土木工程师（岩土）2025年勘察设计实务模拟试卷

土木工程师（岩土）2025年勘察设计实务模拟试卷考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、某高层建筑项目，场地位于城市中心，地势相对平坦，拟建一栋地上30层、地下3层的框架-剪力墙结构。场地勘察揭示，地表以下约10m为杂填土，厚度不均，主要为建筑垃圾和回填土；其下为厚约25m的饱和软粘土，含水量高，孔隙比大，压缩模量低；再下伏微风化基岩。地下水位埋深约2m。设计要求提供地基基础方案设计建议。1.简述在厚软粘土层中测定地基承载力特征值的常用方法，并简述其中一种方法的原理。2.若初步选择采用桩基础，请简述选择桩型的考虑因素。3.简述在进行桩基承载力计算时，确定单桩竖向承载力特征值的步骤。4.若考虑采用预压地基处理软粘土层以提高地基承载力并减少沉降，请简述预压法的适用条件及可能存在的问题。二、某基坑工程，开挖深度约6m，基坑周边环境复杂，紧邻既有建筑物和地下管线。场地地层自上而下主要为：①杂填土，厚1.5m；②粉质粘土，厚3m，饱和，中密，局部含砂姜；③淤泥质粉质粘土，厚5m，饱和，流塑，软塑，渗透性差；④中风化泥岩。地下水位埋深1.0m。基坑支护结构初步选型考虑采用桩排式挡墙。1.简述选择基坑支护结构形式时需要考虑的主要因素。2.分析该场地地质条件对基坑开挖和支护设计可能产生的主要不利影响。3.若采用钻孔灌注桩作为支护结构的桩体，请简述钻孔灌注桩施工过程中需要重点控制的质量环节。4.简述基坑开挖过程中需要进行监测的关键项，并说明监测目的。三、某道路工程跨越一条宽约40m的河流，河床主要由砂卵石组成，河床以下为基岩。设计拟采用桩基础桥梁。现场勘察时发现，河流右岸靠近桥台位置存在一古河道遗迹，宽度约15m，深度不明，地质资料未能准确反映其具体情况。桥梁基础设计时，对该古河道区域进行了详细补充勘察，发现该区域地基承载力明显低于河床其他部位，且存在一定的液化风险。1.简述在地质条件复杂或存在不确定性时，进行岩土工程详细勘察应增加哪些工作内容？2.分析该古河道遗迹对桥梁基础设计可能产生的影响。3.若该区域桥梁基础采用桩基础，请简述在进行桩基承载力计算时，如何考虑土层不均匀性和液化风险的影响。4.简述在桩基施工前，对该古河道区域进行处理的可能方法。四、某工业厂房，结构类型为单层钢筋混凝土排架结构，檐高8m，跨度24m。地基土主要为粉土，湿陷性中等，地下水位埋深5m。厂房内设置有大型设备，对地基沉降有严格要求。基础初步设计考虑采用柱下钢筋混凝土单独基础。1.简述湿陷性黄土（粉土）湿陷性的概念及其对建筑地基基础的不利影响。2.若采用强夯法对场地粉土进行处理，以提高其承载力并消除湿陷性，请简述强夯法的适用性评价应关注哪些内容？3.简述在初步设计阶段，确定单独基础底面尺寸需要考虑哪些主要因素？4.对于地基沉降有严格要求的单层排架结构基础，除了控制地基承载力外，还应重点关注哪些问题？五、某场地进行岩土工程勘察，需要获取地基土的强度参数（c,φ）。土样类型为饱和粘土，计划采用直剪试验进行测试。试验过程中，对同一种土样进行了快剪（Q）、固结快剪（C）和慢剪（S）三种试验。1.简述快剪（Q）、固结快剪（C）和慢剪（S）三种直剪试验的加荷速率和适用条件。2.简述粘性土的快剪、固结快剪和慢剪强度指标的差异及其原因。3.在工程实际中，如何根据土的工程性质、受力条件和施工速度选择合适的强度指标用于地基基础设计？4.除了直剪试验，还可以采用哪些原位测试方法估算粘性土的不排水抗剪强度？六、某边坡位于山谷地带，高约15m，坡体主要由强风化泥质砂岩构成，节理发育，岩体破碎。坡脚受河流冲刷，存在临空面。雨季期间，该边坡出现局部小规模溜塌现象。业主希望对现有边坡进行治理，并提高其稳定性。1.简述边坡稳定性分析常用的极限平衡法的基本原理。2.分析该边坡失稳的可能原因。3.