中國(guó)礦業(yè)大學(xué)高等土力學(xué)歷年考博真題15-18

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（徐州）2016年攻讀博士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題考試科目：高等土力學(xué)考試時(shí)間：月日（注：特別提醒所有答案一律寫在答題紙上，直接寫在試題或草稿紙上的無效?。?/p>

一、

簡(jiǎn)答題1.

什么是土的顆粒級(jí)配？什么是土的顆粒級(jí)配曲線？2.

土中水按性質(zhì)可以分為哪幾類？3.

土是怎樣生成的？有何工程特點(diǎn)？4.

什么是土的結(jié)構(gòu)？其基本類型是什么？簡(jiǎn)述每種結(jié)構(gòu)土體的特點(diǎn)。5.

什么是土的構(gòu)造？其主要特征是什么？6.

試述強(qiáng)、弱結(jié)合水對(duì)土性的影響。7.

試述毛細(xì)水的性質(zhì)和對(duì)工程的影響。在那些土中毛細(xì)現(xiàn)象最顯著？8.

土顆粒的礦物質(zhì)按其成分分為哪兩類？9.

簡(jiǎn)述土中粒度成分與礦物成分的關(guān)系。10.

粘土的活動(dòng)性為什么有很大差異？11.

粘土顆粒為什么會(huì)帶電？二、

計(jì)算題1.甲乙兩土樣的顆粒分析結(jié)果列于下表，試?yán)L制級(jí)配曲線，并確定不均勻系數(shù)以及評(píng)價(jià)級(jí)配均勻情況。粒徑/mm2～0.50.5～0.250.25～0.10.1～0.050.05～0.020.02～0.010.01～0.0050.005～0.002﹤0.002相對(duì)含量（%）甲土24.314.220.214.810.56.04.12.93.0乙土

5.05.017.132.918.612.49.0

參考答案一、

簡(jiǎn)答題1.【答】土粒的大小及其組成情況，通常以土中各個(gè)粒組的相對(duì)含量（各粒組占土粒總量的百分?jǐn)?shù)）來表示，稱為土的顆粒級(jí)配（粒度成分）。根據(jù)顆分試驗(yàn)成果繪制的曲線（采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)表示，橫坐標(biāo)為粒徑，縱坐標(biāo)為小于（或大于）某粒徑的土重（累計(jì)百分）含量）稱為顆粒級(jí)配曲線，它的坡度可以大致判斷土的均勻程度或級(jí)配是否良好。2.【答】

