土力学及基础工程复习题及参考答案508

中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案土力学及基础工程一、选择题：[][][][][][][][][][][][][][]管涌现象发生于渗流出口处 土层内部 C.A和B有三个土样，它们的重度和含水量相同，则下述说法中正确的是它们的孔隙比必相同 它们的干重度必相C.它们的饱和度必相同超固结土是指σ

＞Pc（前期固结压力） cz

＝Pc cz

＜Pccz评价土的压实程度的物性指标是土的重度 孔隙比 干重度 土粒比6.进行刚性基础的结构设计时，确定其基础高度的方法是A.台阶允许宽高比 地基承载力检算C.基础材料抗剪强度检算 基础材料抗拉强度检7.下列哪种情况不是产生桩负摩阻力的条件A.新填土地区 地下水位很高的地区C.大量抽取地下水的地区 桩基础四周堆放大量土8.高承台桩基础是指A.承台底面位于一般冲刷线以上的基础 承台底面位于局部冲刷线以上的基C.承台顶面位于一般冲刷线以上的基础 承台顶面位于局部冲刷线以上的基判别土中粘粒含量多少的指标是A.塑性指数 液性指数 塑限 液限10.某桥墩用于支承跨度为16m＋24m的不等跨曲线梁，相邻墩台的容许沉降差66A.80mm B.40mm C.20 mm D.40 mm66[][[][][][][][][][][][]A.常数法 B.c法 C.K法 D.m12.产生群桩效应的条件是指桩中心点间距小于等于A.2d的柱桩 B.2.5d的摩擦桩 C.6d的柱桩 D.6d的摩擦13.下列指标中，不以表示的指标是A.含水量 孔隙比 孔隙率 饱和14.有效应力是指A.通过颗粒接触点传递的那部分应力 总应力扣除孔隙水压力以后的那部分应C.引起土的变形的应力 影响土的强度的应力能传递静水压力的土中水是A.强结合水 弱结合水 自由水 以上都不16.当土条搓条达到3mm的直径时开始断裂，此时土条的含水量称为A.裂限 缩限 液限 塑限甲、乙两粘性土的塑性指数不同，则可判定下列指标中，甲、乙两土有差异的指标A.含水量 细粒土含量 土粒重量 孔隙率工程上控制填土的施工质量和评价土的密实程度常用的指标是A.有效重度 土粒相对密度 饱和重度 干重19.侧限压缩试验所得的压缩曲(e-p曲)愈平缓，表示该试样土的压缩性A.愈大 愈小 愈均匀 愈不均20.在地基变形验算时，对烟囱、水塔等高耸结构，控制的变形特征主要是A.沉降量 沉降差 局部倾斜 倾斜作用于矩形基础的基底压力相同，埋深相同，土质相同的两个基础，若它们的长宽比相同，则基础尺寸小的沉降（）基础尺寸大的沉降。 [ A.大于 小于 等于 可能大于也可能小于朗金土压力理论假定挡土墙墙背光滑无摩擦，造成主动土压力计算值 [ A.偏大 偏小 无偏差 偏大或偏小均可能土体具有压缩性的主要原因是 [ ]土颗粒压缩 孔隙减少 水被压缩 土体本身压缩模量较小粘性土的抗剪强度由两部分组成，一部分是颗粒间的粘结力，另一部分是 [ A.摩擦力 水压力 有效应力 荷载所谓补偿性设计，是指 [ ]B.基础抵抗水平荷载的稳定性增强C.施工时基坑开挖较深，可使挖土卸去的土重替换为建筑物的部分或全部重量D.基础具有良好的抗震作用摩擦桩的传力机理为 [ ]B.荷载全部传到桩底端下的土层C.大部分荷载传给桩周土层，小部分传给桩端下的土层D.大部分荷载传给桩端下的土层，小部分传给桩周土层在设计桩基时，桩的长度L，桩的根数n，桩的直径d的次序拟定： [ ]先拟定d，再拟定L，最后试算n 先拟定n，再拟定d，最后试算C.先拟定L，再拟定n，最后试算d 任何次序都可采取低承台桩基础是指]承台底面位于一般冲刷线以下的基础 承台底面位于局部冲刷线以下的基C.承台顶面位于一般冲刷线以下的基础 承台顶面位于局部冲刷线以下的基二、简答题：土有哪些压缩性指标？各通过什么试验测得？写出其表达式及指标间的换算关系式。单桩有哪几种破坏模式？各有何破坏特点？确定地基容许承载力，有哪几种方法？朗金土压力理论和库仑土压力理论的基本假定、计算原理与步骤各有何不同？