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.姬得较大密实度,应选择级 配良好的土料作为填方或砂垫层的土料.2. 粘尽量越颗粒粒径越小,上匕外表积越大,*性越强,可座附弱结合水的含量越多,粘土的塑性指标越大3. 塑性指标I p wL Wp,它说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.因此标准?规定：10 Id 17为粉质粘土, 、 17为p p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.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

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d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,标准?WL Wp按I L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dmax 17.1kN/m3,最小干重度 dmin 15.4 kN/m3,贝U天然孔隙比e为0.68,最大孔隙比emax 0.74,最小孔隙比emin0.57.11. 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

3、全重50%.12. 亲水性最强的粘土矿物是蒙脱石,这是由于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.二问做题1 e说明三相草图中和一土 的物理概念.1 e 1 e1e答：一代表单元土体中土骨架所占有的体积,一代表孔隙在单元土体中所占有的1 e1 e体积.液限仪测定.1.说明土的天然重度并比拟同一土中的sat、d的数值大小.m -gVmsVvwsatV g ,msVs w-.msd V,饱和重度 sat,浮重度 和干重度 d的物理概念和相互关系,sat四、计算题1.某地基土样数据如下：环刀体积60cm 3

4、,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.m 0.12043g 10 0.02CN/cmV60典 0.09923d - g 10 0.0165/cm3d V 960些丝空亶2 100% 11.3%ms0.09920.0992 103336.6cm32.71VvV Vs60 36.6eVsVs36.60.6392.假设原状土样的天然密度32.1t/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 ,msGsw 2.71 tmww ms0.15* 2.71 0.40

5、7 tmsmw2.71 0.4073 1.484 m32.1Vv vVs1.484 10.484 33.测得沙土的天然重度17.6kN/m,含水量w 8.6%, 土粒相对密度 Gs 2.66,最小孔隙比emin0.462,最大孔隙比emax0.71,试求沙土的相对密度Dr.答：设 Vs 1cm3那么 m VsGs w 2.66g s s s wmwwms 0.086 2.66 0.229 gms mw2.66 0.22931.641cm/g1.76DrVvVSV VsVsemaxeemax emin1.641 1 0.64110.71 0.641 0.2780.71 0.4624.某干沙土样重

6、度为 16.6KN/m 3,土粒相对密度 Gs 2.69,置于雨中,假设砂样体积不变,饱和度增加到40%,求砂样在雨中的孔隙比.答：设 Vs 1cm3 mswGsVs2.69g V 些1.62 cm3d 1.66VvV Vse - 0.62VsVs5.某工地进行根底施工时,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 w 四 100% 得 ms m/(1 w) 1000/(1ms0.2)833gmwm 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

7、土60cm 3,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 78.0520.65g7.Vwmw / wVvV Vs某土样的干重度20.65cm360 29.2329.231.053Srd15.4kN/m3,含水量78.05329.23cm2.67土圣也0.671Vv60 29.23w 19.3%, 土粒相对密度 ds 2.73,求SrVs.31cm ,贝Ums GsVs w 2.73gmwwms0.1932.73 0.527gmsmsV - F273 1.773cm31.54Vwmw0.5271-30.527cm§ Vw 10

8、0% V 100%0.52768.2%VvV Vs1.773 1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根底传给地基的.基底压力是作用于根底底面上的荷载效应, 它与荷载的大小和分布、根底的刚度、根底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 ：ms1Vs1 wGs12.65 gmw1w1ms10.1* 2.65 0.265 gVw1W 0.265 cm3wVw10.265"v1- -

9、Sr0.379ms1 Vs1 w1gVs1Vv1(2)黏土 30.699 cm2.65 13g 9.71KN/m1 0.699设 Vs21那么ms2 Vs2Gs2 w 2.70 gmw2w2ms20.2* 2.700.54 g24 1.76 cm318.4/10V2ms2 Vs2 w 2.71 a2s2吃堂 g 9.66 kN/m 32 V1.7632.某粉土地基如图,测得天然含水量w 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.30.00高程此时试求25.00高程处现在及汛期时的土的自重应

