岩土力学考试题

岩土力学考试题岩土力学考试题PAGE34/34PAGE34岩土力学考试题PAGE

/

岩土力学作业一

说明：本次作业对应于文字教材1至3章，应按相应教课进度达成。

一、填空题〔每空1分，合计25分〕

1．工程上常用的土的密度有湿密度、饱和密度、浮密度和干密度。

2．土是由固相、气相、和液相三局部构成。

3．土体的应力按惹起的原由分为

自重应力

和

附带应力

两种。

4．关于天然土，OCR>1

时的土是

超固结土

，OCR=1

的土属于

正

常固结土，而OCR<1的土是欠固结土。

5.土的颗粒剖析试验最常用的室内试验方法有

筛析法

和比重

计法

。

6.土体的变形可分为由正应力惹起的

体积变形

和由剪应力惹起

的形状变形。

依据土颗粒的大小、粒组颗粒含量把地基土分红碎石土、砂土、粉

土、粘性土和人工填土。

8.依据浸透损坏的机理，浸透损坏的形式主要有流土、管涌、接触流失和接触冲

刷。

9.控制坝基及地基的渗流，其主要任务可归纳为三点：一是尽量减少渗漏量；二

是提前开释浸透压力，保证地基与水工建筑物有足够的静力稳固性；三是防备浸透损坏，

保证浸透稳固性。

二、问答题〔每题5分，合计35分〕

1．什么是孔隙比e、孔隙率n，两者的关系。

孔隙比为土中孔隙的体积与土粒的体积之比；孔隙率为土中孔隙的体积

与土的体积之比；关系为：n=e/(1+e)，或e=n/(1-n)。

2．固结度指：在某一固结应力作用下，经某一时间t后，土体发生固结或孔

隙水应力消失的程度。

在压力作用下，饱和土体固结的力学实质是什么？

在某一压力作用下，饱和土体的固结过程就是土体中的超孔隙水应力

不停消失、附带有效应力不停增添的过程，即超孔隙水应力渐渐转变为附带

有效应力的过程。

土的级配曲线的特色可用哪两个系数来表示？这两个系数是如何定义

的？

答：不均匀系数Cu和曲率系数Cc

d602，Ccd30Cud10d60d10d10，d30，d60为粒径散布曲线上小于某粒径的土粒含量分别为10%，

30%，60%时所对应的粒径。

请写出无侧向变形条件下的压缩量计算公式，并指出各个量的含义。

SeSavPH或SPHH或1e1Es1e1S为压缩量，H为试样的高度，av为压缩系数，e为孔隙比，Es压缩模量。简述浸透变形的产生条件。

依据浸透损坏的机理，可将产生浸透变形的条件分为两种种类，其一是动水压力

和土体结构，它们是产生浸透变形的必需条件；另一类那么是地质条件和工程要素，称之

为充分条件。只有当土具备充分必需条件时，才发生浸透损坏。

简述有效应力的原理。

有效应力原理的研究内容就是研究饱和土中这两种应力的不一样性质和它们与所有

应力的关系。有效应力原理概括起来可由下边两个重点表达：

饱和土体内任一平面上遇到的总应力可分为有效应力和孔隙水压力两局部；

土的变形与强度的变化仅决定于有效应力的变化。

六、计算题〔共4题，计40分〕

1.一均质无粘性边坡，sat为20KN/m3，30°，坡角25°，试问干坡

或完整浸水时，其安全系数是多少？有顺坡渗流发生时，坡角为多少度边坡

将抵达极限均衡状态？

解：在干坡或浸水时，安全系数为：

Fstgtg

有顺坡渗流发生边坡抵达极限均衡状态时：Fs=1，那么

tgtg=〔〕×sat坡角为：o

2.土粒比重为2072，饱和度为37%，孔隙比是，当饱和度提升到90%

时，每立方米应加多少水？

解：Vv=eVs=V–Vs，每立方米的土粒体积为：

3Vs=V/(1+e)=1/(1+0.95)=m

3Vv=eVs=×=m

当Sr=37%时，Vw1=SrVv=×=3当Sr=90%时，Vw2=SrVv=×=m3那么Vw=–=m3应加水：Ww=wWw=10×=

有一8m厚的饱和黏土层，上下两面均可排水，现从黏土层中心处获得

2cm厚的试样做固结试验〔试样上下均有透水石〕。试样在某级压力下抵达

60％的固结度需要8分钟，那么该黏土层在相同的固结压力作用下抵达60％

的固结度需要多少时间？假定该黏土层单面排水，所需时间为多少？

答：因为原位土层和试样土的固结度相等，且值相等，因此Tv1Tv2又土的性质相同，Cv1Cv2t1t2t1t2H1280027H12H22H22802210〔如改单面，22其抵达60%固结度时间为t3由Tv1Tv3，Cv1Cv3

