土力學(xué)試題及答案

1、1第 1 章 土的物理性質(zhì)與工程分類一.填空題1.顆粒級(jí)配曲線越平緩，不均勻系數(shù)越大，顆粒級(jí)配越好。為獲得較大密實(shí)度，應(yīng)選擇級(jí) 配良好的土料作為填方或砂墊層的土料。2.粘粒含量越多，顆粒粒徑越小，比表面積越大，親水性越強(qiáng)，可吸附弱結(jié)合水的含量越 多，粘土的塑性指標(biāo)越大3.塑性指標(biāo)Ip二WL-Wp，它表明粘性土處于可塑狀態(tài)時(shí)含水量的變化范圍，它綜合反映了粘性、可塑性等因素。因此規(guī)范規(guī)定：10：Ip空17為粉質(zhì)粘土，lp.17為粘土4.對(duì)無(wú)粘性土，工程性質(zhì)影響最大的是土的密實(shí)度，工程上用指標(biāo)e、Dr來(lái)衡量。5.在粘性土的物理指標(biāo)中，對(duì)粘性土的性質(zhì)影響較大的指標(biāo)是塑性指數(shù)Ip。6.決定無(wú)粘性土工程性

2、質(zhì)的好壞是無(wú)粘性土的相對(duì)密度，它是用指標(biāo)Dr來(lái)衡量。w wp7.粘性土的液性指標(biāo)IL，它的正負(fù)、大小表征了粘性土的軟硬狀態(tài)，規(guī)范wL Wp按II將粘性土的狀態(tài)劃分為堅(jiān)硬、硬塑、可塑、軟塑、流塑。10某砂層天然飽和重度sat=20kN/m3, 土粒比重Gs=2.68，并測(cè)得該砂土的最大干重度dmaxT7.1kN/m3,最小干重度dminT5.4kN/m3，則天然孔隙比e為 0.68，最大孔隙比emax=0.74，最小孔隙比emin=0.57。11.砂粒粒徑范圍是 0.0752mm，砂土是指大于 2mm 粒徑累計(jì)含量不超過(guò)全重50%， 而大 于0.075mm 粒徑累計(jì)含量超過(guò)全重 50%。12.親

3、水性最強(qiáng)的粘土礦物是蒙脫石，這是因?yàn)樗木w單元由兩個(gè)硅片中間夾一個(gè)鋁片組 成，晶胞間露出的是多余的負(fù)電荷，因而晶胞單元間聯(lián)接很弱，水分子容易進(jìn)入晶胞之間， 而發(fā)生膨脹。二問(wèn)答題1e說(shuō)明三相草圖中和一 M 的物理概念。21+e 1 +e1答：代表單元土體中土骨架所占有的體積,1 e體積。液限儀測(cè)定。代表孔隙在單元土體中所占有的3，飽和重度sat，浮重度和干重度d的物理概念和相互關(guān)系,sat -一d -。四、計(jì)算題w二匹=0.10240.0992100% =11.3%0.0992m,= w ms= 0.15* 2.71 = 0.4071VvV -VseVsVs=17.6kN /m3，含水量w =

4、8.6%，土粒相對(duì)密度Gs二2.66,1.說(shuō)明土的天然重度并比較同一土中的sat、d的數(shù)值大小。sat、satmsVV：?wg,-msVs；wg,msV1.某地基土樣數(shù)據(jù)如下：環(huán)刀體積360cm，濕土質(zhì)量 0.1204kg，土質(zhì)量0.0992kg，土粒相對(duì)密度為 2.71，試計(jì)算：天然含水量w，天然重度，干重度d，孔隙比e。專叱10刃0臥5360m,O92emo 16Nj/cm3V 60msVsGs2.71VveVsV-Vs60-366“63936.62.若原狀土樣的天然密度-2.1t/m3，含水量w = 15%，土顆粒相對(duì)密度Gs=2.71，試計(jì)算孔隙比 e.3答：設(shè)Vs=1m,ms二Gs2

5、.71tmsms+mw2.71+0.407V-2.1= 1.484m33測(cè)得沙土的天然重度4取小孔隙比emin=0.462，最大孔隙比emax- 0.71，試求沙土的相對(duì)密度Dr。5m msmw266.229=1.641cm3V二PY/g1.76V -VsVve二VsVs0.71641=0.278emax_Omin0.71-.462Demax er二34.某干沙土樣重度為 16.6KN/m，土粒相對(duì)密度 G2.69，置于雨中，若砂樣體積不變,飽和度增加到 40%，求砂樣在雨中的孔隙比。m答：設(shè)Vs= 1cm3mswGsVs二2.69g Vs二?d空9=1.621.66Vv V _Vs=0.62

