土力學試題~~~~

1、第一章1-10、甲、乙兩土樣的顆粒分析結果列于表1-4，試繪制顆粒級配曲線，并確定顆粒不均勻系數(shù)及評價級配均勻情況。粒徑（mm）20.50.50.250.250.10.10.050.050.020.020.010.010.0050.0050.002<0.002相對含量（%）甲24.314.220.214.810.56.04.12.93.0乙5.05.017.132.918.612.49.0解：孔徑(mm)留篩土質量（g）小于該孔徑的土質量(g)小于該孔徑的土的百分數(shù)%201001000.524.375.775.70.2514.261.561.50.120.241.341.30.0514.

2、826.526.50.0210.516160.016.010100.0054.15.95.90.0022.933<0.0023.0  甲土：d10=0.013, d30=0.078, d60=0.25, Cu=d60d10=0.250.013=19.23, Cc=d302d10·d60=0.07820.013×0.25=1.87 滿足Cu>5，Cc在13之間，良好級配土乙土顆粒級配曲線如下：孔徑(mm)留篩土質量（g）小于該孔徑的土質量(g)小于該孔徑的土的百分數(shù)%201001000.501001000.25051001000.1595950

3、.05590900.0217.172.972.90.0132.940400.00518.621.421.40.00212.499<0.0029乙土：d10=0.003, d30=0.008, d60=0.014, Cu=d60d10=0.0140.003=4.67, Cc=d302d10·d60=0.00820.003×0.014=1.52 Cu<5,屬均質土，級配不良， Cc在13之間。（Cu越大，表明粒度的分布范圍越大，土越不均勻，級配越良好。Cc過大或過小，均表明土中缺少中間粒組，各粒組間孔隙的連鎖充填效應降低，級配變差。）第二章2-1 比較下列各對土的三

4、相比例指標的異同點：（1）與s；(2)與Ss；(3)e與n；(4) d與；(5) 與sat答：（1）與s都是表征土體密實程度的指標：土的密度，單位體積的土的質量，=mVs：土粒密度，單位體積土顆粒的質量，s=msVs，（g/cm3）注意s與Gs（ds）的關系：數(shù)值相等，但量綱不同, Gs（ds）是一個無量綱量。(2) 與Ss 都是表征土中含水程度的指標，土的含水量，=mwms×100%，Ss，土的飽和度，表示土中水體積在孔隙體積中所占的比例，Ss=VwVs×100%(3) e與n都是表征土體密實程度（土中孔隙含量）的指標，可相互換算。 e：土的孔隙比，土中孔隙體積與土顆粒體

5、積之比， e=VVVsn：土的孔隙率，土中孔隙所占體積與土體總體積之比，n=VVV×100%(4) d與特殊條件下土的密度d：土的干密度，單位體積土體中固體顆粒的質量，d=msV，一般用于填土擊實后密實度的評判；：土的浮密度，地下水位以下，土體單位體積中土粒的質量與同體積水質量之差。（是一個換算量，沒有實際意義。）=ms-VswV(5) 與sat都是表征土的密實度的指標：土的密度，單位體積的土的質量，=mVsat：空隙中充滿水時，單位體積土體的質量，sat=ms+VVwV2-2、有一飽和原狀土，切滿容積為21.7cm3的環(huán)刀內(nèi)，稱得總質量為72.49g，經(jīng)105C烘干至恒重為61.2

6、8g，已知環(huán)刀質量為32.54g，土粒比重為2.74，求土樣的濕密度、含水量、干密度及空隙比。已知：V=21.7cm3，m濕=72.49g， m干=61.28g， m刀=32.54g，ds=2.74， 求：，d，e解： =mV=m濕-m刀V=72.49-32.5421.7=1.84g/cm3=mwms×100%=m濕-m干m干-m刀×100%=72.49-61.2861.28-32.54×100%=39%d=msV設ms=ds， m=ds， Vs=1， Vv=e, V=m=（1+）dsw=1+ed=msV=ds1+e=1.324g/cm3e=（1+）dsw-1=(

7、1+0.39)×2.74×11.84-1=1.0692.3、某原狀土樣的密度為1.77g/cm3，含水量為34%，土粒相對密度為2.71，試求土的飽和密度，有效密度，有效重度。解： 設ms=ds， m=ds， Vs=1， Vv=eV=m=（1+）dsw=1+e; e=（1+）dsw-1 sat=ms+VVwV=（ds+e）1+e=1.329g/cm3=ms-VswV=dsw-w1+e=(ds-1)w1+e=(ds-1)(1+)ds=0.872g/cm3=g=(ds-1)(1+)dsg=8.71kN/m32-4、某沙土土樣的密度為1.77g/cm3，含水量9.8%，土粒相對密

