土力学试题解答

模拟题一一、名词解释（20分）不均匀系数库仑定律前期固结压力平均固结度地基容许承载力二、填空（20分）1．土中的矿物类型有，其中等矿物在粘性土中最为常见。2．土孔隙中水的类型有。3．土的压缩性指标有等。4．根据超固结比，将土可分为三种固结状态。5．三轴剪切试验根据排水条件，可分为三种试验方法。6．饱和粘性土在局部荷载作用下，其沉降可认为是由机理不同的三部分组成。7．竖直荷载下地基的破坏形式为。三、简述题（20分）1．侧限渗压模型有效应力与孔隙水压力随时间的转换过程（6分）。2．产生主动土压力和被动土压力的条件（6分）。3．粘性土坡稳定性分析中条分法的基本原理（8分）。四、计算（40分）1．均布竖直荷载p作用于图中的阴影部分，用角点法写出A点以下某深度处σz的表达式（8分）。2．某地基砂层下，有一粘土层厚6m，其下为不透水的基岩，地面施加大面积（无限均布）荷载。已知室内试验取得该粘土层初始孔隙比e1=0.815，在与大面积荷载相等的压力下压缩稳定后的孔隙比为e2=0.795，固结系数Cv=4.6×10-3cm2/s，当固结度Ut=60%时，时间因数Tv=0.287。试预估粘土层的最终沉降量和固结度达60%所需的时间（10分）。3．已知某土样的抗剪强度参数c=50kPa,φ=20°,承受三向应力σ1=450kPa，σ3=200kPa的作用（10分）。（1）绘制应力园与抗剪强度曲线；（2）判断该土样是否产生破坏。4．已知某粘性土样的土粒密度ρS=2.70g/cm3，天然密度ρ=2.00g/cm3，含水量ω=30%，液限ωL=40%，塑限ωP=20%（12分）。（1）求：干密度，孔隙度，孔隙比，饱和度；（2）求液性指数和塑性指数，判断土样的稠度状态，按《岩土工程勘察规范》中的分类法给该土样定名。模拟题二一、名词解释（24分）粒度成分压缩定律渗透固结角点法主动土压力临塑荷载二、填空（16分）1．按“建筑地基基础设计规范”分类法，若粒径d0.075mm的含量50%，且塑性指数IP≤10，则土的名称定为；若IP10，则土的名称定为。2．土层在历史上经受过的最大有效固结压力，称为土的；通常根据土的值，可将天然土层分为，和三种不同的状态。3．修建建筑物后，由建筑物荷重对基底所增加的那部分压力，称为。其与基底压力之间的关系可表示为。4．剪切过程中，无粘性土的体积发生变化的性质为无粘性土的。5．砂粒组的粒径是mm，粉粒组的粒径是mm，粘粒组的粒径是mm。6．三大类粘土矿物的亲水性与胀缩性有强到弱的顺序为。三、简述题（30分）1．分层总和法计算地基最终沉降量的基本原理与步骤（10分）。2．确定地基容许承载力的方法（10分）。3．三轴剪切试验与直接剪切试验各自的优缺点（10分）。四、作图与计算（30分）1．试绘制正常固结土的现场e-lgP曲线（10分）。2．如图所示，在大面积均布荷载p作用下，土中M点引起的附加应力为σz，测管水位高出地下水位△h，分别写出M点处自重应力与附加应力作用下的有效应力与孔隙水压力。（10分）。3．已知某粘性土样天然密度ρ=2.00g/cm3，含水量ω=20%，土粒比重Gs=2.70，求该土样的干密度，孔隙比，饱和度。（10分）模拟题三一、名词解释（32分）粒组压缩系数应力路径固结沉降有效应力被动土压力基底附加压力液化二、简述题（40分）1．试比较库仑土压力理论与朗肯土压力理论的相同点与不同点（10分）。2．有效应力原理的要点（10分）。3．写出一维渗透固结微分方程的求解条件（10分）。4．条分法计算土坡稳定性的基本原理与方法（10分）。三、作图与计算（28分）1．有一砂土地基，c=0kPa,φ=30°,地基内某一点的大小主应力为σ1=400kPa，σ3=100kPa，试（1）绘制应力园与抗剪强度曲线；（2）判断该土样是否产生破坏。2．