6、5.某工地進(jìn)行基礎(chǔ)施工時(shí)，需在土中加水以便將土夯實(shí)，現(xiàn)取e =-VsVs土樣 1000g，測(cè)其含水量為 20%，根據(jù)施工要求，將土的含水量增加20%，問(wèn)應(yīng)在土樣內(nèi)加多少水？答：由w =mw100%得ms二m/(1 w) =1000/(1 0.2) =833gmsmw二m-m$= 167g需加水量為m = 0.4ms-mw二0.4* 833-167二166g6.某工程地質(zhì)勘察中，取原狀土60cm3,重 99.15g，烘干后重 78.05g, G2.67，求此土的孔隙比和飽和度。答：mw=m-ms=99.15-78.05 =20.65gmsVww/沁曲Vs=Gsw7805二29.23cm32.67

7、義=1.053 SrVw20.65Vs29.23Vv60 _ 29.23 _ 067 17 某土樣的干重度d=15.4kN / m3，含水量w=19.3%，土粒相對(duì)密度ds2.73，求Sr3設(shè)Vs1cm, 則m$- GsVs w二2.73g答：設(shè)Vs=1cm3則ms=VsGs幾二2.66g= wms= 0.086 2.66 = 0.229g67Sr上100%Vw100%0.52768.2%VvV -Vs1.773-1的應(yīng)力與變形14.什么是基底壓力？答：建筑物的荷載是通過(guò)自身基礎(chǔ)傳給地基的。基底壓力是作用于基礎(chǔ)底面上的荷載效應(yīng), 它與荷載的大小和分布、基礎(chǔ)的剛度、基礎(chǔ)的埋深以及地基土的性質(zhì)等多

8、種因素有關(guān)。16.地基變形按其特征分為哪幾種？其定義是什么？答：分為瞬時(shí)沉降、固結(jié)沉降和次壓縮沉降。四、計(jì)算題1.土層分布如圖，計(jì)算土層的自重應(yīng)力，并繪制自重應(yīng)力的分布圖。解：(1) 砂土：設(shè)Vs1=1，則(2)黏土設(shè)Vs2二1則ms2二Vs2Gs2w=2.70gmw2二w2ms2=0.2* 2.70 =0.54gV2ms2 mw2P2.70.5418.4/10=1.76cm3mw二wms=0.193 2.73 = 0.527gmsms2.73mw0.5271-0.527cm3d/g1.54二1.773cm3第二章地基土ms1 -VsV wGs1-2.65gmww1ms1= 0.1* 2.65

9、 = 0.265gmw1w二0.265cm3Vw1Sr0.2650.3793=0.699cmms1 VswVs1Vv12.65-11 0.699g3= 9.71832.某粉土地基如圖，測(cè)得天然含水量w =24%,干密度6 =154t/m, 土粒比重Gs二2.73，地面及地下水位高程分別為35.00 及 30.00m ,汛期水位將上升到 35.5m 高程。試求 25.00 高程處現(xiàn)在及汛期時(shí)的土的自重應(yīng)力。當(dāng)汛期后地下水下降到30.00 高程（此時(shí)土層全以飽和狀態(tài)計(jì)）、25.00m 處的自重應(yīng)力是多少?解：Vs=1，ms二VsGs幾=2.73tmw= wms二0.24* 2.73 = 0.6 5

10、 5sat=19.8kN/m3現(xiàn)在的自重應(yīng)力Cc=19.1*5 9.8* 144.5kPa,汛期時(shí)的自重應(yīng)力 譏=9.8*10 =98kPa地下水下降后；=19.8*5 9.8*5 =148kPa1.圖所示基礎(chǔ)基底尺寸為4m 2m，試求基底平面平均壓力N =G八F =20 4 2 680=840kNM -C F) 0.35=680 0.35=238kN mM2382e0.28m0.33N8406ms2 -Vs2wV2.7-1T763=9.66kN/m2.731.54=1.772m3汛期水位35.50Vs wV2.73-1g1.772= 9.8kN/m3粉土現(xiàn)在水位35.0030.002.73

11、0.6551.7723g =19.1kN/m25.00細(xì)砂心方向的基底壓力分布圖。解：基底平面平均壓力為p0.35m杵孑 瓦F =680kNF G 68020* 2* 2* 4A2*42= 125kN /m2mP和Pmax及Pmin，繪出沿偏4m9149.6360.3710N M 8402383Pmax105二44.63 =kN/m &有一矩形基礎(chǔ),minA W 2 412246底面尺寸4m 8m，埋深 2m，受 4000kN 中心荷載（包括基礎(chǔ)自重）的作用，地基為粉砂層,=19kN/m3，壓縮資料如表所示，試用分層總和法計(jì)算地基最終陳降量。解：略。9.如圖，已知基礎(chǔ)長(zhǎng) 42.5m ,寬 13

