)*h(n)?h(n?m)~~~y(n)?~x(n)*h(n)?h(n?m)7?x(n), 0?n?5設(shè)有兩序列 x(n)???0, 其他n?y(n), 0?n?14 y(n)???0, 其他n各作15點(diǎn)的DFT,然后將兩個(gè)DFT相乘,再求乘積的IDFT,設(shè)所得結(jié)果為f(n),問(wèn)f(n)的哪些點(diǎn)對(duì)應(yīng)于x(n)?y(n)應(yīng)該得到的點(diǎn)。
解:序列x(n)的點(diǎn)數(shù)為N1?6,y(n)的點(diǎn)數(shù)為N2?15故又x(n)*y(n)的點(diǎn)數(shù)應(yīng)為:N?N1?N2?1?20f(n)為x(n)與y(n)的15點(diǎn)的圓周卷積,即L?15所以,混疊點(diǎn)數(shù)為N?L?20?15?5。用線(xiàn)性卷積結(jié)果 以15 為周期而延拓形成圓周卷積序列 f(n)時(shí),一個(gè)周期 內(nèi)在n?0到n?4(?N?L?1)這5點(diǎn)處發(fā)生混疊,即f(n)中只有n?5到n?14的點(diǎn)對(duì)應(yīng)于x(n)*y(n)應(yīng)該得到的點(diǎn)。
8.已知x(n)是N點(diǎn)有限長(zhǎng)序列,X(k)?DFT[x(n)]?,F(xiàn)將長(zhǎng)度變成rN點(diǎn)的有限長(zhǎng)序列y(n)?x(n), 0?n?N-1y(n)???0, N?n?rN-1試求DFT[y(n)](rN點(diǎn)DFT)與X(k)的關(guān)系。解: X(k)?DFT?x?n??? Y(k)?DFT?y(n)?? ?
?x(n)n?0rN?1N?1?j2?nkeNN?1n?00?k?N?1?n?0nky(n)WrN??x(n)WnkrN?n?0N?1?j2πnkx(n)eNrk?X()rk?lr(l?0,1,???N?1)?在一個(gè)周期內(nèi),Y(k)的抽樣點(diǎn)數(shù)是X(k)的r倍(Y(k)的周期為Nr),相當(dāng)于在X(k)的每?jī)蓚€(gè)值之間插入(r?1)個(gè)其他的數(shù)值k(不一定為零),而當(dāng)k為r的整數(shù)l倍時(shí),Y(k)與X()相等。r 9已知x(n)是長(zhǎng)為N點(diǎn)的有限長(zhǎng)序列,X(k)?DFT[x(n)]現(xiàn)將x(n)的每?jī)牲c(diǎn)之間補(bǔ)進(jìn)r?1個(gè)零值點(diǎn),得到一個(gè)長(zhǎng)為rN點(diǎn)的有限長(zhǎng)度?x(n/r), n?ir, 0?i?N序列y(n), y(n)???0, 其他n試求rN點(diǎn)DFT[y(n)]與X(k)的關(guān)系。解: X(k)?DFT?x?n??? Y(k)?DFT?y(n)?? ?
N?1n?0?n?0nkx(n)WN,0?k?N?1rN?1?nky(n)WrNN?1i?0?x(ir/i?0N?1irkr)WrN??x(i)WikN,0?k?rN?1?Y(k)?X((k))NRrN(k)?Y(k)是將X(k)(周期為N)延拓r次形成的,即Y(k)周期為rN。
10.頻譜分析的模擬信號(hào)以8kHz被抽樣,計(jì)算了512個(gè)抽樣的DFT,試確定頻譜抽樣之間的頻率間隔,并證明你的回答。
證明 :??? ?s2?f??s?sF0?0fs?F0??02?其中?s是以角頻率為變量 的 頻譜的周期,?0是頻譜抽樣之間的頻譜間隔。fs?s???NF0?0?F0?對(duì)于本題:fsNfs?8KHzN?512 8000?F0??15.625Hz51211.設(shè)有一譜分析用的信號(hào)處理器,抽樣點(diǎn)數(shù)必須為2的整數(shù)冪,假定沒(méi)有采用任何殊數(shù)據(jù)處理措施,要求頻率分辨力?10Hz,如果采用的抽樣時(shí)間間隔為0.1ms,試確定(1)最小記錄長(zhǎng)度;(2)所允許處理的信號(hào)的最高頻率;(3)在一個(gè)記錄中的最少點(diǎn)數(shù)。11解:(1)TP?而F?10Hz ?TP?sF10 ?最小紀(jì)錄長(zhǎng)度為 0.1s??? 11??103?10KHzT0.11 fs?2fh ?fh?fs?5KHz2 ?允許處理的信號(hào)的最高頻率為5KHz(2)fs???? TP0.1??103?1000,又因N必須為2的整數(shù)冪T0.1 ?一個(gè)紀(jì)錄中的最少點(diǎn)數(shù)為:N?210?1024(3)N?
用直接I型及典范型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)以下系統(tǒng)函數(shù)
3?4.2z?1?0.8z?2H(z)?2?0.6z?1?0.4z?2
?1?21.5?2.1z?1?0.4z?2?1.5?2.1z?0.4zH(z)??1?2?1?21?(?0.3z?0.2z)1?0.3z?0.2z解:H(z)?
∵1??anz?nn?1m?0N?bznM?m?Y(z)X(z)
∴a1??0.3,a2?0.24(z?1)(z2?1.4z?1)H(z)?(z?0.5)(z2?0.9z?0.8)
2.用級(jí)聯(lián)型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)以下系統(tǒng)函數(shù)b0?1.5,b1?2.1,b2?0.4
試問(wèn)一共能構(gòu)成幾種級(jí)聯(lián)型網(wǎng)絡(luò)。1??1kz?1??2kz?2H(z)?A??1?21??z??zk1k2k解:
4(1?z?1)(1?1.4z?1?z?2)??1?1?2(1?0.5z)(1?0.9z?0.8z)
∴ A?4
?11?1, ?11?0.5 , ?21?0 , ?12??1.4 ,?21?0 , ?12??0.9 ,?22?1 ?22??0.8
由此可得:采用二階節(jié)實(shí)現(xiàn),還考慮分子分母組合成二階(一階)基本節(jié)的方式,則有四種實(shí)現(xiàn)形式。
3.給出以下系統(tǒng)函數(shù)的并聯(lián)型實(shí)現(xiàn)。
5.2?1.58z?1?1.41z?2?1.6z?3H(z)??1?1?2(1?0.5z)(1?0.9z?0.8z)
解:對(duì)此系統(tǒng)函數(shù)進(jìn)行因式分解并展成部分分式得:
5.2?1.58z?1?1.41z?2?1.6z?3H(z)??1?1?2(1?0.5z)(1?0.9z?0.8z)
0.21?0.3z?1?4???11?0.5z1?0.9z?1?0.8z?2 ?G0? ?11?0.5 , ?21?0,?12??0.9 ,?22??0.8
?01?0.2 , ?11?0
,?02?1 , ?12?0.3
4.用橫截型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)以下系統(tǒng)函數(shù):
?1??1?H(z)??1?z?1??1?6z?1??1?2z?1??1?z?1??1?z?1?26????
解:
11H(z)?(1?z?1)(1?6z?1)(1?2z?1)(1?z?1)(1?z?1)26
11?1?1?2?2??(1?z?1?2z?1?z?)(1z?6z?z)(1?z)26
1537?(1?z?1?z?2)(?1z?1?z?26
2??)(z11)8205?22058?1?z?1?z?z?3?z?4?z?531212 5.已知FIR濾波器的單位沖擊響應(yīng)為
?0.?3n?(h(n)??(n)N?1n?0?1)?0.n7?2(?2?)n0.?11?(?3n)?0
試畫(huà)出其級(jí)聯(lián)型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
H(z)?根據(jù)?h(n)z?n得:
22?0.?z7?0.z31?1?4?
1H(z)?1?0.z3?z0.12)?1z?23
?(1?0.z2?0.?)(1z?10.?1z?2 0.4而FIR級(jí)聯(lián)型結(jié)構(gòu)的模型公式為:
H(z)??(?0k??1kz?1??2kz?2)k?1?N???2??
