大學土力學試卷及答案

1、土力學試卷及答案一.名詞解釋（每小題2分，共16分）塑性指數(shù)液限和塑限之差的百分數(shù)值（去掉百分號）稱為塑性指數(shù)，用戶表示，取整數(shù)，即: h =仲廠吟嗎一液限，從流動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水率。神戶一塑限，從可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)的界限含水率。臨界水力坡降土體抵抗?jié)B透破壞的能力，稱為抗?jié)B強度。通常以瀕臨滲透破壞時的水力梯度表示，稱 為臨界水力梯度。不均勻系數(shù)G =竽不均勻系數(shù)的表達式：10式中：印和扃口為粒徑分布曲線上小于某粒徑的土粒含量分別為60%和 10%時所對應(yīng)的 粒徑。滲透系數(shù)：當水力梯度i等于1時的滲透速度（cm/s或m/s）。砂土液化：液化被定義為任何物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體的行為或過程

2、。對于飽和疏松的粉細砂， 當受到突發(fā)的動力荷載時，一方面由于動剪應(yīng)力的作用有使體積縮小的趨勢，另一方面 由于時間短來不及向外排水，因此產(chǎn)生很大的孔隙水壓力，當孔隙水壓力等于總應(yīng)力時， 其有效應(yīng)力為零。根據(jù)太沙基有效應(yīng)力原理，只有土體骨架才能承受剪應(yīng)力，當土體的 有效應(yīng)力為零時，土的抗剪強度也為零，土體將喪失承載力，砂土就象液體一樣發(fā)生流 動，即砂土液化。被動土壓力當擋土墻向著填土擠壓移動，墻后填土達到極限平衡狀態(tài)時，作用在墻上的土壓力稱為 被動土壓力。殘余強度緊砂或超固結(jié)土的應(yīng)力一應(yīng)變曲線為應(yīng)變軟化型，應(yīng)力應(yīng)變曲線有一個明顯的峰值，過 此峰值以后剪應(yīng)力便隨著剪應(yīng)變的增加而降低，最后趨于某一恒定

3、值，這一恒定的強度通常 稱為殘余強度或最終強度，以&表示。臨塑荷載將地基土開始出現(xiàn)剪切破壞（即彈性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)閺椝苄宰冃坞A段）時，地基所承受 的基底壓力稱為臨塑荷載。四、問答題（每小題5分，共25分）粘性土的塑性指數(shù)與液性指數(shù)是怎樣確定的？舉例說明其用途？塑性指數(shù)的確定：弓=時 -，用液塑限聯(lián)合測定儀測出液限.、塑限w后按以上 公式計算。Pj神一神責液性指數(shù)的確定:林廠嗎，w為土的天然含水率，其余符號同前。塑性指數(shù)越高，土的粘粒含量越高，所以塑性指數(shù)常用作粘性土的分類指標。根據(jù)該粘性土 在塑性圖中的位置確定該土的名稱。液性指數(shù)表征了土的天然含水率與界限含水率之間的相對關(guān)系，可用來判別粘性土所

4、處的狀 態(tài)。當-，土處于堅硬狀態(tài)；當，土處于可塑狀態(tài)；當七L，土處于 流動狀態(tài)。流土與管涌有什么不同？它們是怎樣發(fā)生的？流土是指在向上滲流作用下局部土體表面隆起，或土粒群同時起動而流失的現(xiàn)象。而管 涌是滲透變型的另一種，是指在滲流作用下土體中的細土粒在粗土粒形成的孔隙孔道中發(fā)生 移動而被帶出的現(xiàn)象。流土主要發(fā)生在地基或土壩下游滲流逸出處。而管涌主要發(fā)生在砂礫中。當土體在上下 游水位差作用下產(chǎn)生的水力坡降大于等于該土的臨界水力坡降時，就會發(fā)生流土或管涌滲透 破壞，或地基為成層土時，當有由下向上滲流，粘土層底面的有效應(yīng)力為零時即發(fā)生流土破 壞。為什么飽和粘土的不固結(jié)不排水強度線是一條水平線？在不固