简述常用的边坡治理方法，并说明其适用性。4.若采用锚杆支护方案，请简述进行锚杆设计需要确定的关键参数。七、某建筑地基基础设计，场地土层自上而下为：①杂填土，q_α=10kPa；②粘土，f_κ=180kPa，f_α=150kPa，压缩模量E_s=6MPa；③中风化砂岩，f_κ=1500kPa。基础类型为钢筋混凝土独立基础，基础底面尺寸为2.5m×3.0m。上部结构传至基础顶面的竖向荷载标准值为F_k=1200kN。1.简述地基承载力特征值f_κ和基本值f_0的区别，并说明地基承载力设计值f的确定方法。2.计算该独立基础的地基承载力设计值（按深度加权平均法确定基础底面以下土层的承载力特征值）。3.计算该独立基础的地基沉降量（按分层总和法，取计算深度范围内土层的平均压缩模量）。4.简述地基基础设计时，除了承载力验算和沉降验算外，还需要进行哪些验算？试卷答案一、1.常用方法：静载荷试验、桩静载试验、原位测试（如标准贯入试验、静力触探试验）、公式计算（基于土性指标）。其中，静载荷试验是直接测定地基承载力的标准方法，通过在试验平台上逐级加荷，观测地基的沉降量，绘制荷载-沉降（P-s）曲线，根据规定的破坏标准（如沉降量达到荷载的某百分比或沉降速率迅速增大）确定极限承载力，再除以安全系数得到承载力特征值。其原理是模拟地基实际受力状态，直接测定其承载能力。2.选择桩型的考虑因素：地质条件（土层性质、深度、承载力、液化可能性）、上部结构荷载大小和性质（轴心、偏心，大小）、基础形式、单桩承载力要求、施工条件（设备能力、工艺、工期、成本）、环保要求、周边环境限制等。3.确定单桩竖向承载力特征值的步骤：①根据桩身材料强度确定单桩承载力设计值（按桩身结构承载力控制）；②根据岩土工程勘察资料，选择合适的地基承载力确定方法（如静载荷试验结果、经验公式法、原位测试参数相关公式法等），确定单桩竖向承载力特征值；③对初步确定的承载力特征值进行深度、宽度修正（如必要时）；④综合考虑安全等级、施工质量保证程度等因素，确定最终单桩竖向承载力特征值，取上述步骤中确定的最小值。4.预压法的适用条件：适用于处理饱和软粘土、粉土、淤泥质土等压缩性较高的地基，以减少沉降、提高地基承载力，或改善土的工程性质（如降低渗透性）。适用于大面积场地，且预压荷载来源有保障，预压时间可以满足工程要求。可能存在的问题：预压效果受土的固结特性、预压荷载大小、预压时间等因素影响，可能无法完全消除地基沉降；预压过程中可能引起地基侧向挤出或邻近建筑物影响；预压荷载施加和卸除需要一定的设备和时间；可能产生地基渗流和piping现象。二、1.选择基坑支护结构形式时需要考虑的主要因素：基坑深度、开挖面积和形状；场地地质条件（土层分布、物理力学性质、地下水情况）；周边环境条件（邻近建筑物、地下管线、道路等）；基坑支护结构类型及其特点（如桩排式、墙板式、地下连续墙等）；施工条件（设备能力、工期要求、技术水平）；工程造价和经济性。2.该场地地质条件对基坑开挖和支护设计可能产生的主要不利影响：饱和软粘土层（特别是淤泥质粉质粘土）具有高压缩性、低强度、低渗透性，开挖过程中易产生较大变形甚至流滑；软土层可能导致坑壁失稳；地下水位较高，需考虑涌水涌砂风险，增加止水帷幕和降水难度；中风化泥岩作为下卧层，桩端支承条件好，但上覆软弱土层厚，整体稳定性可能受影响；古河道区域存在地质不均匀性，可能引起应力集中或局部失稳。3.钻孔灌注桩施工过程中需要重点控制的质量环节：①桩位放样与复核，确保桩位准确；②钻机钻进过程中，控制钻进速度、泥浆性能（比重、粘度、含砂率），防止孔斜、孔壁坍塌；③清孔，确保孔底沉渣厚度满足规范要求；④钢筋笼制作与安放，控制钢筋间距、保护层厚度，确保垂直度，及时安放并固定；⑤灌注混凝土，控制混凝土配合比、坍落度，确保连续灌注、导管埋深适宜，防止断桩、夹泥；⑥桩身完整性检测，成桩后进行声波透射法或低应变动力测试等，检查桩身质量。4.