土力學(xué)(遠(yuǎn)程教育之一)試題及答案

1、土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)試題（A卷）選擇題：（每題3分，計(jì)24分）（1）飽和土的組成為： （A）固相 （B）固相+液相（C）固相+液相+氣相（D）液相（2）土不均勻系數(shù)越大，說明土的級(jí)配： （A）越差（B）不一定（C）越好（D）兩者無關(guān)系 已知土樣試驗(yàn)數(shù)據(jù)為：含水量 10%,液限38%，塑限20%，則該土的 塑性指數(shù)為：（A）8（B）13（C）18（D）23（4）在下列指標(biāo)組中全部直接由試驗(yàn)測定的為：（A）天然重度、含水量、干重度（B） 土粒密度、天然重度、含水量（C）土粒密度、天然重度、孔隙比（D）含水量、干重度、孔隙比（5）滲流的理論平均流速與真實(shí)流速相比：（A）平均流速二真實(shí)流速（B）平均流速 &

2、gt; 真實(shí)流速（C）平均流速 <真實(shí)流速（D）兩者無相關(guān)性（6）下列何種土層最容易發(fā)生管涌：（A） 一般粘土層（B）均勻粗砂層（C）粗砂與粉砂互層（7）目前地基附加應(yīng)力計(jì)算中對(duì)地基土采用的基本假設(shè)之一是：（A）非均質(zhì)彈性體（B）均質(zhì)線性變形體（C）均質(zhì)塑性體（D）均質(zhì)非線形體（8）（1）基底總壓力與基底附加壓力哪一個(gè)大？（A）基底附加壓力（B）基底總壓力（C）二者相等（D ）無法確定簡答題：（每題6分，計(jì)36分）1. 土中常見的粘土礦物有哪幾類？它們各自的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)如何?2. 淤泥質(zhì)土有哪些特點(diǎn)？它們對(duì)土的性質(zhì)有什么影響？3. 滲透變形有哪幾種形式？各有什么特征？4. 基礎(chǔ)底面下什么

3、部位的剪應(yīng)力最大？這在工程上有什么意義？5請說明如何利用室內(nèi)壓縮曲線確立土的先期固結(jié)壓力 6.簡述極限平衡理論三、計(jì)算題：（前兩題每題15分，第3題10 分，計(jì)40分）1 如圖，地基分別作用均布基底附加應(yīng)力P1=100kPa和p2=50kPa,試用角點(diǎn)法計(jì)算A點(diǎn)下10m處的附加應(yīng)力。2土樣內(nèi)摩擦角為26°，粘聚力為40kPa,若土樣所受小主應(yīng)力為120kPa,則土 樣剪切破壞時(shí)的大主應(yīng)力為多少？3. 將某粘土試樣置于滲透儀中進(jìn)行變水頭滲透試驗(yàn)，當(dāng)試驗(yàn)經(jīng)過的時(shí)間 t為1小時(shí)時(shí)，測壓管的水頭高度從 hi=310.8cm降至h2=305.6cm。已知試樣的橫斷面積 A 為32.2cm2，高

4、度I為3.0cm,變水頭測壓管的橫斷面積 A'為1.1cm2，求此土樣的 滲透系數(shù)k值。A卷參考答案：一、B C C B C C B B1有高嶺石，蒙脫石和伊利石。高嶺石由一層硅氧四面體晶片和一層鋁氧八面體晶片結(jié)合，形成一個(gè)單位晶 胞；晶胞間由較強(qiáng)的氫鍵聯(lián)結(jié)，水較難滲入，顆粒較粗，親水性弱，其穩(wěn)定性較 蒙脫石和伊利石好些，膨脹性和壓縮性都較低。蒙脫石單位晶胞上下面均為硅氧四面體晶片，中間夾一個(gè)鋁氧八面體晶片， 晶胞兩邊都帶有相同氧原子聯(lián)結(jié)，既弱也不穩(wěn)定，水分子可以很容易楔入其間， 故含蒙脫石多的土對(duì)環(huán)境干濕變化較敏感，當(dāng)濕度增高時(shí)易膨脹，失水時(shí)易收縮 比產(chǎn)生收縮裂隙。伊利石是含鉀量較高

