土力学试题答案(港航、土木基地05).doc

20072008学年第一学期土力学期末试卷港航专业2005级、土木基地班2005级班级 学号 姓名 成绩 仔细阅读以下资料并回答问题资料1：北江大堤某段地质环境条件及问题的提出北江某堤段是事故多发地段，资料显示该段地下水与江水之间水力联系十分密切。 以下是历史记载的部分现象：（现象1）雨季高水位时堤身单薄处堤脚排水沟渗流量加大，水迹为黄褐色，从堤脚排水沟两侧溢出。部分堤段坡脚湿润、渗水，局部冒浊水。（现象2）97年洪水过后大堤迎水坡（靠河道一侧的堤坡）坡顶出现裂缝，堤脚有隆起、崩塌现象。资料2：土性资料为消除堤防隐患，2000年，相关单位对大堤进行修复、加固处理，堤身加固用土的基本参数见表1。对坝后地层进行压渗（在原地层上大面积覆盖4米厚的砂土）处理，如附图（堤后地层剖面示意图）所示，最上一层为压渗层砂土，下面为原地表粘土层，粘土层下有一层渗透性很强的砂砾石层，砂砾石层中存在承压水。为考察修复加固效果，2004年，管理单位邀请专家对大堤安全进行评估鉴定。鉴定报告的部分内容如下。表1：堤身填土的主要物理性质指标天然重度(g/cm3)土粒比重孔隙比塑限(%)液限(%)Ccu(kPa)cu堤身填土1.902.70.77820.032.02025评估鉴定时，为验证堤身填土是否满足设计方案，在堤身以及填土的取料场取样进行原状样试验和击实试验。试验结果分析摘要如下（部分数据见表1）： 堤身以及料场取土的不同部位取样土的性质差异较大，试验结果数据差异也较大，具体表现为不同土样最大干密度、最优含水量变化较大。分析认为：其击实特性主要受界限含水量控制，也即与风化后生成的高岭土、蒙脱土或其它高活性的胶体含量多少有很大关系，不同位置的蒙脱土和高活性胶体分布不均匀，当蒙脱土和高活性胶体含量较高时，最大干密度较低，最优含水率较高。土样击实曲线显示，绝大部分土样含水率对干密度值影响较大，大堤填筑的土料含水率高于最优含水率，偏高26.5。资料3：堤坡稳定安全复核为验证大堤堤坡是否稳定安全，对堤坡进行了稳定安全复核。堤坡稳定安全的分析主要采用瑞典条分法的有效应力法。土料参数采用安全鉴定地质复查试验分析成果（见表1）。大坝浸润线采用原型观测成果。分析结论如下：上游堤坡稳定控制工况为水位非常降落时，其最小安全系数为：采用有效应力法计算时为1.282，采用总应力法计算时为1.313。下游堤坡控制工况为设计洪水位，其最小安全系数为1.331。在各种工况下堤坡抗滑稳定安全系数大于规范规定的数值，上、下游坝坡稳定。请回答与计算以下问题（总分100分）1 分别根据资料1中的现象1和现象2，回答这两种现象叫什么，并应用土力学知识，叙述发生这些现象的原因。（5+5共10分）管涌（5分）渗透变形、流土可酌情给分滑坡（5分）如果因为坡脚隆起而回答流土的可以加分2 根据表1计算浮重度、饱和重度、干重度、含水率、饱和度、塑性指数以及液性指数（14分）每问两分，公式对而数字错的酌情给分=9.6KN/m319.6KN/m315.21.9/1.1519-1=25%87%120.423 根据地层剖面示意图，以压渗砂层上表面为基准，粘土层下部的承压水头多高时能使粘土层发生流土？（10分）,7.6m：如果因为没有看清楚地面线而计算出11.6或者15.6可以给分4 根据地层剖面示意图（假定压渗砂层为大面积均布荷载，不考虑其它因素，压渗前后地下水位一致，如图），计算堤后粘土层压渗层填筑引起的压缩量（粘土层的=0.25MPa-1）。（10分）40mm：计算正确而单位搞错可以酌情给分5 土层的沉降一般由哪三部分组成？什么叫固结？利用粘土的固结性质说明压渗砂层后粘土层在相同时间间隔内的沉降增量为何会越来越小？（10分）（1）瞬时沉降、主固结沉降、次固结沉降（2）固结：土的压缩随时间增长的过程/孔隙水应力消散的过程/有效应力增加的过程（都可以）（3）利用e-t关系解释/利用Tv解释/利用渗透性质解释/利用压缩与固结性质解释（都可以）6 什么是土的抗剪强度？如果表1中的CU试验是在围压为200kPa时候进行，试样剪破时Af=1，求土的有效强度指标c，（10分）（1） 对外荷载产生的剪应力的极限抵抗能力（2） 0，,34.57 什么叫主动土压力？根据地层剖面示意图，现在远离大堤处修建一挡土墙，不考虑建筑物荷载，不考虑渗流，计算挡土墙上的主动土压力（只计算压渗砂土层和粘土层）（6分）（1） 档土墙远离填土，当填土达到极限平衡时，挡土墙上的土压力。=1/3,（2） 0，交接面上24，交接面下4，22，土压力合力：1008 什么叫有效应力原理？什么叫砂土的液化？解释资料中堤基什么条件下会发生液化。（6分）（1） 总应力为孔隙水应力和有效应力之和（2） 饱和砂土，震动荷载时，孔隙水应力升高，有效应力降低到0，抗剪强度降到0（3） 地震或者大震动荷载9 建筑物地基破坏有哪几种形式？建筑物地基承载力的确定方法有哪些？结合资料提出设计思路。（6分）整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲剪破坏；理论公式、现场试验、规范以下5题任选3题进行回答，多答只按前3题给分（共18分）10 根据资料2的击实试验，结合成土矿物与土体压实特性回答，为何不同部位的土样最优含水率与最大干密度差异较大？土料含水率对干密度大小如何影响，为什么有这种影响规律？ （6分）（1） 从矿物成分和不均匀性回答（2） 从最优含水率角度回答11 什么叫蠕变？请回答土体蠕变对堤防边坡长期稳定性的影响。（6分）(1) 恒剪应力情况下应变随时间增长(2) 从边坡荷载不增加的情况下分析变形增长，边坡滑动破坏，安全性降低角度论述12 什么叫残余强度？对于堤防加固后的边坡稳定计算时，针对历史上一直稳定的堤坡和曾经滑动的堤坡，如何考虑强度参数的选取？（6分）（1） 超固结土随着剪切过程强度达到峰值后降低，最后趋于稳定（2） 稳定取峰值强度，滑动取残余强度13 试分别讨论江水位稳定高水位时期、江水迅速上涨时期、江水快速下降时期以及江水低水位时期这4种情况下的堤身迎水坡稳定安全系数大小，分析为什么有此结果（6分）从土的有效重度取值、渗流力的方向、强度指标的选取方面论述14 试说出任意两种边坡稳定安全系数计算方法，并详细阐述其中一种方法的基本假定、适用范围与计算步骤（6分）无粘性土、整体圆弧滑动、瑞典条分法、毕肖普法、杨布法等（均可）1江水位4m 厚压渗砂层，2000年填筑=