大工土力学与地基基础

机密★启用前

大连理工大学网络教育学院

2019年秋《土力学与地基基础》

期末考试复习题

☆注意事项：本复习题满分共：400分。

一、单项选择题：

1、处于天然状态的砂土的密实度一般用哪一种试验来测定？（ C ）

A．荷载试验

B．现场十字板剪切试验

C．标准贯入试验

D．轻便触探试验

2、评价下列说法的正误。（ D ）

①土的渗透系数越大，土的透水性也越大，土中的水力梯度也越大

②任何一种土，只要水力梯度足够大，就可能发生流土和管涌

③土中一点渗流力的大小取决于该点孔隙水总水头的大小

④渗流力的大小不仅取决于水力梯度，还与其方向有关

A．①对

B．②对

C．③和④对

D．全不对

3、通过土粒承受和传递的应力称为（ A ）。

A．有效应力

B．总应力

C．附加应力

D．孔隙水压力

4、当各土层中仅存在潜水而不存在毛细水和承压水时，在潜水位以下土自重应力为（ C ）。A．静水压力

B．总应力

C．有效应力，不等于总应力

D．有效应力，等于总应力

5、所谓土的固结，主要是指（ B ）。

A．总应力引起超孔隙水压力增长的过程

B．超孔隙水压力消散，有效应力增长的过程

C．总应力不断增加

D．总应力和有效应力不断增加的过程

6、下列说法中正确的是（ B ）。

A．土抗剪强度与该面上总正应力直接相关

B．土抗剪强度与该面上有效正应力成正比

C．剪切破裂面发生在最大剪应力作用面上

D．破裂面与小主应力作用面夹角为45°+ /2

7、挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态，作用在墙上的土压力为（ A ）。

A．主动土压力

B．被动土压力

C．静止土压力

D．静水压力

8、对于（ D ），较易发生冲切剪切破坏。

A．低压缩性土

B．中压缩性土

C．密实砂土

D．软土

9、瑞典条分法在分析时忽略了（ A ）。

A．土条间作用力

B．土条间法向作用力

C．土条间切向作用力

D．土条间应力和应变

10、按地基承载力确定基础底面积时，传至基础底面上的荷载效应（ A ）。

A．按正常使用极限状态下荷载效应标准组合

B．按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合

C．应按承载能力极限状态下荷载效应基本组合，采用相应分项系数

D．应按承载能力极限状态下荷载效应基本组合，其分项系数均为1.0

11、饱和单轴极限抗压强度值（ A ）的岩石被称为硬质岩石，常见的硬质岩石有花岗岩、石灰岩等。A．≥30MPa

B．≥40MPa

C．＜30MPa

D．＜40MPa

12、对无粘性土的工程性质影响最大的因素是（ B ）。

A．细度模数

B．密实度

C．矿物成分

D．颗粒的均匀程度

13、土透水性的强弱可用土的哪一个指标来反映？（ D ）

A．弹性模量

B．固结系数

C．压缩模量

D．渗透系数

14、地下水位长时间下降，会使（ A ）。

A．地基中原水位以下的自重应力增加

B．地基中原水位以上的自重应力增加

C．地基土的抗剪强度减小

D．土中孔隙水压力没有变化

15、墙下条形基础底宽1m，埋深1m，承重墙传来的竖向荷载为150kN/m，则基底压力为（ C ）。A．100kPa

B．120kPa

C．170kPa

D．150kPa

16、计算土中自重应力时，地下水位以下的土层应采用（ C ）。

A．湿重度

B．饱和重度

C．浮重度

D．天然重度

17、若代表土中某点应力状态的摩尔应力圆与抗剪强度包线相切，则表明土中该点（ C ）。

A．任一平面上的剪应力都小于土的抗剪强度

B．某一平面上的剪应力超过了土的抗剪强度

C．在相切点代表平面上，剪应力等于抗剪强度

D．在最大剪应力作用面上，剪应力等于抗剪强度

18、挡土墙后的填土处于主动极限平衡状态时，挡土墙（ B ）。

A．在外荷载作用下推挤墙背土体

B．被土压力推动而偏离墙背土体

C．被土体限制而处于原来的位置

D．受外力限制而处于原来的位置

19、地基稳定性分析中，如果采用φ=0分析法，这时土的抗剪强度指标应该采用（ C ）方法测定。A．三轴固结不排水试验

B．直剪试验慢剪

C．现场十字板试验

D．标准贯入试验

