2008第一學(xué)期土力學(xué)試卷答案

1、20082009學(xué)年第一學(xué)期土力學(xué)試卷一 填空題(每空0.5分，共10分)(1) 成土礦物分為原生礦物和次生礦物兩大類，其中次生礦物主要是粘土礦物。常見(jiàn)的粘土礦物有高嶺石 、 伊利石 和 蒙脫石三類。(2) 土中水除了一部分以結(jié)晶水的形式緊緊吸附于固體顆粒的晶格內(nèi)部以外，還存在吸著水 和自由水兩大類，其中自由水又可分為 毛細(xì)水 和 重力水 兩種類型。(3) 土的級(jí)配好壞可由土中的土粒均勻程度和粒徑分布曲線的形狀來(lái)確定，它們可用_ 不均勻系數(shù)_、_曲率系數(shù)_兩個(gè)系數(shù)來(lái)描述。(4) 滲透力是一種_ 體積_力，它的大小與_水力梯度_成正比，其作用方向與滲流（或流線）方向相一致。(5) 在三維應(yīng)力邊界

2、條件下，飽和土體地基受荷載作用后產(chǎn)生的總沉降量可以看作由三部分組成，包括： 瞬時(shí)沉降 、 主固結(jié)沉降 和 次固結(jié)沉降。(6) 為了考慮固結(jié)程度和排水條件對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響，三軸試驗(yàn)根據(jù)試樣的固結(jié)排水條件分為 不固結(jié)不排水剪 、 固結(jié)不排水剪 和 固結(jié)排水剪 三種試驗(yàn)方法。(7) 土的液限是指從土從 流動(dòng) 狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?可塑 狀態(tài)的界限含水率。(8)在進(jìn)行邊坡穩(wěn)定分析時(shí)常采用各種條分法。其中常用的假定滑動(dòng)面為圓弧面的方法有瑞典條分法 和 畢肖普條分法 等；而適用于非圓弧滑動(dòng)面的分析方法有楊布條分法和不平衡推力法等。二 判斷題(在正確的說(shuō)法后打，錯(cuò)誤的說(shuō)法后打×；每小題1分，共10分)(1)

3、 完全飽和土體，飽和度Sr=100。 （ ）(2) 兩個(gè)試樣，它們的體積相同，含水量相同，土粒比重也相同，故其重量也一定相同。（ × ）(3) 塑性指數(shù)是指液限與塑限之差的百分?jǐn)?shù)值（去掉百分號(hào)）。 （ ）(4) 若基礎(chǔ)底面積相同，壓力相同，則基礎(chǔ)埋深愈大，其附加應(yīng)力和沉降也一定愈大。 （×）(5)正常固結(jié)土的超固結(jié)比等于，欠固結(jié)土度超固結(jié)比小于1。 （ × ）(6) 飽和粘土的不固結(jié)不排水剪試驗(yàn)得出的值為零。 （ × ）(7) 被動(dòng)土壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于主動(dòng)土壓力，要發(fā)生被動(dòng)破壞，擋土墻位移量需達(dá)到墻高的25，這在工程中是不允許的，所以一般穩(wěn)定性驗(yàn)算通常取其30

4、。 （ ）(8) 按庫(kù)侖土壓力理論，在許多假定的滑動(dòng)面中，真正的主動(dòng)破壞面是沿該面算得的（按主動(dòng)破壞分析得的）土壓力最大者。 （ ）(9) 前期固結(jié)應(yīng)力指土體在歷史上曾經(jīng)受到過(guò)的最大有效應(yīng)力。 （ ）(10) 飽和土的固結(jié)主要是由于孔隙水的滲透排出，因此當(dāng)固結(jié)完成時(shí)，孔隙水應(yīng)力全部消散為零，孔隙中的水也全部排干了。 （ × ）三 名詞解釋(每小題5分，共20分)1 流土：流土是滲透變形的一種形式指在滲流作用下局部土體表面隆起，或土粒群同時(shí)起動(dòng)而流失的現(xiàn)象。它主要發(fā)生在地基或土壩下游滲流逸出處。2 砂土的液化：對(duì)于飽和疏松的粉細(xì)砂，當(dāng)受到突發(fā)的動(dòng)力荷載時(shí)，由于動(dòng)剪應(yīng)力的作用有使體積縮小

