土力學試題及答案_

1、第1章 土的物理性質(zhì)與工程分類一.填空題1. 顆粒級配曲線越平緩，不均勻系數(shù)越大，顆粒級配越好。為獲得較大密實度，應選擇級 配良好的土料作為填方或砂墊層的土料。2. 粘粒含量越多，顆粒粒徑越小，比表面積越大，親水性越強，可吸附弱結合水的含量越 多，粘土的塑性指標越大3. 塑性指標Ip =Wl - Wp，它表明粘性土處于可塑狀態(tài)時含水量的變化范圍，它綜合反映了粘性、可塑性等因素。因此規(guī)范規(guī)定：10 ： I p _17為粉質(zhì)粘土，Ip . 17為粘土4. 對無粘性土，工程性質(zhì)影響最大的是土的密實度，工程上用指標e、Dr來衡量。5. 在粘性土的物理指標中，對粘性土的性質(zhì)影響較大的指標是塑性指數(shù)I p

2、。6. 決定無粘性土工程性質(zhì)的好壞是無粘性土的相對密度，它是用指標Dr來衡量。W - wp7. 粘性土的液性指標I L，它的正負、大小表征了粘性土的軟硬狀態(tài)，規(guī)范WL Wp按Il將粘性土的狀態(tài)劃分為堅硬、硬塑、可塑、軟塑、流塑。10某砂層天然飽和重度sat = 20 kN/m3，土粒比重Gs =2.68，并測得該砂土的最大干重度dmax =17.1kN/m3，最小干重度 dmin 15.4 kN/m3,則天然孔隙比e為0.68，最大孔隙比 emax =0.74，最小孔隙比 emin =0.57。11. 砂粒粒徑范圍是 0.0752mm，砂土是指大于 2mm粒徑累計含量不超過全重 50%，而大

3、于0.075mm粒徑累計含量超過全重50%。12. 親水性最強的粘土礦物是蒙脫石，這是因為它的晶體單元由兩個硅片中間夾一個鋁片組 成，晶胞間露出的是多余的負電荷，因而晶胞單元間聯(lián)接很弱，水分子容易進入晶胞之間， 而發(fā)生膨脹。二問答題1e說明三相草圖中和的物理概念。1+e 1 +e代表孔隙在單元土體中所占有的1答：代表單元土體中土骨架所占有的體積,1 e體積。液限儀測定。1.說明土的天然重度，飽和重度sat，浮重度和干重度 d的物理概念和相互關系,并比較同一土中的sat、 d的數(shù)值大小。sat、答： =mgVsatmsVv ?wmis -Vswg， =g，sat - 一 d -。四、計算題1.某

4、地基土樣數(shù)據(jù)如下：環(huán)刀體積360cm，濕土質(zhì)量 0.1204kg，土質(zhì)量0.0992kg，土粒相對密度為2.71，試計算：天然含水量w，天然重度，干重度d，孔隙比e。二加嗎心。020360Pg-00992 10 = 0.016N/cm3 d V m 60叭O.1024。992 100“11.3%0.0992msmGs0.0992 1032.71=36.6cm_ VvV -Vs60 -36.6e0.639VsVs36.62若原狀土樣的天然密度? =2.1t/m3，含水量w = 15%，土顆粒相對密度 Gs=2.71，試計算孔隙比e.3答：設 Vs =1m , ms =Gsw =2.71 tmw

5、= w ms = 0.15* 2.71 = 0.407 tmsmwP2.710.4072.1= 1.484 m3仝4二匸匚0.484VsVs1最小孔隙比emin =0.462，最大孔隙比emax =0.71，試求沙土的相對密度Dr 。答：設 Vs 二 1cm3則 ms =VsGs = 266gmw = wms = 0.086 2.66 = 0.229 gv-ms mw266 .229 =1.64伽3/g1.76VvV -Vse 二VsVs便0.641emax 一eD r 二62VsVs5.某工地進行基礎施工時，需在土中加水以便將土夯實，現(xiàn)取0241=0.278emax 一 emin 0.71

6、-.46234.某干沙土樣重度為16.6KN/m ，土粒相對密度 G 2.69，置于雨中，若砂樣體積不變,飽和度增加到40%，求砂樣在雨中的孔隙比。答：設 Vs = 1cm3 ms =wGsVs =2.69g V = -= 2.69 =1.62 cm3ss w s s 9Pd 1.66土樣1000g，測其含水量為20%，根據(jù)施工要求，將土的含水量增加20%，問應在土樣內(nèi)加多少水？答：由 w 二匹 100% 得 ms 二 m1 w) = 1000心 0.2) = 833g msmw=m-ms=167g需加水量為=mw = 0.4ms - mw = 0.4* 833 -167 = 166g36.某