基坑开挖过程中需要进行监测的关键项：①支护结构位移（水平位移、竖向位移）；②基坑周边环境变形（邻近建筑物沉降、水平位移，地下管线变形）；③支撑轴力或锚杆拉力；④基坑底隆起（回弹）；⑤地下水位变化；⑥坑壁渗漏水量。监测目的：及时发现异常变形和险情，验证设计参数和方案的合理性，为基坑开挖和支护结构调整提供依据，确保基坑工程安全，保障周边环境安全。三、1.在地质条件复杂或存在不确定性时，进行岩土工程详细勘察应增加的工作内容：①对复杂地层或异常地层（如古河道、溶洞、软弱夹层等）进行重点加密勘察，增加勘探点数量和深度；②进行详细的原位测试（如静力触探、标准贯入、旁压试验、波速测试等），获取更详细的土层参数；③进行现场试验（如载荷试验、平板载荷试验、现场直剪试验等）；④对土的强度、变形、渗透性等关键参数进行室内详细试验；⑤详细调查和分析场地水文地质条件，包括地下水位、补给排泄条件、地下水类型、流速流向、土的渗透性等；⑥对边坡、基坑等稳定性进行详细评价；⑦对施工期间可能遇到的岩土工程问题进行预测并提出对策建议。2.该边坡失稳的可能原因：古河道区域地基承载力明显低于其他部位，形成软弱夹层或局部滑动面，导致该区域抗滑能力不足；坡脚受河流冲刷，导致边坡有效高度增加，坡度变陡，降低了整体稳定性；强风化泥质砂岩节理发育，岩体破碎，抗剪强度低，易产生局部滑移或崩塌；河流冲刷形成的临空面提供了失稳的几何条件；雨季水量增大，地下水位升高，可能增大滑动力或降低土体有效强度，诱发滑坡。3.常用的边坡治理方法及其适用性：①支挡结构（挡土墙、抗滑桩、锚杆/索锚固），适用于边坡高度较大、坡度较陡、稳定性较差的边坡，可有效提供抗滑力。②卸载减载，适用于边坡荷载过大或存在软弱层引起的失稳，通过移除部分土石方降低滑动力。③坡脚加固，如增宽坡脚、设置抗滑平台，适用于坡脚失稳型边坡。④坡面防护与排水，如浆砌片石、植被防护、截水沟、排水孔等，适用于防止风化、冲刷，减小水对边坡的不利影响。⑤地基处理，如桩基加固、注浆固结等，适用于地基承载力不足或地基变形引起的边坡失稳。适用性取决于边坡的具体地质条件、高度、坡度、失稳模式、环境要求和经济性。4.若采用锚杆支护方案，进行锚杆设计需要确定的关键参数：①锚杆类型（粘结型、摩擦型）；②锚杆长度（自由段长度、锚固段长度）；③锚杆孔径；④锚杆材料（钢筋、钢绞线等）及强度等级；⑤锚杆倾角；⑥锚杆抗拔力设计值（考虑安全系数）；⑦锚杆杆体与孔壁间的界面粘结强度或摩擦系数（需通过试验或规范取值）；⑧锚杆施工工艺及质量保证措施。四、1.地基承载力特征值f_κ是按标准试验方法或规范经验确定的基础土层单位面积所能承受的荷载标准值，反映了土体自身承载能力；基本值f_0是依据地区经验、室内外试验资料综合确定的代表值；地基承载力设计值f是基础设计时采用的值，等于承载力特征值乘以基础埋深修正系数和基础宽度修正系数（如适用），并考虑了相应的分项系数（γ_f）。确定方法：按《建筑地基基础设计规范》规定，根据土的物理力学指标（如粘聚力c、内摩擦角φ）查表确定f_κ，或根据静载荷试验结果确定，再考虑深度和宽度修正得到f设计值。2.计算地基承载力设计值：首先，确定基础底面以下各土层承载力特征值f_κ。根据题目，杂填土q_α=10kPa，粘土f_κ=180kPa（查规范或按经验取），中风化砂岩f_κ=1500kPa。假设基础埋深d=1.5m（杂填土厚1.5m），粘土层厚3m。按深度加权平均法计算基础底面以下土层平均承载力特征值f_m：f_m=(10kPa*1.5m+180kPa*3m)/(1.5m+3m)=(15+540)/4.5=555/4.5≈123.3kPa。然后，进行深度修正。查规范，粘土层深度修正系数η_b可能为0.3（假设值，需查表），中风化砂岩深度修正系数η_d可能为1.6（假设值，需查表）。假设基础宽度b=3m（短边），则深度修正系数η_d=1.0（b≤3m时通常取1.0）。