河海大學(xué)土力學(xué)歷年試卷

1、99級(jí)土力學(xué)試卷及標(biāo)準(zhǔn)答案一、名詞解釋 (每題 3 分 共18分)1 . 塑限: 粘性土從可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)的界限含水率，也就是可塑狀態(tài)的下限含水率。2 . 不均勻系數(shù): 定義為Cu= d60/ d10, d10 , d60分別為粒徑分布曲線上小于某粒徑土的土顆粒含量分別為10和60。3 . 有效應(yīng)力原理：由外荷在研究平面上引起的法向總應(yīng)力為，那么它必由該面上的孔隙力u和顆粒間的接觸面共同分擔(dān)，即該面上的總法向力等于孔隙力和顆粒間所承擔(dān)的力之和，即=u。4. 被動(dòng)土壓力：當(dāng)擋土墻向沿著填土方向轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)時(shí)，隨著位移的增加墻后受到擠壓而引起土壓力增加，當(dāng)墻后填土達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)增加到最大

2、值，作用在墻上的土壓力稱為被動(dòng)土壓力。5 . 代替法：代替法就是在土坡穩(wěn)定分析重用浸潤線以下，坡外水位以上所包圍的同體積的水重對(duì)滑動(dòng)圓心的力矩來代替滲流力對(duì)圓心的滑動(dòng)力矩。6 . 容許承載力：地基所能承受的最大的基底壓力稱為極限承載力，記為fu將f除以安全系數(shù)fs后得到的值稱為地基容許承載力值fa,即fafufs 二、問答題（共35分）1. 何謂正常固結(jié)粘土和超固結(jié)粘土，兩者的壓縮特性和強(qiáng)度特性有何區(qū)別？(2分)答：把土在歷史上曾經(jīng)受到的最大有效應(yīng)力稱為前期固結(jié)應(yīng)力，以pc表示；而把前期固結(jié)應(yīng)力與現(xiàn)有應(yīng)力po之比稱為超固結(jié)比OCR，對(duì)天然土，OCR>1時(shí)，該土是超固結(jié)； （3分

3、）當(dāng)OCR1時(shí)，則為正常固結(jié)土。 （3分）壓縮特性區(qū)別：當(dāng)壓力增量相同時(shí)，正常固結(jié)土壓縮量比超固結(jié)土大。 （3分）強(qiáng)度特性區(qū)別：超固結(jié)土較正常固結(jié)土強(qiáng)度高。 （3分） 2. 簡述影響土壓實(shí)性的因素？（8分）答：土壓實(shí)性的影響因素主要有含水率、擊實(shí)功能、土的種類和級(jí)配以及粗粒含量等。對(duì)粘性土，含水率的影響主要表現(xiàn)為當(dāng)含水率較低時(shí)，相同擊實(shí)功能下所獲得的干密度較低，隨著含水率的增大，所得到的干密度會(huì)逐漸提高；當(dāng)達(dá)到某含水率時(shí)，對(duì)應(yīng)擊實(shí)功能下會(huì)得到最大干密度，對(duì)應(yīng)含水率稱為最優(yōu)含水率；隨著含水率的提高，最大干密度反而會(huì)減小。擊實(shí)功能的影響表現(xiàn)為：擊實(shí)功能越大，所得到的土體干密度也大；最優(yōu)含

4、水率隨擊實(shí)功能的增大而減小。（2分）土類和級(jí)配的影響表現(xiàn)在：粘性土通常較無粘性土壓縮性大；粘粒含量大，壓縮性大；級(jí)配良好，易于壓密，干密度大；（2分）粗粒含量對(duì)壓實(shí)性有影響，大于5mm粒徑的粗粒含量大于2530時(shí)，需對(duì)輕型擊實(shí)試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行修正。（1分） 3 .試比較朗肯土壓力理論與庫倫土壓力理論的異同點(diǎn)與優(yōu)缺點(diǎn)。(8 分)答：相同點(diǎn)：都要求擋土墻的移動(dòng)是以使墻后填土的剪力達(dá)到抗剪強(qiáng)度（極限狀態(tài)下）土壓力都利用莫爾庫侖強(qiáng)度理論；（1分）不同點(diǎn)：朗墾理論是根據(jù)土體中各點(diǎn)處于平衡狀態(tài)的應(yīng)力條件直接求墻背上各點(diǎn)的土壓力要求墻背光滑，填土表面水平，計(jì)算結(jié)果偏大而庫侖理論是根據(jù)墻背與滑動(dòng)面間的

5、楔塊型處于極限平衡狀態(tài)的靜力平衡條件求總土壓力墻背可以傾斜，粗糙填土表面可傾斜，計(jì)算結(jié)果主動(dòng)壓力滿足要求，而被動(dòng)壓力誤差較大朗肯理論是考慮墻后填土每點(diǎn)破壞，達(dá)極限狀態(tài)；庫侖理論則考慮滑動(dòng)土體的剛體的極限平衡； (3分)朗肯土壓力理論優(yōu)點(diǎn)：公式簡單，易用；缺點(diǎn)：對(duì)墻壁傾斜、墻后填土面傾斜情況不適用；(2分)庫倫土壓力理論優(yōu)點(diǎn)：對(duì)墻壁傾斜、墻后填土面傾斜情況適用；缺點(diǎn)：不便考慮粘性土的情況； (2分) 4.地基破壞形式有哪幾種？各自會(huì)發(fā)生在何種土類地基？（7 分）答：有整體剪切破壞，局部剪切破壞和沖剪破壞。（3分）地基破壞形式主要與地基土的性質(zhì)尤其是壓實(shí)性有關(guān)，一般而言，對(duì)于堅(jiān)實(shí)或密實(shí)的

