土力學與地基基礎試題及答案(密題).doc

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第一部分選擇題 一、單項選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）在每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，請將其代碼填寫在題后的括號內(nèi)。錯選、多選或未選均無分。 1．在土中對土顆粒產(chǎn)生浮力作用的是 ( ) A．強結(jié)合水 B．弱結(jié)合水 C．毛細水 D．重力水 2．評價粘性土軟硬狀態(tài)的物理指標是 ( ) A．含水量 B．孔隙比 C．液性指數(shù) D．內(nèi)聚力 3．淤泥質(zhì)土是指 ( ) A．w> wP，e≥1.5的粘性土 B．w> wL，e≥l.5的粘性土 C．w> wP，1.O≤e <1.5的粘性土 D．w> wL，1-O≤e<1.5的粘性土 4．基底附加壓力式中d表示 ( ) A．室外基底埋深 B．室內(nèi)基底埋深 C．天然地面下的基底埋深 D．室內(nèi)外埋深平均值 5．為了方便比較，評價土的壓縮性高低的指標是 ( ) A．a(chǎn)1-2 B．a(chǎn)2-3 D．a(chǎn)2-4 C. a1-3 6．原狀土試樣的無側(cè)限抗壓強度與重塑土樣的無側(cè)限抗壓強度之比稱為土的 ( ) A．液化指標 B．強度提高系數(shù) C．固結(jié)系數(shù) D．靈敏度 7．作用在擋土墻上的土壓力，當在墻高、填土物理力學指標相同條件下，對于三種土壓力的大小關系，下列表述哪項是正確的？ ( ) A. Ea ；　?。茫瓻>E0>Es1-2；　 Ｄ．E>Es1-2 >E0． 10、庫倫公式只適用無粘性土,在工程實際中 , 對干粘性土 , 常把粘聚力視為零而將________增大. A:土的內(nèi)摩擦角φ B:填土面的坡度角β C:墻背傾斜角α D:填土高度 四、計算題（共4題，計50分。請用合理的計算步驟表述） 1、一干砂試樣的密度為1.66g/cm3，土粒相對密度為2.70，將此干砂試樣置于雨中，若砂樣體積不變，飽和度增加到0.60，試計算此濕砂的密度和含水量。（10分） 2、擋土墻高5 m，墻背直立、光滑，墻后土體表面水平，共分二層，各層土的物理力學指標如圖所示，求主動土壓力并繪出土壓力分布圖。（10分） 3、擋土墻高5 m，實測墻背后土壓力合值為100KN/m，土的物理力學指標如圖所示，試用朗肯土壓力公式驗證該擋土墻后土體是否已達到極限平衡狀態(tài)，為什么？（15分） 4、某飽和粘土層厚度10m，從該層中部取樣進行室內(nèi)壓縮試驗（試樣高度20mm）,試驗成果如表5－1所示，并測得當固結(jié)度U=50%時相應的固結(jié)時間為3小時。試問： (1)在大面積堆載p0=120kPa作用下，粘土層的最終沉降量是多少？（已知粘土層的平均自重應力為σc=90kPa） (2)粘土層在單面排水條件下固結(jié)度達到50％時所需的時間是多少？ 粘土層壓縮試驗資料 p(kPa) 0 50 100 200 300 e 0.827 0.779 0.750 0.722 0.708 土力學試卷及標準答案 一、名詞解釋 (每題 2 分，共12分 ) 1. 頻率曲線: 粒組頻率曲線：以個顆粒組的平均粒徑為橫坐標對數(shù)比例尺，以各顆粒組的土顆粒含量為縱坐標繪得。 2. 塑性指數(shù)：液限和塑限之差的百分數(shù)（去掉百分數(shù)）稱為塑限指數(shù)，用Ip表示，取整數(shù)，即：Ip=wL－Wp。