江南大学土力学与基础工程第3阶段测试题3a

江南大学土力学与基础工程第3阶段测试题3a一、单选题（每题2分，共20分）1.土的压缩性指标中，通过室内侧限压缩试验测定的是（）A.压缩系数B.压缩模量C.变形模量D.旁压模量答案：B解析：室内侧限压缩试验主要测定土的压缩模量，压缩系数是根据压缩试验成果计算得到的。变形模量通过现场载荷试验测定，旁压模量通过旁压试验测定。

2.某土样在压缩试验中，已知初始孔隙比\(e_0=1.0\)，在压力\(p_1=100kPa\)到\(p_2=200kPa\)作用下，孔隙比由\(e_1=0.9\)减小到\(e_2=0.85\)，则该土样的压缩系数\(a_{12}\)为（）MPa⁻¹A.0.1B.0.2C.0.5D.1.0答案：C解析：压缩系数\(a_{12}=\frac{e_1e_2}{p_2p_1}\)，将\(e_1=0.9\)，\(e_2=0.85\)，\(p_1=100kPa\)，\(p_2=200kPa\)代入可得\(a_{12}=\frac{0.90.85}{200100}=0.5MPa⁻¹\)。

3.土的压缩性随时间增长的特性称为土的（）A.压缩性B.固结C.流变D.触变性答案：C解析：土的流变是指土的压缩性随时间增长的特性。固结是指饱和土在压力作用下，孔隙水逐渐排出，体积逐渐压缩的过程。触变性是指黏性土在扰动后强度降低，静置后强度逐渐恢复的特性。

4.下列关于地基沉降计算深度的说法，正确的是（）A.沉降计算深度就是基础的埋深B.沉降计算深度应根据附加应力与自重应力的比值确定C.沉降计算深度应根据基础的尺寸确定D.沉降计算深度应根据土的压缩性确定答案：B解析：沉降计算深度是指在该深度以下，附加应力与自重应力的比值小于某一规定值（一般取0.2）的深度范围，它主要根据附加应力与自重应力的比值确定。

5.某条形基础宽度\(b=2m\)，作用在基础顶面的轴心荷载\(F=400kN/m\)，基础埋深\(d=1.5m\)，地基土的重度\(\gamma=18kN/m³\)，则基底压力\(p\)为（）kPaA.200B.210C.220D.230答案：C解析：基底压力\(p=\frac{F+G}{A}\)，其中\(G=\gammaAd\)，\(A=b\times1\)（条形基础取单位长度）。代入数据可得\(G=18\times2\times1.5\times1=54kN/m\)，\(p=\frac{400+54}{2\times1}=227kN/m²\approx220kPa\)。

6.当地基中附加应力曲线为矩形时，地面荷载形式为（）A.条形均布荷载B.矩形均布荷载C.圆形均布荷载D.无穷均布荷载答案：D解析：当荷载为无穷均布荷载时，地基中附加应力曲线为矩形。条形均布荷载下附加应力曲线呈梯形，矩形均布荷载下附加应力曲线形状较为复杂，圆形均布荷载下附加应力曲线呈钟形。

7.某矩形基础尺寸为\(4m\times6m\)，在基底中心作用一竖向荷载\(F=1200kN\)，则基底中心下\(z=2m\)处的竖向附加应力\(\sigma_z\)为（）kPa（已知\(l/b=6/4=1.5\)，\(z/b=2/4=0.5\)，查附加应力系数表得\(\alpha=0.2316\)）A.34.74B.46.32C.57.90D.69.48答案：A解析：基底附加应力\(p_0=\frac{F}{A}=\frac{1200}{4\times6}=50kPa\)，竖向附加应力\(\sigma_z=\alphap_0\)，将\(\alpha=0.2316\)，\(p_0=50kPa\)代入可得\(\sigma_z=0.2316\times50=34.74kPa\)。

8.土中自重应力起算点位置为（）A.天然地面B.基础底面C.室内设计地面D.室外设计地面答案：A解析：土中自重应力是指由土体自身重力产生的应力，起算点位置为天然地面。

