土力學試題及答案-

1、第1章土的物理性質(zhì)與工程分類一.填空題1 .顆粒級配曲線越平緩,不均勻系數(shù)越大,顆粒級配越好.為獲得較大密實度,應選擇級 配良好的土料作為填方或砂墊層的土料.2 .粘而*量越包顆粒粒徑越小,上匕外表積越大,楚K性越強,可吸附弱結(jié)合水的含量越 多,粘土的塑性指標越大3 .塑性指標I p Wl Wp,它說明粘性土處于可塑狀態(tài)時含水量的變化范圍,它綜合反映了粘性、可塑性等因素.因此?標準?規(guī)定：10 I. 17為粉質(zhì)粘土, I 17為p p粘土4 .對無粘性土,工程性質(zhì)影響最大的是土的密實度,工程上用指標、旦來衡量.5 .在粘性土的物理指標中,對粘性土的性質(zhì)影響較大的指標是塑性指數(shù)Ip.6 .決定無

2、粘性土工程性質(zhì)的好壞是無粘性土的相對密度,它是用指標Dr來衡量.w wp7 .粘性土的液性指標Il ,它的正負、大小表征了粘性土的軟硬狀態(tài),?標準?wL wp按I L將粘性土的狀態(tài)劃分為堅硬、硬塑、可塑、軟塑、流塑.10 .某砂層天然飽和重度sat 20kN/m3, 土粒比重Gs 2.68,并測得該砂土的最大干重度dmax 17.1kN/m3,最小干重度 dmin 15.4 kN/m3,那么天然孔隙比e為0.68,最大孔隙比emax 0.74,最小孔隙比emin 0.57.11 .砂粒粒徑范圍是 0.0752mm ,砂土是指大于 2mm粒徑累計含量不超過全重50%,而大于0.075mm粒徑累計

3、含量超過全重50%.12 .親水性最強的粘土礦物是蒙脫石,這是由于它的晶體單元由兩個硅片中間夾一個鋁片組成,晶胞間露出的是多余的負電荷,因而晶胞單元間聯(lián)接很弱,水分子容易進入晶胞之間, 而發(fā)生膨脹.二問做題1 一 e說明三相草圖中 和一e的物理概念.1 e 1 e1e答：一代表單元土體中土骨架所占有的體積,一J代表孔隙在單元土體中所占有的1 e1 e體積.液限儀測定.1.說明土的天然重度并比擬同一土中的sat、d的數(shù)值大小.msVvwsatV g ,ms Vs w-g ,msd Vsat四、計算題1.某地基土樣數(shù)據(jù)如下：環(huán)刀體積60cm ,濕土質(zhì)量0.1204kg, 土質(zhì)量0.0992kg,

4、土粒相對密度為2.71,試計算：天然含水量 w,天然重度 ,干重度d,孔隙比e.mVg0.1204310 0.02CN/cm360ms0.09923d s g 10 0.0165/cm3d V 60四.1024.0992 100% 11.3%ms0.09920.0992 103336.6cm32.71VvV Vs60 36.6eVs Vs36.60.6392.假設原狀土樣的天然密度32.1 t/m ,含水量w 15%, 土顆粒相對密度 Gs=2.71,試計算孔隙比e.3答：設Vs 1m ,msGsw 2.71 tmww ms0.15* 2.71 0.407 tmsmw2.71 0.4073 1

5、.484 m32.1VvvVsVs Vs1.484 10.484,飽和重度 sat,浮重度 和干重度 d的物理概念和相互關系, 33.測得沙土的天然重度17.6kN/m ,含水量w 8.6%, 土粒相對密度 Gs 2.66,最小孔隙比emin0.462 ,最大孔隙比emax0.71,試求沙土的相對密度Dr .答：設Vs 1cm3那么 ms VSGS w 2.66g s s s wmwwms 0.086 2.66 0.229 gms mw 2.66 0.2293 w 1.641cm/g1.76D.VvVsVVsVsemaxeemax emin1.641 1 0.64110.71 0.641 0.

