土力學試卷3.doc

同濟大學職教學院本?？破诮K考試（考查）統(tǒng)一命題紙 A卷2004-2005 學年第 一 學期課程名稱： 土力學 專業(yè)班級： 土木工程 學號：_此卷選為： 期終考試（ ），補考（ ）試卷教研室主任簽名： 年 月 日 姓名：_ 一、 簡答題（25分）1. 何謂土的粒度成分？答：土的粒度成分是指土中各種不同粒組的相對含量(以干土質量的百分比表示)，用以描述土中不同粒徑土粒的分布特征。2. 何謂土的塑性指數(shù)？答：土的塑性指數(shù)Ip是指土處在塑性狀態(tài)的含水率變化范圍，即液限到塑限含水率的變化范圍，滿足：Ip=L-P ，習慣上用不帶%的數(shù)值表示。3. 按達西定律計算出的滲流速度是土中水的假象流速還是真實流速？假象流速與真實流速有何關系？答：按達西定律計算出的滲流速度是假設水流通過包括骨架與空隙在內的過水斷面時所具有的一種虛擬的假想流速，并非真實流速。假象流速V與真實流速之間存在如下關系：V=neu，其中ne為重力水流動的空隙體積(不包括結合水占據(jù)的空間)與巖土體體積之比，小于孔隙度n。4. 直剪試驗有何優(yōu)缺點？答：直剪試驗的優(yōu)點在于其設備簡單、土樣制備及試驗操作方便，在實際工程中應用廣泛，工程技術人員接受和掌握性高。缺點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：(1).剪切面限定在上下盒間的平面而非沿最弱面剪壞；(2).剪切面上切應力分布不均，豎向荷載會發(fā)生偏轉(上下盒中軸線不重合)，主應力大小方向均在變化；(3).試驗時不能嚴格控制排水條件，并且不能量測孔隙水壓力；(4).剪切過程中土樣的剪切面逐漸縮小，而在計算抗剪強度時仍按原截面積計算；(5).試驗時上下盒間的縫隙易嵌入砂粒，使結果偏大。5. 已知某砂性土土坡的坡角為，砂土內摩擦角為，該土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)是多少？答：該砂性土土坡的滑動穩(wěn)定安全系數(shù)可取為：K=tantan二、 某土樣體積60，質量為105g，烘干后為80g。土粒比重為2.65。試求：土的天然重度、含水量w、孔隙比e、飽和度。（20分）解：(1).土的天然重度：=g=mVg=105g60cm39.8N/kg=17.15kN/m3(2).土的含水量：=mwms100%=m-msms100%=105g-80g80g100%=31.25%(3).土的孔隙比(兩種算法)：e=sg1+-1=2.651039.810-31+0.312517.15-1=0.9875e=Vmss-1=0.9875(4).土的飽和度：Sr=VwVv=mwwV-Vs=(105-80)/1.060-80/2.65=0.839三、 某基礎底面尺寸為44m，埋深2m，受中心荷載5000kN（包括基礎自身及回填土重）的作用，地基土及性質指標見圖及表，求基礎中心線上粘土層的壓縮量。（20分）壓力P（kPa）50100200300粘土孔隙比e0.9600.9000.8350.7701.0m3.0m1.6m粉土 細砂 粘土 細砂 矩形均布荷載角點下豎向應力系數(shù)a/b z/b0.51.01.82.81.00.23150.17520.09960.0502解：采用分層總和法計算：(1)地基分層分層厚度不超過0.44m=1.6m，而基礎埋深已經(jīng)深入細砂層1m，故將細砂層下的2m平均分為2層，每層1m，下方粘土層為一層，厚1.6m。(2)計算自重應力(3)計算豎向附加應力基底平均附加應力為p0=500044-181-17.51kPa=277kPa注意到提供的數(shù)表是矩形均布荷載角點下豎向應力系數(shù)表，計算各分層點的豎向附加應力時將4m4m的正方形劃分成4個小正方形再予以疊加，并計算各分層上下界面處附加應力的平均值n=l/bm=z/b系數(shù)42/2=13.0/2=1.50.127950.51182/2=14.0/2=2.00.089720.35892/2=15.6/2=2.80.05020.2008(4)將各分層自重平均值和附加應力平均值之和作為該分層受壓后的總應力(5)計算1.6m厚粘土層的壓縮量s=0.918-0.8591+0.9181600mm=49.2mm分層點 深度m自重應力kPa附加應力kPa層號層厚自重應力平均值kPa附加應力平均值kPa總應力平均值kPa受壓前孔隙比受壓后孔隙比分層壓縮量02.035.5277.0-13.053.0141.81.044.2209.4253.6-24.070.599.41.061.8120.6182.4-35.6100.155.61.685.377.5162.80.9180.85949.2四、 某條形基礎下地基中一點的應力為：=271kPa、 =79kPa、=60kPa。已知土的抗剪強度指標c=0、。試問：（1）該點是否剪損？（2）剪裂面與大主應力作用面夾角是多少？（10分）解：(1)應用土的極限平衡條件，可得土體處于極限平衡狀態(tài)而大主應力1=271kPa時所對應的小主應力計算值為：3f=1tan245-2-2ctan45-2 =271tan245-302 =90.3kPa而3=79kPa3f，故該點處于剪損破壞狀態(tài)。(2) 剪裂面與大主應力作用面夾角是(45+2)=60請檢查一下題目中正應力是否應該是x、z，否則后面切應力條件沒用五、 如圖所示擋土墻墻背直立光滑，墻高5米，墻后填土面水平，其上作用均布超載q=20kPa，填土由兩層土組成，填土性質指標如圖所示。試求：（1）主動土壓力強度及水壓力強度沿墻高的分布；（2）主動土壓力Ea及水壓力Ew。（25）解：主動土壓力系數(shù)Ka=tan2(45-2)，故Ka1=0.333，Ka2=0.589(1)由于第一層填土c=0，墻頂點處主動土壓力pa0=qKa1=200.333kPa=6.67kPa 第一層底面處pa1=1h1+qKa1=18.02+200.333kPa=18.65kPa 第二層填土為粘性土 第二層頂面處pa1=1h1+qKa2-2c2Ka2=18.02+200.589-2100.589kPa=17.63kPa 若采用水土分算法，第二層有效重度=sat-w=19.0-9.8kNm3=9.2kNm3 第二層底面處pa2=1h1+h2+qKa2-2c2Ka2=18.02+9.23+200.589-2100.589kPa=33.89kPa 水壓力強度：pw2=wh2=9.83kPa=29.4kPa (2)主動土壓力合力：Ea=6.672+0.511.982+17.633+0.516.263kNm-1 =13.34+11.9