土力学试题精简版横版

土力学试题一、概念题1.测定饱和粘性土的抗剪强度可以用三轴试验，叙述三轴试验的三种方法有何不同？（04、05、06、09、11）三轴试验根据固结和排水条件不同，可分为不固结不排水剪（UU）、固结不排水剪（CU）和固结排水剪（CD）三种方法，分别对应于直剪试验的快剪、固结快剪和慢剪试验。在进行不同方法的三轴试验时，都先使试样在周围压力c下固结稳定。（1）不固结不排水剪：在不排水条件下施加周围压力增量3，然后在不允许有水进出的条件下，逐渐施加附加轴向压力q，直至试样剪破。因此，试验中，径向应力33c，轴向应力q31；（2）固结不排水剪：允许试样在周围压力增量3下排水，待固结稳定后，再在不允许有水进出的条件下，逐渐施加附加轴向压力q，直至试样剪破。（3）固结排水剪：同样在周围压力增量3下排水，待固结稳定后，在允许有水进出的条件下以极慢的速率对试样逐渐施加附加轴向压力q，直至试样剪破。这里所说的不固结或固结是对周围压力增量而言的，不排水或排水是对轴向附加压力而言的。2.土是如何生成的？（04、09、10）地球表层的整体岩石在大气中经受长期的风化作用后形成的形状不同、大小不一的颗粒，这些颗粒在不同的自然条件下堆积（或经搬运沉积），即形成了通常所说的土。3.饱和粘性土的“固结”的定义是什么？地下水的大幅度下降对建筑物的沉降有何影响？（04、09）（1）固结定义：饱和粘性土中孔隙水向外排出要有一个时间过程，其排出的速率与土体的渗透性有关，即土的压缩随时间而增长，将这种土的压缩随时间而增长的过程称为饱和粘性土的固结。（2）当地下水位大幅下降时，会使得原水位以下土体的有效自重应力增加，其增加值就是土体所受的附加应力，它造成土体压缩变形，引起地表产生大面积下沉，即压缩沉降，从而使建筑物产生较大倾斜，严重时会破坏基础。4.地基的临塑荷载，临界荷载和极限荷载的物理含义是什么？我国国家“规范”（《建筑地基基础设计规范》GBJ7—89）中对于确定地基承载力需要引进基础埋深和基础宽度修正系数进行埋深和基宽的修正，这是为什么，从土力学理论依据方面简述修正的必要性？（04、05）（1）临塑荷载：使地基刚要出现而尚未出现塑性变形区时的荷载。即塑性变形区的最大深度0maxz，地基处于刚要出现塑性变形区时，作用在地基上的荷载，记为crp。（2）临界荷载：塑性区最大开展深度限制在基础宽度的1/4（或1/3）时相应的界限荷载P41（或P31）。（3）极限荷载：当作用于地基上的荷载太大时，土内的塑性区发展为连续贯通的滑动面，地基丧失稳定而破坏时，作用在地基上的荷载。极限荷载相对于sp~曲线上，局部剪切破坏阶段与整体剪切破坏阶段的分界点所对应的荷载。（4）修正的必要性：基础埋深范围内的土，有重量和抗剪强度，它们可以有效的阻止土体发生整体剪切破坏，如图所示，因而能相应提高地基承载力。基础底面压力分布以基础边缘为大，此处首先产生塑性变形区，随着压力的增大，塑性变形区逐渐接近并最终形成连续滑动面。如果基础宽度增加，会使得塑性变形区间距增大，从而使得塑性变形区开展范围扩大，最终使地基所能承担的荷载增加。荷载试验所用的荷载板尺寸比实际工程基础要小，所以测出的承载力偏小，实际使用时为了充分发挥地基土的承载能力，有必要按实际基础底面尺寸对承载力进行修正。5.为何在软土地基上进行堤、坝施工时要分级加荷（即：不是一次全部施工完毕，而是加一部分荷载停滞一段时间，再加下一级荷载，控制施工加荷速率），简述其意义。（04、05、06、07、08、10、11、12）软土地基的排水性差，灵敏度高，如果在施工时加荷速度较快，不分级加荷，会导致土的强度降低。根据有效应力原理，地基在外力作用下其压缩变形与强度主要取决于土骨架所受的有效应力，而一次全部施工完毕会使地基土的孔隙水压力过高，地基土在固结过程中其孔隙水压力不断消散转化为较大的有效应力，从而导致地表一次性沉降过大，堤坝的土坡容易失稳。