土力學(xué)試卷地質(zhì)05級(jí)-參考答案

2007-2008學(xué)年第一學(xué)期土力學(xué)期末試（地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)05級(jí)學(xué) 專(zhuān) 成績(jī)一、概念題（共15分1、孔隙率（3分答：土體中孔隙的體積與土的總體積之比。用公式表nV

12、有效應(yīng)力（3分答：土體中由土顆粒骨架所承擔(dān)的那部分應(yīng)力，等于總應(yīng)力減去孔隙水應(yīng)力即'u3、滲透系數(shù)（3分即vki中i=1時(shí)的v對(duì)應(yīng)著滲透系數(shù)4、安全系數(shù)（3分答：整個(gè)滑動(dòng)面上的平均抗剪強(qiáng)度與平均剪應(yīng)力之比來(lái)定義成土坡安全系F 5、地基承載力（3分答：是地基所能夠提供的承擔(dān)外部荷載的能力，地基承載要由：靜荷載實(shí)驗(yàn)或者原位試驗(yàn)，規(guī)范查表方法和理論公式來(lái)確定。二、回答題（共36分1、土中主要粘土礦物有哪幾種？它們?cè)诰w結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)性質(zhì)上各有什么特點(diǎn)？（6分）答：主要有高嶺石，蒙脫石，伊利石；高嶺石是長(zhǎng)石風(fēng)化的產(chǎn)物，由一層四面體和一層八面體相互疊結(jié)而成。蒙脫石則為兩層四面體中間夾一層八面體組成一個(gè)晶胞，晶胞之間的聯(lián)結(jié)力比較弱，水分子極容易進(jìn)入，故有故聯(lián)結(jié)能力比較強(qiáng)。2、什么叫雙電層？影響雙電層厚度的因素有哪些？是如何影響的？（6分答：土粒表面的負(fù)電荷與受土粒表面影響的陽(yáng)離子層（反離子層）合起來(lái)稱(chēng)為雙電層有下列因素影響雙電層的厚度：孔隙水中離子濃度。離子濃度越高，雙電層越薄。與離子濃度平方根成反離子價(jià)數(shù)的影響，價(jià)越高，雙電層越薄，成反比關(guān)系溫度與溶液的介質(zhì)常數(shù)影響，溫度升高，雙電層變PHPHPH粒的離解吸附作用越強(qiáng)，因而粘粒的表面電荷密度越大，熱力單位也越高，從而影響到雙電層的厚度3、什么叫柔性基礎(chǔ)？什么叫剛性基礎(chǔ)？這兩種基礎(chǔ)的基底壓力分布有什么不同？（6分）答：理論上，絕對(duì)柔性沒(méi)有任何剛度的基礎(chǔ)叫柔性基礎(chǔ)，剛度無(wú)窮大的基礎(chǔ)叫剛性基礎(chǔ)。工程上對(duì)柔性較大（剛度較?。┠苓m應(yīng)地基變形的基礎(chǔ)叫柔性基礎(chǔ)。其基礎(chǔ)底面壓力的分布完全和大小完全和其上的荷載與大小相同對(duì)于一些剛度很大不能適應(yīng)地基變形的基礎(chǔ)可視為剛性基礎(chǔ)。剛性基礎(chǔ)下的基底壓力分布隨上部荷載的大小，基礎(chǔ)的埋深和土的性質(zhì)而變。4、在進(jìn)行抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，為什么要提出不固結(jié)不排水剪（或快剪，固結(jié)不排水剪（或固結(jié)快剪和固結(jié)排水剪（或慢剪等三種方法？對(duì)于同一種飽和粘土，當(dāng)采用三種方法試驗(yàn)時(shí)，其強(qiáng)度指標(biāo)相同嗎？（6分）答：土體的抗剪強(qiáng)度和土體的固結(jié)程度和排水條件有關(guān)，對(duì)于同一種土樣，即使剪切面上具有相同的法向總應(yīng)力，由于土的固結(jié)程度和排水條件不同，它的抗剪強(qiáng)度也不一樣。對(duì)于同一種飽和土，當(dāng)采用三種方法時(shí)候，強(qiáng)度指標(biāo)是不一樣的。就三軸實(shí)驗(yàn)而言ccc'u慢剪能得到cd,ccd總應(yīng)力指標(biāo)