5、的趨勢(shì)，由于時(shí)間短來(lái)不及向外排水，因此就產(chǎn)生了很大的孔隙水應(yīng)力。按有效應(yīng)力原理， ，當(dāng)動(dòng)荷載引起的超靜孔隙水應(yīng)力u達(dá)到時(shí)，則有效應(yīng)力，其抗剪強(qiáng)度，無(wú)粘性土地基將喪失其承載力，土坡將流動(dòng)塌方。3 粘性土土坡穩(wěn)定分析中考慮滲流作用的“代替法”：代替法就是在土坡穩(wěn)定分析重用浸潤(rùn)線以下，坡外水位以上所包圍的同體積的水重對(duì)滑動(dòng)圓心的力矩來(lái)代替滲流力對(duì)圓心的滑動(dòng)力矩。4 壓縮系數(shù)：壓縮系數(shù)是表征土壓縮性的重要指標(biāo)之一，采用壓縮曲線的割線的坡度來(lái)表征土的壓縮性高低，可以用下式表示： 四、簡(jiǎn)述題(每小題5分，共20分)1. 簡(jiǎn)述影響土壓實(shí)性的因素。答：土壓實(shí)性的影響因素主要有含水率、擊實(shí)功能、土的種類和級(jí)配以

6、及粗粒含量等。（1分）對(duì)粘性土，含水率的影響主要表現(xiàn)為當(dāng)含水率較低時(shí)，相同擊實(shí)功能下所獲得的干密度較低，隨著含水率的增大，所得到的干密度會(huì)逐漸提高；當(dāng)達(dá)到某含水率時(shí)，對(duì)應(yīng)擊實(shí)功能下會(huì)得到最大干密度，對(duì)應(yīng)含水率稱為最優(yōu)含水率；隨著含水率的提高，最大干密度反而會(huì)減小。（1分）擊實(shí)功能的影響表現(xiàn)為：擊實(shí)功能越大，所得到的土體干密度也大；最優(yōu)含水率隨擊實(shí)功能的增大而減小。（1分）土類和級(jí)配的影響表現(xiàn)在：粘性土通常較無(wú)粘性土壓縮性大；粘粒含量大，壓縮性大；級(jí)配良好，易于壓密，干密度大；（1分）粗粒含量對(duì)壓實(shí)性有影響，大于5mm粒徑的粗粒含量大于2530時(shí)，需對(duì)輕型擊實(shí)試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行修正。（1分）2. 簡(jiǎn)

7、述用分層總和法求基礎(chǔ)沉降的方法步驟。答：1 根據(jù)作用在基礎(chǔ)上的荷載的性質(zhì)，計(jì)算基底壓力和分布 (1分)2 將地基分層(0.5分)3 計(jì)算地基中土的自重應(yīng)力分布(0.5分)4 計(jì)算地基中垂向附加應(yīng)力分布(0.5分)5 按算術(shù)平均求各分層平均自重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力(0.5分)6 求第I層的壓縮量，(1分)7 將各個(gè)分層的壓縮量累加，得到地基的總的沉降量. (1分) 3 若在正常固結(jié)和超固結(jié)粘土地基上，分別施加相同壓力增量，試問(wèn)：它們所引起的壓縮量相同嗎？（畫(huà)圖說(shuō)明）答： 如圖所示A為正常固結(jié)粘土，B為超固結(jié)粘土，A、B兩個(gè)土層處于地面以下同一深度，故現(xiàn)有應(yīng)力相同，但由于經(jīng)歷的歷史不同，故在壓縮曲線

8、上處于不同的位置。若施加相同的附加應(yīng)力增量P，兩種土的壓縮量不同，A土經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)壓縮曲線從A點(diǎn)達(dá)到D點(diǎn)，超固結(jié)土B則從B點(diǎn)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)再壓縮曲線到D點(diǎn)，顯然超固結(jié)土點(diǎn)壓縮量要小。故，必須考慮應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響。（5分）4地基破壞的型式有哪幾種？各有什么特征？ 答：整體剪切破壞、局部剪切破壞和沖剪。（2分）整體剪切破壞：p-s曲線開(kāi)始近直線，屬?gòu)椥宰冃坞A段；隨后在基礎(chǔ)底兩端出現(xiàn)塑性區(qū)后緩慢發(fā)展，p-s線為曲線，塑性變形階段；當(dāng)壓力大于極限承載力后，沉降陡增，塑性區(qū)連成一片，兩側(cè)土體隆起，形成連續(xù)滑動(dòng)面破壞。（1分）局部剪切破壞p-s線沒(méi)有直線段，也無(wú)陡降，破壞從基礎(chǔ)下邊緣開(kāi)始，破壞時(shí)兩側(cè)微微隆起，剪