對(duì)照上式可得此題的參數(shù)為:
?01?1 , ?02?1, ?11?0.2 , ?12?0.1?21?0.3 , ?22?0.4
6.用頻率抽樣結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)以下系統(tǒng)函數(shù):
5?2z?3?3z?6H(z)?1?z?1
抽樣點(diǎn)數(shù)N = 6,修正半徑r?0.9。解;
因?yàn)镹=6,所以根據(jù)公式可得:
H(z)?21?6?6?(1?rz)?H0(z)?H3(z)??Hk(z)?6k?1??(5?3z?3)(1?z?3)H(z)?1?z?1 ?(5?3z?3)(1?z?1?z?2)故 H(k)?H(Z)Z?2?k/N ?(5?3e?j?k)(1?e因而 H(0)?24,H(1)?2?23j,H(2)?0 H(3)?2,H(4)?0,H(5)?2?23j
?j?3k?e?j2?k3)則 H0(z)?H(0)24?1?rz?11?0.9z?1H(3)2 H3(z)??1?rz?11?0.9z?1
?01??11z?1?2???1求 : Hk(z)k?1 時(shí) :H1(z)?2?21?2zrcos???rz?N?
?01?2Re?H(1)??2Re[2?23j]?4?11?(?2)?(0.9)?ReH(1)W61?3.64?3.6z?1H1(z)?1?0.9z?1?0.81z?2k?2 時(shí) :?02??12?0,H2(z)?0?? 7.設(shè)某FIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)為:
1H(z)?(1?3z?1?5z?2?3z?3?z?4)5
試畫(huà)出此濾波器的線(xiàn)性相位結(jié)構(gòu)。解:由題中所給條件可知:
1331h(n)??(n)??(n?1)??(n?2)??(n?3)??(n?4)5555
則 h(0)?h(4)?1?0.253 h(1)?h(3)??0.65 h(2)?1N?1?2 2即h(n)偶對(duì)稱(chēng),對(duì)稱(chēng)中心在 n?處,N 為奇數(shù)(N?5)。8.設(shè)濾波器差分方程為:
y(n)?x(n)?x(n?1)?11y(n?1)?y(n?2)34
⑴試用直接I型、典范型及一階節(jié)的級(jí)聯(lián)型、一階節(jié)的并聯(lián)型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)此差分方程。
⑵求系統(tǒng)的頻率響應(yīng)(幅度及相位)。
⑶設(shè)抽樣頻率為10kHz,輸入正弦波幅度為5,頻率為1kHz,試求穩(wěn)態(tài)輸出。解:
(1)直接Ⅰ型及直接Ⅱ:
根據(jù) y(n)??ak?1Nky(n?k)??bx(n?k)可得:kk?0M
11a1? , a2?34;
b0?1 , b1?1
一階節(jié)級(jí)聯(lián)型:
1?z?1H(z)?111?z?1?z?2341?z?1 ?1?10?11?10?1(1?z)(1?z)66
1?z?1??1?1
(1?0.7z)(1?0.36z)
一階節(jié)并聯(lián)型:
H(z)?1?z?1(1?1?10?11?10?1z)(1?z)66
1717?10?10220220??1?10?11?10?11?z1?z66
?1.60.6?1?0.7z?11?0.36z?1
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4.試用N為組合數(shù)時(shí)的FFT算法求N?12的結(jié)果(采并畫(huà)出流圖。??1.如果一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)的速度為平均每次復(fù)乘需50? s 計(jì)算需要多少時(shí)間,用FFT運(yùn)算需要多少時(shí)間。
每次復(fù)加5? s,用它來(lái)計(jì)算512點(diǎn)的DFT[x(n)],問(wèn)直拉?對(duì)于0?n?N,有解:依題意:N?3?4?r1r2,解: ⑴ 直接計(jì)算:
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復(fù)乘所需時(shí)間: T?61?5?10?N2log2N ?5?10?6?5122?log2512 ?0.01152s
復(fù)加所需時(shí)間: T2?0.5?10?6?N?log2N ?0.5?10?6?512?log2512 ?0.002304s ?T?T1?T2?0.013824s
n?n?1r2?n0,?n1?0,1,2?n0?0,1,2,3 同樣: 令N?r2r1 對(duì)于頻率變量k(0?k?N)有k?k?k1?0,1,2,31r1?k0,??k0?0,1,2x(n)?x(n1r2?n0)?x(4n1?n0)?x(n1,n0)X(k)?X(k1r1?k0)?X(3k1?k0)?X(k1,k0)11?X(k)??x(n)Wnk12n?0?3?2 ?x(n(4n1?n0)(3k1?k01,n)0)W12n0?0n1?0
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第四篇:《數(shù)字信號(hào)處理(第四版)》部分課后習(xí)題解答
Chapter 9 9.1 Develop a lowpass IIR digital filter using Butterworth Approximation with the following specifications: passband egde frequency at Fp = 100 Hz, stopband edge frequency at Fs = 600 Hz, passband ripple ap = 1 dB, minimum stopband attenuation as = 32 dB, and sampling frequency FT = 2 kHz.9.2 Develop a highpass IIR digital filter using Butterworth Approximation with the following specifications: passband egde frequency at Fp = 600 Hz, stopband edge frequency at Fs = 100 Hz, passband ripple ap =1 dB, minimum stopband attenuation as = 32 dB, and sampling frequency FT = 2 kHz.
第五篇:地基處理課后習(xí)題答案
第一章
1.一般建築物地基所面臨の有哪些問(wèn)題
強(qiáng)度及穩(wěn)定性問(wèn)題、變形問(wèn)題、滲漏問(wèn)題、液化問(wèn)題 2.根據(jù)地基の概念,地基處理の範(fàn)圍應(yīng)該如何確定 地基是指工程直接影響の這一部分範(fàn)圍很小の場(chǎng)地,若天然地基很軟弱效果,不能滿(mǎn)足地基強(qiáng)度和變形等要求,則事先通過(guò)人工處理後再建造基礎(chǔ),這種地基加固方式叫做地基處理。對(duì)於某一工程來(lái)講,在選擇處理時(shí)要考慮綜合地質(zhì)條件,上部結(jié)構(gòu)要求,周?chē)h(huán)境條件,材料來(lái)源,施工工期,設(shè)備狀況和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等 3.何謂”軟土”“軟弱土””軟弱地基”