20、计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应（ B ）。

A．按正常使用极限状态下荷载效应标准组合

B．按正常使用极限状态下荷载效应准永久组合

C．应按承载能力极限状态下荷载效应基本组合，采用相应分项系数

D．应按承载能力极限状态下荷载效应基本组合，其分项系数均为1.0

21、下列哪个可以作为固结系数的单位？（ B ）

A．年/m B．m2/年C．年D．m/年

22、对于（ C ），较易发生整体剪切破坏。

A．高压缩性土

B．中压缩性土

C．低压缩性土

D．软土

23、由于建筑物的建造而在基础底面处所产生的压力增量称为（ C ）。

A．基底压力

B．基底反力

C．基底附加压力

D．基底净反力

kN/m。

24、计算基础及其上回填土的总重量时，其平均重度一般取（ C ）3

A．17

B．18

C．20

D．22

25、在饱和土的排水固结过程中，若外荷载不变，则随着土中有效应力的增加，（ B ）。

A．孔隙水压力相应增加

B．孔隙水压力相应减少

C．总应力相应增加

D．总应力相应减少

26、当施工进度快、地基土的透水性低且排水条件不良时，宜选择（ A ）试验。

A．不固结不排水剪

B．固结不排水剪

C．固结排水剪

D．慢剪

27、取自同一土样的三个饱和试样进行三轴不固结不排水剪切试验，其围压σ3分别为50、100、150kPa，最终测得的强度有何区别？（ C ）

A．σ3越大，强度越大

B．σ3越大，孔隙水压力越大，强度越小

C．与σ3无关，强度相似

D．以上说法都不正确

I ，则该土的状态为（ B ）。

28、某粘性土的液性指数为0.6

L

A．硬塑

B．可塑

C．软塑

D．流塑

29、淤泥属于（ B ）。

A．粉土

B．粘性土

C．粉砂

D．细砂

30、计算挡土墙压力时，荷载效应（ D ）。

A．按正常使用极限状态下荷载效应标准组合

B．按正常使用极限状态下荷载效应准永久组合

C．按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数

D．按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数均为1.0

二、判断题：

1、绘制流网时必须满足的基本条件之一是流线和等势线必须正交。√

2、无论什么土，都具有可塑性。×

3、由于土中自重应力属于有效应力，因而与地下水位的升降无关。×

4、饱和黏性土层在单面排水条件下的固结时间为双面排水时的2倍。×

5、e-p曲线中的压力p是有效应力。√

6、达西定律中的渗透速度不是孔隙水的实际流速。√

7、结合水是液态水的一种，故能传递静水压力。×

8、若地表为一无限大的水平面，则土的重力在土中任一竖直面上所产生的剪应力等于零。√

9、在弱透水土层中，如地下水位短时间下降，则土中的自重应力不会明显增大。√

10、饱和粘性土地基在外荷载作用下所产生的起始孔隙水压力分布图与附加应力的分布图是相同的。√

11、管涌发生的部位在渗流溢出处，而流土发生的部位可以在渗流溢出处，也可以在土体内部。×

12、甲土的饱和度大于乙土的饱和度，则甲土的含水量一定高于乙土的含水量。×

13、竖向附加应力的分布范围相当大，它不仅分布在荷载面积之下，而且还分布到荷载面积之外，这就是所谓的附加应力集中现象。×

14、随着土中有效应力的增加，土粒彼此进一步挤紧，土体产生压缩变形，土体强度随之提高。√

15、在饱和土排水固结过程中，孔隙水压力消散的速率与有效应力增长的速度应该是相同的。√

三、名词解释：

1、物理性质指标：物理性质主要体现在干湿、轻重、软硬、松密，土力学中各相之间在体积和重量或质量上的比例关系作为反映土物理性质的指标，这类指标称为土的物理性质指标。

2、静止土压力：当挡土墙静止不动，墙后土体处于弹性平衡状态时，作用于墙背上的侧向土压力，称为静止土压力。

四、简答题：

1、分层总和法的含义是什么？

2、朗肯土压力理论与库伦土压力理论之间的异同点是什么？

3、1958年某地抢修铁路，在一段原来为水塘的地段（塘底为软粘土）填筑路基，填筑速度很快，不久发现填土面明显降低，而在路基外的洼地隆起，试说明产生这一现象的原因。