6、土具有較低的壓縮性，通常呈現(xiàn)整體剪切破壞對(duì)于軟弱黏土或松沙地基具有中高壓縮性，常常呈現(xiàn)局部剪切破壞或沖剪破壞。（4分） 三、計(jì)算題（共47分）1. 某砂土地基中夾有一層正常固結(jié)的粘土層，如圖。粘土孔隙比e0=1.0，壓縮指數(shù)Cc=0.36。問： (1)今在地面大面積堆載q=100kN/m2，粘土層會(huì)產(chǎn)生多大的壓縮?（計(jì)算不需分層）；若粘土的固結(jié)系數(shù)Cv=3*10-3cm2/s，則達(dá)到80固結(jié)度時(shí)粘土層壓縮量多少？需多少天？（U=80%時(shí)Tv=0.64） (2) 壓縮完成后，若地下水位下降2m，粘土層是否會(huì)產(chǎn)生新的壓縮量？若會(huì)，壓縮量為多少？（水位下降后的砂土容重=20kN/m3）.（

7、分） 解：1（1）s1=20*1+(21-9.8)×2=42.4 s2=42.4+(21-9.8)×2=62.8 粘土層平均自重應(yīng)力：(s1+s2)/2=52.6 (2分) s = H lg(p0+p)/ p0/(1+e0) = 200×0.36×lg(52.6+100)/52.6 /(1+1.0) =16.7cm (3分)U=80%時(shí)，st=u×s=0.8×16.7=13.4cm Tv=0.64所以，t= TvH2/CV=0.64×(200/2)2/0.003=2.13×106 S (2) 地

8、下水位下降到2米以后，會(huì)產(chǎn)生新的壓縮量： (2分)s152.6+100=152.6= p0kPas2152.6+9.8×2172.2 kpae0=e0-cclg(p0+p)/ p0=0.833所以 s= H lg(p0+p)/ (p+p0)/(1+e0) =200*lg172.2/152.6/(1+0.833) =5.73 cm (3分) 2. 設(shè)地基內(nèi)某點(diǎn)的大主應(yīng)力為k，小主應(yīng)力為k，孔隙水應(yīng)力為k。土的有效凝聚力為c'=2k，有效內(nèi)摩擦角'=24°判斷該點(diǎn)是否達(dá)到破壞狀態(tài)。(7 分)解： 11-u=50-100=450kpa3=3-u=300-

9、100=200kpa (2分)令 1f=1=450 kpa3ftg2(45-ø2)-2c×tg(45-ø2)450×tg2(45-242)-2×20×tg(45-242)450×0.42240×0.649163.9kPa3 （4分） 所以該點(diǎn)達(dá)到破壞狀態(tài) （1分） 3.某正常固結(jié)飽和粘性土，經(jīng)三軸固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)測(cè)得cu=20°, Ccu=0及' =30°,c'=0；試問在小主應(yīng)力3f=100kpa時(shí)，試樣達(dá)到破壞的大主應(yīng)力1f應(yīng)當(dāng)是多少？此時(shí)的孔隙水應(yīng)力uf是多少？

10、該土在200kPa固結(jié)應(yīng)力下的不排水強(qiáng)度為多少？(13 分)解：1f=3ftg2(45+ø2)-2ctg(45+ø/2) =100 tg2(45+202) =204kpa 1f-3f1f-3f104kPa sin ø=(1f-3f) / (1f+3f)故：1f+3f(1f-3f) / sin ø=208kPa1f=156kpa 3f=52kpauf=1f-1f=204-156=48 kPa 3f=c=200kpa 1f3ftg255=408kPa 所以： Cu=(1f -3f)/2=204kPa (4分) 4 .計(jì)算下圖土坡復(fù)合滑動(dòng)面的穩(wěn)定安全

11、系數(shù)。（2分）答： 假定復(fù)合滑動(dòng)面的交接點(diǎn)在坡肩和坡腳的下端,則：ka=tg2(45-ø2) =1/3 （2分）kp= tg2(45+ø2)=3 （2分）pa=rH12 ka/2=18×12×12/6=432 kN/mpp= rH22 kp/2=18×5×5×3/2=675 kN/mW=rA=18×9×(5+12)=1224kn/m （4L=T=cl+wtgø=20×16+1224tg5=427.1 kN/mFs=( pp+ T)/ pa=2.55 （4分）00級(jí)土力學(xué)試卷及標(biāo)準(zhǔn)答案

12、（土木、交通類） 2002.12一、名詞解釋 (每題 3 分 )1. 最優(yōu)含水率:對(duì)于一種土，分別在不同的含水率下，用同一擊數(shù)將他們分層擊實(shí)，測(cè)定含水率和密度然后計(jì)算出干密度，以含水率為橫坐標(biāo)，以干密度為縱坐標(biāo)，得到的壓實(shí)曲線中，干密度的隨著含水率的增加先增大后減小在干密度最大時(shí)候相應(yīng)的含水率稱為最優(yōu)含水率。2. 管涌：管涌是滲透變形的一種形式指在滲流作用下土體中的細(xì)土粒在粗土顆粒形成的空隙中發(fā)生移動(dòng)并被帶出的現(xiàn)象。3. 前期固結(jié)應(yīng)力：土在歷史上曾受到的最大有效應(yīng)力稱為前期固結(jié)應(yīng)力。4. 被動(dòng)土壓力：當(dāng)擋土墻向沿著填土方向轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)時(shí)，隨著位移的增加墻后受到擠壓而引起土壓力增加，當(dāng)墻后填土達(dá)到

13、極限平衡狀態(tài)時(shí)增加到最大值，作用在墻上的土壓力稱為被動(dòng)土壓力。5. 粘土的殘余強(qiáng)度：粘性土在剪應(yīng)力作用下，隨著位移增大，超固結(jié)土是剪應(yīng)力首先逐漸增大，而后回降低，并維持不變；而正常固結(jié)土則隨位移增大，剪應(yīng)力逐漸增大，并維持不變，這一不變的數(shù)值即為土的殘余強(qiáng)度。二、是非題 (每題 1 分)1附加應(yīng)力大小只與計(jì)算點(diǎn)深度有關(guān)，而與基礎(chǔ)尺寸無關(guān)。 （×）2完全飽和土體，含水量w=100 （×）3固結(jié)度是個(gè)反映土體固結(jié)特性的指標(biāo)，決定于土性質(zhì)和土層幾何尺寸，不隨時(shí)間變化。(×)4飽和土的固結(jié)主要是由于孔隙水的滲透排出，因此當(dāng)固結(jié)完成時(shí)，孔隙水應(yīng)力全部消散為零，孔隙中的水也全