3.【答】土是連續(xù)、堅(jiān)固的巖石在風(fēng)化作用下形成的大小懸殊的顆粒，經(jīng)過不同的搬運(yùn)方式，在各種自然環(huán)境中生成的沉積物。與一般建筑材料相比，土具有三個(gè)重要特點(diǎn)：散粒性、多相性、自然變異性。4.【答】土的結(jié)構(gòu)是指由土粒單元大小、礦物成分、形狀、相互排列及其關(guān)聯(lián)關(guān)系，土中水的性質(zhì)及孔隙特征等因素形成的綜合特征?；绢愋鸵话惴譃閱瘟＝Y(jié)構(gòu)、蜂窩結(jié)（粒徑0.075~0.005mm）、絮狀結(jié)構(gòu)（粒徑<0.005mm）。單粒結(jié)構(gòu)：土的粒徑較大，彼此之間無連結(jié)力或只有微弱的連結(jié)力，土粒呈棱角狀、表面粗糙。蜂窩結(jié)構(gòu)：土的粒徑較小、顆粒間的連接力強(qiáng)，吸引力大于其重力，土粒停留在最初的接觸位置上不再下沉。絮狀結(jié)構(gòu)：土粒較長(zhǎng)時(shí)間在水中懸浮，單靠自身中重力不能下沉，而是由膠體顆粒結(jié)成棉絮狀，以粒團(tuán)的形式集體下沉。5.【答】土的宏觀結(jié)構(gòu)，常稱之為土的構(gòu)造。是同一土層中的物質(zhì)成分和顆粒大小等都相近的各部分之間的相互關(guān)系的特征。其主要特征是層理性、裂隙性及大孔隙等宏觀特征。6.【答】強(qiáng)結(jié)合水影響土的粘滯度、彈性和抗剪強(qiáng)度，弱結(jié)合水影響土的可塑性。7.【答】毛細(xì)水是存在于地下水位以上，受到水與空氣交界面處表面張力作用的自由水。土中自由水從地下水位通過土的細(xì)小通道逐漸上升。它不僅受重力作用而且還受到表面張力的支配。毛細(xì)水的上升對(duì)建筑物地下部分的防潮措施和地基特的浸濕及凍脹等有重要影響；在干旱地區(qū)，地下水中的可溶鹽隨毛細(xì)水上升后不斷蒸發(fā)，鹽分積聚于靠近地表處而形成鹽漬土。在粉土和砂土中毛細(xì)現(xiàn)象最顯著。8.【答】（1）一類是原生礦物:母巖經(jīng)物理風(fēng)化而成，如石英、云母、長(zhǎng)石；（2）另一類是次生礦物：母巖經(jīng)化學(xué)風(fēng)化而成，土中次生礦物主要是粘土礦物，此外還有鋁鐵氧化物、氫氧化物和可溶鹽類等。常見的粘土礦物有蒙脫石、伊里石、高嶺石；由于粘土礦物顆粒很細(xì)，比表面積很大，所以顆粒表面具有很強(qiáng)的與水作用的能力，因此，土中含粘土礦物愈多，則土的粘性、塑性和脹縮性也愈大。9.【答】粗顆粒土往往是巖石經(jīng)物理分化形成的原巖碎屑，是物理化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定的原生礦物顆粒；細(xì)小土粒主要是化學(xué)風(fēng)化作用形成的次生礦物顆粒和生成過程中有機(jī)物質(zhì)的介入，次生礦物的成分、性質(zhì)及其與水的作用均很復(fù)雜，是細(xì)粒土具有塑性特征的主要因素之一，對(duì)土的工程性質(zhì)影響很大。10.【答】粘土顆粒（粘粒）的礦物成分主要有粘土礦物和其他化學(xué)膠結(jié)物或有機(jī)質(zhì)，而粘土礦物是很細(xì)小的扁平顆粒，顆粒表面具有很強(qiáng)的與水相互作用的能力，表面積（比表面）愈大，這種能力就愈強(qiáng)，由于土粒大小而造成比表面數(shù)值上的巨大變化，必然導(dǎo)致土的活動(dòng)性的極大差異，如蒙脫石顆粒比高嶺石顆粒的比表面大幾十倍，因而具有極強(qiáng)的活動(dòng)性。11.【答】研究表明，片狀粘土顆粒的表面，由于下列原因常帶有布平衡的負(fù)電荷。①離解作用：指粘土礦物顆粒與水作用后離解成更微小的顆粒，離解后的陽離子擴(kuò)散于水中，陰離子留在顆粒表面；②吸附作用：指溶于水中的微小粘土礦物顆粒把水介質(zhì)中一些與本身結(jié)晶格架中相同或相似的離子選擇性地吸附到自己表面；③同晶置換：指礦物晶格中高價(jià)的陽離子被低價(jià)的離子置換，常為硅片中的Si4+被Al3+置換，鋁片中的Al3+被Mg2+置換，因而產(chǎn)生過剩的未飽和的負(fù)電荷。④邊緣斷裂：理想晶體內(nèi)部是平衡的，但在顆粒邊緣處，產(chǎn)生斷裂后，晶體連續(xù)性受到破壞，造成電荷不平衡。二、

計(jì)算題解：甲土顆粒級(jí)配曲線如下：孔徑(mm)留篩土質(zhì)量（g）小于該孔徑的土質(zhì)量(g)小于該孔徑的土的百分?jǐn)?shù)%201001000.524.375.775.70.2514.261.561.50.120.241.341.30.0514.826.526.50.0210.516160.016.010100.0054.15.95.90.0022.933<0.0023.0

