土力学试题及答案-

1 第第 1 章章 土的物理性质与工程分类土的物理性质与工程分类 一 填空题一 填空题 1 颗粒级配曲线越平缓 不均匀系数越大 颗粒级配越好 为获得较大密实度 应选择 级配良好的土料作为填方或砂垫层的土料 2 粘粒含量越多 颗粒粒径越小 比表面积越大 亲水性越强 可吸附弱结合水的含量 越多 粘土的塑性指标越大 3 塑性指标 它表明粘性土处于可塑状态时含水量的变化范围 它综合反 pLp wwI 映了粘性 可塑性等因素 因此 规范 规定 为粉质粘土 为1710 p I17 p I 粘土 4 对无粘性土 工程性质影响最大的是土的密实度 工程上用指标 来衡量 e r D 5 在粘性土的物理指标中 对粘性土的性质影响较大的指标是塑性指数 p I 6 决定无粘性土工程性质的好坏是无粘性土的相对密度 它是用指标来衡量 r D 7 粘性土的液性指标 它的正负 大小表征了粘性土的软硬状态 规范 pL p L ww ww I 按将粘性土的状态划分为坚硬 硬塑 可塑 软塑 流塑 L I 10 某砂层天然饱和重度kN m3 土粒比重 并测得该砂土的最大干20 sat 68 2 s G 重度kN m3 最小干重度kN m3 则天然孔隙比为 0 68 最大 1 17 max d 4 15 min d e 孔隙比0 74 最小孔隙比0 57 max e min e 11 砂粒粒径范围是 0 075 2mm 砂土是指大于 2mm 粒径累计含量不超过全重 50 而 大于 0 075mm 粒径累计含量超过全重 50 12 亲水性最强的粘土矿物是蒙脱石 这是因为它的晶体单元由两个硅片中间夹一个铝片 组成 晶胞间露出的是多余的负电荷 因而晶胞单元间联接很弱 水分子容易进入晶胞之 间 而发生膨胀 二二 问答题问答题 说明三相草图中和的物理概念 e 1 1 e e 1 答 代表单元土体中土骨架所占有的体积 代表孔隙在单元土体中所占有 e 1 1 e e 1 的体积 液限仪测定 2 1 说明土的天然重度 饱和重度 浮重度和干重度的物理概念和相互关系 sat d 并比较同一土中的 的数值大小 sat d 答 g V m g V Vm wVs sat g V Vm wss V ms d dsat 四 计算题四 计算题 1 某地基土样数据如下 环刀体积 60cm 湿土质量 0 1204kg 土质量 0 0992kg 土 3 粒相对密度为 2 71 试计算 天然含水量 w 天然重度 干重度 孔隙比 d e 3 020 0 10 60 1204 0 cmNg V m 3 0165 0 10 60 0992 0 cmNg V ms d 3 3 6 36 71 2 100992 0 cm G m V s s s 639 0 6 36 6 3660 s s s v V VV V V e 2 若原状土样的天然密度 含水量 土颗粒相对密度 2 71 3 1 2mt 15 w s G 试计算孔隙比 e 答 设 t 3 1mVs 71 2 wss Gm t407 0 71 2 15 0 sw mwm m3484 1 1 2 407 0 71 2 ws mm V 484 0 1 1484 1 s s s v V VV V V e 3 测得沙土的天然重度 含水量 土粒相对密度 3 6 17mkN 6 8 w66 2 s G 最小孔隙比 最大孔隙比 试求沙土的相对密度 462 0 min e71 0 max e r D 3 11 100 0992 0 0992 01024 0 s w m m w 3 答 设 3 1cmVs 则g66 2 wsss GVm g229 0 66 2 086 0 sw wmm 3 641 1 76 1 229 0 66 2 cm g mmm V ws 641 0 1 1641 1 s s s v V VV V V e 278 0 462 0 71 0 641 0 71 0 minmax max ee ee Dr 4 某干沙土样重度为 16 6KN m 土粒相对密度 置于雨中 若砂样体积不变 3 69 2 s G 饱和度增加到 40 求砂样在雨中的孔隙比 答 设 cm3 3 1cmVs gVGm ssws 69 2 62 1 66 1 69 2 d s m V 5 某工地进行基础施工时 需在土中加水以便将土夯实 现62 0 s s s v V VV