工程地质工程力学试卷(练习题库)(2025年)附答案

工程地质工程力学试卷(练习题库)(2025年)附答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.下列地质年代单位中，时间跨度最大的是（）。A.纪B.代C.世D.宙答案：D2.某岩石主要由石英（65%）、长石（25%）、云母（10%）组成，具粒状变晶结构，无层理构造，该岩石最可能为（）。A.花岗岩B.片麻岩C.大理岩D.石英岩答案：A3.土的三相比例指标中，直接通过试验测定的基本指标是（）。A.孔隙比、含水量、密度B.密度、含水量、土粒相对密度C.饱和度、孔隙率、密度D.土粒相对密度、孔隙比、含水量答案：B4.某砂土试样在标准贯入试验中，锤击数N=18，根据《建筑地基基础设计规范》，该砂土的密实度为（）。A.松散B.稍密C.中密D.密实答案：C（注：规范中N=10~15为稍密，15~30为中密）5.关于褶皱构造对工程的影响，下列说法错误的是（）。A.褶皱核部岩层受挤压破碎，易发生坍塌B.褶皱翼部岩层倾斜，可能引发顺层滑坡C.背斜轴部张裂隙发育，地下水易富集D.向斜轴部岩层较完整，适合修建隧道答案：D（向斜轴部易积水，隧道应选背斜）6.图示简支梁受均布荷载q作用，跨中截面的弯矩为（）。（梁长L）A.qL²/8B.qL²/4C.qL²/2D.qL²答案：A7.某土体的黏聚力c=15kPa，内摩擦角φ=25°，当法向应力σ=100kPa时，其抗剪强度τ为（）（tan25°≈0.466）。A.61.6kPaB.55.9kPaC.71.6kPaD.46.6kPa答案：A（τ=c+σtanφ=15+100×0.466=61.6kPa）8.下列不属于工程地质勘察阶段的是（）。A.可行性研究勘察B.详细勘察C.施工勘察D.环境影响评价勘察答案：D9.岩石的软化系数是指（）。A.干燥状态下的抗压强度与饱和状态下的抗压强度之比B.饱和状态下的抗压强度与干燥状态下的抗压强度之比C.饱水状态下的抗剪强度与干燥状态下的抗剪强度之比D.干燥状态下的抗拉强度与饱和状态下的抗拉强度之比答案：B10.图示轴向受拉杆件，AB段截面积A1=200mm²，BC段截面积A2=100mm²，荷载F=20kN，AB段的应力为（）。A.100MPaB.200MPaC.50MPaD.150MPa答案：A（σ=F/A1=20×10³N/200mm²=100N/mm²=100MPa）11.土的压缩系数a1-2是指（）。A.压力从0到100kPa时的压缩系数B.压力从100kPa到200kPa时的压缩系数C.压力从200kPa到300kPa时的压缩系数D.压力从300kPa到400kPa时的压缩系数答案：B12.关于断层对工程的影响，下列说法正确的是（）。A.断层带岩石破碎，可直接作为天然地基B.隧道选线应尽量与断层走向平行C.断层上盘易发生滑坡，需加强支护D.断层带地下水贫乏，对工程无影响答案：C13.梁的弯矩图为抛物线时，梁上作用的荷载是（）。A.集中力B.集中力偶C.均布荷载D.无荷载答案：C14.某黏性土的液限ωL=40%，塑限ωP=20%，天然含水量ω=28%，其塑性指数Ip和液性指数IL分别为（）。A.Ip=20，IL=0.4B.Ip=20，IL=0.6C.Ip=12，IL=0.4D.Ip=12，IL=0.6答案：A（Ip=ωL-ωP=20；IL=(ω-ωP)/(ωL-ωP)=(28-20)/20=0.4）15.下列哪项不是岩石的工程性质指标（）。A.抗压强度B.渗透系数C.相对密度D.内摩擦角答案：C（相对密度是土的三相指标）二、填空题（每空1分，共20分）1.地质构造按形态可分为水平构造、倾斜构造、褶皱构造和________。答案：断裂构造2.土的粒径级配曲线越陡，说明土的颗粒越________（均匀/不均匀）。答案：均匀3.梁发生平面弯曲时，其横截面的中性轴是________的交线。答案：中性层与横截面4.岩石按成因分为岩浆岩、沉积岩和________。答案：变质岩5.