6、2780.71 0.46234.某干沙土樣重度為 16.6KN/m ,土粒相對密度 Gs2.69 ,置于雨中,假設砂樣體積不變,飽和度增加到40% ,求砂樣在雨中的孔隙比.答：設 Vs 1cm3 ms一.mswGsVs 2.69g Vm2 1.62 cm31.66VvV Vse - 0.62VsVs5 .某工地進行根底施工時,需在土中加水以便將土夯實,現(xiàn)取土樣1000g,測其含水量為20%,根據(jù)施工要求,將土的含水量增加20%,問應在土樣內(nèi)加多少水？答：由 w mw 100% 得 ms m/(1 w) 1000/(1ms0.2)833gmwm ms 167 g需加水量為mw 0.4ms mw0

7、.4* 833167166g6 .某工程地質(zhì)勘察中,取原狀土60cm 3,重99.15g,烘干后重78.05g,Gs2.67,求此土的孔隙比和飽和度.答：mwms 99.15 78.0520.65g7 .Vwmw/ wVvV VsVsVs某土樣的干重度20.65cm360 29.2329.23msG s w1.053Srd 15.4kN/m3,含水量78.05329.23cm2.67Vw空區(qū)0.671Vv60 29.23w 19.3%, 土粒相對密度 ds 2.73,求SrVs,3.一一 1cm , 那么 ms GsVs w 2.73gmwwms0.1932.73 0.527gmsmsV s-

8、sd /g273 1.773cm31.54Vwmw0.527_30.527cmSrVwVv100%V 100%V Vs0.52768 2./ 68.2 %1.773 1第三章 地基土的應力與變形14.什么是基底壓力？答：建筑物的荷載是通過自身根底傳給地基的.基底壓力是作用于根底底面上的荷載效應, 它與荷載的大小和分布、根底的剛度、根底的埋深以及地基土的性質(zhì)等多種因素有關.16.地基變形按其特征分為哪幾種？其定義是什么？答：分為瞬時沉降、固結(jié)沉降和次壓縮沉降.四、計算題1. 土層分布如圖,計算土層的自重應力,并繪制自重應力的分布圖.解：1 砂土：設Vs1ms1Vs1 wGsi2.65gmw1w1

9、msi0.1* 2.65 0.265 gVw1mw10.265 cm3Vw10.265Sr0.379 30.699 cmms1Vs1Vviw-g2.65 13g 9.71 KN/m1 0.699黏土設 Vs21ms2Vs2Gs2w 2.70gmw2w2ms20.2* 2.700.54 gV2m24 紅q 1.76 cm318.4/10ms2Vs2 w2.7 11.769.66kN/m 332.某粉土地基如圖,測得天然含水量w 24%,干密度d 1.54t/m , 土粒比重Gs 2.73 ,地面及地下水位高程分別為35.00及30.00m ,汛期水位將上升到 35.5m高程.試求25.00高程處

10、現(xiàn)在及汛期時的土的自重應力.當汛期后地下水下降到30.00高程此時土層全以飽和狀態(tài)計、25.00m處的自重應力是多少？ 解：Vs 1, ms VsGs w 2.73tmwwms 0.24* 2.73 0.6551msV s2.731.772m3ms1.54汛期水位 35.50Vs w g2.73 13g 9.8 kN/m 1.77235.00粉土 現(xiàn)在水位?尸30.00ms mwVg2.73 0.6551.772一,3g 19.1 kN/m25.00細砂一一3sat現(xiàn)在的自重應力19.8 kN/mc 19.1* 5 9.8* 5 144.5 kPa, c,汛期時的自重應力c 9.8*10 98

11、kPac地下水下降后19.8* 59.8*5 148kPaP和Pmax及Pmin ,繪出沿偏1.圖所示根底基底尺寸為 4m 2m,試求基底平面平均壓力解:心方向的基底壓力分布圖.基底平面平均壓力為p680 20*2*2*4 0.35mfF-F 68CkN2*42m125kN /m2F 20 4 2680840kN4mM ( F) 0.35 680 0.35 238kN m2388400.28m-0.33 6149.6360.37PmaxminNM840A W2 423812-24 6105 44.63kN/m3 8.有一矩形根底,底面尺寸4m 8m,埋深2m,受4000kN中央荷載包括根底自重

12、的作用,地基為粉砂層, 19kN /m3,壓縮資料如表所示,試用分層總和法計算地基最終陳降量.解：略.9.如圖,根底長42.5m,寬13.3m,根底底面附加壓力 p0 240kPa根底底面鋪有水砂層,地基為粉質(zhì)黏土層,壓縮模量Es 7.5Mpa ,滲透系數(shù)k0 0.6 10 6cm/s, 土層厚8m,底部基巖處附加應力為160Pa,試計算：1地基的最終沉降量,2計算地基的固結(jié)系數(shù).解：s H&-p1 H240 1603 8 213.33mmE 2E 2* 7.5*10土的豎向固結(jié)系數(shù) cv kEs/ w 0.6 10 6 7.5 103/10 4.5 10 2cm2/s10 .飽和黏土層厚8m

