土力学试题及答案_

1、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二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 ： Ip空17为粉质粘土，lp.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Ip。6.决定无粘性土工

2、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II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=20kN/m3, 土粒比重Gs=2.68，并测得该砂土的最大干重度dmaxT7.1kN/m3,最小干重度dminT5.4kN/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 于0.075mm 粒径累计含量超过全重 50%。12.

3、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。2二问答题1e说明三相草图中和一 M 的物理概念。1+e 1 +e1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。代表孔隙在单元土体中所占有的3，饱和重度sat，浮重度和干重度d的物理概念和相互关系,sat -一d -。四、计算题w二匹=0.10240.0992100% =11.3%0.0992m,= w ms= 0.15* 2.71 = 0.4071VvV -Vs1.说明土的天然重度并比较同一土中的sat

4、、d的数值大小。sat、satmsVV：?wg,-msVs；wg,msV1.某地基土样数据如下：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。专叱10刃0卧5360m,O92emo 16Nj/cm3V 60msVsGs2.71VveVsV-Vs60-366“63936.62.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二Gs2.71tmsms+mw2.71+0.407V-2.1= 1.484m34eVsV

5、s=17.6kN /m3，含水量w =8.6%，土粒相对密度Gs二2.66,取小孔隙比emin=0.462，最大孔隙比emax- 0.71，试求沙土的相对密度Dr。3测得沙土的天然重度5m msmw266.229=1.641cm3V二PY/g1.76V -VsVve二0.71641=0.278emax_Omin0.71-.462Demax er二34.某干沙土样重度为 16.6KN/m ，土粒相对密度 G2.69，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。m答：设Vs= 1cm3mswGsVs二2.69g Vs二?d空9=1.621.66Vv V _Vs=0.625

6、.某工地进行基础施工时，需在土中加水以便将土夯实，现取e =-VsVs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 =mw100%得ms二m/(1 w) =1000/(1 0.2) =833gmsmw二m-m$= 167g需加水量为m = 0.4ms-mw二0.4* 833-167二166g6.某工程地质勘察中，取原状土60cm3,重 99.15g，烘干后重 78.05g, G2.67，求此土的孔隙比和饱和度。答：mw=m-ms=99.15-78.05 =20.65gmsVww/沁曲Vs=Gsw7805二29.23cm32.67义

7、=1.053 SrVw20.65Vs29.23Vv60 _ 29.23 _ 067 17 某土样的干重度d=15.4kN / m3，含水量w=19.3%，土粒相对密度ds2.73，求Sr3设Vs1cm, 则m$- GsVs w二2.73g答：设Vs=1cm3则ms=VsGs几二2.66g= wms= 0.086 2.66 = 0.229g6Sr上100%Vw100%0.52768.2%VvV -Vs1.773-1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

8、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(2)黏土设Vs2二1则ms2二Vs2Gs2w=2.70gmw2二w2ms2=0.2* 2.70 =0.54gmw二wms=0.193 2.73 = 0.527gmsms2.73mw0.5271-0.527cm3d/g1.54二1.773cm3第二章地基土ms1 -VsV wGs1-2.65gmww1ms1= 0.1* 2.65 = 0.265gmw1w二0.265cm3Vw1Sr0.2650.

9、3793=0.699cmms1 VswVs1Vv12.65-11 0.699g3= 9.717V2ms2 mw2P2.70.5418.4/10=1.76cm382.某粉土地基如图，测得天然含水量w =24%,干密度6 =154t/m, 土粒比重Gs二2.73，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VsGs几=2.73tmw= wms二0.24* 2.73 = 0.6 5

10、5sat=19.8kN/m3现在的自重应力Cc=19.1*5 9.8* 144.5kPa,汛期时的自重应力 讥=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N =G八F =20 4 2 680=840kNM -C F) 0.35=680 0.35=238kN mM2382ms2 -Vs2wV2.7-1T763=9.66kN/m2.731.54=1.772m3汛期水位35.50Vs wV2.73-1g= 9.8kN/m3粉土现在水位35.0030.002.73 0.6551.7723g =19.1kN/

11、m25.00细砂心方向的基底压力分布图。解：基底平面平均压力为p0.35m杵孑 瓦F =680kNF G 68020* 2* 2* 4A2*422mP和Pmax及Pmin，绘出沿偏4m9e0.28m0.33N8406149.6360.3710N M 8402383Pmax105二44.63 =kN/m &有一矩形基础,minA W 2 412246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。9.如图，已知基础长 42.5m ,宽 13.3m ,基础底面附加压

12、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k0=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。土的竖向固结系数q =kEs/w=0.6 10“7.5 103/10 = 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= 匚16=6.67MPasa0.30厘er1

13、201000粘土层的最终沉降量为szH68000 = 143.93mmEs竖向固结系数c -k（1 e）Vr解：sPHEP0P12E240 1602* 7.5*1038 =213.33mm18 10，(1 1)10000 0.3 10“二120m2/a11、a对于单面排水条件下:年的沉降量为 143.93mm。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+10解：粘土层的压缩模量为Es6=6.67 MPaa 0.3汉102-1.87582,查表得固结度接近100%,所以加荷11.某饱和粘土层厚8m，受大面积荷载p =120kPa 作用

14、，该土层初始孔隙比为e=1.0,竖向固结时间因数120 1=20.67kPa12四、计算题已知土的即=30,c = 0，问该点是否剪损。破坏可能性判断5=“屛450丄2ctan45。丄2 2=270kPa T1m= 260kPa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、丁及C、。粘土层的最终沉降量为zs二Es120 10006.67 1068000 = 143.93mm竖向固结系数cvk(1e)1.8 10(11)=伽2心wa10000 0.3 10-6根据Uz查得Tv-0.93,

15、140143.93= 0.973在单向排水条件下:2 2” TVH0.93 8t= 4.96年。121.某条形基础下地基土体中某点的应力C= 250kPa，匚x=1kPa,血=40kPa,解:260kPa90kPa2=90 tan30013解：（1）将 J、二3代入粘性土的极限平衡条件S = tan2450+ |+2ctan 45。+得方程组I2丿j2丿=20.67kPa14r145=60ta n2(45+/2) +2cta n(45+/2).223=100tan2(45 + 毋/2)+2ctan(45+/2)解得即=18.79, c=9.99kPa.将有效应力；、-u、匚3-；3-u代入极限

16、平衡条件得104=19ta n2(450+W/2)+2c，ta n(450+0/2),164=41ta n2(450+72) +2cta n(450+72)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;= 180 160 = 340kPa时，试样发生破坏。地基容许承载力； =Pu/ k二580.25/2二290.125kPa而地基承受的均布荷载Pk=250kPa ：； =290.125kPa，所以

17、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1=18.5kN/m3，内摩擦角 -300，厚度=2m，第二层土为细砂，天然重度2=19kN/m3，内摩擦角200，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;解：第一层填土顶面和底面的土压力强度为6 (kPa)1452236(kPa)60100u415915匚a0=qKa1=25 tan2（450- 300/2） =8.33kPa；為=（q山）心广（25 18.5 2）tan2（450-300/2：=20.67kPa16第二层填土顶面的土压力强度为J =(q1h1)Ka (25 18.5