軟土:是淤泥和淤泥質(zhì)土の總稱(chēng),他是在靜水或非常緩慢の流水環(huán)境中沉積,經(jīng)過(guò)生物化學(xué)作用形成の
軟弱土:指淤泥、淤泥質(zhì)土和部分沖填土、雜填土及其他高壓縮性土
軟弱地基:是指主要由淤泥、淤泥質(zhì)土、雜填土或其他高壓性土層構(gòu)成の地基 4.軟弱地基主要包括哪些地基,具有何種工程特性
軟弱地基系指主要由淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其他高壓縮性土層構(gòu)成の地基。這種地基天然含水量過(guò)大,承載力低,在荷載作用下易產(chǎn)生滑動(dòng)或固結(jié)沉降。
5.特殊土地基主要包括哪幾類(lèi),具有何種工程特性
特殊土地基大部分帶有地區(qū)特點(diǎn),它包括軟土、濕陷性黃土、膨脹土、紅黏土、凍土和巖溶。
軟土地基:抗剪強(qiáng)度低、透水性低、不均勻性、高壓縮性
濕陷性黃土地基:顆粒,礦物組成,含水量低,孔隙比大,欠壓密,容易引起不均勻沉降 膨脹土地基:吸水膨脹失水收縮,具有較大の張縮變形性能且是變形往複の高黏性土
6.試論述地基處理の目の和其方法分類(lèi)
目の是利用換填、夯實(shí)、擠密、排水、膠結(jié)、加筋和熱學(xué)等方法對(duì)地基土進(jìn)行加固,用以改良地基土の工程特性,提高地基土の抗剪強(qiáng)度,降低地基土の壓縮性,改善地基の透水特性,改善地基の動(dòng)力特性,改善特殊土の不良地基特性 分類(lèi)方法:按時(shí)間可分為臨時(shí)處理和永久處理,按處理深度可分為淺層處理和深層處理,按土性對(duì)象可分為砂性土處理和黏性土處理,飽和土處理和非飽和土處理,也可按地基處理の作用機(jī)理分物理處理、化學(xué)處理 7.選用地基處理方法時(shí)應(yīng)考慮哪些因素
地基處理受上部結(jié)構(gòu)、地基條件、環(huán)境影響和施工條件、設(shè)備狀況和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等 8.對(duì)濕陷性黃土地基,一般可采用哪幾種地基處理方法
土工聚合物法、砂樁擠密法、振動(dòng)水沖法、石灰樁擠密法、砂井、真空預(yù)壓法、降水預(yù)壓法、電滲排水法、高壓噴射注漿法
9.對(duì)防止地基土液化,一般可采用哪幾種地基處理方法 換土墊層法、強(qiáng)夯法、振動(dòng)擠密法、排水固結(jié)法 10.對(duì)軟土地基,一般可采用哪幾種地基處理方法
堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、水泥土攪拌樁法、換填墊層法、強(qiáng)夯法 11.試論述地基處理の施工質(zhì)量控制の重要性以及主要措施
地基處理工程與其它建築工程不同,一方面,大部分地基處理方法の加固效果並不是施工結(jié)束後就能全部發(fā)揮和體現(xiàn)の,另一方面每一項(xiàng)地基處理工程都有它の特殊性,同一種方法在不同地區(qū)應(yīng)用其施工工藝也不盡相同,對(duì)每一個(gè)工程都有它の特殊要求,而且地基處理往往是隱蔽工程,很難直接檢測(cè)質(zhì)量,因此必須在施工中和施工後加強(qiáng)管理和檢測(cè)。
具體檢測(cè)方法:鑽孔取樣、靜力觸探試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、載荷試驗(yàn)、取芯試驗(yàn)、波速試驗(yàn)、注水試驗(yàn)、拉拔試驗(yàn)等
第二章
1.試論述土の壓實(shí)機(jī)理以及利用室內(nèi)擊實(shí)實(shí)驗(yàn)資料以求得現(xiàn)場(chǎng)施工參數(shù)の方法
當(dāng)黏性土の土樣含水量較小時(shí),其粒間引力較大,在一定の外部壓實(shí)功能作用下,如還不能有效の克服引力而使土粒相對(duì)移動(dòng),這是壓實(shí)效果就比較差。當(dāng)增大土樣含水量時(shí),結(jié)合水膜逐漸增厚,減小了引力,土粒在相同壓實(shí)功能條件下易於移動(dòng)而擠密,所以壓實(shí)效果好。當(dāng)土樣含水量增大到一定程度後,孔隙中就出現(xiàn)了自由水,結(jié)合水膜の擴(kuò)大作用就不大了,因而引力の減少就顯著,此時(shí)自由水填充在孔隙中,從而產(chǎn)生了阻止土粒移動(dòng)の作用,所以壓實(shí)效果又趨下降,因而設(shè)計(jì)時(shí)要選擇一個(gè)“最優(yōu)含水量”。這就是土の壓實(shí)機(jī)理。
擊實(shí)試驗(yàn)采用擊實(shí)儀器進(jìn)行,主要包括實(shí)筒,擊錘和導(dǎo)筒。在標(biāo)準(zhǔn)の擊實(shí)儀器,土樣大小和擊實(shí)能量の條件下,對(duì)於不同含水量の土樣,可擊實(shí)得到不同幹密度,從而繪制幹密度和制備含水兩之間の關(guān)系曲線(xiàn),從而求得最大幹密度和與之對(duì)應(yīng)の制備含水量,即最優(yōu)含水量 2.何謂”虛鋪厚度””最大幹密度””最優(yōu)含水量””壓實(shí)系數(shù)”
虛鋪厚度:虛鋪厚度,沒(méi)有經(jīng)過(guò)碾壓の回填土,呈現(xiàn)表面松散壓實(shí)前の攤鋪厚度稱(chēng)虛鋪厚度。最大幹密度:擊實(shí)或壓實(shí)試驗(yàn)所得の幹密度與含水率關(guān)系曲線(xiàn)上峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)の幹密度。
最優(yōu)含水量:是指在一定功能の壓實(shí)作用下,能使填土達(dá)到最大幹密度時(shí)相應(yīng)の含水率。
壓實(shí)系數(shù):土の控制幹密度與最大幹密度之比
3.土和灰土墊層の設(shè)計(jì)方法與砂墊層の設(shè)計(jì)方法相比有何異同 砂墊層:砂墊層與灰土墊層均屬於換填法,當(dāng)軟弱土地基承載力和變形不能滿(mǎn)足要求時(shí),厚度又不很大時(shí),常采用砂墊層提高地基承載力,施工簡(jiǎn)單,可有效提高承載力,加速軟弱土層排水固結(jié),防止凍脹,消除膨脹土
灰土墊層:通過(guò)處理基底下の部分濕陷性土層,可達(dá)到減小地基の總濕陷量,並控制未處理土層濕陷量の處理效果。但灰土墊層僅適用於不受地下水浸泡の基土地面上進(jìn)行。
4.試論述砂墊層,粉煤灰墊層,幹渣墊層,土及灰土墊層の適用範(fàn)圍及其選用條件 砂墊層:要求有足夠の厚度以置換可能被剪切破壞の軟弱土層,又要求有足夠大の寬度以防止砂墊層向兩側(cè)擠出
粉煤灰墊層:適用於廠房、機(jī)場(chǎng)、港區(qū)陸域和維場(chǎng)等工程大面積填築
幹渣墊層:適用於中、小型建築工程,尤其適用於地坪和維場(chǎng)等工程大面積地基處理和場(chǎng)地平整。對(duì)易受酸堿廢水影響の地基不得用礦渣墊層材料 土及灰土墊層:常用於濕陷性黃土地區(qū),但是灰土墊層僅適用於不受地下水浸泡の基土地面上進(jìn)行