8、度為2.67，烘干后測得最小空隙比為0.461，最大空隙比為0.943，試求空隙比和相對密實度。已知： =1.77g/cm3，=9.8%，ds=2.67，emax=0.943，emin=0.461求： e，Dr解： e=（1+）dsw-1=（1+0.098）×2.67×11.77-1=0.656Dr=emax-eemax-emin=0.943-0.6560.943-0.461=0.5952-5、某一完全飽和黏性土試樣的含水量為30%，土粒相對密度為2.73，液限為33%，塑限為17%，試求空隙比、干密度和飽和密度。并按塑性指數(shù)和液性指數(shù)分別定出該黏性土的分類名稱及軟硬狀態(tài)。

9、已知：L=33%，p=17%，ds=2.73，完全飽和時含水量=30%求：e，d，sat 確定分類名稱及軟硬狀態(tài)解：e=dssr=0.3×2.731=0.819d=msV=ds1+e=2.73×11+0.819=1.50g/cm3sat=ms+VVwV=（ds+e）1+e=1.951g/cm3Ip=L-p=33-17=16 滿足10<Ip<17 粉質黏土Ip0.63（L-20） 低液限黏土IL=-pIp=30-1716=0.8130.5<IL<1.0 軟塑土第三章3-1、解釋起始水力梯度產(chǎn)生的原因。答：起始水力梯度產(chǎn)生的原因是，為了克服薄膜水的抗剪強

10、度0(或者說為了克服吸著水的粘滯阻力)，使之發(fā)生流動所必須具有的臨界水力梯度度。也就是說，只要有水力坡度，薄膜水就會發(fā)生運動，只是當實際的水力坡度小于起始水力梯度時，薄膜水的滲透速度V非常小，只有憑借精密儀器才能觀測到。因此嚴格的講，起始水力梯度i0是指薄膜水發(fā)生明顯滲流時用以克服其抗剪強度0的水力梯度。3-2 為什么室內(nèi)滲透試驗與現(xiàn)場測試得出的滲透系數(shù)有較大差別？答：室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗滲透系數(shù)有較大差別，主要在于進行室內(nèi)試驗取樣時會對土樣有一定程度的擾動，破壞了土體的結構性；同時還與試驗裝置和試驗條件等有關，即和滲透系數(shù)的影響因素有關。（1）土的粒度成分及礦物成分。土的顆粒大小、形狀及級配，

11、影響土中孔隙大小及其形狀，因而影響土的滲透性。土顆粒越粗，越渾圓、越均勻時，滲透性就大。砂土中含有較多粉土及粘土顆粒時，其滲透系數(shù)就大大降低。（2）結合水膜厚度。粘性土中若土粒的結合水膜厚度較厚時，會阻塞土的孔隙，降低土的滲透性。 （3）土的結構構造。天然土層通常不是各向同性的，在滲透性方面往往也是如此。如黃土具有豎直方向的大孔隙，所以豎直方向的滲透系數(shù)要比水平方向大得多。層狀粘土常夾有薄的粉砂層，它在水平方向的滲透系數(shù)要比豎直方向大得多。（4）水的粘滯度。水在土中的滲流速度與水的容重及粘滯度有關，從而也影響到土的滲透性。3-6.     流砂與管涌現(xiàn)象

12、有什么區(qū)別和聯(lián)系？答：在向上的滲流力作用下，粒間有效應力為零時，顆粒群發(fā)生懸浮、移動的現(xiàn)象稱為流砂(土)現(xiàn)象。這種現(xiàn)象多發(fā)生在顆粒級配均勻的飽和細、粉砂和粉土層中，一般具有突發(fā)性、對工程危害大。在水流滲透作用下，土中的細顆粒在粗顆粒形成的孔隙中移動，以至流失；隨著土的孔隙不斷擴大，滲流速度不斷增加，較粗的顆粒也相繼被水逐漸帶走，最終導致土體內(nèi)形成貫通的滲流管道，造成土體塌陷，這種現(xiàn)象稱為管涌。它多發(fā)生在砂性土中，且顆粒大小差別大，往往缺少某種粒徑，其破壞有個時間發(fā)展過程，是一種漸進性質破壞。具體地再說，管涌和流砂的區(qū)別是：（1）流砂發(fā)生在水力梯度大于臨界水力梯度，而管涌發(fā)生在水力梯度小于臨界水