，，

，因?yàn)?gt;10粒度分布范圍較大，土粒越不均勻，級(jí)配良好。乙土顆粒級(jí)配曲線如下：孔徑(mm)留篩土質(zhì)量（g）小于該孔徑的土質(zhì)量(g)小于該孔徑的土的百分?jǐn)?shù)%201001000.501001000.25051001000.1595950.05590900.0217.172.972.90.0132.940400.00518.621.421.40.00212.499<0.0029

，

因?yàn)榇笥?，在1-3之間所以為良好級(jí)配砂中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（徐州）2017年攻讀博士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題考試科目：高等土力學(xué)考試時(shí)間：月日（注：特別提醒所有答案一律寫在答題紙上，直接寫在試題或草稿紙上的無效?。弧?/p>

簡(jiǎn)答題1.

什么是土的物理性質(zhì)指標(biāo)？哪些是直接測(cè)定的指標(biāo)？哪些是計(jì)算指標(biāo)？2.

甲土的含水量大于乙土，試問甲土的飽和度是否大于乙土？3.

什么是塑限、液限和縮限？什么是液性指數(shù)、塑性指數(shù)？4.

塑性指數(shù)對(duì)地基土性質(zhì)有何影向？5.

什么是土的凍脹性？產(chǎn)生機(jī)理是什么？6.

說明細(xì)粒土分類塑性圖的優(yōu)點(diǎn)。7.

按規(guī)范如何對(duì)建筑地基巖土進(jìn)行分類？8.

甲乙兩土的天然重度和含水量相同，相對(duì)密度不同，飽和度哪個(gè)大？9.

簡(jiǎn)述用孔隙比e、相對(duì)密實(shí)度Dr判別砂土密實(shí)度的優(yōu)缺點(diǎn)。10.

簡(jiǎn)述野外判別碎石土密實(shí)度方法？二、

計(jì)算題1.有一完全飽和的原狀土樣切滿于容積為21.7cm3的環(huán)刀內(nèi)，稱得總質(zhì)量為72.49g，經(jīng)105℃烘干至恒重為61.28g，已知環(huán)刀質(zhì)量為32.54g，土粒相對(duì)密度（比重）為2.74，試求該土樣的濕密度、含水量、干密度及孔隙比（要求按三項(xiàng)比例指標(biāo)定義求解）。2.某原狀土樣的密度為1.85g/cm3、含水量為34%、土粒相對(duì)密度為2.71，試求該土樣的飽和密度、有效密度和有效重度（先導(dǎo)得公式然后求解）。3.某砂土土樣的密度為1.77g/cm3，含水量為9.8%，土粒相對(duì)密度為2.67，烘干后測(cè)定最小孔隙比為0.461，最大孔隙比為0.943，試求孔隙比和相對(duì)密度，判斷該砂土的密實(shí)度。4.某一完全飽和粘性土試樣的含水量為30%，土粒相對(duì)密度為2.73，液限為33%，塑限為17%，試求孔隙比、干密度和飽和密度，并按塑性指數(shù)和液性指數(shù)分別定出該粘性土的分類名稱和軟硬狀態(tài)。5.經(jīng)測(cè)定，某地下水位以下砂層的飽和密度為1.991g/cm3，土粒相對(duì)密度為2.66，最大干密度為1.67g/cm3，最小干密度為1.39g/cm3，試判斷該砂土的密實(shí)程度。

參考答案一、

簡(jiǎn)答題1.【答】（1）土的各組成部分的質(zhì)量和體積之間的比例關(guān)系，用土的三相比例指標(biāo)表示，稱為土的物理性質(zhì)指標(biāo)，可用于評(píng)價(jià)土的物理、力學(xué)性質(zhì)。（2）直接測(cè)定的指標(biāo)：土的密度、含水量、相對(duì)密度ds；計(jì)算指標(biāo)是：孔隙比e、孔隙率n、干密度d、飽和密度sat、有效密度’、飽和度Sr2.【答】