12、.3m ,基礎(chǔ)底面附加壓力p0= 240kPa基礎(chǔ)底面鋪有水砂層，地基為粉質(zhì)黏土層，壓縮模量Es=7.5Mpa，滲透系數(shù)k0=0.6 10cm/s，土層厚 8m,底部基巖處附加應(yīng)力為160Pa,試計(jì)算：（1）地基的最終沉降量，（2）計(jì)算地基的固結(jié)系數(shù)。土的豎向固結(jié)系數(shù)q =kEs/w=0.6 10“7.5 103/10 = 4.5 10，cm2/s10.飽和黏土層厚 8m,受大面積荷載p=120kPa作用，該土層初始孔隙比e = 1.0，壓縮系數(shù)a =0.3MPa k =18cm/a，在單面排水條件下問(wèn)加荷一年的沉降量為多少?1 + e 1+10解：粘土層的壓縮模量為Es= 匚16=6.67M

13、Pasa0.30厘e(cuò)r1201000粘土層的最終沉降量為szH68000 = 143.93mmEs豎向固結(jié)系數(shù)c -k（1 e）Vr、a對(duì)于單面排水條件下:年的沉降量為 143.93mm。解：sPHEP0P12E240 1602* 7.5*1038 =213.33mm18 10，(1 1)10000 0.3 10“二120m2/a120 12-1.87582,查表得固結(jié)度接近100%,所以加荷豎向固結(jié)時(shí)間因數(shù)11a =0.3MPa-1,k =1.8cm/a，單面排水，問(wèn)沉降達(dá) 140mm 所需的時(shí)間。1 + e 1+10解：粘土層的壓縮模量為Es6=6.67 MPaa 0.3漢1011.某飽和

14、粘土層厚8m，受大面積荷載p =120kPa 作用，該土層初始孔隙比為e=1.0,=20.67kPa12四、計(jì)算題已知土的即=30,c = 0，問(wèn)該點(diǎn)是否剪損。破壞可能性判斷5=“屛450丄2ctan45。丄2 2=270kPa T1m= 260kPa所以該點(diǎn)未剪損。2.某飽和土樣做三軸固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)， 測(cè)得剪切破壞時(shí)大主應(yīng)力、小主應(yīng)力；3和超孔隙水壓力 U,如下表所示，試用有效應(yīng)力法和總應(yīng)力法確定C、丁及C、。解：（1）將 J、二3代入粘性土的極限平衡條件粘土層的最終沉降量為zs二120 10006.67 1068000 = 143.93mm豎向固結(jié)系數(shù)cvk(1e)1.8 10(11)

15、=伽2心wa10000 0.3 10-6根據(jù)Uz查得Tv-0.93,140143.93= 0.973在單向排水條件下:2 2” TVH0.93 8tCv= 4.96年。1. 某條形基礎(chǔ)下地基土體中某點(diǎn)的應(yīng)力C= 250kPa，匚x=1kPa,血=40kPa,解:260kPa90kPa2=90 tan30013S = tan2450+ |+2ctan 45。+得方程組I2丿j2丿=20.67kPa14r145=60ta n2(45+/2) +2cta n(45+/2).223=100tan2(45 + 毋/2)+2ctan(45+/2)解得即=18.79, c=9.99kPa.將有效應(yīng)力；、-u

16、、匚3-；3-u代入極限平衡條件得104=19ta n2(450+W/2)+2c，ta n(450+0/2),164=41ta n2(450+72) +2cta n(450+72)解得 =27.61,c =15.80kPa。3.對(duì)某飽和土試樣進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)，得無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為160kPa，如果對(duì)同種土進(jìn)行不固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)，周圍壓力為180kPa，問(wèn)總豎向壓應(yīng)力為多少，試樣將發(fā)生破壞？解：總豎向壓應(yīng)力為 - ；3丄;= 180 160 = 340kPa時(shí)，試樣發(fā)生破壞。地基容許承載力； =Pu/ k二580.25/2二290.125kPa而地基承受的均布荷載Pk=250kPa ：； =2

17、90.125kPa，所以地基處于穩(wěn)定狀態(tài)。第5章?lián)跬翂Φ耐翂毫τ?jì)算及穩(wěn)定性分析2 某擋土墻，墻背垂直光滑，墻高 6m，墻后填土面水平，其上作用著連續(xù)均布荷載 q=25kPa, 填土分兩層，第一層土為粗砂，天然重度1=18.5kN/m3，內(nèi)摩擦角 -300，厚度=2m，第二層土為細(xì)砂，天然重度2=19kN/m3，內(nèi)摩擦角200，厚度h?=4m。地下水位距擋土墻基底2m，飽和重度sat=20kN/m3，試求:a）繪出主動(dòng)土壓力和水壓力分布圖;b）總的側(cè)壓力（土壓力和水壓力之和）的大小;解：第一層填土頂面和底面的土壓力強(qiáng)度為6 (kPa)1452236(kPa)60100u415915匚a0=qKa1=25 tan2（450- 300/2） =8.33kPa；為=（q山）心廣（25 18.5 2）tan2（450-300/2：=20.67kPa16第二層填土頂面的土壓力強(qiáng)度為J =(q1h1)Ka (25 18.5