土力学(远程教育之一)试题及答案

《土质学与土力学》试题（A卷）一、选择题：（每题3分，计24分）(1)饱和土的组成为：______(A)固相(B)固相＋液相(C)固相＋液相＋气相(D)液相(2)土不均匀系数越大，说明土的级配：______(A)越差(B)不一定(C)越好（D）两者无关系(3)已知土样试验数据为：含水量10%，液限38%，塑限20%，则该土的塑性指数为：______(A)8 (B)13 (C)18 (D)23(4)在下列指标组中全部直接由试验测定的为：__ ____(A)天然重度、含水量、干重度(B)土粒密度、天然重度、含水量(C)土粒密度、天然重度、孔隙比（D）含水量、干重度、孔隙比(5)渗流的理论平均流速与真实流速相比：___ ____(A)平均流速＝真实流速(B)平均流速>真实流速(C)平均流速<真实流速(D)两者无相关性(6)下列何种土层最容易发生管涌：_________(A)一般粘土层(B)均匀粗砂层(C)粗砂与粉砂互层(7)目前地基附加应力计算中对地基土采用的基本假设之一是：__ _____(A)非均质弹性体(B)均质线性变形体(C)均质塑性体(D)均质非线形体(8)(1) 基底总压力与基底附加压力哪一个大？__ ____(A)基底附加压力(B)基底总压力(C)二者相等（D）无法确定二、简答题：（每题6分，计36分）1.土中常见的粘土矿物有哪几类？它们各自的结构构造特点如何？2.淤泥质土有哪些特点？它们对土的性质有什么影响？3.渗透变形有哪几种形式？各有什么特征？4.基础底面下什么部位的剪应力最大？这在工程上有什么意义？5.请说明如何利用室内压缩曲线确立土的先期固结压力。

6.简述极限平衡理论三、计算题：（前两题每题15分，第3题10分，计40分）1．如图，地基分别作用均布基底附加应力p1=100kPa和p2=50kPa，试用角点法计算A点下10m处的附加应力。

2．土样内摩擦角为26°，粘聚力为40kPa，若土样所受小主应力为120kPa，则土样剪切破坏时的大主应力为多少？3. 将某粘土试样置于渗透仪中进行变水头渗透试验，当试验经过的时间 t为1小时时，测压管的水头高度从h1=310.8cm降至h2=305.6cm。

已知试样的横断面积A 为32.2cm2，高度l为3.0cm，变水头测压管的横断面积A'为1.1cm2，求此土样的渗透系数k值。

A卷参考答案：一、B C C B C C B B二、1．有高岭石，蒙脱石和伊利石。

高岭石由一层硅氧四面体晶片和一层铝氧八面体晶片结合，形成一个单位晶胞；晶胞间由较强的氢键联结，水较难渗入，颗粒较粗，亲水性弱，其稳定性较蒙脱石和伊利石好些，膨胀性和压缩性都较低。

蒙脱石单位晶胞上下面均为硅氧四面体晶片，中间夹一个铝氧八面体晶片，晶胞两边都带有相同氧原子联结，既弱也不稳定，水分子可以很容易楔入其间，故含蒙脱石多的土对环境干湿变化较敏感，当湿度增高时易膨胀，失水时易收缩比产生收缩裂隙。

伊利石是含钾量较高的原生矿物经化学风化的产物，其晶格构造与蒙脱石相似，不同的是四面体中硅被铝多替代，由钾离子补偿晶层正电荷的不足。

这种联结较高岭石联结弱，但比蒙脱石层间水分子的联结要强，所以性质界于两者之间。

2．高孔隙比、饱水、天然含水率大于液限孔隙比常见值为1.0～2.0；液限一般为40％～60％，饱和度一般>90％，天然含水率多为50～70％。

未扰动时，处于软塑状态，一经扰动，结构破坏，处于流动状态。

透水性极弱：一般垂直方向地渗透系数较水平方向小些。

高压缩性：a1~2一般为0.7～1.5Mpa－1，且随天然含水率的增大而增大。

抗剪强度很低，且与加荷速度和排水固结条件有关。

较显著的触变性和蠕变性。

3．土的渗透变形类型就单一土层来说主要有流砂和管涌两种基本型式。

流砂：在向上的渗透水流作用下，表层土局部范围内的土体或颗粒群同时发生悬浮、移动的现象称为流土或流砂。

只要水力坡降达到一定的大小，都会发生流土破坏。

管涌：在渗透水流作用下，土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动．以至流失；随着土的孔隙不断扩大，渗透流速不断增加．较粗的颗粒也相继被水流逐渐带走，最终导致土体内形成贯通的渗流管道，造成土体塌陷，这种现象称为管涌。

4．一般来讲，基础地面中心线下附加剪应力最小，而荷载（基础）边缘的剪应力最大。

故位于基础边缘下的土容易发生剪切滑动破坏而出现塑性变行区，在工程上应该格外注意这一带的土体稳定情况。

5．如图，确定先期固结压力步骤如下：(1)从e~log p曲线上找出曲率半径最小的一点A，过A点作水平线A1和切线A2;(2)作ÐlA2的平分线A3,, 与e~log p 曲线中直线段的延长线相交于B点;(3)B点所对应的有效应力就是先期固结压力p c。