甲>乙，但Sr甲不一定大于Sr乙。因?yàn)镾r=ds/e，它不僅與含水量有關(guān)，還與ds、e有關(guān)。3.【答】（1）液限L：液限定義為流動(dòng)狀態(tài)與塑性狀態(tài)之間的界限含水量。（2）塑限p:塑限定義為土樣從塑性進(jìn)入半堅(jiān)硬狀態(tài)的界限含水量。（3）縮限s:縮限是土樣從半堅(jiān)硬進(jìn)入堅(jiān)硬狀態(tài)的界限含水量。（4）塑性指數(shù)IP定義為土樣的液限和塑限之差：IP=wL－wP（5）液性指數(shù)：4.【答】塑性指數(shù)IP是土的顆粒組合、礦物成分以及土中水的離子成分和濃度的指標(biāo)。土顆粒越細(xì)、粘土礦物含量越多、土粒表面反離子層中低價(jià)陽離子增加，IP變大。IP是粘性土的分類標(biāo)準(zhǔn)。IP>17為粘性土，IP為粉質(zhì)粘土。5.【答】（1）當(dāng)?shù)貙訙囟冉抵亮銛z氏度以下，土中水凍結(jié)形成凍土。某些細(xì)粘粒土在凍結(jié)時(shí)，體積發(fā)生膨脹，即凍脹現(xiàn)象。（2）產(chǎn)生機(jī)理是由于土層在結(jié)冰時(shí)，周圍未凍區(qū)土中的水分向凍結(jié)區(qū)遷移積聚的結(jié)果。6.【答】土的塑性指數(shù)是劃分細(xì)粒土的良好指標(biāo)，它既能綜合反映土的顆粒組成、礦物成分以及土粒吸附陽離子成分等方面的特性，但是不同的液限、塑限可給出相同的塑性指數(shù)，而土性卻很可能不一樣。塑性圖考慮了塑性指數(shù)和液限兩個(gè)方面，因此對(duì)細(xì)粒土分類更加合理。7.【答】作為建筑地基的巖土，可分為巖石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。8.【答】相對(duì)密度大的，飽和度小。因?yàn)椋河纱丝闯觯篸s大的，Sr就小。9.【答】（1）用e判斷砂土的密實(shí)度的優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)用方便，同一種土，密實(shí)砂土的空隙比一定比松散砂土的??；缺點(diǎn)：無法反映土的粒徑級(jí)配因素。（2）用Dr判斷砂土的密實(shí)度的優(yōu)點(diǎn)：考慮了土級(jí)配因素，理論上完善；缺點(diǎn):用長(zhǎng)頸漏斗測(cè)定emax或用振動(dòng)叉和擊實(shí)金屬法測(cè)定emin因人而異，難以獲得較為科學(xué)的數(shù)據(jù)。10.【答】野外判別碎石土密實(shí)度的方法：根據(jù)骨架顆粒含量和排列、可挖性、可鉆性，將碎石土分為密實(shí)、中密、稍密、松散四種密實(shí)狀態(tài)。二、

計(jì)算題1.

解：

2.

解：設(shè)土顆粒體積為1

由得

3.

解：由

因?yàn)?/3<SPAN>所以該砂土的密實(shí)度為中密。4.解：由

得

因?yàn)?0<IP=16<17,該粘性土應(yīng)定名為粉質(zhì)粘土；因?yàn)?.75<IL=0.81<1.0,所以該粘性土的狀態(tài)為軟塑。5.解：由得因?yàn)?/3<SPAN>所以該砂土的密實(shí)度為密實(shí)。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（徐州）2015年攻讀博士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題考試科目：高等土力學(xué)考試時(shí)間：月日（注：特別提醒所有答案一律寫在答題紙上，直接寫在試題或草稿紙上的無效?。?、

簡(jiǎn)答題1.