V V e 取土样 1000g 测其含水量为 20 根据施工要求 将土的含水量增加 20 问应在土样 内加多少水 答 由得 100 s w m m wgwmms833 2 01 1000 1 需加水量为gmmm sw 167 gmmm wsw 166167833 4 04 0 6 某工程地质勘察中 取原状土 60cm 重 99 15g 烘干后重 78 05g 求此土 3 67 2 s G 的孔隙比和饱和度 答 gmmm sw 65 2005 7815 99 3 65 20 cmmV www 3 23 29 67 2 05 78 cm G m V ws s s 053 1 23 29 23 2960 s s s v V VV V V e671 0 23 2960 65 20 v w r V V S 7 某土样的干重度 含水量 土粒相对密度 求 3 4 15mkN d 3 19 w73 2 s d 饱和度 答 设 则 r S 3 1cmVs gVGm wsss 73 2 4 gwmm sw 527 0 73 2 193 0 3 773 1 54 1 73 2 cm g mm V d s d s 3 527 0 1 527 0 cm m V w w w 第三章第三章 地基土地基土 2 68 1773 1 527 0 100 100 s w v w r VV V V V S 的应力与变形的应力与变形 14 什么是基底压力 答 建筑物的荷载是通过自身基础传给地基的 基底压力是作用于基础底面上的荷载效应 它与荷载的大小和分布 基础的刚度 基础的埋深以及地基土的性质等多种因素有关 16 地基变形按其特征分为哪几种 其定义是什么 答 分为瞬时沉降 固结沉降和次压缩沉降 四 计算题四 计算题 1 土层分布如图 计算土层的自重应力 并绘制自重应力的分布图 解 1 砂土 设 则1 1 s V g65 2 111 swss GVm g265 0 65 2 1 0 111 sw mwm cm3265 0 1 1 w w w m V cm3699 0 379 0 265 0 1 1 r w v S V V KN m371 9 699 0 1 165 2 11 11 1 gg VV Vm vs wss 2 黏土 设1 2 s V 则 g 70 2 222 wsss GVm g54 0 70 2 2 0 222 sw mwm cm376 1 10 4 18 54 0 7 2 22 2 ws mm V 2m 4m 9 37 65 2 10 11 rs Sdw 3 11 4 18 70 2 20mkNdw s 19 42kN m2 58 06kN m2 5 kN m366 9 76 1 17 2 22 2 g V Vm wss 2 某粉土地基如图 测得天然含水量 干密度 土粒比重 24 w 3 54 1 mt d 地面及地下水位高程分别为 35 00 及 30 00m 汛期水位将上升到 35 5m 高程 73 2 s G 试求 25 00 高程处现在及汛期时的土的自重应力 当汛期后地下水下降到 30 00 高程 此时 土层全以饱和状态计 25 00m 处的自重应力是多少 解 t1 s V73 2 wsss GVm t655 0 73 2 24 0 sw wmm m772 1 54 1 73 2 d s m V 3 kN m8 9 772 1 173 2 gg V Vm wss 3 kN m 1 19 772 1 655 0 73 2 gg V mm ws 3 kN m 8 19 wsat 3 现在的自重应力kPa 5 1445 8 95 1 19 c 汛期时的自重应力kPa c 9810 8 9 地下水下降后kPa1485 8 95 8 19 1 图所示基础基底尺寸为 试求基底平面平均压力和及 绘出沿偏mm24 p max p min p 心方向的基底压力分布图 解 基底平面平均压力为 4 2 4 2 2 20680 A GF p 2 125mkN kNFGN8406802420 mkNFM23835 0 68035 0 33 0 6 2 28 0 840 238 m N M e 35 50 35 00 30 00 25 00 汛期水位 现在水位 细砂 粉土 kNF680 2m 0 35m G 4m 37 60 63 149 6 kN m3 8 有一矩形基础 