14、部排干了。 （×）5土的固結(jié)系數(shù)越大，則壓縮量亦越大。 （×）6擊實(shí)功能（擊數(shù)）愈大，土的最優(yōu)含水率愈大。 （×）7當(dāng)?shù)叵滤挥傻孛嬉韵履骋簧疃壬仙降孛鏁r(shí)地基承載力降低了。 （）8根據(jù)達(dá)西定律，滲透系數(shù)愈高的土，需要愈大的水頭梯度才能獲得相同的滲流速度。（×）9三軸剪切的CU試驗(yàn)中，飽和的正常固結(jié)土將產(chǎn)生正的孔隙水應(yīng)力，而飽和的強(qiáng)超固結(jié)土則可能產(chǎn)生負(fù)的孔隙水應(yīng)力。（）10不固結(jié)不排水剪試驗(yàn)得出的值為零（飽和粘土）。 （）三、填空題 (每題 3 分)1 .土的結(jié)構(gòu)一般有 單粒結(jié)構(gòu) 、蜂窩狀結(jié)構(gòu) 和 絮狀結(jié)構(gòu) 等三種，其中 絮狀結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)是以面邊接觸為主的

15、。2. 常水頭滲透試驗(yàn)適用于 透水性強(qiáng)的無粘性土 ，變水頭試驗(yàn)適用于 透水性差的粘性土 。3. 在計(jì)算矩形基底受豎直三角形分布荷載作用時(shí)，角點(diǎn)下的豎向附加應(yīng)力時(shí)，應(yīng)作用兩點(diǎn)，一是計(jì)算點(diǎn)落在 角點(diǎn) 的一點(diǎn)垂線上，二是B始終指 寬度 方向基底的長度。4.分析土坡穩(wěn)定的瑞典條分法與畢肖甫法其共同點(diǎn)是 假設(shè)滑動(dòng)面是圓弧面 、 假定滑動(dòng)體為剛體 ，不同點(diǎn)是 瑞典條分法不考慮條間力 。5. 地基的破壞一般有 整體剪切破壞 、 局部剪切破壞 和 沖剪破壞 等三種型式，而其中 整體剪切破壞 破壞過程將出現(xiàn)三個(gè)變形階段。四、問答及簡述題 (共 30 分)1. 為什么說在一般情況下,土的自重應(yīng)力不會(huì)引起土的壓縮變

16、形（或沉降），而當(dāng)?shù)叵滤幌陆禃r(shí)，又會(huì)使土產(chǎn)生下沉呢？(10分)答：一般情況下，地基是經(jīng)過了若干萬年的沉積，在自重應(yīng)力作用下已經(jīng)壓縮穩(wěn)定了。自重應(yīng)力已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行?yīng)力了，這種情況下，自重應(yīng)力不會(huì)引起土體壓縮。但如土體是新近沉積，自重應(yīng)力還未完全轉(zhuǎn)變未有效應(yīng)力，則自重應(yīng)力將產(chǎn)生壓縮。（5分）當(dāng)?shù)叵滤幌陆禃r(shí)，部分土層從水下變?yōu)樗?，該土層原來受到浮托力作用，現(xiàn)該浮托力因水位下降而消失，相當(dāng)于在該土層施加了一個(gè)向下的體積力，其大小等于浮托力。該力必然引起土體壓縮。（5分）2. 簡述用分層總和法求基礎(chǔ)沉降的方法步驟。(10分)答：1 根據(jù)作用在基礎(chǔ)上的荷載的性質(zhì)，計(jì)算基底壓力和分布 2 將地基分層

17、3 計(jì)算地基中土的自重應(yīng)力分布 4 計(jì)算地基中垂向附加應(yīng)力分布 5 按算術(shù)平均求各分層平均自重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力 6 求第I層的壓縮量 7 將各個(gè)分層的壓縮量累加，得到地基的總的沉降量. 3. 土的粒徑分布曲線和粒組頻率曲線如何測(cè)得，有何用途？對(duì)級(jí)配不連續(xù)的土，這兩個(gè)曲線各有什么特征？（10分）答：1. 土的粒徑分布曲線：以土顆粒粒徑為橫坐標(biāo)（對(duì)數(shù)比例尺）小于某粒徑的土質(zhì)量占試樣的總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo)繪制的曲線。(2分)根據(jù)土的粒徑分布曲線可以求得土中各粒組的含量，用于評(píng)估土的分類和大致評(píng)估的工程性質(zhì)某些特征粒徑，用于建筑材料的選擇和評(píng)價(jià)土級(jí)配的好壞。(3分)2. 粒組頻率曲線：以個(gè)顆粒組的

18、平均粒徑為橫坐標(biāo)對(duì)數(shù)比例尺，以各顆粒組的土顆粒含量為縱坐標(biāo)繪得。 (2分)土的粒徑分配曲線不僅可以確定粒組的相對(duì)含量，還可以根據(jù)曲線的坡度判斷土的級(jí)配的好壞。 (3分)五、計(jì)算題(共 30 分)1 . 某一取自地下水位下的飽和試樣，用環(huán)刀法測(cè)定其容重。環(huán)刀的體積為50cm3，環(huán)刀重為80g，環(huán)刀加土重為172.5g，該土的土粒比重為2.7，試計(jì)算該土樣的天然容重、飽和容重、干容重及孔隙比。（10分）解：m=72.5-80=92.5；v50cm3飽和土：=92.5501.85/cm3 (3分)rr1.85×9.818.13 kN/m3 (2分)因?yàn)椋海?.0=2.7/(1+1)=1.3

