土力學試卷地質(zhì)05級-參考答案

2007-2008學年第一學期土力學期末試（地質(zhì)工程專業(yè)05級學 專 成績一、概念題（共15分1、孔隙率（3分答：土體中孔隙的體積與土的總體積之比。用公式表nV

12、有效應(yīng)力（3分答：土體中由土顆粒骨架所承擔的那部分應(yīng)力，等于總應(yīng)力減去孔隙水應(yīng)力即'u3、滲透系數(shù)（3分即vki中i=1時的v對應(yīng)著滲透系數(shù)4、安全系數(shù)（3分答：整個滑動面上的平均抗剪強度與平均剪應(yīng)力之比來定義成土坡安全系F 5、地基承載力（3分答：是地基所能夠提供的承擔外部荷載的能力，地基承載要由：靜荷載實驗或者原位試驗，規(guī)范查表方法和理論公式來確定。二、回答題（共36分1、土中主要粘土礦物有哪幾種？它們在晶體結(jié)構(gòu)和物理力學性質(zhì)上各有什么特點？（6分）答：主要有高嶺石，蒙脫石，伊利石；高嶺石是長石風化的產(chǎn)物，由一層四面體和一層八面體相互疊結(jié)而成。蒙脫石則為兩層四面體中間夾一層八面體組成一個晶胞，晶胞之間的聯(lián)結(jié)力比較弱，水分子極容易進入，故有故聯(lián)結(jié)能力比較強。2、什么叫雙電層？影響雙電層厚度的因素有哪些？是如何影響的？（6分答：土粒表面的負電荷與受土粒表面影響的陽離子層（反離子層）合起來稱為雙電層有下列因素影響雙電層的厚度：孔隙水中離子濃度。離子濃度越高，雙電層越薄。與離子濃度平方根成反離子價數(shù)的影響，價越高，雙電層越薄，成反比關(guān)系溫度與溶液的介質(zhì)常數(shù)影響，溫度升高，雙電層變PHPHPH粒的離解吸附作用越強，因而粘粒的表面電荷密度越大，熱力單位也越高，從而影響到雙電層的厚度3、什么叫柔性基礎(chǔ)？什么叫剛性基礎(chǔ)？這兩種基礎(chǔ)的基底壓力分布有什么不同？（6分）答：理論上，絕對柔性沒有任何剛度的基礎(chǔ)叫柔性基礎(chǔ)，剛度無窮大的基礎(chǔ)叫剛性基礎(chǔ)。工程上對柔性較大（剛度較?。┠苓m應(yīng)地基變形的基礎(chǔ)叫柔性基礎(chǔ)。其基礎(chǔ)底面壓力的分布完全和大小完全和其上的荷載與大小相同對于一些剛度很大不能適應(yīng)地基變形的基礎(chǔ)可視為剛性基礎(chǔ)。剛性基礎(chǔ)下的基底壓力分布隨上部荷載的大小，基礎(chǔ)的埋深和土的性質(zhì)而變。4、在進行抗剪強度試驗時，為什么要提出不固結(jié)不排水剪（或快剪，固結(jié)不排水剪（或固結(jié)快剪和固結(jié)排水剪（或慢剪等三種方法？對于同一種飽和粘土，當采用三種方法試驗時，其強度指標相同嗎？（6分）答：土體的抗剪強度和土體的固結(jié)程度和排水條件有關(guān)，對于同一種土樣，即使剪切面上具有相同的法向總應(yīng)力，由于土的固結(jié)程度和排水條件不同，它的抗剪強度也不一樣。對于同一種飽和土，當采用三種方法時候，強度指標是不一樣的。就三軸實驗而言ccc'u慢剪能得到cd,ccd總應(yīng)力指標