13、力梯度情況下；（2）流砂發(fā)生的部位在滲流逸出處，而管涌發(fā)生的部位可在滲流逸出處，也可在土體內(nèi)部；（3）流砂發(fā)生在水流方向向上，而管涌沒有限制。3-7.     滲透力都會引起哪些破壞？答：滲流引起的滲透破壞問題主要有兩大類：一是由于滲流力的作用，使土體顆粒流失或局部土體產(chǎn)生移動，導致土體變形甚至失穩(wěn)；二是由于滲流作用，使水壓力或浮力發(fā)生變化，導致土體和結構物失穩(wěn)。前者主要表現(xiàn)為流砂和管涌，后者主要則表現(xiàn)為岸坡滑動或擋土墻等構造物整體失穩(wěn)。3-8、某滲透試驗裝置如圖3-23所示。砂I的滲透系數(shù)k1 =2x10-1cm/s;砂II的滲透系數(shù)k2=1x10-1

14、cm/s，砂樣斷面積A=200cm2，試問:1)若在砂I與砂II分界面出安裝一測壓管，則測壓管中水面將升至右端水面以上多高?2)砂I與砂II界面處的單位滲水量q多大?解：（1） k160-h2l1A=k2h2l2A 整理得：k1(60-h2)=k2h2h2=60k2k1+k2=60×2×10-12×10-1+1×10-1=40cm所以，測壓竹中水面將升至右端水面以上:60-40=20cm(2) q2=k2i2A=k2×h2l2×A=1×10-1×4040×200=20cm3/s3-9 ,定水頭滲透試驗中，

15、已知滲透儀直徑D=75mm，在L=200mm滲流途徑上的水頭損失h=83mm，在60s時間內(nèi)的滲水量Q=71.6cm3，求土的滲透系數(shù)。解： k=QLAh·t=71.6×204×7.52×8.3×60=6.5×10-2cm/s3-10、設做變水頭滲透試驗的薪土試樣的截面積為30cm2厚度為4cm，滲透儀細玻璃管的內(nèi)徑為0.4cm，試驗開始時的水位差145cm，經(jīng)時段7分25秒觀察水位差為100cm，試驗時的水溫為200C，試求試樣的滲透系數(shù)。解： k=aLA(t2-t1)lnh1h2=4×0.42×430×

16、;445ln145100=1.4×10-5cm/s第四章4-1何謂土中應力？它有哪些分類和用途？答：土體在自重、建筑物荷載及其它因素的作用下均可產(chǎn)生土中應力。一般來說土中應力是指自重應力和附加應力。土中應力按其起因可分為自重應力和附加應力兩種。自重應力是指土體在自身重力作用下產(chǎn)生的尚未完成的壓縮變形，因而仍將產(chǎn)生土體或地基的變形。附加應力它是地基產(chǎn)生變形的的主要原因，也是導致地基土的強度破壞和失穩(wěn)的重要原因。土中應力安土骨架和土中孔隙的分擔作用可分為有效應力和孔隙應力兩種。土中有效應力是指土粒所傳遞的粒間應力。它是控制土的體積（變形）和強度兩者變化的土中應力。土中孔隙應力是指土中水和

17、土中氣所傳遞的應力。4-2怎樣簡化土中應力計算模型？在工程中應注意哪些問題？答：我們把天然土體簡化為線性彈性體。即假設地基土是均勻、連續(xù)、各向同性的半無限空間彈性體而采用彈性理論來求解土中應力。  當建筑物荷載應力變化范圍比較大，如高層建筑倉庫等筒體建筑就不能用割線代替曲線而要考慮土體的非線性問題了。4-3地下水位的升降對土中自重應力有何影響？在工程實踐中，有哪些問題應充分考慮其影響？答：地下水下降，降水使地基中原水位以下的有效資中應力增加與降水前比較猶如產(chǎn)生了一個由于降水引起的應力增量，它使土體的固結沉降加大，故引起地表大面積沉降。   地下水位長期上升（如筑壩

18、蓄水）將減少土中有效自重應力。1、  若地下水位上升至基礎底面以上，它對基礎形成浮力使地基土的承載力下降。2、  地下水位上升，如遇到濕陷性黃土造成不良后果（塌陷）3、  地下水位上升，粘性土濕化抗剪強度降低。4-4基底壓力分布的影響因素有哪些？簡化直線分布的假設條件是什么？答：基底壓力的大小和分布狀況與荷載的大小和分布、基礎的剛度、基礎的埋置深度以及地基土的性質等多種因素。   假設條件：剛性基礎、基礎具有一定的埋深，依據(jù)彈性理論中的圣維南原理。4-5如何計算基底壓力P和基底附加壓力P0？兩者概念有何不同？答：基地壓力P計算： &#

