土力学与基础工程分章习题及答案(总)

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 8 岩石按风化程度划分为微风化 中等风化 强风化 9 岩石按坚固程度划分为硬质岩石 包括花岗岩 石灰岩等 软质岩石 包括页岩 泥 岩等 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 1 概述土的三相比例指标与土的工程性质的关系 答 三相组成的性质 特别是固体颗粒的性质 直接影响土的工程特性 但是 同样一种 土 密实时强度高 松散时强度低 对于细粒土 水含量少则硬 水含量多时则软 这说 明土的性质不仅决定于三相组成的性质 而且三相之间量的比例关系也是一个很重要的影 2 响因素 2 常见的黏土矿物有哪些 试述黏土矿物颗粒与粗颗粒土比较有那些特点及特性 答 常见的粘土矿物有蒙脱石 伊利石和高龄石 黏土的颗粒很细 粘粒粒径 mm 细土粒周围形成电场 电分子吸引水分子定向排列 形成结合水膜 005 0 d 土粒与土中水相互作用显著 关系密切 粘性土随着含水量不断增加 土的状态变化 为固态 半固态 液体状态 相应的地基土的承载力基本值Pa 逐渐降低为450 0 f Pa 亦即承载力基本值相差 10 倍以上 可见 粘性土最主要的物理特征并非45 0 f e Dr 而是土粒与土中水相互作用产生的稠度 3 工业与民用建筑地基基础工程中将地基土划分为哪几种类型 答 岩石 碎石土 砂土 粉土 粘性土和人工填土 4 按沉积条件不同 土体可划分为哪几种类型 答 残积土 坡积土 洪积土 冲积土 湖积土 海积土 淤积土 风积土和冰积土 5 地下水位以下一原状土样 其 t m 计算孔隙比时 28 w70 2 s G88 1 3 用公式 计算得 用公式计算得 1 1 w s d e838 0 e r s s d e 756 0 e 试问该用那个公式 e 为多少 另一个公式在这里为什么不能用 答 公式该用 而另一公式不能用 因为饱和度1 1 w s d e838 0 e 未给 不能认为 实际上将代入 得 r s1 r s838 0 e r s s d e 902 0 r s 6 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 7 什么是粘性土的界限含水量 它们与土中那一层水膜相对应 他们又如何确定 答 土由一种状态转到另一种状态的界限含水量称为阿太堡界限含水量 分别为缩限 塑限和液限 分别和强结合水 吸着水 弱结合水 薄膜水 和自由水相对应 缩限 3 可用收缩皿法测定 塑限可用滚搓法 液塑限联合测定法 液限可用锥式液限仪或碟 式液限仪测定 8 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 三 判断题三 判断题 1 粘性土的软硬程度取决于含水量的大小 无粘性土密实程度取决于孔隙 比的大小 2 甲土饱和度大于乙土 则甲土的含水量一定高于已土 3 粉粒是 0 074 0 05mm 的粒组 4 相对密实度会出现 和 的情况 r D1 r D1 r D 5 甲土的饱和度如果大于乙土 则甲土必定比乙土软 6 甲土的孔隙比大于乙土 则甲土的干重度应小于乙土 7 土的天然重度愈大 则土密实性愈好 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 4 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 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 3 11 100 0992 0 0992 01024 0 s w m m w 5 278 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 3 1cmVs gVGm ssws 69 2 cm362 1 66 1 69 2 d s m V 62 0 s s s v V VV V V e 5 某工地进行基础施工时 需在土中加水以便将土夯实 现取土样 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 w gwmms833 2 01 1000 1 gmmm sw 167 需加水量为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 6 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 e 671 