那么t12t32t34t1107H1H12依据图〔a〕中给出地基中多层土中各土层的厚度、容重，绘制地基中的自重应力随深度的散布曲线图。

［解］由图〔a〕给出的资料，可计算出各土层分界面上的应力：

sz11h141.0)51kPasz2sz12'h2519.8)1sz3sz23'h39.8)2sz4sz34'h4(209.8)3上述自重应力随深度的变化关系结果(b)。粘1＝3

土

2＝3kN/m3粉质kN/m3＝3黏土kN/m3细4＝3砂kN/m3(a)(b)

岩土力学作业二

说明：本次作业对应于文字教材4至6章，应按相应教课进度达成。一、单项选择题〔每题2分，合计10分〕1．粘性土的抗剪强度由两局部构成，一局部是颗粒间的粘结力，另一局部是(a)a.摩擦力b.水压力c.有效应力d.荷载2．直接剪切试验测定土的天然强度为〔c〕fua.13fub.qutgMmax2fuc.cqqfud.D2D22H33．地基土发生剪切损坏而失掉整体稳准时的基底最小压力为〔b〕a、同意承载力b、极限承载力c、承载力特色值4．在渗流作用下，土体中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中流失的现象称为〔b〕a.流土b.管涌c.接触流失d.接触冲洗5．条形根基竖直均布荷载下附带应力计算时，附带应力系数的确定应依据〔d〕比值查表确立。和z/B和x/B和z/L和z/B。二、填空题〔每空1分，合计20分〕．为了考虑固结程度和排水条件抗衡剪强度的影响，依据加荷速率的快慢将直剪试验区分为快剪、固结快剪和慢剪三种种类。

依据固结排水条件的不一样，相应于直剪试验，三轴试验也可分为不固结不排水剪

、固结不排水剪(CU)和固结排水剪(CD)三种种类。3．某土单元体抗剪强度指标

c＝20Kpa

，

18

，大主应力σ

1＝400Kpa

，那么该单

元体小主应力σ

3＝

182

Kpa

时，该土处于极限均衡状态，假定σ

3＝200Kpa

，该土

处于

稳固

状态。

．饱和砂土在低围压下受剪时，关于松砂来说，其固结不排水剪试验测得的强度要比

固结排水剪试验测得的强度高〔高或低〕，关于紧砂来说，其固结不排水剪试验测

得的强度要比固结排水剪试验测得的强度低〔高或低〕。

5.依据摩尔-库伦损坏准那么，理想状态下剪破面与大主应力面的夹角为：45o/2。6．太沙基公式中，Nγ、Nq、NC称为承载力系数，由内摩擦角确立。7.地基剪切损坏的三种形式为整体损坏、局部剪切和冲切8.影响地基承载力的要素有：土的容重、地下水位、根基的宽度和根基埋深。四、简答题〔每题5分，合计40分〕1.什么叫土的抗剪强度?常用的试验方法有哪些?土的抗剪强度是指土体关于外荷载所产生的剪应力的极限抵挡能力。抗剪强度试验的方法有室内试验和野外试验等，室内最常用的是直剪试验、三轴压缩试验和无侧限抗压强度试验等。野外试验有原位十字板剪切试验等。试述莫尔库伦损坏准那么，什么是极限均衡条件？