試解釋起始水力梯度產(chǎn)生的原因。2.

簡(jiǎn)述影響土的滲透性的因素主要有哪些。3.

為什么室內(nèi)滲透試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試得出的滲透系數(shù)有較大差別？4.

拉普拉斯方程適應(yīng)于什么條件的滲流場(chǎng)？5.

為什么流線與等勢(shì)線總是正交的？6.

流砂與管涌現(xiàn)象有什么區(qū)別和聯(lián)系？7.

滲透力都會(huì)引起哪些破壞？

二、

計(jì)算題1.如圖3－1所示，在恒定的總水頭差之下水自下而上透過兩個(gè)土樣，從土樣1頂面溢出。（1）已土樣2底面c－c為基準(zhǔn)面，求該面的總水頭和靜水頭；（2）已知水流經(jīng)土樣2的水頭損失為總水頭差的30%，求b－b面的總水頭和靜水頭；（3）已知土樣2的滲透系數(shù)為0.05cm/s，求單位時(shí)間內(nèi)土樣橫截面單位面積的流量；（4）求土樣1的滲透系數(shù)。

圖3－1

（單位：cm）

圖3－3

（單位：cm）2.如圖3－2所示，在5.0m厚的黏土層下有一砂土層厚6.0m，其下為基巖（不透水）。為測(cè)定該沙土的滲透系數(shù)，打一鉆孔到基巖頂面并以10-2m3/s的速率從孔中抽水。在距抽水孔15m和30m處各打一觀測(cè)孔穿過黏土層進(jìn)入砂土層，測(cè)得孔內(nèi)穩(wěn)定水位分別在地面以下3.0m和2.5m，試求該砂土的滲透系數(shù)。圖3－2

（單位：m）3.某滲透裝置如圖3-3所示。砂Ⅰ的滲透系數(shù)；砂Ⅱ的滲透系數(shù)；砂樣斷面積A=200，試問：(1)若在砂Ⅰ與砂Ⅱ分界面處安裝一測(cè)壓管，則測(cè)壓管中水面將升至右端水面以上多高？（2）砂Ⅰ與砂Ⅱ界面處的單位滲流量q多大？4.定水頭滲透試驗(yàn)中，已知滲透儀直徑，在滲流直徑上的水頭損失，在60s時(shí)間內(nèi)的滲水量，求土的滲透系數(shù)。5.設(shè)做變水頭滲透試驗(yàn)的粘土式樣的截面積為,厚度為滲透儀細(xì)玻璃管的內(nèi)徑為，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)的水位差為，經(jīng)過觀察的水位差為，實(shí)驗(yàn)室的水溫為20℃，試求式樣的滲透系數(shù)。

