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土力学复习资料

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一、单项选择题

1.判别粘性土软硬状态的指标是（B）

A.塑性指数B.液性指数

C.压缩系数D.压缩指数

2.地下水位上升将使土中自重应力（C）

A.增大B.不变

C.减小D.在砂土中增大，在粘性土中减小

3.采用分层总和法计算基础沉降时，确定地基沉降计算深度的条件应满足（B）

A.

≤0.2B.

≤0.2

C.

≤0.2D.

≤0.2

4.土体达到极限平衡时，剪切破坏面与最大主应力

作用方向的夹角为（A）

A.

B.

C.

D.

5.采用条形荷载导出的地基界限荷载P1/4用于矩形底面基础设计时，其结果（A）

A.偏于安全B.偏于危险

C.安全度不变D.安全与否无法确定

6.在进行重力式挡土墙的抗滑移稳定验算时，墙背的压力通常采用（D）

A.主动土压力与静止土压力的合力B.静止土压力

C.被动土压力D.主动土压力

7.标准贯入试验适合于测试地基土的（C）

A.物理指标B.含水量指标

C.力学指标D.压缩性指标

8.进行刚性基础的结构设计时，其基础的高度应由（A）

A.台阶允许宽高比确定B.基础材料抗剪强度验算确定

C.地基承载力验算确定D.基础材料抗拉强度验算确定

9.甲、乙两粘性土的塑性指数不同，则可判定下列指标中，甲、乙两土有差异的指标是（A）

A.含水量B.细粒土含量

C.土粒重量D.孔隙率

10.工程上控制填土的施工质量和评价土的密实程度常用的指标是（B）

A.有效重度B.土粒相对密度

C.饱和密度D.干密度

11.基底附加压力p0=

-γ0d,式中d表示（C）

A.室外基底埋深B.室内基底埋深

C.天然地面下的基底埋深D.室内外埋深平均值

12.侧限压缩试验所得的压缩曲线（e-p曲线）愈平缓，表示该试样土的压缩性（B）

A.愈大B.愈小

C.愈均匀D.愈不均匀

13.土中的水，（D）能够传递静水压力。

A.强结合水B.弱结合水C.重力水D.以上都不对

14.某原状土的液限ωL=52%，塑限ωp=26%，天然含水量ω=40%，则该土的塑性指数为（D）。

A.12B.14C.22D.26

15.已知某砂土测得e=0.98,emax=1.35,emin=0.85，则其相对密实度Dr为（B）。

A.0.26B.0.74C.0.5D.0.37

16.地下水位下降会引起原地下水位以下地基土（B）

A.自重应力减少B.总应力增加C.无孔隙水D.有效应力增加

17.欠固结土层的前期固结压力（A）现有土层的自重应力。

A.小于B.等于

C.大于D.可能大于也可能小于

18.土体具有压缩性的主要原因是（B）。

A.主要是由土颗粒的压缩引起的B.主要是由孔隙的减少引起的

C.主要是因为水被压缩引起的D.土体本身压缩模量较小引起的

19.对于同一种土，下列值哪个最小。

（     C        ）

A.重度B.干重度

C.有效重度D.饱和重度

20.某土样的液限ωL=36%，塑限ωP=22%，天然含水量ω=28%，则该土的液性指数为（       B      ）。

A.0.33B.0.43

C.0.57D.0.67

21.已知某砂土测得e=1.16，emax=1.34，emin=0.86，则该砂土的密实度为（       D      ）。

A.密实的B.中密的

C.稍密的D.松散的

22.在计算地基变形时，由于地基不均匀、建筑物荷载差异大或体型复杂等因素引起的地基变形，对于砌体承重结构，应由（    D        ）控制。

A.沉降量B.沉降差

C.倾斜D.局部倾斜

23.预制桩，对于砂土，静载荷试验要求的间歇时间不得少于（       A      ）天。

A.7B.15C.25D.28