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 r S 答 设 则 3 1cmVs gVGm wsss 73 2 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 2 68 1773 1 527 0 100 100 s w v w r VV V V V S 8 某地基开挖中 取原状土样送至实验室中进行试验 测得天然重度 3 2 19mkN 天然含水量 土粒相对密度 液限 塑限 20 w72 2 s G 32 L w 18 p w 试问这些数据合理吗 为什么 如果合理 请定出土的名称和状态 答 天然重度在粘性土重度变化范围内 含水量 20 也在坚硬黏 3 0 2 8 1cmg 土的含水量 30 以下 相对密度 2 72 也在粘性土比重 2 70 至 2 75 变化范围内 因此 这些数据合理 此土属于粘性土 由于 141832 pLp wwI10 所以此土为低液限黏土 56 7 12 63 0 20 63 0 Lp wI40 32 L w 9 一个饱和原状土样体积为 143cm 质量为 260g 颗粒相对密度为 2 70 取定他的孔隙 3 7 比 含水量和干密度 答 swsss VGVm7 2 ssw Vmmm7 2260 s w w w V m V7 2260 由得 ssw VVVV7 1260 82 68 7 1 143260 s V 3 cm 18 747 2260 sw VV 3 cm 81 18582 68 7 2 s mg 19 7481 185260 w mg 10 某饱和土样 其液限 塑限 含水量 天然重度 42 L w 20 p w 40 w 求 各为多少 3 2 18mkN L Ie s G 答 91 0 2042 2040 PL p L ww ww I 设 则1 s V sswss GGVm ssw Gwmm4 0 s w s w w w G wmm V4 0 由得 s s ws ws G G VV mm V m 4 01 4 1 71 2 82 1 4 04 1 82 1 4 04 1 g g Gs 083 1 4 0 sw GVe 08 1 82 68 18 74 s w V V e 40 81 185 19 74 100 s w m m w 3 29 1 143 81 185 cmg V ms d 8 11 有一块 50的原状土样重 95 15g 烘干后重 75 05g 已知土粒相对密度 3 cm67 2 s d 试求天然重度 饱和重度 浮重度和干重度 天然含水量 孔隙比 sat d we 孔隙率 饱和度 并比较 和的数值大小 n r S sat d 答 略 第二章第二章 土的渗透性土的渗透性 一 填空题一 填空题 1 当土体两点之间有水头差 有渗流长度时 则渗流发生 渗流速度 与水头差kiv 成正比 与渗流长度成反比 但在黏土中 只有当水头梯度超过起始梯度时才开始渗 流 2 渗透力 即动水压力 是土对水的压力 渗透力的表达式是 产生流砂的条件是渗i w 流力克服了土体的重力 二 二 简答题简答题 1 什么叫渗透力 其大小和方向如何确定 答 地下水在土体中流动时 由于受到土的阻力 而引起水头损失 从作用力与反作 用力的原理可知 水流经过时必定对土颗粒施加一种渗流作用力 单位体积土颗粒所 受到的渗流作用力称为渗透力 渗流力的大小与水力梯度成正比 其方向与渗流方向 一致 2 达西定律的基本假定是什么 试说明达西渗透定律的应用条件和适用范围 答 由于土的孔隙很小 在大多数情况下水在孔隙中的流速较小 可以认为属于层流 即水流流线相互平行的流动 那么土中的渗流规律可以认为是符合层流渗透定律 由于达西定律只适用于层流的情况 故一般只用于中砂 细砂 粉砂等 对粗砂 砾 石 卵石等粗粒土不适合 而黏土中的渗流规律不完全符合达西定律 需进行修正 修正后为 0 IIkv 3 渗透力是怎样引起渗透变形的 渗透变形有哪几种形式 在工程上会有什么危害 防 治渗透破坏的工程措施有哪些 答 地下水的渗流方向自下而上 已知土的有效重度为 当向上的动水力与土 D G 9 的有效重度相等时 即 wsatwD IG 这时土颗粒间的压力就等于零 土颗粒将处于悬浮状态而失去稳定 这种现象叫流沙 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 渗透速度不断增加 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 这种现象叫管涌 防治流土的关键在于控制溢出处的水力坡降 为了保证实际的溢出坡降不超过允许坡 降 可采取以下工程措施 1 可通过做垂直防渗帷幕 水平防渗铺盖等 延长渗流途径 