5、結(jié)不排水剪試驗中，所有試樣的剪前固結(jié)壓力都一樣，均為頊，因此具有相同 的剪前孔隙比，且在不排水試驗中始終保持不變。具有相同應(yīng)力歷史的試樣的強度取決于剪 前固結(jié)壓力和剪破時的孔隙比（在不排水剪試驗中等于剪前孔隙比）。因而，所有試樣將具 有相同的強度，即都有相同大小的極限總應(yīng)力圓。于是，在飽和土的不固結(jié)不排水剪試驗中， 總強度包線為一水平線。為什么用條分法計算粘性土坡穩(wěn)定安全系數(shù)？土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)定義為整個滑動面上的平均抗剪強度與平均剪應(yīng)力之比或滑動面 上的最大抗滑力矩與滑動力矩之比。由于推導得到的安全系數(shù)公式中含有滑動面上土的鈧剪強度，粘性土的滑動面假定為圓 弧狀，由于滑動面位置不同，法向應(yīng)力

6、就不同，其抗剪強度也不同，為了解決滑動面上不同 位置處的抗剪強度不同，瑞典學者首先提出了將滑動土體分條的解決方法。即著名的瑞典條 分法。簡述用分層總和法求基礎(chǔ)沉降的方法步驟（1）選擇計算剖面，在每個剖面上選擇若干計算點。（2）地基分層。每層厚度可以控制在24米或小于或等于0.4B，B為基礎(chǔ)的寬度。（3）求出計算點垂線上各分層層面處的豎向自重應(yīng)力，并繪出分布曲線。（4）求出計算點垂線上各分層層面處的豎向附加應(yīng)力并繪出它的分布曲線。并以附加應(yīng)力等于0.2或0.1倍自重應(yīng)力為標準確定壓縮層的厚度。（5）按算術(shù)平均算出各分層的平均自重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力。（6）根據(jù)第i分層的平均初始應(yīng)力、初始應(yīng)力和附加

7、應(yīng)力之和，由壓縮曲線查出相應(yīng)的初始孔隙比和壓縮穩(wěn)定后孔隙比。（7）按無側(cè)向變形條件下的沉降量計算公式分層計算各層的壓縮量，最后總和得出基礎(chǔ)的沉降量。(X)、是非題（每題1分）附加應(yīng)力大小只與計算點深度有關(guān)，而與基礎(chǔ)尺寸無關(guān)。2 .完全飽和土體，含水量 TOC o 1-5 h z w=100%（X）固結(jié)度是一個反映土體固結(jié)特性的指標，決定于土的性質(zhì)和土層幾何尺寸，不隨時間變化。（X）飽和土的固結(jié)主要是由于孔隙水的滲透排出，因此當固結(jié)完成時，孔隙水應(yīng)力全部消散 為零，孔隙中的水也全部排干了。（X）(X)土的固結(jié)系數(shù)越大，則壓縮量亦越 大。擊實功能（擊數(shù)）愈大，土的最優(yōu)含水率愈 TOC o 1-5

8、h z 大。（X） 當?shù)叵滤挥傻孛嬉韵履骋簧疃壬仙降孛鏁r地基承載力降低了。（”）根據(jù)達西定律，滲透系數(shù)愈高的土，需要愈大的水頭梯度才能獲得相同的滲流速度。（X）三軸剪切的CU試驗中，飽和的正常固結(jié)土將產(chǎn)生正的孔隙水應(yīng)力，而飽和的強超固結(jié)土 則可能產(chǎn)生負的孔隙水應(yīng)力（”） 不固結(jié)不排水剪試驗得出的值為零（飽和粘土）。（”）三、填空題（每題3分）1 .土的結(jié)構(gòu)一般有單粒結(jié)構(gòu)、蜂窩狀結(jié)構(gòu)和絮狀結(jié)構(gòu)等三種，其中絮狀 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)是以面邊接觸為主的。常水頭滲透試驗適用于透水性強的無粘性土 土，變水頭試驗適用于透水性差的粘 性土。在計算矩形基底受豎直三角形分布荷載作用時，角點下的豎向附加應(yīng)力時，應(yīng)作用兩點

9、， 一是計算點落在角點的一點垂線上，二是B始終指寬度方向基底的長度。分析土坡穩(wěn)定的瑞典條分法與畢肖甫法其共同點是 假設(shè)滑動面是圓弧面、假定滑動體為剛體，不同點是 。地基的破壞一般有整體剪切破壞、局部剪切破壞和沖剪破壞_.等三種型式，而其中整體 剪切破壞破壞過程將出現(xiàn)三個變形階段。四、問答及簡述題（共30分）為什么說在一般情況下，土的自重應(yīng)力不會引起土的壓縮變形（或沉降），而當?shù)叵滤?下降時，又會使土產(chǎn)生下沉呢？（10分）一般情況下，地基是經(jīng)過了若干萬年的沉積，在自重應(yīng)力作用下已經(jīng)壓縮穩(wěn)定了。自重應(yīng)力 已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行?yīng)力了，這種情況下，自重應(yīng)力不會引起土體壓縮。但如土體是新近沉積， 自重應(yīng)力還

