土质学与土力学试卷及答案

一、 名词解释：（15分）1、 塑性指数（3分）答：土处在塑性状态时含水量的变化范围可用来衡量土的可塑性大小，含水量变化范围愈大，说明土得可塑性愈好，这个范围称为土的塑性指数。2、 地基容许承载力（3分）答：考虑一定安全储备后的地基承载力成为地基容许承载力。3、 被动土压力（3分）答：若挡土结构在外力作用下，向填土方向移动，这时作用在墙上的土压力将由静止土压力逐渐增大，一直到土体极限平衡，并出现连续滑动面，墙后土体向上挤出隆起，这时土压力增至最大值，称之为被动土压力。4、 液性指数答：表示天然含水量与界限含水量相对关系的指标。二、 填空（31分）1、 土是由固相、液相、气相三相物质组成。（3分）2、 常用的粒度成分的表示方法有表格法、累计曲线法、三角坐标法。（3分）3、 根据受颗粒表面静电引力作用的强弱，固体颗粒周围的水可以划分为三种类型 弱结合水和自由水。（3分）4、 根据毛系水带的形成条件和分布状况，可以分为三种，即正常毛细水带、毛细网状水带、毛细悬挂水带。（3分）5、 通过测定的前期固结压力和土层自重应力状态的比较，将天然土层划分为正常固结十、卫固结土 欠固结十一。（3分）6、 粘性土的抗剪强度由内摩阻力和粘聚力，其中内摩阻力包括表面摩擦力、十粒之间的咬合力，粘聚力包括原始粘聚力、固化粘聚力、毛细粘聚力。（5分）7、 根据土样剪切前固结的排水条件和剪切时的排水条件，三轴试验可分为 固结不排水剪、固结排水剪三种试验方法。（3分）8、 引起土体压缩的应力是附加应力，它随深度增加逐渐减小。（2分）9、 地基的破坏模式包括： _、局部剪切破坏_、刺入式剪切破坏。（3分）10、 压缩试验数据整理时，根据 曲线可得到压缩系数、 一两个指标，根据曲线可得到一 o（3）三、简答题（24分）1、 影响土的渗透性的因素（6分）答：影响土的渗透性因素有：（1） 土的粒度成分及矿物成分，其中土的颗粒大小、形状及级配对砂土渗透性影响较大，土的矿物成分对粘土的渗透性影响较大；（2） 结合水膜厚度，结合水膜厚度较厚时，会阻塞土的孔隙，降低土的渗透性。（3） 土的结构构造，由于土是各向异性的，所以渗透性方面也是如此。（4） 水的粘滞度，水在土中的渗流速度与水的的密度及粘滞度有关，而这两个数值又与温度有关。（5） 土中气体，当土孔隙中存在密闭气泡时，会阻塞水的渗流，从而降低土的渗透性。2、 简述分层总和法计算地基最终沉降步骤（6分）答：分层总和法计算地基最终沉降步骤：（1） 根据有关要求和土体性质进行地基分层；（2） 计算分层出的自重应力，地下水位以下取有效重度进行计算；（3） 计算各分层点的附加应力，并求出各分层界面处附加应力的平均值；（4） 各分层自重应力平均值和附加应力平均值之和作为该分层受压后所受总应力；（5） 确定压缩层厚度；（6） 计算各分层的压缩量；（7） 计算基础平均最终沉降量。3、 比较分析朗金土压力和库仑土压力理论（6分）答：朗金土压力理论应用半空间中的应力状态和极限平衡理论，粘性土和无粘性土都可以利用该公式直接计算。但其必须假设墙背直立、光滑、墙后填土水平。由于该理论忽略了墙背与填土之间摩擦的影响，使计算的主动土压力偏大，而计算的被动土压力偏小。库仑土压力理论根据墙后滑动土楔的静力平衡条件推导得土压力计算公式，考虑了墙背与土之间的摩擦，并可用于墙背倾斜、填土面倾斜的情况，但该理论假设填土是无粘性土。由于库仑土压力理论假设墙后填土破坏时，破裂面是一平面，而实际上却是一曲面，因此，计算结果有误差。4、简述有效应力公式中有效应力和孔隙水压力的物理意义（6分）

答：土中任意点的孔隙压力对各个方向作用是相等的，因此它只能使土颗粒产生压缩，而不能使土颗粒产生位移。土颗粒间的有效应力作用，则会引起土颗粒的位移，使孔隙体积改变，土体发生压缩变形，同时有效应力的大小也影响土的抗剪强度。四、计算题（30分）L已知试验指标八G汇出土的三棺图并计算如下指标：确«•、%。答：村史坦-1er2、计算如图所示地基土中的自重应力务布-⑵分）第一层土渤砂，地下水位、'细砂水画成:.仁、'细砂水画成:.仁=-20.03^nfr_二25.OJCn/nTct=L5治粘性土rw=23炎叽=55场昨=的笑r==27.LlLznVn?e-0.70聆其宙重『％ I广=顼_《=1口.第取J必 "F[1+W）第K祜土层的被W-LW一WI= =-0.05<0,故让即一中为土层不受齐的浮力作用，土层面上还受到上面的静水压力作用"土中容点的自重应力计逾如下？