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~logp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DlA2的平分线A3,, 与 e~logp 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pc。

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kc1?0.1752(l/b?1,z/b?1) 子区Adbj: 查表得kc2?0.2034(l/b?3,z/b?1) 子区cefA: 查表得kc3?0.1999(l/b?2,z/b?1) 子区fhdA: 查表得kc4?0.2370(l/b?1.5,z/b?0.5) 子区fgiA: 查表得kc5?0.2315(l/b?1,z/b?0.5) 故A点下10m的附加应力

?z?(kc1?kc2)p1?(kc3?kc4?kc5)p2?(0.1752?0.2034)?100?(0.1999?0.2370?0.2315)?50 ?48.13kPa2． 435.4kPa 3． 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：

v?K 或

?h?Ki lQ?vA?KiA

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。

2. 公式推导是基于中心垂直均布荷载推导的，因此不适合偏心的和倾斜荷载。

3. 公式推导中假定任意深处各方向上的应力相等，不符合实际。

三、

1． 17.20kPa

4．

c?60kPa;??17.9?

5． 1.2×10-3cm/s

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