19、160;    (中心荷載作用下)                    (偏心荷載作用下) 基地壓力P0計算：  P0=P-md   基地壓力P為接觸壓力。這里的“接觸”，是指基礎底面與地基土之間的接觸，這接觸面上的壓力稱為基底壓力。   基底附加壓力為作用在基礎底面的凈壓力。是基底壓力與基底處建造前土中自重應力之差

20、，是引起地基附加應力和變形的主要原因。4-6土中附加應力的產(chǎn)生原因有哪些？在工程實用中應如何考慮？答：由外荷載引起的附加壓力為主要原因。需要考慮實際引起的地基變形破壞、強度破壞、穩(wěn)定性破壞。4-7在工程中，如何考慮土中應力分布規(guī)律？答：由于附加應力擴散分布，他不僅發(fā)生在荷載面積之下，而且分布在荷載面積相當大的范圍之下。所以工程中：1、  考慮相鄰建筑物時，新老建筑物要保持一定的凈距，其具體值依原有基礎荷載和地基土質而定，一般不宜小于該相鄰基礎底面高差的1-2倍；2、  同樣道理，當建筑物的基礎臨近邊坡即坡肩時，會使土坡的下滑力增加，要考慮和分析邊坡的穩(wěn)定性。要求基礎離開邊坡

21、有一個最小的控制距離a.3、  應力和應變是聯(lián)系在一起的，附加應力大，地基變形也大；反之，地基變形就小，甚至可以忽略不計。因此我們在計算地基最終沉降量時，“沉降計算深度”用應力比法確定。4-9、某構筑物基礎如圖4-30所示，在設計地面標高處作用有偏心荷載680kN，偏心距1.31m，基礎埋深為2m，底面尺寸為4m × 2m。試求基底平均壓力P和邊緣最大壓力Pmax，并繪出沿偏心方向的基底壓力分布圖。解:（1）全力的偏心距e因為出現(xiàn)拉應力，故改用公式（3） 平均基地應力4-10、某矩形基礎的底面尺寸為4m × 2.4m，設計地面下埋深為1.2m(高于天然地面0.2m

22、)，設計地面以上的荷載為1200kN，基底標高處原有土的加權平均重度為18kN/m3。試求基底水平面1點及2點下各3.6m深度M1點及M2點處的地基附加應力z值。解：（1） 基地壓力（2） 基地附加壓力 （3） 附加應力 M1點 分成大小相等的兩塊 l=2.4m, b=2m, lb=1.2 zb=1.8查表得： c=0.108 z·M1=2×0.108×131=28.31kPaM2點 做延長線后進行分塊對于大塊l=6m, b=2m, lb=3, zb=1.8查表得 c=0.143對于小塊 l=3.6m, b=2m, lb=1.8, zb=1.8查表得 c=0.12

23、9z·M2=2c·M2P0=2(c大-c小) P0= 2(0.143-0.129)×131=3.7kPa基地附加應力地基附加應力第五章5-1通過固結試驗可以得到哪些土的壓縮性指標？如何求得？ 答:壓縮系數(shù) 壓縮指數(shù) 壓縮模量   壓縮系數(shù)=tg=e1-e2p1-p2        壓縮指數(shù) Cc=e1-e2lgp2-lgp1   壓縮模量Es=p(e1-e2)/(1+e1)=1+e15-2通過現(xiàn)場（靜）載荷試驗可以得到哪些土的力學性質指標？答：可以同時測定

24、地基承載力和土的變形模量5-3室內(nèi)固結試驗和現(xiàn)場載荷試驗都不能測定土的彈性模量，為什么？答：土的彈性模量是指土體在側限條件下瞬時壓縮的應力應變模量。他的變形包括了可恢復的彈性變形和不可恢復的殘余變形兩部分。而室內(nèi)固結實驗和現(xiàn)場載荷試驗都不能提供瞬時荷載，它們得到的壓縮模量和變形模量時包含殘余變形在內(nèi)的。和彈性模量有根本區(qū)別。5-4試從基本概念、計算公式及適用條件等方面比較壓縮模量、變形模量與彈性模量，它們與材料力學中楊氏模量有什么區(qū)別？ 答：土的壓縮模量Es的定義是土在側限條件下的豎向附加應力與豎向應變之比值。   土的壓縮模量是通過土的室內(nèi)壓縮試驗得到的，Es=p(e1-