当莫尔应力圆在强度线之内时，说明单元土体中任一平面的剪应力都小于该面上相应的抗剪强度，故乡体单元处于稳固状态，没有剪破；当莫尔应力圆与强度线相切时，

说明单元土体中有一平面的剪应力抵达了它的抗剪强度；把莫尔应力圆与库伦抗剪强度相切时的应力状态，作为土的损坏准那么。

依据莫尔-库伦损坏准那么来研究某一土体单元处于极限均衡状态时的应力条件及其大、小主应力之间的关系称为极限均衡条件。

3.什么是主动土压力，什么是被动土压力？

假如挡土结构在土压力的作用下，其自己不发生变形和任何位移〔挪动或转动〕，

土体处于弹性均衡状态，那么这时作用在挡土结构上的土压力称为静止土压力。

挡土结构在土压力作用下向走开土体的方向位移，跟着这种位移的增大，作用在挡

土结构上的土压力将从静止土压力渐渐减小。当土体抵达主动极限均衡状态时，作用在

挡土结构在荷载作用下向土体方向位移，使土体抵达被动极限均衡状态时的土压力称为被动土压力。

发生滑坡时，土体内的滑动面上的剪应力抵达抗剪强度的原由是什么？

一是因为剪应力的增添。二是因为土体自己的抗剪强度减小。

确立地基承载力的方法有那些？

答：(1)按土的强度理论确立地基承载力〔普朗特极限承载力公式、太沙基极限承载力

公式、魏锡克极限承载力公式〕

(2)标准查表方法〔依据野外果断结果或土的物理性质指标查表确立〕。

静载荷试验及其余原位测试方法〔标准贯入试验、静力触探试验，轻巧触探试

6.土的抗剪强度指标为何?影响土的抗剪强度要素有哪些?

土的抗剪强度指标为c，。土的抗剪强度影响影响要素有：

土粒的矿物成分、形状、颗粒大小与颗粒级配

土的密度

含水量

土体结构的扰动状况

孔隙水压力的影响

五、计算题

〔每题

10分，合计

40分〕

1.地基中一点的大小主应力为

1

300kPa

，

3

150kPa

，土的强度指标

20kPa，16°，试判断该点能否会剪破？剪破面与大主应力之间的夹角为多

少？

解：由摩尔-库伦准那么：

1f3ftg2(45o2)2ctg(45o2)=150×1.76+2×20×因为：σ1f>σ1=300kPa

或σ3

所以不会剪破。某挡土墙高8m，墙背竖直圆滑，填土面水平，填土为无粘性土，γ=18kN/m3，φ=30°，填土表面作用有连续均布荷载，q=20kPa。试用朗肯土压力理论计算主动土压力以及作用点地点。

解〔1〕土压力系数

katg2452tg24530123〔2〕主动土压力墙顶pa=qka=20×墙底pa=qka+rHka=6.7+18×8×总土压力Pa=〔〕/2×作用点距墙底的距离88188y223在均布条形荷载作用下，土体中A点的大主应力σ1=400kPa中，小主应力σ3=150kPa，土的抗剪强度指标c=0，φ=30°。试求：A点处土能否处于极限均衡状态。

最危险的剪应力面与最大主应面夹角为多少度？

3计1tg24522ctg452解：1〕400tg230264520tg45133kPa22133kPa＜150kPa处于稳固状态2〕最危险的剪应力面与最大主应面夹角60°〔10分〕4．有一条形根基，宽度B为6m，埋深D为，其上作用着中心荷载P为1700kN/m，地基土质均匀，容重为19kN/m3，土的强度指标为：c=20kPa，=20o，安全系数为，假定基底完整粗拙，应用太沙基理论，验算地基的稳固性(=20o时，Nr，Nq，Nc15)。〔10分〕

解：〔1〕基底压力为：

由太沙基理论，地基的极限承载力为

fu1BNrqNqcNc=19×6×3.5/1+19××6.5+20×2允许承载力为

fuFs

因为：p>[f]，地基不稳固。

岩土力学作业三

说明：本次作业对应于文字教材7至9章，应按相应教课进度达成。一、单项选择题〔每题2分，合计10分〕1．岩石内结晶晶格错位的结果，惹起岩石的〔b〕a、晚性损坏b、塑性损坏c、弱面剪切损坏2．岩石的单轴抗压强度一般与单轴抗拉强度间成以下哪一种关系：(b)a.Rc=(1-4)Rtb.Rc=(4-10)Rtc.Rt=(1-4)Rcd.Rt=(1-4)Rc3．下边岩体的那种应力状态是稳固状态(a)a.13<sinαb.13>sinα2cctg2cctg1313c.13=sinα2cctg134.广义虎克定律中岩石的剪切模量G为〔a〕a.E，E，ME，MEG2(1)Gb.2(1)Gc.2(1Gd.))2(1