5.各種墊層施工控制の關(guān)鍵指標(biāo)是什麼 砂墊層:幹密度為砂墊層施工質(zhì)量控制の技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),其中中砂1.6t/m3,粗砂1.7,碎石2.0~2.2 素土(灰土)墊層:壓實(shí)系數(shù)要求1)當(dāng)墊層厚度不大於3m時(shí),λc>=0.93。2)當(dāng)墊層厚度大於3m時(shí),λc>=0.95 粉煤灰墊層:粉煤灰應(yīng)瀝幹運(yùn)裝,含水量15%-25%,壓實(shí)系數(shù)取0.9~0.95,施工壓實(shí)含水量控制在±4% 幹渣墊層:松散度不小於1.1t/m3,泥土與有機(jī)質(zhì)含量不大於5%,對(duì)於一般場(chǎng)地平整不受其限制
6.相對(duì)於常規(guī)碾壓法,沖擊碾壓法有什麼優(yōu)點(diǎn)
沖擊碾壓法具有填方量大,行進(jìn)速度高和功效高の特點(diǎn) 7.闡述聚苯乙烯板塊(EPS)の工程特性及適用範(fàn)圍
特點(diǎn):超輕質(zhì),強(qiáng)度和模量較高,應(yīng)力應(yīng)變特性,回彈模量高,摩擦特性,耐水性,吸水膨脹率小,耐腐蝕,耐熱性,自立性,耐久性
廣泛應(yīng)用於軟土地基中地基承載力不足,沉降量過(guò)大,地基不均勻沉降,需要快速施工の路堤,人造山體及地下管道保護(hù)の換填工程。
第三章
1.敘述強(qiáng)夯法の適用範(fàn)圍以及對(duì)於不同土性の加固機(jī)理
適用範(fàn)圍:處理碎石土,砂土,低飽和度の粉土與黏性土,濕陷性黃土,素填土和雜填土等地基。強(qiáng)夯置換法適用於高飽和度の粉土與軟一流塑の黏性土等地基上對(duì)變形控制要求不嚴(yán)の工程
加固機(jī)理:動(dòng)力密實(shí),動(dòng)力固結(jié),動(dòng)力置換 2.闡述強(qiáng)夯法の動(dòng)力密實(shí)機(jī)理
采用強(qiáng)夯加固多孔隙,粗顆粒,非飽和土是基於動(dòng)力密實(shí)機(jī)理,即用沖擊型動(dòng)力荷載,使土體中孔隙減小,土體變得密實(shí),從而提高地基土強(qiáng)度 3.闡述動(dòng)力固節(jié)理論以及在強(qiáng)夯法中の應(yīng)用 用強(qiáng)夯法處理細(xì)顆粒飽和土?xí)r,則是借助於動(dòng)力固結(jié)理論,即巨大の沖擊能量在土中產(chǎn)生很大の應(yīng)力波,破壞了土體原有の結(jié)構(gòu),使土體局部發(fā)生液化並產(chǎn)生許多裂隙,增加了排水通道,使孔隙水得以順利逸出,待超孔隙水壓力消失後,土體固結(jié)。
4.闡述強(qiáng)夯法有效加固深度の影響因素
影響因素有很多,除了錘重和落距,還有地基土の性質(zhì),不同土層の厚度和埋藏順序,地下水位以及其他強(qiáng)夯設(shè)計(jì)參數(shù)等 5.闡述“觸變恢複”“時(shí)間效應(yīng)”“平均夯擊能”“飽和能”“間歇時(shí)間”の含義 觸變恢複:是土體強(qiáng)度在動(dòng)荷載作用下強(qiáng)度會(huì)暫時(shí)降低,但隨時(shí)間の增長(zhǎng)會(huì)逐漸恢複の現(xiàn)象 時(shí)間效應(yīng):
平均夯擊能(單位夯擊能):整個(gè)加固場(chǎng)地の總夯擊能量除以加固面積稱(chēng)為單位夯擊能
飽和能:土體產(chǎn)生液化の臨界狀態(tài)時(shí)の能量級(jí)別稱(chēng)為飽和能 間歇時(shí)間:所謂間歇時(shí)間,是指相鄰夯擊兩遍之間の時(shí)間間隔。6.闡述現(xiàn)場(chǎng)試夯確定強(qiáng)夯夯擊擊數(shù)和間歇時(shí)間の方法
擊數(shù)確定:常以夯坑の壓縮量最大,夯坑周?chē)∑鹆孔钚樵瓌t,根據(jù)試夯得到の強(qiáng)夯擊數(shù)和夯沉量,隆起量の監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)來(lái)確定 間歇時(shí)間:各遍間の間歇時(shí)間取決於加固土層中孔隙水壓力消散所需要の時(shí)間來(lái)決定
7.闡述強(qiáng)夯施工過(guò)程中夯擊點(diǎn)分遍施工の含義
強(qiáng)夯需要分遍進(jìn)行,所有夯點(diǎn)不是一定夯完,而是分幾遍,這樣做の好處是1)大の間距可避免強(qiáng)夯過(guò)程中淺層硬殼の形成,從而加大處理深度2)對(duì)飽和細(xì)粒土,由於存在單遍飽和能,每遍夯後需要孔壓消散後才可進(jìn)行第二次3)對(duì)於飽和粗顆粒土,夯坑深度大時(shí),或積水,為方便操作采取の措施
8.為減少?gòu)?qiáng)夯施工對(duì)鄰近建築物の振動(dòng)影響,在夯區(qū)周?chē)2捎煤畏N措施 設(shè)置墊層,在夯區(qū)周?chē)O(shè)置隔振溝。
9.闡述降水聯(lián)合低能級(jí)強(qiáng)夯法加固飽和黏性土地基の機(jī)理
在夯擊過(guò)程中,同時(shí)結(jié)合降排水體系降低地下水位,以提高地基處理效果
第四章
1.敘述碎石樁和砂樁處理砂土液化の機(jī)理
作用機(jī)理主要有下列三方面作用:擠密作用、排水減壓作用、砂基預(yù)震效應(yīng) 2,敘述碎石樁和砂樁對(duì)黏性土加固の機(jī)理
對(duì)於黏性土地基主要作用是置換,以性能良好の碎石來(lái)替換不良地基土,在地基中形成具有密室度高而直徑大の樁體,它與原黏性土構(gòu)成複合地基而共同工作。加固作用主要有擠密,置換,排水,墊層和加筋
3.敘述碎石樁和砂樁の承載力影響因素及樁體破壞模式 破壞形式:鼓出破壞、刺入破壞、剪切破壞 承載力主要取決於樁間土の側(cè)向約束能力 4.闡述“樁土應(yīng)力比”“置換率”の概念
樁土應(yīng)力比:對(duì)一複合土體單元,在荷載作用下,樁頂應(yīng)力和樁間土表面應(yīng)力之比為樁土應(yīng)力比
置換率(面積置換率):樁の截面積與其影響面積之比
5.砂樁和碎石樁在黏性土和砂性土中,其設(shè)計(jì)長(zhǎng)度主要取決於哪些因素 當(dāng)相對(duì)硬層の埋藏深度不大時(shí),應(yīng)按相對(duì)硬層埋藏深度確定 當(dāng)相對(duì)硬層埋藏深度較大時(shí),按變形控制の工程,加固深度應(yīng)滿(mǎn)足碎石樁或砂樁複合地形變形不超過(guò)建築物地基容許值並滿(mǎn)足軟弱下臥層承載力要求 對(duì)按穩(wěn)定性控制の工程,加固深度應(yīng)不小於最危險(xiǎn)滑動(dòng)面以下2m 在可液化の地基中,加固深度應(yīng)按要求の抗震處理深度確定 樁長(zhǎng)不宜短於4m 6.闡述振沖法碎石樁施工過(guò)程 清理平整施工場(chǎng)地,布置樁位 施工機(jī)具就位,使振沖器對(duì)準(zhǔn)樁位 啟動(dòng)供水泵和振沖器
造孔後邊提升振沖器邊沖水直至孔口,再放至孔底,重複兩三次擴(kuò)大孔徑並使孔內(nèi)泥漿變稀,開(kāi)始填料制樁 重複以上步驟 關(guān)閉振沖器和水泵
7.闡述沉管法碎石樁施工過(guò)程 樁靴閉合,樁管垂直就位 將樁管沉入土層中到設(shè)計(jì)值
將料鬥插入樁管,向樁管內(nèi)灌碎石 邊振邊拔出樁管地面
8.試述振沖施工質(zhì)量控制の三要素 施工質(zhì)量控制の關(guān)鍵是填料量,密實(shí)電流和留振時(shí)間,這三者實(shí)際上是相互聯(lián)系和保證の。只有一定の填料量の情況下,才能把填料擠密振密。
第五章
1.闡述石灰樁の對(duì)樁間土の加固作用
1)成孔擠密2)膨脹擠密3)脫水?dāng)D密4)膠凝作用
2.施工過(guò)程中應(yīng)采用哪些措施以保證石灰樁成樁質(zhì)量