降低溢出处的坡降 2 在溢出处挖减压沟或打减压井 贯穿渗透性小的黏土层 以降低作 用在粘性土层底面的渗透压力 3 在溢出处加透水盖重 以防止土体被渗透力所悬浮 防 止管涌一般可从下列两方面采取措施 1 做防渗铺盖或打板桩等 降低土层内部和渗流溢 出处的渗透坡降 2 在渗流溢出部位铺设层间关系满足要求的反滤层 4 生管涌和流土的机理与条件是什么 与土的类别和性质有什么关系 工程上如何判断土 可能产生渗透破坏并进行分类的 答 发生管涌与流土的机理如上一题答案所诉 发生流土的条件是水力梯度 大于或等i 于临界水力梯度 临界水力梯度与土性密切相关 研究表明 土的不均匀系数愈大 cr i u C 值愈小 土中细颗粒含量高 值增大 土的渗透系数愈大 值愈低 cr i cr i cr i 发生管涌首先取决于土的性质 管涌多发生在砂性土中 其特征是颗粒大小差别较 大 往往缺少某种粒径 孔隙直径大且相互连同 无黏性土产生管涌的两个必备条件是 1 几何条件 土中粗颗粒所构成的孔隙直径必须大于细颗粒的直径 这是必要条件 一般 不均匀系数的土才会发生管涌 2 水力条件 渗流力能够带动细颗粒在孔隙间滚10 u C 动或移动是管涌发生的水力条件 可用管涌的水力梯度来表示 三 判断题三 判断题 1 土的渗透系数 k 越大 土的渗透性也越大 土中的水头梯度 I 也越大 2 含有细砂夹层的粘土层中垂直渗透系数大于水平渗透系数 z K x K 3 土中一点的渗透力大小取决于该点孔隙水总水头的大小 四 计算题四 计算题 1 如图所示的常水头渗透试验 若土样 2 的渗透系数是土样 1 的 2 倍 试绘出试样 的孔隙水压力 即渗透压力 分布图 并求土样 1 所受的渗透力 判断其渗透稳定性 解 1 设试样 1 和试样 2 的水头损失分别为 h1和 h2 总水头损失为 h 则 土样 1 土样 2 25cm 40cm 5cm 5cm 5cm 10cm 10 h1 h2 h 40 25 15cm 1 根据渗流连续原理 流经两砂样的渗透速度 v 应相等 即 v1 v2 按达西定律 v ki 则 k1i1 k2i2 又 k2 2k1 i1 h1 L1 h1 5 i2 h2 L2 h2 5 所以 h1 2 h2 2 由 1 2 两式得 h1 10cm h 2 5cm 2 由 i1 h1 L1 10 5 2 得土样 1 所受的渗流力 J wi 2 w 2 如图所示的渗透试验装置 在圆形截面容器内装有两种土样 下面为粉土 土样长度分 别为 L1 L2 在砂层顶面引出一测压管 管内水面与水源容器内水面高度差为 h1 若试验 装置总水头差为 h 则砂土的渗透 k1与粉土的渗透系数 k2之比值 k1 k2为多少 解 设粉土的水头损失 砂土的水头损失为 则 1 h 2 h 11 hh 1 12 hhh 根据渗流连续原理 流经两砂样的渗透速度 v 应相等 即 v1 v2 按达西定律 v ki 则 2211 ikik 即 2 2 2 2 1 1 1 L h k L h k 综合 1 2 可得 2 11 21 hL Lhh kk 4 地层由三层土构成 表层为砂 饱和重度为 天然重度为 3 2 19mkN 3 8 16mkN 渗透系数 中层为黏土 饱和重度为 天然重度为scm 101 3 3 6 17mkN 渗透系数 最下层为砂层 地下水位位于表层砂中 下层 3 0 16mkNscm 101 6 5 w 20 w 30 w h1 h L1 L2 20 w 11 砂中含承压水 地层剖面如图 试计算 1 每日通过每平方米黏土层面积上的渗透量 2 黏土层顶部与底部的孔隙水压力 u 有效应力和总应力值 解 1 设粘土的水头损失为 黏土以上砂土 1 h 的水头损失为 总水头损失为 则 2 h h a mhhh5 4 21 根据渗流连续原理 即 2000 b 2 2 2 1 1 1 L h k L h k 12 hh 由 a b 得 0022 0 2 h0 mh5 4 1 每日通过每平方米黏土层面积上的渗透量为 35 296 1 3 5 48640010186400 mvQ 2 土层顶部孔隙水压力 2 155 1mkNu wA 总应力为 2 545 1 2 198 16 5 1mkN A 有效应力 3 391554mkNuA AA 粘土层底部孔隙水压力为 3 909mkNu wB 总应力为 2 8 1063 6 17 2 19 5 1 8 16 5 1mkN B 有效应力为 2 8 16mkNuB B 4 5m 1 5m 1 5m 3m 地面 地下水位 砂 黏土 12 第三章第三章 地基土的应力与变形地基土的应力与变形 一 一 填空题填空题 1 附加应力引起土体压缩 有效应力影响土体的抗剪强度 2 一般情况下 自重应力不会引起地基沉降 