(完整word版)同济大学土力学2005-2006一学期试题(含答案)

1、同济大学本专科课程期终考试（考查）统一命题纸 2005 2006学年第一学期 课程名称：土力学 课号: 任课教师: 专业年级：土木工程 考试（V）考查（ 出考卷教师签名：楼晓明、梁发云 03级 ) 楼晓明、梁发云、李镜培 周健、姚笑青、钱建固 姓名： 日期：2006年元月13日 学号： 考试（查） 教学管理室主任签名：李镜培 、单项选择题：（20分，每小题2分） 1、 A、 2、 3、 A、 4、 A、 土的三相比例指标中通过试验测定的指标是: 孔隙比、含水量和饱和度； 孔隙率、土粒密度和土的密度； 评价粘性土软硬程度的指标常用 塑限W； B 、塑性指数Ip； 动水力（渗透力）的大小主要取决于

2、； 水头梯度；B 、水头差；C 引起建筑物基础沉降的根本原因是； 基础自重压力 B 、基底总压应力 B、土的密度、含水量和土粒密度; D 、土粒密度、饱和度和土的密度。 O 、液性指数II； 、渗透系数; C、基底附加应力 、液限 、流速。 5、 土的压缩系数越 、压缩模量越 、高，低； B 、低，高； 6、现场载荷试验得到的地基模量是 、压缩模量；B 、弹性模量； 7、新近沉积的粘性土一般为 、欠固结；B、正常固结； 、建筑物活荷载 _，土的压缩性就越大。 、咼，咼； 、初始模量; 、超固结: ） 2年后固结度为 二、简答题：（20分，每题5 分） d ； d o 80%,若该土层是 、8年

3、。 1、试述：饱和粘土地基沉降的3个阶段及其特点。 答：饱和粘性土地基最终的沉降量从机理上分析，由三个部分组成的，即： 其中Sd为瞬时沉降；sc为固结沉降；Ss为次固结沉降。 瞬时沉降是在施加荷载后瞬时发生的，可以用弹性理论公式来分析计算瞬时沉降；固 结沉降是在荷载作用下，孔隙水被逐渐挤出，孔隙体积逐渐减小而引起的沉降，是粘性土 sp 飞-ss。 (2分) 地基沉降最主要的组成部分，可采用分层总和法等计算固结沉降；次固结沉降是指超静孔 隙水压力消散为零，在有效应力基本上不变的情况下，随时间继续发生的沉降量。（3分） 2、试述：有效应力原理。 I 答：有效应力公式c =c Uw，二为总应力，二为

4、有效应力，uw为孔隙水压力。（2分） 由此得到重要的有效应力原理，它包含下述两点： 1. 土的有效应力口等于总应力减去孔隙水压力Uw ；（1 分） 2. 土的有效应力控制了土的变形及强度性能。（2分） 3、朗肯土压力理论和库仑土压力理论的基本假定有何不同，在什么条件下两者可以得到相 同的结果？ 答：朗肯土压力理论假设墙背直立、光滑、墙后填土水平，忽略了墙背与填土之间摩擦的 影响；库仑土压力理论假设填土是无粘性土，考虑了墙背与土之间的摩擦力，并可用于墙 背倾斜，填土面倾斜的情况，不能用库仑理论直接计算粘性土的土压力。（3 分） 朗肯土压力理论和库仑土压力理论根据不同的假设，以不同的分析方法计算土

5、压力， 只有在墙背直立、光滑、墙后填土水平的无粘性土中两种理论计算结果才相同。（2 分） 4、土坡稳定分析中的简单条分法和毕肖普方法的基本假定有何不同？ 答：作用在土条i的作用力中有5个未知数，但只能建立 3个平衡方程，故为静不定问题。 为了求得Ni、Ti值，必须对土条两侧作用力的大小和位置作适当的假定。（1分） 简单条分法是不考虑土条两侧的作用力，也即假设Ei和Xi的合力等于Ej+!和Xj+!的合 力，同时它们的作用线也重合，因此土条两侧的作用力相互抵消。（2分） 毕肖普条分法在求解时补充了两个假设条件： （1）忽略土条间的竖向剪切力Xi及Xi+i作用； （2）对滑动面上的切向力 Ti的大小

6、作了规定。（2分） 三、计算题：（60分） 1、已知某原状土的物理性质指标： 含水量w=28.1%，重度：=18.76kN/m 3,土粒比重ds=2.72， 试求该土的孔隙比 e,干重度d,饱和重度sat,并求当土样完全饱和时的含水量 w。（12分） 解:设土的体积等于1m3，则土的重量W $V =18.76kN。 土粒重量Ws与水的重量Ww之和等于土的重量W，即W =Ws Ww。 水的重量Ww与土的重量Ws之比等于含水量W,则Ww = w Ws = 0.281Ws , 可求得土粒重量 Ws = 14.64kN , Ww = 4.12kN。（2 分） 土粒体积Vs可由土粒比重ds和土粒重量 W