19、5/cm3 （4分） rd1.35×9.813.23 kN/m3 （1分）2. 對(duì)一完全飽和的正常固結(jié)土試樣，為了模擬其原位受力狀態(tài)，先在周圍壓力=140作用下固結(jié)，然后再在3的情況下進(jìn)行不排水剪試驗(yàn)，測(cè)得其破壞時(shí)的1=260，同時(shí)測(cè)出破壞時(shí)的孔隙水應(yīng)力f=110KPa，試求：（）該試樣的不排水強(qiáng)度C；（）破壞時(shí)試樣中的有效主應(yīng)力1及3；（）破壞時(shí)的孔隙水應(yīng)力系數(shù)f；（）試樣的固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度指標(biāo)C、cu和有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)c', '。(10分)解：1、 3c=140 kPa；1260 kPa; 故 Cu=(1-3)/2=(260-140)/2=60 kPa 2、 1

20、1-uf=260-110=150 kPa; 33-uf=140-110=30 kPa 3、 4、 正常固結(jié)土，Ccu=0; C=0 cu17.5° 41.8° (2分)3. 墻背直立的光滑擋土墻，墻高為10，兩層填土的厚度與性質(zhì)指標(biāo)如下圖所示，試求作用在墻背上總的主動(dòng)土壓力，并繪出壓力分布圖（10分）解： ka1=tg2(45-ø12)tg2(45-15)tg230 ka2=tg2(45-ø22)tg2(45-17)tg228 因C2>0，需判定下層土是否出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)下層土無拉應(yīng)力區(qū)B點(diǎn)交界面上：pa1=r1H1 ka1=16×3

21、5;tg230=16 kPa B點(diǎn)交界面下：pa2=r1H1 ka22c2=16×3×tg228-2×8×tg28=5.1 kPa C點(diǎn)：pa3=（r1H1r2H2）ka22c2 =（16×320×7）×tg228-2×8×tg28=44.6 kPa Pa=0.5×3×160.5×7×（5.1+44.6） A B C 16kPa 5.1kPa 44.6kPa =197.95 kN/m ABC01級(jí)土力學(xué)期末試卷及標(biāo)準(zhǔn)答案一、名詞解釋 (每題 2 分，共12分 )1.

22、 頻率曲線: 粒組頻率曲線：以個(gè)顆粒組的平均粒徑為橫坐標(biāo)對(duì)數(shù)比例尺，以各顆粒組的土顆粒含量為縱坐標(biāo)繪得。2. 塑性指數(shù)：液限和塑限之差的百分?jǐn)?shù)（去掉百分?jǐn)?shù)）稱為塑限指數(shù)，用Ip表示，取整數(shù)，即：Ip=wLWp。塑性指數(shù)是表示處在可塑狀態(tài)的土的含水率變化的幅度。3. 流土:流土是指在滲流作用下局部土體表面隆起，或土粒同時(shí)啟動(dòng)而流失的現(xiàn)象。4. 超固結(jié)比：把土在歷史上曾經(jīng)受到的最大有效應(yīng)力稱為前期固結(jié)應(yīng)力，以pc表示；而把前期固結(jié)應(yīng)力與現(xiàn)有應(yīng)力po之比稱為超固結(jié)比OCR，對(duì)天然土，OCR>1時(shí)，該土是超固結(jié)土，當(dāng)OCR1時(shí)，則為正常固結(jié)土。5. 容許承載力：地基所能承受的最大的基底壓力稱為極

23、限承載力，記為fu將F除以安全系數(shù)fs后得到的值稱在地基容許承載力值fa,即fafufs6. 砂土液化：是指砂性土在循環(huán)荷載作用或者在動(dòng)力荷載作用下，孔隙水應(yīng)力增加有效應(yīng)力為零，從而導(dǎo)致其抗剪強(qiáng)度喪失的過程。二、簡答題 (共 36 分)3. 其它條件相同情況下，超固結(jié)粘土的沉降一定小于正常固結(jié)粘土的沉降嗎？為什么？(10分)答：是的。(2分)因?yàn)楹驼９探Y(jié)粘土相比，超固結(jié)粘土孔隙比比正常固結(jié)土小，如果現(xiàn)有有效應(yīng)力相同，則在某荷載增量作用下，超固結(jié)土是沿再壓縮曲線壓縮，而正常固結(jié)土沿壓縮曲線壓縮。由于同一土質(zhì)，再壓縮曲線肯定比壓縮曲線緩，即再壓縮指數(shù)比壓縮指數(shù)小，因此，超固結(jié)粘土沉降比正常固結(jié)土

24、小。 (8分)2. 什么是有效應(yīng)力原理？圖中，地基土濕重度、飽和重度和浮重度分別為、和，水重度，M點(diǎn)的測(cè)壓管水柱高如圖所示。寫出M點(diǎn)總應(yīng)力、孔隙水應(yīng)力、有效應(yīng)力、自重應(yīng)力的計(jì)算式。(8分)答：由外荷在研究平面上引起的法向總應(yīng)力為，那么它必由該面上的孔隙力u和顆粒間的接觸面共同分擔(dān)，即該面上的總法向力等于孔隙力和顆粒間所承擔(dān)的力之和，即=u。（2分）M點(diǎn)總應(yīng)力：（1分）M點(diǎn)孔隙水應(yīng)力：（1分）M點(diǎn)有效應(yīng)力： （2分）M點(diǎn)自重應(yīng)力：（2分）3. 土坡發(fā)生滑動(dòng)的滑動(dòng)面有哪幾種形式？分別發(fā)生在何種情況？沒有滲流的情況下的粘性土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)可以有哪幾種方法計(jì)算？（10分）答：土坡發(fā)生滑動(dòng)的滑動(dòng)面有：

