土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)試卷及答案

一、 名詞解釋：（15分）1、 塑性指數(shù)（3分）答：土處在塑性狀態(tài)時含水量的變化范圍可用來衡量土的可塑性大小，含水量變化范圍愈大，說明土得可塑性愈好，這個范圍稱為土的塑性指數(shù)。2、 地基容許承載力（3分）答：考慮一定安全儲備后的地基承載力成為地基容許承載力。3、 被動土壓力（3分）答：若擋土結(jié)構(gòu)在外力作用下，向填土方向移動，這時作用在墻上的土壓力將由靜止土壓力逐漸增大，一直到土體極限平衡，并出現(xiàn)連續(xù)滑動面，墻后土體向上擠出隆起，這時土壓力增至最大值，稱之為被動土壓力。4、 液性指數(shù)答：表示天然含水量與界限含水量相對關(guān)系的指標。二、 填空（31分）1、 土是由固相、液相、氣相三相物質(zhì)組成。（3分）2、 常用的粒度成分的表示方法有表格法、累計曲線法、三角坐標法。（3分）3、 根據(jù)受顆粒表面靜電引力作用的強弱，固體顆粒周圍的水可以劃分為三種類型 弱結(jié)合水和自由水。（3分）4、 根據(jù)毛系水帶的形成條件和分布狀況，可以分為三種，即正常毛細水帶、毛細網(wǎng)狀水帶、毛細懸掛水帶。（3分）5、 通過測定的前期固結(jié)壓力和土層自重應(yīng)力狀態(tài)的比較，將天然土層劃分為正常固結(jié)十、衛(wèi)固結(jié)土 欠固結(jié)十一。（3分）6、 粘性土的抗剪強度由內(nèi)摩阻力和粘聚力，其中內(nèi)摩阻力包括表面摩擦力、十粒之間的咬合力，粘聚力包括原始粘聚力、固化粘聚力、毛細粘聚力。（5分）7、 根據(jù)土樣剪切前固結(jié)的排水條件和剪切時的排水條件，三軸試驗可分為 固結(jié)不排水剪、固結(jié)排水剪三種試驗方法。（3分）8、 引起土體壓縮的應(yīng)力是附加應(yīng)力，它隨深度增加逐漸減小。（2分）9、 地基的破壞模式包括： _、局部剪切破壞_、刺入式剪切破壞。（3分）10、 壓縮試驗數(shù)據(jù)整理時，根據(jù) 曲線可得到壓縮系數(shù)、 一兩個指標，根據(jù)曲線可得到一 o（3）三、簡答題（24分）1、 影響土的滲透性的因素（6分）答：影響土的滲透性因素有：（1） 土的粒度成分及礦物成分，其中土的顆粒大小、形狀及級配對砂土滲透性影響較大，土的礦物成分對粘土的滲透性影響較大；（2） 結(jié)合水膜厚度，結(jié)合水膜厚度較厚時，會阻塞土的孔隙，降低土的滲透性。（3） 土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，由于土是各向異性的，所以滲透性方面也是如此。（4） 水的粘滯度，水在土中的滲流速度與水的的密度及粘滯度有關(guān)，而這兩個數(shù)值又與溫度有關(guān)。（5） 土中氣體，當土孔隙中存在密閉氣泡時，會阻塞水的滲流，從而降低土的滲透性。2、 簡述分層總和法計算地基最終沉降步驟（6分）答：分層總和法計算地基最終沉降步驟：（1） 根據(jù)有關(guān)要求和土體性質(zhì)進行地基分層；（2） 計算分層出的自重應(yīng)力，地下水位以下取有效重度進行計算；（3） 計算各分層點的附加應(yīng)力，并求出各分層界面處附加應(yīng)力的平均值；（4） 各分層自重應(yīng)力平均值和附加應(yīng)力平均值之和作為該分層受壓后所受總應(yīng)力；（5） 確定壓縮層厚度；（6） 計算各分層的壓縮量；（7） 計算基礎(chǔ)平均最終沉降量。3、 比較分析朗金土壓力和庫侖土壓力理論（6分）答：朗金土壓力理論應(yīng)用半空間中的應(yīng)力狀態(tài)和極限平衡理論，粘性土和無粘性土都可以利用該公式直接計算。但其必須假設(shè)墻背直立、光滑、墻后填土水平。由于該理論忽略了墻背與填土之間摩擦的影響，使計算的主動土壓力偏大，而計算的被動土壓力偏小。庫侖土壓力理論根據(jù)墻后滑動土楔的靜力平衡條件推導(dǎo)得土壓力計算公式，考慮了墻背與土之間的摩擦，并可用于墻背傾斜、填土面傾斜的情況，但該理論假設(shè)填土是無粘性土。由于庫侖土壓力理論假設(shè)墻后填土破壞時，破裂面是一平面，而實際上卻是一曲面，因此，計算結(jié)果有誤差。4、簡述有效應(yīng)力公式中有效應(yīng)力和孔隙水壓力的物理意義（6分）