7、S求得，Vs=o.55m3，孔隙的体积 Vv则为 0.45m3，水的体积Vw由水的重度w和水的重量 Ww求得，其值为0.42m3。（2分） 根据三相指标定义可计算孔隙比e、干重度d的数值： e亠二四m2 Vs0.55 （2分） Ws _ 14.64 V 1.0 =14.64kN m3 （2分） 3 饱和重度sat : sat V/w +Ws _ 0.45X9.8+14.64 _19 帖 kN/m （2 分） w仝=込斗0.1% 土样完全饱和时的含水量w：WS14.64 （2分） z/B 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 a 0.2500 0.2484 0.2403 0.2268

8、0.2113 0.1958 z/B 2.4 2.8 3.2 3.6 4.0 5.0 a 0.1812 0.1680 0.1562 0.1456 0.1362 0.1169 解： 2、某矩形基础的底面尺寸为4m 2m,基础埋深为1m,计算资料见附图。试按应力面积法计 算基础底面中点沉降量，地基承载力 附：L B=2情况下角点下平均竖向附加应力系数 fk=110kPa。（15 分） a 基底附加应力P0: 920 4 2 1 20 p01 18 4x2=117kPa 分层厚度按自然土层划分，计算过程如下表。 F=920 =18k 填土 粉质 淤泥 （2分） （6分） Es=50 z（m） L/B

9、z/b Zi也 Zia - Zi-皿 吕(MPa) （mm） 为少(mm) 0 2 0 1.000 0 - - - - 2 2 1 0.7832 1.5664 1.5664 5.0 36.65 36.65 4 2 2 0.5448 2.1792 0.6128 2.5 28.68 65.33 （2分） 不可 s & =-E(Zii -zA) Esi 确定沉降计算深度 Zn，Zn在不可压缩层顶面。 应力面积法计算最终沉降 （4）确定J 2 _ 工A Es = 送 AG P0 1 - P0（Zn% Z0%） Z1 -酥0 . z _召 丁 1 E S1Es2 117 （2.1792-0） 11715

10、型 06皂 IL 52.5 =3.90MPa 当P0fk，查表得到J S九31。 (5)基础中点沉降： （3分） Ss、s =1.3165.33 = 85.36mm （2分） 3、某饱和粘性土在三轴仪中进行固结不排水试验，得c=5kPa，帘=28，如果这个试件受到 o=200kPa和o=150kPa的作用，测得孔隙水压力u=100kPa，问该试件是否会破坏? 解：根据有效应力原理；7u，可求得 6 =200100=100kPa；6 =150100 = 50。 根据土的极限平衡条件，可求得 （8分） （3分） 2 ! - ；if =；：.-3tg (45)2ctg(45) 2 2 20044 (

11、3分) =50 tg (4515 )2 5 tg(4515 ) =i67kPa (2分) jf，该试样不会破坏。 4、某一挡土墙，墙背光滑垂直、墙后填土面水平，填土面上受均部荷载q=15kPa,填土分 3_3 两层，如图所示。第一层土： 丫1= 18kN/m , C1=10kPa, :1=20 ,第二层土： 丫 2= 19.8kN/m , C2=15kPa, 2=15。试按水土分算法求解：挡土墙的主动土压力、水压力，并绘出土压力 强度沿墙高的分布图。(15分) 解：(1)本题符合朗肯土压力公式的应用条件，采用朗肯土压力公式计算。 (2)各层土的主动土压力系数： (2分) (1分) 15kPa

12、第一层土: 第二层土: 2申 2 心=tg (45 二)=g (45 Ka2 g2(45 -二)=g2(45 2 2 y10 kN/m 3 20 )=0.49 2 15 , )=0.59 (3)计算墙顶处的主动土压力强度 (4分) A点： Pal Pa1 =( Z q) Ka1 -2 = (18 0 15) 0.49 2 10 0.7 = 6.6kPa ： 0 P；2=(Z q)心 -2 G .匚 B点(上)：=(18215)0.49-2 100.7 =11.0kPa Pa2 =( Z q) Ka2 一2 Q . Ka2 B点(下):=(18215)0.59 2 150.77=7.00kPa

13、Pa3 =( z q) Ka2 一2 C2、Ka2 C点：=(18 2 10 3 15) 0.59 2 15 0.77 =24.69kPa (4)计算临界深度Z0(2分) 2& pK?q Ka1 2江10沃0.715汶0.49 门 Z0-.二 -0.75 (m) (2分) Kai 18 0.49 (5) 计算主动土压力值 主动土压力值按分布面积计算如下： 11 Ea11.0 (2 -0.75) (7.00 24.69) 3 = 54.41(kN/m) 22 (6) 作用在挡土墙的水压力 B点水压力为0, C点水压力：Pw乜.8 3 =29.4 1 巳=汉29.4汉3 = 44.1 水压力的合力：2kN/m,作用点位置在离墙底1m处。 (7) 土压力强度沿墙高的分布如图。(2分) (2分) kPa。 5、某厚度为10m的粘土层，上下层面均为排水砂层，已知粘土层孔隙比e=0.75 , a=0.30MPa1，渗透系数k=9.0 10_8cm/s，地表瞬时施加一无限分布均布荷载。试求: 层