一条形基础宽度B=3m，埋置深度D=2m，地基为均匀粘性土，=20KN/m3，c=10Kpa，=20°，查图表可知Nγ=5.0，Nφ=8，Nc=18（1）用太沙基公式求极限荷载Pu（2）若上覆压力P=600Kpa，试问地基是否已经完全破坏（3）P=600Kpa是否满足地基容许承载力的要求，为什么？模拟题四一、名词解释（35分）硅铝率双电层塑性指数压缩模量超固结比附加应力基底压力二、简述题（30分）1．分层总和法计算地基沉降量的基本原理与步骤。2．简述饱和土有效应力原理的要点，并用它解释地下水位下降为什么会引起地面沉降。3．简述抗剪强度理论的要点。三、作图与计算（35分）1．有一粘性土地基，c=20kPa,φ=30°,地基内某一点的大小主应力为σ1=450kPa，σ3=200kPa，试（1）绘制应力园与抗剪强度曲线；（2）判断该土样是否产生破坏。2．图示Casagrande法确定前期固结压力，并简述步骤。3．一原状土样经室内压缩实验后取得如下资料：压力P（Kpa）050100200300孔隙比e0.940.890.860.800.76求压缩系数a1-2与压缩模量，并判断其压缩性。模拟题五一、名词解释（20分）角点法粒度成分前期固结压力平均固结度临塑荷载二、简述题（40分）1．自重应力与附加应力各自在地基中的分布特点。2．侧限渗压模型有效应力与孔隙水压力随时间的转换过程。3．产生主动土压力和被动土压力的条件。4．粘性土坡稳定性分析中整体圆弧法和条分法的主要区别。5．确定地基容许承载力的方法。三、作图与计算（40分）1．已知某土样的抗剪强度参数c=50kPa，=20°，承受三向应力1和3的作用。根据莫尔-库仑破坏准则求1=400kPa时需要多大的3使土样产生破坏，并绘制应力圆与抗剪强度关系曲线。（10分）2．某地基自上而下由透水砂层、饱和粘性土层、不透水基岩所构成，地面施加大面积荷载P（按无限均布荷载考虑），已知P=200kPa（2.0kg/cm2），粘性土层厚6.0m，压缩模量Es=6.0MPa，固结系数Cv=5.0×10-3cm2/s，当固结度达50%时，时间因素Tv=0.197，试预估粘性土层的最终沉降量和固结度达50%所需要的时间（15分）。3．用体积为90cm3的环刀切取原状土样，其质量为173g，烘干后其质量为135g，固体颗粒的体积为50cm3，另外室内试验测得液限WL=38％，塑限WP=18％。（15分）（1）求：土粒密度、天然密度、含水量、孔隙比、饱和度；（2）求液性指数和塑性指数，判断该土样的稠度状态，按《岩土工程勘察规范》中的土质分类法给该土样定名。模拟题六一、名词解释（20分）渗透系数库伦定律先期固结压力地基容许承载力平均固结度二、填空（22分）1．三大类粘土矿物的胀缩性由强到弱的顺序为、、；土孔隙中水的类型有、、。2．工程上常以土中颗粒直径大于0.075mm的质量占全部土粒质量的50％作为第一个分类的界限，大于50％的称为，按其再分成细类；小于50％的称为按其再分成细类。3．根据超固结比，将土可分为、、三种固结状态。4．三轴剪切试验根据排水条件，可分为、、三种试验方法。对抗剪强度指标的选用，如果能确定土孔隙水压力，宜采用；若难以确定则采用。5．饱和粘性土在局部荷载作用下，其沉降可认为是由机理不同的、、三部分组成。三、简述题（30分）1．粒组与矿物成分之间的关系。2．侧限渗压模型有效应力与孔隙水压力随时间的转换过程。3．分层总和法计算地基最终沉降量的基本原理。4．产生主动土压力和被动土压力的条件。5．粘性土坡稳定性分析中三种条分法的主要区别。四、求算题（28分）1．如图示为均布竖直荷载p作用的面积，用角点法写出A点下某深度处z的表达式。（6分）2．已知某土样的抗剪强度参数c=50kPa，=20°，承受三向应力1=450kPa，3=200kPa。试绘制应力圆与抗剪强度曲线，并判断该土样是否产生破坏。（8分）3．已知某粘性土样的土粒密度s=2.70g/cm3，天然密度=2.00g/cm3，含水量w=25%，液限=38％，塑限=20％。压缩试验中，在压力p1=100kPa与压力p2=200kPa作用下土样变形稳定后的孔隙比分别为e1=0.654与e2=0.634。