附加应力引起地基的沉降 在成土年代不久 地下水位升降等情况自重应力也会引起地面沉降 3 土中竖向附加应力的影响深度与相比 的影响深度要大 在荷载两侧最 z xz z xz 大 4 应力自基础底面起算 随深度呈非线性变化 自重应力自地基表面起算 随深度呈线性 变化 5 压缩系数 压缩模量 则土的压缩性愈高 这两个指标通过dpdea a e Es 1 1 固结试验 绘制压缩曲线得到 6 超固结比 OCR 指的是土层历史上所经受的先期固结压力与现有覆盖土重之比 c p 1 p 根据 OCR 的大小可把粘性土分为正常固结土 超固结土和欠固结土三大类 OCR kPa270 260 1 m 26 所以该点未剪损 3 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 小主应力和 1 3 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 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 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 4 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 5 某中砂试样 经试验测得其内摩擦角 周围压力 若垂直压力 0 30 kPa150 3 达到 200kPa 时 试问该土样是否破坏 1 解 由于 此试样不破坏 kPa45060tan 150 2 45tan200 0202 31 kPa 1 145223 kPa 3 60100 u4159 27 6 已知某土样的 求等于多少时正kPac25 0 29 kPa200 3 2 0 f A 1 好达到极限平衡 解 200 2 0 131 f Au 408 0 111 u 133 2 0240 u 将 代入极限平衡条件 1 3 c 解得 2 45tan2 2 45tan 002 31 c 535 14Mpa 1 7 某条形基础 底宽 2 0m 埋深 d 1 0m 承受铅直均布荷载 250kPa 基底以上土的 重度为 18 5kN m 地下水齐平基底 饱和重度为 20kN m 地基土强度指标 33 kPac10 试用太沙基极限承载力公式 安全系数 K 2 来判断是否稳定 0 25 解 根据题意 kPa kN m3 10 c 0 25 101020 wsat m m kPa0 2 b0 1 d 5 181 5 18 dq 查得 9 24 c N 5 12 q N10 N bNqNcNp qcu 2 1 10210 2 1 5 12 5 18 9 2410 kPa25 580 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 28 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 一 一 填空题填空题 1 所谓挡土墙土压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力 它是挡土墙设计时的主要外荷载 因挡土墙的截面在较大范围内不变 计算时取 单位长度作为一计算段进行分析计算 2 当挡土墙离开填土面向前移动 填土为沙土时 位移量约为墙高的 1 5 粘性 土时约为 墙后填土处于主动极限平衡状态 出现滑裂面 此时土压力减 21 至最小 称为主动土压力 3 当挡土墙向后推挤填土使墙体向后移动 土压力随之增大 当位移量达到约 时 墙后土体产生滑裂面 土体处于被动极限状态 土压力增至最大 称H 5 为被动土压力 4 计算挡土墙上土压力的 Rankine 理论的适用条件是 1 挡土墙的墙背竖直 光滑 2 挡土墙后填土表面水平 该理论把墙后土体视为半无限体 根据土的极限平 衡状态的条件计算土压力的 5 计算挡土墙上的土压力的 Coulomb 理论的适用条件 1 墙背附斜 倾角为 2 29 墙背粗糙 墙土摩擦角 3 填土为理想散粒体 填土表面倾斜 坡角为 0 c 该理论是将墙后土体出现滑动破坏面时所形成的楔体作为隔离体 根据静力平衡 条件计算土压力的 6 计算被动土压力时 库仑理论假设破坏面为一平面 实际是一曲面 因此计算结 果较大 而郎肯理论计算值较小 偏于真实 因此一般用郎肯理论 7 挡土墙后应填碎石土 砂土 粉土 不应填黏土 8 无粘性土坡的稳定性与粘聚力无关 仅取决于内摩擦角 只要坡角小于内摩擦角 土坡就是稳定的 二 问答题二 问答题 1 填土内摩擦角的大小对土压力有何影响 答 通常对于主动土压力 内摩擦角愈大 主动土压力愈小 