6．是研究土体处于理想塑性状态时的应力分布和滑裂面轨迹的理论。

它不仅用来求解地基的极限承载力和地基的滑裂面轨迹，也可以求挡土墙土压力、边坡的滑面轨迹等有关土体失稳所涉及的问题。

由于这种理论分析方法解题复杂，但对于求解地基极限承载力，这种方法则是主要的理论基础。

在理想弹一塑性模型中，当土体中的应力小于屈服应力时，应力和变形用弹性理论求解，这时土体中每一点都应满足静力平衡条件和变形协调条件。

当土体处于塑性状态时应满足极限平衡条件。

极限平衡理论就是根据静力平衡和极限平衡条件所建立起来的理论。

三、1．A 点位于5个子区域的角点.子区jacA: 查表得)1/,1/(1752.01===b z b l k c子区Adbj: 查表得)1/,3/(2034.02===b z b l k c子区cefA: 查表得)1/,2/(1999.03===b z b l k c子区fhdA: 查表得)5.0/,5.1/(2370.04===b z b l k c子区fgiA: 查表得)5.0/,1/(2315.05===b z b l k c故A 点下10m 的附加应力kPap k k k p k k c c c c c z 13.4850)2315.02370.01999.0(100)2034.01752.0()()(2543121=⨯-++⨯+=-+++=σ2． 435.4kPa3． 4.8×10-7cm/s《土质学与土力学》试题（B卷）一、选择题：（计24分，每题3分）(1)观测孔a、b的水位标高分别为3.50和3.20m，两孔的水平距离为20m。

则ab段的平均水头梯度为：___ ____(A)0.020 (B)0.015 (C)0.025 (D)0.010(2)地基土的塑性指数越大，则地基土的渗透系数：__ _____(A)越大(B)越小(C)不变(D)无关(3)已知土样试验数据为：含水量10%，液限38%，塑限15%，则该土的塑性指数为：___ ____(A)8 (B)13 (C)18 (D)23(4)何种土中最容易发生流土：__ _____(A)粉质粘土(B)粘质粉土(C)砂质粉土(D)粘土(5)筛分法适用的土粒直径为：_________(A)d>0.075 (B)d<0.075 (C)d>0.005 (D)d<0.005(6)粘性土的塑性指数越大，其粘粒含量：___ ___(A)越多(B)越少(C)可多可少(7)目前地基附加应力计算中对地基土采用的基本假设之一是：________(A)非均质弹性体(B)均质线性变形体(C)均质塑性体(D)均质非线形体(8)采用应力面积法计算地基最终沉降计算时，采用的地基土压缩模量：__ ____(A)与地基应力水平无关(B)随地基应力水平增大(C)随地基应力水平减小二、简答题：（计30分，每题6分）1.什么是粒组、粒度成分？请说明土的粒度成分的测定方法及各自的适用条件。

2.试分析影响土膨胀性和收缩性的因素。

3.何为达西定律？其适用条件是什么？4.基础底面总压力不变，如果埋置深度增加，对土中附加应力分布有什么影响？5.一维渗透固结理论有哪些基本假设？6.临塑荷载使用中需注意哪些问题三、计算题：（计40分，前两题每题15分，第3题10分）1．某矩形基础底面尺寸为2.00m×6.00m。

在基底均布荷载作用下，基础角点下10.00m深度处的竖向附加应力为4.30kPa，求该基础中心点下5.00m深度处的附加应力值。

2．对某土样进行直剪试验，在法向应力分别为100kPa、200kPa、300kPa、400kPa时，分别测得其破坏时土样最大剪应力为90kPa、122kPa、147kPa、180kPa。

求此土样的抗剪强度指标。

、3．将某砂土试样置于渗透仪中进行常水头渗透试验，已知试样的横断面积A为55.2cm2，高度l为10.0cm，水头高差为1.6m，达到渗流稳定后，量得10分钟内流经试样的水量为636cm，求此土样的渗透系数k值。

参考答案：一、B B D C A A B A二、1. 粒组：土颗粒按粒径大小、性质形似而划分的组别粒度成分：土中各粒组的相对百分含量，称为土的粒度成分不同类型的土，采用不同的分析方法。

粗粒土采用筛析法，细粒土采用静水沉降分析法。

筛析法：对于粒径大于0.075mm 的粗粒土，可用筛析法测定粒度成分。

试验时将风干、分散的代表性土样通过一套孔径不等的标准筛（20、2、0.5、0.25、0.1、0.075mm ），称出留在各个筛子上的土的质量，即可求出各个粗粒组在土样中的相对含量。

静水沉降分析法：对粒径小于0.075mm 的粉粒或粘粒,现有技术难以筛分，一般可根据土粒在水中匀速下沉时的速度与粒径的理论关系，用比重计法或移液管法测定。

2. 粘性土粘粒含量越多，亲水粘土矿物越多，膨胀性和收缩性越强。

土的天然含水量决定着土的胀缩程度：天然含水量高则膨胀性弱，收缩性强天然含水量低则膨胀性强，收缩性弱土的密实程度和连接强度也着影响着土的胀缩性水溶液介质的离子成分和浓度也影响土的膨胀性。

3. 1956年，达西利用图2所示试验装置，对砂土的渗流性进行了研究，发现水在土中的渗流速度与试样两端面间的水头差成正比，而与渗流长度成反比，故渗流速度可表示为：Ki lh Kv =∆= 或 KiA vA Q ==这就是著名的达西定律，层流状态下可以使用达西定律。

4. 可以减小地基土中的附加应力。

5. 1.土层为均匀，各向同性且完全饱和2.土的压缩完全由孔隙体积减小引起，土粒和水都不可压缩3.附加应力沿水平面无限均匀分布，压缩及渗透只在竖向发生4.孔隙水渗透符合Darcy 定律5.固结过程中渗透系数k 和压缩系数α均视为常数6.地面上作用着无限均布荷载，且为一次施加的6. 1. 公式推导是来自条形基础，若用于方形、圆形等基础时，偏于安全。