25、圓弧、平面、復(fù)合滑動(dòng)面。(3分)圓弧滑動(dòng)通常發(fā)生在較均質(zhì)的粘性土坡中；平面滑動(dòng)通常發(fā)生在無粘性土坡中；復(fù)合滑動(dòng)面發(fā)生在土坡土質(zhì)很不均勻的土坡中。(4分)沒有滲流的情況下，粘性土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算方法有：0分析法、瑞典條分法、簡化畢肖普法。 (3分)4. 地基破壞的型式有哪幾種？未修正的太沙基極限承載力公式適用于哪種破壞型式的地基？利用太沙基極限承載力公式具體說明地下水位的位置對(duì)承載力是如何的影響？（8分）答：有整體剪切破壞，局部剪切破壞和沖剪破壞。（3分）未修正的太沙基極限承載力公式適用于整體剪切破壞的條形基礎(chǔ)的地基。 (2分)太沙基極限承載力公式。地下水位埋深較大時(shí)，式中第1、2項(xiàng)中的均不

26、受影響；若地下水位在基底處，則第1項(xiàng)中的應(yīng)用浮容重，承載力降低；若地下水位上升到地面處或以上時(shí)，則第1、2項(xiàng)中的均應(yīng)用浮容重，承載力進(jìn)一步降低。 (3分)三、計(jì)算題(共 52 分)1 . 某一取自地下的試樣，用環(huán)刀法測(cè)定其密度。環(huán)刀的體積為60cm3，環(huán)刀質(zhì)量為50g，環(huán)刀加濕土質(zhì)量為172.5g，環(huán)刀加干土質(zhì)量為152.0g，試計(jì)算該土樣的含水率、天然密度、干密度。（6分）解：m=172.5-50=122.5g; ms=152.0-50=102.0g V=60cm3 g/cm3 g/cm3 2 . 某砂土地基中間夾有一層厚2m的正常固結(jié)粘土層。地下水位在地面以下2m深處。砂土層的飽和重度21

27、kN/m3，濕重度19kN/m3。粘土層的天然孔隙比1.0，飽和重度20kN/m3，壓縮指數(shù)Cc=0.4，固結(jié)系數(shù)Cv=2.0×10-4層cm/s。今在地面大面積堆載100kPa。（1）堆載施加瞬時(shí)，測(cè)壓管水頭高出地下水位多少米？（2） 粘土層壓縮穩(wěn)定后，圖中h 等于多少米？（3）試計(jì)算粘土層的最終壓縮量（不必分層）。（4） 堆載施加30天后，粘土層壓縮量為多少？（假定土層平均固結(jié)度可用確定）（12分）解：（1）對(duì)飽和土，B1加載瞬時(shí)，kPa m(2) 壓縮穩(wěn)定后，超孔隙水應(yīng)力完全消散 h=0(3) kPa kPa kPa m(4) St=U * S=0.29*15=4.35cm3.

28、 對(duì)一完全飽和的正常固結(jié)土試樣，為了模擬其原位受力狀態(tài)，先在周圍壓力=100作用下固結(jié)，然后再在3的情況下進(jìn)行不排水剪試驗(yàn)。 若該土的固結(jié)不排水強(qiáng)度指標(biāo) cu=20°，破壞時(shí)的大主應(yīng)力1應(yīng)為多大?，同時(shí)測(cè)出破壞時(shí)的孔隙水應(yīng)力uf=50kPa，試求：（）該試樣的不排水強(qiáng)度C；（）破壞時(shí)試樣中的有效主應(yīng)力1及3；（）破壞時(shí)的孔隙水應(yīng)力系數(shù)f；（）有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)c', '。(14分)解：(1) 3f=100kPa； ccu=0 kPa故 Cu=(1-3)/2=(416-100)/2=150 kPa (2) 11-uf =416-50=366 kPa; 33-uf=100-

29、50=50 kPa (3) (4) 正常固結(jié)土：Ccu=0; C=0 49.4° ABC4. 墻背直立的光滑擋土墻，墻高為10，兩層填土的性質(zhì)指標(biāo)如下圖所示，上層粘土厚度5m，試求作用在墻背上總的主動(dòng)土壓力大小，并繪出壓力分布圖（不必求土壓力作用點(diǎn)）（12分）解：對(duì)第一層土mB點(diǎn)以上的主動(dòng)土壓力：pa1=r1H1ka12c=20×3.43×tg232.5-2×10×tg32.5=15.1 kPa B點(diǎn)交界面下：pa2=r1H1 ka22c2=20×3.43×tg230-0=22.87 kPa C點(diǎn)：pa3=（r1H1r2H2

30、）ka22c2 =（20×3.4318×5）×tg230-0=52.87 kPa Pa=0.5×3.43×15.10.5×5×（22.87+52.87）=215.25 kN/m 2005-2006學(xué)年第一學(xué)期土力學(xué)期末試卷（地質(zhì)工程專業(yè)03級(jí)）一、填空題（每格0.5分，共8分）1.粘土顆粒表面吸著水的厚薄受土中水的性質(zhì)影響，水中陽離子濃度越_低_吸著水越_厚 ，離子價(jià)越_低_、吸著水越_厚_。2.土中主要的粘土礦物有_ 高嶺石_、_ 蒙脫石_、 伊利石_.3.靜止側(cè)壓力系數(shù)是指 無側(cè)向變形 條件下 水平向有效應(yīng)力 與 豎向有

31、效應(yīng)力 之比。4.松砂受剪體積_縮小_緊砂受剪體積_ 膨脹_。5.土的剪切試驗(yàn)按常用的試驗(yàn)儀器分為_直接剪切試驗(yàn)_、_三軸壓縮試驗(yàn)_、_無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)_和_十字板剪切試驗(yàn)_四種。三、簡答題（共50分）1 .流土與管涌有什么不同？它們是怎樣發(fā)生的？(6分)答：流土是指向上滲流作用下局部土體表面隆起，或土粒群同時(shí)起動(dòng)而流失的現(xiàn)象。主要發(fā)生在地基或土壩下游滲流逸出處。 (2分)管涌是滲透變形的另一種形式。它是指在滲流作用下土體中的細(xì)土顆粒在粗土粒形成的孔隙比孔道中發(fā)生移動(dòng)并被帶出的現(xiàn)象。常發(fā)生在砂礫中，發(fā)生在建筑物的底部(2分) 當(dāng)土體在上下游水頭差作用下產(chǎn)生的水力坡降大于土體臨界水力坡降時(shí)，會(huì)