而对于被动土压力 模擦角愈大 主动土压力愈大 2 墙背的粗糙程度 填土排水条件的好坏对主动土压力的大小有何影响 答 采用郎肯土压力理论计算土压力 由于忽略了墙背与填土之间摩擦影响 使 计算的主动土压力偏大 而计算的被动土压力偏小 当排水条件不良时 填土的重度增加 内摩擦角减小 土的强度降低 导致填土 对墙的土压力增大 对墙的稳定性产生不利的影响 3 略 4 简述影响挡土墙背上土压力大小的因素 答 a 挡土墙的位移 挡土墙的位移方向和位移大小 是影响土压力大小的最主要因素 挡土墙位 移方向不同 土压力的种类就不同 由实验与计算可知 其它条件完全相同 仅 挡土墙位移方向相反 土压力数值相差不是百分之几或百分之几十 而是相差 20 倍左右 b 挡土墙形状 挡土墙剖面形状 包括墙背为竖直或倾斜 墙背为光滑或粗糙 都关系采用 何种土压力计算理论公式和计算结果 c 填土的性质 挡土墙后填土的性质包括 填土松密程度即重度 干湿程度即含水量 土的 强度指标内摩擦角和粘聚力的大小 以及填土表面的形状 水平 上斜或下斜 等 d 挡土墙的建筑材料 如挡土墙的材料采用素混凝土和钢筋混凝土 可以认为墙的表面光滑 不计 入摩擦力 若为砌石挡土墙 就必须计入摩擦力 因而土压力的大小和方向都不 相同 30 5 简述静止土压力 主动土压力及被动土压力的概念 它们与挡土构筑物的位移有何 关系 答 静止土压力 当挡土墙静止不动 土体处于弹性平衡状态时 土对墙的压力 主动土压力 当挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时 作用 在墙上的土压力 被动土压力 当挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时 作用在挡 土墙上的土压力 6 简述土的极限平衡状态的概念 挡土墙应该怎样移动才能产生主动土压力 答 土的应力莫尔圆抗剪强度包线相切 切点为 A 说明 A 点所代表的平面上 剪应力正好等于抗剪强度 该点就处于极限平衡状态 挡土墙应当向离开土 体的方向偏移 使由以竖向自重应力为 水平向应力为的应力莫尔圆 1 3 恰好与抗剪破坏包线相切时 水平向应力即为主动土压力 3 7 主动土压力是土压力中的最小值 为什么在库仑土压力理论公式推导中却要找最大的 值作为主动土压力 a E 答 主动土压力为最小值是一个相对概念 在郎肯土压力理论中为最小 在库仑土压 力理论中是最危险破坏面对应的土压力值 是最大值 8 填土表面有连续的均布荷载 土压力沿深度的分布是三角形 梯形 矩形 在地下水 位以下 这部分土压力是否有变化 假设水位以下的值不变 答 由连续荷载产生的矩形土压力在地下水位以下不发生变化 而三角形土压力由于有地 下水的存在 计算时采用浮重度 三角形土压力的底面边长将不等于没有地下水影响时的 长度 9 墙后填土有地下水时 为什么不能用饱和重度计算土压力 地下水为的升降对挡土墙 的稳定有何影响 答 水对墙体作用的孔隙水压力与摩擦角无关 只与高度有关 因此需将土压力与水 压力分开考虑 而不能用饱和重度计算 因为地下水的存在 使土的含水量增加 抗 剪强度降低 有时导致土体对墙土压力增大 同时墙后积水 增加水压力 对墙的稳 定性产生不利影响 若遇软弱地基 则因土压力增大造成挡土墙的破坏 10 为减小挡土墙的土压力 试问 墙后的填土越松越好吗 为什么 从有利于墙的稳定 性出发 采用什么填土最好 答 挡土墙后填土的质量 对土压力大小有很大的影响 在设计回填料时 应尽量考 虑减小土压力 良好的回填料应具有高的长期强度和大的透水性 一般说来 粒状材料是 一种最好的回填料 因为它除了有较高的值外 还能长期保持着主动应力状态 而切具 31 有大的透水性 粘性土则有蠕变的趋势 而且透水性很低 蠕变趋势能使主动土压力向静 止状态发展 从而引起侧压力随时间而增加 因此 墙后填土宜选择透水性较强的无粘性 土 土的强度特性 通常会随密度的增加而得到改善 因此填土时应注意填筑质量 对填 土应进行分层压密 三 三 判断题判断题 1 库仑土压力理论假定土体的滑裂面是平面 计算结果对主动土压力偏差较小而被动土压 力偏差较大 2 墙后填土的固结程度越高 作用在墙上的总推力就越大 3 库仑土压力理论的计算公式是根据滑动土体各点的应力均处于极限平衡状态而导出的 四 计算题计算题 1 某挡土墙垂直 光滑 填土面水平 墙高 5m 填土面上作用有均布超载 q 25kPa 填土的重度 求被动土压力的大小 3 16mkN 0 36 0 c 及绘出土压力分布图 解 将地面均布荷载换成填土的当量土层厚度为 mqh5625 1 16 25 在填土面处的土压力强度为 ppp qKhK 1 kPa30 96 2 3645 tan25 