塑性指數(shù)是表示處在可塑狀態(tài)的土的含水率變化的幅度。 3. 流土:流土是指在滲流作用下局部土體表面隆起，或土粒同時啟動而流失的現(xiàn)象。 4. 超固結(jié)比：把土在歷史上曾經(jīng)受到的最大有效應力稱為前期固結(jié)應力，以pc表示；而把前期固結(jié)應力與現(xiàn)有應力po＇之比稱為超固結(jié)比OCR，對天然土，OCR>1時，該土是超固結(jié)土，當OCR＝1時，則為正常固結(jié)土。 5. 容許承載力：地基所能承受的最大的基底壓力稱為極限承載力，記為fu．將F除以安全系數(shù)fs后得到的值稱在地基容許承載力值fa,即fa＝fu／fs 6. 砂土液化：是指砂性土在循環(huán)荷載作用或者在動力荷載作用下，孔隙水應力增加有效應力為零，從而導致其抗剪強度喪失的過程。 二、簡答題 (共 36 分) 1. 其它條件相同情況下，超固結(jié)粘土的沉降一定小于正常固結(jié)粘土的沉降嗎？為什么？(10分) 答：是的。(2分) 因為和正常固結(jié)粘土相比，超固結(jié)粘土孔隙比比正常固結(jié)土小，如果現(xiàn)有有效應力相同，則在某荷載增量作用下，超固結(jié)土是沿再壓縮曲線壓縮，而正常固結(jié)土沿壓縮曲線壓縮。由于同一土質(zhì)，再壓縮曲線肯定比壓縮曲線緩，即再壓縮指數(shù)比壓縮指數(shù)小，因此，超固結(jié)粘土沉降比正常固結(jié)土小。 (8分) 2. 什么是有效應力原理？圖中，地基土濕重度、飽和重度和浮重度分別為、和，水重度，M點的測壓管水柱高如圖所示。寫出M點總應力、孔隙水應力、有效應力、自重應力的計算式。(8分) 答：由外荷在研究平面上引起的法向總應力為б，那么它必由該面上的孔隙力u和顆粒間的接觸面共同分擔，即該面上的總法向力等于孔隙力和顆粒間所承擔的力之和，即б=б＇＋u。（2分） M點總應力：（1分） M點孔隙水應力：（1分） M點有效應力： （2分） M點自重應力：（2分） 3. 土坡發(fā)生滑動的滑動面有哪幾種形式？分別發(fā)生在何種情況？沒有滲流的情況下的粘性土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)可以有哪幾種方法計算？（10分） 答：土坡發(fā)生滑動的滑動面有：圓弧、平面、復合滑動面。(3分) 圓弧滑動通常發(fā)生在較均質(zhì)的粘性土坡中；平面滑動通常發(fā)生在無粘性土坡中；復合滑動面發(fā)生在土坡土質(zhì)很不均勻的土坡中。(4分) 沒有滲流的情況下，粘性土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)計算方法有：φ＝0分析法、瑞典條分法、簡化畢肖普法。 (3分) 4. 地基破壞的型式有哪幾種？未修正的太沙基極限承載力公式適用于哪種破壞型式的地基？利用太沙基極限承載力公式具體說明地下水位的位置對承載力是如何的影響？（8分） 答：有整體剪切破壞，局部剪切破壞和沖剪破壞。（3分） 未修正的太沙基極限承載力公式適用于整體剪切破壞的條形基礎的地基。 (2分) 太沙基極限承載力公式。地下水位埋深較大時，式中第1、2項中的γ均不受影響；若地下水位在基底處，則第1項中的γ應用浮容重，承載力降低；若地下水位上升到地面處或以上時，則第1、2項中的γ均應用浮容重，承載力進一步降低。 (3分) 三、計算題(共 52 分) 1 . 某一取自地下的試樣，用環(huán)刀法測定其密度。環(huán)刀的體積為60cm3，環(huán)刀質(zhì)量為50g，環(huán)刀加濕土質(zhì)量為172.5g，環(huán)刀加干土質(zhì)量為152.0g，試計算該土樣的含水率、天然密度、干密度。