大學(xué)土力學(xué)試卷及答案

1、土力學(xué)試卷及答案一.名詞解釋（每小題2分，共16分）塑性指數(shù)液限和塑限之差的百分?jǐn)?shù)值（去掉百分號(hào)）稱為塑性指數(shù)，用戶表示，取整數(shù)，即: h =仲?gòu)S吟嗎一液限，從流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水率。神戶一塑限，從可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)的界限含水率。臨界水力坡降土體抵抗?jié)B透破壞的能力，稱為抗?jié)B強(qiáng)度。通常以瀕臨滲透破壞時(shí)的水力梯度表示，稱 為臨界水力梯度。不均勻系數(shù)G =竽不均勻系數(shù)的表達(dá)式：10式中：印和扃口為粒徑分布曲線上小于某粒徑的土粒含量分別為60%和 10%時(shí)所對(duì)應(yīng)的 粒徑。滲透系數(shù)：當(dāng)水力梯度i等于1時(shí)的滲透速度（cm/s或m/s）。砂土液化：液化被定義為任何物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體的行為或過程

2、。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)，一方面由于動(dòng)剪應(yīng)力的作用有使體積縮小的趨勢(shì)，另一方面 由于時(shí)間短來不及向外排水，因此產(chǎn)生很大的孔隙水壓力，當(dāng)孔隙水壓力等于總應(yīng)力時(shí)， 其有效應(yīng)力為零。根據(jù)太沙基有效應(yīng)力原理，只有土體骨架才能承受剪應(yīng)力，當(dāng)土體的 有效應(yīng)力為零時(shí)，土的抗剪強(qiáng)度也為零，土體將喪失承載力，砂土就象液體一樣發(fā)生流 動(dòng)，即砂土液化。被動(dòng)土壓力當(dāng)擋土墻向著填土擠壓移動(dòng)，墻后填土達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在墻上的土壓力稱為 被動(dòng)土壓力。殘余強(qiáng)度緊砂或超固結(jié)土的應(yīng)力一應(yīng)變曲線為應(yīng)變軟化型，應(yīng)力應(yīng)變曲線有一個(gè)明顯的峰值，過 此峰值以后剪應(yīng)力便隨著剪應(yīng)變的增加而降低，最后趨于某一恒定

3、值，這一恒定的強(qiáng)度通常 稱為殘余強(qiáng)度或最終強(qiáng)度，以&表示。臨塑荷載將地基土開始出現(xiàn)剪切破壞（即彈性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)閺椝苄宰冃坞A段）時(shí)，地基所承受 的基底壓力稱為臨塑荷載。四、問答題（每小題5分，共25分）粘性土的塑性指數(shù)與液性指數(shù)是怎樣確定的？舉例說明其用途？塑性指數(shù)的確定：弓=時(shí) -，用液塑限聯(lián)合測(cè)定儀測(cè)出液限.、塑限w后按以上 公式計(jì)算。Pj神一神責(zé)液性指數(shù)的確定:林廠嗎，w為土的天然含水率，其余符號(hào)同前。塑性指數(shù)越高，土的粘粒含量越高，所以塑性指數(shù)常用作粘性土的分類指標(biāo)。根據(jù)該粘性土 在塑性圖中的位置確定該土的名稱。液性指數(shù)表征了土的天然含水率與界限含水率之間的相對(duì)關(guān)系，可用來判別粘性土所

4、處的狀 態(tài)。當(dāng)-，土處于堅(jiān)硬狀態(tài)；當(dāng)，土處于可塑狀態(tài)；當(dāng)七L，土處于 流動(dòng)狀態(tài)。流土與管涌有什么不同？它們是怎樣發(fā)生的？流土是指在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。而管 涌是滲透變型的另一種，是指在滲流作用下土體中的細(xì)土粒在粗土粒形成的孔隙孔道中發(fā)生 移動(dòng)而被帶出的現(xiàn)象。流土主要發(fā)生在地基或土壩下游滲流逸出處。而管涌主要發(fā)生在砂礫中。當(dāng)土體在上下 游水位差作用下產(chǎn)生的水力坡降大于等于該土的臨界水力坡降時(shí)，就會(huì)發(fā)生流土或管涌滲透 破壞，或地基為成層土?xí)r，當(dāng)有由下向上滲流，粘土層底面的有效應(yīng)力為零時(shí)即發(fā)生流土破 壞。為什么飽和粘土的不固結(jié)不排水強(qiáng)度線是一條水平線？在不固

5、結(jié)不排水剪試驗(yàn)中，所有試樣的剪前固結(jié)壓力都一樣，均為頊，因此具有相同 的剪前孔隙比，且在不排水試驗(yàn)中始終保持不變。具有相同應(yīng)力歷史的試樣的強(qiáng)度取決于剪 前固結(jié)壓力和剪破時(shí)的孔隙比（在不排水剪試驗(yàn)中等于剪前孔隙比）。因而，所有試樣將具 有相同的強(qiáng)度，即都有相同大小的極限總應(yīng)力圓。于是，在飽和土的不固結(jié)不排水剪試驗(yàn)中， 總強(qiáng)度包線為一水平線。為什么用條分法計(jì)算粘性土坡穩(wěn)定安全系數(shù)？土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)定義為整個(gè)滑動(dòng)面上的平均抗剪強(qiáng)度與平均剪應(yīng)力之比或滑動(dòng)面 上的最大抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比。由于推導(dǎo)得到的安全系數(shù)公式中含有滑動(dòng)面上土的鈧剪強(qiáng)度，粘性土的滑動(dòng)面假定為圓 弧狀，由于滑動(dòng)面位置不同，法向應(yīng)力

