土力学答案1.doc

一、填空题（每空1分，共20分）1、强结合水 弱结合水2、土的天然密度 土的天然含水量 土粒相对密度（比重） 环刀法 烘干法 相对密度瓶法 3、常水头 变水头4、185、粘聚力 内摩擦角6、极限平衡7、整体剪切破坏 局部剪切破坏 冲切破坏8、正常固结土 超固结土 欠固结土二、名词解释（每题4分，共20分）1、潜蚀：在渗流情况下，地下水对岩土的矿物、化学成分产生溶蚀、溶滤后这些成分被带走以及水流将细小颗粒从较大颗粒的空隙中直接带走，这种作用称为潜蚀，前者称化学潜蚀，后者称机械潜蚀。 2、灵敏度：在不排水条件下，原状土的无侧限抗压强度与重塑土的无侧限抗压强度之比，用表示。3、固结度：地基在荷载作用下，经历了时间的沉降量与最终沉降量之比值称为固结度，它表示时间地基完成的固结程度。4、被动土压力：挡土墙在外力作用下向墙背方向移动时，墙挤压土体，墙后土压力逐渐增大，当达到某一位移时，墙后土体开始上隆，滑动楔体内应力处于被动极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力称为被动土压力。5、地基临塑荷载：地基刚开始产生塑性变形时基础底面单位面积上所承受的荷载，用表示，即p-s曲线上直线段（弹性）的结束，曲线段（弹塑性）的开始。三、简答题（第1、2、3题各6分，第4题12分，共30分）1、何谓附加应力？地基中的附加应力分布有何特点？答：建筑物荷载在地基中增加的应力称为附加应力。地基中的附加应力分布有一下规律：（1）在地面下任意深度的水平面上。各点的附加应力非等值，在集中力作用线上的附加应力最大，向两侧逐渐减小。（2）距离地面越深，附加应力分布的区域越广，在同一竖向线上的附加应力随深度而变化。超过某一深度后，深度越大，附加应力越少。2、简述饱和土的渗透固结过程。答：饱和土的渗流固结过程如下：（1）土体孔隙中自由水逐渐排出；（2）土体孔隙体积逐渐减小；（3）由孔隙水承担的压力逐渐转移到土骨架来承受，成为有效应力。3、土体中发生剪切破坏的平面，是不是剪应力最大的平面？在什么情况下，剪切破坏面与最大剪应力面是一致的？答：土体中发生剪切破坏的平面一般不是剪应力最大的平面。当土的莫尔破坏包线与轴平行时，即时，剪切破坏平面与最大剪应力面是一致的。4、试简述分层总和法的假设及其计算步骤。答：分层总和法的基本假设：（1）地基土的一个分层为一均匀、连续、各向同性的半无限空间弹性体。（2）地基沉降量的计算部位，取基础中心点土柱所受附加应力进下计算。（3）地基土的变形条件假定为完全侧限条件。（4）沉降计算深度工程上计算至某一深度（称为地基压缩层）即可。分层总和法计算地基沉降的计算步骤如下：（1）用坐标纸按比例绘制地基土层分布剖面图和基础剖面图；（2）计算地基土的自重应力；（3）计算基础底面接触压力；（4）计算基础底面附加应力；（5）计算基础中的附加应力分布；（6）确定地基受压层深度；（7）沉降计算分层；（8）计算各土层的压缩量；（9）计算地基最终沉降量。四、计算题（第1、2题各12分，第3题6分，共30分）1、令因为，故 又，故， 所以 而故所以2、（1）静止土压力取静止土压力系数，则 底部静止土压力的分布值为 的作用点位于墙底向上处，应力分布如图（a）。注：静止土压力系数取0.40.6或按公式都给分。（2）主动土压力根据条件：墙背竖直、光滑，填土表面水平，符合朗肯理论的适用条件。 临界深度，的作用点位于墙底向上，应力分布如图（b）。（3）被动土压力 的作用点位于梯形的重心，距墙底，应力分布如图（c）。3、设正方形的边长为b，正方形基础中心O点下处的附加应力按角点法应为其中按（，）即（1，4/b）查表。