5、的原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化的產(chǎn)物，其晶格構(gòu)造與蒙脫石相 似，不同的是四面體中硅被鋁多替代，由鉀離子補(bǔ)償晶層正電荷的不足。這種聯(lián) 結(jié)較高嶺石聯(lián)結(jié)弱，但比蒙脫石層間水分子的聯(lián)結(jié)要強(qiáng)，所以性質(zhì)界于兩者之間。2高孔隙比、飽水、天然含水率大于液限孔隙比常見值為1.02.0 ;液限一般為40%60%,飽和度一般90%，天然含水率多為5070%。未擾動(dòng)時(shí)，處于軟塑 狀態(tài)，一經(jīng)擾動(dòng)，結(jié)構(gòu)破壞，處于流動(dòng)狀態(tài)。透水性極弱：一般垂直方向地滲透 系數(shù)較水平方向小些。高壓縮性：ai2 般為0.71.5Mpa1,且隨天然含水率 的增大而增大。抗剪強(qiáng)度很低，且與加荷速度和排水固結(jié)條 件有關(guān)。較顯著的觸 變性和蠕變性。3土的滲透變

6、形類型就單一土層來說主要有流砂和管涌兩種基本型式。 流砂：在向上的滲透水流作用下，表層土局部范圍內(nèi)的土體或顆粒群同時(shí)發(fā) 生懸浮、移動(dòng)的現(xiàn)象稱為流土或流砂。只要水力坡降達(dá)到一定的大小，都會(huì)發(fā)生 流土破壞。管涌：在滲透水流作用下，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，滲透流速不斷增加較粗的顆粒也相繼被水流逐 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。4. 一般來講，基礎(chǔ)地面中心線下附加剪應(yīng)力最小，而荷載（基礎(chǔ)）邊緣的剪應(yīng)力 最大。故位于基礎(chǔ)邊緣下的土容易發(fā)生剪切滑動(dòng)破壞而出現(xiàn)塑性變行區(qū)，在工程 上應(yīng)該格外注意這一帶的土體穩(wěn)定情況。5

7、. 如圖，確定先期固結(jié)壓力步驟如下： 從elog p曲線上找出曲率半徑最小的一點(diǎn) A,過A點(diǎn)作水平線A1和切線A2; 作DIA2的平分線A3,與elog p曲線中直線段的延長線相交于 B點(diǎn)；6.是研究土體處于理想塑性狀態(tài)時(shí)的應(yīng)力分布和滑裂面軌跡的理論。它不僅用來求解地基的極限承載力和地基的滑裂面軌跡，也可以求擋土墻土壓力、邊坡的滑面軌跡等有關(guān)土體失穩(wěn)所涉及的問題。由于這種理論分析方法解題復(fù)雜，但對(duì)于求解地基極限承載力，這種方法則是主要的理論基礎(chǔ)。在理想彈一塑性模型中，當(dāng)土體中的應(yīng)力小于屈服應(yīng)力時(shí)，應(yīng)力和變形用彈性理論求解， 這時(shí)土體中每一點(diǎn)都應(yīng)滿足靜力平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件。當(dāng)土體處于塑性狀態(tài)

8、時(shí)應(yīng)滿足極限平衡條件。極限平衡理論就是根據(jù)靜力平衡和極限平衡條件所建立起來的理論。1.A點(diǎn)位于5個(gè)子區(qū)域的角點(diǎn)子區(qū) jacA：查表得 kci = 0.1752(1/b =1,z/b =1)子區(qū) Adbj：查表得 kc2 = 0.2034(1 / b = 3, z/ b = 1)子區(qū) cefA：查表得 kc3 = 0.1999(1 / b = 2,z/b = 1)子區(qū) fhdA:查表得 kc4 = 0.2370(1/b =1.5,z/b =0.5)子區(qū) fgiA:查表得 kc5 =0.2315(1/b =1,z/b =0.5)故A點(diǎn)下10m的附加應(yīng)力二=(kc1 kc2)P1 (kc3 kc4

9、-kc5)P2= (0.1752 0.2034) 100 (0.1999 0.2370-0.2315) 50= 48.13kPa2. 435.4kPa4.8X 10-7cm/s土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)試題 (B 卷)、選擇題：(計(jì) 24 分，每題 3 分)(1) 觀測孔a b的水位標(biāo)高分別為3.50和3.20m,兩孔的水平距離為20m。則ab段的平均水頭梯度為：(A)0.020(B)0.015(C)0.025(D)0.010(2) 地基土的塑性指數(shù)越大,則地基土的滲透系數(shù)： _ (A)越大(B)越小(C)不變(D)無關(guān)(3) 已知土樣試驗(yàn)數(shù)據(jù)為：含水量10%,液限 38%,塑限 15%,則該土的塑性指數(shù)