a点：Z=0,£7=暗=口：b点;•z=5.0m,o-=rz=lOO^Ttic点上；z=1J'.Om,or=£阳=134泓跤提「点Ez= =三酝十炽沮=264.56Xa'c;d点｝z=19Ora,o=2孙弟砂□十1如密方=3&4.岗跌■口《土质学与土力学》综合测试卷A一、 填空题（每空1分，共30分）颗粒级配曲线越，不均匀系数越，颗粒级配越为获得较大密实度，应选择级配的土粒作为填方。渗透力(即动水压力)是对的压力，渗透力的表达式是,产生流砂大条件是。饱和粘土的沉降由、、沉降组成，计算这几部分沉降时，其压缩性指标要分别采用、、。压缩系数a=,a12表示压力范围p1=,p2=的压缩系数，工程上常用a12来评价土的压缩性的高低。当属低压缩性土，当时属中等压缩性土，当时属高压缩性土。粘性土抗剪强度库仑定律的总应力的表达式tf=，有效应力的表达式Tf=。地基为厚粘土层，施工速度快，应选择抗剪强度指标。挡土墙常见的形式有、、、等，采用的材料有、、等。二、 简答题(每题6分，共30分)1、 何谓土的不均匀系数？写出其表达式并加以解释。其工程意义如何？2、 简述地基中竖向应力的分布规律？3、 为什么可以说土的压缩变形实际上是土的孔隙体积大减小？4、 直剪试验和三轴试验的优缺点？5、 影响土压力的因素有哪些？其中最主要的影响因素是什么？三、 计算题(每题10分，共40分)1、某构筑物基础如图所示，在设计地面标高出作用有偏心荷载680KN，偏心距1.31m，基础埋深为2m，底面尺寸为4m*2m，试求基底平均压力p和边缘最大压力Pmax，并绘制沿偏心方向的基底压力分布图。F=680KN1.31m |设计地面2m 基础底面4m2、某地基中一饱和粘土层厚4m，顶底面均为粗砂层，粘土层的平均竖向固结系数Cv=9.64*103cm2/年，压缩系数Es=4.82Mpa，若在地面上作用大面积均布荷载p0=200kpa,双面排水，已知Tv=0.1952，试求：粘土层的最终沉降量达到最终沉降量之半所需的时间若该粘土层下卧不透水层，则最终沉降量之半所需的时间又是多少？3、 某一施工现场需要填土，基坑的体积为2000m3,土方来源是从附近土丘开挖，经勘察，土的比重为2.70，含水量为15%，孔隙比为0.60，要求填土的含水量为17%，干密度为17.6KN/m3，问：⑴取土场土的重度、干重度和饱和度是多少？⑵应从取土场开采多少方土？⑶碾压时应洒多少水？填土的孔隙比是多少？4、 设砂土地基中一点的大小主应力分别为500kpa和180kpa,其内摩擦角W=36度，求：该点最大剪应力是多少？最大剪应力面上的法向应力又为多少？此点是否已达到极限平衡状态？为什么？如果此点未达到极限平衡，令大主应力不变，而改变小主应力，使该点达到极限平衡状态，这时小主应力应为多少？《土质学与土力学》综合测试卷B一、 填空题(每空1分，共30分)塑性指标Ip=，它表明粘性土处于可塑状态时的变化范围，它综合反映了、等因素。因此《规范》规定：为粉质粘土，为粘土。粘性土的液性指标IL=，它的正负、大小表征了粘性土的状态，《规范》按IL将粘性土的状态划分，，，，应力不引起地基沉降，应力引起地基沉降，在、等情况下也会引起地面沉降。超固结比OCR指的是和之比；根据OCR的大小可把粘性土分为、、三类；OCR<1大粘性土属土。某工程施工工期较长，能固结排水，当工程完工后，使用荷载短期内突增，宜选择试验的抗剪强度。土体中的剪应力等于土的抗剪强度时的临界状态称之为土的状态。计算被动土压力时，库仑理论假设破裂面为一，实际为一，因此计算结果误差较大，而用朗肯土压力计算值，偏于，因此一般采用朗肯理论。二、 简答题(每题8分，共40分)1、 土的结构划分哪几种，简述每种结构土体的特点。2、 简述影响土中应力分布的因素。3、 简述太沙基一维固结理论的基本假设？4、 为什么规范法计算地基最终沉降量比分层总和法所得结果更接近实际值？5、 墙后积水对挡土墙有何危险？三、 计算题(每题10分，共40分)1、某土层厚5m，原自重压力p1=100Kpa。现在考虑在该土层上建造建筑物，估计会增加压力p=150kpa.求该土层的压缩变形量为多少？取土作压缩试验结果如下：