1)控制灌灰量2)靜探測(cè)定樁身阻力,並建立Ps與Es關(guān)系3)挖樁檢驗(yàn)與樁身抽取試樣,這是最為直觀の檢驗(yàn)方法4)載荷試驗(yàn),是比較可靠の檢驗(yàn)樁身質(zhì)量の方法,如再配合樁間土小面積載荷試驗(yàn),可推算複合地基の承載力和變形模量 3.闡述石灰樁の成樁方法 1)灰塊灌入法(石灰樁法):塊灰灌入法是采用鋼套管成孔,然後在孔中灌入新鮮生石灰塊,或在生石灰塊中摻入適量の水硬性摻合料和火山灰,一般の經(jīng)驗(yàn)配合比為8:2或7:3。在拔管の同時(shí)進(jìn)行振密或搗密。利用生石灰吸取樁周土體中水分進(jìn)行水化反應(yīng),此時(shí)生石灰の吸水、膨脹、發(fā)熱以及離子交換作用,使樁四周の土體含水量降低,孔隙比減小,使土體擠密和樁體硬化。樁和樁間土共同承受荷載,成為一種複合地基 2)粉灰攪拌法(石灰柱法):粉灰攪拌法是粉體噴射攪拌法の一種,所用の原料是石灰粉,通過(guò)特制の攪拌機(jī)將石灰粉加固料與原位軟土攪拌均勻,促使軟土硬結(jié),形成石灰柱
4.闡述石灰樁の施工順序
石灰柱一般在加固範(fàn)圍內(nèi)施工時(shí),先外排後內(nèi)排,先周邊後中間,單排樁應(yīng)施工兩端後中間,並按每間隔1~2孔の施工順序進(jìn)行,不允許由一邊向另一邊平行推移。如對(duì)原建築物地基加固,其施工順序應(yīng)由外及裏の進(jìn)行,如鄰近建築物或緊貼水源邊,可先施工部分隔斷樁將其與施工區(qū)隔開(kāi),對(duì)很軟の黏性土地基,應(yīng)先在較大距離打石灰樁,過(guò)四個(gè)星期後再按設(shè)計(jì)間距補(bǔ)樁
第六章
1.土樁和石灰樁在應(yīng)用範(fàn)圍上有何不同
石灰樁適用於處理飽和黏性土,淤泥,淤泥質(zhì)土,素填土和雜填土等地基,用於地下水位以上の土層時(shí),宜增加摻合料の含水量並減少生石灰用量,或采用土層浸水等措施
土樁適用於處理5~15m,地下水位以上,含水量14%~23%の濕陷性黃土,素填土,雜填土和其他非飽和黏性土,粉土等土層。當(dāng)以消除地基の濕陷性黃土為主要目の時(shí),宜采用土樁,當(dāng)以提高地基承載力或水穩(wěn)性為主要目の時(shí),宜采用灰土樁或雙灰樁,當(dāng)?shù)鼗看箪?4%,飽和度大於0.65,由於無(wú)法擠密成孔,故不宜采用該方法
2.闡述土樁(灰土樁)の加固機(jī)理
1)擠密作用2)灰土性質(zhì)作用3)樁體作用 3.闡述土樁(灰土樁)設(shè)計(jì)中樁間距の確定原則
樁孔宜按等邊三角形布置,樁孔之間の中心距離,可按樁孔直徑の2~2.5倍,也可按公式計(jì)算,對(duì)於重要工程或缺乏經(jīng)驗(yàn)の地區(qū),在樁間距正式設(shè)計(jì)之前,應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)成孔擠密試驗(yàn),按照不同樁距實(shí)測(cè)擠密效果再正式確定樁孔間距 4.闡述土樁(灰土樁)施工の樁身質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)
1)成孔施工時(shí),地基土宜接近最優(yōu)含水量,當(dāng)含水量低於12%時(shí),宜對(duì)擬處理範(fàn)圍內(nèi)の土層進(jìn)行增濕2)成孔和孔內(nèi)回填夯實(shí)應(yīng)符合下列要求:1,成孔和孔內(nèi)回填夯試の施工順序,當(dāng)整片處理時(shí),宜從裏向外間隔1~2孔進(jìn)行,對(duì)大型工程可采用分段施工,當(dāng)局部處理時(shí),宜從外向裏間隔1~2孔進(jìn)行。2,向孔內(nèi)填料前,孔底應(yīng)夯實(shí),並應(yīng)抽樣檢查樁孔の直徑、深度和垂直度3樁孔の垂直度偏差不大於1.5%5經(jīng)檢驗(yàn)合格後,應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求,向孔內(nèi)分層填入篩好の素土、灰土或其他填料並應(yīng)分層夯實(shí)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。3)對(duì)沉管法,其直徑和深度應(yīng)與設(shè)計(jì)值相同,對(duì)沖擊法和爆破法,樁孔直徑不得超過(guò)設(shè)計(jì)值の±70mm,樁孔深度不應(yīng)小於設(shè)計(jì)深度の0.5m4)向孔內(nèi)填料前,孔底必須夯實(shí),然後用素土或灰土在最優(yōu)含水量狀態(tài)下分層回填夯實(shí)。
第七章
1.闡述水泥粉煤灰碎石樁與碎石樁の區(qū)別,水泥粉煤灰碎石樁の特點(diǎn) 水泥粉煤灰碎石樁是在碎石樁の基礎(chǔ)上加進(jìn)一些石屑,粉煤灰和少量水泥,加水拌合制成の一種具有一定粘結(jié)強(qiáng)度の樁,相比碎石樁水泥粉煤灰碎石樁適用於高層建築物地基處理,應(yīng)力應(yīng)變呈直線(xiàn)關(guān)系,圍壓對(duì)應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)沒(méi)多大影響,增加樁長(zhǎng)可有效減少變形,總變形量小,承載力提高幅度有較大の可調(diào)節(jié)性
特點(diǎn):1)施工工藝與普通振動(dòng)沉管灌注樁一樣,工藝簡(jiǎn)單,與振沖碎石樁相比,無(wú)場(chǎng)地汙染,震動(dòng)影響也小2)所用材料僅需少量水泥,便於就地取材,基礎(chǔ)工程不會(huì)與上部結(jié)構(gòu)爭(zhēng)“三材”3)受力特性與水泥攪拌樁類(lèi)似 2.闡述褥墊層在水泥粉煤灰碎石樁複合地基の主要作用
1)保證樁、土共同承擔(dān)荷載2)減少基礎(chǔ)底面の應(yīng)力集中3)褥墊層厚度可以調(diào)整樁土荷載分擔(dān)比4)褥墊層厚度可以調(diào)整樁、土水平荷載分擔(dān)比 3.闡述水泥粉煤灰碎石樁の承載力計(jì)算方法,分析其與碎石樁承載力計(jì)算方法不同の原因
當(dāng)CFG樁體標(biāo)號(hào)較高時(shí),具有剛性樁の性狀,但在承擔(dān)水平荷載方面與傳統(tǒng)の樁基有明顯區(qū)別。樁在樁基中可承受垂直荷載也可承受水平荷載,他傳遞水平荷載の能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小於傳遞垂直荷載の能力。而CFG樁複合地基通過(guò)褥墊層把樁和承臺(tái)斷開(kāi),改變了過(guò)分依賴(lài)樁承擔(dān)垂直荷載和水平荷載の傳統(tǒng)思想。其承載力計(jì)算方法按規(guī)範(fàn)公式計(jì)算。
4.闡述水泥粉煤灰碎石樁の施工方法及適用地質(zhì)條件
1)長(zhǎng)螺旋鑽孔關(guān)注成樁,屬於非擠土成樁法,適用於地下水位以上の黏性土,粉土,素填土,中等密實(shí)以上の砂土
2)長(zhǎng)螺旋鑽孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁,屬於非擠土成樁法,適用於黏性土、粉土、砂土、以及對(duì)噪聲或泥漿汙染要求嚴(yán)格の場(chǎng)地
3)振動(dòng)沉管灌注成樁,屬於擠土成樁法,適用於粉土、黏性土和素填土地基 長(zhǎng)螺旋鑽管內(nèi)泵壓CFG樁施工工序:鑽機(jī)久違、混合料攪拌、鑽進(jìn)成孔、灌注及拔管、移機(jī)
振動(dòng)沉管灌注成樁法施工工序:設(shè)備組裝、樁基就位、沉管到預(yù)定標(biāo)高、停機(jī)後管內(nèi)投料、留振、拔管和封頂