5、什么是超固結(jié)土、正常固結(jié)土和欠固結(jié)土？它們的壓縮性和剪切性狀有什么不同分 答：OCR>1，為超固結(jié)土；OCR=1為正常固結(jié)土；如果土在自重應(yīng)力p0作用下沒(méi)有完全固p'p 壓縮性：欠固結(jié)土>正常固結(jié)土>超固結(jié)土剪切性狀：因?yàn)榍饭探Y(jié)土也屬于正常固結(jié)土，所以它們具有相同的剪切形狀，即剪切的時(shí)候會(huì)發(fā)生剪縮和產(chǎn)生正的孔隙水應(yīng)力。超固結(jié)土分為強(qiáng)超固結(jié)土和弱超固結(jié)土，弱超固結(jié)土在剪切的時(shí)候，和正常固結(jié)土一樣，體積剪縮，產(chǎn)生正的孔壓，但是孔隙水壓力要比正常固結(jié)土要小；強(qiáng)超固結(jié)土在剪切過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生剪脹效應(yīng)和產(chǎn)生負(fù)的孔隙水應(yīng)力。6、地基破壞形式有哪幾種？各自會(huì)發(fā)生在何種土類(lèi)地基？按理論公式確定的承載力只適用于哪種破壞型式？（6分）答：地基破壞有三種形式，分別是：整體剪切破壞，局部剪切破壞，沖剪破對(duì)于較堅(jiān)硬的或密實(shí)的土，具有較低的壓縮性，通常呈現(xiàn)整體剪切破壞，軟弱土或者松砂土地基，發(fā)生局部剪切破壞或者沖剪破壞。按照理論確定的承載力適合于整體剪切破壞三、應(yīng)用題（共49分）（注：計(jì)算中w取為1.0g/cm3，g取為1、某飽和土層厚5ｍ，其飽和滲透系數(shù)為20×106cm/s，土粒Gs=270。在加荷前測(cè)得該層土的密度d1=18gcm3；在地表大面積加載后，該層豎向附加應(yīng)力為p=500ka，壓縮穩(wěn)定后，測(cè)得密度d2=1.89g/cm3加荷后該土層會(huì)產(chǎn)生多大沉降量？（5分該土層壓縮模量是多少？（4分試計(jì)算加荷后該土層達(dá)到固結(jié)度為80%所需要的時(shí)間。注：固結(jié)度80%時(shí)的時(shí)間因Tv=0.6。(5分

1

1.8e1

1

1.89e2Se1e2H23.6cm1e1方法2：根據(jù)前后的干土質(zhì)量不變，設(shè)加載后的土層厚度為SHh方法1

e1e20.00014kPa1E1e1s方法2：根據(jù)壓縮模量的定義，

zzz

S

10.7103av由

Cvt0.6，單面排水時(shí)，得t714285s或者t8.27dH2與抗滑力矩（考慮滲透力作用，用替代法。其中R=100m，=30°，h1=3m，h2=2m，h3=1m，b=5m，浸潤(rùn)線以上土=18kN/m3，以下 =20kN/m3，=18°，c=10kPaαRbαRbh3解：對(duì)于0的土坡，由庫(kù)侖-強(qiáng)度理論知道，需要計(jì)算滑動(dòng)面上各點(diǎn)法向應(yīng)力n，h3用替代法計(jì)算結(jié)果如下：lbcos抗滑動(dòng)力矩 3滑動(dòng)力矩3M

)bRsin2.61043、某基坑開(kāi)挖深度為6m，擬采用板樁+單支撐型式結(jié)構(gòu)進(jìn)行圍護(hù)，樁長(zhǎng)初步擬定為9坑施工時(shí)周?chē)煌?、人群及機(jī)械等按地面超載20ka計(jì)算。圖1為基坑地質(zhì)剖面圖，水位正好在砂土層和粘土層界面處，各土層部分基本物理性質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。表 各土層部分基本物理性質(zhì)指土層名天然密土粒塑液根據(jù)表1計(jì)算粘土層土的飽和重度、干重度、含水率、塑性指數(shù)和液性指數(shù)。（5分當(dāng)圖中測(cè)壓管水位超過(guò)基坑底面多高時(shí)，粘土層會(huì)發(fā)生流土？（6分在粘土層中心取樣，做無(wú)側(cè)限壓縮試驗(yàn)，測(cè)得無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu=40kPa；做固結(jié)不排水剪試驗(yàn)（CU）3=100kPa，測(cè)得該土樣破壞時(shí)(13)f=85kPaAf=0.8。設(shè)該粘土為正常固結(jié)土，則該土的cu、cu、ccu、c各為多少？（8分）設(shè)砂土層c=0kPa，=22°，粘土層強(qiáng)度指標(biāo)按第3問(wèn)結(jié)果取值，不考慮滲流的影響請(qǐng)計(jì)算基坑開(kāi)挖后圍護(hù)結(jié)構(gòu)上所受壓力。（8分0m0mh-- -解：（1）粘土層位于水位以下，所以飽和sr飽和重度

gg19.6kN/m由Gse1.96得e0.771e干重度g Gsg15.3kN/m3 1

w

1IPwLwP液性指數(shù) wwP P（2）當(dāng)總應(yīng)力等于孔隙水壓力（包括靜孔隙水壓力，和超靜孔隙水壓力）的時(shí)候，粘土層會(huì)發(fā)生流土即：u'u（3）Aqu=40kPa所以cu0.5quB．CU實(shí)驗(yàn)中，正常固結(jié)土的ccuc均為

tg245cu2

tg2

A(

3

)，u

31' uf117kPa，'3 uf1'基坑外側(cè)為主動(dòng)土壓力，內(nèi)側(cè)為土壓力。計(jì)算參數(shù)：粘土的指標(biāo)分別取c'0,'2 )0 kp1tg2(452)2ea

粘土ka2tg2(452'基坑外側(cè)的主動(dòng)土壓'qka1200.45

tg2(45 ) ea1上(h1q)ka1(17.6920)0.4580.28kPaea1下(h1q)ka2 48.2kPaa a總的土壓力

2q)ka2Ea0.5(ea0ea1上）h10.5(ea2ea1下）h2557.9kNP0.5h245kN w基坑內(nèi)側(cè)的土壓力ep0ep1上h1kp117.632.2116.2kPaep1h1kp217.633.66193.25kPa (h1'h 17.633.669.633.66298.66p p總的土壓力Ep0.5(ep0ep1上）h10.5(ep2ep1下）h2912.2kNP0.5h2