(2025年)土质学与土力学试题附答案

(2025年)土质学与土力学试题附答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.某原状土样经试验测得天然密度ρ=1.85g/cm³，含水量w=22%，土粒比重Gs=2.70，则该土的孔隙比e为（）。A.0.68B.0.79C.0.85D.0.922.下列关于土的渗透系数k的说法中，错误的是（）。A.粗粒土的k远大于细粒土B.同一土样，饱和状态下的k大于干燥状态C.温度升高时，k略有增大D.常水头试验适用于透水性较小的粘性土3.饱和粘性土在三轴不固结不排水（UU）试验中，其破坏时的有效围压σ₃'与总围压σ₃的关系为（）。A.σ₃'=σ₃B.σ₃'=σ₃+uC.σ₃'=σ₃-uD.无法确定（u为孔隙水压力）4.某无粘性土坡，坡角为30°，土的内摩擦角φ=35°，则该土坡的稳定安全系数Fs为（）。（提示：无粘性土坡稳定系数Fs=tanφ/tanβ）A.1.15B.1.20C.1.27D.1.335.下列关于土的压缩性指标的描述中，正确的是（）。A.压缩系数a₁-₂越大，土的压缩性越低B.压缩模量Es越大，土的压缩性越高C.变形模量E₀一般小于压缩模量EsD.回弹再压缩曲线的斜率大于初始压缩曲线6.采用分层总和法计算地基最终沉降量时，若某土层的附加应力σz与自重应力σcz的比值小于0.2，则该土层（）。A.需计入沉降计算B.可忽略不计C.需加倍计算D.需折半计算7.朗肯土压力理论假设墙背与填土之间（）。A.存在摩擦力B.无摩擦力C.摩擦力为定值D.摩擦力随深度线性增加8.某饱和粘性土进行三轴固结不排水（CU）试验，测得破坏时σ₁=350kPa，σ₃=150kPa，孔隙水压力u=80kPa，则有效应力强度指标c'、φ'为（）。A.c'=50kPa，φ'=20°B.c'=60kPa，φ'=25°C.c'=70kPa，φ'=30°D.c'=80kPa，φ'=35°9.下列关于土的灵敏度St的说法中，正确的是（）。A.St=原状土无侧限抗压强度/重塑土无侧限抗压强度B.St越大，土的结构性越弱C.粘性土的St通常小于1D.灵敏度高的土受扰动后强度基本不变10.流砂（流土）现象发生的充分必要条件是（）。A.渗透力方向向上且大于土的有效重度B.渗透力方向向下且大于土的有效重度C.渗透力方向向上且小于土的有效重度D.渗透力方向向下且小于土的有效重度二、填空题（每空1分，共15分）1.土的三相比例指标中，______是可以直接通过试验测定的基本指标（写出2个）。2.渗透变形的两种主要形式是______和______。3.土的压缩性指标包括压缩系数a、压缩模量Es和______，其中a₁-₂表示压力区间为______时的压缩系数。4.直剪试验按排水条件可分为快剪、______和______三种。5.地基的破坏模式主要有整体剪切破坏、______和______三种。6.太沙基一维固结理论假设土是均质、饱和的，且______与有效应力成正比，渗透系数k为常数。7.土的抗剪强度指标c、φ反映了土的______特性，其中c为______，φ为内摩擦角。8.库仑定律的表达式为______，适用于______土的抗剪强度计算。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述土的灵敏度和触变性的区别与联系。2.比较直剪试验和三轴压缩试验的优缺点。3.说明有效应力原理的核心内容，并写出饱和土有效应力的表达式。4.影响土的压实性（击实性）的主要因素有哪些？如何确定最优含水量？5.朗肯土压力理论与库仑土压力理论的主要假设和适用条件有何不同？四、计算题（共35分）1.（10分）某粘性土样的天然密度ρ=1.82g/cm³，含水量w=25%，土粒比重Gs=2.71。（1）计算该土的孔隙比e、饱和度Sr、干密度ρd；（2）若将该土样压密至孔隙比e'=0.75，计算此时的饱和度Sr'（假设土粒体积不变）。2.（12分）某基坑开挖深度h=6m，坑底以下为饱和粘性土层，厚度H=8m，下卧不透水层。地下水位与坑底齐平，土层天然重度γ=18.5kN/m³，饱和重度γsat=19.8kN/m³，渗透系数k=1.2×10⁻⁶cm/s，基坑外地下水位高于坑底3m（即水头差Δh=3m）。（1）计算坑底土层的渗透力j；（2）判断是否会发生流土现象（土的有效重度γ'=γsat-γw，γw=9.8kN/m³）；（3）若要防止流土，需将坑外地下水位至少降低多少？3.（13分）某挡土墙高H=5m，墙背垂直光滑，填土为粘性土，参数：γ=18kN/m³，c=15kPa，φ=20°，地面超载q=20kPa。