32、產(chǎn)生流土或管涌。或者當(dāng)?shù)鼗鶠槌蓪油習(xí)r，當(dāng)有由下向上的流動(dòng)，粘土層的有效應(yīng)力為零時(shí)，即發(fā)生流土。（2分）2 . 基礎(chǔ)自重應(yīng)力及附加應(yīng)力分布圖已繪出，其形狀如圖所示，試判斷(a)，(b)，(c)，(d)哪一個(gè)圖形正確，并指出不正確的圖形錯(cuò)在什么地方？（8 分）答：計(jì)算地基自重應(yīng)力時(shí)其深度應(yīng)從地面算起，而計(jì)算附加應(yīng)力時(shí)其深度應(yīng)從基底算起，因此可以看出圖（c）正確。（2分） 圖（a）錯(cuò)在將計(jì)算自重應(yīng)力的深度從基底算起 （2分）圖（b）錯(cuò)在將計(jì)算附加應(yīng)力的深度從地面算起 （2分）圖（d）錯(cuò)在將計(jì)算自重應(yīng)力的深度從基礎(chǔ)表面算起，并且錯(cuò)成虛線 （2分）3.下列說法是否正確？并說明原因?！帮柡屯恋墓探Y(jié)主要是由

33、于孔隙水的滲透排出，因此當(dāng)固結(jié)完成時(shí)，孔隙水應(yīng)力全部消散為零，孔隙中的水也全部排干了?！?（6分）答：該說法不正確 （2分）因?yàn)椋猴柡屯馏w的固結(jié)過程是指土體中各點(diǎn)的超靜孔隙水應(yīng)力不斷消散，附加有效應(yīng)力相應(yīng)增加的過程，或者說是超靜孔隙水應(yīng)力逐漸轉(zhuǎn)化為附加有效應(yīng)力的過程。固結(jié)完成是指超靜孔隙水應(yīng)力消散為零，并不是指總孔隙水應(yīng)力，實(shí)際上總孔隙水應(yīng)力包括靜孔隙水應(yīng)力和超孔隙水應(yīng)力之和，因此即使固結(jié)完成，靜孔隙水應(yīng)力仍然存在，不會(huì)發(fā)生孔隙中水全部排干的現(xiàn)象。（4分）4.何謂主動(dòng)土壓力、靜止土壓力和被動(dòng)土壓力？在哪些實(shí)際工程中可能遷涉到上述不同的土壓力？（10分）答：當(dāng)擋土墻為剛性不動(dòng)時(shí)，土體處于靜止?fàn)顟B(tài)

34、不產(chǎn)生位移和變形，此時(shí)作用在擋土墻上的土壓力，稱為靜止土壓力。（2分）如果擋土墻背離填土方向轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)時(shí)，隨著位移量的逐漸增加，墻后土壓力逐漸減小，當(dāng)墻后填土達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)土壓力降為最小值，這時(shí)作用在擋土墻上的土壓力稱為主動(dòng)土壓力。（2分）若墻體向著填土方向轉(zhuǎn)動(dòng)或者移動(dòng)時(shí)，隨著位移量的逐漸增加，墻后土體受到擠壓而引起土壓力逐漸增加，當(dāng)墻后填土達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)增大到最大值，此時(shí)作用在擋土墻上的土壓力稱為被動(dòng)土壓力。（2分）在基坑開挖支護(hù)設(shè)計(jì)，邊坡?lián)鯄υO(shè)計(jì)、隧道的側(cè)墻、碼頭設(shè)計(jì)等工程中常常遇到上述土壓力問題。如果擋土墻直接澆筑在巖基上，且墻的剛度很大，墻體產(chǎn)生的位移很小，不足以使填土產(chǎn)生主動(dòng)

35、破壞，此時(shí)可按靜止土壓力計(jì)算。如果擋土墻在墻后填土自重等作用下產(chǎn)生離開填土方向的位移，并且使墻后填土達(dá)到了極限平衡狀態(tài)，可按主動(dòng)土壓力計(jì)算。如果擋土墻在外力作用下產(chǎn)生向著填土方向擠壓的位移，并且使墻后填土達(dá)到了極限平衡狀態(tài)，或其它可按被動(dòng)土壓力計(jì)算。（4分）4.為什么要用條分法計(jì)算土坡穩(wěn)定安全系數(shù)？用瑞典條分法與畢肖普法計(jì)算土坡穩(wěn)定時(shí)，它們有哪些共同點(diǎn)和不同點(diǎn)？ (10分)答：安全系數(shù)定義為,或者定義為抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比，因此在建立安全系數(shù)公式時(shí)，皆需用到抗剪強(qiáng)度，根據(jù)摩爾庫倫準(zhǔn)則,抗剪強(qiáng)度與所在點(diǎn)的正應(yīng)力有關(guān)，而滑動(dòng)面上各點(diǎn)的正應(yīng)力大小和方向皆是不同的，因此提出了條分法來解決滑動(dòng)上各點(diǎn)抗

36、剪強(qiáng)度不同的問題。（4分）瑞典條分法與畢肖普條分法共同點(diǎn)：皆基于條分法建立計(jì)算公式，皆假定土體為不變形剛體，各土條底部安全系數(shù)相同，并皆假定滑動(dòng)面形狀為圓弧。（3分）不同點(diǎn)：在建立公式時(shí)，瑞典條分法忽略了各土條之間的作用力，而畢肖普條分法考慮了各土條之間的作用力，在具體計(jì)算時(shí)瑞典條分法可以直接計(jì)算，而畢肖普條分法需進(jìn)行迭代，畢肖普條分法較瑞典條分法嚴(yán)格。（3分）5何謂地基的極限承載力？確定地基承載力的方法有哪幾大類？影響地基承載力的因素有那些？（分）答：（1）地基的極限承載力是指地基承受荷載的極限能力，也就是能承受的最大基底壓力。 （2）確定地基承載力的方法有三大類：靜載荷試驗(yàn)或其它原位試驗(yàn)，