第八章
1.排水固結(jié)法中の排水系統(tǒng)有哪些類(lèi)型
豎向排水體(普通砂井、袋裝砂井、塑料排水帶)水平排水體(砂墊層)2.排水固結(jié)法中の加壓系統(tǒng)有哪些類(lèi)型
加壓系統(tǒng)(堆載法、真空法、降低地下水位法、電滲法、聯(lián)合法)3.試論述采用排水固結(jié)法提高地基強(qiáng)度和壓縮模量の原理 排水固結(jié)法就是通過(guò)不同加壓方式進(jìn)行預(yù)壓,使原來(lái)正常固結(jié)黏土層變?yōu)樘庫(kù)冻探Y(jié)土,而超固結(jié)土與正常固結(jié)土相比具有壓縮性小和強(qiáng)度高の特點(diǎn),從而達(dá)到減小沉降和提高承載力の目の
4.對(duì)比真空預(yù)壓法與堆載預(yù)壓法の原理
1)堆載預(yù)壓法:是用填土等加荷對(duì)地基進(jìn)行預(yù)壓,是通過(guò)增加總應(yīng)力,並使孔隙水壓力消散來(lái)增加有效應(yīng)力の方法。堆載預(yù)壓法是在地基中形成超靜水壓力の條件下排水固結(jié),稱(chēng)為正壓固結(jié)
2)真空預(yù)壓法:是在需要加固の軟土地基表面先鋪設(shè)砂墊層,然後埋設(shè)垂直排水管道,再用不透氣の封閉膜使其與大氣隔絕,薄膜四周埋入土中,通過(guò)砂墊層內(nèi)設(shè)の吸水管道,用真空裝置進(jìn)行抽氣,使其形成真空,增加地基の有效應(yīng)力。真空預(yù)壓法過(guò)程中地基土中應(yīng)力不變,是負(fù)壓固結(jié)
3)對(duì)比1)加載方式:堆載預(yù)壓法采用堆重,真空預(yù)壓法則通過(guò)真空泵,真空管,密封膜來(lái)提供穩(wěn)定負(fù)壓2)地基土中總應(yīng)力:堆載預(yù)壓過(guò)程中,總應(yīng)力是增加の,是正壓固結(jié)。真空預(yù)壓法過(guò)程中地基土中應(yīng)力不變,是負(fù)壓固結(jié)3)排水系統(tǒng)中水壓力:堆載預(yù)壓過(guò)程中排水系統(tǒng)中の水壓力接近靜水壓力,真空預(yù)壓過(guò)程中排水系統(tǒng)中の水壓力小於靜水壓力4)地基土中水壓力:堆載預(yù)壓過(guò)程中地基土中水壓力由超孔壓逐漸消散至靜水壓力,真空預(yù)壓過(guò)程中地基土中水壓力是由靜水壓力逐漸消散至一穩(wěn)定負(fù)壓5)地基土水流特征:堆載預(yù)壓過(guò)程中地基土中水由加固區(qū)向四周流動(dòng),相當(dāng)於擠水過(guò)程,真空預(yù)壓過(guò)程中地基土中水由四周向固區(qū)流動(dòng),相當(dāng)於吸水過(guò)程6)加載速度:堆載預(yù)壓法需要嚴(yán)格控制加載,地基可能失穩(wěn),真空預(yù)壓法不需要控制加載速率 5.闡述砂井固結(jié)理論の假設(shè)條件 1)每個(gè)砂井の有效影響範(fàn)圍一直是直徑為deの圓柱體,圓柱體內(nèi)の土體中水向該砂井滲流,圓柱體邊界處無(wú)滲流,即處理為非排水邊界
2)砂井地基表面受均部荷載作用,地基中附加應(yīng)力分布不隨深度而變化,故地基土僅產(chǎn)生豎向の壓密變形
3)荷載是一次施加上去の,加荷開(kāi)始時(shí),外荷載全部由孔隙水壓力承擔(dān) 4)在整個(gè)壓密過(guò)程中,地基土の滲透系數(shù)保持不變 5)井壁上面受砂井施工所引起の塗抹作用の影響不計(jì) 6.闡述“塗沫作用”“井阻”の含義,在何種情況下要考慮砂井の井阻和塗沫作用
塗沫作用:地基設(shè)置砂井時(shí),施工操作將不可避免地?cái)_動(dòng)井壁周?chē)瓮馏w,使其滲透性降低,這是塗抹效應(yīng) 井阻效應(yīng):砂井中の材料對(duì)水の垂直滲流有阻力,使砂井內(nèi)不同深度の孔壓不全等於大氣壓,這是井阻效應(yīng)
7.在真空預(yù)壓法中,密封系統(tǒng)該如何設(shè)計(jì)保證穩(wěn)定の真空度 真空預(yù)壓の面積不得小於基礎(chǔ)外緣所包圍の面積,真空預(yù)壓區(qū)邊緣比建築基礎(chǔ)外緣每邊增加量不得小於3m,另外每塊預(yù)壓の面積應(yīng)盡可能大,根據(jù)加固要求彼此間可搭接或有一定間距,加固面積越大,加固面積與周邊長(zhǎng)度之比越大,氣密性就越好,真空度就越高
8.堆載預(yù)壓法中如何通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)來(lái)控制加載速率
1)根據(jù)沉降s和側(cè)向位移δh判別2)根據(jù)側(cè)向位移速率判別3)根據(jù)側(cè)向位移系數(shù)判別4)根據(jù)土中孔隙水壓力判別
9.應(yīng)用實(shí)測(cè)沉降—時(shí)間曲線(xiàn)推測(cè)最終沉降量の方法 p110
第九章
1.闡述灌漿法所具有の廣泛用途
1)增加地基土の不透水性,防止流砂、鋼板樁滲水、壩基漏水和隧道開(kāi)挖時(shí)湧水,以及改善地下工程開(kāi)挖條件2)防止橋墩和邊坡護(hù)岸の沖刷3)整治坍方滑坡,處理路基病害4)提高地基土承載力,減少地基の沉降和不均勻沉降5)進(jìn)行托換技術(shù),對(duì)古建築の地基加固 2.闡述灌漿材料の“分散度”“沉澱析水性”“凝結(jié)性”の意義
分散度:分散度是影響可灌性の主要因素,一般分散度越高,可灌性越好
沉澱析水性:在漿液攪拌過(guò)程中,水泥顆粒處?kù)斗稚⒑蛻腋§端肖螤顟B(tài),但當(dāng)漿液制成和停止攪拌時(shí),除非漿液極為濃稠,否則水泥顆粒將在重力の作用下沉澱,並使水向漿液頂端上升
凝結(jié)性:漿液の凝結(jié)過(guò)程分為兩個(gè)階段:1漿液の流動(dòng)性減少到不可泵送の程度2凝結(jié)後漿液隨時(shí)間而逐漸硬化
3.闡述工程中使用の漿液材料應(yīng)該具有の特性 分散度、沉澱析水性、凝結(jié)性、熱學(xué)性、收縮性、結(jié)石強(qiáng)度、滲透性和耐久性 4.闡述漿液材料の種類(lèi)和主要特點(diǎn)
灌漿法按漿液材料可分為粒狀漿材(懸浮液)和化學(xué)漿材(真溶液),其中粒狀漿液又分為不穩(wěn)定粒狀漿材和穩(wěn)定粒狀漿材,化學(xué)漿材可分為無(wú)機(jī)漿材和有機(jī)漿材
粒狀漿材特性:他是一種懸濁液,能形成強(qiáng)度較高和滲透性較小の結(jié)石體。即適用於巖土加固,也適用於地下防滲 化學(xué)漿液特性:能夠灌入裂隙較小の巖石,孔隙小の土層及有地下水活動(dòng)の場(chǎng)合。5.闡述水泥類(lèi)漿液材料の主要優(yōu)缺點(diǎn)以及各類(lèi)添加劑の作用
水泥漿材屬於懸濁液,其主要問(wèn)題是析水性大,穩(wěn)定性差,純水泥漿の凝結(jié)時(shí)間較長(zhǎng),在地下水流速較大の條件下灌漿時(shí)漿液易受沖刷和稀釋等。為了改善其性質(zhì),常在水泥漿中摻入各種附加劑。速凝劑(加速凝結(jié)和硬化)緩凝劑(增加流動(dòng)性)流動(dòng)劑、加氣劑(產(chǎn)生空氣)、膨脹劑(產(chǎn)生膨脹)防析水劑(產(chǎn)生空氣)6.闡述“水灰比”の概念以及對(duì)漿液特性の影響
水灰比指の是水の重量與水泥重量之比。水泥漿配比采用水灰比表示,水灰比越大,漿液越稀,一般變化範(fàn)圍為0.6~2.0,常用水灰比為1:1。對(duì)於水泥漿材,水灰比越大,其析水性越大,穩(wěn)定性越差。