7、工程地質(zhì)勘察中，取原狀土60cm ,重99.15g，烘干后重78.05g， Gs =2.67，求此土的孔隙比和飽和度。答：mw 二 m-ms =99.15 -78.05 =20.65gVw 二 mw / 5 二 20.65cm3msVs叱=29.23卅2.67Vve =VsV-Vs60運3(.053Sr29.23VwVs空匚0.671Vv60 -29.23Sr設 Vs =1cm3，貝 yms =GsVsw = 2.73gmw 二 wms =0.193 2.73 =0.527gmsms面773貳Vwmw0.52713=0.527cmS 晉 100%=煦 100%0.5271.773-1= 68.

8、2%第二章地基土的應力與變形14.什么是基底壓力？答：建筑物的荷載是通過自身基礎傳給地基的?；讐毫κ亲饔糜诨A底面上的荷載效應, 它與荷載的大小和分布、基礎的剛度、基礎的埋深以及地基土的性質(zhì)等多種因素有關。16.地基變形按其特征分為哪幾種？其定義是什么？答：分為瞬時沉降、固結沉降和次壓縮沉降。四、計算題1. 土層分布如圖，計算土層的自重應力，并繪制自重應力的分布圖。解：(1) 砂土：設Vs1 = 1，則ms1 - Vsv wGs1 - 2.65gmw w1ms1 = 0.1* 2.65 = 0.265 g5 嚴265cm3 wVw1Sr進=0.699康0.379Ww gms11 -Vs1Vv

9、12.65 I3g =9.71KN/m10.699(2)黏土則ms2 二Vs2Gs2w =2.70gV2ms2 mw2P2.70.5418.4/10=1.76 cm3ms2-V s2 w2.7-11.763=9.66 kN/m32.某粉土地基如圖，測得天然含水量w=24% ,干密度 6 =1.54t/m , 土粒比重Gs =2.73，地面及地下水位高程分別為35.00及30.00m,汛期水位將上升到 35.5m高程。試求25.00高程處現(xiàn)在及汛期時的土的自重應力。當汛期后地下水下降到30.00高程（此時土層全以飽和狀態(tài)計）、25.00m處的自重應力是多少？ 解：Vs -1，ms 二VsGsw

10、=2.73tmw = wms = 0.24* 2.73 = 0.6 5V =匹二273 = 1.772 m3汛期水位35.5035.00Pd1.54=ms _Vs幾 g=9.8kN/m3V1.772sat粉土現(xiàn)在水位30.00msmw2.73 0.6551.772=19.8 kN/m= 19.1 kN/m25.00細砂現(xiàn)在的自重應力 =19.1* 5 9.8* 5 =144.5 kPa,汛期時的自重應力 =9.8*10 =98kPa地下水下降后:； =19.8* 5 9.8*5 =148kPa1.圖所示基礎基底尺寸為 4m 2m，試求基底平面平均壓力P和Pmax及Pmin，繪出沿偏心方向的基底

11、壓力分布圖。解：基底平面平均壓力為p= 68020*2*2*4 A2*42= 125kN /m0.35m屮 孑瓦F三8(kN2mN =G F =20 4 2 680 =840kN亠4mM F) 0.35=680 0.35=238kN m238”28mdh33149.6360.37N M 8402383Pmax105 二 44.63 =kN/m &有一矩形基礎,min A W 2 4122 46底面尺寸4m 8m，埋深2m，受4000kN中心荷載（包括基礎自重）的作用，地基為粉砂層，咐-19kN /m3，壓縮資料如表所示，試用分層總和法計算地基最終陳降量。解：略。9.如圖，已知基礎長42.5m

12、,寬13.3m ,基礎底面附加壓力 p0 = 240kPa基礎底面鋪有水砂層，地基為粉質(zhì)黏土層，壓縮模量Es =7.5Mpa，滲透系數(shù)k =0.6 10cm/s，土層厚8m,底部基巖處附加應力為160Pa,試計算：（1）地基的最終沉降量，（2）計算地基的固結系數(shù)。解：s PHE P0P12E240 16032* 7.5*108 = 213.33mm土的豎向固結系數(shù)q =kEs/ w =0.6 10-67.5 103/10 =4.5 10，cm2/s10.飽和黏土層厚8m,受大面積荷載 p=120kPa作用，該土層初始孔隙比 e = 1.0，壓縮系數(shù)a =0.3MPa k = 18cm/a，在單