13、,受大面積荷載 p 120kPa作用,該土層初始孔隙比 e 1.0,壓縮系數(shù)a 0.3MPa 1 k 18cm/a ,在單面排水條件下問加荷一年的沉降量為多少?.,-一1 e 1 1 0解：粘土層的壓縮模量為 Es 1 1.06.67MPaa 0.3 10 6粘土層的最終沉降量為s - HEs120 10006.67 1068000143.93mm豎向固結(jié)系數(shù)cv此國18 102(1 /120m2/awa10000 0.3 10 6對于單面排水條件下:c、,t120 1豎向固結(jié)時間因數(shù)Tv 弋 一 1.875,查表得固結(jié)度接近100%,所以加荷H 282年的沉降量為 143.93mm.11 .

14、某飽和粘土層厚 8m,受大面積荷載 p 120 kPa作用,該土層初始孔隙比為e 1.0,a 0.3MPa-1, k 1.8cm/a,單面排水,問沉降達 140mm所需的時間.,1 e 1 1.0 解：粘土層的壓縮模量為Es-6 6.67MPaa 0.3 10 6一 ,一,一,120 1000粘土層的最終沉降量為 s H 120 1000 8000 143.93mmEs 6.67 102 .豎向固結(jié)系數(shù) cv k(1 e) 1.8 10 (1 06 12m2/a wa10000 0.3 10 6一一一、,s 140平均固結(jié)度將為U z m0- 0.973s 143.93根據(jù)U z查得Tv0.9

15、3 ,在單向排水條件下:tTvH2Cv20.93 84.96 年.12四、計算題1.某條形根底下地基土體中某點的應力250kPa,x 100kPa , xz 40kPa ,土的30 , c 0 ,問該點是否剪損.的 1 = z xz x 22 : 260kPa32.2xz 90kPa破壞可能性判斷,2001f 3m tan 45 2c tan 45 一2220300 c90 tan 4502270kPa 1m 260 kPa所以該點未剪損.2.某飽和土樣做三軸固結(jié)不排水剪切試驗,測得剪切破壞時大主應力1、小主應力 3和超孔隙水壓力u,如下表所示,試用有效應力法和總應力法確定C、 及C、解：1將

16、1、3代入粘性土的極限平衡條件3tan2 4502ctan 450 一得方程組145=60 tan2(450/2) 2ctan(450/2)223=100 tan2(450/2) 2ctan(450/2)1 (kPa)1452233(kPa)60100u4159解得18.79 , c=9.99kPa.(2)將有效應力i 1 U、33 U代入極限平衡條件得104=19tan2(450/2) 2c tan(450/2),164=41 tan2(450/2) 2c tan(450/ 2)解得27.61O, c 15.80kPa.3.對某飽和土試樣進行無側(cè)限抗壓試驗,得無側(cè)限抗壓強度為160kPa,如

17、果對同種土進行不固結(jié)不排水三軸試驗,周圍壓力為180kPa,問總豎向壓應力為多少,試樣將發(fā)生破壞？解：總豎向壓應力為131180 160 340kPa時,試樣發(fā)生破壞.地基容許承載力pu /k 580.25/2 290.125kPa而地基承受的均布荷載pk 250 kPa 290.125 kPa,所以地基處于穩(wěn)定狀O第5章?lián)跬翂Φ耐翂毫τ嬎慵胺€(wěn)定性分析2 .某擋土墻,墻背垂直光滑,墻高6m ,墻后填土面水平,其上作用著連續(xù)均布荷載 q=25kPa, 填土分兩層,第一層土為粗砂,天然重度1 18.5kN/m3,內(nèi)摩擦角 1 30,厚度30、 一h1 2m,第二層土為細砂,天然重度2 19kN/m,內(nèi)摩擦角 2 20,厚度h2 4m.3地下水位距擋土墻基底 2m,飽和重度 sat 20kN /m,試求:a繪出主動土壓力和水壓力分布圖；b總的側(cè)壓力土壓力和水壓力之和的大小; 解：第一層填土頂面和底面的土壓力強度為a0qKa1 25 tan2(450 300 /2) 8.33kPaa1 (q1h1)Ka1 (25 18.5 2)tan2(450 300=20.67kPa第二層填土頂面的土壓力強度為