故修正后的承载力特征值f_ka=f_m*η_b*η_d=123.3kPa*0.3*1.0=36.99kPa。最后，进行宽度修正。查规范，粘土层宽度修正系数η_b可能为0.4（假设值，需查表）。故承载力设计值f=f_ka*η_b=36.99kPa*0.4=14.8kPa。注意：此计算过程包含多个假设和简化，实际计算需依据规范和准确参数。3.计算地基沉降量：按分层总和法计算。假设基础中心点下土层分为三层：①杂填土层、②粘土层、③中风化砂岩层。计算每层土的附加应力分布（通常采用角点法计算），然后计算每层土的沉降量。沉降量s=s_1+s_2+s_3。其中，s_i=σ_z_i*h_i/E_s_i，σ_z_i为i层土平均附加应力，h_i为i层土厚度，E_s_i为i层土压缩模量。最终沉降量s为各分层沉降量之和。此计算过程较为复杂，需绘制应力分布图并进行积分或分段计算。4.地基基础设计时，除了承载力验算和沉降验算外，还需要进行哪些验算：①地基稳定性验算（如边坡、基坑工程）；②基坑变形验算（坑底隆起、坑壁位移）；③基础自身的结构承载力验算（抗弯、抗剪、局部承压等）；④抗倾覆稳定性验算（对于墙式基础或高耸基础）；⑤抗震承载力验算（按抗震规范要求）；⑥地基液化判别与防治措施验算（对于地震区）；⑦不均匀沉降验算（对于柔性基础或相邻荷载差异大的情况）；⑧基础与土之间的相互作用验算（如桩侧负摩阻力）；⑨特殊土（如湿陷性黄土、膨胀土、软土）的专门验算。五、1.快剪（Q）：在试样上快速施加垂直压力至指定值后，立即施加水平剪力，快速（如5分钟内）剪切破坏，主要反映土体在瞬间剪切状态下的强度，适用于需要快速出结果或模拟瞬时荷载（如地震）的情况。固结快剪（C）：在试样上施加垂直压力，使其充分固结（达到一定的预固结压力或时间），然后快速施加水平剪力直至破坏，反映土体在固结后的不排水剪强度，是粘性土强度试验中最常用的方法，适用于模拟土体在加荷速率较快的施工条件下（如快速填土）的强度状态。慢剪（S）：在试样上分级施加垂直压力，每级压力下使土样充分固结，待孔隙水压力消散后再施加水平剪力，缓慢（如每小时小于0.02mm）剪切至破坏，反映土体在完全固结、孔隙水压力完全消散条件下的排水剪强度，强度最高，适用于模拟土体在缓慢加载或排水条件下（如低压缩性土、饱和度低的土）的强度状态。2.粘性土的快剪、固结快剪和慢剪强度指标的差异：快剪强度最低，固结快剪强度居中，慢剪强度最高。原因在于三种试验的固结程度和排水条件不同。快剪试验几乎没有时间进行固结，且剪切过程中几乎没有排水，土体处于不排水或近似不排水状态，有效应力变化小，强度主要由总应力决定，因此最低。固结快剪试验允许土样在垂直压力下充分固结，消散了部分孔隙水压力，但在水平剪切时仍近似不排水，强度介于快剪和慢剪之间。慢剪试验在垂直压力下充分固结，剪切过程中允许孔隙水压力充分消散，土体处于排水状态，有效应力变化大，因此强度最高。3.在工程实际中，如何根据土的工程性质、受力条件和施工速度选择合适的强度指标用于地基基础设计：①对于饱和软粘土，在加荷速率快、排水条件差的情况下（如快速填土、地震作用、桩基成桩过程），应采用快剪或固结快剪强度指标。②对于正常固结或轻微超固结的粘性土，在荷载较慢施加、有一定时间排水条件下（如天然地基上的浅基础），可采用固结快剪强度指标。③对于超固结粘性土，或要求严格、安全等级高的工程，在排水条件良好或需要考虑长期强度时，应采用慢剪强度指标。④对于地震作用下的地基稳定性验算，通常采用快剪或有效应力强度指标。⑤对于基坑支护设计，需根据开挖和支撑过程的具体排水固结情况选择。⑥对于桩基承载力计算，需考虑桩周土在成桩过程中的固结和强度变化。总之，选择应基于对土体性质、工程实际加荷和排水条件的准确判断。4.除了直剪试验，还可以采用的原位测试方法估算粘性土的不排水抗剪强度：①静力触探试验（CPT），通过测量锥尖阻力（q_c）和侧壁摩阻力（f_s），可以根据经验公式或相关图表估算粘性土的不排水抗剪强度（c_u）。