002 在墙底处的土压力强度 2 45 tan 02 2 HqKHh pp Kpa44 404 2 3645 tan 51625 002 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 第一层土为粗砂 天然重度 内摩擦角 3 1 5 18mkN 0 1 30 厚度 第二层土为细砂 天然重度 内摩擦角 厚度mh2 1 3 2 19mkN 0 2 20 地下水位距挡土墙基底 2m 饱和重度 试求 mh4 2 3 20mkN sat a 绘出主动土压力和水压力分布图 b 总的侧压力 土压力和水压力之和 的大小 8 83kPa 32 解 第一层填土顶面和底面的土压力强度为 kPaqKa a 33 8 2 3045 tan25 002 10 2 3045 tan 2 5 1825 002 1111 aa Khq 20 67kPa 第二层填土顶面的土压力强度为 2 2045 tan 2 5 1825 002 2111 aa Khq kPa40 30 水位面处的土压力强度为 2 2045 tan 2192 5 1825 002 222112 aa Khhq kPa03 49 基底处的土压力强度为 kPaKh aaa 84 58 2 2045 tan21003 49 002 23223 作用在基底处的水压力强度为 kPah ww 20210 3 总的侧压力为 2 2 84 7803 49 2 2 03 4940 30 2 2 67 2083 8 a E mkN 8 236 20 67kPa 30 40kPa 49 03kPa 58 84kPa 20kPa 33 34 35 36 37 38 习题 第一章第一章 土的物理性质及工程分类土的物理性质及工程分类 39 选择题选择题 1 土颗粒的大小及其级配 通常是用颗粒级配曲线来表示的 级配曲线越平缓表示 A 土颗粒大小较均匀 级配良好 B 土颗粒大小不均匀 级配不良 C 土颗粒大小不均匀 级配良好 2 作为填土工程的土料 压实效果与不均匀系数 u C 的关系 A u C 大比 u C 小好 B u C 小比 u C 大好 C u C 与压实效果无关 3 有三个同一种类土样 它们的含水率w都相同 但是饱和度r S 不同 饱和度r S 越大的土 其压缩性 有何变化 A 压缩性越大 B 压缩性越小 C 压缩性不变 4 有一非饱和土样 在荷载作用下 饱和度由 80 增加至 95 试问土样的重度 和含水率w怎样改变 A 增加 w减小 B 不变 w不变 C 增加 w增加 5 土的液限是指土进入流动状态时的含水率 下述说法哪种是对的 A 天然土的含水率最大不超过液限 B 液限一定是天然土的饱和含水率 C 天然土的含水率可以超过液限 所以液限不一定是天然土的饱和含水率 判断题判断题 6 甲土的饱和度大与乙土的饱和度 则甲土的含水率一定高于乙土的含水率 7 粘性土的物理状态是用含水率表示的 现有甲 乙两种土 测得它们的含水率 乙甲 ww 则可以断 定甲土比乙土软 8 土的液性指数L I 会出现L I 0 或L I 1 或r D z r B C P z r C C P 1 B p I 0 C p I 7 4 有一饱和粘土试样 进行三轴固结不排水试验 并测得孔隙水压力 可以得 到一个总应力圆和有效应力圆 试问两个应力圆的大小有何不同 A 总应力圆大 B 有效应力圆大 C 两个应力圆一样大 5 直剪试验土样的破坏面在上下剪切盒之间 三轴试验土样的破坏面在什么位 置上 A 与试样顶面成 45 度角 B 与试样顶面成 45 2 度角 C 与试样顶面成 45 2 度角 判断题判断题 6 地基土中孔隙水压力越大 土的抗剪强度越高 49 7 条形均布荷载中心点下 剪应力总等于零 8 当土中某点 31 时该点不会发生剪切破坏 9 正常固结土的不固结不排水试验的破坏应力圆的包线是一条水平线 它说明 土样的破坏面与最大剪应力面是一致的 10 同一固结土样 正常固结 排水剪和固结不排水剪 它们所得到的有效应力 强度指标相同 计算题计算题 11 一个砂样进行直接剪切试验 竖向应力 p 100kpa 破坏时 57 7kpa 试问 这时的大小主应力1 3 为多少 12 一个饱和粘土试样 在 3 70kpa 应力下固结 然后早三轴不排水条件下增 加轴力至 50kpa 是土样破坏 另一相同土样也在相同围压下固结 然后在不排 水条件下增加室压至 140kpa 试求该土样破坏时的轴力和总应力 13 土样内摩擦角 260 粘聚力为 c 20kpa 承受大主应力和小主应力分别为 1 450kpa 3 150kpa 试判断该土样是否达到极限平衡状态 14 对一组土样进行直接剪切试验 对应于各竖向荷载 p 土样在破坏状态时的 