河海大学土力学历年试卷

99级土力学试卷及标准答案

一、名词解释（每题3分共18分）

1.塑限：粘性土从可塑状态转变为半固体状态的界限含水率，也就是可塑状态的下限

含水率。

2.不均匀系数：定义为Cu二九/九，de,也分别为粒径分布曲线上小于某粒径土的土颗

粒含量分别为10%和60%。

3.有效应力原理：由外荷在研究平面上引起的法向总应力为。，那么它必由该面上的孔

隙力u和颗粒间的接触面共同分担，即该面上的总法向力等于孔隙力和颗粒间所承担的力之

和，即0=0'4-Uo

4.被动土压力：当挡土墙向沿着填土方向转动或移动时，随着位移的增加墙后受到挤压而

引起土压力增加，当墙后填土达到极限平衡状态时增加到最大值，作用在墙上的土压力称为

被动土压力。

5.代替法：代替法就是在土坡稳定分析重用浸润线以下，坡外水位以上所包围的同体积

的水重对滑动圆心的力矩来代替渗流力对圆心的滑动力矩。

6.容许承载力：地基所能承受的最大的基底压力称为极限承载力，记为£.将f除以安

全系数£.后得到的值称为地基容许承载力值以即£,=£/£

二、问答题（共35分）

1.何谓正常固结粘土和超固结粘土，两者的压缩特性和强度特性有何区别？（12分）

答：把土在历史上曾经受到的最大有效应力称为前期固结应力，以山表示；而把前期固结

应力与现有应力W之比称为超固结比OCR,对天然土，OCR>1时，该土是超固结；（3分）

当OCR=1时，则为正常固结土。（3分）

压缩特性区别：当压力增量相同时，正常固结土压缩量比超固结土大。（3分）

强度特性区别：超固结土较正常固结土强度高。（3分）

2.简述影响土压实性的因素？（8分）

答：土压实性的影响因素主要有含水率、击实功能、土的种类和级配以及粗粒含量等。

对粘性土,含水率的影响主要表现为当含水率较低时，相同击实功能下所获得的干密度较低,

随着含水率的增大，所得到的干密度会逐渐提高；当达到某含水率时，对应击实功能下会得

到最大干密度，对应含水率称为最优含水率；随着含水率的提高，最大干密度反而会减小。

击实功能的影响表现为：击实功能越大，所得到的土体干密度也大；最优含水率随击实

功能的增大而减小。（2分）

土类和级配的影响表现在：粘性土通常较无粘性土压缩性大；粘粒含量大，压缩性大；

级配良好，易于压密，干密度大：（2分）

粗粒含量对压实性有影响，大于5mm粒径的粗粒含量大于25%—30%时，需对轻型击

实试验的结果进行修正。［1分）

3.试比较朗肯土压力理论与库伦士压力理论的异同点与优缺点。（8分）

答：相同点：都要求挡土墙的移动是以使墙后填土的剪力达到抗剪强度（极限状态下）土

压力.都利用莫尔一库仑强度理论：（1分）

不同点：朗垦理论是根据土体中各点处于平衡状态的应力条件直接求墙背上各点的土压

力.要求墙背光滑，填土表面水平，计算结果偏大.而库仑理论是根据墙背与滑动面间的楔

块型处于•极限平衡状态的斡力平衡条件求总土压力.墙背可以倾斜，粗糙填土表面可倾斜，

计算结果主动压力满足要求，而被动压力误差较大.朗肯理论是考虑墙后填土每点破坏，达

极限状态；库仑理论则考虑滑动土体的刚体的极限平衡：（3分）

朗肯土压力理论优点：公式简单，易用；缺点：对墙壁倾斜、墙后填土面倾斜情况不适

用；（2分）

库伦土压力理论优点：对墙壁倾斜、墙后填土面倾斜情况适用；缺点：不便考虑粘性土

的情况；（2分）

4.地基破坏形式有哪几种？各自会发生在何种土类地基？（7分）

答：有整体剪切破坏，局部剪切破坏和冲剪破坏。（3分）

地基破坏形式主要与地基土的性质尤其是压实性有关，一般而言，对于坚实或密实的土

具有较低的压缩性，通常呈现整体剪切破坏.对于软弱黏土或松沙地基具有中高压缩性，常

常呈现局部剪切破坏或冲剪破坏。（4分）

三、计算题（共47分）

1.某砂土地基中夹有一层正常固结的粘土层，如图。拈土孔隙比eo=l.O,压缩指数

00.36。问：（1）今在地面大面积堆载qnOOkM/m?,粘土层会产生多大的压缩？（计算

不需分层）；若粘土的固结系数Cv=3*103cm7s,则达到80%固结度时粘土层压缩量多

少？需多少天？（U=80%时Tv=0.64）

（2）压缩完成后，若地下水位下降2m,粘土层是否会产生新的压缩量？若会，压缩

量为多少？（水位下降后的砂土容重Y=20kN/m3）.（15分）

解：

y=20kN/n?