63 44105 42 6 1 238 42 840 2min max W M A N P 底面尺寸 埋深 2m 受 4000kN 中心荷载 包括基础自重 的作用 地基为粉砂mm84 层 压缩资料如表所示 试用分层总和法计算地基最终陈降量 3 19mkN 解 略 9 如图 已知基础长 42 5m 宽 13 3m 基础底面附加压力基础底面铺有 kPap240 0 水砂层 地基为粉质黏土层 压缩模量 渗透系数 MpaEs5 7 scmk 106 0 6 0 土层厚 8m 底部基岩处附加应力为 160Pa 试计算 1 地基的最终沉降量 2 计算 地基的固结系数 解 mmH E pp H E p s33 2138 10 5 7 2 160240 2 3 10 土的竖向固结系数cm s 236 105 410 105 7106 0 wsv kEc 2 10 饱和黏土层厚 8m 受大面积荷载作用 该土层初始孔隙比 压缩kPap120 0 1 e 系数 在单面排水条件下问加荷一年的沉降量为多少 1 3 0 MPaaacmk 18 解 粘土层的压缩模量为 MPa a e Es67 6 103 0 0 111 6 粘土层的最终沉降量为 mmH E s s z 93 1438000 1067 6 1000120 6 竖向固结系数 am a ek c w v 120 103 010000 11 1018 1 2 6 2 对于单面排水条件下 竖向固结时间因数 查表得固结度接近 100 所以加875 1 8 1120 22 H tc T v v 荷一年的沉降量为 143 93mm 11 某饱和粘土层厚 8m 受大面积荷载kPa 作用 该土层初始孔隙比为 120 p0 1 e MPa 1 cm a 单面排水 问沉降达 140mm 所需的时间 3 0 a8 1 k 解 粘土层的压缩模量为MPa a e Es67 6 103 0 0 111 6 7 粘土层的最终沉降量为mmH E s s z 93 1438000 1067 6 1000120 6 竖向固结系数am a ek c w v 12 103 010000 11 108 1 1 2 6 2 平均固结度将为973 0 93 143 140 s s U t z 根据查得 在单向排水条件下 年 z U93 0 v T96 4 12 893 0 22 v v c HT t 四 计算题四 计算题 1 某条形基础下地基土体中某点的应力 kPa z 250 已知土的 问该点是否剪损 kPa x 100 kPa xz 40 0 30 0 c 解 3 1 2 2 22 xz xzxz kPa kPa 90 260 破坏可能性判断 2 45tan2 2 45tan 002 31 c mf 0 2 30 45tan90 0 02 kPa kPa270 260 1 m 所以该点未剪损 2 某饱和土样做三轴固结不排水剪切试验 测得剪切破坏时大主应力 小主应力 1 和超孔隙水压力 u 如下表所示 试用有效应力法和总应力法确定 及 3 c c 解 1 将 代入粘性土的极限平衡条件 1 3 得方程组 2 45tan2 2 45tan 002 31 c 8 145 60 2 45tan 2 2 45 tan 002 c 223 100 2 45tan 2 2 45 tan 002 c 解得 c 9 99kPa 0 79 18 2 将有效应力 代入极限平衡条件得u 11 u 33 104 19 2 45tan 2 2 45 tan 002 c 164 41 2 45tan 2 2 45 tan 002 c 解得 0 61 27 kPac80 15 3 对某饱和土试样进行无侧限抗压试验 得无侧限抗压强度为 160kPa 如果对同种土进 行不固结不排水三轴试验 周围压力为 180kPa 问总竖向压应力为多少 试样将发生 破坏 解 总竖向压应力为时 试样发生破坏 kPa340160180 131 地基容许承载力kPa125 2902 25 580 kpu 而地基承受的均布荷载kPakPa 所以地基处于稳定状250 k p125 290 态 第第 5 5 章章 挡土墙的土压力计算及稳定性分析挡土墙的土压力计算及稳定性分析 2 某挡土墙 墙背垂直光滑 墙高 6m 墙后填土面水平 其上作用着连续均布荷载 q 25kPa 填土分两层 第一层土