答：土中任意點的孔隙壓力對各個方向作用是相等的，因此它只能使土顆粒產(chǎn)生壓縮，而不能使土顆粒產(chǎn)生位移。土顆粒間的有效應(yīng)力作用，則會引起土顆粒的位移，使孔隙體積改變，土體發(fā)生壓縮變形，同時有效應(yīng)力的大小也影響土的抗剪強度。四、計算題（30分）L已知試驗指標八G匯出土的三棺圖并計算如下指標：確??、%。答：村史坦-1er2、計算如圖所示地基土中的自重應(yīng)力務(wù)布-⑵分）第一層土渤砂，地下水位、'細砂水畫成:.仁、'細砂水畫成:.仁=-20.03^nfr_二25.OJCn/nTct=L5治粘性土rw=23炎嘰=55場昨=的笑r==27.LlLznVn?e-0.70聆其宙重『％ I廣=頊_《=1口.第取J必 "F[1+W）第K祜土層的被W-LW一WI= =-0.05<0,故讓即一中為土層不受齊的浮力作用，土層面上還受到上面的靜水壓力作用"土中容點的自重應(yīng)力計逾如下？a點：Z=0,￡7=暗=口：b點;?z=5.0m,o-=rz=lOO^Ttic點上；z=1J'.Om,or=￡陽=134泓跤提「點Ez= =三醞十熾沮=264.56Xa'c;d點｝z=19Ora,o=2孫弟砂□十1如密方=3&4.崗跌■口《土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)》綜合測試卷A一、 填空題（每空1分，共30分）顆粒級配曲線越，不均勻系數(shù)越，顆粒級配越為獲得較大密實度，應(yīng)選擇級配的土粒作為填方。滲透力(即動水壓力)是對的壓力，滲透力的表達式是,產(chǎn)生流砂大條件是。飽和粘土的沉降由、、沉降組成，計算這幾部分沉降時，其壓縮性指標要分別采用、、。壓縮系數(shù)a=,a12表示壓力范圍p1=,p2=的壓縮系數(shù)，工程上常用a12來評價土的壓縮性的高低。當屬低壓縮性土，當時屬中等壓縮性土，當時屬高壓縮性土。粘性土抗剪強度庫侖定律的總應(yīng)力的表達式tf=，有效應(yīng)力的表達式Tf=。地基為厚粘土層，施工速度快，應(yīng)選擇抗剪強度指標。擋土墻常見的形式有、、、等，采用的材料有、、等。二、 簡答題(每題6分，共30分)1、 何謂土的不均勻系數(shù)？寫出其表達式并加以解釋。其工程意義如何？2、 簡述地基中豎向應(yīng)力的分布規(guī)律？3、 為什么可以說土的壓縮變形實際上是土的孔隙體積大減??？4、 直剪試驗和三軸試驗的優(yōu)缺點？5、 影響土壓力的因素有哪些？其中最主要的影響因素是什么？三、 計算題(每題10分，共40分)1、某構(gòu)筑物基礎(chǔ)如圖所示，在設(shè)計地面標高出作用有偏心荷載680KN，偏心距1.31m，基礎(chǔ)埋深為2m，底面尺寸為4m*2m，試求基底平均壓力p和邊緣最大壓力Pmax，并繪制沿偏心方向的基底壓力分布圖。F=680KN1.31m |設(shè)計地面2m 基礎(chǔ)底面4m2、某地基中一飽和粘土層厚4m，頂?shù)酌婢鶠榇稚皩?，粘土層的平均豎向固結(jié)系數(shù)Cv=9.64*103cm2/年，壓縮系數(shù)Es=4.82Mpa，若在地面上作用大面積均布荷載p0=200kpa,雙面排水，已知Tv=0.1952，試求：粘土層的最終沉降量達到最終沉降量之半所需的時間若該粘土層下臥不透水層，則最終沉降量之半所需的時間又是多少？3、 某一施工現(xiàn)場需要填土，基坑的體積為2000m3,土方來源是從附近土丘開挖，經(jīng)勘察，土的比重為2.70，含水量為15%，孔隙比為0.60，要求填土的含水量為17%，干密度為17.6KN/m3，問：⑴取土場土的重度、干重度和飽和度是多少？⑵應(yīng)從取土場開采多少方土？⑶碾壓時應(yīng)灑多少水？填土的孔隙比是多少？4、 設(shè)砂土地基中一點的大小主應(yīng)力分別為500kpa和180kpa,其內(nèi)摩擦角W=36度，求：該點最大剪應(yīng)力是多少？