24.桩基承台的厚度不应小于（      B       ）。

A.150mmB.300mm

C.500mmD.600mm

二、填空题

1.土的含水量指标定义为土中水的质量与土粒质量之比。

2.粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量的50%的土称为碎石土。

3.在土的三相比例指标中，土的密度、土的含水量和土的相对密度是通过试验测定的。

4.无粘性土按相对密度分类。

5.粘性土中含有强结合水和弱结合水，其中对粘性土物理性质影响较大的是弱结合水

6.表示粘性土粘性大小的指标是塑限。

7.产生流砂现象的充分、必要条件是动水力方向向上，且大于有效重度。

8.粘性土抗剪强度的库伦定律表达式为τf=c+σtanφ。

9.粘性土土坡稳定性分析的瑞典条分法，其基本原理是：

假定土坡的滑动面为圆面。

10.朗肯土压力理论假设：

墙背垂直于填土面，墙背光滑，填土面水平。

11.土的颗粒级配曲线愈陡，其不均匀系数Cu值愈_大_____。

12.颗粒分析试验对于粒径大于0.075mm的粒组可用___筛分法_______测定。

13.塑性指数小于或等于10、粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过总质量50%的土称为__粉土______。

14.当动水力等于或大于土的有效重度时，土粒处于悬浮状态，土粒随水流动，这种现象称为____流砂______。

15.三轴压缩试验可分为不固结不排水剪、固结不排水剪和固结排水三种试验方式。

16.地基最终沉降量由_瞬时沉降_______、固结沉降和次固结降三部分组成。

17.挡土墙的稳定验算包括抗倾覆验算和_抗滑移______验算。

18.单桩竖向承载力的确定，取决于两个方面，一是取决于桩本身的材料强度，二是取决于地基土对桩的支承力。

19.颗粒分析试验中对于粒径小于0.075mm的粒组可用比重计法或移液管法测定。

20.土的抗剪强度指标在室内通过直接剪切试验、三轴压缩试验和十字板剪切试验测定。

21.地基的变形一般可分为线性变形阶段、弹塑性变形阶段和破坏阶段。

22.常用的地质勘探方法有坑探、钻探和触探。

23.挡土墙设计验算包括稳定验算、地基承载力验算和墙身强度验算。

24.按设置效应，可将桩分为挤土桩、部分挤土桩和非挤土桩三类。

三、名词解释

1.基底压力：

作用与基础底面传至地基的单位面积压力称为基底压力

2.地基临塑荷载：

地基从压密变形阶段转为弹塑性变形阶段的临界荷载

3.灌注桩：

是直接在设计桩位造孔，然后灌注混凝土成桩。

4.液性指数：

土的天然含水量与塑性指数之比即为液性指数

5.地下水：

存在于地面下土和岩石的孔隙、裂缝或溶洞中的水叫地下水

6.地基承载力：

是指在保证地基稳定的条件下，使建筑物和构筑物的沉降量不超过允许值的地基承载能力。

7.被动土压力：

挡土墙在外力作用下推挤土体向后位移时，作用在墙上的土压力随之增加。

当位移至一定数值时，墙后土体达到被动极限平衡状态。

此时，作用在墙上的土压力称被动土压力

8.摩擦端承桩：

在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩端阻力承受。

四、简答题

1.何谓基础埋置深度？

选择基础埋置深度应考虑哪些因素的影响？

答：

基础埋置深度是指基础底面至地面（一般指设计地面）的距离。

选择基础埋置深度应考虑以下因素的影响：

①建筑物类型及基础构造

②基础上荷载大小及性质

③工程地质和水文地质条件

④相邻建（构）筑物的影响

⑤季节性冻土的影响

2.何谓换土垫层？

砂或砂-碎石垫层主要有哪些作用？

答：

换土垫层是将天然软弱土层挖去或部分挖去，分层回填强度较高、压缩性较低且性能稳定，无腐蚀性的砂石、素土、灰土、工业废渣等材料，将其夯（振）实至要求的密度后作为垫层式地基。

