2025年土力学期末试题及答案

2025年土力学期末试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1.下列土类中，最容易发生冻胀融陷现象的是（）A.碎石土B.砂土C.粉土D.黏土答案：C。粉土颗粒级配和性质介于砂土和黏土之间，毛细作用较强，含水量容易变化，在冻融过程中水分迁移和积聚明显，最易发生冻胀融陷现象。碎石土透水性好，水分不易积聚；砂土颗粒较粗，毛细作用弱；黏土虽然含水量可能较高，但渗透性差，水分迁移相对困难，所以冻胀融陷现象相对不那么严重。2.土的三相比例指标中可直接测定的指标为（）A.含水量、孔隙比、饱和度B.密度、含水量、孔隙率C.土粒比重、含水量、密度D.密度、含水量、干密度答案：C。土粒比重可通过比重瓶法等直接测定，含水量通过烘干法直接得到，密度可采用环刀法等直接测量。孔隙比、饱和度、孔隙率、干密度等是通过直接测定的指标经过计算得到的。3.已知土的天然重度γ=18kN/m³，含水量ω=20%，土粒比重Gs=2.7，则土的干重度γd为（）A.15kN/m³B.16kN/m³C.17kN/m³D.18kN/m³答案：A。根据公式γd=γ/(1+ω)，将γ=18kN/m³，ω=20%=0.2代入可得γd=18/(1+0.2)=15kN/m³。4.无黏性土坡的稳定性主要取决于（）A.坡角B.坡高C.土的内摩擦角D.土的黏聚力答案：A。对于无黏性土坡，其抗滑力主要来自土的内摩擦力，稳定性主要取决于坡角的大小。坡角越小，抗滑力相对越大，稳定性越好。虽然土的内摩擦角也影响抗滑力，但在既定的土体内，内摩擦角是相对固定的，而坡角是可以改变的影响稳定性的关键因素。坡高对无黏性土坡稳定性有一定影响，但不是主要因素；无黏性土的黏聚力近似为零。5.下列关于土的压缩性的说法，正确的是（）A.土的压缩主要是土中孔隙体积的减小B.土的压缩主要是土粒的压缩C.土的压缩与时间无关D.饱和土的压缩主要是气体的排出答案：A。土的压缩过程主要是土中孔隙体积的减小，包括孔隙中水和气体的排出。土粒本身的压缩量极小，可以忽略不计。饱和土的压缩主要是孔隙水的排出，而不是气体排出，因为饱和土中基本没有气体。土的压缩是一个随时间变化的过程，存在固结现象。6.朗肯土压力理论的假设条件不包括（）A.墙背垂直B.墙背光滑C.填土面水平D.墙背与填土之间有摩擦力答案：D。朗肯土压力理论假设墙背垂直、墙背光滑、填土面水平。墙背光滑意味着墙背与填土之间没有摩擦力，这是朗肯土压力理论的重要假设条件之一。7.地基的临塑荷载pcr是指（）A.地基中即将出现塑性区时的基底压力B.地基中塑性区开展到一定深度时的基底压力C.地基中塑性区开展到地基宽度一半时的基底压力D.地基完全破坏时的基底压力答案：A。临塑荷载是指地基中即将出现塑性区时的基底压力。当基底压力达到临塑荷载时，地基土中开始出现塑性变形区，但范围很小。地基中塑性区开展到一定深度时的基底压力通常不是临塑荷载；塑性区开展到地基宽度一半时的基底压力是临界荷载；地基完全破坏时的基底压力是极限荷载。8.某饱和黏性土的有效抗剪强度指标c′=20kPa，φ′=25°，若在三轴不固结不排水试验中围压σ3=100kPa，破坏时的轴向压力σ1=300kPa，则此时土中的孔隙水压力u为（）A.50kPaB.100kPaC.150kPaD.200kPa答案：B。在三轴不固结不排水试验中，根据摩尔-库仑强度理论，σ1-σ3=2c′cosφ′+2σ3sinφ′，同时有σ1′=σ1-u，σ3′=σ3-u。对于饱和黏性土在不固结不排水试验中，孔隙水压力的产生使得有效应力变化。由σ1-σ3=200kPa，根据饱和黏性土不固结不排水试验的性质，可知u=(σ1-σ3)/2=100kPa。9.下列关于地基沉降计算的说法，错误的是（）A.分层总和法是将地基沉降计算深度范围内的土层分层，分别计算各层的压缩量，然后求和得到总沉降量B.规范法计算地基沉降时考虑了地基土的应力历史C.弹性理论法计算地基沉降时假设地基土是均质、各向同性的线性弹性体D.地基沉降计算深度是指地基中附加应力与自重应力之比小于某一规定值的深度答案：B。规范法计算地基沉降时没有考虑地基土的应力历史，主要是根据压缩模量等参数进行计算。