10、未完全轉(zhuǎn)變未有效應(yīng)力，則自重應(yīng)力將產(chǎn)生壓縮。（5分）當?shù)叵滤幌陆禃r，部分土層從水下變?yōu)樗?，該土層原來受到浮托力作用，現(xiàn)該浮托力因 水位下降而消失，相當于在該土層施加了一個向下的體積力，其大小等于浮托力。該力必然 引起土體壓縮。（5分）簡述用分層總和法求基礎(chǔ)沉降的方法步驟。（10分）1根據(jù)作用在基礎(chǔ)上的荷載的性質(zhì)，計算基底壓力和分布（2分）2將地基分層.（1分）3計算地基中土的自重應(yīng)力分布（1分）4計算地基中垂向附加應(yīng)力分布（1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（1分）6求第I層的壓縮量，（2分）7將各個分層的壓縮量累加，得到地基的總的沉降量（2分）土的粒徑分布曲線和粒組頻率

11、曲線如何測得，有何用途？對級配不連續(xù)的土，這兩個曲 線各有什么特征？ （10分）土的粒徑分布曲線：以土顆粒粒徑為橫坐標（對數(shù)比例尺）小于某粒徑的土質(zhì)量占試樣的總質(zhì)量的百分數(shù)為縱坐標繪制的曲線。（2分）根據(jù)土的粒徑分布曲線可以求得土中各粒組的含量，用于評估土的分類和大致評估的工程性 質(zhì).某些特征粒徑，用于建筑材料的選擇和評價土級配的好壞。（3分）粒組頻率曲線：以個顆粒組的平均粒徑為橫坐標對數(shù)比例尺，以各顆粒組的土顆粒含量 為縱坐標繪得。（2分）土的粒徑分配曲線不僅可以確定粒組的相對含量，還可以根據(jù)曲線的坡度判斷土的級配的好 壞.（3分）五、計算題（共30分）1 .某一取自地下水位下的飽和試樣，用

12、環(huán)刀法測定其容重。環(huán)刀的體積為50cm3,環(huán)刀 重為80g，環(huán)刀加土重為172.5g，該土的土粒比重為2.7，試計算該土樣的天然容重、飽和 容重、干容重及孔隙比。（10分）解：m=72.5 8O = 92.5；v=50cm3飽和土： p =p = =92.5 / 50 = 1.85 g / cmr =r=1.85X9.8 = 18.13 因為： =1.0=2.7/(1+1)=1.35g/cm3；(4 分)rd=1.35X9.8 = 13.23kN/m3 (1 分) 2.對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)，先在周圍壓力。c=140KPa作用下固結(jié)，然后再在 。3=0的情況下進行

13、不排水剪試驗，測得其破壞時的a 1=260，同時測出破壞時的孔隙水應(yīng)力Uf=110KPa，試求：（1）該試樣的不排水強度C u；（2 ）破壞時試樣中的有效主應(yīng)力a 1及a 3；（3 ）破壞時的孔隙水應(yīng)力系數(shù)A f;（4 ）試樣的固結(jié)不排水抗剪強度指標Ccu、（p cu和有效應(yīng)力強度指標c,中。（10 分）解：1.a 3 = a c =140kPa； a 1 = 260kPa;故 Cu=（a 1-a 3）/2=（260-140）/2=60 kPa（2分）2、a 1=a 1-uf=260-110=150 kPa; a 3 = a 3-uf=140-110=30 kPa （2 分）3、4、正常固結(jié)土，Ccu=0; C =0p cu=17.5（2 分）p =41.8（2 分）墻背直立的光滑擋土墻，墻高為10m，兩層填土的厚度與性質(zhì)指標如下圖所示，試求作（10 分）（1分）（1分）kPa(2 分)用在墻背上總的主動土壓力，并繪出壓力分布圖解：ka1=tg2(45-01/ 2) =tg2(45-15) =tg230ka2=tg2(45-02 / 2) =tg2(45-17) =tg228因C20，需判定下層土是否出現(xiàn)