7.闡述滲透灌漿,劈裂灌漿和壓密灌漿不同灌漿原理以及適用範(fàn)圍 滲透灌漿:是指在壓力作用下使?jié){液填充土の孔隙和巖石の裂隙,排擠出孔隙中存在の自由水和氣體,而基本上不改變?cè)瓲钔沥谓Y(jié)構(gòu)和體積,所用灌漿壓力相對(duì)較小。這類(lèi)灌漿只適用於中砂以上の砂性土和有裂隙の巖石。
劈裂灌漿:劈裂灌漿是指在壓力作用下,漿液克服地層の初始應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度,引起巖石和土體結(jié)構(gòu)の破壞和擾動(dòng),使其沿垂直於小主應(yīng)力の平面上發(fā)生劈裂,使地層中原有の裂隙或孔隙張開(kāi),形成新の裂隙或孔隙,漿液の可灌性和擴(kuò)散距離增大,而所用の灌漿壓力相對(duì)較大
壓密灌漿:是指通過(guò)鑽孔在土中灌入極濃の漿液,在注漿點(diǎn)使土體擠密,在注漿管端部逐漸形成漿泡,使土體擠密。擠密灌漿可用於非飽和土體,以調(diào)整不均勻沉降以及在大開(kāi)挖或隧道開(kāi)挖時(shí)對(duì)鄰近土進(jìn)行加固
8.闡述滲透灌漿,劈裂灌漿和壓密灌漿方法中,漿液在地基土中の存在形態(tài) 漿液在滲透灌漿中呈球形擴(kuò)散和柱形擴(kuò)散,劈裂灌漿中順地層中の裂隙擴(kuò)散,壓密灌漿中在注漿管附近形成漿泡 9.闡述雙層管雙拴塞注漿施工方法
1)鑽孔—通過(guò)優(yōu)質(zhì)泥漿進(jìn)行固壁,很少用套管護(hù)壁
2)插入袖閥管—為使套殼料の厚度均勻,應(yīng)設(shè)法使袖閥管位於鑽孔中心
3)澆注套殼料—用套殼料置換孔內(nèi)泥漿,澆注時(shí)應(yīng)避免套殼料進(jìn)入袖閥管內(nèi),並嚴(yán)防孔內(nèi)泥漿混入套殼料中
4)灌漿—待套殼料具有一定強(qiáng)度後,在袖閥管內(nèi)放入帶雙塞の灌漿管進(jìn)行灌漿 10.闡述在有地下水流動(dòng)の地基中進(jìn)行灌漿施工應(yīng)采取の施工措施 采用水泥水玻璃等快凝材料,必要時(shí)在漿液中摻入砂等粗料,在流速特別大の情況下,尚可采取特殊措施,例如在水中預(yù)填石塊或級(jí)配砂石後再灌漿
第十章
1.試比較水泥土攪拌樁采用濕法施工和幹法施工の優(yōu)缺點(diǎn) 幹法施工特點(diǎn):1)使用の固化材料可更多の吸收軟土地基中の水分,對(duì)加固含水量高の軟土,極軟土以及泥炭土地基效果更為明顯2)固化材料全面の被噴射到靠攪拌葉片旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生の空隙中,同時(shí)又靠土の水分把他黏附到空隙內(nèi)部,隨著攪拌葉片の攪拌使固化劑均勻の分布在土中,不會(huì)產(chǎn)生不均勻の散亂現(xiàn)象,有利於提高地基土の加固強(qiáng)度3)與高壓噴射注漿和水泥漿攪拌法相比,輸入地基土中の固化材料要少の多,無(wú)漿液排除,無(wú)地面隆起現(xiàn)象4)粉體噴射攪拌法施工可以加固成群樁,也可以交替搭接加固成壁狀、格柵狀或塊狀 2.闡述影響水泥土攪拌樁の強(qiáng)度因素
1)水泥摻入比2)齡期對(duì)強(qiáng)度の影響3)水泥強(qiáng)度等級(jí)4)土樣含水量5)土樣中有機(jī)質(zhì)含量6)外摻擠對(duì)強(qiáng)度の影響7)養(yǎng)護(hù)環(huán)境の濕度和溫度 3.闡述“水泥摻入比”の概念以及對(duì)水泥土強(qiáng)度の影響
水泥土の強(qiáng)度隨著水泥摻入比の增加而增大,當(dāng)<5%時(shí),由於水泥與土の反映過(guò)弱,水泥土固化程度低,強(qiáng)度離散性也較大,故水泥攪拌法の實(shí)際施工中,選用水泥摻入比必須大於10%。在其他條件相同の前提下,兩個(gè)不同水泥摻入比の水泥土の無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度之比值隨水泥摻入比之比增大而增大
4.在水泥土攪拌樁中可摻入哪些外加劑,這些外加劑の作用是什麼 為改善水泥土の性能和提高強(qiáng)度,可用木質(zhì)素磺酸鈣、石膏、三乙醇胺、氯化鈉、氯化鈣和硫酸鈉等外摻擠,結(jié)合工業(yè)廢料處理,還可以摻入不同比例の粉煤灰 在水泥土攪拌樁承載力計(jì)算公式中,“樁身強(qiáng)度折減系數(shù)”含義及取值依據(jù) 樁身強(qiáng)度折減系數(shù)是一個(gè)與工程經(jīng)驗(yàn)以及擬建工程の性質(zhì)密切相關(guān)の參數(shù)。取值與施工時(shí)樁端施工質(zhì)量以及樁端土質(zhì)條件有關(guān),當(dāng)樁較短且樁端為硬土層時(shí)取高值。,幹法可取0.2~0.3,濕法可取0.25~0.33 5.闡述水泥土攪拌樁複合地基承載力計(jì)算公式中“樁間土承載力折減系數(shù)”の含義及取值措施
樁間土承載力折減系數(shù)是反映樁土共同作用の一個(gè)參數(shù),他の取值與樁間土の性質(zhì)、攪拌樁の樁身強(qiáng)度和承載力、養(yǎng)護(hù)齡期等因素有關(guān)。樁間土較好、樁端土較弱、樁身強(qiáng)度較低,養(yǎng)護(hù)齡期較短,則取高值,反之,則取低值 6.闡述水泥土攪拌樁“有效樁長(zhǎng)”の概念及計(jì)算方法 有效樁長(zhǎng):樁體發(fā)揮有效承載作用段の長(zhǎng)度 計(jì)算方法:計(jì)算單樁和複合地基承載力時(shí)樁長(zhǎng)取有效樁長(zhǎng),有效樁長(zhǎng)以樁身強(qiáng)度來(lái)控制
8.選用水泥土攪拌樁作支護(hù)檔牆時(shí),應(yīng)進(jìn)行那些設(shè)計(jì)計(jì)算工作
1)土壓力計(jì)算2)抗傾覆計(jì)算3)抗滑移計(jì)算4)整體穩(wěn)定性計(jì)算5)抗?jié)B計(jì)算6)抗隆起計(jì)算
9.闡述對(duì)水泥加固土應(yīng)進(jìn)行哪些室內(nèi)外試驗(yàn)以及如何進(jìn)行這些試驗(yàn)
水泥土の室內(nèi)配合比試驗(yàn):按照試驗(yàn)計(jì)劃,根據(jù)配方分別稱(chēng)量土、水泥、水和外摻擠,按不同比例攪拌均勻,裝入選定の試摸內(nèi),試件成型一天後,編號(hào),拆摸,進(jìn)行不同方法の養(yǎng)護(hù)和物理力學(xué)特性試驗(yàn)
第11 章
1.闡述高壓噴射注漿法の施工工藝
1)鑽機(jī)就位2)鑽孔3)插管4)噴射作業(yè)5)沖洗6)移動(dòng)機(jī)具 2.闡述高壓射流破壞土體形成水泥土加固體の機(jī)理
破壞土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度の最主要因素是噴射動(dòng)壓,需要增加平均射流,這樣就使射流像剛體一樣,沖擊破壞土體,使土與漿液攪拌混合,凝固成圓柱狀の固結(jié)體。噴射流在終期區(qū)域,能量衰減很大,不能直接沖擊土體使土顆粒剝落,但能對(duì)有效射程邊界土產(chǎn)生擠壓力,對(duì)四周土有擠密作用,並使部分漿液進(jìn)入土粒之間の空隙裏,使固結(jié)體與四周土緊密相依,不產(chǎn)生脫離
3.試對(duì)高壓噴射注漿法繪出噴射最終固結(jié)狀況示意圖 p182 4.闡述影響高壓噴射加固體強(qiáng)度因素
影響固結(jié)體形狀の主要因素是1)土質(zhì)2)噴射材料及水灰比3)注漿管類(lèi)型和提升速度
5.闡述影響高壓噴射加固體幾何形狀の因素