作用：

①提高基底持力层的承载力

②减少沉降量

③加速地基的排水固结

④防止冻胀

⑤消除地基的湿陷性和胀缩性

3.简述有效应力原理，写出其表达式，并简述表达式中各参数意义。

答：

即在任一时刻，有效应力σ′和孔隙水压力u之和始终等于饱和土的总应力，在渗透固结过程中，孔隙水压逐渐消失，有效应力逐渐增加，土的体积也逐渐减小，强度随之提高。

　　σ＝σ′＋u

　　σ：

饱和土体总应力

σ′：

有效应力

u：

孔隙水压力

五、计算题

1.已知某土样的湿土质量m1=190g，烘干后质量m2=160g，土样总体积V=100cm3，土粒相对密度ds=2.70，试求该土样的有效重度γ′和孔隙比e。

（5分）

ρ=

=

=

=1.9g/cm3

ω=

×100%=

×100%=18.75%

e=

-1=0.6875

rsat=

rw=

×10=20.07（kn/m3）

r′=rsat-rw=20.07-10=10.07（kn/m3）

2.若下图所示的阴影部分面积上作用着均布基底附加压力p0，试求图中B点下z深度处的竖向附加应力值。

（附加应力系数可表示成kc=f（l/b,z/b）的形式，但必须注明其中的l,b具体等于几倍的a值。

）（5分）

Ⅳ

Ⅲ

Ⅴ

Ⅱ

Ⅰ

σz=kc.p0

=2

=

kc=kⅠ+kⅡ+kⅢ+kⅣ-kⅤ

=f（1,

）+f（2,

）+f（1,

）+f（2,

）-f（1,

）

=2f（2,

）+f（1,

）

3.某地基土试验中，测得土的干重度11.2kN/m3，含水量31.2%，土粒比重2.70，求土的孔隙比，孔隙度，饱和度和饱和重度。

ρ=ρd（1+w）=

（1+w）=

（1+31.2%）=1.469g/cm3

e=

-1=

-1=1.411

sr=

=

=0.597=59.7%

rsat=

rw=

×10=17.051（kn/m3）

4.某土层厚6m取土作压缩试验结果如下表所示，土自重压力平均值为100kPa，今考虑在该土层建造建筑物，估计会增加荷载140kPa。

（1）求压缩系数a1-2，并评价土的压缩性；

（2）求该土层的压缩变形量。

（提示：

可线性内插）

P（kPa）

0

50

100

200

300

400

e

1.36

1.22

1.12

1.05

1.00

0.96

（1）a1-2=-

=

=

=0.7mpa-1＞0.5mpa-1

为高压缩性土

（2）s=

Hi=

×6=0.839（m）

5.某挡土墙墙高H=5.2m，墙背垂直光滑，墙后填土水平，填土为干砂，重度γ=18.8kN/m3，内摩擦角φ=30°，墙后填土表面有超载15kN/m，

（1）求作用在挡土墙上主动土压力分布，并画出分布图；

（2）计算作用在挡土墙上主动土压力Ea。

填土表面处主动土压力强度

pa=qka=15×tan2（45-30°/2）=15×

=5kpa

pa=（q+rh）ka

=（15+18.8×5.2）×tan2（45-30°/2）

=（15+18.8×5.2）×

=37.59kpa

Ea=

×5.2×32.59+5×5.2=110.73kn/m

110.73×x=5×5.2×2.8+

×32.59×5.2×

×5.2

x=1.984m

6.某四层住宅承重墙厚240mm，地基土表面为杂填土，厚度0.65m，重度17.3kN/m3。

其下为粉土层，重度18.3kN/m3。

承载力特征值fak为160kpa，地下水位在地表下0.8m处。

若已知上部墙体传来的荷载效应标准组合竖向值为176kN/m，试设计该承重墙下条形基础。

（ηd=1.0，C15混凝土层的宽度比允许值tanα=1.0，混凝土垫层收进300mm）

（a）确定基础宽度b

为了施工方便，基础宜建在地下水位以上，初选基础埋深d=0.8m

=

=

=17.5kn/m3

则持力层土的承载力设计值初定为

=fak+ηdγ0（d-0.5）=160+17.5×1.0×（0.8-0.5）=165kpa

条形基础宽度

b≥

=

=1.18m

故取基础宽度b=1200mm

基础下层采用300mm厚的C15素混凝土层，其上采用“二、一间隔收”砖砌基础。

混凝土垫层设计：

基底压力

pk=

=

=163Kpa

C15混凝土层的宽度比允许值tanα=1.0，所以混凝土垫层收进300mm

砖基础所需台阶数为

n≥

×

=3

基础高度

H0=120×2+60×1+300=600mm

基础顶面至地表的距离假定为200mm，则基础埋深d=0.8m，与初选基础埋深吻合，合理。

1.最优含水率:

