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。6. 决定无

2、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Il，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/m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。，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emax0.74,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

3、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。二问答题1e说明三相草图中和的物理概念。代表孔隙在单元土体中所占有的1 e 1 e精选并比较同一土中的sat、d的数值大小。sat四、计算题m-gVmsVvw gsatVg ，ms Vs w-g ,msd V。31.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，土粒相对密度为2.71，试计算：天然含水量w，天

4、然重度，干重度d，孔隙比e。mg 01204 10 0.02CN/cm3 V60d00992 10 0.0165N/cm3d V 360匹 0.1024。0992100%11.3%ms0.099209 36.6cm32.71VvV Vs60 36.6eVsVs36.60.6392.若原状土样的天然密度2.1t/m，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 tmww ms0.15* 2.710.407 tmsmw込H 1.484 m32.1VvV VVsVsI 0.4843测得沙土的天然重度最小孔隙比emin 0.462 ,3

5、17.6kN/m，含水量w 8.6%，土粒相对密度2.66 ,最大孔隙比emax 0.71，试求沙土的相对密度Dr 。答：设V 1cm则 ms VsGs w 1cm ,贝Ums GsVs w 2.73g66gmwwms 0.086 2.66 0.229 gm ms mw/g2.6602291.641cm31.76VvV Vse1.641110.641DrVsVsemax emin0.710.6410.710.4620.27834.某干沙土样重度为 16.6KN/m ，土粒相对密度 Gs2.69，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 mswG

6、sVs 2.69g V 匹空9 1.62 cm3d 1.66VvV VsV?Vs0.625.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0.2)833g多少水？答：由 w 匹 100% 得 ms m/(1 w) 1000/(1msmw m ms 167 g需加水量为 mw 0.4ms mw0.4* 833167166g6.某工程地质勘察中，取原状土360cm ,重99.15g,烘干后重78.05g，Gs2.67，求此土的孔隙比和饱和度。答：mwms 99.15 78.0520.65gVw mw/ w

7、20.65cm3msG s w叱 29.23cm32.67VvVVsVsVs6029.2329.231.053Sr业0.671Vv60 29.23某土样的干重度d 15.4kN / m3，含水量w 19.3%，土粒相对密度 ds 2.73，求SrVs3mw wms 0.193 2.730.527gmsmsd /g2.731.541.773cmVwmw0.527130.527cmSrVwVv100%口 1。%0.5271.773 168.2%第二章地基土精选的应力与变形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

8、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ms1Vs1wGs1 2.65gmw1w1ms10.1 * 2.650.265 gVw1 皿 0.265 cm3wVw10.26530.699 cm0.379Sr12.65 110.699 g39.71KN/m(2)黏土设 Vs21则m$2 Vs2Gs2 w 270gmw2W2ms20.2* 2.700.54 gV2m$2mw22.70.5418.4

9、/101.76 cm323ms2Vs2V2.711.769.66kN/m3精选2.某粉土地基如图，测得天然含水量-24% ,干密度d 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 VsGs - 2.73tmwwms 0.24* 2.73 0.6551ms2.731.541.772m3汛期水位35.50msVsV-g2.73 11.772 g9.8kN

10、/m粉土现在水位35.0030.00ms mV2.73 0.6551.77219.1 kN/m25.00细砂sat19.8 kN/m现在的自重应力c 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心方向的基底压力分布图。解：基底平面平均压力为 pF G 680 20*2*2*4.A2*4125kN /m2P和Pmax及Pmin，绘出沿偏4mN G F 20 4 2680840kNF) 0.35 680 0.35238kN m2388400.28

11、m0.33149.6360.37N M 8402383,Pmax105 44.63kN/m3 &有一矩形基础，min A W 2 412-246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， 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。610 cm/ s，土层9.如图，已知基础长42.5m，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k00.6厚8m,底部基岩处附加应力为 固结系数。160Pa,试计算:(1)地基的最终沉降量,(2)计算地

12、基的P。 P1 H 2E82* 7.5*10213.33mm土的竖向固结系数 cvkEs/ w 0.61067.5 103/104.5102 2cm /s精选1.0,压缩系10.饱和黏土层厚8m,受大面积荷载 p 120kPa作用，该土层初始孔隙比数a 0.3MPa 1 k 18cm/a，在单面排水条件下问加荷一年的沉降量为多少?1 e 1 1 0解：粘土层的压缩模量为 Es 1e|6 6.67MPaa 0.3 10 6粘土层的最终沉降量为 s HEs120 100066.67 108000143.93mm竖向固结系数cvk(1 e)wa18 10 2(1 1)10000 0.3 10120m

13、2 /a对于单面排水条件下:竖向固结时间因数Tv120 1821.875 ,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 1.8cm/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 6.67MPaa 0.3 10 6120 1000粘土层的最终沉降量为 s -H 12010008000143.93mmEs6.67 10竖向固结系数Cvk(1 e) 1.8 10 2 3(1 1) wa100000.3 10

14、 612m2/a平均固结度将为Uz1400.973143.93根据U z查得T0.93，在单向排水条件下:tTvH2Cv20.93 84.96 年。12四、计算题1.某条形基础下地基土体中某点的应力250kPa，x 100kPa,xz 40kPa ,已知土的300 ,c 0,问该点是否剪损。解: 12xz260kPa90kPa破坏可能性判断仃 3m tan4502c ta n2450270kPa 1m260 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1、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解:3代入粘性土的极限平衡条件

15、广20145=60tan (45223=100 tan2(450/2) 2cta n(45/2) 2c ta n(450/2)/2)1 (kPa)1452233(kPa)60100u4159解得18.790 , c=9.99kPa.(2)将有效应力i i u、33 u代入极限平衡条件得104=19tan2(450/2) 2c tan(45/2)164=41 tan2(450/2) 2c tan(450/ 2)解得27.610 , 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

16、力为多少，试样将发生破坏？解：总竖向压应力为131180160 340kPa时，试样发生破坏。态。地基容许承载力而地基承受的均布荷载Pu/k 580.25/2290.125kPaPk 250 kPa 290.125 kPa，所以地基处于稳定状第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1 18.5kN/m3，内摩擦角1 300，厚度3m 2m，第二层土为细砂，天然重度2 19kN / m，内摩擦角200，厚度 h2 4m。3地下水位距挡土墙基底 2m，饱和重度 sat 20kN /m，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;解：第一层填土顶面和底面的土压力强度为a0 qKa1 25 tan2(450300 /2)8.33kPaa1 (q1)Ka1 (25 18.5 2)ta n2(450 300=20.67kPa第二层填土顶面的土压力强度为20kPaal (q ihi)Ka2 (25 18