土力学期末试卷及标准答案

01级土力学期末试卷及标准答案，2003.12

1. 频率曲线: 粒组频率曲线：以个颗粒组的平均粒径为横坐标对数比例尺，以各颗粒组的土颗粒含量为纵坐标绘得。

2. 塑性指数：液限和塑限之差的百分数（去掉百分数）称为塑限指数，用Ip表示，取整数，即：Ip=wL－Wp。塑性指数是表示处在可塑状态的土的含水率变化的幅度。

3. 流土:流土是指在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒同时启动而流失的现象。

4. 超固结比：把土在历史上曾经受到的最大有效应力称为前期固结应力，以pc表示；而把前期固结应力与现有应力po＇之比称为超固结比OCR，对天然土，OCR>1时，该土是超固结土，当OCR＝1时，则为正常固结土。

5. 容许承载力：地基所能承受的最大的基底压力称为极限承载力，记为fu．将F除以安全系数fs后得到的值称在地基容许承载力值fa,即fa＝fu／fs

6. 砂土液化：是指砂性土在循环荷载作用或者在动力荷载作用下，孔隙水应力增加有效应力为零，从而导致其抗剪强度丧失的过程。

二、简答题(共36 分)

1. 其它条件相同情况下，超固结粘土的沉降一定小于正常固结粘土的沉降吗？为什么？(10分)

是的(2分)。因为和正常固结粘土相比，超固结粘土孔隙比比正常固结土小，如果现有有效应力相同，则在某荷载增量作用下，超固结土是沿再压缩曲线压缩，而正常固结土沿压缩曲线压缩。由于同一土质，再压缩曲线肯定比压缩曲线缓，即再压缩指数比压缩指数小，因此，超固结粘土沉降比正常固结土小。(8分)

2. 什么是有效应力原理？图中，地基土湿重度、饱和重度和浮重度分别为、和，水重度，M点的测压管水柱高如图所示。写出M点总应力、孔隙水应力、有效应力、自重应力的计算式。(8分)

答：由外荷在研究平面上引起的法向总应力为б，那么它必由该面上的孔隙力u和颗粒间的接触面共同分担，即该面上的总法向力等于孔隙力和颗粒间所承担的力之和，即б=б＇＋u。（2分）

M点总应力：（1分）

M点孔隙水应力：（1分）

M点有效应力：（2分）

M点自重应力：（2分）

3. 土坡发生滑动的滑动面有哪几种形式？分别发生在何种情况？没有渗流的情况下的粘性土坡的稳定安全系数可以有哪几种方法计算？（10分）

土坡发生滑动的滑动面有：圆弧、平面、复合滑动面(3分)。圆弧滑动通常发生在较均质的粘性土坡中；平面滑动通常发生在无粘性土坡中；复合滑动面发生在土坡土质很不均匀的土坡中。(4分)

没有渗流的情况下，粘性土坡的稳定安全系数计算方法有：φ＝0分析法、瑞典条分法、简化毕肖普法。(3分)

4. 地基破坏的型式有哪几种？未修正的太沙基极限承载力公式适用于哪种破坏型式的地基？利用太沙基极限承载力公式具体说明地下水位的位置对承载力是如何的影响？（8分）答：有整体剪切破坏，局部剪切破坏和冲剪破坏．（3分）；未修正的太沙基极限承载力公式适用于整体剪切破坏的条形基础的地基。(2分)

太沙基极限承载力公式。地下水位埋深较大时，式中第1、2项中的γ均不受影响；若地下水位在基底处，则第1项中的γ应用浮容重，承载力降低；若地下水位上升到地面处或以上时，则第1、2项中的γ均应用浮容重，承载力进一步降低；(3分)

三、计算题(共52 分)

1 . 某一取自地下的试样，用环刀法测定其密度。环刀的体积为60cm3，环刀质量为50g，环刀加湿土质量为172.5g，环刀加干土质量为152.0g，试计算该土样的含水率、天然密度、干密度。（6分）

解：m=172.5-50=122.5g; ms=152.0-50=102.0g V=60cm3

g/cm3

g/cm3

2 . 某砂土地基中间夹有一层厚2m的正常固结粘土层。地下水位在地面以下2m深处。砂土层的饱和重度21kN/m3，湿重度19kN/m3。粘土层的天然孔隙比1.0，饱和重度20kN/m3，压缩指数Cc=0.4，固结系数Cv=2.0×10-4层cm/s。今在地面大面积堆载100kPa。（1）堆载施加瞬时，测压管水头高出地下水位多少米？（2）粘土层压缩稳定后，图中h 等于多少米？（3）试计算粘土层的最终压缩量（不必分层）。（4）堆载施加30天后，粘土层压缩量为多少？（假定土层平均固结度可用确定）（12分）

