河海大学2005年海洋专业土力学试卷及答案

2005～2006学年第一学期土力学试卷

（海洋工程2003级）

班级学号姓名得分

1 填空题(每空0.5分，共10分)

1-1 成土矿物分为原生矿物和次生矿物两大类，其中次生矿物主要是粘土矿物。常见的粘土矿物有高岭石、伊利石和蒙脱石三类。

1-2 土中水除了一部分以结晶水的形式紧紧吸附于固体颗粒的晶格内部以外，还存在吸着水和自由水两大类，其中自由水又可分为毛细水和重力水两种类型。

1-3 对A、B、C三种土样进行颗粒分析试验，其粒径分布曲线如图1-3所示，从图中看出级配良好的是B土样。

图1-3

1-4 按照渗透水流所引起的局部破坏特征，土体的渗透变形可分为流土和

管涌两种基本形式。

1-5 在三维应力边界条件下，饱和土体地基受荷载作用后产生的总沉降量可以看作由三部分组成，包括：瞬时沉降、主固结沉降和次固结沉降。

1-6 为了考虑固结程度和排水条件对抗剪强度的影响，根据加荷速率的快慢将直剪试验划分为快剪、固结快剪和慢剪三种试验类型。

1-7 在进行边坡稳定分析时常采用各种条分法。其中假定圆弧面为滑动面的方法有瑞典条分法和毕肖普条分法等；而适用于非圆弧滑动面的分析方法有杨布条分法和不

平衡推力法等。其中瑞典条分法法不考虑条间力的作用。

2 判断题(在正确的说法后打√，错误的说法后打×；每小题1分，共10分)

1完全饱和土体，含水量w =100％。 （ × ） 2 两个试样，它们的体积相同，含水量相同，土粒比重也相同，故其重量也一定相同。（ × ） 3 渗透力的大小与水力坡降有关，与土的性质无关。 （ √ ） 4 粘性土的残余强度与应力历史无关。 （ √ ） 5 欠固结土和正常固结土的超固结比都等于１。 （ √ ） 6 不固结不排水剪试验得出的u ?值为零（饱和粘土）。 （ √ ） 7 被动土压力p P 远远大于主动土压力a P ，因此p P 对挡土结构的稳定是不利的。 （ × ） 8 按库仑理论，在许多假定的滑动面中，真正的主动破坏面是沿该面算得的（按主动破坏

分析得的）土压力最大者。 （ √ ） 9 前期固结应力指土体在历史上曾经受到过的最大有效应力。 （ √ ） 10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。 （ × ）

三 名词解释(每小题5分，共20分)

1 管 涌：

答：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。

2 砂土的液化：

答：对于饱和疏松的粉细砂，当受到突发的动力荷载时，由于动剪应力的作用有使体积缩小的趋势，由于时间短来不及向外排水，因此就产生了很大的孔隙水应力。按有效应力原理， ()f tg u tg τσ?σ?'''==-，当动荷载引起的超静孔隙水应力u 达到σ时，则有效应力0σ'=，其抗剪强度0f τ=，无粘性土地基将丧失其承载力，土坡将流动塌方。

3 粘性土土坡稳定分析中考虑渗流作用的“代替法”：

答：代替法就是在土坡稳定分析重用浸润线以下，坡外水位以上所包围的同体积的水重对滑动圆心的力矩来代替渗流力对圆心的滑动力矩。

4 被动土压力：

答：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。

四、简述题(每小题5分，共20分)

1.简述影响土压实性的因素。

答：土压实性的影响因素主要有含水率、击实功能、土的种类和级配以及粗粒含量等。

（1分）对粘性土，含水率的影响主要表现为当含水率较低时，相同击实功能下所获得的干密度较低，随着含水率的增大，所得到的干密度会逐渐提高；当达到某含水率时，对应击实功能下会得到最大干密度，对应含水率称为最优含水率；随着含水率的提高，最大干密度反而会减小。（1分）击实功能的影响表现为：击实功能越大，所得到的土体干密度也大；最优含水率随击实功能的增大而减小。（1分）土类和级配的影响表现在：粘性土通常较无粘性土压缩性大；粘粒含量大，压缩性大；级配良好，易于压密，干密度大；（1分）粗粒含量对压实性有影响，大于5mm粒径的粗粒含量大于25％－30％时，需对轻型击实试验的结果进行修正。（1分）

2. 简述用分层总和法求基础沉降的方法步骤。

答：

1根据作用在基础上的荷载的性质，计算基底压力和分布(1分) 2将地基分层．(0.5分) 3计算地基中土的自重应力分布(0.5分) 4计算地基中垂向附加应力分布(0.5分) 5按算术平均求各分层平均自重应力和平均附加应力(0.5分) 6求第I层的压缩量，(1分) 7将各个分层的压缩量累加，得到地基的总的沉降量. (1分)