按朗肯土压力理论计算：（1）主动土压力系数Ka；（2）墙顶、墙底处的主动土压力强度σa；（3）主动土压力合力Ea及其作用点位置。五、论述题（共20分）1.（10分）论述软土地基沉降的组成及其影响因素，并说明工程中常用的沉降控制措施。2.（10分）结合工程实例，分析土的抗剪强度指标（c、φ）的选择对边坡稳定分析、地基承载力计算和挡土墙设计的影响。参考答案一、单项选择题1.B2.D3.C4.C5.C6.B7.B8.A9.A10.A二、填空题1.天然密度、含水量、土粒比重（任写2个）2.流土（流砂）、管涌3.变形模量E₀；100-200kPa4.固结快剪；慢剪5.局部剪切破坏；冲剪破坏6.压缩系数（或孔隙比变化率）7.抗剪；粘聚力8.τf=c+σtanφ；粘性（或一般）三、简答题1.区别：灵敏度St反映原状土与重塑土强度的差异（St=原状土强度/重塑土强度），St越大，结构性越强；触变性指土受扰动强度降低后，随时间逐渐恢复的特性。联系：两者均与土的结构性有关，高灵敏度土通常触变性较明显。2.直剪试验优点：设备简单、操作方便；缺点：剪切面固定、排水条件控制不严格、应力分布不均匀。三轴试验优点：能控制排水条件、量测孔隙水压力、应力状态明确；缺点：设备复杂、操作时间长、对试样要求高。3.有效应力原理核心：饱和土的总应力σ等于有效应力σ'与孔隙水压力u之和（σ=σ'+u），土的强度和变形由有效应力控制。饱和土有效应力表达式：σ'=σ-u（σ为总应力，u为孔隙水压力）。4.主要因素：含水量、土的类型（级配、矿物成分）、击实功。最优含水量是击实曲线上干密度最大时对应的含水量，可通过击实试验测定（绘制干密度-含水量曲线，峰值点对应含水量）。5.朗肯理论假设：墙背垂直光滑、填土面水平、极限平衡时填土处于弹性半空间应力状态；适用于墙背光滑、填土面水平的无粘性土或粘性土。库仑理论假设：填土为散粒体、滑动面为平面、墙背与填土间有摩擦力；适用于墙背倾斜、粗糙的无粘性土。四、计算题1.（1）基本公式：ρ=Gs(1+w)ρw/(1+e)→e=Gs(1+w)ρw/ρ-1=2.71×1.25×1/1.82-1≈0.86；Sr=wGs/e=0.25×2.71/0.86≈0.79（79%）；ρd=ρ/(1+w)=1.82/1.25=1.456g/cm³。（2）压密后e'=0.75，土粒体积Vs=1（设为1），则原总体积V=1+e=1.86，压密后总体积V'=1+e'=1.75；原水体积Vw=wGsVs=0.25×2.71×1=0.6775；压密后饱和度Sr'=Vw/Vv'=Vw/e'=0.6775/0.75≈0.903（90.3%）。2.（1）渗透力j=γw×i，水力梯度i=Δh/H=3/8=0.375；j=9.8×0.375=3.675kN/m³。（2）有效重度γ'=γsat-γw=19.8-9.8=10kN/m³；流土条件：j≥γ'，3.675<10，故不会发生流土（注：此处需注意基坑底至不透水层厚度为H=8m，实际水力梯度应为Δh/(H+h)？需核对题目条件。若题目中H为坑底以下土层厚度，水头差Δh=3m，则i=Δh/H=3/8=0.375，j=γw×i=3.675kN/m³<γ'=10kN/m³，不流土）。（3）设需降低水头差为Δh'，则j'=γw×Δh'/H≥γ'→Δh'≥γ'×H/γw=10×8/9.8≈8.16m；原Δh=3m，需降低8.16-3=5.16m（或直接计算临界水头差Δhcr=γ'×H/γw=8.16m，需将坑外水位降至坑底以下8.16-3=5.16m）。3.（1）Ka=tan²(45°-φ/2)=tan²(45°-10°)=tan²35°≈0.490。（2）墙顶（z=0）：σa=qKa-2c√Ka=20×0.490-2×15×√0.490=9.8-21=-11.2kPa（拉应力，取0）；墙底（z=5m）：σa=(q+γH)Ka-2c√Ka=(20+18×5)×0.490-2×15×0.7=110×0.490-21=53.9-21=32.9kPa。（3）主动土压力分布为三角形（从0到32.9kPa），合力Ea=1/2×32.9×5≈82.25kN/m；作用点距墙底h/3=5/3≈1.67m。五、论述题1.沉降组成：瞬时沉降（初始沉降，由剪切变形引起）、固结沉降（孔隙水排出引起的体积压缩）、次固结沉降（土骨架蠕变引起）。影响因素：土的压缩性（e-p曲线形态）、荷载大小与分布、土层厚度与排水条件、时间。控制措施：预压法（堆载/真空预压）加速固结；换填法（换填低压缩性材料）；复合地基（CFG桩、碎石桩）提高承载力；设置沉降缝避免差异沉降。2.边坡稳定：φ越大、c越