參考答案一、

簡(jiǎn)答題1.【答】起始水力梯度產(chǎn)生的原因是，為了克服薄膜水的抗剪強(qiáng)度τ0(或者說為了克服吸著水的粘滯阻力)，使之發(fā)生流動(dòng)所必須具有的臨界水力梯度度。也就是說，只要有水力坡度，薄膜水就會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，只是當(dāng)實(shí)際的水力坡度小于起始水力梯度時(shí)，薄膜水的滲透速度V非常小，只有憑借精密儀器才能觀測(cè)到。因此嚴(yán)格的講，起始水力梯度I0是指薄膜水發(fā)生明顯滲流時(shí)用以克服其抗剪強(qiáng)度τ0的水力梯度。2.【答】（1）土的粒度成分及礦物成分。土的顆粒大小、形狀及級(jí)配，影響土中孔隙大小及其形狀，因而影響土的滲透性。土顆粒越粗，越渾圓、越均勻時(shí)，滲透性就大。砂土中含有較多粉土及粘土顆粒時(shí)，其滲透系數(shù)就大大降低。（2）結(jié)合水膜厚度。粘性土中若土粒的結(jié)合水膜厚度較厚時(shí)，會(huì)阻塞土的孔隙，降低土的滲透性。（3）土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。天然土層通常不是各向同性的，在滲透性方面往往也是如此。如黃土具有豎直方向的大孔隙，所以豎直方向的滲透系數(shù)要比水平方向大得多。層狀粘土常夾有薄的粉砂層，它在水平方向的滲透系數(shù)要比豎直方向大得多。（4）水的粘滯度。水在土中的滲流速度與水的容重及粘滯度有關(guān)，從而也影響到土的滲透性。3.【答】室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)滲透系數(shù)有較大差別，主要在于試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)條件等有關(guān)，即就是和滲透系數(shù)的影響因素有關(guān)，詳見上一題。4.【答】當(dāng)滲流場(chǎng)中水頭及流速等滲流要素不隨時(shí)間改變時(shí)，這種滲流稱為穩(wěn)定滲流，而拉普拉斯方程是指適用于平面穩(wěn)定滲流的基本方程。5.【答】在穩(wěn)定滲流場(chǎng)中，取一微單元體，并假定水體不可壓縮，則根據(jù)水流連續(xù)原理，單位時(shí)間內(nèi)流入和流出微元體的水量應(yīng)相等，即dqe=dq0。從而得到：即為二維滲流連續(xù)方程，從中由數(shù)學(xué)知識(shí)，可知流線和等勢(shì)線正交。6.【答】在向上的滲流力作用下，粒間有效應(yīng)力為零時(shí)，顆粒群發(fā)生懸浮、移動(dòng)的現(xiàn)象稱為流砂(土)現(xiàn)象。這種現(xiàn)象多發(fā)生在顆粒級(jí)配均勻的飽和細(xì)、粉砂和粉土層中，一般具有突發(fā)性、對(duì)工程危害大。在水流滲透作用下，土中的細(xì)顆粒在粗顆粒形成的孔隙中移動(dòng)，以至流失；隨著土的孔隙不斷擴(kuò)大，滲流速度不斷增加，較粗的顆粒也相繼被水逐漸帶走，最終導(dǎo)致土體內(nèi)形成貫通的滲流管道，造成土體塌陷，這種現(xiàn)象稱為管涌。它多發(fā)生在砂性土中，且顆粒大小差別大，往往缺少某種粒徑，其破壞有個(gè)時(shí)間發(fā)展過程，是一種漸進(jìn)性質(zhì)破壞。具體地再說，管涌和流砂的區(qū)別是：（1）流砂發(fā)生在水力梯度大于臨界水力梯度，而管涌發(fā)生在水力梯度小于臨界水力梯度情況下；（2）流砂發(fā)生的部位在滲流逸出處，而管涌發(fā)生的部位可在滲流逸出處，也可在土體內(nèi)部；（3）流砂發(fā)生在水流方向向上，而管涌沒有限制。7.【答】滲流引起的滲透破壞問題主要有兩大類：一是由于滲流力的作用，使土體顆粒流失或局部土體產(chǎn)生移動(dòng)，導(dǎo)致土體變形甚至失穩(wěn)；二是由于滲流作用，使水壓力或浮力發(fā)生變化，導(dǎo)致土體和結(jié)構(gòu)物失穩(wěn)。前者主要表現(xiàn)為流砂和管涌，后者主要?jiǎng)t表現(xiàn)為岸坡滑動(dòng)或擋土墻等構(gòu)造物整體失穩(wěn)。

二、

計(jì)算題1.解：如圖3-1，本題為定水頭實(shí)驗(yàn)，水自下而上流過兩個(gè)土樣，相關(guān)幾何參數(shù)列于圖中。（1）以c-c為基準(zhǔn)面，則有：zc=0，hwc=90cm，hc=90cm（2）已知hbc=30%hac，而hac由圖2-16知，為30cm，所以hbc=30%hac=0.330=9cm∴

hb=hc-hbc=90-9=81cm又∵

zb=30cm，故hwb=hb-zb=81-30=51cm（3）已知k2=0.05cm/s，q/A=k2i2=k2hbc/L2=0.059/30=0.015cm3/s/cm2=0.015cm/s（4）∵i1=hab/L1=（hac-hbc）/L1=（30-9）/30=0.7，而且由連續(xù)性條件，q/A=k1i1=k2i2