3 长江大堤挡水示意图如图2所示，试分别讨论洪水期洪峰到达使江水位上升过程及洪峰过后江水位下降过程中渗流作用对大堤挡水面和背水面土坡稳定性的影响。

答：洪峰到达时，产生朝向坡外的渗流作用，对Array挡水面土坡稳定产生有利影响，对背水面土坡

稳定产生不利影响。（2.5分）

洪峰过后江水位下降过程中，提内水位高于江图2

水位，产生朝向长江的渗流作用，对挡水面土坡稳定产生不利影响，对背水面土坡稳定影响较小，此时仍然维持向坡外的渗流，但其不利影响将逐渐减弱。 （2.5分）

4地基破坏的型式有哪几种？各有什么特征？根据承载力的理论计算公式来看，影响浅基础地基承载力的主要因素有哪一些？ 答：

整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪。特征：（略）（2分） 理论公式法、规范方法和试验方法。（2分）

土体容重和强度指标c 、?，基础宽度b ，基础埋深d ，地下水位等。（1分）

五计算题(每小题10分，共40分)

1 某土样含水率w ＝16％，土粒比重s G ＝2.70，现对其进行击实试验，测定击实后的湿密度为ρ＝1.95g/cm 3，试求击实土样的干密度和孔隙比。

解：

1.95/1.161d w

ρ

ρ=

==+ 1.68 g/cm 3 （5分）

1s w d G e

ρ

ρ=+，e ＝2.7/1.68-1＝0.607 （5分）

2 墙背直立的光滑挡土墙，墙高为10ｍ，两层填土的厚度与性质指标如图3所示，试求作用在墙背上总的主动土压力(不求作用点位置)，并绘出压力分布图。

解：对第一层土，

2211tan (452)tan (45202)0.49a k ?=-=-=

011

0.48q

z m γ=

=

2222tan (452)tan (45302)13a k ?=-=-=

图3

3

3

B 点以上的主动土压力：

11111239.9a a a e q k H k c kpa γ=?+?-= (2分)

B 点交界面下：

22112236.7a a a e q k H k c kpa γ=?+?-= (2分)

C 点：

3211222()270a a a e q k H H k c kpa γγ=?++?-= (2分)

P=（0.5×39.9×（5-0.48））＋0.5×（36.7＋70）×5=356.9kPa （2分）

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=140kpa 作用下固结，然后再在Δσ3＝０的情况下进行不排水剪试验，测得其破坏时的σ 1 =260，同时测出破坏时的孔隙水应力Ｕf =110kpa ，试求：（１）该试样的不排水强度C ｕ；（２）破坏时试样中的有效主应力σ1＇及σ3＇；（３）破坏时的孔隙水应力系数Ａf ；（４）试样的固结不排水抗剪强度指标C cu 、φcu 和有效应力强度指标c', φ'。 解：

1、σ3＝σｃ=140kPa ；σ1＝260kPa;

故 Cu=(σ1-σ3)/2=(260-140)/2=60 kPa (2分) 2、σ＇1＝σ1-u f =260-110=150 kPa;

σ＇3＝σ3-u f =140-110=30 kPa (2分) 3、 ()13110

0.92260140

f

f f

u A σσ=

=

=-- (2分)

4、正常固结土，Ccu=0; C ＇=0 (2分)

1313260140

sin 0.3260140

cu σσ?σσ--=

==++ φcu ＝17.5° (1分)

1

3

'

1

3

''''

15030

sin 0.66715030

σσ?σσ--===++ φ＇＝41.8° (1分) 4 如图4-1为一堆场地基剖面，砂土层厚度3m ，粘土层厚度3m ，其下为不透水层。地下

水位在地面以下2m 。在堆场表面施加了150kPa 大面积堆载。粘土层压缩e-p 曲线如图4-2

A

B

39.9kPa 36.7kPa

70kPa

所示。

（1） 试计算粘土层最终将产生的压缩量；（2）从粘土层中心取出一个试样做固结试验

（试样厚度2cm ，上下均放透水石），测得当固结度达到80％时需要7min ，求当天然粘土层的固结度达到80％时需要多少天。

解：（1）

cz σ粘土中心＝17*2+9.2*1+9.2*1.5＝57 kPa

p1=57 kPa (1分) p2=57+150=207 kPa (1分)

e0=0.6 , e1=0.73 (1分) S=(0.73-0.6)/1.73*3=0.225m (2分) （2）

Tv1=Tv2 (1分) Cv1=Cv2 (1分)

12

22

12

(/2)t t H H = (1分) t2=7*3002/12=630000min=437.5d (2分)

不透水层

图4-2