而基础角点下处的附加应力为，其中按（，）即（1，4/b）查表，故，所以土力学课程试卷（二）参考答案及评分标准一、填空题（每空1分，共20分）1、塑限2、 高岭石 蒙脱石3、地面 基底面4、细砂 粉土5、孔隙水压力 有效应力6、 7、三轴剪切试验 直接剪切试验 十字板剪切试验8、抗滑 滑动9、墙背竖直光滑 墙后填土面水平10、瞬时沉降 主固结沉降 次固结沉降二、名词解释（每题4分，共20分）1、不均匀系数：用特征粒径间相互关系表示土的粒径级配均匀与否的系数，用下式表示：Cu=d60/d102、土的触变性：在土的含水量和密度不变的情况下，土因重塑而软化，又因静置而逐渐硬化，强度有所恢复的性质。3、固结度：地基在荷载作用下，经历了时间的沉降量与最终沉降量之比值称为固结度，它表示时间地基完成的固结程度。4、主动土压力：当挡土墙沿墙趾向离开填土方向转动或平行移动位移量达到一定量时，滑动面上的剪应力等于抗剪强度，墙后土达到主动极限平衡状态，填土中开始出现滑动面，这时作用在墙背上的土压力就称为主动土压力。5、角点法：利用角点下的应力计算公式和应力叠加原理推求地基中任意点的附加应力的方法称为角点法。三、简答题（第1、2、4题各8分，第3题6分，共30分）1、地基承载力的设计计算值在什么情况下需要修正？试写出修正公式及其每个物理量的含义。答：当基础的宽度小于3米，埋深大于0.5时需要修正。宽度和深度的修正公式为：f=f+(B-3)+(D-0.5)式中，f地基沉载力设计值；f地基沉载力标准值；基底以上土的加权平均容重，地下水以下用浮容重；B基础宽度；D基础的埋深；、相应于基础宽度和埋深的沉载力修正系数。2、比较三轴试验的优缺点。答：优点：（1） 试验中能严格控制试样的排水条件，准确测定试样在剪切过程孔隙水压力的变化，从而定量获得土中有效应力的变化情况；（2）与直剪试验相比，试样中的应力状态相对地较为明确和均匀，不硬性指定破裂面位置；（3） 除抗剪强度指标外，还可测定，如土的灵敏度，压力系数、孔隙水压系数等力学指标。 缺点：（1） 试样制备和试验操作比较复杂；（2）试样中的应力与应变仍然不均匀。（3） 试验一般都是在轴对称的应力应变条件下进行的。3、何谓先期固结压力？如何根据先期固结压力来判断天然土层固结状态？答：先期固结压力：上层土在历史上曾经受过的最大应力。土层目前承受的上覆自重压力等于，这种土称为正常固结土；如果大于土层目前承受的上覆自重压力则称为超固结土；如果小于土层目前承受的上覆自重压力，则称为欠固结土。4、利用莫尔应力圆推导土的极限平衡条件。答：如下图所示，由几何关系，有：四、计算题（第1题各14分，第2题6分，第3题10分，共30分）1、解：（1）天然密度： 土粒密度： 含水量： 孔隙比： 饱和度： （2）液性指数： 塑性指数： 2、解：压缩系数a1-2=(e1-e2)/(p2-p1)=(0.86-0.80)/(200-100)=0.6MPa-1压缩模量Es=(1+e1)/a=(1+0.86)/0.6=3.1MPa因为a1-2=0.6MPa-10.5MPa-1，所以为高压缩性土。3、解：第一层的土压力层顶面处：层底面处：第二层的土压力层顶面处：层底面处：主动土压力合力为 主动土压力分布图如图所示。土力学课程试卷（三）参考答案及评分标准一、判断题（每空1分，共10分）1、 2、 3、 4、 5、6、 7、 8、 9、 10、一、填空题（每空1分，共20分）1、地基变形条件 地基强度条件2、筛析 密度计3、半固态 可塑状态 4、地基与基础的相对刚度 荷载大小及其分布 基础的埋置深度 地基土的性质 5、载荷试验 旁压试验 6、孔隙水压力 有效应力7、8、抗滑 滑动9、瞬时沉降 主固结沉降 次固结沉降三、名词解释（每题3分，共18分）1、粒径级配：土中各粒组的相对含量就称为土的粒径级配。2、渗透固结：土体中由附加应力引起的超静水压力随时间逐渐消散，附加应力转移到土骨架上，骨架上的有效应力逐渐增加，土体发生固结的过程称为渗透固结。3、压缩系数：压缩曲线上，当压力变化范围不大时，孔隙比的变化值与压力的变化值的比值，即：4、管涌：水在砂性土中渗流时，细小颗粒在动水力的作用下，通过粗颗粒形成的孔隙，而被水流带走的现象叫管涌。5、正常固结土：土层目前的自重应力等于先期固结压力的土层。