逐级加荷可以防止软土地基一次性固结沉降量过大，并且，由于地基土应力历史的影响，分级加荷可以提高地基土的密实度，从而有效提高地基的承载力。6.简述朗肯土压力理论和库仑土压力理论的基本原理（基本假定）。（04、08、10、12）(1)朗肯土压力理论认为当墙后填土达到极限平衡状态时，与墙背接触的任一单元体都处于极限平衡状态，然后根据土单元体处于极限平衡状态时应力所满足的条件来建立土压力的计算公式。基本假定：①挡土墙墙背竖直光滑②土体是具有水平表面的半无限体。（2）库仑土压力理论是以整个滑动土体上力的平衡条件来确定土压力，该理论考虑了墙背与填土之间的摩擦力及墙背倾斜和填土面倾斜的影响。基本假定：①墙后填土为均匀的无粘性土②滑动面为平面③滑动楔体视为刚体。7.土中有哪几种水？（04、08、10、12）土中水除了一部分以结晶水的形式紧紧吸附于固体颗粒的晶格内部外，还存在吸着水和自由水两大类。其中，吸着水又可分为强吸着水和弱吸着水。自由水又可分为毛细管水（也简称毛管水、毛细水）和重力水两种。8.影响土坡稳定的主要因素？（04、05、06、07、08、09、11、12）（1）岩土的性质及地质构造。边坡中存在软弱层、泥化层，掩埋有古河道、冲河口等，岩质边坡岩层边坡倾斜，或有平行于边坡发育的卸荷裂隙分布等，均对边坡的稳定不利。（2）边坡的坡形和坡度。边坡的坡形呈上缓下陡时对稳定不利。坡度越陡对稳定越不利，岩质边坡当地形坡度大于同向的地层倾角时对稳定不利。（3）边坡作用力发生变化。如在天然坡顶堆放材料或建造建筑物使坡顶受荷，或因打桩、车辆行驶、爆破、地震等引起振动而改变原有的平衡状态。（4）土体抗剪强度减低。如受雨、雪等自然天气的影响，土中含水量或孔隙水压力增加，有效应力降低，导致土体抗剪强度降低，抗滑力减小，此外，饱和粉细砂的振动液化等也将使土体抗剪强度急剧下降。（5）水压力的作用。如雨水、地表水流入边坡中的竖向裂缝，将对边坡产生侧向压力；侵入坡体的水还将对滑动面起到润滑作用，使抗滑力进一步降低。此外，若地下水丰富，地下水还会向低处渗流，对边坡土体产生动水力。动水力对土体稳定极为不利，严重的会引起流沙现象。（6）施工不合理。对坡脚的不合理开挖或超挖，将使坡体的被动抗力减小。这在平整场地工程中常遇到。不适当的工程措施引起土体滑坡，故需预先对坡体稳定性作出估计。9.土体发生渗透破坏有哪几种，不同的渗透破坏的异同之处？（04）（1）有管涌和流土两种基本形式。（2）相同点：这两种破坏都是渗透水流引起的局部破坏。不同点：①管涌可以发生在水力梯度小于临界水力梯度的情况下，而流土则要求大于临界值。②流土发生的部位在渗流溢出处，而管涌发生的部位可在渗流溢出处，也可以在土体内部。③流土破坏往往是突发性的，而管涌破坏一般有一个时间发展过程，是一种渐进性质的破坏，故管涌又称为潜蚀。长期潜蚀的结果，土体内部被掏空，最后可引起地表塌陷。④流土发生时要水流方向向上，而管涌则没有这个条件，例如水流在水平流动时也可以发生管涌。⑤管涌只发生在有一定级配（如不均匀系数大于10）的无粘性土中。对不均匀系数小于10的较均匀的土，颗粒粗细相差不多、粗颗粒形成的孔隙直径不比细颗粒大，因此细颗粒不能在孔隙中移动，也就不可能发生管涌。10.建筑物的沉降分为哪三个阶段？各自产生的机理？（04、05）（1）瞬时沉降iS：是指加荷后立即发生的沉降。对饱和土地基，土中水尚未排出的条件下，沉降主要由土体侧向变形引起的，是形状变形，此时土体不发生体积变化，其计算常用弹性力学公式。（2）主固结沉降cS：是指饱和土在基础荷载作用下，随着时间的增加，孔隙水压力的逐渐消散，有效应力逐渐增加，并最终达到一个稳定值。此时，孔隙水应力消散为零，意味着主固结过程已经完成。这一过程中所产生的沉降称为主固结沉降。它是使土体积压缩而引起的渗透固结沉降，占了地基总沉降的主要部分，随时间而逐渐增长，按渗透固结理论计算。