5.岩石的变形〔弹性〕模量可表示为〔c〕a.Ep(1)，b.Ep(1)，c.Epr(1)，d.Epr(1)yryryy

二、填空题〔每空1分，合计20分〕

．岩石的损坏形式：脆性损坏、延性损坏、弱面剪切损坏。

．岩石的力学强度是工程设计中最重要的力学指标，分别是单轴抗压强度，抗拉强度、抗剪强度。

．岩石的抗压强度就是岩石试件在单轴压力〔无围压〕作用下，抗压损坏的极限能力。

4．岩石的抗剪强度就是指岩石抵挡剪切损坏〔滑力〕的能力，用凝集力C和内摩

擦角Φ来表示。

5．岩石的变形是指岩石在任何物理要素作用下形状和体积大小的变化。

岩石的变形特征常用弹性模量E和泊松比μ两个指标来表示；

6.岩石的蠕变是指岩石在应力不变的状况下岩石变形ε跟着时间t

而增添的现象，一般而言，典型的岩石蠕变曲线可分为三个阶段：早期蠕变，

二次蠕变〔稳态蠕变〕，〔加建蠕变〕第三期蠕变。

天然应力(或初始应力)是习惯上常将工程施工前就存在于岩体中的地应力，称

为初始应力。

岩滑依据滑动面的形式，组合可分为：平面滑动，楔形滑动和旋转滑

动。

三、判断题〔每题2分，合计10分〕

．岩石的脆性损坏是因为岩石中裂隙的发生和展开的结果所致〔√〕

．岩石的变形是指岩石在外力作用下形状和大小的变化。〔×〕

3．最大正应变理论是用来判断脆性岩石损坏的理论。〔√〕

4．依据莫尔－库伦准那么可证明均质岩石的损坏面法线与大应力方向间夹角为

45o〔×〕2

5．在一般压力板上做岩石的变形试验，即可获得岩石的全应力-应变曲

线。〔×〕

四、问答题〔每题5分，合计20分〕

．何为塑性损坏，其损坏机理是个什么？

答案：塑性损坏(延性损坏)是岩石在损坏以前变形量很大，且没有显然的损坏荷载。

原由可能是岩石内结晶晶格错位的结果。

．影响单轴抗压强度的要素有哪些？

影响单轴抗压强度的要素有：一方面是岩石资料自己的，一方面是试验方法上的要素。

岩石资料自己的主要要素有：①矿物构成；②结晶程度和颗粒大小；③胶结状况；④生成条件；⑤风化作用；⑥密度；⑦水的作用等。

试验方面的要素有：①试件尺寸和大小；②加荷速度等。

直剪损坏试验全过程曲线可分几段？各区段的特色是什么？岩石直剪损坏试验全过程曲线以下列图

)aPM4()3mmf2(''''vf1f'''0f''f'012345670'''''''''''n(mm)该曲线共分三段。第一段：原点—τp区段，该段近似为向来线即变形为弹性，τ为极限强度(即裂隙开始展开的强度)；

第二段：τp－τf区段，τf为峰值强度，该段内裂隙展开至损坏；第三段：τ

o区段。τo为剪断面上的摩擦力(节余强度)

什么叫滑坡？滑坡滑动面的形式有几种

p

f—

当岩坡受力过大或岩石强度过低，一局部岩体向下或向外滑动叫滑坡，滑波滑动面有三种：脆弱结构面；结构面；在岩体中；六、计算题〔每题10分，合计40分〕1．将一个岩石试件进行单轴试验，当压应力抵达120MPa时即发生损坏，损坏面与大主应力平面的夹角(即损坏所在面与水平面的仰角)为60°，假定抗剪强度随正应力呈线性变化(即依据莫尔库伦损坏准那么)，试计算：1)内摩擦角：2)损坏面上的正应力和剪应力。解：452α=θ13sin21313cos2222Rc2ccos，理论上的抗拉强度：2ccos1sinRtsin12．某岩样c=15kPa，φ=30°，如该土遇到最小主应力σ3=200kPa，最大主应力σ1=400kPa，试判断该土样处于何种状态？解：13<sin(稳固)132cctg13sin(极限均衡)2cctg1313>sin(不稳固)132cctg3．试求证E(123)。1解：12321233213EEEE代入即求．4．岩石试件的单轴抗压强度为160MPa，泊松比。岩石试件在三轴试验中损坏，损坏时的最小主应力为130MPa，中间主应力为260MPa，依据最大正应变理

