年地质专业土力学试卷及答案

2005-2006学年第一学期土力学期末试卷（地质工程专业03级）学号______专业_________姓名________成绩__________一、填空题（每格0.5分，共8分）1.粘土颗粒表面吸着水的厚薄受土中水的性质影响，水中阳离子浓度越__低__吸着水越_厚，离子价越__低___、吸着水越_厚_。2.土中主要的粘土矿物有_高岭石__、_蒙脱石_、伊利石__.3.静止侧压力系数是指无侧向变形条件下水平向有效应力与竖向有效应力之比。4.松砂受剪体积__缩小__紧砂受剪体积_膨胀__。5.土的剪切试验按常用的试验仪器分为__直接剪切试验__、__三轴压缩试验_、__无侧限抗压强度试验_和_十字板剪切试验_四种。三、简答题（共50分）1.流土与管涌有什么不同？它们是怎样发生的？(6分)答：流土是指向上渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动而流失的现象。主要发生在地基或土坝下游渗流逸出处。(2分)管涌是渗透变形的另一种形式。它是指在渗流作用下土体中的细土颗粒在粗土粒形成的孔隙比孔道中发生移动并被带出的现象。常发生在砂砾中，发生在建筑物的底部(2分)当土体在上下游水头差作用下产生的水力坡降大于土体临界水力坡降时，会产生流土或管涌。或者当地基为成层土时，当有由下向上的流动，粘土层的有效应力为零时，即发生流土。（2分）2.基础自重应力及附加应力分布图已绘出，其形状如图所示，试判断(a)，(b)，(c)，(d)哪一个图形正确，并指出不正确的图形错在什么地方？（8分）答：计算地基自重应力时其深度应从地面算起，而计算附加应力时其深度应从基底算起，因此可以看出图（c）正确。（2分）图（a）错在将计算自重应力的深度从基底算起（2分）图（b）错在将计算附加应力的深度从地面算起（2分）图（d）错在将计算自重应力的深度从基础表面算起，并且错成虚线（2分）3.下列说法是否正确？并说明原因。“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。”（6分）答：该说法不正确（2分）因为：饱和土体的固结过程是指土体中各点的超静孔隙水应力不断消散，附加有效应力相应增加的过程，或者说是超静孔隙水应力逐渐转化为附加有效应力的过程。固结完成是指超静孔隙水应力消散为零，并不是指总孔隙水应力，实际上总孔隙水应力包括静孔隙水应力和超孔隙水应力之和，因此即使固结完成，静孔隙水应力仍然存在，不会发生孔隙中水全部排干的现象。（4分）4.何谓主动土压力、静止土压力和被动土压力？在哪些实际工程中可能迁涉到上述不同的土压力？（10分）答：当挡土墙为刚性不动时，土体处于静止状态不产生位移和变形，此时作用在挡土墙上的土压力，称为静止土压力。（2分）如果挡土墙背离填土方向转动或移动时，随着位移量的逐渐增加，墙后土压力逐渐减小，当墙后填土达到极限平衡状态时土压力降为最小值，这时作用在挡土墙上的土压力称为主动土压力。（2分）若墙体向着填土方向转动或者移动时，随着位移量的逐渐增加，墙后土体受到挤压而引起土压力逐渐增加，当墙后填土达到极限平衡状态时增大到最大值，此时作用在挡土墙上的土压力称为被动土压力。（2分）在基坑开挖支护设计，边坡挡墙设计、隧道的侧墙、码头设计等工程中常常遇到上述土压力问题。如果挡土墙直接浇筑在岩基上，且墙的刚度很大，墙体产生的位移很小，不足以使填土产生主动破坏，此时可按静止土压力计算。如果挡土墙在墙后填土自重等作用下产生离开填土方向的位移，并且使墙后填土达到了极限平衡状态，可按主动土压力计算。如果挡土墙在外力作用下产生向着填土方向挤压的位移，并且使墙后填土达到了极限平衡状态，或其它可按被动土压力计算。（4分）4.为什么要用条分法计算土坡稳定安全系数？用瑞典条分法与毕肖普法计算土坡稳定时，它们有哪些共同点和不同点？(10分)答：安全系数定义为/sfF,或者定义为抗滑力矩与滑动力矩之比，因此在建立安全系数公式时，皆需用到抗剪强度f，根据摩尔库伦准则tanfc,抗剪强度与所在点的正应力有关，而滑动面上各点的正应力大小和方向皆是不同的，因此提出了条分法来解决滑动上各点抗剪强度不同的问题。（4分）瑞典条分法与毕肖普条分法共同点：皆基于条分法建立计算公式，皆假定土体为不变形刚体，各土条底部安全系数相同，并皆假定滑动面形状为圆弧。（3分）不同点：在建立公式时，瑞典条分法忽略了各土条之间的作用力，而毕肖普条分法考虑了各土条之间的作用力，在具体计算时瑞典条分法可以直接计算，而毕肖普条分法需进行迭代，毕肖普条分法较瑞典条分法严格。（3分）5．何谓地基的极限承载力？确定地基承载力的方法有哪几大类？影响地基承载力的因素有那些？（１０分）答：（1）地基的极限承载力是指地基承受荷载的极限能力，也就是能承受的最大基底压力。（2分）（2）确定地基承载力的方法有三大类：静载荷试验或其它原位试验，规范查表方法和理论公式方法。（3分）（3）影响地基承载力的因素有：土的重度；土的凝聚力和内摩擦角；基底宽度；基础埋深。（5分）四、计算题（共42分）1.今有一土样，称重120克，体积60ｃｍ3，烘干后土重90克，若该土的液限wL=28%，塑限wP=14%，比重Gs=2.7，求该土样的含水率w，孔隙比ｅ，塑性指数ＩP及液性指数ＩL。（8分）解：2.设有一浸没于水下的粘土层，水面水位距土面2m，粘土层底部有一承压水层，粘土层厚为4m，粘土的饱和密度ρsat为2g/cm3，并测得粘土层中心处的测压管水位高出水面2m，试问：（1）作用在粘土层单位土体上的渗流力为多少？（2）该粘土层底部是否会发生流土现象？（10分）3sLPw3sssssw3vswsssvsPLPPLLP120g,=60cm,90g,28%,w14%1209030g33cm603327cm3033%2900.82214%21.362mVmwmmmVGVVVmmmwmmVeVI已知（分）（分）（分）（分）解：3.今有１０ｍ厚的软粘土，软土性质如图示，拟进行大面积堆载预压，试计算预压后固结度８０％时的沉降量？以及所需预压加固时间？（1０分）【注：固结度８０％时的时间因数Ｔｖ＝0.6】解：4.某正常固结饱和粘土试样，在σ3＝100kPa周围压力下固结，然后在不排水条件下施加轴向附加压力。若该土的固结不排水强度指标φcu=28°问（１）该试样所能承受的大主应力σ１的最大值是多少？（２）若试样剪破时，其孔隙水应力uf＝60kPa，求孔隙应力系数Ａf。（３）求该土在σ3＝300kPa固结压力下的不排水强度。(14分)解：3(1)129.8kNm(2)422210m98kPa2498kPa=0hiljihuhu（1分）（3分）底部（2分）（1分）（2分）所以发生流土,处于临界状态（1分）stvv22v7v(1)50cm40cm(2)12121.87510s=217pSHESUSCtTHHTtC（3分）（2分）天（5分）cu2cu1f3ff13fu3cucuuu3cu(1)=0tg(45)277kPa2(2)10.34sin(3)sin265.5kPa1sincBuAccc（1分）（4分）（1分）（4分）（4分）