分层总和法是将地基沉降计算深度范围内的土层分层，计算各层压缩量后求和；弹性理论法假设地基土是均质、各向同性的线性弹性体；地基沉降计算深度通常是指地基中附加应力与自重应力之比小于某一规定值（如0.2或0.1）的深度。10.下列关于土的渗透性的说法，错误的是（）A.土的渗透性与土的孔隙大小和形状有关B.土的渗透性与土的颗粒级配有关C.达西定律适用于所有的土D.渗透系数是反映土的渗透性强弱的指标答案：C。达西定律适用于层流状态下的土，对于粗颗粒土在高流速情况下可能出现紊流，此时达西定律不再适用。土的渗透性与土的孔隙大小和形状、颗粒级配等因素有关。孔隙越大、形状越规则，渗透性越强；颗粒级配良好的土，渗透性可能相对较弱。渗透系数是衡量土的渗透性强弱的重要指标。二、判断题（每题1分，共10分）1.土的饱和度越大，说明土中孔隙水的含量越多。（）答案：正确。饱和度Sr=Vw/Vv（Vw为孔隙中水的体积，Vv为孔隙体积），饱和度越大，说明孔隙中水的体积占孔隙体积的比例越大，即土中孔隙水的含量越多。2.土的压缩系数a越大，说明土的压缩性越小。（）答案：错误。土的压缩系数a是反映土的压缩性的指标，a越大，说明在压力变化相同的情况下，土的压缩量越大，即土的压缩性越大。3.挡土墙墙背的粗糙程度对主动土压力的大小有影响。（）答案：正确。挡土墙墙背粗糙程度会影响墙背与填土之间的摩擦力。墙背越粗糙，摩擦力越大，会使主动土压力减小。朗肯土压力理论假设墙背光滑，计算出的主动土压力会比实际墙背粗糙时大一些。4.地基的极限荷载是指地基开始出现塑性变形时的基底压力。（）答案：错误。地基的极限荷载是指地基完全破坏时的基底压力，而地基开始出现塑性变形时的基底压力是临塑荷载。5.饱和黏土的不固结不排水强度包线是一条水平线。（）答案：正确。在饱和黏土的不固结不排水试验中，由于孔隙水压力的作用，有效应力不变，抗剪强度不随围压变化，其强度包线是一条水平线，此时黏聚力为不排水抗剪强度，内摩擦角为0°。6.土的渗透系数可以通过室内常水头试验和变水头试验测定。（）答案：正确。室内常水头试验适用于透水性较大的粗颗粒土，变水头试验适用于透水性较小的细颗粒土，通过这两种试验可以测定土的渗透系数。7.无黏性土的压实效果主要取决于含水量。（）答案：错误。无黏性土的压实效果主要取决于颗粒级配和压实功能。对于无黏性土，含水量对压实效果的影响较小，因为无黏性土颗粒间没有黏聚力，主要靠颗粒的相互嵌挤和压实功来达到密实状态。8.正常固结土的前期固结压力等于现有土自重应力。（）答案：正确。正常固结土是指在历史上所经受的最大竖向有效应力等于现有土自重应力的土，即前期固结压力等于现有土自重应力。9.土的抗剪强度指标c和φ与试验方法无关。（）答案：错误。土的抗剪强度指标c和φ与试验方法密切相关。不同的试验方法（如不固结不排水试验、固结不排水试验、固结排水试验等）得到的孔隙水压力不同，从而导致有效应力不同，抗剪强度指标c和φ也会不同。10.地基沉降计算深度的确定与基础宽度有关。（）答案：正确。地基沉降计算深度通常根据附加应力与自重应力的比值来确定，而基础宽度会影响附加应力的分布，基础宽度越大，附加应力影响的深度越大，所以地基沉降计算深度与基础宽度有关。三、简答题（每题10分，共30分）1.简述土的压实原理及影响压实效果的因素。答：土的压实原理是通过压实功使土颗粒重新排列，彼此挤紧，减少孔隙，增加密实度，提高土的强度和稳定性。影响压实效果的因素主要有以下几个方面：（1）含水量：存在一个最优含水量，在该含水量下，土的压实效果最好，干密度最大。当含水量小于最优含水量时，土颗粒间的润滑作用不足，压实功难以使土颗粒充分移动和排列；当含水量大于最优含水量时，多余的水分占据孔隙空间，在压实过程中不易排出，导致压实效果变差。（2）压实功能：压实功能越大，土的最大干密度越大，最优含水量越小。但当压实功能达到一定程度后，再增加压实功能对提高干密度的效果不明显。（3）土的颗粒级配：颗粒级配良好的土，不同粒径的颗粒相互填充，孔隙率小，压实效果好。级配不良的土，大颗粒间的孔隙不能被小颗粒充分填充，压实后密实度较低。（4）压实方法：不同的压实方法（如碾压、夯实等）对土的压实效果有影响。