论的损坏准那么，计算这时的最大主应力1。

解：(2R2)(22R2)(32R2)01123

岩土力学作业四

说明：本次作业对应于文字教材10至12章，应按相应教课进度达成。

一、填空题〔每空分，合计30分〕

．把因为洞室围岩的变形和损坏作用而作用在支护或衬砌上的压力称为山岩压力。2．山岩压力的影响要素除岩石性质外，还应试虑洞室的形状和大小，地质构选，

支护的形式和刚度、洞室深度、时间、施工方法等要素。

地下工程岩体稳固性影响要素主要有岩土性质、岩体结构与地质结构、地下水、地应力及地形等。

3．岩基的极限承载力，就是指岩基所能负担的最大荷载(或称极限荷载)。

．脆性围岩的变形损坏种类有张裂坍落、劈裂、剪切滑动或损坏、岩爆、和弯折内鼓。

5．大坝失稳的形式主要有：表层滑动损坏、深层滑动损坏、混淆滑动破

坏。

因为岩体变形而对支护或衬砌的压力，称为变形压力；将因为岩体损坏而而对

支护或衬砌的压力，称为松动压力。

在中等质量的岩石中，洞室围岩的变形较大。因为洞室围岩的应力重散布需要

必定的时间，所以在进行支护或衬砌此后围岩的变形受支护或衬砌的拘束，于是产生山岩压力。

在整体性优秀，裂隙节理不发育的坚硬岩石中开挖洞室，开挖结束后，围岩的

弹性变形就达成。假定在今后进行支护，支护没有山岩压力。这种支护主假如用来防备岩石的风化以及剥落碎块的掉落。

无裂隙围岩的应力计算方法有内应力分派法和抗力系数法。

三、判断题

〔每题

2分，合计

10分〕

1．求解山岩压力的计算理论中，

太沙基理论把岩体假定为散粒体。

〔√〕

2．因为洞室围岩的变形和损坏而作用于支护或衬砌上的压力称为围岩压力。

×〕

3．围岩处于塑性变形状态时，洞室埋置愈深，山岩压力愈大。

〔√

〕

4．开挖洞室的影响范围是

6倍洞直径。

〔×〕

5.洞室的形状相同时，围岩压力与洞室的尺寸没关。

〔√

〕

四、问答题

〔每题

5分，合计

20分〕

简述地下洞室开挖惹起的围岩应力重散布及其规律

教材283页

2．何为山岩压力？按其成因可分为哪几类？各自用什么方法确立？

把因为洞室围岩的变形和损坏而作用在支护或衬砌上的压力称为山岩压力。

因为围岩变形而作用在支护或初砌上的岩压力称为变形压力。称为变形压力。

因为围岩损坏而作用在支护或初砌上的岩压力称为变形压力。称为松沙压力。

计算变形压力的方法：弹塑理论推导出的芬纳公式或修正芬纳公式。

计算松动压力的方法：压力拱理论，太沙基理论和弹塑性理论推出卡柯公式。

．不一样质量状况的围岩变形损坏特别如何？

整体性优秀，裂隙不发育的坚硬岩石中，围岩应力小于围岩强度无破裂。变形以开挖过程中的弹性变形为主，开挖结束变形也结束。假如支护，支护上一般无山岩压力，支护起防备岩石风化或剥落碎块的掉落。

中等质岩的岩体，洞室变形大，还可能有少许破裂，支护上以变形压力为主，松动压力为辅。

在破裂和脆弱岩石中，岩体强度低，被切割的很碎，围岩应力超出岩体强度好多，

所以，岩块在不大的应力作用就会损坏坍落，在这种岩石中，坍落和松动是产生山岩压

力的主要原由。

4.简述高压固结灌浆的施工方法。教材

344－347

五、计算题〔每题10分，合计40分〕

1．埋深200m处的岩体内开挖一硐径为

2a=2m

圆形断面地道，假如岩体中初始

地应力为静水压力式，而且上覆岩层的均匀容重为

g/cm

3，假定地