土的饱和度Sr=________（用三相比例指标表示）。答案：（体积水/体积孔隙）×100%6.莫尔-库伦强度准则的表达式为________。答案：τf=c+σtanφ7.工程地质勘察中，标准贯入试验适用于________（黏性土/砂土/岩石）。答案：砂土8.轴向拉压杆的强度条件为________。答案：σmax=FNmax/A≤[σ]9.地下水按埋藏条件分为上层滞水、潜水和________。答案：承压水10.梁的剪力图中，均布荷载作用段的图形为________（直线/抛物线）。答案：直线11.土的抗剪强度试验方法中，不固结不排水试验（UU试验）测定的是________强度指标。答案：总应力12.褶皱的基本形态是背斜和________。答案：向斜13.岩石的吸水率越大，说明其________（孔隙率/强度）越高。答案：孔隙率14.简支梁跨中受集中荷载F作用时，跨中弯矩为________（梁长L）。答案：FL/415.土的压缩模量Es与压缩系数a的关系为________（用公式表示）。答案：Es=(1+e1)/a（e1为初始孔隙比）16.断层的基本类型有正断层、逆断层和________。答案：平移断层17.材料的许用应力[σ]等于________除以安全系数。答案：极限应力（或强度极限/屈服极限）18.红黏土的主要矿物成分为________。答案：高岭石19.梁的挠度是指梁的横截面形心在________方向的线位移。答案：垂直于轴线20.工程地质问题主要包括地基稳定性、斜坡稳定性和________。答案：洞室稳定性三、简答题（每题6分，共30分）1.简述冲积土的工程特性。答案：冲积土是河流搬运沉积的产物，具有以下特性：①分选性好，颗粒沿河流方向由粗变细；②层理明显，多为水平或交错层理；③压缩性中等，承载力较高（砂性土）或较低（黏性土）；④透水性随颗粒大小变化，砂土透水性强，黏土透水性弱；⑤可能存在软弱夹层（如淤泥），需注意不均匀沉降。2.如何根据标准贯入试验锤击数N判别砂土的密实度？答案：根据《建筑地基基础设计规范》，砂土密实度与N的关系为：①N≤10时，松散；②10＜N≤15时，稍密；③15＜N≤30时，中密；④N＞30时，密实。试验时需注意杆长修正（当钻杆长度＞3m时，锤击数需乘以修正系数），并结合其他原位测试（如静力触探）综合判断。3.简述梁的纯弯曲与横力弯曲的区别。答案：纯弯曲是指梁的某段内剪力为零、弯矩为常数的弯曲变形，此时横截面上只有正应力，无切应力；横力弯曲是指梁的某段内剪力和弯矩均不为零的弯曲变形，此时横截面上同时存在正应力和切应力。工程中大多数梁为横力弯曲，纯弯曲多见于简支梁的跨中部分（受集中力偶作用时）。4.分析流砂现象的产生条件及防治措施。答案：产生条件：①土为细砂、粉砂等颗粒细小、级配均匀的无黏性土；②动水压力方向与重力方向相反（向上渗流）；③动水压力大于或等于土的有效重度（即水力梯度≥临界水力梯度icr=γ'/γw，γ'为土的有效重度，γw为水的重度）。防治措施：①减小水力梯度（如降低地下水位、设置排水井）；②增加渗流路径长度（如打板桩）；③改良土的性质（如注浆加固）；④采用反滤层（防止土颗粒被带出）。5.简述岩石与土的工程性质差异。答案：①组成结构：岩石是矿物集合体，具有结晶联结或胶结联结，结构致密；土是松散颗粒集合体，以粒间联结（如范德华力、毛细力）为主，结构松散。②强度：岩石抗压强度高（数十至数千MPa），土的抗压强度低（数kPa至数百kPa）；岩石抗剪强度受结构面控制，土的抗剪强度由黏聚力和内摩擦角决定。③变形特性：岩石压缩性小，弹性变形为主；土压缩性大，以塑性变形为主。④透水性：岩石透水性取决于裂隙发育程度，土透水性与孔隙大小和连通性相关（砂土透水性强，黏土弱）。四、计算题（共20分）1.（6分）图示阶梯形圆截面钢杆，AB段直径d1=20mm，BC段直径d2=30mm，荷载F1=50kN，F2=30kN，材料的许用应力[σ]=160MPa。试校核该杆的强度。