37、規(guī)范查表方法和理論公式方法。（3分） （3）影響地基承載力的因素有：土的重度；土的凝聚力和內(nèi)摩擦角；基底寬度；基礎(chǔ)埋深。（5分）四、計(jì)算題（共42分）1.今有一土樣，稱重120克，體積603，烘干后土重90克，若該土的液限wL=28%，塑限wP=14%，比重Gs=2.7，求該土樣的含水率w，孔隙比，塑性指數(shù)P及液性指數(shù)L。（8分）解： 2.設(shè)有一浸沒于水下的粘土層，水面水位距土面2m，粘土層底部有一承壓水層，粘土層厚為4m，粘土的飽和密度sat為2g/cm3，并測(cè)得粘土層中心處的測(cè)壓管水位高出水面2m，試問：（1）作用在粘土層單位土體上的滲流力為多少？（2）該粘土層底部是否會(huì)發(fā)生流土現(xiàn)象？（1

38、0分）解： 3.今有厚的軟粘土，軟土性質(zhì)如圖示，擬進(jìn)行大面積堆載預(yù)壓，試計(jì)算預(yù)壓后固結(jié)度時(shí)的沉降量？以及所需預(yù)壓加固時(shí)間？（1分）【注：固結(jié)度時(shí)的時(shí)間因數(shù)0.6】解： 4.某正常固結(jié)飽和粘土試樣，在3100kPa周圍壓力下固結(jié)，然后在不排水條件下施加軸向附加壓力。若該土的固結(jié)不排水強(qiáng)度指標(biāo)cu=28° 問（）該試樣所能承受的大主應(yīng)力的最大值是多少？ （）若試樣剪破時(shí)，其孔隙水應(yīng)力uf 60kPa，求孔隙應(yīng)力系數(shù)f。 （）求該土在3300kPa固結(jié)壓力下的不排水強(qiáng)度。(14分)解： 20052006學(xué)年第一學(xué)期土力學(xué)試卷（海洋工程2003級(jí)）1 填空題(每空0.5分，共10分)1-1

39、成土礦物分為原生礦物和次生礦物兩大類，其中次生礦物主要是粘土礦物。常見的粘土礦物有高嶺石 、 伊利石 和 蒙脫石三類。1-2 土中水除了一部分以結(jié)晶水的形式緊緊吸附于固體顆粒的晶格內(nèi)部以外，還存在吸著水 和自由水兩大類，其中自由水又可分為 毛細(xì)水 和 重力水 兩種類型。1-3 對(duì)A、B、C三種土樣進(jìn)行顆粒分析試驗(yàn)，其粒徑分布曲線如圖1-3所示，從圖中看出級(jí)配良好的是 B 土樣。圖1-31-4 按照滲透水流所引起的局部破壞特征，土體的滲透變形可分為 流土 和 管涌 兩種基本形式。1-5 在三維應(yīng)力邊界條件下，飽和土體地基受荷載作用后產(chǎn)生的總沉降量可以看作由三部分組成，包括： 瞬時(shí)沉降 、 主固結(jié)

40、沉降 和 次固結(jié)沉降。1-6 為了考慮固結(jié)程度和排水條件對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響，根據(jù)加荷速率的快慢將直剪試驗(yàn)劃分為 快剪 、 固結(jié)快剪 和 慢剪 三種試驗(yàn)類型。1-7 在進(jìn)行邊坡穩(wěn)定分析時(shí)常采用各種條分法。其中假定圓弧面為滑動(dòng)面的方法有瑞典條分法 和 畢肖普條分法 等；而適用于非圓弧滑動(dòng)面的分析方法有 楊布條分法 和 不平衡推力法等。其中瑞典條分法法不考慮條間力的作用。2 判斷題(在正確的說法后打，錯(cuò)誤的說法后打×；每小題1分，共10分)1完全飽和土體，含水量w=100。 （ × ）2 兩個(gè)試樣，它們的體積相同，含水量相同，土粒比重也相同，故其重量也一定相同。（ × ）

41、3 滲透力的大小與水力坡降有關(guān)，與土的性質(zhì)無關(guān)。 （ ）4 粘性土的殘余強(qiáng)度與應(yīng)力歷史無關(guān)。 （ ）5 欠固結(jié)土和正常固結(jié)土的超固結(jié)比都等于。 （ ）6 不固結(jié)不排水剪試驗(yàn)得出的值為零（飽和粘土）。 （ ）7 被動(dòng)土壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于主動(dòng)土壓力，因此對(duì)擋土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定是不利的。 （ × ）8 按庫侖理論，在許多假定的滑動(dòng)面中，真正的主動(dòng)破壞面是沿該面算得的（按主動(dòng)破壞分析得的）土壓力最大者。 （ ）9 前期固結(jié)應(yīng)力指土體在歷史上曾經(jīng)受到過的最大有效應(yīng)力。 （ ）10飽和土的固結(jié)主要是由于孔隙水的滲透排出，因此當(dāng)固結(jié)完成時(shí)，孔隙水應(yīng)力全部消散為零，孔隙中的水也全部排干了。 （ × ）