对于一种土，分别在不同的含水率下，用同一击数将他们分层击实，测定含水率和密度然后计算出干密度，以含水率为横坐标，以干密度为纵坐标，得到的压实曲线中，干密度的随着含水率的增加先增大后减小．在干密度最大时候相应的含水率称为最优含水率．2.管涌：

管涌是渗透变形的一种形式．指在渗流作用下土体中的细土粒在粗土颗粒形成的空隙中发生移动并被带出的现象．3.前期固结应力：

土在历史上曾受到的最大有效应力称为前期固结应力4.被动土压力：

当挡土墙向沿着填土方向转动或移动时，随着位移的增加墙后受到挤压而引起土压力增加，当墙后填土达到极限平衡状态时增加到最大值，作用在墙上的土压力称为被动土压力。

5.粘土的残余强度：

粘性土在剪应力作用下，随着位移增大，超固结土是剪应力首先逐渐增大，而后回降低，并维持不变；而正常固结土则随位移增大，剪应力逐渐增大，并维持不变，这一不变的数值即为土的残余强度。

1．附加应力大小只与计算点深度有关，而与基础尺寸无关。

            （×）2．完全饱和土体，含水量w=100％　　                               （×）3．固结度是一个反映土体固结特性的指标，决定于土的性质和土层几何尺寸，不随时间变化。

（×）

4．饱和土的固结主要是由于孔隙水的渗透排出，因此当固结完成时，孔隙水应力全部消散为零，孔隙中的水也全部排干了。

                                   （×）

5．土的固结系数越大，则压缩量亦越大。

                             （×）6．击实功能（击数）愈大，土的最优含水率愈大。

                      （×）7．当地下水位由地面以下某一深度上升到地面时地基承载力降低了。

     （√）8．根据达西定律，渗透系数愈高的土，需要愈大的水头梯度才能获得相同的渗流速度。

（×）

9．三轴剪切的CU试验中，饱和的正常固结土将产生正的孔隙水应力，而饱和的强超固结土则可能产生负的孔隙水应力。

                                        （√）

10．不固结不排水剪试验得出的

值为零（饱和粘土）。

　               （√）

1.土的结构一般有___单粒结构__、__蜂窝状结构__和___絮状结构__等三种，其中__絮状结构____结构是以面～边接触为主的。

2.常水头渗透试验适用于_透水性强的无粘性土___土，变水头试验适用于__透水性差的粘性土_。

3.在计算矩形基底受竖直三角形分布荷载作用时，角点下的竖向附加应力时，应作用两点，一是计算点落在___角点___的一点垂线上，二是B始终指___宽度___方向基底的长度。