4、土的自重应力在任何情况下都不会引起土层的变形吗？为什么？

5、分别指出下列变化对主动土压力及被动土压力各有什么影响？（1）内摩擦角?变大；（2）外摩擦角δ变小；（3）填土面倾角β增大。

6、试根据土中应力理论，阐述均布条形荷载下地基中附加应力的分布规律。

7、某地基土渗透系数很小，若在其上修建建筑物，需验算不同时期的稳定性，试问：（1）若采用快速施工，验算竣工时地基稳定性应采用什么试验方法确定土的抗剪强度指标？为什么？（2）若采用慢速施工，验算竣工时地基稳定性应采用什么试验方法确定土的抗剪强度指标？为什么？

8、分别指出下列变化对主动土压力及被动土压力各有什么影响？（1）内摩擦角变大；（2）外摩擦角变小；（3）填土面倾角增大。

9、土骨架包括哪几部分结构，为什么把结合水划入土骨架结构中？

10、哪些情况下可考虑采用桩基础方案？

11、用砂土剪胀性原理和有效应力原理分析1976年唐山地震中有许多建立在饱和松砂地基上的建筑物发生倾斜或倒塌，或堤岸向河道滑移等现象的原因。

12、什么是超静孔隙水压力，它和静孔隙水压力有什么不同？

13、防治流土的关键在于控制溢出处的水力坡降，为了保证实际的逸出坡降不超过允许坡降，水利工程上常采取哪些工程措施？

1、分层总和法，即在地基沉降计算深度范围内划分为若干分层，计算各分层的压缩量，然后求其总和。地基沉降计算深度是指自基础底面向下需要计算压缩变形所达到的深度，亦称地基压缩层深度。通常假定地基土压缩时不考虑侧向变形，采用侧限条件下的压缩性指标。

2、（1）两种理论分别根据不同的假设，以不同的分析方法计算土压力，只有在最简单的情况下，两种计算结果才相同，否则将得出不同的结果。（2）朗肯土压力理论应用半空间中的应力状态和极限平衡理论，为了满足边界条件，必须假定墙背是直立的、光滑的，墙后填土是水平的。该理论忽略了墙背与填土之间的摩擦影响，使计算的主动土压力偏大，被动土压力偏小。（3）库伦理论根据墙后土楔的静力平衡条件推导出计算公式，并可用于墙背倾斜，填土面倾斜的情况。假定填土是无粘性土，不能直接计算粘性土和粉土的土压力。库伦理论假定破坏是一平面，实际上破坏面是一曲面。

3答：粘性地基强度性状是很复杂的。对于同一种土，强度指标与试验方法以及试验条件都有关。路基填筑速度很快，说明加载速率大，且软粘土的透水性不良，因此填土荷载产生的孔隙水压力无法消散，土体中剪应力超过了饱和软粘土不固结不排水抗剪强度，形成了一连续的滑动面，地基发生整体剪切破坏。其特征是填土面下沉，路基外的洼地隆起。

4、土中自重应力在有些情况下会引起土层的变形。这是因为对于成土年代长久，土体在自重应力作

用下已经完成压缩固结，土自重应力不会引起土层的变形。对于欠固结土，由于沉积后经历年代时间不久，其自重固结作用尚未完成，自重应力会引起土层的变形。地下水位下降，使地基中有效自重应力增加，从而也会引起土层的变形。

5、（1）根据库伦土压力理论，在G保持不变的情况下，当?增加时，θ－?减小，其所对应的边也减小，可知主动土压力减小。同理，被动土压力增加。（2）外摩擦角δ变小，主动土压力减小。被动土压力

增加。（3）填土面倾角β增大，主动土压力增加。

6、（1）zσ不仅发生在荷载面积之下，而且分布在荷载面积以外相当大的范围之下，这就是所谓地基附加应力的扩散分布；（2）在离基础底面（地基表面）不同深度z处各个水平面上，以基底中心点下轴线

处的

σ为最大，随着距离中轴线愈远愈小；（3）在荷载分布范围内之下任意点沿垂线的zσ值，随深度愈z

向下愈小。

7、某地基土的渗透系数很小，则可判定为粘性土。粘性土强度性状是很复杂的，不同的试验方法以

及试验条件会导致不同的强度指标。（1）采用快速施工时，地基土的透水性较差，故可采用不固结不排水试验或直剪试验来确定强度指标。（2）慢速施工时，地基荷载增长速率较慢，但地基土透水性较差，故可考虑采用固结不排水或固结快剪试验来确定强度指标。