水平剪力 T 如下表所示 若剪力盒的平面面积等于 30cm2 试求该土的强度指标 直剪试验数据 竖向荷载水平剪力 5078 2 10084 2 15092 0 15 对一组 3 个饱和粘土试样 进行三轴固结不排水剪切试验 3 个土样分别 在 3 100 200 300kpa 下进行固结 而剪破时的大主应力分别为 1 205 385 570kpa 同时测得剪破时的孔隙水压力依次为 u 63 110 150kpa 试用作兔法求得该饱和粘土的总应力强度指标和有效应力 强度指标 16 一组砂土的直剪试验 当 250kpa f 100kpa 试用应力圆求土样剪切 50 面处大小主应力的方向 17 三轴试验数据如下表 试绘制 p q 关系线并换算出 c 值 三轴试验数据 土样 31 2 1 31 2 1 123090 2550190 3900300 18 一条形基础下地基土体中某点的应力z 250kpa x 100kpa xz 40kpa 已知土的 300 c 0 问该点是否剪损 19 对某干砂试样进行直剪试验 当 300kpa 时 测得 f 200kpa 求 1 干砂的内摩擦角 2 大主应力与剪破面的夹角 20 某条基中某点应力为z 250kpa x 100kpa xz 40kpa 已知土的 300 c 0 问该点是否剪破 若 1 和 3 不变 值增至 60kpa 则该点又如 何 第六章第六章 土压力计算土压力计算 选择题选择题 1 在挡土墙设计时 是否允许墙体有位移 A 不允许 B 允许 C 允许有较大位移 2 地下室外墙面上的土压力应按何种土压力进行计算 A 静止土压力 B 主动土压力 C 被动土压力 3 按朗金土压力理论计算挡墙背面的主动土压力时 墙背是何种应力平面 A 大主应力平面 B 小主应力平面 C 滑动面 4 挡土墙背面的粗糙程度 对朗金土压力计算结果有何直接影响 A 使土压力变大 B 使土压力变小 C 对土压力无影响 5 符合朗金条件 挡土墙后填土发生主动破坏时 滑动面的方向如何确定 A 与水平面成 45 2 度 B 与水平面成 45 2 度 C 与水平面成 45 度 6 按库仑理论计算土压力时 可把墙背当作什么平面 51 A 大主应力平面 B 小主应力平面 C 滑动面 7 若挡土墙的墙背竖直且光滑 墙后填土水平 粘聚力 c 0 采用朗金解和库 仑解 得到的主动土压力有何差别 A 朗金解大 B 库仑解大 C 相同 8 挡土墙后的填土应该密实好还是疏松好 A 填土应该疏松好 因为松土的重度小 土压力就小 B 填土应该密实些好 因为土的 大 土压力就小 C 填土密度与土压力的大小无关 9 库仑土压力理论通常适用于哪些土类 A 粘性土 B 砂性土 C 各类土 10 挡土墙的墙背与填土的摩擦角对按库仑主动压力计算的结果有何影响 A 越大 土压力越小 B 越大 土压力越大 C 与土压力大小无关 仅影响土压力作用方向 判断题判断题 11 库仑土压力理论假定土体的滑动面是平面 计算结果对主动土压力偏差较小 而被动土压力偏差偏较大 12 墙后填土的固结程度越高 作用在墙上的总推力就越大 13 库仑土压力理论的计算公式是根据滑动土体各点的应力均处于平衡状态而导 出的 计算题计算题 14 用朗金土压力公式计算如图所示挡土墙的主动土压力分布及合力 已知填土 为砂土 填土面作用均布荷载 q 20kpa 15 用水土分算计算如图所示挡土墙上的主动土压力及水压力的分布图及合力 已知填土为砂土 土的物理力学性质指标如下图所示 52 16 按朗金土压力理论计算如图所示挡土墙的主动土压力 Ea及分布图 17 用朗金土压力理论计算如图所示拱桥桥台墙背上的静止土压力及被动土压力 并绘制其分布图 已知桥台台背宽度 B 5m 桥台高度 H 6m 填土性质为 r 18kN m3 200 c 13kpa 地基土为粘土 r 17 5kN m3 150 c 15kpa 土的侧压力系数 K0 0 5 18 用库仑土压力理论计算挡土墙上的主动土压力值及滑动面方向 已知墙高 H 6m 墙背倾角 100 墙背摩擦角 2 填土面水平 0 19 7 kN m3 350c 0 19 计算如图所示 U 型桥台的主动土压力值 考虑台后填土上有汽车荷载作用 已知 1 桥面净宽为净 7 两侧各设 0 75m 人行道 台背宽度 B 9m 2 荷载等级为汽车 15 级 3 台后填土性质 18 kN m3 350 c 0 4 桥台构造见图 台背摩擦角 150 53 20 用库仑土压力理论计算图示挡土墙的主动土压力 已知填土 20 kN m3 300 c 0 挡土墙高度 H 5m 墙背倾角 100 墙背摩擦角 2 第七章第七章 土坡稳定性分析土坡稳定性分析 选择题选择题 1 在地基稳定分析中 如果采用 0 