地下水位砂土

1(1)o81=20*1+(21-9.8)X2=42.4

2m

。屹=42.4+(21-9.8)X2=62.8

,

粘土层平均日•事应力：2m粘土层ysal=20kN/in

(。力。32)/2=52.6(2分)

s=HIg[(p«-Ap)/po]/(1+eo)

=200X0.36Xlg[(52.6+100)/52.6]/(1+1.0)

=16.7cm(3分)

U=80%B'j,St=uXs=O.8X16.7=13.4cm

Tv=O.64

所以，t=LH7CV=0.64X(200/2)70.003=2.13X10,S

(2)地下水位下降到2米以后，会产生新的压缩量：(2分)

。J=52.6+100=152.6=pjkPa

。3=152.0+9.8X2=172.2kpa

e。'=e()-Cclg[(po.p)/po]=0.833

z

所以s'=Hlg[(pj+AP)/(Ap+po)]/(l+eo)

=200*lg[172.2/152.6]/(l+0.833)=5.73cm(3分)

2.设地基内某点的大主应力为55OkPa,小主应力为30OkPa,孔隙水

应力为10OkPa。土的有效凝聚力为c'=2OkPa,有效内摩擦角小’=24°判

断该点是否达到破坏状态。(7分)

解：oJ=。-u=50-100=450kpa

=c3-u=300-100=200kpa(2分)

令。1J=。J=450kpa

=tg2(45-0z/2)-2cXtg(45-0,2)

=450Xtg2(45-24/2)-2X20Xtg(45-24/2)

=450X0.422-40X0.649=163.9kPa＜。J(4分)

所以该点达到破坏状态.(1分)

3.某正常固结饱和粘性土，经三轴固结小排水剪切试验测得“cu=20°,Ccu=()及。

'=30°,c'=0：试问在小主应力。3产lOOkpa时，试样达到破坏的大主应力。“应当

是多少？此时的孔隙水应力u是多少？该土在200kPa固结应力下的不排水强度为

多少？(13分)

解：oH-03ftg2(45+0/2)-2ctg(45W2)=100tg2(45+20/2)=204kpa

z

oif,-o3f=olf-o3f=104kPa

sin0'=(o\fr-。3/)/(。】J+。3」)

故：oiJ+。3J=(on7-o。3/)/sin0'=208kPa

。if'=156kpcio/=52kpa

f

ut~0lf-oit=204-156=48kPa

2

。3产。c=200kpa。if=o3ftg55=408kPa

所以:Cu=(o1f-o3f)/2=204kPa(4分)

4.计算下图土坡复合滑劭面的稳定安全系数。（12分）

答：假定复合滑动面的交接点在坡肩和坡脚的下端，则:

