中国地质大学(北京)813土力学考研真题题库

第1页中国地质大学（北京）813土力学题库（二）一、填空题(1)土的粒径级配曲线的特征可用不均匀系数和曲率系数来表示，当不均匀系数≥5、曲率系数1～3，土的级配良好。(2)塑性指数IP=ωL-ωP，表示土处于可塑状态时土的含水率可变化幅度；液性指数IL=plp表示土的天然含水率与界限含水率之间的相对关系。(3)自重应力是从天然地面算起，附加应力是从基础地面算起。附加应力沿深度和宽度方向具有逐渐减少的特性（扩散性）。(4)流土是指渗流作用下局部土体表面隆起或土颗粒群同时启动而流失的现象，一般发生在渗流出溢出。管涌指在渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发生移动并被带出的现象，一般发生在土体内部和出逸处。(5)土体发生剪切破坏的平面与大主应力面的夹角为45°+φ/2。(6)朗肯土压力理论是根据土体单元处于极限平衡状态时所满足的条件来建立土压力公式的，库仑理论是根据整体滑动土体上力的平衡条件来建立土压力公式的。二、名词解释(1)粘性土的可塑性土在外力作用下可改变形状但不显著改变体积，也不开裂，外力卸除后仍能保持已有的形状，粘性土的这种性质称为可塑性(2)达西定律水土中的渗透速度与试样承受的水力坡降成正比ki＝(3)有效应力原理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土的变形和强度只随有效应力而变化。(4)砂土的液化第2页饱和疏松的粉细砂，当受突发的动荷载时，在排水不畅的条件下，强度完全丧失而处于流动状态的现象三、简答题(1)粘性土的压实性主要与哪些因素有关？在工程中，对粘性土进行压实时，为何要严格控制含水量（率）？答：粘性土的压实性与压实功能和含水量有关，还与土体本身性质（如颗粒级配等）有关。——2分在压实功能一定时，土的压实干密度与土的含水量有关，当土在某一含水量下土的压实干密度达到最大值时，这时的干密度称为最大干密度，此时所对应的含水量为最优含水量。土体在压实的过程中要控制在最优含水量附近，才能保证碾压最密实。——3分(2)土层固结过程孔隙水应力和有效应力是如何转化的？答：土体中的总应力是由有效应力和孔隙应力组成。当总应力不变时，有效应力和孔隙应力可相互转化。1分土层固结过程中，土颗粒和水几乎是不可压缩的，因此，对饱和土而言，加荷瞬间，荷载全部由孔隙水承担，这时，有效应力为0。随着固结的进行，孔隙水应力逐渐减小，有效应力逐渐增加，两者之和保持不变。当时间趋向无穷大时，孔隙水应力消散为0，荷载全部由有效应力承担，固结完成4分(3)地基发生剪切破坏的类型有哪些？其中整体剪切破坏的过程和特征怎样？答：地基发生剪切破坏的类型有整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏。-2分整体剪切破坏分为三个典型阶段：弹性（直线）变形阶段，弹塑性变形阶段和破坏阶段。弹性变形阶段：当基础上荷载较小，基础沉降随基底压力的增加近似成线形关系；当荷载增加，基底压力大于临塑荷载crp时，地基土处于弹塑性变形阶段，基础边缘开始出现塑性区，随着荷载增大，塑性区的范围不断增大；当基底压力大于极限荷载时，塑性区连成一片，地基极速下沉，侧边地基土向上隆起，地基形成连续滑裂面而破坏3分答：第3页cq0cNdNbN21f当基础宽度b和埋深d增加，极限承载力增加当土的γ、C、Φ增大，极限承载力增大四、计算题1.已知土粒的比重为2.7，土的密度为1.75g/cm3,含水率为40%。求土的干密度、孔隙比、孔隙率和饱和度。（12分）解：干密度3d25g/cm.14.0175.11孔隙比：16.1175.1)4.01(*1*7.21G1)1(Gessd孔隙率：537.016.1116.1e1en饱和度：%93.116.17.2*4.0eGVVSsVwr2.