碾压适用于大面积填土，夯实适用于小面积填土，不同的压实设备和操作方式也会影响压实效果。2.比较朗肯土压力理论和库仑土压力理论的异同点。答：相同点：（1）两者都是经典的土压力计算理论，用于计算挡土墙后的土压力大小和分布。（2）都基于一定的假设条件，将复杂的土压力问题简化为可计算的力学模型。不同点：（1）假设条件不同：朗肯土压力理论假设墙背垂直、墙背光滑、填土面水平；库仑土压力理论假设填土为散体，破坏时的滑动面为平面，墙背与填土之间存在摩擦力。（2）适用范围不同：朗肯土压力理论适用于墙背光滑、垂直，填土面水平的情况，对于墙背倾斜、粗糙等实际工程情况误差较大；库仑土压力理论适用于墙背倾斜、填土面倾斜且墙背与填土之间有摩擦力的一般情况，适用范围更广。（3）计算方法不同：朗肯土压力理论是根据半空间体的应力状态和极限平衡条件推导得出土压力计算公式；库仑土压力理论是根据滑动土楔的静力平衡条件推导得出土压力计算公式。（4）计算结果不同：在相同条件下，朗肯土压力理论计算的主动土压力偏大，被动土压力偏小；库仑土压力理论计算结果相对更接近实际情况。3.简述地基沉降的组成及沉降计算的步骤。答：地基沉降的组成主要有以下三部分：（1）瞬时沉降：是指加荷后立即发生的沉降，主要由土的弹性变形引起，不涉及孔隙水的排出，沉降量一般较小。（2）固结沉降：是指在荷载作用下，孔隙水逐渐排出，孔隙体积减小而产生的沉降，是地基沉降的主要组成部分，与时间有关，需要经历一定的时间才能完成。（3）次固结沉降：是指在孔隙水压力消散后，土骨架在长期持续荷载作用下发生的蠕变变形引起的沉降，一般在固结沉降基本完成后继续发生，沉降速率较慢。地基沉降计算的步骤如下：（1）分层：将地基沉降计算深度范围内的土层按土质和应力变化情况分层。（2）计算各分层土的自重应力：根据各分层土的重度和深度计算土的自重应力，自重应力沿深度呈线性分布。（3）计算各分层土的附加应力：根据基础形式、荷载大小和分布等，采用弹性力学公式计算各分层土的附加应力。（4）确定压缩层厚度：一般根据附加应力与自重应力的比值确定压缩层厚度，当附加应力与自重应力之比小于某一规定值（如0.2或0.1）时，可认为该深度以下土层的压缩量可忽略不计。（5）计算各分层土的压缩量：根据分层土的压缩性指标（如压缩系数、压缩模量等）和应力变化，采用分层总和法或规范法计算各分层土的压缩量。（6）求和得到总沉降量：将各分层土的压缩量相加，得到地基的总沉降量。四、计算题（每题20分，共40分）1.某挡土墙高6m，墙背垂直、光滑，填土面水平，填土为砂土，重度γ=18kN/m³，内摩擦角φ=30°，试计算主动土压力的大小、方向和作用点位置。解：（1）计算主动土压力系数Ka根据朗肯土压力理论，主动土压力系数Ka=tan²(45°-φ/2)将φ=30°代入可得：Ka=tan²(45°-30°/2)=tan²30°=1/3（2）计算墙底处的主动土压力强度pa根据公式pa=γhKa，其中γ=18kN/m³，h=6m，Ka=1/3则pa=18×6×(1/3)=36kPa（3）计算主动土压力大小Ea主动土压力分布为三角形，根据三角形面积公式Ea=(1/2)×pa×h将pa=36kPa，h=6m代入可得：Ea=(1/2)×36×6=108kN/m（4）确定主动土压力的方向和作用点位置方向：由于墙背光滑，主动土压力方向水平。作用点位置：对于三角形分布的土压力，作用点位于墙底以上h/3处，即6/3=2m处。2.某矩形基础底面尺寸为3m×4m，基础埋深d=1.5m，上部结构传至基础顶面的竖向荷载F=1800kN，地基土为均质黏性土，重度γ=19kN/m³，黏聚力c=20kPa，内摩擦角φ=20°，承载力系数Nc=14.83，Nq=6.45，Nγ=3.06，试按规范法计算地基的承载力特征值fa，并判断地基是否满足承载力要求。解：（1）计算基础底面处的平均压力pk基础底面面积A=3×4=12m²基础及回填土自重G=γGAd，其中γG=20kN/m³（一般取20kN/m³）G=20×12×1.5=360kNpk=(F+G)/A=(1800+360)/12=180kPa（2）计算地基承载力特征值fa根据规范法公式fa=Mbγb+Mdγmd+