土力学试题及答案_

1、第1章 土的物理性质与工程分类一.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Ip =Wl - Wp，它表明粘性土处于可塑状态时含水量的变化范围，它综合反映了粘性、可塑性等因素。因此规范规定：10 ： I p _17为粉质粘土，Ip . 17为粘土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e、Dr来衡量。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I p

2、。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Dr来衡量。W - wp7. 粘性土的液性指标I L，它的正负、大小表征了粘性土的软硬状态，规范WL Wp按Il将粘性土的状态划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑。10某砂层天然饱和重度sat = 20 kN/m3，土粒比重Gs =2.68，并测得该砂土的最大干重度dmax =17.1kN/m3，最小干重度 dmin 15.4 kN/m3,则天然孔隙比e为0.68，最大孔隙比 emax =0.74，最小孔隙比 emin =0.57。11. 砂粒粒径范围是 0.0752mm，砂土是指大于 2mm粒径累计含量不超过全重 50%，而大

3、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。二问答题1e说明三相草图中和的物理概念。1+e 1 +e代表孔隙在单元土体中所占有的1答：代表单元土体中土骨架所占有的体积,1 e体积。液限仪测定。1.说明土的天然重度，饱和重度sat，浮重度和干重度 d的物理概念和相互关系,并比较同一土中的sat、 d的数值大小。sat、答： =mgVsatmsVv ?wmis -Vswg， =g，sat - 一 d -。四、计算题1.某

4、地基土样数据如下：环刀体积360cm，湿土质量 0.1204kg，土质量0.0992kg，土粒相对密度为2.71，试计算：天然含水量w，天然重度，干重度d，孔隙比e。二加吗心。020360Pg-00992 10 = 0.016N/cm3 d V m 60叭O.1024。992 100“11.3%0.0992msmGs0.0992 1032.71=36.6cm_ VvV -Vs60 -36.6e0.639VsVs36.62若原状土样的天然密度? =2.1t/m3，含水量w = 15%，土颗粒相对密度 Gs=2.71，试计算孔隙比e.3答：设 Vs =1m , ms =Gsw =2.71 tmw

5、= w ms = 0.15* 2.71 = 0.407 tmsmwP2.710.4072.1= 1.484 m3仝4二匸匚0.484VsVs1最小孔隙比emin =0.462，最大孔隙比emax =0.71，试求沙土的相对密度Dr 。答：设 Vs 二 1cm3则 ms =VsGs = 266gmw = wms = 0.086 2.66 = 0.229 gv-ms mw266 .229 =1.64伽3/g1.76VvV -Vse 二VsVs便0.641emax 一eD r 二62VsVs5.某工地进行基础施工时，需在土中加水以便将土夯实，现取0241=0.278emax 一 emin 0.71

6、-.46234.某干沙土样重度为16.6KN/m ，土粒相对密度 G 2.69，置于雨中，若砂样体积不变,饱和度增加到40%，求砂样在雨中的孔隙比。答：设 Vs = 1cm3 ms =wGsVs =2.69g V = -= 2.69 =1.62 cm3ss w s s 9Pd 1.66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 w 二匹 100% 得 ms 二 m1 w) = 1000心 0.2) = 833g msmw=m-ms=167g需加水量为=mw = 0.4ms - mw = 0.4* 833 -167 = 166g36.某

7、工程地质勘察中，取原状土60cm ,重99.15g，烘干后重78.05g， Gs =2.67，求此土的孔隙比和饱和度。答：mw 二 m-ms =99.15 -78.05 =20.65gVw 二 mw / 5 二 20.65cm3msVs叱=29.23卅2.67Vve =VsV-Vs60运3(.053Sr29.23VwVs空匚0.671Vv60 -29.23Sr设 Vs =1cm3，贝 yms =GsVsw = 2.73gmw 二 wms =0.193 2.73 =0.527gmsms面773贰Vwmw0.52713=0.527cmS 晋 100%=煦 100%0.5271.773-1= 68.

8、2%第二章地基土的应力与变形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Vs1 = 1，则ms1 - Vsv wGs1 - 2.65gmw w1ms1 = 0.1* 2.65 = 0.265 g5 严265cm3 wVw1Sr進=0.699康0.379Ww gms11 -Vs1Vv

9、12.65 I3g =9.71KN/m10.699(2)黏土则ms2 二Vs2Gs2w =2.70gV2ms2 mw2P2.70.5418.4/10=1.76 cm3ms2-V s2 w2.7-11.763=9.66 kN/m32.某粉土地基如图，测得天然含水量w=24% ,干密度 6 =1.54t/m , 土粒比重Gs =2.73，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。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：Vs -1，ms 二VsGsw