（14分）（1）求：干密度、孔隙度、孔隙比、饱和度；（2）求液性指数和塑性指数，判断该土样的稠度状态，按《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）分类法给该土样定名；（3）求压缩系数与压缩模量，并判断该土样的压缩性。模拟题七一、名词解释（16分）角点法平均固结度库伦定律临塑荷载二、简述题（24分）1．土中矿物类型及土孔隙中水的类型。2．粘性土的压缩性与稠度状态之间的关系。3．土体中地下水向上或向下渗流时，相对于静止水位而言，孔隙水压力与有效应力是如何变化的。4．瑞典条分法确定粘性土坡稳定性系数的基本原理。三、求算题（60分）1.某原状土样的总体积为200cm3，总质量为400g，烘干后其质量为320g，固体颗粒的体积为118cm3，室内还测得液限wL=42%，塑限wP=20%。（14分）（1）求：天然密度、含水量、孔隙比、饱和度；（2）求液性指数与塑性指数，判断土样的稠度状态，按建设部的土质分类法给该土样定名。2．某饱和粘性土层厚10m，地面作用着大面积连续均布荷载p=150kPa,已知该粘性土层的压缩模量Es=5.0MPa，固结系数Cv=10m2/年。（12分）。（1）预估该饱和粘性土层的最终沉降量；（2）分别求该粘土层在单面排水与双面排水条件下固结度达60%所需要的时间（已知当固结度Ut=60%时，时间因素Tv=0.287）。3.某条形基础下地基土中一点的应力为：z=250kPa，x=100kPa，x=40kPa，已知土的内摩擦角=30°，粘聚力c=0。（12分）（1）求最大主应力与最小主应力；（2）用一点的极限平衡条件式判断该点是否破坏；（3）绘制莫尔应力圆与抗剪强度曲线。4.高5m、墙背垂直光滑的挡土墙，墙后填无粘性土，填土面水平，填土的重度=18KN/m3，内摩擦角为=40°，内聚力为0。试分别求出作用在挡土墙上总的主动与被动土压力值。（10分）5.一条形基础受中心竖直荷载作用，基础宽3m，埋深2m，地面以下的土体为均质粘性土层，其重度=20KN/m3，内摩擦角=20°，内聚力C=50KN/m2。（12分）（1）试用太沙基公式求地基产生整体剪切破坏时的极限承载力（已知承载力系数Nr=6,Nc=18,Nq=8）（2）求地基容许承载力（稳定安全系数取3），若地面作用着竖直均布荷载P=300KN/m2，问地基的承载力是否满足上部荷载的要求？模拟题一参考答案一、名词解释1．不均匀系数：用特征粒径间相互关系表示土的粒径级配均匀与否的系数，用下式表示Cu=d60/d102．库仑定律：当土所受法向应力不很大时，土的抗剪强度与法向应力可近似用线性关系表示，这一表征土体抗剪强度与法向应力的公式即为库仑定律表达式3．前期固结压力：土体在历史过程中所承受的最大压力（指有效应力）σp。4．平均固度：指某一时间，土层一平面所承受的有效应力与总应力的比值。5．地基容许承载力：地基稳定且有足够的安全度，且地基的变形控制在建筑物容许范围内时承载力。二、填空题1．土中矿物类型有原生矿物、次生矿物、有机质，粘性土中主要以蒙脱石、高岭石、伊利石三大类粘土矿物为主。2．土孔隙中水的类型有强结合水、弱结合水、毛细水和重力水。3．土的压缩性指标有压缩系数、压缩模量、压缩指数等。4．根据超固结比，可将土的固结状态分为超固结土、正常固结土、欠固结土。5．三轴剪切试验根据固结和排水条件的不同可分为不固结不排水剪、固结不排水剪、固结排水剪三种试验方法。6．饱和粘性土在局部荷载作用下，其实际沉降应由瞬时沉降、主固结沉降、次固结沉降组成。7．竖直荷载下地基的破坏形式为局部剪切破坏、整体剪切破坏、冲剪破坏。三、简述题1．答：这一转换过程可分为三个阶段，加载后（1）t=0时，排水孔不不及排水，土骨架（弹簧）受力为零，此时荷载全部由孔隙水来承担，即u=σ，σ′=0，测压管内水柱上升高度h为σ/γw。（2）t0