8、（1）根据库伦土压力理论，在G保持不变的情况下，当?增加时，θ－?减小，其所对应的边也减小，可知主动土压力减小。同理，被动土压力增加。（2）外摩擦角δ变小，主动土压力减小。被动土压力增加。（3）填土面倾角β增大，主动土压力增加。

9、土骨架是指土的固体颗粒、结合水及其他胶结物质的总和。把结合水划入土骨架，是因为它受土

粒表面引力作用而不服从水力学规律的支配，并且它能在土粒之间传递法向力和切向力。因此，从受力角度，可以把它与土颗粒划在一起。

10、地质条件。建设场地的工程地质和水文地质条件，包括地层分布特征和土性、地下水赋存状态与

水质等，是选择桩型、成桩工艺、桩端持力层及抗浮设计等的关键因素。上部结构类型、使用功能与荷载特征。不同的上部结构类型对于抵抗或适应桩基差异沉降的性能不同，如剪力墙结构抵抗差异沉降的能力优于框架、框架-剪力墙、框架-核心筒结构；排架结构适应差异沉降的性能优于框架、框架-剪力墙、框架核心筒结构。建筑物使用功能的特殊性和重要性是决定桩基设计等级的依据之一；荷载大小与分布是确定桩型、桩的几何参数与布桩所应考虑的主要因素。地震作用在一定条件下制约桩的设计。施工技术条件与

环境。桩型与成桩工艺的优选，在综合考虑地质条件，单桩承载力要求前提下，尚应考虑成桩设备与技术的既有条件，力求既先进且实际可行、质量可靠；成桩过程产生的噪声、振动、泥浆、挤土效应等对于环境的影响应作为选择成桩工艺的重要因素。

11、（1）土受剪会发生体积变化，松砂受剪发生剪缩，体积减小。（2）由于饱和松砂孔隙被水充满，受剪时体积不减小，因而产生孔隙水压力。有效应力下降。（3）孔隙水压力累积至总应力时，有效应力为零，土粒处于悬浮状态，土发生液化。(4)根据抗剪强度理论，有效应力为零的砂土就失去了承载能力。

12、由外荷载引起的孔隙水压力称为超静孔隙水压力，超静孔隙水压力是由外部作用（荷载、振动）或者边界条件发生变化（如水位升降）所引起的，它不同于静孔隙水压力，它会随时间持续而逐步消散，并伴以土的体积改变。

13、上游做垂直防渗帷幕，如混凝土防渗墙、水泥土截水墙；上游做水平防渗铺盖，以延长渗流途径，降低下游逸出坡降的作用；下游水流逸出处挖减压沟或打减压井，贯穿渗透性小的黏性土层，以降低作用在黏土层地面的渗透压力；在下游水流溢出处填筑一定厚度的透水盖重以防止土体被渗透压力所推起。

五、计算题

1、从某土层中取原状土做试验，测得土样体积为50cm 3，湿土样质量为98g ，烘干后质量为77.5g ，土粒相对密度为2.65。计算土的天然密度ρ、干密度d ρ、饱和密度sat ρ、有效密度ρ'、天然含水量ω、孔隙比e 、孔隙率n 及饱和度r S 。

解：已知3

98g 50cm 77.5 2.65s s m V m g d ====，，，

398

1.96g/cm 50m V ρ===

377.5 1.55g/cm 50s d m V ρ===

71.0155

.1165.21=-?=-=d d e w s ρρ

32.650.71

1 1.96g/cm 110.71s sat w d e e ρρ++==?=++

31 2.650.71

10.96g/cm 110.71s w d e ρρ-+'==?=++

%45.26%1005.775

.7798%100=?-=

?=s w m m ω %42%10071.0171

.0%1001%100=?+=?+=

?=e e V V n V %7.98%10071.065

.2%45.26=??==e d S s r ω 2、某砂土土样的密度为1.773

g/cm ，含水量为9.8%，土粒相对密度为2.67，烘干后测定最小孔隙比为0.461，最大孔隙比为0.943，试求孔隙比e 和相对密实度r D ，并评定该砂土的