6、库仑定律：当土所受法向应力不很大时，土的抗剪强度与法向应力可近似用线性关系表示，这一表征土体抗剪强度与法向应力的公式即为库仑定律表达式四、简答题（每题6分，共24分）1、答：产生主动土压力的条件为：挡土墙向前远离填土的方向移动或转动，由转动或移动量达到一定值，土体内潜在滑动面上的剪应力达到土的抗剪强度，则作用于挡土墙上的压应力最小，即为主动土压力Ea。产生被动土压力的条件：挡土墙受外力作用向着填土方向移动时，墙后一部分土体产生向上滑动趋势。当墙移动至一定位置时，土体内潜在滑动面上的剪应力也达到抗剪强度值。此时，土体作用于挡土墙上的压力达到最大值，即被动土压力Ep。2、答：确定地基容许承载力的方法主要有：（1）理论公式计算：用地基极限承载力除以安全系数，或按控制地基中塑性区发展范围。（2）按地基规范承载力表：按野外鉴别，室内物理力学性质指标，标贯试验锤击数与轻便触探试验贯入击数查表确定。（3）原位试验：载荷试验，静力触探试验，标贯试验，旁压试验等。3、有效应力原理的要点：（1）饱和土体内任一平面上受到的总应力可分为有效应力和孔隙水压力两部分，其关系总是满足：总应力（自重应力与附加应力）；有效应力，粒间应力；u孔隙水压力。（2）土的变形（压缩）与强度的变化都只取决于有效应力的变化。土中孔隙水压力为中性压力，不能使土发生变形和强度的变化，但孔隙水压力的变化将直接引起有效应力发生变化，从而导致土体的体积和强度发生变化。4、答：瑞典条分法不考虑条块间作用力或认为条块间作用力对整体土坡的稳定性无多大影响，它不满足各条块的静力平衡条件，只满足整体土体力矩平衡条件。比肖普法考虑了条块间侧向力作用，满足整体力矩平衡条件，各条块满足力的多边形闭和条件，但不满足条块力矩平衡条件，它只考虑条块间法向力不考虑切向力。简布法考虑条块间的作用力，并规定水平作用力位置，它满足整体力矩平衡条件和各条块力、力矩平衡条件。五、计算题（第1题9分，第2题12分，第3题7分，共28分）1、 干密度：孔隙比：饱和度：2、解：（1）根据：得：（2）因为极限平衡状态要求的大主应力大于实际的大主应力，所以该点没有破坏。（3）莫尔应力圆与抗剪强度曲线如下：3、设正方形的边长为b，正方形基础中心O点下处的附加应力按角点法应为其中按（，）即（1，4/b）查表。而基础角点下处的附加应力为，其中按（，）即（1，4/b）查表，故，所以土力学课程试卷（四）参考答案及评分标准一、填空题（每空1分，共20分）1、密度 含水量 比重 环刀法 烘干法 比重瓶法 2、指土中各粒组的相对含量 不均匀系数 曲率系数3、压密 局部剪切 整体剪切4、粘聚力 内摩擦角5、不固结不排水 固结不排水 固结排水6、小 大 7、极限平衡二、单项选择题（每题3分，共24分）1、B 2、B 3、B 4、A 5、D 6、B 7、C 8、D三、名词解释（每题3分，共18分）1、塑性指数：液限与塑限之差（去掉%）称为塑性指数，用下式表示：。 2、最佳含水量：在一定压实功作用下，使土最容易压实，并能达到最大干密度时的含水量。 3、灵敏度：原状土样的单轴抗压强度（或称无侧限抗压强度）与重塑土样的单轴抗压强度的比值。4、附加应力：在建筑物等外荷载作用下，土体中各点产生的应力增量。 5、超固结比：定量地表征土的天然固结状态的指标，用下式表示：6、地基的临塑荷载：地基刚开始产生塑性变形时基础底面单位面积上所承受的荷载，用表示，即p-s曲线上直线段（弹性）的结束，曲线段（弹塑性）的开始。四、计算题（第1、2题各12分，第3题6分，共30分）1、解：（1） 因为是饱和的，故试样中水和土粒的质量分别为 试样的含水量为: 土粒体积: 水的体积: 试样的孔隙比为: 试样的饱和密度: 试样的干密度: （2） 由 得： 试样的孔隙比为： 试样的湿密度： 试样的干密度： 2、解：如下图，将3块补于空白处，求1，2，4块矩形均布荷载作用下的附加应力。 1块的附加应力系数为，由，得 2，4块的附加应力系数为，由，得 A点处的附加应力系数为 基底附加压力 A点处基底以下4m处的竖