有哪些因素影响地基的极限承载力？计算基底压力和基底附加压力时，所取的基础埋置深度是否相同？该如何取？直剪试验存在哪些缺点？什么是地基？什么是基础？按埋深和施工方法分为哪几类基础？有哪些施工措施防止和减轻基础不均匀沉降？附加应力在地基中的传播、扩散有什么规律？目前根据什么假设条件计算地基土的附加应力？三、计算题：某完全饱和土样，经试验测得湿土质量为185145100cm31.65g/cm3已知某土体的抗剪强度表达式=0.3+tg20，当该土体中某点的最大主应力=300kPa，最小主应力f 1=100kPa。试问：①该点所处的应力状态?②最大剪应力值及最大剪应力作用面与最大主应力作用面所3成角度。1N=20000kN，M=4000kN·m，H=400kN，试按简化法确定各桩承受的轴力Ni某饱和粘性土样在三轴压缩仪中进行固结不排水试验。施加周围压力=200kPa，土样破坏时主应力差3－=280kPa。如果破坏面与竖直面夹角为33，试求破坏面上的法向应力和剪应力以及土样中的最大1 3剪应力值、最大剪应力面的方向。6=19kN/m3，墙背直立、光滑，填土应在填土表面施加多少超载qθ取23º，基础及上覆土的重度γ=20kN/m3)c某单层厂房独立柱基底面尺寸b×l=2.6m×5.2m·V=200kN（如图。柱基自重和覆土标准值G=486.7kN，基础埋深和工程地质剖面见图1。试验算持力层和下卧层是否满足承载力要求？某桥墩基础如图所示，基底平面尺寸为A=7.8m，B=7.2m，每级台阶的厚度为1m荷载为N=4224.64kN，H=200kN，M=800kN·m，试检算地基强度。饱和粘土层厚10，=18.9kN/，其下为砂土，厚4，砂土层中承压水，已知粘土层底A点的水头高5m。若在粘土层开挖基坑，试求基坑的允许开挖深度。某饱和粘土层厚10米，受大面积连续均布荷载p=120kN/m2的作用，如图所示。设该土层初始孔隙比e=1.0，压缩系数a=3.0×10-4m2/kN，土的渗透系数k=0.018m/a，求该土层在单面、双面排水条件下：0①加荷1年的沉降量；②沉降量达14.4cm所需的时间。某挡土墙墙高H=5m，墙背垂直光滑，墙后填土水平，填土为干砂，容重为19kN/m3，内摩擦角为15kN/m，试计算作用在挡墙上主动土压力Ea和被动土压力Ep，并分别画出墙后土压力强度分布图。某粘土试样，在室内测得其湿土和烘干后的质量分别为210g和162g，并已知其土粒比重为2.7，若该80饱和重度，干重度和孔隙比又各为多少？参考答案一、选择题：1.C2.C3.B4.C5.B6.A7.B8.B9.A10.C11.D12.D13.B14.A15.C16.D17.B18.D19.B20.D21.B22.A23.B24.A25.C26.C27.A28.B二、简答题：a、Es、Cc、E0。a、Es、Cc通过侧限压缩试验测得,E0则通过载荷试验、旁压试验（或现场原位测试）a（e-e）（p-2Es1+e1/E=βEs。答：⑴压（屈）曲破坏：特点为桩材由于强度不够而导致桩体自身破坏。⑵整体剪切破坏：特点为桩材自身强度足够，传到桩端的荷载使得桩端下的地基土产生整体剪切而破坏。⑶冲剪破坏：特点为在轴向荷载的作用下，桩身贯入土中，桩端土发生破坏。答：⑴理论公式法：用临塑、临界荷载或极限荷载赋予一定的安全系数计算。⑵规范法：按表格查取。⑶现场原位测试。⑷当地建筑经验。压力理论适用于砂类土，但墙背及填土表面不受限制。动楔体的静力平衡条件求解。力理论是根据力的平衡条件先求出总的土压力的大小，然后沿墙高求导得出沿墙高的土压力强度分布图。⑴地基土的性质：土的抗剪强度指标、φ；地基土的重度γ。⑵基础的尺寸：宽度B和基础的埋深D。⑶荷载作用的方向和时间。⑷地基的破坏形式。大，也会产生附加沉降量。地下水位上升，由于水下部分的天然重度改为浮重度，地基承载力降低。答：计算基底压力和基底附加压力时，所取的基础埋置深度不相同。算基底附加应力时，在确定基底自重应力时，基础埋置深度应为从自然地面到基础底面的距离。