10、為： _ (A)8(B)13(C)18(D)23(4) 何種土中最容易發(fā)生流土： _ (A)粉質(zhì)粘土(B)粘質(zhì)粉土(C)砂質(zhì)粉土(D)粘土(5) 篩分法適用的土粒直徑為： (A)d>0.075(B)d<0.075(C)d>0.005(D)d<0.005(6) 粘性土的塑性指數(shù)越大,其粘粒含量： _ _(A)越多(B)越少(C)可多可少(7) 目前地基附加應(yīng)力計(jì)算中對(duì)地基土采用的基本假設(shè)之一是： (A)非均質(zhì)彈性體(B)均質(zhì)線性變形體(C)均質(zhì)塑性體(D)均質(zhì)非線形體(8) 采用應(yīng)力面積法計(jì)算地基最終沉降計(jì)算時(shí),采用的地基土壓縮模量：(A)與地基應(yīng)力水平無關(guān) (B)隨地基

11、應(yīng)力水平增大 (C)隨地基應(yīng)力水平 減小二、簡答題：(計(jì) 30 分,每題 6 分)1. 什么是粒組、粒度成分？請說明土的粒度成分的測定方法及各自的 適用條件。2. 試分析影響土膨脹性和收縮性的因素。3. 何為達(dá)西定律？其適用條件是什么？4. 基礎(chǔ)底面總壓力不變, 如果埋置深度增加, 對(duì)土中附加應(yīng)力分布有 什么影響？5. 一維滲透固結(jié)理論有哪些基本假設(shè)？6. 臨塑荷載使用中需注意哪些問題三、計(jì)算題：(計(jì) 40 分,前兩題每題 15 分,第 3 題 10 分)1. 某矩形基礎(chǔ)底面尺寸為 2.00m >6.00 m。在基底均布荷載作用下，基礎(chǔ)角點(diǎn)下 10.00m深度處的豎向附加應(yīng)力為4.30k

12、Pa,求該基礎(chǔ)中心點(diǎn)下5.00m深度處的 附加應(yīng)力值。2. 對(duì)某土樣進(jìn)行直剪試驗(yàn)，在法向應(yīng)力分別為 100kPa、200kPa、300kPa、400kPa時(shí)，分別測得其破壞時(shí)土樣最大剪應(yīng)力為90kPa、122kPa、 147kPa、180kPa。求此土樣的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。 、3將某砂土試樣置于滲透儀中進(jìn)行常水頭滲透試驗(yàn)，已知試樣的橫斷面積A 為55.2cm2，高度I為10.0cm,水頭高差為1.6m,達(dá)到滲流穩(wěn)定后，量得10分鐘 內(nèi)流經(jīng)試樣的水量為636cm，求此土樣的滲透系數(shù)k值。參考答案：一、B B D C A A B A二、1. 粒組：土顆粒按粒徑大小、性質(zhì)形似而劃分的組別粒度成分：土中各

13、粒組的相對(duì)百分含量，稱為土的粒度成分不同類型的土，采用不同的分析方法。粗粒土采用篩析法，細(xì)粒土采用靜水沉降分析法。篩析法：對(duì)于粒徑大于0.075mm的粗粒土，可用篩析法測定粒度成分。試驗(yàn)時(shí)將風(fēng)干、分散的代表性土樣通過一套孔徑不等的標(biāo)準(zhǔn)篩（20、2、0.5、0.25、0.1、0.075mm），稱出留在各個(gè)篩子上的土的質(zhì)量，即可求出各個(gè)粗粒組在土樣中的相對(duì)含量。靜水沉降分析法： 對(duì)粒徑小于0.075mm的粉?；蛘沉＃F(xiàn)有技術(shù)難以篩分，一般可根據(jù)土 粒在水中勻速下沉?xí)r的速度與粒徑的理論關(guān)系，用比重計(jì)法或移液管法測定。2. 粘性土粘粒含量越多，親水粘土礦物越多，膨脹性和收縮性越強(qiáng)。土的天然含水量決定著土的脹縮程度：天然含水量高則膨脹性弱，收縮性強(qiáng)天然含水量低則膨脹性強(qiáng)，收縮性弱 土的密實(shí)程度和連接強(qiáng)度也著影響著土的脹縮性 水溶液介質(zhì)的離子成分和濃度也影響土的膨脹性。3. 1956年，達(dá)西利用圖2所示試驗(yàn)裝置，對(duì)砂土的滲流性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)水在土中的 滲流速度與試樣兩端面間的水頭差成正比，而與滲流長度成反比，故滲流速度可表示為：-hv = K Kil或Q =vA = KiA這就是著名的達(dá)西定律，層流狀態(tài)下可以使用達(dá)西定律。4. 可以減小地基土中的附加應(yīng)力。5. 1.土層為均勻，各向同性且完全飽和2. 土的壓縮完全由孔隙體積減小引起，土粒和水都不可壓縮3. 附加應(yīng)力沿水平面無限均勻分布，壓縮