（6分） 解：m=172.5-50=122.5g; ms=152.0-50=102.0g V=60cm3 g/cm3 g/cm3 2 . 某砂土地基中間夾有一層厚2m的正常固結(jié)粘土層。地下水位在地面以下2m深處。砂土層的飽和重度21kN/m3，濕重度19kN/m3。粘土層的天然孔隙比1.0，飽和重度20kN/m3，壓縮指數(shù)Cc=0.4，固結(jié)系數(shù)Cv=2.010-4層cm/s。今在地面大面積堆載100kPa。（1）堆載施加瞬時，測壓管水頭高出地下水位多少米？（2） 粘土層壓縮穩(wěn)定后，圖中h 等于多少米？（3）試計算粘土層的最終壓縮量（不必分層）。（4） 堆載施加30天后，粘土層壓縮量為多少？（假定土層平均固結(jié)度可用確定）（12分） 解：（1）對飽和土，B＝1 加載瞬時，kPa m (2) 壓縮穩(wěn)定后，超孔隙水應力完全消散 h=0 (3) kPa kPa kPa m (4) St=U * S=0.29*15=4.35cm 3. 對一完全飽和的正常固結(jié)土試樣，為了模擬其原位受力狀態(tài)，先在周圍壓力σｃ=100ＫＰａ作用下固結(jié)，然后再在Δσ3＝０的情況下進行不排水剪試驗。 若該土的固結(jié)不排水強度指標 φcu=20，破壞時的大主應力σ1應為多大?，同時測出破壞時的孔隙水應力uf=50kPa，試求：（１）該試樣的不排水強度Cｕ；（２）破壞時試樣中的有效主應力σ＇1及σ＇3；（３）破壞時的孔隙水應力系數(shù)Ａf；（４）有效應力強度指標c, φ。(14分) 解：(1) σ3f＝σｃ=100kPa； ccu=0 kPa 故 Cu=(σ1-σ3)/2=(416-100)/2=150 kPa (2分) (2) σ＇1＝σ1-uf =416-50=366 kPa; σ＇3＝σ3-uf=100-50=50 kPa (2分) (3) (2分) (4) 正常固結(jié)土：Ccu=0; C＇=0 φ＇＝49.4 (2分) A B C 4. 墻背直立的光滑擋土墻，墻高為10ｍ，兩層填土的性質(zhì)指標如下圖所示，上層粘土厚度5m，試求作用在墻背上總的主動土壓力大小，并繪出壓力分布圖（不必求土壓力作用點）（12分） 解：對第一層土 m B點以上的主動土壓力： pa1=r1H1’ka1－2c=203.43tg232.5-210tg32.5=15.1 kPa (2分) B點交界面下：pa2=r1H1’ ka2－2c2=203.43tg230-0=22.87 kPa (2分) C點：pa3=（r1H1’＋r2H2）ka2－2c2 (2分) =（203.43＋185）tg230-0=52.87 kPa Pa=0.53.4315.1＋0.55（22.87+52.87） =215.25 kN/m (2分) 四川大學《土力學》考試試題 1. 土中水的體積與孔隙體積之比值稱為（ ）。 （A）飽和度 （B）孔隙比 （C）孔隙率 2. 作用在基底上的荷載合力通過基礎形心時，假定線性分布的基底壓力為（ ）。 （A）均勻分布 （B）三角形分布 （C）梯形分布 3. 考慮基礎的埋置深度，計算地基變形時采用基底壓力應稱之為（ ）。 （A）壓縮應力 （B）附加應力 （C）基底附加應力 4. 極限平衡條件下，土體破壞面與大主應力作用面的夾角呈（ ）。 （A） （B） （C） 5. 土體受到400kPa以下壓力時，土體體積的壓縮主要是由于（ ）。 （A）土粒的破碎和壓縮 （B）土中水和封閉氣體的壓縮 （C）土中孔隙體積的減小 6. 土中某點處于極限平衡狀態(tài)，此時該點應力狀態(tài)的摩爾圓與土的抗剪強度線的關系是（ ）。 （A）相切 （B）相割 （C）不相交 7. 