答：⑴土样在试验中不能严格控制排水条件，无法量测孔隙水压力。⑵剪切面固定在剪切盒的上下盒之间，该处不一定是土样的最薄弱面。⑶试样中应力状态复杂，有应力集中情况，仍按均匀分布计算。⑷试样发生剪切后，土样在上下盒之间错位，实际剪切面积减小，但仍按初始面积计算。（下承受由基础传来的荷载的那部分岩土体。有人工地基和天然地基之分。钢筋混凝土等材料人工砌置而成。基础按埋深和施工方法分为两大类：⑴浅基础：埋深小于5米，可用一般方法和设备来施工的基础；⑵深基础：埋深较大，要用特殊的方法和设备施工的基础，通常包括桩基础、沉井基础、沉箱基础等。答：⑴合理安排施工顺序：先建重、高部分，后建轻、低部分，先施工主体建筑，后施工附属建筑。面堆载引起建筑物产生附加沉降。对于风化岩石地基，不应暴露过久，及时覆盖防止进一步风化。防止雨水或地面水流入和浸泡基坑。要的措施，防止和避免对邻近建筑物造成危害。答：⑴土中附加应力的分布范围相当大，它不仅分布在荷载面积之内，而且还分布到荷载面积之外。⑵在离基础底面不同深度z处各个水平面上，以基底中心点下轴线处的应力为最大，离开中心轴线愈远的点附加应力越小。传播。目前计算土中附加应力时，假定地基土为均匀、各向同性的半无限空间线弹性体。土中排出，并吸收了大部分的击实功能，阻碍了土粒的靠近。三、计算题：1.=145g，V=100cm3，S=100%s r则：W=W-W=185-145=40g，V=W/γ =40cm3w s w w wS=100V=V=40cm3，V=V-V=100-40=60cm3r v w s ve=V/V=40/60=0.667v s压密后，γ =W/V′=1.65g/cm3d s因为压密前后W、V均不变，故V′=W/γ =145/1.65=87.9cm3s s s dV′=V′-V=87.9-60=27.9cm3v s所以：e′=V′/V=27.9/60=0.465v s土样孔隙比减小了e-e′=0.667-0.465=0.2022.答：(1τf=0.3＋σtg20°知φ=20°，c=0.3kPa,且σ1=300kPa,σ3=100kPa若σ3=100kPa，则使该点达到极限平衡状态的大主应力值为:σ1′=σ3tg2(45°+φ/2)+2c·tg(45°+φ/2)=100tg2(45°+20°/2)+2×0.3×tg(45°+20°/2)=204.82kPa因为σ1=300kPa＞σ1′=204.82kPa，因此该点处于破坏状态。(2)最大剪应力τmax=(σ1-σ3)/2=(300-100)/2=100kPa最大剪应力作用面与最大主应力作用面成45°。答：设桩群截面重心OBxS，则有：5S×1.5-3S×1.5=8S×x，解得x=0.375米将作用在承台底面形心处的外力移到桩群截面重心O点处，有：N=20000kN，M=4000+20000×0.375=11500kN·m，H=400kN∑Xi2=3×(1.5+0.375)2+5×(1.5-0.375)2=16.88因此，最左边三根桩各桩所承受的轴力为:Ni左=N/n+MXi/∑Xi2=20000/5+11500×(1.5+0.375)/16.88=5277.4kN最右边五根桩各桩所承受的轴力为:N=N/n-MX/∑X2=20000/5-11500×(1.5-0.375)/16.88=3233.56kNi右 i i＝200kPa，＝280+＝280+200＝480kPa3 1 3∵破坏面与竖直面夹角为33∴破坏面与大主应力面成α则破坏面上的法向应力和剪应力分别为：＝(+)/2+[(-)/2]cos2α1 3 1 3＝(480+200)/2+[(480-200)/2]cos(2×57)＝283.06kPaτ＝[(-)/2]sin2α＝[(480-200)/2]sin(2×57)＝127.90kPa1 3最大剪应力:τ ＝[(-)/2＝(480-200)/2＝140kPamax 1 3最大剪应力面与大主应力面成45。 165.答：(1)ka