ka=tg2(45-0/2)=1/3（2分）

kP=收(45+。/2)=3（2分）

PF1-H「k/2=18X12X12/6=432kN/m

2

pP=rH2kP/2=18X5X5X3/2=675kN/m

W=rA=18X9X(5+12)=1224kn/m

T=cl+wtg0=2OX16+1224tg5=427.1kN/m

Fs=(pP+T)/pn=2.55

00级土力学试卷及标准答案

（土木、交通类）2002.12

一、名词解释（每题3分）

1.最优含水率：对于一种土，分别在不同的含水率下，用同•击数将他们分层击实，测定含

水率和密度然后计算出干密度，以含水率为横坐标，以干密度为纵坐标，得到的压实曲线中，

干密度的随着含水率的增加先增大后减小.在干密度最大时候相应的含水率称为最优含水

率。

2.管涌：管涌是渗透变形的一种形式.指在渗流作用下土体中的细土粒在粗土颗粒形成的

空隙中发生移动并被带出的现象。

3.前期固结应力：土在历史上曾受到的最大有效应力称为前期固结应力。

4.被动土压力：当挡土墙向沿着填土方向转动或移动时，随着位移的增加墙后受到挤压而

引起土压力增加，当墙后填土达到极限平衡状态时增加到最大值，作用在墙上的土压力称为

被动土压力。

5.粘土的残余强度：粘怛土在剪应力作用下，随着位移增大，超固结土是剪应力首先逐渐

增大，而后回降低，并维持不变；而正常固结土则随位移增大，剪应力逐渐增大，并维持不

变，这一不变的数值即为上的残余强度。

二、是非题（每题1分）

1.附加应力大小只与计算点深度有关，而与基础尺寸无关。（X）

2.完全饱和土体，含水量3=100%（X）

3.固结度是个反映土体固结特性的指标，决定于土性质和土层几何尺寸，不随时间变化。（X）

4.饱和土的固结主要是由于孔隙水的渗透排出，因此当固结完成时，孔隙水应力全部消散

为零，孔隙中的水也全部排干了。（X）

5.土的固结系数越大，则压缩量亦越大。（X）

6.击实功能（击数）愈大，土的最优含水率愈大。（X）

7.当地下水位由地面以下某一深度上升到地面时地基承载力降低了。（V）

8.根据达西定律，渗透系数愈高的土，需要愈大的水头梯度才能获得相同的渗流速度。（X）

9.三轴剪切的CU试验中，饱和的正常固结土将产生正的孔隙水应力，而饱和的强超固结土

则可能产生负的孔隙水应力。（J）

10.不固结不排水剪试验得出的°值为零（饱和粘土）。（J）

三、填空题（每题3分）

1.土的结构一般有单粒结构、蜂窝状结构和絮状结构等三种，其中絮状结构结

构是以面〜边接触为主的。

2.常水头渗透试验适用亍透水性强的无粘性土，变水头试验适用于透水性差的粘性

土。

3.在计算矩形基底受竖直三角形分布荷载作用时，角点下的竖向附加应力时，应作用两点,

一是计算点落在角点的一点垂线上，二是B始终指宽度方向基底的长度。

4.分析土坡稳定的瑞典条分法与毕肖甫法其共同点是假设滑动面是圆弧面、假定滑动

体为刚体,不同点是瑞典条分法不考虑条间力。

5.地基的破坏一般有整体剪切破坏、局部基切破坏和冲剪破坏等三种型式,而

其中整体剪切破坏破坏过程将出现三个变形阶段。

四、问答及简述题（共30分）

1.为什么说在一般情况下，土的自重应力不会引起土的压缩变形（或沉降），而当地下

水位下降时，又会使土产生下沉呢？（10分）

答：一般情况下，地基是经过了若干万年的沉积，在自重应力作用下已经压缩稳定了。

自重应力已经转变为有效应力了，这种情况下，自重应力不会引起土体压缩。但如土体是

新近沉积，自重应力还未完全转变未有效应力，则自重应力将产生压缩。（5分）

当地下水位下降时，部分土层从水下变为水上，该土层原来受到浮托力作用，现该浮

托力因水位下降而消失，相当于在该土层施加了一个向下的体积力，其大小等于浮托力。

该力必然引起土体压缩。（5分）

2.简述用分层总和法求基础沉降的方法步骤。（10分）

答：

1根据作用在基础上的荷载的性质，计算基底压力和分布

2将地基分层.

3计算地基中土的自重应力分布

4计算地基中垂向附加应力分布

5按算术平均求各分层平均自重应力和平均附加应力

6求第I层的压缩量

7将各个分层的压缩量累加，得到地基的总的沉降量.

3.土的粒径分布曲线和粒组频率曲线如何测得，有何用途？对级配不连续的土，这两个曲

线各有什么特征？（10分）

答：1.土的粒径分布曲线：以土颗粒粒径为横坐标（对数比例尺）小于某粒径的土质量占

试样的总质量的百分数为纵坐标绘制的曲线。（2分）

根据土的粒径分布曲线可以求得土中各粒组的含量，用于评估土的分类和大致评住的

工程性质.某些特征粒径，用于建筑材料的选择和评价士级配的好坏。（3分）

2.粒组频率曲线：以个颗粒组的平均粒径为横坐标对数比例尺，以各颗粒组的土颗粒

含量为纵坐标绘得。（2分）

上的粒径分配曲线不仅可以确定粒组的相对含量，还可以根据曲线的坡度判断上的级

配的好坏。（3分）

五、计算题（共30分）

1.某一取自地下水位下的饱和试样，用环刀法测定其容重。环刀的体积为50°叫环刀重

为80g,环刀加土重为172.5g,该土的土粒比重为2.7,试计算该土样的天然容重、饱和容

重、干容重及孔隙比。（1D分）

解：AF72.5-80=92.5；r=50cm3

in

sat—

饱和土：P=p=v=92.5/50=1.85g/cm'（3分）

r^=r=l.85X9.8=18.13kN/m3（2分）

p_（G$+M,,E=（GP“-

因为：Sa，\+e.Psal~Pw=1.0

p=QsPu

1+e=2.7/（l+l）=1.35g/cm:,（4分）

2^=1.35X9.8=13.23kN/m3<1分）

2.对一完全饱和的正常固结土试样，为了模拟其原位受力状态，先在周围压力。c=140KP

a作用下固结，然后再在△。3=0的情况下进行不排水剪试验，测得其破坏时的。尸260,

同时测出破坏时的孔隙水应力U^llOKPa,试求：(1)该试样的不排水强度Cu；(2)破

坏时试样中的有效主应力。'।及。'宣(3)破坏时的孔隙水应力系数Af；(4)试样的

固结不排水抗剪强度指标Ccu、6cu和有效应力强度指标c',6'。(10分)

解：1、O3=。c=140kPa：a1=260kPa\

故Cu=(n-o3)/2=(260-140)/2=60kPa

2、。'i=。i-ut=260-110=150kPa;

o'3=。3-UF140-110=30kPa

4=———新=。92

3、)

4、正常固结土，Ccu=O;C'=0

er1260-140

sin(p=一/_——V.eJ

cu0+6260+140

，a；-a；150-30

sin(p=­；--;=-------=0.6667

5,+。；150+30小，=41.8°(2分)

3.墙背直立的光滑挡土墙，墙高为10m,两层填土的厚度与性质指标如下图所示，试求作

用在墙背上总的主动土压力，并绘出压力分布图(10分)

解：kai=tg2(45-01/2)=tg2(45-1