某地基的剖面图如图，其中粘土层的平均压缩系数av＝2.4×10-4Kpa-1，初始孔隙比e1＝0.97。粘土层厚2m，重度为18.5KN/m3，距地面5m。其上为砂土层，重度为20KN/m3。有一矩形基础，长8m，宽4m，埋深1m，基底压力为200Kpa，均匀分布，试求基础中点位置上粘性土层的最终沉降量。（附加应力系数Ks可由下表查得，假设粘土层中的附加应力沿深度为线性分布）（18）1.01.62.01.00.17520.19550.19991.50.12160.15020.15632.00.08400.11030.12023.00.04470.06400.0732解：基底净压力pn=p－rd=200－20×1=180kN/m2粘性土上层至基底深z1=4m将矩形基底划分四个小矩形，b=2m，l=4mm=l/b=2，n=z/b=2查表：ks=0.1202粘性土上层竖向应力：σz=4kspn=4×180×0.1202=86.5kN/m2粘性土下层至基底深z2=6mm=l/b=2，n=z/b=3查表：ks=0.0732粘性土下层竖向应力：σz=4kspn=4×180×0.0732=52.7kN/m2荷载产生的应力增量p=(86.5+52.7)/2=69.6kN/m2基础中点位置上粘性土层的最终沉降量：cm7.12006.6997.01104.2141pHeasv3.某挡土墙墙背垂直、光滑，墙高10m，墙后填土面为水平，填土面上作用有均布荷载q＝25kPa，填土的重度为18.5KN/m3，其强度指标为c＝15kPa，φ＝350。试用朗肯理论计算挡土墙的主动土压力的大小及作用点，并绘出压力分布图（15分）解：朗肯主动土压力系数：n=z/bm=l/b27.0)23545(tan)245(tan00202aK拉力区深度：m77.15.182527.05.1815220qKcZa因为Z00，故存在拉力区挡土墙底部主动土压力强度：kpakckqHaaha4127.015227.0)25105.18(2)(主动土压力：m/KN7.168)77.110(4121)(210ahaZHE作用点：l=(H-Z0)/3=(10-1.77)/3=2.74m4.一地基剖面图如图所示，基底上作用着竖直均布荷载，在粘土层中引起的附加应力的大小和分布如图。若粘性土层的初始孔隙比为0.72，压缩系数为6.5×10-4kPa-1，渗透系数为1.0cm/a。求加荷一年后，基础中心点处粘土层的沉降量。提示：粘土层为双面排水，平均固结度vTeU42281解：土层平均附加应力：σz=(100+80)/2=90KPa=ΔP粘土层的压缩量：cm2.103009072.01105.6141PHeaSv固结系数aaekCwvv/cm107.2098.0105.6)72.01(1)1(2441双面排水H=3/2=1.5m=150cm时间因数2.11501107.2242HtCTvv固结度96.081812.1424222eeUvT一年后沉降量：St=US=0.96×10.2=9.79cm五、填空题1.颗粒级配曲线越陡，不均匀系数越小，颗粒级配越均匀（或不良）。2.土的特点是没有胶结或弱胶结的散粒体。土是由固态、液态和气态组成的千差万别的三相体。3.粘性土的塑性指数Ip＝__Wl-Wp_______，粘粒含量越多，颗粒粒径越细，则粘土的塑性指数越大。4.孔隙比或孔隙率的大小反映了一定的土的松密程度。e或n越大，土越疏松。5.粘性土由从流动状态转变为可塑状态，此时的界限含水率为塑性上限，称为液限；粘性土由可塑状态转变为半固体状态，此时的界限含水量为塑性下限，称为塑限。6.在竖向集中力作用下，深度越大，竖向附加应力越小。7.渗透变形可分为流土和管涌两种基本形式。8.渗透力的大小与水力梯度成正比，作用方向与渗流方向一致。9.某些工程施工工期较长，能固结排水，当工程完工后，使用荷载短期内突增，宜选择固结排水试验的抗剪强度指标。10.