42、三 名詞解釋(每小題5分，共20分)1 管 涌：答：管涌是滲透變形的一種形式指在滲流作用下土體中的細(xì)土粒在粗土顆粒形成的空隙中發(fā)生移動(dòng)并被帶出的現(xiàn)象。2 砂土的液化：答：對(duì)于飽和疏松的粉細(xì)砂，當(dāng)受到突發(fā)的動(dòng)力荷載時(shí)，由于動(dòng)剪應(yīng)力的作用有使體積縮小的趨勢(shì)，由于時(shí)間短來不及向外排水，因此就產(chǎn)生了很大的孔隙水應(yīng)力。按有效應(yīng)力原理， ，當(dāng)動(dòng)荷載引起的超靜孔隙水應(yīng)力u達(dá)到時(shí)，則有效應(yīng)力，其抗剪強(qiáng)度，無粘性土地基將喪失其承載力，土坡將流動(dòng)塌方。3 粘性土土坡穩(wěn)定分析中考慮滲流作用的“代替法”：答：代替法就是在土坡穩(wěn)定分析重用浸潤線以下，坡外水位以上所包圍的同體積的水重對(duì)滑動(dòng)圓心的力矩來代替滲流力對(duì)圓心的滑

43、動(dòng)力矩。4 被動(dòng)土壓力：答：當(dāng)擋土墻向沿著填土方向轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)時(shí)，隨著位移的增加墻后受到擠壓而引起土壓力增加，當(dāng)墻后填土達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)增加到最大值，作用在墻上的土壓力稱為被動(dòng)土壓力。四、簡述題(每小題5分，共20分)1. 簡述影響土壓實(shí)性的因素。答：土壓實(shí)性的影響因素主要有含水率、擊實(shí)功能、土的種類和級(jí)配以及粗粒含量等。（1分）對(duì)粘性土，含水率的影響主要表現(xiàn)為當(dāng)含水率較低時(shí)，相同擊實(shí)功能下所獲得的干密度較低，隨著含水率的增大，所得到的干密度會(huì)逐漸提高；當(dāng)達(dá)到某含水率時(shí)，對(duì)應(yīng)擊實(shí)功能下會(huì)得到最大干密度，對(duì)應(yīng)含水率稱為最優(yōu)含水率；隨著含水率的提高，最大干密度反而會(huì)減小。（1分）擊實(shí)功能的影響表現(xiàn)

44、為：擊實(shí)功能越大，所得到的土體干密度也大；最優(yōu)含水率隨擊實(shí)功能的增大而減小。（1分）土類和級(jí)配的影響表現(xiàn)在：粘性土通常較無粘性土壓縮性大；粘粒含量大，壓縮性大；級(jí)配良好，易于壓密，干密度大；（1分）粗粒含量對(duì)壓實(shí)性有影響，大于5mm粒徑的粗粒含量大于2530時(shí)，需對(duì)輕型擊實(shí)試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行修正。（1分）2. 簡述用分層總和法求基礎(chǔ)沉降的方法步驟。答：8 根據(jù)作用在基礎(chǔ)上的荷載的性質(zhì)，計(jì)算基底壓力和分布 (1分)9 將地基分層 (0.5分)10 計(jì)算地基中土的自重應(yīng)力分布 (0.5分)11 計(jì)算地基中垂向附加應(yīng)力分布 (0.5分)12 按算術(shù)平均求各分層平均自重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力 (0.5分)13

45、 求第I層的壓縮量， (1分)14 將各個(gè)分層的壓縮量累加，得到地基的總的沉降量. (1分) 3 長江大堤擋水示意圖如圖2所示，試分別討論洪水期洪峰到達(dá)使江水位上升過程及洪峰過后江水位下降過程中滲流作用對(duì)大堤擋水面和背水面土坡穩(wěn)定性的影響。洪峰水位圖4-2堤外水位圖2答：洪峰到達(dá)時(shí)，產(chǎn)生朝向坡外的滲流作用，對(duì)擋水面土坡穩(wěn)定產(chǎn)生有利影響，對(duì)背水面土坡穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響。（2.5分） 洪峰過后江水位下降過程中，提內(nèi)水位高于江水位，產(chǎn)生朝向長江的滲流作用，對(duì)擋水面土坡穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響，對(duì)背水面土坡穩(wěn)定影響較小，此時(shí)仍然維持向坡外的滲流，但其不利影響將逐漸減弱。（2.5分）4地基破壞的型式有哪幾種？各有

46、什么特征？根據(jù)承載力的理論計(jì)算公式來看，影響淺基礎(chǔ)地基承載力的主要因素有哪一些？答：整體剪切破壞、局部剪切破壞和沖剪。特征：（略）（2分）理論公式法、規(guī)范方法和試驗(yàn)方法。（2分）土體容重和強(qiáng)度指標(biāo)、，基礎(chǔ)寬度b，基礎(chǔ)埋深d，地下水位等。（1分）五計(jì)算題(每小題10分，共40分)1 某土樣含水率16，土粒比重2.70，現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，測(cè)定擊實(shí)后的濕密度為1.95g/cm3，試求擊實(shí)土樣的干密度和孔隙比。解：1.68 g/cm3 （5分），2.7/1.68-10.607 （5分）2 墻背直立的光滑擋土墻，墻高為10，兩層填土的厚度與性質(zhì)指標(biāo)如圖3所示，試求作用在墻背上總的主動(dòng)土壓力(不求作用點(diǎn)

47、位置)，并繪出壓力分布圖。解：對(duì)第一層土，AB39.9kPa36.7kPa70kPa B點(diǎn)以上的主動(dòng)土壓力： (2分)B點(diǎn)交界面下： (2分)C點(diǎn)： (2分)P=（0.5×39.9×（5-0.48）0.5×（36.770）×5=356.9kPa （2分）3 對(duì)一完全飽和的正常固結(jié)土試樣，為了模擬其原位受力狀態(tài)，先在周圍壓力=140kpa作用下固結(jié)，然后再在3的情況下進(jìn)行不排水剪試驗(yàn)，測(cè)得其破壞時(shí)的1 =260，同時(shí)測(cè)出破壞時(shí)的孔隙水應(yīng)力f =110kpa，試求：（）該試樣的不排水強(qiáng)度C；（）破壞時(shí)試樣中的有效主應(yīng)力1及3；（）破壞時(shí)的孔隙水應(yīng)力系數(shù)f；（）試樣的固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度指標(biāo)Ccu、cu和有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)c',