25、e2)/(1+e1)=1+e1。   土的變形模量Eo的定義是土體在無側限條件下的應力與應變的比值。   土的變形模量時現(xiàn)場原位試驗得到的，E0=bp(1-µ2)s   土的壓縮模量和變形模量理論上是可以換算的：E0=·Es。但影響因素較多不能準確反映他們之間的實際關系。   土的彈性模量E的定義是土體在無側限條件下瞬時壓縮的應力應變模量。   土的彈性模量由室內(nèi)三軸壓縮試驗確定。5-5根據(jù)應力歷史可將土（層）分為那三類土（層）？試述它們的定義。正常固結土（層） 在歷史上所經(jīng)

26、受的先期固結壓力等于現(xiàn)有覆蓋土重。   超固結土（層）  歷史上曾經(jīng)受過大于現(xiàn)有覆蓋土重的先期固結壓力。   欠固結土（層）  先期固結壓力小于現(xiàn)有覆蓋土重。5-6何謂先期固結壓力？實驗室如何測定它？天然土層在歷史上受過最大固結壓力（指土體在固結過程中所受的最大豎向有效應力），稱為先期固結壓力，或稱前期固結壓力。   先進行高壓固結試驗得到e-lgP曲線，在用A.卡薩格蘭德的經(jīng)驗作圖法求得。5-7何謂超固結比？如何按超固結比值確定正常固結土？在研究沉積土層的應力歷史時，通常將先期固結壓力與現(xiàn)有覆蓋土重之比值定義為超

27、固結比。當超固結比OCR=11.2時，視為正常固結土。5-8何謂現(xiàn)場原始壓縮曲線？三類土的原始壓縮曲線和壓縮性指標由實驗室的測定方法有何不同？現(xiàn)場原始壓縮曲線是指現(xiàn)場土層在其沉積過程中由上覆蓋土重原本存在的壓縮曲線，簡稱原始壓縮曲線。室內(nèi)壓縮試驗所采用的土樣與原位土樣相比，由于經(jīng)歷了卸荷的過程，而且試件在取樣、運輸、試件制作以及試驗過程中不可避免地要受到不同程度的擾動，引起試樣中有效應力的降低。因此，土樣的室內(nèi)壓縮曲線不能完全代表現(xiàn)場原位處土樣的孔隙比與有效應力的關系。施黙特曼提出了根據(jù)土的室內(nèi)壓縮試驗曲線進行修正得到土現(xiàn)場原始壓縮曲線。5-9應力歷史對土的壓縮性有何影響？如何考慮？在同等壓力

28、下，欠固結土的壓縮性最大，而土層的超固結程度越高，土層的壓縮性越小。5-10. 某工程鉆孔3號土樣3-1粉質黏土和3-2淤泥質黏土的壓縮試驗數(shù)據(jù)列于下表，試計算壓縮系數(shù) 并評價其壓縮性。 壓縮試驗數(shù)據(jù)垂直壓力（kPa）050100200300400孔隙比土樣310.8660.7990.7700.7360.7210.714土樣321.0850.9600.8900.8030.7480.707解：土樣3-1：1-2=e1-e2p1-p2=0.770-0.7360.2-0.1=0.34MPa-1因為.<1-2=0.34<0.5Mpa-1,故改土屬于中壓縮性土土樣3-2：1-2=e

29、1-e2p1-p2=0.890-0.8030.2-0.1=0.87MPa-1     因為1-2=0.87>0.5 Mpa-1,故改土屬于高壓縮性土第六章6-1成層土地基可否采用彈性力學公式計算基礎的最終沉浸量？不能。利用彈性力學公式估算最終沉降量的方法比較簡便，但這種方法計算結果偏大。因為E0的不同。分層總和法在計算中假定地基土無側向變形，這只有當基礎面積較大，可壓縮土層較薄時，才較符合上述假設。一般情況下，將使計算結果偏小。另一方面，計算中采用基礎中心點下的附加應力，并把基礎中心點大沉降作為整個基礎的平均沉降，又會使計算結果偏大。再加上許多其它因素造成的影響，如土層非均勻性對附加應力的影響等等。規(guī)范法引入經(jīng)驗系數(shù)對各種因素造成的沉降計算誤差進行修正，以使結果更接近實際值。所以，規(guī)范法計算地基最終沉降量比分層總和法所得結果更接近實際值6-2在計算基礎最終沉降量（地基最終變形量）以及確定地基壓縮層深度（地基變形計算深度）時，為什么自重應力要用有效重度進行計算？固結變形是由有效自重應力引起。6-3有一個基礎埋置在透水的可壓縮性