最大剪應(yīng)力面上的法向應(yīng)力又為多少？此點是否已達到極限平衡狀態(tài)？為什么？如果此點未達到極限平衡，令大主應(yīng)力不變，而改變小主應(yīng)力，使該點達到極限平衡狀態(tài)，這時小主應(yīng)力應(yīng)為多少？《土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)》綜合測試卷B一、 填空題(每空1分，共30分)塑性指標Ip=，它表明粘性土處于可塑狀態(tài)時的變化范圍，它綜合反映了、等因素。因此《規(guī)范》規(guī)定：為粉質(zhì)粘土，為粘土。粘性土的液性指標IL=，它的正負、大小表征了粘性土的狀態(tài)，《規(guī)范》按IL將粘性土的狀態(tài)劃分，，，，應(yīng)力不引起地基沉降，應(yīng)力引起地基沉降，在、等情況下也會引起地面沉降。超固結(jié)比OCR指的是和之比；根據(jù)OCR的大小可把粘性土分為、、三類；OCR<1大粘性土屬土。某工程施工工期較長，能固結(jié)排水，當工程完工后，使用荷載短期內(nèi)突增，宜選擇試驗的抗剪強度。土體中的剪應(yīng)力等于土的抗剪強度時的臨界狀態(tài)稱之為土的狀態(tài)。計算被動土壓力時，庫侖理論假設(shè)破裂面為一，實際為一，因此計算結(jié)果誤差較大，而用朗肯土壓力計算值，偏于，因此一般采用朗肯理論。二、 簡答題(每題8分，共40分)1、 土的結(jié)構(gòu)劃分哪幾種，簡述每種結(jié)構(gòu)土體的特點。2、 簡述影響土中應(yīng)力分布的因素。3、 簡述太沙基一維固結(jié)理論的基本假設(shè)？4、 為什么規(guī)范法計算地基最終沉降量比分層總和法所得結(jié)果更接近實際值？5、 墻后積水對擋土墻有何危險？三、 計算題(每題10分，共40分)1、某土層厚5m，原自重壓力p1=100Kpa?，F(xiàn)在考慮在該土層上建造建筑物，估計會增加壓力p=150kpa.求該土層的壓縮變形量為多少？取土作壓縮試驗結(jié)果如下：

P(kpa)050100200300400e1.4061.2501.1200.9900.9100.8502、 某土層地質(zhì)情況如下：第一層：粉質(zhì)粘土，厚4m,重度Y=16.5KN/m3第二層：粘土，厚3m,重度Y=18.5KN/m3第三層：砂土，厚2m，地下水位在地面以下7m出，該土層的重度Ysat=20.0KN/m3求各土層分界面出土的自重應(yīng)力，并繪制自重應(yīng)力分布圖形。3、 一飽和粘性土試樣在三軸儀中進行固結(jié)不排水試驗，施加周圍壓力。3=200kpa，試件破壞時的主用力差。1-。3=300kpa，測得孔隙水壓力u=175kpa，整理試驗結(jié)果得有效內(nèi)摩擦角W'=30度，有效粘聚力C'=72.3kpa，試求破壞面上的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力以及試件中的最大剪應(yīng)力，并計算說明為什么破壞面不發(fā)生在最大剪應(yīng)力大作用面上。4、某擋土墻高5m,假定墻背垂直和光滑，墻后填土面水平，填土的粘聚力c=11kpa,內(nèi)摩擦角W=20°，重度Y=18kn/m3,試求出墻背主動土壓力分布圖形和主動土壓力氣土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)》綜合測試卷答案一、填空題1.2.3.4.5一、填空題1.2.3.4.5.6.7.平緩（陡），大（小），好（差），良好。滲流水，土骨架，G=y'i,自下而上的滲透力超過土的有效重度。瞬時沉降、固結(jié)沉降、次固結(jié)沉降，彈性模量、壓縮模量、次壓縮系數(shù)。、a1-2-de/dp、100Kpa、200Kpa、a〈0.1Mpa-i、0.1^a〈0.5Mpa-i、a1-21-2 1-2 1-2c+otan6、c+（。*）tan6快剪重力式，懸臂式，扶臂式，拉錨式，塊石，素混凝土，鋼筋混凝土二、簡單題1、 何謂土的不均勻系數(shù)是指工程上用來反映顆粒級配的不均勻程度的一個量，用％或Cc表示。