4.分析土坡稳定的瑞典条分法与毕肖甫法其共同点是__假设滑动面是圆弧面__、假定滑动体为刚体_，不同点是    瑞典条分法不考虑条间力  。

5.地基的破坏一般有  整体剪切破坏 、  局部剪切破坏  和__冲剪破坏_等三种型式，而其中 整体剪切破坏 破坏过程将出现三个变形阶段。

四、问答及简述题（共30分）

1.    为什么说在一般情况下,土的自重应力不会引起土的压缩变形（或沉降），而当地下水位下降时，又会使土产生下沉呢？

（10分）

一般情况下，地基是经过了若干万年的沉积，在自重应力作用下已经压缩稳定了。

自重应力已经转变为有效应力了，这种情况下，自重应力不会引起土体压缩。

但如土体是新近沉积，自重应力还未完全转变未有效应力，则自重应力将产生压缩。

（5分）

当地下水位下降时，部分土层从水下变为水上，该土层原来受到浮托力作用，现该浮托力因水位下降而消失，相当于在该土层施加了一个向下的体积力，其大小等于浮托力。

该力必然引起土体压缩。

（5分）

2.简述用分层总和法求基础沉降的方法步骤。

（10分）

1        根据作用在基础上的荷载的性质，计算基底压力和分布（2分）

2        将地基分层．（1分）

3        计算地基中土的自重应力分布（1分）

4        计算地基中垂向附加应力分布（1分）

5        按算术平均求各分层平均自重应力和平均附加应力（1分）

6        求第I层的压缩量，（2分）

7        将各个分层的压缩量累加，得到地基的总的沉降量.（2分）

3.土的粒径分布曲线和粒组频率曲线如何测得，有何用途？

对级配不连续的土，这两个曲线各有什么特征？

（10分）

1.土的粒径分布曲线：

以土颗粒粒径为横坐标（对数比例尺）小于某粒径的土质量占试样的总质量的百分数为纵坐标绘制的曲线。

（2分）

根据土的粒径分布曲线可以求得土中各粒组的含量，用于评估土的分类和大致评估的工程性质．某些特征粒径，用于建筑材料的选择和评价土级配的好坏。

（3分）

2.粒组频率曲线：

以个颗粒组的平均粒径为横坐标对数比例尺，以各颗粒组的土颗粒含量为纵坐标绘得。

（2分）

土的粒径分配曲线不仅可以确定粒组的相对含量，还可以根据曲线的坡度判断土的级配的好坏．（3分）

1.某一取自地下水位下的饱和试样，用环刀法测定其容重。

环刀的体积为50cm3，环刀重为80g，环刀加土重为172.5g，该土的土粒比重为2.7，试计算该土样的天然容重、饱和容重、干容重及孔隙比。

（10分）

解：

ｍ＝７２．５－８０＝９２．５；ｖ＝50　　ｃｍ3

饱和土：

ρ

＝ρ=

=92.5／50＝1.85ｇ/ｃｍ3                         （3分）

r

＝ｒ＝1.85×9.8＝18.13　ｋN／ｍ3                                                          （2分）

因为：

；

＝1.0

=2.7/（1+1）=1.35ｇ/cm3；（4分）rd＝1.35×9.8＝13.23kN/m3（1分）

2.对一完全饱和的正常固结土试样，为了模拟其原位受力状态，先在周围压力σｃ=140ＫＰａ作用下固结，然后再在Δσ3＝０的情况下进行不排水剪试验，测得其破坏时的σ1=260，同时测出破坏时的孔隙水应力Ｕf=110KPa，试求：

（１）该试样的不排水强度Cｕ；（２）破坏时试样中的有效主应力σ＇1及σ＇3；（３）破坏时的孔隙水应力系数Ａf；（４）试样的固结不排水抗剪强度指标Cｃｕ、φcu和有效应力强度指标c',φ'。

（10分）

解：

1.σ3＝σｃ=140kPa；σ1＝260kPa;故Cu=（σ1-σ3）/2=（260-140）/2=60kPa

2、σ＇1＝σ1-uf=260-110=150kPa; σ＇3＝σ3-uf=140-110=30kPa  （2分）

3、

  （2分）

4、正常固结土，Ccu=0;C＇=0

      φcu＝17.5°  （2分）

      φ＇＝41.8°  （2分）

 3.墙背直立的光滑挡土墙，墙高为10ｍ，两层填土的厚度与性质指标如下图所示，试求作用在墙背上总的主动土压力，并绘出压力分布图（10分）

解：

ka1=tg2（45-ø1／2）＝tg2（45-15）＝tg230  （1分）

  ka2=tg2（45-ø2／2）＝tg2（45-17）＝tg228  （1分）

因C2>0，需判定下层土是否出现拉应力区

下层土无拉应力区

B点交界面上：

pa1=r1H1ka1=16×3×tg230=16 kPa  （2分）

B点交界面下：

pa2=r1H1ka2－2c2

=16×3×tg228-2×8×tg28=5.1 kPa （2分）

C点：

pa3=（r1H1＋r2H2）ka2－2c2

  （2分）

=（16×3＋20×7）×tg228-2×8×tg28=44.6 kPa

Pa=0.5×3×16＋0.5×7×（5.1+44.6）