)＝tg2(45°- )＝0.5672 2ka=tg(45°-)＝tg(45°-16)＝0.754ka2 2ka∵pka0∴在墙背上会产生拉裂缝，设裂缝深度为Z，则：02c 215 kaZ ka0 190.754kaPa＝γhkka1 a

＝19×6×0.567-2×15×0.754＝42.02kPa＝42.02×(6-2.1)/2＝81.94kN/mkaka(2)若不允许出现裂缝，则令：qk-2ca2c 215

＝0可得kaq= ＝ ＝39.8kPaka0.754即至少应在填土表面施加39.8kPa的超载才能保证墙背不出现裂缝。土压力强度分布图如下：答：(1)持力层强度的检算：G=γCV=20×3.5×3×2.3=483kN∑N=N+G=105+483=588kN∑M=M+QD=105+67×2.3=259.1kN偏心距e=∑M/∑N=259.1/588=0.44m＜B/6=3.5/6=0.58m基底平均应力p=ΣN/F=∑N/(A×B)=588/(3.5×3.0)=56kPa基底应力的最大值p=∑N/F(1+6e/B)=56(1+6×0.44/3.5)=98.24kPamax基底应力的最小值p=∑N/F(1-6e/B)=56(1-6×0.44/3.5)=13.76kPaminγ =(γ h+γ h)/D=[19×1.5+19×(2.3-1.5)]/2.3=19kN/m30 11 22地基承载力设计值f=f+η γ(B-3)+η γ (D-0.5)ak2 b d 0=230+0.3×19×(3.0-3)+1.6×19×(2.3-0.5)=284.72kPa因为p=56kPa＜f=284.72kPa，p=98.24kPa＜1.2f=341.66kPa，p＞0max min因此持力层强度满足要求。(2)软弱下卧层强度的检算：f=78kPa，D´=2.3+3.5=5.8mak3故γ =(γ h+γ h+γ ´h)/D´=[19×1.5+19×0.8+19×3.5]/5.8=19kN/m30 11 22 2 3软弱下卧层的容许承载力f=f+η γ (D´-0.5)ak3 d 0=78+1.1×19×(5.8-0.5)=188.77kPa软弱下卧层顶面处的自重应力为=19×1.5+19×0.8+19×3.5=110.2kPacz软弱下卧层顶面处的附加应力为：(以基底附加应力按23°扩散至下卧层顶面处)σ=[(p-∑γ h)×A×B]/[(A+2Ztg23°)×(B+2Ztg23°)]z ii=[56-(19×1.5+19×0.8)]×3.5×3.0/[(3.5+2×3.5×tg23°)(3.0+2×3.5×tg23°)]=3.34kPa故：σ +σ=110.2+3.34=113.54kPa＜1.2f=226.52kPacz z因此下卧层强度满足要求。答：(1)持力层承载力验算：∑N=F+F+G=2000+200+486.7=2686.7kN1 2∑M=M+Vh+Fa=1000+200×1.30+200×0.62=1383kN·m2e=∑M/∑N=1384/2686.7=0.515m＜b/6=5.20/6=0.87mp=∑N/bl=2686.7/2.60×5.20=198.72kN/m2p=∑N/bl·(1+6e/l)=198.72×(1+6×0.515/5.2)=316.8kN/m2maxf=f+η γ(b-3)+η γ(d-0.5)k b d=230+1.6×19×(1.80-0.5)=269.6kN/m2＞p=198.72kN/m2(满足)1.2f=1.2×269.6=323.5kN/m2＞p=316.8kN/m2max(2)软弱下卧层承载力验算：γ =(19×1.80+10×2.5)/(1.80+2.5)=13.77kN/m30f=f+η γ(b-3)+η γ(d-0.5)=85+1.1×13.77×(1.80+2.5-0.5)=142.6kN/m2k b d自重压力=19×1.8+10×2.5=52.9kN/m2cz=bl(p-γD)/[(b+2z·tgθ)(l+2z·tgθ)]z=2.60×5.20×(198.72-19×1.8)/[(2.60+2×2.5×tg23º)(5.20+2×2.5×tg23º)]=64.33kN/m2σ +σ=52.9+64.33=123.53kN/m2＜f=142.6kN/m2cz z答：(1)持力层强度的检算：持力层的容许承载力[σ]=σ