9、切破壞區(qū)被限制在一定范圍內(nèi)。（1分）沖剪破壞：隨荷載增加，基礎(chǔ)出現(xiàn)持續(xù)下沉的刺入破壞，地基不出現(xiàn)連續(xù)的滑動(dòng)破壞面，基礎(chǔ)側(cè)邊地面也不隆起，多發(fā)生在軟土中。（1分）五 計(jì)算題(每小題10分，共40分)1某一取自地下的試樣，用環(huán)刀法測(cè)定其密度。環(huán)刀的體積為60cm3，環(huán)刀質(zhì)量為50g，環(huán)刀加濕土質(zhì)量為172.5g，環(huán)刀加干土質(zhì)量為152.0g，土粒比重2.60，試計(jì)算該土樣的含水率、天然密度、干密度、孔隙比。（10分）解：m=172.5-50=122.5g; ms=152.0-50=102.0g V=60cm3 (2分) (2分) g/cm3 (2分) g/cm3 (2分)，2.6/1.7-10.5

10、29 （2分）2 墻背直立的光滑擋土墻，墻高為10，兩層填土的厚度與性質(zhì)指標(biāo)如圖3所示，試求作用在墻背上總的主動(dòng)土壓力(不求作用點(diǎn)位置)，并繪出壓力分布圖。 r=18kN/m3 f=25º,c=10kPa r=20kN/m3 f=30º,c=0kPa 5m5mBACq = 20kpa解：對(duì)第一層土， B點(diǎn)以上的主動(dòng)土壓力：A圖3 (2分)36.7kPa30.4kPaBB點(diǎn)交界面下： (2分)70kPaCC點(diǎn)： (2分)P=（0.5×31.92×（5-0.632）0.5×（36.770）×5=336.46kPa （2分）3 對(duì)

11、一完全飽和的正常固結(jié)土試樣，為了模擬其原位受力狀態(tài)，先在周?chē)鷫毫?140kpa作用下固結(jié)，然后再在3的情況下進(jìn)行不排水剪試驗(yàn)，測(cè)得其破壞時(shí)的1 =260，同時(shí)測(cè)出破壞時(shí)的孔隙水應(yīng)力f =110kpa，試求：（）該試樣的不排水強(qiáng)度C；（）破壞時(shí)試樣中的有效主應(yīng)力1及3；（）破壞時(shí)的孔隙水應(yīng)力系數(shù)f；（）試樣的固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度指標(biāo)Ccu、cu和有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)c', '。解：1.3=140kPa；1260kPa; 故 Cu=(1-3)/2=(260-140)/2=60 kPa (2分)2、11-uf=260-110=150 kPa; 33-uf=140-110=30 kPa (2

12、分)3、 (2分)4、正常固結(jié)土，Ccu=0; C=0 (2分) cu17.5° (1分) 41.8° (1分)4 如圖4-1為一堆場(chǎng)地基剖面，砂土層厚度3m，粘土層厚度3m，其下為不透水層。地下水位在地面以下2m。在堆場(chǎng)表面施加了140kPa大面積堆載。粘土層壓縮e-p曲線如圖4-2所示。地基表面3.0m不透水層粘土層，2sat=19kN/m3砂土層，1=18kN/m31sat=20kN/m33.0m地下水位2.0m（1）試計(jì)算粘土層最終將產(chǎn)生的壓縮量；（2）從粘土層中心取出一個(gè)試樣做固結(jié)試驗(yàn)（試樣厚度2cm，上下均放透水石），測(cè)得當(dāng)固結(jié)度達(dá)到80時(shí)需要7min，求當(dāng)天然粘土層的固結(jié)度達(dá)到80時(shí)需要多少天。 圖4-1 圖4-2