∴k1=k2i2/i1=0.015/0.7=0.021cm/s2.解：分析：如圖3-2，砂土為透水土層，厚6m，上覆粘土為不透水土層，厚5m，因?yàn)檎惩翆硬煌杆?，所以任意位置處的過水?dāng)嗝娴母叨染鶠樯巴翆拥暮穸?，?m。題目又給出了r1=15m，r2=30m，h1=8m，h2=8.5m。由達(dá)西定律的公式知，，可改寫為：帶入已知條件，得到：本題的要點(diǎn)在于對(duì)過水?dāng)嗝娴睦斫狻Ａ硗?，還有個(gè)別同學(xué)將ln當(dāng)作了lg。3.解：(1)設(shè)所求值為，砂樣Ⅰ和砂樣Ⅱ的高度分別為和。因各斷面的滲流速度相等，故有即

(2)砂與砂界面處的單位滲流量q為：

4.解：5.解：因?yàn)樵囼?yàn)時(shí)的溫度為標(biāo)準(zhǔn)溫度，故不作溫度修正。

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（徐州）2018年攻讀博士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題考試科目：高等土力學(xué)考試時(shí)間：月日（注：特別提醒所有答案一律寫在答題紙上，直接寫在試題或草稿紙上的無效?。?/p>

一、

簡(jiǎn)答題1.

試解釋起始水力梯度產(chǎn)生的原因。2.

簡(jiǎn)述影響土的滲透性的因素主要有哪些。3.

為什么室內(nèi)滲透試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試得出的滲透系數(shù)有較大差別？4.

拉普拉斯方程適應(yīng)于什么條件的滲流場(chǎng)？5.

為什么流線與等勢(shì)線總是正交的？6.

流砂與管涌現(xiàn)象有什么區(qū)別和聯(lián)系？7.

滲透力都會(huì)引起哪些破壞？

二、

計(jì)算題1.如圖3－1所示，在恒定的總水頭差之下水自下而上透過兩個(gè)土樣，從土樣1頂面溢出。（1）已土樣2底面c－c為基準(zhǔn)面，求該面的總水頭和靜水頭；（2）已知水流經(jīng)土樣2的水頭損失為總水頭差的30%，求b－b面的總水頭和靜水頭；（3）已知土樣2的滲透系數(shù)為0.05cm/s，求單位時(shí)間內(nèi)土樣橫截面單位面積的流量；（4）求土樣1的滲透系數(shù)。

圖3－1

（單位：cm）

圖3－3

（單位：cm）2.如圖3－2所示，在5.0m厚的黏土層下有一砂土層厚6.0m，其下為基巖（不透水）。為測(cè)定該沙土的滲透系數(shù)，打一鉆孔到基巖頂面并以10-2m3/s的速率從孔中抽水。在距抽水孔15m和30m處各打一觀測(cè)孔穿過黏土層進(jìn)入砂土層，測(cè)得孔內(nèi)穩(wěn)定水位分別在地面以下3.0m和2.5m，試求該砂土的滲透系數(shù)。圖3－2

（單位：m）3.某滲透裝置如圖3-3所示。砂Ⅰ的滲透系數(shù)；砂Ⅱ的滲透系數(shù)；砂樣斷面積A=200，試問：(1)若在砂Ⅰ與砂Ⅱ分界面處安裝一測(cè)壓管，則測(cè)壓管中水面將升至右端水面以上多高？（2）砂Ⅰ與砂Ⅱ界面處的單位滲流量q多大？4.定水頭滲透試驗(yàn)中，已知滲透儀直徑，在滲流直徑上的水頭損失，在60s時(shí)間內(nèi)的滲水量，求土的滲透系數(shù)。5.設(shè)做變水頭滲透試驗(yàn)的粘土式樣的截面積為,厚度為滲透儀細(xì)玻璃管的內(nèi)徑為，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)的水位差為，經(jīng)過觀察的水位差為，實(shí)驗(yàn)室的水溫為20℃，試求式樣的滲透系數(shù)。圖3－4