+kγ (B-2)+kγ0 1 1 2

(h-3)因为k1=0，h=2.7m＜3m，故[σ]=σ0=270kPa偏心距e=M/N=800/4224.64=0.189m＜B/6=7.2/6=1.2m基底平均应力σ=N/F=N/(A×B)=4224.64/(7.8×7.2)=75.23kPa＜[σ]=270kPa基底应力的最大值σ

=(N/F)(1+6e/B)max=75.23(1+6×0.189/7.2)=87.08kPa＜1.2[σ]=324kPa因此持力层强度满足要求。(2)软弱下卧层强度的检算：已知σ0=90kPa，h=5.8m，故γ2′=[16×0.8+19.8×1.9+(19.8-10)×(5.8-0.8-1.9)]/5.8=13.93kPaσ]=σ0+k2γ2′(h-3)=90+1.5×13.93×(5.8-3)=148.51kPa软弱下卧层顶面处的自重应力为：σcz=16×0.8+19.8×1.9+(19.8-10)×(5.8-0.8-1.9)=80.8kPa软弱下卧层顶面处的附加应力为：(以基底附加应力按22°扩散至下卧层顶面处)σz=[(σ-∑γihi)×A×B]/[(A+2Ztg22°)×(B+2Ztg22°)]=[75.23-(16×0.8+19.8×1.9)]×7.8×7.2/(7.8+2×3.1×tg22°)(7.8+2×3.1×tg22°)=13.93kPa故σcz+σz=80.8+13.93=94.73kPa＜1.2[σ]=178.21kPa(下卧层强度满足要求)答：若A点竖向有效应力σˊ≤0，则AA点的σ′=0态。Aσ=γ·(10-H)=18.9×(10-H)u=γ1·5=9.81×5=49.05kPa由σ′=σ-u=0，得：18.9×(10-H)-49.05=0H=7.40m答:(1)由于是大面积连续均布荷载,可以认为土中附加应力沿深度均匀分布 ,即α=1,且σZ＝p=120kN/m2最终沉降量Ｓ＝a·σZ·H/(1+e0)＝3.0×10-4×120×10／(1+1.0)＝0.18m＝18cm固结系数为：CV＝k(1+e0)/(a·γw)＝0.018×(1+1.0)/(3.0×10-4×10)＝12m2/a单面排水时：时间因数TV＝CV·t/H2＝12×1/102＝0.12由α=1和TV＝0.12查图可得：Ut＝0.4则加荷1年的沉降量为：St＝Ut·S＝0.4×18＝7.2cm(1分)双面排水时：时间因数TV＝CV·t/(H/2)2＝12×1/(10/2)2＝0.48