10、=2.73tmw = wms = 0.24* 2.73 = 0.6 5V =匹二273 = 1.772 m3汛期水位35.5035.00Pd1.54=ms _Vs几 g=9.8kN/m3V1.772sat粉土现在水位30.00msmw2.73 0.6551.772=19.8 kN/m= 19.1 kN/m25.00细砂现在的自重应力 =19.1* 5 9.8* 5 =144.5 kPa,汛期时的自重应力 =9.8*10 =98kPa地下水下降后:； =19.8* 5 9.8*5 =148kPa1.图所示基础基底尺寸为 4m 2m，试求基底平面平均压力P和Pmax及Pmin，绘出沿偏心方向的基底

11、压力分布图。解：基底平面平均压力为p= 68020*2*2*4 A2*42= 125kN /m0.35m屮 孑瓦F三8(kN2mN =G F =20 4 2 680 =840kN亠4mM F) 0.35=680 0.35=238kN m238”28mdh33149.6360.37N M 8402383Pmax105 二 44.63 =kN/m &有一矩形基础,min A W 2 4122 46底面尺寸4m 8m，埋深2m，受4000kN中心荷载（包括基础自重）的作用，地基为粉砂层，咐-19kN /m3，压缩资料如表所示，试用分层总和法计算地基最终陈降量。解：略。9.如图，已知基础长42.5m

12、,宽13.3m ,基础底面附加压力 p0 = 240kPa基础底面铺有水砂层，地基为粉质黏土层，压缩模量Es =7.5Mpa，渗透系数k =0.6 10cm/s，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：s PHE P0P12E240 16032* 7.5*108 = 213.33mm土的竖向固结系数q =kEs/ w =0.6 10-67.5 103/10 =4.5 10，cm2/s10.饱和黏土层厚8m,受大面积荷载 p=120kPa作用，该土层初始孔隙比 e = 1.0，压缩系数a =0.3MPa k = 18cm/a，在单

13、面排水条件下问加荷一年的沉降量为多少?1 + e 1+10解：粘土层的压缩模量为 Es=e 16 =6.67MPaa0.3X0粘土层的最终沉降量为8000 二 143.93mmCFs zHEs120 100066.67 10竖向固结系数Q二k（1 e）九a18 10 1)10000 0.3 10 “= 120m2 /a对于单面排水条件下:竖向固结时间因数120 12-1.87582,查表得固结度接近100%,所以加荷年的沉降量为 143.93mm。11.某饱和粘土层厚 8m，受大面积荷载 p = 120 kPa作用，该土层初始孔隙比为e = 1.0 ,a = 0.3MPa-1, k =1.8c

14、m/a，单面排水，问沉降达 140mm所需的时间。1 + e 1+1.0解：粘土层的压缩模量为Es6 = 6.67MPaa0.3066.67 10粘土层的最终沉降量为 s -H 120 10008000 = 143.93mmE竖向固结系数cv二k(1 e) h8 10(11)=伽2心wa10000 0.3 10-6140= 0.973143.93根据Uz查得Tv =0.93 ,2 2在单向排水条件下：tJH 938Cv= 4.96 年。12四、计算题1.某条形基础下地基土体中某点的应力二=250kPa，匚x =100kPa，.怎=40kPa，已知土的=300 ,c=0，问该点是否剪损。CT1

15、CT + CT解：1 = X-Xz260kPa90kPa破坏可能性判断二仃= 3m tan450 二 2ctan、 2丿2 0=90 m tan 45 +0300= 270kPa Gm = 260 kPa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；3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C、及C、。1理卜2漏4502 丿 、解：（1）将J、二3代入粘性土的极限平衡条件-得方程组2*145=60 ta n2(45 +/2) +2cta n( 45 +/2)223=100 tan2(45 、/2) 2ctan(45/2) 1 (k

16、Pa)1452236(kPa)60100u4159解得 =18.79 , c=9.99kPa.将有效应力-U、匚3 -；3 -U代入极限平衡条件得104=19 ta n2(450 +W/2) +2cta n( 45 +W/2)L 164=41 tan2(45 +72)+2clan(457 2)解得：=27.61 , c=15.80kPa。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-；3 丄;)=180 T60 =340kPa时，试样发生破坏。地基容

17、许承载力匚=Pu/k =580.25/2 =290.125kPa而地基承受的均布荷载Pk =250 kPa ：二=290.125 kPa，所以地基处于稳定状态。第5章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，第一层土为粗砂，天然重度18.5kN/m3，内摩擦角 -30，厚度 h1 =2m，第二层土为细砂，天然重度2 =19kN/m3，内摩擦角 =20，厚度h 4m。地下水位距挡土墙基底 2m，饱和重度 sat =20kN/m3，试求: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;匚a =qKa1 =25 tan2(45 -30/2) =8.33kPa；為=(q1h1)Ka(25 18.5 2) tan2(45 -30解：第一层填土顶面和底面的土压力强度为第二层填土顶面的土压力强度为20kPa；a1 =(q 1h1)Ka2 =(25 18.5 2)