9.计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按（）组合A.正常使用极限状态下荷载效应的标准组合B.正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合C.承载能力极限状态下荷载效应的基本组合D.承载能力极限状态下荷载效应的偶然组合答案：B解析：计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，且不计入风荷载和地震作用。

10.对于软弱地基，下列处理方法中属于浅层处理的是（）A.强夯法B.水泥搅拌桩法C.换填垫层法D.砂石桩法答案：C解析：换填垫层法属于浅层处理软弱地基的方法。强夯法、水泥搅拌桩法、砂石桩法属于深层地基处理方法。

二、多选题（每题3分，共15分）1.土的压缩性指标包括（）A.压缩系数B.压缩模量C.变形模量D.泊松比E.内摩擦角答案：ABCD解析：土的压缩性指标主要有压缩系数、压缩模量、变形模量、泊松比等。内摩擦角反映土的抗剪强度特性，不属于压缩性指标。

2.影响土的压缩性的因素有（）A.土的类型B.土的颗粒级配C.土的含水量D.土的密实程度E.压力大小答案：ABCDE解析：土的类型、颗粒级配、含水量、密实程度以及压力大小等都会影响土的压缩性。不同类型的土压缩性不同，颗粒级配好的土压缩性相对较小，含水量高的土压缩性较大，密实程度高的土压缩性低，压力越大土的压缩量也越大。

3.地基沉降的计算方法有（）A.分层总和法B.规范法C.弹性力学公式法D.有限元法E.经验公式法答案：ABCDE解析：地基沉降的计算方法包括分层总和法、规范法、弹性力学公式法、有限元法和经验公式法等。分层总和法是传统的计算方法，规范法是根据规范规定的方法，弹性力学公式法基于弹性力学原理，有限元法可更精确模拟地基变形，经验公式法根据工程经验建立计算关系。

4.减小地基不均匀沉降的措施有（）A.采用桩基础B.设置沉降缝C.调整建筑物的体形D.加强基础的刚度E.采用箱形基础答案：ABCDE解析：采用桩基础可将荷载传递到深层坚实土层，减小地基沉降；设置沉降缝可避免不均匀沉降产生的不利影响；调整建筑物体形可减少不均匀沉降的可能性；加强基础刚度能增强基础抵抗不均匀沉降的能力；箱形基础整体性好，能有效减小地基不均匀沉降。

5.地基处理的目的有（）A.提高地基承载力B.降低地基压缩性C.改善地基的透水特性D.改善地基的动力特性E.防止地基液化答案：ABCDE解析：地基处理的目的包括提高地基承载力，使地基能够承受更大的荷载；降低地基压缩性，减少建筑物的沉降；改善地基的透水特性，如防止地基渗漏等；改善地基的动力特性，如提高地基抗震性能；防止地基液化，确保地基在地震等情况下的稳定性。

三、填空题（每题2分，共10分）1.土的压缩性是指土在压力作用下体积______的特性。答案：缩小解析：土的压缩性就是土在压力作用下体积缩小的特性，这是由于土颗粒重新排列，孔隙体积减小导致的。

2.压缩模量是指土在______条件下应力与应变的比值。答案：侧限解析：压缩模量是通过室内侧限压缩试验测定的，是土在侧限条件下应力与应变的比值，反映了土的压缩性大小。

3.地基沉降计算深度范围内的土层称为______。答案：压缩层解析：地基沉降计算深度范围内的土层对基础沉降有显著影响，称为压缩层，该层内土的压缩变形会导致基础沉降。

4.基底附加应力等于基底压力减去______。答案：土的自重应力解析：基底附加应力是引起地基附加沉降的主要应力，它等于基底压力减去土的自重应力，即\(p_0=p\gamma_0d\)，其中\(p\)为基底压力，\(\gamma_0\)为基础底面以上土的加权平均重度，\(d\)为基础埋深。

5.强夯法适用于处理______、______、______等地基。答案：碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土解析：强夯法通过强大的夯击能使地基土密实，适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土等地基，可有效提高地基承载力，降低压缩性。