10、力.当汛期后地下水下降到 土层全以饱和状态计、25.00m处的自重应力是多少？解:1, ms VsGs w 2.73tV ms 2.73d 1.541.772m3汛期水位b35.50ms V s w2.73 135.00g9.8 kN/m 3Vg1.772粉土现在水位30.00msmw2.73 0.655 _一,319.1 kN/mv g1.772g25.00一一一319.8 kN/m细砂satw现在的自重应力c 19.1* 5c9.8* 5 144.5 kPa,c 9.8* c1098kPa汛期时的自重应力地下水下降后19.8* 59.8*5 148kPamwwms 0.24* 2.73 0

11、.65511.图所示根底基底尺寸为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压力分布图.解：基底平面平均压力为 p0.35m七十F 68CkNF G 680 20*2*2*4.A2*4125kN /m2NGF20 4 2 680 840kNM(F)0.35 680 0.35 238kN mM238e0.28m 0.33N8406G2m4m149.6360.37PN M 840m a w r4238 105 44.63 1224 6kN/m3 8.有一矩形根底,底面尺寸4m 8m,埋深2m,受4000kN中央荷载(包括根底自重)的作用,地基为粉砂层,19kN/

12、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,根底长42.5m,宽13.3m,根底底面附加压力 p0240kPa根底底面铺有水砂层,地基为粉质黏土层,压缩模量 Es 7.5Mpa,渗透系数k00.610 6cm/ s , 土层厚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)计算地基的解：s HEp° pi h2E240 160 c382* 7.5*10213.33mm土的竖向固结系数 cvkEs/ w 0.6 106 7.5 103/10 4.5102 cm2/s1.0,压缩系10.饱和黏土层厚8m,受大面积荷载

13、 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?解：粘土层的压缩模量为 Es1 1 016 6.67MPa0.3 10 6粘土层的最终沉降量为sWH Es120 1000广 8000 143.93mm6.67 10竖向固结系数cvk(1 e)1810 2 (1 1) e 2, 120m /a对于单面排水条件下:竖向固结时间因数Tvwa10000 0.3 10 6120 12 1.875,查表得固结度接近100%,所以加何82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

14、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,解：粘土层的压缩模量为Es-问沉降达 140mm所需的时间.1 1.0 6.67MPa ,60.3 10, 一,120 1000粘土层的最终沉降量为 s H 120 1000 8000 143.93mmEs 6.67 102 .竖向固结系数cvk(1 e) 1.8 10 (1 气 12m2/awa 10000 0.3 10 6平均固结度将为UzSts1400.973143.93根据U z查得Tv0.93 ,在单向排水条件下:tTvH2Cv20.93 84.96 年.122232破坏可能性判断1f 3m t

15、an2 4502_090 tan 45270kPa >1r所以该点未剪损.3tan2 4502ctan 450得方程组四、计算题1.某条形根底下地基土体中某点的应力z 250 kPa , x 100 kPa ,遂 40kPa ,土的30° , c 0 ,问该点是否剪损.融 1 _ z xz x 22 _ 260kPa xz =290kPa0 2c tan 4522迎02260 kPa2.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c、 及c、.解：1将1、3代入粘性土的极限平衡条件20145=

16、60 tan (45/2) 2ctan(450/2),20223=100 tan (45/2) 2ctan(450/2)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(450/2).164=41 tan2(450/2) 2c tan(450/ 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

17、力为多少,试样将发生破坏？解：总竖向压应力为131 180 160 340kPa时,试样发生破坏.地基容许承载力pu /k 580.25/2 290.125kPa而地基承受的均布荷载Pk 250 kPa 290.125 kPa,所以地基处于稳定状O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30、 一h1 2m,第二层土为细砂,天然重度2 19kN / m,内摩擦角 2 20,厚度h? 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；解：第一层填土顶面和底面的土压力强度为b总的侧压力土压力和水压力之和的大小;a0qKa1 25 tan2(450 300 /2) 8.33kPaa1 (q1h1)Ka1 (25 18.5 2)tan2(450 300=20.67kPa第二层填土顶面的土压力强度为ai (qih