P(kpa)050100200300400e1.4061.2501.1200.9900.9100.8502、 某土层地质情况如下：第一层：粉质粘土，厚4m,重度Y=16.5KN/m3第二层：粘土，厚3m,重度Y=18.5KN/m3第三层：砂土，厚2m，地下水位在地面以下7m出，该土层的重度Ysat=20.0KN/m3求各土层分界面出土的自重应力，并绘制自重应力分布图形。3、 一饱和粘性土试样在三轴仪中进行固结不排水试验，施加周围压力。3=200kpa，试件破坏时的主用力差。1-。3=300kpa，测得孔隙水压力u=175kpa，整理试验结果得有效内摩擦角W'=30度，有效粘聚力C'=72.3kpa，试求破坏面上的法向应力和剪应力以及试件中的最大剪应力，并计算说明为什么破坏面不发生在最大剪应力大作用面上。4、某挡土墙高5m,假定墙背垂直和光滑，墙后填土面水平，填土的粘聚力c=11kpa,内摩擦角W=20°，重度Y=18kn/m3,试求出墙背主动土压力分布图形和主动土压力气土质学与土力学》综合测试卷答案一、填空题1.2.3.4.5一、填空题1.2.3.4.5.6.7.平缓（陡），大（小），好（差），良好。渗流水，土骨架，G=y'i,自下而上的渗透力超过土的有效重度。瞬时沉降、固结沉降、次固结沉降，弹性模量、压缩模量、次压缩系数。、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，悬臂式，扶臂式，拉锚式，块石，素混凝土，钢筋混凝土二、简单题1、 何谓土的不均匀系数是指工程上用来反映颗粒级配的不均匀程度的一个量，用％或Cc表示。其计算表达式为：K=d/d60式中：d一一一小于某粒径的土粒质量占土总质量60%时的粒径，该粒径称为限定粒径；60d10——小于某粒径的土粒质量占土总质量10%时的粒径，该粒径称为有效工程上，把K<5的土看作均匀的，即级配不好，把K>10的土看作不均匀，即级配良好。在填土工程中，可根据不均匀系数％值来装择土料，％较大的土，颗粒不均匀，可获得较大的密实度，也易于夯实。。 °2、 （1）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。（2）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为最大，离开中心轴线愈远的点越小。（3）在荷载分布范围内任意点竖直线上的值，随着深度增大逐渐减小。（4）方形荷载所引起的，其影响深度要比条形荷载小得多。3、 土体由固体颗粒、水、气体三部分组成，在外界压力作用下，土颗粒发生相对位移，土中水和气体从孔隙中排出，使孔隙体积减小，从而使土体发生压缩变形，可见，土的压缩变形实际上是土的孔隙体积大减小。4、 直剪试验：优点：直剪仪构造简单，操作简单，在一般工程中应用广泛。缺点：a.不能严格控制排水条件，不能量测试验过程中试样的孔隙水压力。剪切面不是沿土样最薄弱的面剪切破坏。剪切过程中剪切面上的剪应力分布不均匀，剪切面积随剪切位移的增加而减小。三轴试验：优点：a.能严格控制排水条件，从而量测试验过程中试样的孔隙水压力，以测定获得土中有效应力的变化情况。b.试样中的应力分布不均匀，所以，试验效果比直剪试验成果更可靠、准确。缺点：a.试验仪器较复杂，操作技术要求高，且试样制备比较麻烦。b.试验是在轴对称情况下进行的。5、 影响土压力的因素有很多，如挡墙的高度、墙背的形状、倾斜度以及填料大物理力学性质，填土面的坡度及荷载情况，挡土墙的位移大小和方向，支撑的位置，填土的施工方法等。三、计算题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未达到极限平衡状态；⑷of=129.8kpa试题B卷一、 填空题Ip=wl-wp，含水量，粘粒的量、粘土矿物，10WIpW17,IpN17Il=（wl-wp）/Ip,软硬，坚硬、硬塑，可塑，软塑，流塑。自重、附加、自重应力、次固结土层、地下水位下降、大面积堆土。先期固结压力、现在土的自重应力、正常固结土、超固结土、欠固结土、欠固结土。固结快剪极限平衡平面，曲面，大，安全二、 简答题1、 散粒结构：土的粒径较大，彼此之间无连结力或只有微弱的连结力，土粒呈棱角状、表面粗糙。蜂窝结构：土的粒径较小、颗粒间的连接力强，吸引力大于其重力，土粒停留在最初的接触位置上不再下沉。絮状结构：土粒较长时间在水中悬浮，单靠自身中重力不能下沉，而是由胶体颗粒结成棉絮状，以粒团的形式2、 （1）非线性材料的影响，土体实际是非线性材料的影响，对竖向应力计算值有影响；（2）成层地基的影响，天然土层大松密、软硬程度往往不相同，变形特性可能差别较大，如可压缩土层覆盖在刚性岩层上；（3）变形模量岁深度增大的影响；（4）各向异性的影响，由于天然沉积土因沉积条件和应力状态不同，在水平方向和垂直方法的E就不同，土的各向异性也会影响土层中的附加应力分布。3、 （1）土是均质、各向同性和完全饱和；（2）土粒和孔隙水都是不可压缩的；（3）外荷载是在一次在瞬间施加的；（4）土中附加应力沿水平面是无限均匀分布的，因此土层