（3）次固结沉降sS:是指土体在主固结沉降完成之后有效应力不变的情况下还会随着时间的增长进一步产生沉降，这就是次固结沉降。在超静孔隙水压力基本消散后，该沉降主要是由土粒表面结合水膜发生蠕变等引起的，它将随时间及其缓慢地沉降。11.砂土试样、水流在紊流（湍流）状态是达西定律的前提条件，对否？如不对，正确的前提条件是如何？何谓临界水力梯度？（05）（1）不对。（2）达西定律其适用范围由雷诺数/vdRwe来决定，也就是说只有当渗流为层流的时候才能适用。从层流转换为紊流时的eR一般为0.1～7.5范围，而一般认为土的孔隙内水流只要eR﹤1.0，达西定律就可以满足。因此，其适用界限可以考虑为0.1/vdRwe，如果考虑scmvcmsgcmgw/25.0,/0131.0,/0.13，算出满足达西定律的土的平均粒径mmvRdwe52.0/，即对于比粗砂更细的土来说，达西定律一般是适用的，而对粗粒土来讲，只有在水力坡降很小的情况下才能适用。（3）临界水力梯度cri:以濒临渗透破坏时的水力梯度表示，即土体开始发生渗透变形时的水力梯度。12.饱和粘性土的“固结”的定义？根据前期固结压力可以将土分为哪几种固结类型的土？（05）（1）饱和粘性土的固结是指饱和粘性土的压缩随时间而增长的过程，即在某一压力作用下，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。（2）可以分为超固结土、正常固结土、欠固结土，其中对欠固结土，其现有有效应力即是历史上层受到过的最大有效应力（cp），因此其OCR=1，故欠固结土实际上是属于正常固结土一类。13.挡土墙后的填土的强度越高，挡土墙所受的主动土压力是越高还是越低，为何？挡土墙后填土（填土为粘性土）中存在地下水位时，对挡土墙的稳定性有哪些不利影响？（05、09）14.土力学的定义？（05）土力学是研究土的物理性质以及在荷载作用下土体内部应力变形和强度规律，从而解决工程中土体变形和稳定问题的一门科学。15.何谓砂土的振动液化？（05）当砂土受到突发的动荷载时，例如地震荷载，由于动剪应力的作用一方面有使体积缩小的趋势，另一方面由于时间短来不及向外排水，因此产生了很大的孔隙水应力，按有效应力原理，砂土的抗剪强度'tan)('tan'uf，当u达到时，有效应力0'，其0f，这时，砂土地基将丧失其承载力，砂土呈现出液体的状态，土坡将流动塌方的现象称为砂土的振动液化。16.何谓有效应力原理？饱和粘性土的“固结”的定义是什么？（06、11）（1）有效应力原理是太沙基于1936年首次提出的，其主要内容可归纳为如下两点:①饱和土体内任一平面上收到的总应力，是由有效应力和孔隙水应力两部分组成，即u'。当总应力保持不变时，孔隙水应力与有效应力可互相转化。②土的变形（压缩）与强度均取决于土骨架所受的力（有效应力），而不是所受的总荷载（包括自重）。土中孔隙水应力为中性压力，不能使土发生变形和强度的变化，但孔隙水应力的变化将直接引起有效应力的变化，从而导致土体的体积和强度发生变化。（2）饱和粘性土的固结是指饱和粘性土的压缩随时间而增长的过程，即在某一压力作用下，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。17.土中的应力状态有哪几种，各是由何种荷载引起的，应力分量如何？（06、11）18.讨论uC和cC的物理意义？pI和lI的物理意义？（06、11）（1）uC：不均匀系数，1060ddCu，是判断土的级配好坏的指标，它的大小可以用来衡量土中土粒的均匀程度。一般来说，土的不均匀系数大，土就有足够的细土粒去填充粗土粒形成的孔隙，当它压实时就能得到较高的密实度；但对于级配不连续的土，如缺乏中间粒径的土，粒径分布曲线呈台阶形，尽管其uC大，但由于缺乏中间粒径的土一般孔隙较大，当有水流流动时，易将小颗粒带走，渗透稳定性差，易于产生管涌。所以，土的uC大，未必表明土中粗细粒的搭配一定就好