土力学试卷

1《土质学与土力学》课程期终考试A卷(2002级班，闭卷，时间100分钟)姓名___________学号_______考试成绩___________题号1234567考试成绩满分20101020101515得分阅卷人1阅读下列短文，解释其中有下划线术语的含义（20分，每小题2分）：有效应力原理（1）是近代土力学（2）的重要成果。地基（3）的固结沉降（4），地基的承载力（5），基坑支护的土压力，桩的挤土效应，强夯的孔隙水压力消散（6），预压加固的排水设计，土工合成材料的反滤和排水效应，以及各种与孔隙水压力及其变化有关的工程问题，都离不开有效应力原理。实际工作中，由于背离了基本的土力学原理造成的设计错误的例子很多，例如某工程桩基础设计时，片面地相信计算，长桩穿过8m厚的密实砂土（7），将桩端持力层（8）选择在相对软弱的粘性土（9）中；某挡土墙设计不考虑主要矛盾是墙后有限填土层的土压力，盲目采用郎金土压力理论（10）计算等等，都违背了科学原理，导致不良后果。2.证明以下关系式（10分）（1）wGeSsr（2）een13.如图均布荷载p作用在阴影部分(长度l,宽度b)，试用角点法列出A点下某一深度z处的附加应力表达式。要说明每一附加应力系数应根据什么值查表或计算。（10分）A4.（20分）推导出砂土极限平衡条件的表达式。并利用极限平衡条件推导出砂土朗金被动土压力表达式，说明达到被动极限状态时，土中破坏面的方向。5.(10分)无粘性土有平行坡面的渗流发生时其安全系数与干土时相比是什么关系，试分析之。26.（15分）有一厚度为10m的饱和黏土层，在大面积均布荷载作用下固结，经过计算其最终沉降量为60cm，该黏土的固结系数为310-2cm2/min，求一年后黏土层的固结度和沉降量。参考公式：2HtCTvv，)4exp(8122vTU7.（15分）在某地基（γ=20KN/m3）上修建一建筑物，基础尺寸2.2m×3.2m，埋深2.0m，测出其抗剪强度指标标准值φk=20°、ck=10kPa。如果地下水位较深，试根据强度理论计算地基承载力特征值。如果地下水位上升到基础底面，承载力有何变化？参考公式：kcmdbacMdMbMf经查表φk=200时：Mb=0.51，Md=3.06，Mc=5.66《土质学与土力学》课程期终考试A卷(2002级)参考答案和评分标准1参考答案：（1）有效应力原理：反映土中总应力、有效应力和孔隙水压力相互关系的数学表达式，对于饱和土可以表示为σ=σ’+u。（2）土力学：研究土体在力的作用下的应力--应变或应力--应变--时间关系、强度和稳定性等问题的应用学科，是力学的一个分支。（3）地基：建筑物修建后，使土体中一定范围内应力状态发生了变化，这部分由建筑物荷载引起土体内应力变化的土层叫地基。（4）固结沉降：土体在载荷作用下产生超静孔隙水压力，随着超静孔隙水压力的消散，有效应力逐渐增大，引起土层的沉降，这种由于孔隙水压力消散引起的沉降成为固结沉降。（5）地基的承载力：是指地基对基础及上部结构载荷的承受能力，其大小取决于地基、基础及上部结构两个方面。3（6）孔隙水压力消散：由附加应力作用引起的孔隙水压力超出静水压力水头，称为超静孔隙水压力，随着孔隙水的渗流孔隙水压力逐渐减小的过程称为孔隙水压力消散。（7）密实砂土：相对密度介于0.67至1，粒径大于2mm的颗粒不超过全重的50%、粒径大于0.075的超过全重的50%的土。（8）持力层：直接与基础接触,并承受压力的土层。（9）粘性土：指塑性指数大于等于17的细粒土。（10）朗金土压力理论：是根据半空间的应力状态和土的极限平衡条件而得出的土压力计算方法。其假定墙背光滑、垂直、填土面水平、墙背与填土之间无摩擦力存在。评分标准：每小题2分，共20分，含义回答正确即可得分，错误不得分，主要意思清楚但不完整，得1分。2.参考答案：（1）wGeSsr按定义有：带入可得swsvvwrVVVVVVeS左左右swswwsssVVmmVmwG，得证。（2）een1按定义VVnv，svVVe，eeVVVVVVVVVVVnsvsssvvsvv1评分标准：每小题5分。按定义推导或者根据三相图推导正确即可得分。推导不全面酌情扣分。3.参考答案svvwrVVeVVS,swwsssmmwVmG,4（1）以A为角点划分出四个四边形，并列出表达式。（2）说明每一应力系数如何查表，长宽比要列出。A评分标准：表达式5分，说明查表依据的长宽比和深宽比得5分。局部错误酌情扣分。4.参考答案：（20分）推导出砂土极限平衡条件的表达式。并利用极限平衡条件推导出砂土朗金被动土压力表达式，说明达到被动极限状态时，土中破坏面的方向。（1）图示（可以一般地表示为有截距的或者直接通过原点）推导：如图三角形AOO`中5cot22sin3131cAOOAcos2)sin1()sin1(31c经过三角转换，可得)245tan(2)245(tan00231c)245tan(2)245(tan00213c对于砂土，c=0，)245(tan0231)245(tan0213（2）将c=0带入上式6ppZKp)245(tan02pK破坏面方向与水平方向夹角为2450。评分标准：共20分，其中（1）10分，（2）10分。（1）中：极限平衡条件的推导10分，其中图3分（通过原点或有截距均可），推导等式7分，如果采用有截距的推导后，要带入c=0，不带入扣2分。（2）中：土压力公式推导7分，指出破坏面方向3分。5.参考答案：对于干的无粘性土：tantansintancosWWTTFfs当渗流顺坡时，，sini，带入可得：tantan21tantansatsF与干图相比降低1/2。评分标准：公式推导7分，比较3分。6.参考答案：7首先要介定黏土层的透水条件，是单面透水还是双面透水，并针对一种情况计算。如果是双面透水，则H=5m2HtCTvv=063.050060243651032-2)4exp(8122vTU=31%6.1860%31USStcm如果是单面排水，则H=10m2HtCTvv=016.0100060243651032-2)4exp(8122vTU=22%25.1360%31USStcm评分标准：共15分，指出计算是按单面排水或者按双面排水，计算其中一种情况或者两种情况都计算，并结果正确可以得满分。其中Tv计算5分，U计算5分，St计算3分，指明排水路径2分。7.参考答案（1）kcmdbacMdMbMf=0.51×20×2.2+3.06×20×2.0+5.66×10=201.44kPa(2)地下水上升到基础底面，第一项中重度取浮重度，kcmdbacMdMbMf=0.51×（20-10）×2.2+3.06×20×2.0+5.66×10=190.22kPa可见,承载力降低。评分标准：计算正确，并得出承载力降低的结论，得满分。（1）计算正确8分，带入正确，结果不准确，单位错误，酌情扣1或2分。（2）第一项中重度取浮重度并计算正确，得4分，得出承载力降低结论，得3分。如果没有计算，只有分析，并结论正确的按照分析的深度适当扣3或4分。