解：（1）对饱和土，B＝1

加载瞬时，kPa

m

(2) 压缩稳定后，超孔隙水应力完全消散

h=0

(3) kPa

kPa kPa

m

(4)

St=U*S=0.29*15=4.35cm

3. 对一完全饱和的正常固结土试样，为了模拟其原位受力状态，先在周围压力σｃ=100ＫＰａ作用下固结，然后再在Δσ3＝０的情况下进行不排水剪试验。若该土的固结不排水强度指标φcu=20°，破坏时的大主应力σ1应为多大?，同时测出破坏时的孔隙水应力uf=50kPa，试求：（１）该试样的不排水强度Cｕ；（２）破坏时试样中的有效主应力σ＇1及σ＇3；（３）破坏时的孔隙水应力系数Ａf；（４）有效应力强度指标c', φ'。(14分)

解：(1) σ3f＝σｃ=100kPa；ccu=0

kPa

故Cu=(σ1-σ3)/2=(416-100)/2=150 kPa (2分)

(2)、σ＇1＝σ1-uf=416-50=366 kPa; σ＇3＝σ3-uf=100-50=50 kPa (2分)

(3)、 (2分)

(4)、正常固结土，Ccu=0; C＇=0

φ＇＝49.4°(2分)

4. 墙背直立的光滑挡土墙，墙高为10ｍ，两层填土的性质指标如下图所示，上层粘土厚度5m，试求作用在墙背上总的主动土压力大小，并绘出压力分布图（不必求土压力作用点）（12分）

解：对第一层土，

m

B点以上的主动土压力：

pa1=r1H1’ka1－2c =20×3.43×tg232.5-2×10×tg32.5=15.1 kPa (2分)

B点交界面下：pa2=r1H1’ ka2－2c2 =20×3.43×tg230-0=22.87 kPa (2分)

C点：pa3=（r1H1’＋r2H2）ka2－2c2 (2分)

=（20×3.43＋18×5）×tg230-0=52.87 kPa

Pa=0.5×3.43×15.1＋0.5×5×（22.87+52.87）

=215.25 kN/m (2分)

00级土力学试卷及标准答案

（土木、交通类）2002.12

一、名词解释(每题3 分)

1. 最优含水率:对于一种土，分别在不同的含水率下，用同一击数将他们分层击实，测定含水率和密度然后计算出干密度，以含水率为横坐标，以干密度为纵坐标，得到的压实曲线中，干密度的随着含水率的增加先增大后减小．在干密度最大时候相应的含水率称为最优含水率．

2. 管涌：管涌是渗透变形的一种形式．指在渗流作用下土体中的细土粒在粗土颗粒形成的空隙中发生移动并被带出的现象．

3. 前期固结应力：土在历史上曾受到的最大有效应力称为前期固结应力

4. 被动土压力：当挡土墙向沿着填土方向转动或移动时，随着位移的增加墙后受到挤压而引起土压力增加，当墙后填土达到极限平衡状态时增加到最大值，作用在墙上的土压力称为被动土压力。

5. 粘土的残余强度：粘性土在剪应力作用下，随着位移增大，超固结土是剪应力首先逐渐增大，而后回降低，并维持不变；而正常固结土则随位移增大，剪应力逐渐增大，并维持不变，这一不变的数值即为土的残余强度。

二、是非题(每题1 分)

1．附加应力大小只与计算点深度有关，而与基础尺寸无关。（×）

2．完全饱和土体，含水量w=100％（×）

3．固结度是一个反映土体固结特性的指标，决定于土的性质和土层几何尺寸，不随时间变化。(×)

4．饱和土的固结主要是由于孔隙水的渗透排出，因此当固结完成时，孔隙水应力全部消散为零，孔隙中的水也全部排干了。（×）

5．土的固结系数越大，则压缩量亦越大。（×）

6．击实功能（击数）愈大，土的最优含水率愈大。（×）

7．当地下水位由地面以下某一深度上升到地面时地基承载力降低了。（√）

8．根据达西定律，渗透系数愈高的土，需要愈大的水头梯度才能获得相同的渗流速度。（×）9．三轴剪切的CU试验中，饱和的正常固结土将产生正的孔隙水应力，而饱和的强超固结土则可能产生负的孔隙水应力。（√）

10．不固结不排水剪试验得出的值为零（饱和粘土）。（√）

三、填空题(每题3 分)

1 .土的结构一般有___单粒结构__、__蜂窝状结构__和___絮状结构__等三种，其中__絮状结构____结构是以面～边接触为主的。

2. 常水头渗透试验适用于_透水性强的无粘性土___土，变水头试验适用于__透水性差的粘性土_。

3. 在计算矩形基底受竖直三角形分布荷载作用时，角点下的竖向附加应力时，应作用两点，一是计算点落在___角点___的一点垂线上，二是B始终指___宽度___方向基底的长度。