密实度。

解 656.0177

.11

)098.01(67.21)1(=-?+?=

-+=

ρρωω

s d e

595.0461

.0943.0656.0943.0min max max =--=--=e e e e D r

∵3

2595.031<=

3、一个体积为350cm 的原状土样，其湿土质量为0.1kg ，烘干后质量为0.07kg ，土粒相对密度为2.7，土的液限%50=L ω，塑限%30=P ω。

求：(1)土的塑性指数P I 和液性指数L I ，并确定该土的名称和状态。

(2)设土粒相对密实度为2.7，求土样压缩稳定后的孔隙比和饱和度。 解：(1)已知30.1kg 0.07kg 50cm s m m V ===，，

0.10.070.03kg w s m m m =-=-=

%43%100=?=

s

w

m m ω

17203050>=-=-=P L P I ωω

75

.065.025.0,65.03

.05.03.043.0<<=--=--=P L P L I ωωωω

(2)压密前干密度30.071000

1.4kg/m 50

s d m V ρ?===

由1-=d

w s d e ρρ

，得：

压密前孔隙比：9.014.11

7.21=-?=e

压密后孔隙比：6.017

.11

7.22=-?=e

孔隙比减少：3.06.09.021=-=-=e e e

4、有一砂层，其天然饱和重度320.3kN/m sat γ=，土粒相对密度为 2.7，试验测得此砂最

松时装满10003m 容积需干砂1450g ，最密实状态时需要干砂1750g 。求相对密实度是多少？

解：由w s sat e e d γγ++=1)(，得1017.23.20?++=e

e

，得65.0=e

砂最松时，砂砾体积3min min 1450

537cm 1 2.7

s s w s m V d ρ==

=? 砂最密时，砂砾体积：

3max max 1750

648cm 1 2.7s s w s m V d ρ===?

54

.0648648

1000max min =-==s V V V e

86.0537537

1000min max =-==

s V V V e

66

.054.086.065

.086.0min max max =--=--=

e e e e D r

5、某土压缩系数为0.16MPa -1，强度指标2030kPa c ??==，。若作用在土样上的大小主应力分别为350kPa 和150kPa ，问：（1）该土样是否破坏？（2）若小主应力为100kPa ，该土样能经受的最大主应力为多少？ 解 （1）破裂角304545602

2

φ

α?

=?+

=?+

=?

131311()()cos 22

2

11

(350150)(350150)cos 260200kPa 22

σσσσσα

=++-=?++?-??=

1311

()sin 2(350150)sin 26086.6kPa 22

τσσα=

-=?-??= tan 20200tan30135.5kPa 86.6kPa c τσφ'=+=+??=>

由上面的计算，可以得到该土样不会发生破坏。

（2）若最小主应力为100kPa ，则该土样经受的最大主应力为：

2132tan (45)2tan(45)

22

3030100tan (45)220tan(45)369.3kPa

22

c φφσσ=?++?+??

=??++???+=

6、已知：地基土的抗剪强度指标10kPa 30c ??==，。求：当地基中某点的最大主应力1400kPa σ=，而小主应力3σ为多少时，该点刚好发生剪切破坏？

解 根据题意得到：

2312tan (45)2tan(45)

22

3030400tan (45)210tan(45)121.8kPa

22

c ??

σσ=?--?-?

=??--???-=o

7、某三级公路有一段陡坡路堤，其横断面如图所示。已知填料容重3

18.7/kN m γ=，基底摩擦系数0.38f =，堤顶荷载为汽车-15级。试计算该路堤是否稳定。

33°

41°

21°30′

6°

8m

8m

1:1.751:1

.51

2

3

4

7.5m h 0

用传递系数法验算陡坡路堤稳定性示意图

解：计算汽车-15级荷载的换算土柱高，将换算的土柱高布置在全路基顶宽上。

022000.9318.7 5.5 4.2

nG h m Bl γ?=

==?? 设路堤沿原地面滑移，采用传递系数法，将堤身划分为4块，取安全系数 1.25s K =，按

公式下面的公式计算各块的剩余下滑力，列于表中。

[]111

(sin cos )(cos sin )i i i i i i i i i i i i i i s

F W Q c l W Q f F K αααα?--=+-+-+

1111

cos()sin()i i i i i i s

f K ?αααα---=---

表1 陡坡路堤的稳定性计算表

由于最后一块的剩余下滑力4294.7k F N =，路堤不稳定，需加以处理，可以采取支挡或加固措施。