四、简答题（每题10分，共30分）1.简述土的压缩性指标压缩系数和压缩模量的物理意义及其关系。答案：压缩系数\(a\)：是指土在压力作用下孔隙比的减小值与压力增量的比值，即\(a=\frac{\Deltae}{\Deltap}\)。它反映了土压缩性的高低，\(a\)值越大，土的压缩性越高。（5分）压缩模量\(E_s\)：是指土在侧限条件下应力与应变的比值，即\(E_s=\frac{\Deltap}{\Deltae}\)。它表示土抵抗压缩变形的能力，\(E_s\)值越大，土抵抗压缩的能力越强，压缩性越低。（5分）两者关系：压缩系数与压缩模量互为倒数关系，\(a=\frac{1}{E_s}\)，通过这种关系可以方便地在两者之间进行换算，以不同方式反映土的压缩性。（2分）

2.简述地基沉降计算的分层总和法的基本原理和计算步骤。答案：基本原理：分层总和法是将地基沉降计算深度范围内的土层划分为若干薄层，分别计算各薄层的压缩变形，然后将各薄层的压缩变形相加，得到地基的总沉降量。其假定地基土是均匀、连续、各向同性的半无限弹性体，采用侧限压缩性指标计算土层压缩变形。（5分）计算步骤：确定地基沉降计算深度\(z_n\)。将计算深度范围内的土层分层，分层厚度一般取0.4b或12m（b为基础宽度）。计算各分层的自重应力\(\sigma_c\)和附加应力\(\sigma_z\)。计算各分层的压缩量\(\Deltas_i\)，根据\(\Deltas_i=\frac{e_1e_2}{1+e_1}h_i\)，其中\(e_1\)、\(e_2\)分别为分层起始和终止时的孔隙比，\(h_i\)为分层厚度。将各分层压缩量相加得到地基总沉降量\(s=\sum_{i=1}^{n}\Deltas_i\)。（5分）

3.简述地基处理的常用方法及其适用范围。答案：换填垫层法：适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。将基础底面以下一定范围内的软弱土层挖去，然后回填强度较高、压缩性较低的材料，如砂、碎石、素土、灰土等。（2分）强夯法：适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。通过强大的夯击能使地基土密实。（2分）水泥搅拌桩法：适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。利用水泥作为固化剂，通过搅拌机械将其与地基土强制搅拌，形成水泥土桩体。（2分）砂石桩法：适用于挤密松散砂土、粉土、黏性土、素填土、杂填土等地基，提高地基的承载力，减少沉降量，还可用于处理可液化地基。通过振动或冲击等方式在地基中成孔，然后填入砂石料形成砂石桩。（2分）预压法：适用于处理淤泥、淤泥质土和冲填土等饱和黏性土地基。通过加载使地基土排水固结，提高地基强度，减少沉降。分为堆载预压法和真空预压法等。（2分）

五、计算题（共25分）某柱下独立基础，底面尺寸为\(3m\times4m\)，基础埋深\(d=2m\)，作用在基础顶面的轴心荷载\(F=1800kN\)。地基土为粉质黏土，重度\(\gamma=18kN/m³\)，孔隙比\(e_0=1.0\)，压缩系数\(a=0.3MPa⁻¹\)。试计算该基础的沉降量（假设沉降计算深度范围内土层压缩模量近似不变，取\(E_s=\frac{1+e_0}{a}\)）。答案：1.计算基底压力\(p\)：基础自重\(G=\gammaAd=\gamma\times(3\times4)\times2=18\times12\times2=432kN\)基底压力\(p=\frac{F+G}{A}=\frac{1800+432}{3\times4}=\frac{2232}{12}=186kPa\)（3分）2.计算基底附加应力\(p_0\)：土的自重应力\(\sigma_c=\gammad=18\times2=36kPa\)基底附加应力\(p_0=p\sigma_c=18636=150kPa\)（3分）3.计算压缩模量\(E_s\)：已知\(a=0.3MPa⁻¹=300kPa⁻¹\)，\(e_0=1.0\)\(E_s=\frac{1+e_0}{a}=\frac{1+1}{300}=\frac{2}{300}MPa=\frac{2000}{3}kPa