②标准贯入试验（SPT），通过测量贯入锤击数（N值），结合地区经验或室内试验相关，也可以估算粘性土的不排水抗剪强度（c_u）。③旁压试验（PIT），通过测量不同压力阶段的压力-体积曲线，可以得到旁压模量、初始旁压模量等参数，进而估算粘性土的不排水抗剪强度（c_u）。④波速测试（如P波、S波），通过测定土中波速，结合土的密度等参数，可以估算土的动力参数，并与不排水抗剪强度建立联系。六、1.极限平衡法的基本原理：假设边坡破坏时形成一个潜在的滑动面，将滑动体视为刚体。在滑动体上作用有各种力，包括重力（下滑力）、滑动面上的抗滑力（由土的内摩擦角和粘聚力提供）以及滑动面上的阻力（如水压力、支撑力等）。根据静力平衡条件，计算滑坡体的下滑力总和与抗滑力总和的差值（即滑动力矩与抗滑力矩的差值）。若滑动力矩大于抗滑力矩，则边坡处于极限失稳状态；反之，则处于稳定状态。通过调整潜在滑动面的位置和倾角，寻找最小的安全系数（抗滑力与下滑力的比值或抗滑力矩与滑动力矩的比值），安全系数大于1表示边坡稳定。2.该边坡失稳的可能原因：①古河道区域地质不均匀，形成软弱带，降低了该处边坡的抗滑力；②坡体由强风化泥质砂岩构成，节理发育，岩体破碎，整体性差，抗剪强度低；③河流冲刷形成临空面，增大了坡体下滑力；④坡体较高（15m），重心距坡脚较远，增加了下滑力矩；⑤雨季地下水位升高，增加了坡体的重量（静水压力）和动水压力，可能显著增大下滑力；⑥强风化带受风化作用持续影响，强度可能进一步降低。3.常用的边坡治理方法：①支挡结构（挡土墙、抗滑桩、锚杆/索锚固）：通过提供额外的抗滑力来稳定边坡。②卸载减载：移除部分坡体重量，降低下滑力。③坡脚加固（压脚、抗滑平台）：增加坡脚抗滑力矩或减小坡度。④坡面防护与排水：防止风化、冲刷，并通过截水沟、排水孔等排除坡面和坡体内部积水，减小水压力影响。⑤地基处理（如桩基加固、注浆）：提高下伏基岩的承载力或稳定性。⑥植被防护：利用植物根系增强土体，减缓冲刷。选择方法需根据边坡高度、坡度、地质条件、失稳模式、环境、经济性等因素综合确定。4.若采用锚杆支护方案，进行锚杆设计需要确定的关键参数：①锚杆类型：确定是采用粘结型锚杆（砂浆充填）还是摩擦型锚杆（靠岩土体与孔壁间的摩擦力传力）。②锚杆长度：包括自由段长度（从锚头到第一个破裂面）和锚固段长度（提供锚固力的长度）。自由段长度需根据破裂面位置估算，锚固段长度需满足规范要求或通过试验确定。③锚杆孔径：需大于锚杆直径，并考虑施工误差和砂浆充填空间。④锚杆材料：选择合适的钢筋、钢绞线等，确定其屈服强度和抗拉强度标准值。⑤锚杆倾角：通常垂直或接近垂直于潜在滑动面，以提供最大的抗滑力。⑥锚杆设计荷载：确定需要抵抗的下滑力，并考虑安全系数。⑦锚杆抗拔力：计算单根锚杆或总锚杆群能够承受的最大拔力，需通过试验或规范公式确定。⑧锚杆杆体与孔壁间的界面粘结强度或摩擦系数：这是粘结型锚杆设计的关键参数，需通过现场试验或规范取值。⑨锚杆施工工艺：确定钻孔方法、注浆材料与配合比、锚杆体安放方式、锚头构造等。七、1.地基承载力特征值f_κ是按标准试验方法或规范经验确定的基础土层单位面积所能承受的荷载标准值，反映了土体自身承载能力；基本值f_0是依据地区经验、室内外试验资料综合确定的代表值；地基承载力设计值f是基础设计时采用的值，等于承载力特征值乘以基础埋深修正系数和基础宽度修正系数（如适用），并考虑了相应的分项系数（γ_f）。确定方法：按《建筑地基基础设计规范》规定，根据土的物理力学指标（如粘聚力c、内摩擦角φ）查表确定f_κ，或根据静载荷试验结果确定，再考虑深度和宽度修正得到f设计值。2.计算地基承载力设计值：首先，确定基础底面以下各土层承载力特征值f_κ。根据题目，杂填土q_α=10kPa，粘土f_κ=180kPa（查规范或按经验取），中风化砂岩f_κ=1500kPa。假设