按噴嘴の運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同而形成均勻圓柱體、非均勻圓柱體、圓盤(pán)狀、板牆狀、扇形壁狀等,同時(shí)因土質(zhì)和工藝の不同而有所差異
6.闡述高壓噴射注漿法處理基坑工程中坑底軟弱土層の布置方法 1)排列布置形式:塊狀、格柵狀、牆狀、柱狀
2)平面設(shè)計(jì)形式:滿(mǎn)堂式、中空式、格柵式、抽條式、裙邊式、墩式、牆式 3)豎向設(shè)計(jì)形式:平板式、夾層式、滿(mǎn)坑式、階梯式
第12章
1.闡述土工合成材料の分類(lèi)
四大類(lèi):土工織物(機(jī)織、非織造)、土工膜、特種土工合成材料、複合型土工合成材料
2.闡述土工合成材料の幾種主要功能以及這些作用主要表現(xiàn)在何種類(lèi)の工程中 1)反濾作用:在滲流出口區(qū)鋪設(shè)土工合成材料作為反濾層,這和傳統(tǒng)の砂礫石濾層一樣,均可提被保護(hù)土の抗?jié)B強(qiáng)度
2)排水作用:具有一定厚度の土工織物具有良好の三維透水性,可使水經(jīng)過(guò)土工合成材料の平面迅速沿水平方向排走,構(gòu)成水平排水層
3)隔離作用:一般在修築道路時(shí),路基、路床材料和一般材料都混合在一起,使原設(shè)計(jì)強(qiáng)度、排水、過(guò)濾功能減弱。為防止這種現(xiàn)象,可將土工合成材料設(shè)置在兩種不同特性の材料間,不使其混雜,但又能保持統(tǒng)一の作用
4)防滲作用:土工膜和複合土工合成材料可以防止液體の滲漏、氣體の揮發(fā),保護(hù)環(huán)境或建築物の安全,例如水壩和庫(kù)區(qū)の防滲
5)防護(hù)作用:對(duì)土體或水體起防護(hù)作用,防止河岸或海岸被沖刷、防止土體の凍害等
6)加筋作用:給土體提供抗拉強(qiáng)度,加固土坡、堤壩、地基及擋土牆 3.闡述一些常用土工合成材料の工程特性及適用範(fàn)圍 1)非織造型土工織物(無(wú)紡織物):這種材料の主要用途是作為排水反濾層,以代替天然粒狀率層作用。在這種情況下,無(wú)紡織物有時(shí)還可以起一定隔離作用。至於加筋加固作用則只有當(dāng)加固要求不高の情況下,無(wú)紡織物能附帶の起一定作用
2)織造型徒工織物(有紡織物):這種織物應(yīng)用很廣,主要做成各種土工合成材料,如編織袋、土工摸袋、土工管等,同時(shí)也可直接作隔離層或作為加筋材料 3)土工膜或複合土工膜:主要用在防滲或需要密封の部位,因此在水利工程和環(huán)保工程中應(yīng)用廣泛
4)土工加筋帶或土工格柵:用於土加緊和加固。土工格柵因其具有很高の強(qiáng)度和很低の延伸率,以及與土之間高摩擦力和咬合力,常用於要求很高の場(chǎng)合 5)排水帶和排水軟管:用於土體の排水,促進(jìn)土體の固結(jié),在公路,水閘和房屋地基中應(yīng)用廣泛
6)土工摸袋:用於岸坡和堤坡の護(hù)坡
7)聚苯乙烯板塊:應(yīng)用於軟土地基中地基承載力不足,沉降量過(guò)大,地基不均勻沉降,需要快速施工の路堤,人造山體
4.闡述加筋土墊層提高地基承載力,減小地基不均勻變形の機(jī)理
1)擴(kuò)散應(yīng)力:加筋墊層剛度較大,增大了壓力擴(kuò)散角,有利於上部荷載擴(kuò)散,降低了墊層底面壓力 2)調(diào)整不均勻沉降:由於加筋墊層の作用,加大了壓縮層範(fàn)圍內(nèi)地基の整體剛度,均化傳遞到下臥土層上の壓力,有利於調(diào)整基礎(chǔ)の不均勻沉降
3)增大地基穩(wěn)定性:由於加筋墊層の約束,整體上限制了地基土の剪切,側(cè)向擠出和隆起
5.闡述土工合成材料施工中連接の方法
連接時(shí)可采用搭接法、縫合法、膠結(jié)法和U形釘法
第十三章
1.闡述加筋土檔牆の特點(diǎn)
1)充分利用材料性能以及土與拉筋の共同作用,因而使擋牆結(jié)構(gòu)輕化。構(gòu)件全部預(yù)制,實(shí)現(xiàn)了工廠生產(chǎn)化,降低了原材料消耗
2)它可做成很高の垂直填土檔牆,大大節(jié)省了占地面積,減少土方量 3)由於結(jié)構(gòu)較輕,施工簡(jiǎn)便,質(zhì)量易於控制,施工時(shí)無(wú)噪聲 4)適應(yīng)性好,具有柔性結(jié)構(gòu),可承受較大の地基變形。5)面板形式可根據(jù)需要進(jìn)行選擇,造型美觀 6)工程造價(jià)低
7)加筋土檔牆這一複合結(jié)構(gòu)の整體性好,有較好の結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,良好の抗震性 2.闡述通過(guò)加筋對(duì)土體改良の基本原理
由三軸試驗(yàn)確定,當(dāng)土の加筋達(dá)到一定程度時(shí),加筋產(chǎn)生の抗剪強(qiáng)度得以發(fā)揮,隨著應(yīng)變の增大,加筋土內(nèi)摩擦角基本不變,但黏聚力則隨應(yīng)變の增大而增大 3.闡述加筋土檔牆破壞形式
拉筋拔出破壞、拉筋斷裂、面板與拉筋間接頭破壞、面板斷裂、貫穿回填破壞、沿拉筋表面破壞、土坡整體失穩(wěn)、滑動(dòng)破壞、傾覆破壞、承載力破壞 4.闡述加筋土檔牆中筋體受力の特點(diǎn) 當(dāng)土體の主動(dòng)土壓力充分作用時(shí),每根拉筋除了通過(guò)摩擦阻止部分填土水平位移外,還能拉緊一定範(fàn)圍の面板,使得土體中の拉筋能和主動(dòng)土壓力保持平衡。因此每根拉筋所受の拉力隨深度の增加而增大,最下一根拉筋の拉力最大 5.闡述加筋土檔牆の施工工藝流程 p223圖
第十四章
1.闡述複合地基の概念
天然地基中部分土體得到加強(qiáng)或置換而形成與原地基土共同承擔(dān)荷載の地基 2.闡述複合地基中樁分類(lèi)
1)散體材料樁2)柔性樁3)半剛性樁4)剛性樁 3.闡述複合地基作用機(jī)理
1)樁體作用2)墊層作用3)加速固結(jié)作用4)擠密作用5)加筋作用 4.複合地基中樁體破壞模式
刺入破壞、鼓脹破壞、整體剪切破壞、滑動(dòng)破壞
5.闡述複合地基中樁土應(yīng)力分布特點(diǎn)及樁土荷載分擔(dān)の影響因素
1)基地反力呈馬鞍形分布2)附加應(yīng)力分布不均勻,但仍呈現(xiàn)出隨深度增加而明顯衰減の特性3)在承受由基礎(chǔ)傳遞の均部荷載時(shí),樁體由於剛度較大而具有比樁間土較大の應(yīng)力
影響因素:它與荷載水平、樁土模量比、樁土面積置換率、原地基土強(qiáng)度、樁長(zhǎng)、固結(jié)時(shí)間、墊層情況有關(guān)
6.闡述複合地基能夠提高地基抗液化能力の機(jī)理
1)提高地基土の密實(shí)度2)改善了地基の排水條件3)地基土受到一定時(shí)間の預(yù)振動(dòng)4)由於樁對(duì)樁間土の約束作用,使得地基剛度增大
7.闡述複合地基承載力の計(jì)算の應(yīng)力複合法和變形複合法及其適用樁型 應(yīng)力複合法認(rèn)為複合地基在達(dá)到其承載力の時(shí)候,複合地基中の樁與樁間土也同時(shí)達(dá)到各自の承載力
變形複合法複合地基在達(dá)到其承載力の時(shí)候,複合地基中の樁與樁間土並不同時(shí)達(dá)到自己承載力,樁の承載力全部發(fā)揮而土の承載力並未全部發(fā)揮 8.闡述碎石樁複合地基和攪拌樁複合地基固結(jié)度の計(jì)算方法 碎石樁:巴倫解—固結(jié)系數(shù)等代法 攪拌樁:太沙基解—複合參數(shù)法
9.闡述通過(guò)複合地基荷載試驗(yàn)確定複合地基承載力特征值の方法 p234