解：（1）计算各段轴力：AB段：FN1=F1=50kN（拉）BC段：FN2=F1-F2=50-30=20kN（拉）（2）计算各段应力：AB段：σ1=FN1/A1=50×10³/[π×(20/2)²]=50×10³/(314.16)≈159.2MPaBC段：σ2=FN2/A2=20×10³/[π×(30/2)²]=20×10³/(706.86)≈28.3MPa（3）强度校核：σ1≈159.2MPa≤[σ]=160MPa，σ2=28.3MPa≤[σ]，故杆强度满足要求。2.（7分）某矩形截面简支梁，跨度L=4m，承受均布荷载q=20kN/m，梁截面尺寸b×h=200mm×500mm，材料的许用弯曲正应力[σ]=10MPa。试校核梁的正应力强度。解：（1）计算最大弯矩：Mmax=qL²/8=20×4²/8=40kN·m（2）计算截面抗弯截面系数：Wz=bh²/6=200×500²/6≈8.333×10⁶mm³=8.333×10⁻³m³（3）计算最大正应力：σmax=Mmax/Wz=40×10³/(8.333×10⁻³)≈4.8×10⁶Pa=4.8MPa（4）校核：σmax=4.8MPa≤[σ]=10MPa，强度满足。3.（7分）某饱和黏性土试样，在三轴不固结不排水试验中，围压σ3=100kPa，破坏时偏应力σ1-σ3=150kPa，孔隙水压力u=80kPa。试求：（1）总应力强度指标c、φ；（2）有效应力强度指标c'、φ'（假设破坏时孔隙水压力系数B=1）。解：（1）总应力莫尔圆：σ1=σ3+(σ1-σ3)=100+150=250kPa总应力圆直径=σ1-σ3=150kPa，圆心=(σ1+σ3)/2=175kPa因UU试验中φ=0，故τf=c=σ1-σ3)/2=150/2=75kPa（总应力指标c=75kPa，φ=0°）（2）有效应力：σ1'=σ1-u=250-80=170kPa，σ3'=σ3-u=100-80=20kPa有效应力圆直径=σ1'-σ3'=150kPa，圆心=(σ1'+σ3')/2=95kPa有效应力强度指标：φ'=arcsin[(σ1'-σ3')/(σ1'+σ3')]=arcsin(150/190)≈52.1°（或通过公式τf=c'+σ'tanφ'，因饱和土B=1，c'≈0，φ'=arctan[(σ1'-σ3')/(2σ3'+σ1'-σ3')]，但更准确的方法是绘制莫尔圆，此处假设c'=0，φ'≈52.1°）五、综合分析题（共20分）某高速公路拟穿越一丘陵地区，需修建一座跨沟桥梁，桥位区工程地质条件如下：地表为厚2~4m的第四系坡积粉质黏土（γ=19kN/m³，c=20kPa，φ=15°），其下为强风化砂岩（厚度3~5m，饱和单轴抗压强度fr=15MPa，软化系数0.6），再下为中风化砂岩（fr=50MPa，软化系数0.8）。沟谷底部有季节性河流，地下水位埋深1.5m。问题：1.分析桥基持力层的选择依据（8分）。2.提出应对强风化砂岩作为持力层的风险及处理措施（12分）。答案：1.持力层选择依据：①粉质黏土层：厚度薄（2~4m），承载力低（根据公式fak=Mbγb+Mdγmd+Mcc，取Mb=0.23，Md=1.66，Mc=4.17，b=3m，d=1.5m，fak=0.23×19×3+1.66×19×1.5+4.17×20≈13+47+83=143kPa），且下伏强风化砂岩，可能存在不均匀沉降，不宜作为持力层。②强风化砂岩：饱和抗压强度fr=15MPa，根据《建筑地基基础设计规范》，强风化岩石承载力特征值fa可取(0.2~0.5)fr，即3~7.5MPa，高于粉质黏土，但软化系数0.6（＜0.75），遇水易软化，需评估水稳性。③中风化砂岩：fr=50MPa，软化系数0.8（较好），承载力高（fa可取(0.5~0.8)fr=25~40MPa），是理想持力层。综上，优先选择中风化砂岩作为持力层；若中风化埋深过大（如超过桩长限制），可考虑强风化砂岩，但需采取加固措施。2.强风化砂岩作为持力层的风险及处理措施：风险：①软化性：软化系数0.6，遇水后强度降低（饱和强度=15×0.6=9MPa），可能导致地基沉降增大；②不均匀性：强