5、什么是超固結(jié)土、正常固結(jié)土和欠固結(jié)土？它們的壓縮性和剪切性狀有什么不同分 答：OCR>1，為超固結(jié)土；OCR=1為正常固結(jié)土；如果土在自重應(yīng)力p0作用下沒有完全固p'p 壓縮性：欠固結(jié)土>正常固結(jié)土>超固結(jié)土剪切性狀：因為欠固結(jié)土也屬于正常固結(jié)土，所以它們具有相同的剪切形狀，即剪切的時候會發(fā)生剪縮和產(chǎn)生正的孔隙水應(yīng)力。超固結(jié)土分為強超固結(jié)土和弱超固結(jié)土，弱超固結(jié)土在剪切的時候，和正常固結(jié)土一樣，體積剪縮，產(chǎn)生正的孔壓，但是孔隙水壓力要比正常固結(jié)土要小；強超固結(jié)土在剪切過程中會產(chǎn)生剪脹效應(yīng)和產(chǎn)生負的孔隙水應(yīng)力。6、地基破壞形式有哪幾種？各自會發(fā)生在何種土類地基？按理論公式確定的承載力只適用于哪種破壞型式？（6分）答：地基破壞有三種形式，分別是：整體剪切破壞，局部剪切破壞，沖剪破對于較堅硬的或密實的土，具有較低的壓縮性，通常呈現(xiàn)整體剪切破壞，軟弱土或者松砂土地基，發(fā)生局部剪切破壞或者沖剪破壞。按照理論確定的承載力適合于整體剪切破壞三、應(yīng)用題（共49分）（注：計算中w取為1.0g/cm3，g取為1、某飽和土層厚5ｍ，其飽和滲透系數(shù)為20×106cm/s，土粒Gs=270。在加荷前測得該層土的密度d1=18gcm3；在地表大面積加載后，該層豎向附加應(yīng)力為p=500ka，壓縮穩(wěn)定后，測得密度d2=1.89g/cm3加荷后該土層會產(chǎn)生多大沉降量？（5分該土層壓縮模量是多少？（4分試計算加荷后該土層達到固結(jié)度為80%所需要的時間。注：固結(jié)度80%時的時間因Tv=0.6。(5分

1

1.8e1

1

1.89e2Se1e2H23.6cm1e1方法2：根據(jù)前后的干土質(zhì)量不變，設(shè)加載后的土層厚度為SHh方法1

e1e20.00014kPa1E1e1s方法2：根據(jù)壓縮模量的定義，

zzz

S

10.7103av由

Cvt0.6，單面排水時，得t714285s或者t8.27dH2與抗滑力矩（考慮滲透力作用，用替代法。其中R=100m，=30°，h1=3m，h2=2m，h3=1m，b=5m，浸潤線以上土=18kN/m3，以下 =20kN/m3，=18°，c=10kPaαRbαRbh3解：對于0的土坡，由庫侖-強度理論知道，需要計算滑動面上各點法向應(yīng)力n，h3用替代法計算結(jié)果如下：lbcos抗滑動力矩 3滑動力矩3M

)bRsin2.61043、某基坑開挖深度為6m，擬采用板樁+單支撐型式結(jié)構(gòu)進行圍護，樁長初步擬定為9坑施工時周圍交通、人群及機械等按地面超載20ka計算。圖1為基坑地質(zhì)剖面圖，水位正好在砂土層和粘土層界面處，各土層部分基本物理性質(zhì)指標見表1。表 各土層部分基本物理性質(zhì)指土層名天然密土粒塑液根據(jù)表1計算粘土層土的飽和重度、干重度、含水率、塑性指數(shù)和液性指數(shù)。（5分當圖中測壓管水位超過基坑底面多高時，粘土層會發(fā)生流土？（6分在粘土層中心取樣，做無側(cè)限壓縮試驗，測得無側(cè)限抗壓強度qu=40kPa；做固結(jié)不排水剪試驗（CU）3=100kPa，測得該土樣破壞時(13)f=85kPaAf=0.8。設(shè)該粘土為正常固結(jié)土，則該土的cu、cu、ccu、c各為多少？（8分）設(shè)砂土層c=0kPa，=22°，粘土層強度指標按第3問結(jié)果取值，不考慮滲流的影響請計算基坑開挖后圍護結(jié)構(gòu)上所受壓力。（8分0m0mh-- -解：（1）粘土層位于水位以下，所以飽和sr飽和重度

gg19.6kN/m由Gse1.96得e0.771e干重度g Gsg15.3kN/m3 1

w

1IPwLwP液性指數(shù) wwP P（2）當總應(yīng)力等于孔隙水壓力（包括靜孔隙水壓力，和超靜孔隙水壓力）的時候，粘土層會發(fā)生流土即：u'u（3）Aqu=40kPa所以cu0.5quB．CU實驗中，正常固結(jié)土的ccuc均為

tg245cu2

tg2

A(

3

)，u

31' uf117kPa，'3 uf1'基坑外側(cè)為主動土壓力，內(nèi)側(cè)為土壓力。計算參數(shù)：粘土的指標分別取c'0,'2 )0 kp1tg2(452)2ea

粘土ka2tg2(452'基坑外側(cè)的主動土壓'qka1200.45

tg2(45 ) ea1上(h1q)ka1(17.6920)0.4580.28kPaea1下(h1q)ka2 48.2kPaa a總的土壓力

2q)ka2Ea0.5(ea0ea1上）h10.5(ea2ea1下）h2557.9kNP0.5h245kN w基坑內(nèi)側(cè)的土壓力ep0ep1上h1kp117.632.2116.2kPaep1h1kp217.633.66193.25kPa (h1'h 17.633.669.633.66298.66p p總的土壓力Ep0.5(ep0ep1上）h10.5(ep2ep1下）h2912.2kNP0.5h2