朗肯土壓力理論的被動土壓力系數(shù)KP為（ ）。 （A） （B） （C） 8. 擋土墻墻背與填土間的外摩擦角增大，則作用于墻背的主動土壓力會（ ）。 （A）增大 （B）減小 （C）不變 9. 相鄰兩單獨基礎沉降量之差值為（ ）。 （A）傾斜 （B）沉降差 （C）局部傾斜 10. 水在土體孔隙中流動時，對土體產(chǎn)生的滲透力為（ ）。 （A）應力 （B）體積力 （C）集中力 二、填空題（每題2分，共16分） 1. 土中的水主要有 、 和 三種。 2. 粘性土的塑性指數(shù)表達式為IP＝ 。 3. 土的滲透系數(shù)K值越小，表明該土的滲透性越 。 4. 土的直接剪切試驗中，根據(jù)試樣在法向壓力作用下的的固結(jié)情況和剪切速度不同，剪切試驗分為 、 、 。 5. 因土的性質(zhì)，加荷速度，基礎埋深，基礎大小等的不同，故地基的破壞有 、 、 三種模式。 6. 影響土的擊實特性的因素有： 、 、 、 等。 7. 砂性土的結(jié)構(gòu)一般都為 結(jié)構(gòu)，其松密狀態(tài)一般用 來表示。 8. 常用的顆粒分析方法中， 法用于粗粒土， 用于細粒土。 三、名詞解釋（每小題2.5分，共20分） 1. 飽和土 2. 有效應力 3. 固結(jié)度 4. 極限平衡狀態(tài) 5. 管涌 6. 傾斜 7. 地基極限承載力 8.主動土壓力 四、簡答題（每小題5分，共10分） 1. 簡述影響土的滲透性的因素。 2. 簡述振沖置換法的加固原理和適用的土類。 六、計算題（共39分） 1. 環(huán)刀體積為60cm3，重45.4g，環(huán)刀取濕土后稱重為159.4g（包括環(huán)刀重），土樣孔隙比e為1.12，土粒比重Gs為2.68。從土樣中取濕土12.7g，烘干后稱重為10.6g。求土的濕密度，含水量和有效密度。（10分） 本題共 3 頁，本頁為第 2 頁 教務處試題編號：  學號： 姓名 2. 有一高度為4米的擋土墻，若墻背垂直光滑，填土面水平并作用有連續(xù)均布荷載q=20kPa，地下水位在填土面以下2m。墻后填土為砂土，其容重＝18 kN／m3，＝20 kN／m3，內(nèi)摩擦角＝35，繪出作用于墻背的主動土壓力強度和水壓力分布圖，并計算總主動土壓力和水壓力的大?。浚?0分） 3. 某飽和粘性土土樣在三軸壓縮儀中進行固結(jié)不排水試驗。施加周圍壓力σ3=200 kPa，土樣破壞時主應力差σ1-σ3=280 kPa。如果破壞面與水平面夾角57，試求破壞面上的法向應力以及土樣中的最大剪應力。（9分） 4. 某淺埋條形基礎承受中心荷載，底寬5米，埋深1.5米，地下水位與基底齊平。地基土為粉質(zhì)粘土，其c＝15kPa，＝28，土的重度＝19kN／m3，飽和重度＝21kN／m3。試確定地基土的承載力值。（承載力系數(shù)如下表所列，強度安全系數(shù)取2）（10分） φ Mb Md Mc 26 1.10 4.37 6.96 28 1.40 4.93 7.40 30 1.90 5.59 7.95 本題共 3 頁，本頁為第 3 頁 .先期固結(jié)壓力 5.靜止土壓力 四、簡答題(本大題共4小題，每小題5分，共20分) 3.影響抗剪強度大小變化的因素有哪些？ 4.庫倫土壓力理論的基本假設是什么？它的適用范圍如何？ 砂土液化：是指砂性土在循環(huán)荷載作用或者在動力荷載作用下，孔隙水應力增加有效應力為零，從而導致其抗剪強度喪失的過程。 26.設計中,可以采取哪幾方面的建筑措施來減小建筑物不均勻沉降所造成的危害? 27.土壓力分為哪幾種?其劃分依據(jù)是什么?對于同一擋土墻,各種土壓力之間的大小關系如何 3.壓縮模量 24.靜止土壓力