土力学试卷3.doc

同济大学职教学院本专科期终考试（考查）统一命题纸 A卷2004-2005 学年第 一 学期课程名称： 土力学 专业班级： 土木工程 学号：_此卷选为： 期终考试（ ），补考（ ）试卷教研室主任签名： 年 月 日 姓名：_ 一、 简答题（25分）1. 何谓土的粒度成分？答：土的粒度成分是指土中各种不同粒组的相对含量(以干土质量的百分比表示)，用以描述土中不同粒径土粒的分布特征。2. 何谓土的塑性指数？答：土的塑性指数Ip是指土处在塑性状态的含水率变化范围，即液限到塑限含水率的变化范围，满足：Ip=L-P ，习惯上用不带%的数值表示。3. 按达西定律计算出的渗流速度是土中水的假象流速还是真实流速？假象流速与真实流速有何关系？答：按达西定律计算出的渗流速度是假设水流通过包括骨架与空隙在内的过水断面时所具有的一种虚拟的假想流速，并非真实流速。假象流速V与真实流速之间存在如下关系：V=neu，其中ne为重力水流动的空隙体积(不包括结合水占据的空间)与岩土体体积之比，小于孔隙度n。4. 直剪试验有何优缺点？答：直剪试验的优点在于其设备简单、土样制备及试验操作方便，在实际工程中应用广泛，工程技术人员接受和掌握性高。缺点主要表现在以下几个方面：(1).剪切面限定在上下盒间的平面而非沿最弱面剪坏；(2).剪切面上切应力分布不均，竖向荷载会发生偏转(上下盒中轴线不重合)，主应力大小方向均在变化；(3).试验时不能严格控制排水条件，并且不能量测孔隙水压力；(4).剪切过程中土样的剪切面逐渐缩小，而在计算抗剪强度时仍按原截面积计算；(5).试验时上下盒间的缝隙易嵌入砂粒，使结果偏大。5. 已知某砂性土土坡的坡角为，砂土内摩擦角为，该土坡的稳定安全系数是多少？答：该砂性土土坡的滑动稳定安全系数可取为：K=tantan二、 某土样体积60，质量为105g，烘干后为80g。土粒比重为2.65。试求：土的天然重度、含水量w、孔隙比e、饱和度。（20分）解：(1).土的天然重度：=g=mVg=105g60cm39.8N/kg=17.15kN/m3(2).土的含水量：=mwms100%=m-msms100%=105g-80g80g100%=31.25%(3).土的孔隙比(两种算法)：e=sg1+-1=2.651039.810-31+0.312517.15-1=0.9875e=Vmss-1=0.9875(4).土的饱和度：Sr=VwVv=mwwV-Vs=(105-80)/1.060-80/2.65=0.839三、 某基础底面尺寸为44m，埋深2m，受中心荷载5000kN（包括基础自身及回填土重）的作用，地基土及性质指标见图及表，求基础中心线上粘土层的压缩量。（20分）压力P（kPa）50100200300粘土孔隙比e0.9600.9000.8350.7701.0m3.0m1.6m粉土 细砂 粘土 细砂 矩形均布荷载角点下竖向应力系数a/b z/b0.51.01.82.81.00.23150.17520.09960.0502解：采用分层总和法计算：(1)地基分层分层厚度不超过0.44m=1.6m，而基础埋深已经深入细砂层1m，故将细砂层下的2m平均分为2层，每层1m，下方粘土层为一层，厚1.6m。(2)计算自重应力(3)计算竖向附加应力基底平均附加应力为p0=500044-181-17.51kPa=277kPa注意到提供的数表是矩形均布荷载角点下竖向应力系数表，计算各分层点的竖向附加应力时将4m4m的正方形划分成4个小正方形再予以叠加，并计算各分层上下界面处附加应力的平均值n=l/bm=z/b系数42/2=13.0/2=1.50.127950.51182/2=14.0/2=2.00.089720.35892/2=15.6/2=2.80.05020.2008(4)将各分层自重平均值和附加应力平均值之和作为该分层受压后的总应力(5)计算1.6m厚粘土层的压缩量s=0.918-0.8591+0.9181600mm=49.2mm分层点 深度m自重应力kPa附加应力kPa层号层厚自重应力平均值kPa附加应力平均值kPa总应力平均值kPa受压前孔隙比受压后孔隙比分层压缩量02.035.5277.0-13.053.0141.81.044.2209.4253.6-24.070.599.41.061.8120.6182.4-35.6100.155.61.685.377.5162.80.9180.85949.2四、 某条形基础下地基中一点的应力为：=271kPa、 =79kPa、=60kPa。已知土的抗剪强度指标c=0、。试问：（1）该点是否剪损？（2）剪裂面与大主应力作用面夹角是多少？（10分）解：(1)应用土的极限平衡条件，可得土体处于极限平衡状态而大主应力1=271kPa时所对应的小主应力计算值为：3f=1tan245-2-2ctan45-2 =271tan245-302 =90.3kPa而3=79kPa3f，故该点处于剪损破坏状态。(2) 剪裂面与大主应力作用面夹角是(45+2)=60请检查一下题目中正应力是否应该是x、z，否则后面切应力条件没用五、 如图所示挡土墙墙背直立光滑，墙高5米，墙后填土面水平，其上作用均布超载q=20kPa，填土由两层土组成，填土性质指标如图所示。试求：（1）主动土压力强度及水压力强度沿墙高的分布；（2）主动土压力Ea及水压力Ew。（25）解：主动土压力系数Ka=tan2(45-2)，故Ka1=0.333，Ka2=0.589(1)由于第一层填土c=0，墙顶点处主动土压力pa0=qKa1=200.333kPa=6.67kPa 第一层底面处pa1=1h1+qKa1=18.02+200.333kPa=18.65kPa 第二层填土为粘性土 第二层顶面处pa1=1h1+qKa2-2c2Ka2=18.02+200.589-2100.589kPa=17.63kPa 若采用水土分算法，第二层有效重度=sat-w=19.0-9.8kNm3=9.2kNm3 第二层底面处pa2=1h1+h2+qKa2-2c2Ka2=18.02+9.23+200.589-2100.589kPa=33.89kPa 水压力强度：pw2=wh2=9.83kPa=29.4kPa (2)主动土压力合力：Ea=6.672+0.511.982+17.633+0.516.263kNm-1 =13.34+11.9