13、面排水條件下問加荷一年的沉降量為多少?1 + e 1+10解：粘土層的壓縮模量為 Es=e 16 =6.67MPaa0.3X0粘土層的最終沉降量為8000 二 143.93mmCFs zHEs120 100066.67 10豎向固結系數(shù)Q二k（1 e）九a18 10 1)10000 0.3 10 “= 120m2 /a對于單面排水條件下:豎向固結時間因數(shù)120 12-1.87582,查表得固結度接近100%,所以加荷年的沉降量為 143.93mm。11.某飽和粘土層厚 8m，受大面積荷載 p = 120 kPa作用，該土層初始孔隙比為e = 1.0 ,a = 0.3MPa-1, k =1.8c

14、m/a，單面排水，問沉降達 140mm所需的時間。1 + e 1+1.0解：粘土層的壓縮模量為Es6 = 6.67MPaa0.3066.67 10粘土層的最終沉降量為 s -H 120 10008000 = 143.93mmE豎向固結系數(shù)cv二k(1 e) h8 10(11)=伽2心wa10000 0.3 10-6140= 0.973143.93根據(jù)Uz查得Tv =0.93 ,2 2在單向排水條件下：tJH 938Cv= 4.96 年。12四、計算題1.某條形基礎下地基土體中某點的應力二=250kPa，匚x =100kPa，.怎=40kPa，已知土的=300 ,c=0，問該點是否剪損。CT1

15、CT + CT解：1 = X-Xz260kPa90kPa破壞可能性判斷二仃= 3m tan450 二 2ctan、 2丿2 0=90 m tan 45 +0300= 270kPa Gm = 260 kPa所以該點未剪損。2. 某飽和土樣做三軸固結不排水剪切試驗，測得剪切破壞時大主應力、小主應力；3和超孔隙水壓力U,如下表所示，試用有效應力法和總應力法確定C、及C、。1理卜2漏4502 丿 、解：（1）將J、二3代入粘性土的極限平衡條件-得方程組2*145=60 ta n2(45 +/2) +2cta n( 45 +/2)223=100 tan2(45 、/2) 2ctan(45/2) 1 (k

16、Pa)1452236(kPa)60100u4159解得 =18.79 , c=9.99kPa.將有效應力-U、匚3 -；3 -U代入極限平衡條件得104=19 ta n2(450 +W/2) +2cta n( 45 +W/2)L 164=41 tan2(45 +72)+2clan(457 2)解得：=27.61 , c=15.80kPa。3. 對某飽和土試樣進行無側限抗壓試驗，得無側限抗壓強度為160kPa，如果對同種土進行不固結不排水三軸試驗，周圍壓力為180kPa，問總豎向壓應力為多少，試樣將發(fā)生破壞？解：總豎向壓應力為-；3 丄;)=180 T60 =340kPa時，試樣發(fā)生破壞。地基容

17、許承載力匚=Pu/k =580.25/2 =290.125kPa而地基承受的均布荷載Pk =250 kPa ：二=290.125 kPa，所以地基處于穩(wěn)定狀態(tài)。第5章?lián)跬翂Φ耐翂毫τ嬎慵胺€(wěn)定性分析2 某擋土墻，墻背垂直光滑，墻高6m，墻后填土面水平，其上作用著連續(xù)均布荷載 q=25kPa, 填土分兩層，第一層土為粗砂，天然重度18.5kN/m3，內(nèi)摩擦角 -30，厚度 h1 =2m，第二層土為細砂，天然重度2 =19kN/m3，內(nèi)摩擦角 =20，厚度h 4m。地下水位距擋土墻基底 2m，飽和重度 sat =20kN/m3，試求:a) 繪出主動土壓力和水壓力分布圖；b) 總的側壓力(土壓力和水壓力之和)的大小;匚a =qKa1 =25 tan2(45 -30/2) =8.33kPa；為=(q1h1)Ka(25 18.5 2) tan2(45 -30解：第一層填土頂面和底面的土壓力強度為第二層填土頂面的土壓力強度為20kPa；a1 =(q 1h1)Ka2 =(25 18.5 2)