6、就不同，其抗剪強(qiáng)度也不同，為了解決滑動(dòng)面上不同 位置處的抗剪強(qiáng)度不同，瑞典學(xué)者首先提出了將滑動(dòng)土體分條的解決方法。即著名的瑞典條 分法。簡(jiǎn)述用分層總和法求基礎(chǔ)沉降的方法步驟（1）選擇計(jì)算剖面，在每個(gè)剖面上選擇若干計(jì)算點(diǎn)。（2）地基分層。每層厚度可以控制在24米或小于或等于0.4B，B為基礎(chǔ)的寬度。（3）求出計(jì)算點(diǎn)垂線上各分層層面處的豎向自重應(yīng)力，并繪出分布曲線。（4）求出計(jì)算點(diǎn)垂線上各分層層面處的豎向附加應(yīng)力并繪出它的分布曲線。并以附加應(yīng)力等于0.2或0.1倍自重應(yīng)力為標(biāo)準(zhǔn)確定壓縮層的厚度。（5）按算術(shù)平均算出各分層的平均自重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力。（6）根據(jù)第i分層的平均初始應(yīng)力、初始應(yīng)力和附加

7、應(yīng)力之和，由壓縮曲線查出相應(yīng)的初始孔隙比和壓縮穩(wěn)定后孔隙比。（7）按無側(cè)向變形條件下的沉降量計(jì)算公式分層計(jì)算各層的壓縮量，最后總和得出基礎(chǔ)的沉降量。(X)、是非題（每題1分）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 TOC o 1-5 h z w=100%（X）固結(jié)度是一個(gè)反映土體固結(jié)特性的指標(biāo)，決定于土的性質(zhì)和土層幾何尺寸，不隨時(shí)間變化。（X）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。（X）(X)土的固結(jié)系數(shù)越大，則壓縮量亦越 大。擊實(shí)功能（擊數(shù)）愈大，土的最優(yōu)含水率愈 TOC o 1-5

8、h z 大。（X） 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。（”）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。（X）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（”） 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。常水頭滲透試驗(yàn)適用于透水性強(qiáng)的無粘性土 土，變水頭試驗(yàn)適用于透水性差的粘 性土。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)

9、， 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(zhǎng)度。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 。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(jiǎn)述題（共30分）為什么說在一般情況下，土的自重應(yīng)力不會(huì)引起土的壓縮變形（或沉降），而當(dāng)?shù)叵滤?下降時(shí)，又會(huì)使土產(chǎn)生下沉呢？（10分）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

10、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）簡(jiǎn)述用分層總和法求基礎(chǔ)沉降的方法步驟。（10分）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分）2將地基分層.（1分）3計(jì)算地基中土的自重應(yīng)力分布（1分）4計(jì)算地基中垂向附加應(yīng)力分布（1分）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（1分）6求第I層的壓縮量，（2分）7將各個(gè)分層的壓縮量累加，得到地基的總的沉降量（2分）土的粒徑分布曲線和粒組頻率

11、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）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）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

12、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 8O = 92.5；v=50cm3飽和土： p =p = =92.5 / 50 = 1.85 g / cmr =r=1.85X9.8 = 18.13 因?yàn)椋?=1.0=2.7/(1+1)=1.35g/cm3；(4 分)rd=1.35X9.8 = 13.23kN/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。c=140KPa作用下固結(jié)，然后再在 。3=0的情況下進(jìn)行

13、不排水剪試驗(yàn)，測(cè)得其破壞時(shí)的a 1=260，同時(shí)測(cè)出破壞時(shí)的孔隙水應(yīng)力Uf=110KPa，試求：（1）該試樣的不排水強(qiáng)度C u；（2 ）破壞時(shí)試樣中的有效主應(yīng)力a 1及a 3；（3 ）破壞時(shí)的孔隙水應(yīng)力系數(shù)A f;（4 ）試樣的固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度指標(biāo)Ccu、（p cu和有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)c,中。（10 分）解：1.a 3 = a c =140kPa； a 1 = 260kPa;故 Cu=（a 1-a 3）/2=（260-140）/2=60 kPa（2分）2、a 1=a 1-uf=260-110=150 kPa; a 3 = a 3-uf=140-110=30 kPa （2 分）3、4、正常固結(jié)土，Ccu=0; C =0p cu=17.5（2 分）p =41.8（2 分）墻背直立的光滑擋土墻，墻高為10m，兩層填土的厚度與性質(zhì)指標(biāo)如下圖所示，試求作（10 分）（1分）（1分）kPa(2 分)用在墻背上總的主動(dòng)土壓力，并繪出壓力分布圖解：ka1=tg2(45-01/ 2) =tg2(45-15) =tg230ka2=tg2(45-02 / 2) =tg2(45-17) =tg228因C20，需判定下層土是否出現(xiàn)