其計算表達式為：K=d/d60式中：d一一一小于某粒徑的土粒質(zhì)量占土總質(zhì)量60%時的粒徑，該粒徑稱為限定粒徑；60d10——小于某粒徑的土粒質(zhì)量占土總質(zhì)量10%時的粒徑，該粒徑稱為有效工程上，把K<5的土看作均勻的，即級配不好，把K>10的土看作不均勻，即級配良好。在填土工程中，可根據(jù)不均勻系數(shù)％值來裝擇土料，％較大的土，顆粒不均勻，可獲得較大的密實度，也易于夯實。。 °2、 （1）的分布范圍相當大，它不僅分布在荷載面積之內(nèi)，而且還分布到荷載面積之外。（2）在離基礎(chǔ)底面不同深度z處各個水平面上，以基底中心點下軸線處的為最大，離開中心軸線愈遠的點越小。（3）在荷載分布范圍內(nèi)任意點豎直線上的值，隨著深度增大逐漸減小。（4）方形荷載所引起的，其影響深度要比條形荷載小得多。3、 土體由固體顆粒、水、氣體三部分組成，在外界壓力作用下，土顆粒發(fā)生相對位移，土中水和氣體從孔隙中排出，使孔隙體積減小，從而使土體發(fā)生壓縮變形，可見，土的壓縮變形實際上是土的孔隙體積大減小。4、 直剪試驗：優(yōu)點：直剪儀構(gòu)造簡單，操作簡單，在一般工程中應(yīng)用廣泛。缺點：a.不能嚴格控制排水條件，不能量測試驗過程中試樣的孔隙水壓力。剪切面不是沿土樣最薄弱的面剪切破壞。剪切過程中剪切面上的剪應(yīng)力分布不均勻，剪切面積隨剪切位移的增加而減小。三軸試驗：優(yōu)點：a.能嚴格控制排水條件，從而量測試驗過程中試樣的孔隙水壓力，以測定獲得土中有效應(yīng)力的變化情況。b.試樣中的應(yīng)力分布不均勻，所以，試驗效果比直剪試驗成果更可靠、準確。缺點：a.試驗儀器較復(fù)雜，操作技術(shù)要求高，且試樣制備比較麻煩。b.試驗是在軸對稱情況下進行的。5、 影響土壓力的因素有很多，如擋墻的高度、墻背的形狀、傾斜度以及填料大物理力學(xué)性質(zhì)，填土面的坡度及荷載情況，擋土墻的位移大小和方向，支撐的位置，填土的施工方法等。三、計算題1、 p=125KN；Pmax=483.1KN2、 s=166mm；t=0.81年；t「3.24年3、 (1)=16.875(KN/m3)，=19.406(KN/m3)，67.5%；V「2085.9m3；e'=0.534，加水703.9878KN24、 ⑴tmax=160kpa;⑵o=340kpa;⑶未達到極限平衡狀態(tài)；⑷of=129.8kpa試題B卷一、 填空題Ip=wl-wp，含水量，粘粒的量、粘土礦物，10WIpW17,IpN17Il=（wl-wp）/Ip,軟硬，堅硬、硬塑，可塑，軟塑，流塑。自重、附加、自重應(yīng)力、次固結(jié)土層、地下水位下降、大面積堆土。先期固結(jié)壓力、現(xiàn)在土的自重應(yīng)力、正常固結(jié)土、超固結(jié)土、欠固結(jié)土、欠固結(jié)土。固結(jié)快剪極限平衡平面，曲面，大，安全二、 簡答題1、 散粒結(jié)構(gòu)：土的粒徑較大，彼此之間無連結(jié)力或只有微弱的連結(jié)力，土粒呈棱角狀、表面粗糙。蜂窩結(jié)構(gòu)：土的粒徑較小、顆粒間的連接力強，吸引力大于其重力，土粒停留在最初的接觸位置上不再下沉。絮狀結(jié)構(gòu)：土粒較長時間在水中懸浮，單靠自身中重力不能下沉，而是由膠體顆粒結(jié)成棉絮狀，以粒團的形式2、 （1）非線性材料的影響，土體實際是非線性材料的影響，對豎向應(yīng)力計算值有影響；（2）成層地基的影響，天然土層大松密、軟硬程度往往不相同，變形特性可能差別較大，如可壓縮土層覆蓋在剛性巖層上；（3）變形模量歲深度增大的影響；（4）各向異性的影響，由于天然沉積土因沉積條件和應(yīng)力狀態(tài)不同，在水平方向和垂直方法的E就不同，土的各向異性也會影響土層中的附加應(yīng)力分布。3、 （1）土是均質(zhì)、各向同性和完全飽和；（2）土粒和孔隙水都是不可壓縮的；（3）外荷載是在一次在瞬間施加的；（4）土中附加應(yīng)力沿水平面是無限均勻分布的，因此土層