压缩系数越大，压缩模量越小，则土的压缩性越高。11.当挡土墙沿离开填土方向移动时，当墙后填土达到极限平衡时，这时作用在挡土墙上的土压力称为主动土压力。12.瑞典条分法忽略土条间相互的作用，不能满足所有静力平衡条件，计算安全系数一般比其他较严格的方法小。13.地基承受荷载的能力称为地基的承载力。当地基即将丧失稳定性时的承载力，称为地基的极限承载力。六、判断题1.甲土的饱和度大于乙土，则甲土的含水量一定高于乙土。(×)2.液性指数IL会出现IL0和IL0的情况?(√)3.土的渗透系数K越大，土的透水性也越大，土中的水力梯度i也越大。(×)4.含有细砂夹层的壤土或粘土层中垂直渗透系数Ky小于水平渗透系数Kx。(√)5.当土层的自重应力小于先期固结压力时，这种土称为超固结土。(√)6.地基土的强度破坏是剪切破坏，而不是受压破坏。(√)7.正常固结土的不固结不排水试验的破坏应力圆的包线是一条水平线，它说明土样的破坏面与最大剪应力面是一致的。(√)8.墙后填土的固结程度越高，作用在墙上的总推力就越大。(×)9.一般压缩性小的地基土，若发生失稳，多为整体剪切破坏形式。(√)10.地基土受压时间越长，变形越大，孔隙水压力也越大。(×)七、名词解释1.流网答：由流线簇与等势线簇相互正交形成的网格，称为流网。2.流土与管涌答土体渗透破坏的两种形式。由渗流产生的土体的整体浮扬或隆起称流土。渗流时较小土颗粒被渗流沿土体孔隙带出土体的现象称管涌。3.固结快剪试验进行土样的抗剪强度指标实验时，先将试样固结，然后以较快的速度对土样进行剪切。4.简化毕肖普条分法计算边坡稳定时，将滑动土体分条，假定土条间只有法向力的作用，即忽略条间切向力的作用。5.前期固结应力（先期固结应力）土体在历史上受到过的最大有效固结应力称为前期固结应力。八、简答题1.粘性土的压实性主要与哪些因素有关？在工程中，对粘性土进行压实时，为何要严格控制含水量（率）？答：粘性土的压实性与压实功能和含水量有关，还与土体本身性质（如颗粒级配等）有关。——4分在压实功能一定时，土的压实干密度与土的含水量有关，当土在某一含水量下土的压实干密度达到最大值时，这时的干密度称为最大干密度，此时所对应的含水量为最优含水量。土体在压实的过程中要控制在最优含水量附近，才能保证碾压最密实。——6分2.土层固结过程可用固结模型描述，在固结模型中弹簧、容器中的水和活塞上的孔洞各代表什么？加荷后孔隙水应力和有效应力是如何转化的（即加荷后的各个阶段荷载产生的应力由什么承担）？答：在固结模型中弹簧代表土体颗粒；容器中的水土体孔隙中水；活塞上的孔洞各代表土体中孔隙的大小，即土的排水条件。——3分土体中的总应力是由有效应力和孔隙应力组成。当总应力不变时，有效应力和孔隙应力可相互转化。土层固结过程中，土颗粒和水几乎是不可压缩的，因此，对饱和土而言，加荷瞬间，荷载全部由孔隙水承担，这时，有效应力为0。随着固结的进行，孔隙水应力逐渐减小，有效应力逐渐增加，两者之和保持不变。当时间趋向无穷大时，孔隙水应力消散为0，荷载全部由有效应力承担，固结完成。3.什么是达西渗透定律？其适用条件是什么？其中水力梯度的含义是什么？答：达西定律是反映水在岩土孔隙中渗流规律的实验定律。达西定律是由砂质土体实验得到的，后来推广应用于其他土体如粘土和具有细裂隙的岩石等水力梯度是指土体中两点间水头之差与两点间距之比。九、计算题1.有一矩形基础，长8米，宽4米，其中点上作用荷载为6400KN（包括基础自重）。基础埋深1米，地基土的重度20KN/m3，求基础中心点O和矩形基础长边中点A以下深度2米处的竖向附加应力(竖向附加应力系数ks可查表计算)。并推断A点与短边中点B点同一深度的竖向附加应力哪个大？（8分）竖向附加应力系数ks0.51.02.04.01.00.23150.17520.08400.02702.00.23840.19990.12020.04744.00.23920.20420.135