圆弧法 这时土的抗剪强度指标应该采用 下列哪种方法测定 A 三轴固结不排水实验 B 直剪试验慢剪 C 静止土压力 D 标准贯入试验 2 在填土坡面上做挡墙护坡 作用在挡墙上的土压力的性质 A 土压力为 0 B 主动土压力 C 静止土压力 D 被动土压力 判断题判断题 3 当土坡内某一滑动面上作用的滑动力达到土的抗剪强度时 土坡即发生滑动 破坏 54 4 边坡的安全系数在施工刚结束时最小 并随着时间的增长而增大 5 摩擦圆法 费伦纽斯法 泰勒分析方法都是土坡圆弧滑动面的整体稳定性分 析方法 6 泰勒分析简单土坡的稳定性时 假定滑动面上的粘聚力首先得到充分发挥 以后才有土的摩擦力补充 计算题计算题 7 有一土坡高 H 5m 已知土的重度 18 kN m3 100 c 12 5kpa 要求土 坡稳定安全系数 K 1 25 试用泰勒图表法确定土坡的容许坡角 值及最危险 滑动面圆心的位置 8 已知某土坡坡角 60o 提的内摩擦角 00 试按费伦纽斯法及泰勒法确 定其最危险滑动面圆心的位置 并比较两者得到的结果是否相同 9 设土坡高度 H 5m 坡角 30o 土的重度 189kN m3 00 c 18kpa 试用泰勒方法分别计算 在坡脚下 2 5m 0 75m 0 255m 处有硬层时土坡的稳 定安全系数 及滑动面的形式 10 用条分法计算如图所示土坡的稳定安全系数 按有效应力法计算 10 已知土坡高度 H 5m 边坡坡度为 1 1 6 土的性质及试算滑动面圆心位置 如图所示 11 用毕肖普法 考虑水压力作用时 计算上题土坡稳定性安全系数 第一次 试算时假定安全系数 K 1 5 第八章第八章 地基承载力地基承载力 选择题选择题 1 所谓临界荷载 是指 55 A 持力层将出现塑性区时的荷载 B 持力层中将出现连续滑动面时的荷载 C 斥力层中出现某一允许大小塑性区时的荷载 2 荷载试验的中心曲线形态上 从线性关系开始变成非线性关系的界限荷载称 为 A 允许荷载 B 临界荷载 C 临塑荷载 3 一般情况下 地基的承载力应取在破坏过程中的哪一个位置上 cr p 临塑 荷载 a p 容许承载力 u p 极限承载力 A p a p C p u p 4 在相同的地基上 有两个宽度不同 埋深相同的条形基础 试问两基础的稳 定安全度有何不同 A 安全度相同 B 宽度大的安全度大 C 宽度小的安全度大 5 所谓地积的极限承载力是指 A 地基的变形达到上部结构极限状态时的承载力 B 地基中连成连续滑动面时的承载力 C 地基中开始出现塑性区时的承载力 6 在 0 的粘土地基上 有两个埋置深度相同 宽度不同的条形基础 哪个基 础的极限荷载大 A 基础宽度大的极限荷载大 B 基础宽度小的极限荷载大 C 两基础 极限荷载一样大 7 根据荷载试验确定地基承载力时 p s 曲线开始不再保持线性关系时 表示 地基土处于何种受力状态 A 弹性状态 B 整体破坏状态 C 局部剪切状态 判断题判断题 8 局部剪切破坏过程的特征是 随着的荷载的增加 基础下的塑性区仅仅发生 到某一范围 9 刺入剪切破坏的特征是 随着荷载的增加 基础周围附近土体发生竖向剪切 破坏 且基础两边土体有扰动 10 太沙基提出了确定矩形浅基的荷载公式 并假定基础底部是粗糙的 56 11 太沙基承载力公式适用于地基土整体和局部剪切破坏的情况 12 设计的基础宽度或埋置深度超过一定范围时 地基容许承载力值予以修正提 高 计算题计算题 13 在 0 c 25kpa 的粘性土地基表面快速堆一土堤 若填土重度 17kN m3 并要求控制稳定性安全系数 K 1 25 试问填土能堆高多少 14 某条形基础如图所示 试求 临塑荷载 cr p 临界荷载 4 1 p 及用普朗特尔公式求极限荷载 u p 并问其地基承载 力是否满足 取用安全系数 K 3 已知粉质粘土的重度 18kN m3 粘土层 19 8kN m3 250 c 15kpa 作用在基础地面的荷载 p 250kpa 15 如图所示路堤 已知路堤填土 18 8 kN m3 地基土的 16 0kN m3 100 c 8 7kpa 试求 1 用太沙基公式验算路堤下地基承载力是否满足 取用安全系数 K 3 2 若在路堤两侧采用填土压重的方法 以提高地基承载力 试问填土厚 度需要多少才能满足要求 填土重度与路堤填土相同 填土范围 L 应有多少宽 16 某矩形基础如图所示 已知基础宽度 B 4m 长度 L 12m 埋置深度 D 2m 作用在基础深度中心荷载 N 5000kN M 1500kNM 偏心距 el 0 地下水位在地 57 面下 4m 处 土的性质 sat 19 8kN m3 100 c 25kpa 试用汉森公式验算 地基承载力是否满足 采用安全系数 K 3 习题答案 习题答案 第一章第一章