板樁墻下的滲流圖7.如圖3-5所示，在長(zhǎng)為10cm，面積的圓筒內(nèi)裝滿砂土。經(jīng)測(cè)定，粉砂的，筒下端與管相連，管內(nèi)水位高出筒5cm(固定不變)，流水自下而上通過試樣后可溢流出去。試求(1)滲流力的大小，判斷是否會(huì)產(chǎn)生流砂現(xiàn)象；(2)臨界水利梯度值。圖3－5

參考答案一、

簡(jiǎn)答題1.【答】起始水力梯度產(chǎn)生的原因是，為了克服薄膜水的抗剪強(qiáng)度τ0(或者說為了克服吸著水的粘滯阻力)，使之發(fā)生流動(dòng)所必須具有的臨界水力梯度度。也就是說，只要有水力坡度，薄膜水就會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，只是當(dāng)實(shí)際的水力坡度小于起始水力梯度時(shí)，薄膜水的滲透速度V非常小，只有憑借精密儀器才能觀測(cè)到。因此嚴(yán)格的講，起始水力梯度I0是指薄膜水發(fā)生明顯滲流時(shí)用以克服其抗剪強(qiáng)度τ0的水力梯度。2.【答】（1）土的粒度成分及礦物成分。土的顆粒大小、形狀及級(jí)配，影響土中孔隙大小及其形狀，因而影響土的滲透性。土顆粒越粗，越渾圓、越均勻時(shí)，滲透性就大。砂土中含有較多粉土及粘土顆粒時(shí)，其滲透系數(shù)就大大降低。（2）結(jié)合水膜厚度。粘性土中若土粒的結(jié)合水膜厚度較厚時(shí)，會(huì)阻塞土的孔隙，降低土的滲透性。（3）土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。天然土層通常不是各向同性的，在滲透性方面往往也是如此。如黃土具有豎直方向的大孔隙，所以豎直方向的滲透系數(shù)要比水平方向大得多。層狀粘土常夾有薄的粉砂層，它在水平方向的滲透系數(shù)要比豎直方向大得多。（4）水的粘滯度。水在土中的滲流速度與水的容重及粘滯度有關(guān)，從而也影響到土的滲透性。3.【答】室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)滲透系數(shù)有較大差別，主要在于試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)條件等有關(guān)，即就是和滲透系數(shù)的影響因素有關(guān)，詳見上一題。4.【答】當(dāng)滲流場(chǎng)中水頭及流速等滲流要素不隨時(shí)間改變時(shí)，這種滲流稱為穩(wěn)定滲流，而拉普拉斯方程是指適用于平面穩(wěn)定滲流的基本方程。5.【答】在穩(wěn)定滲流場(chǎng)中，取一微單元體，并假定水體不可壓縮，則根據(jù)水流連續(xù)原理，單位時(shí)間內(nèi)流入和流出微元體的水量應(yīng)相等，即dqe=dq0。從而得到：即為二維滲流連續(xù)方程，從中由數(shù)學(xué)知識(shí)，可知流線和等勢(shì)線正交。6.【答】在向上的滲流力作用下，粒間有效應(yīng)力為零時(shí)，顆粒群發(fā)生懸浮、移動(dòng)的現(xiàn)象稱為流砂(土)現(xiàn)象。這種現(xiàn)象多發(fā)生在顆粒級(jí)配均勻的飽和細(xì)、粉砂和粉土層中，一般具有突發(fā)性、對(duì)工程危害大。在水流滲透作用下，土中的細(xì)顆粒在粗顆粒形成的孔隙中移動(dòng)，以至流失；隨著土的孔