土力學與基礎工程分章習題及答案(總)

1、 第1章土的物理性質與工程分類一.填空題.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。.粘小量越且顆粒粒徑越小，上匕表面積越大，楚K性越強，可吸附弱結合水的含量越 多，粘土的塑性指標越大.塑性指標Ip =Wl Wp,它表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。因此規(guī)范規(guī)定：10Id 17為p p粘土。.對無粘性土，工程性質影響最大的是土的密實度，工程上用指標、旦來衡量。.在粘性土的物理指標中，對粘性土的性質影響較大的指標是塑性指數(shù)Ip。.決定無粘性土工程性質的好壞是無粘性土的相對密度，它是用指

2、標區(qū)來衡量。w - wp.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)，規(guī)范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。.巖石按風化程度劃分為微風化、中等風化、強風化。.巖石按堅固程度劃分為硬質巖石，包括花崗巖、石灰?guī)r等；軟質巖石,包括頁巖、泥巖 .某砂層天然飽和重度 上at =20kN/m3, 土粒比重Gs=2.68,并測得該砂土的最大干重度Ydmax =17.1kN/m3,最小干重度？dmin =15.4kN/m3,則天然孔隙比e為0.68,最大孔隙比 emax =0.74,最小孔隙比 emin =0.57。.砂粒粒徑范圍是 0.0752mm

3、,砂土是指大于 2mm粒徑累計含量不超過全重50%,而大于0.075mm粒徑累計含量超過全重 50%。.親水性最強的粘土礦物是蒙脫石，這是因為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。二問答題.概述土的三相比例指標與土的工程性質的關系？答：三相組成的性質，特別是固體顆粒的性質，直接影響土的工程特性。 但是，同樣一種土，密實時強度高，松散時強度低。對于細粒土，水含量少則硬，水含量多時則軟。這說明土的 性質不僅決定于三相組成的性質，而且三相之間量的比例關系也是一個很重要的影響因素。.常見的黏土礦物有哪些？試述

4、黏土礦物顆粒與粗顆粒土比較有那些特點及特性?答：常見的粘土礦物有蒙脫石，伊利石和高齡石。黏土的顆粒很細，粘粒粒徑d 450 Pa,逐漸降低為fo 1和Dr 10 pp,Ip 0.63(Wl 20)=0.63*12 =7.56, Wl =32% 10的士才會發(fā)生管涌；2水力條件：滲流力能夠帶動細顆粒在孔隙間滾動或移動是管涌發(fā)生的水力條件，可用管涌的水力梯度來表示。三、判斷題土的滲透系數(shù)k越大，土的滲透性也越大，土中的水頭梯度I也越大。（M ）含有細砂夾層的粘土層中垂直滲透系數(shù)Kz大于水平滲透系數(shù) Kx。（父）土中一點的滲透力大小取決于該點孔隙水總水頭的大小。（黑） 四、計算題1.如圖所示的常水頭

5、滲透試驗，若土樣（2）的滲透系數(shù)是土樣（1）的2倍，試繪出試樣的孔隙水壓力（即滲透壓力）分布圖，并求土樣（1）所受的滲透力，判斷其滲透穩(wěn)定性。解：1.設試樣（1）和試樣（2）的水頭損失分別為Ah1和A h2，總水頭損失為 Ah,則A h1+A h2= A h=40-25=15cm（1）根據(jù)滲流連續(xù)原理，流經兩砂樣的滲透速度v應相等，即v1=v2,按達西定律v=ki ,則k1i1=k2i2又 k2=2k，i= A h/L1= A h5, i2= A h2/L2= A hz/5, 所以Ah1=2Ah2（2）由（1） （2）兩式得A h二10cm , A h 2=5cm i02.由 ii = A h

6、i/Li=10/5=2 得土樣（1）所受的滲流力 J= 丫 3=2 2.如圖所示的滲透試驗裝置，在圓形截面容器內裝有兩種土樣，下面為粉土，土樣長度分別為Li, L2,在砂層頂面引出一測壓管，管內水面與水源容器內水面高度差為%,若試驗裝置總水頭差為h,則砂土的滲透ki與粉土的滲透系數(shù) k2之比值ki/k2為多少？解：設粉土的水頭損失,砂土的水頭損失為 Ah2,則.：hi = h1h2 = h - hi（1）根據(jù)滲流連續(xù)原理，流經兩砂樣的滲透速度v應相等，即V=v2,按達西定律v=ki ,則即kihiLT.m2L2(2)ki ii = k212綜合（i）、（2）可得ki /k2(h _ hi )L

7、ihL24.地層由三層土構成，表層為砂，飽和重度為i9.2kN/m3,天然重度為 i6.8kN/m3,滲透系數(shù)iMiOcm/s；中層為黏土，飽和重度為i7.6kN/m3,天然重度為i6.0kN/m3,滲透系數(shù)ixiocm/s,最下層為砂層，地下水位位于表層砂中，下層砂中含承壓水,地層剖面如圖，試計算：（D每日通過每平方米黏土層面積上的滲透量。（2）黏土層頂部與底部的孔隙水壓力u,有效應力 仃和總應力仃值。解：（i）設粘土的水頭損失為黏土以上砂土的水頭損失為Ah2,總水頭損失為&h,則h +Ah2 =&h = 4.5m（a）地面地下水位 i.5m砂 N二abs.1 i.5m黏土3m4.5m根據(jù)滲

8、流連續(xù)原理,hi出口 h.-kii =k22 ,即 2000 力2 = ：%LiL2(b)由（a）、（b）得 Ah2 =0.0022 定0, ih1 fc4.5m每日通過每平方米黏土層面積上的滲透量為_53Q=v*86400 =1 1086400 4.5/3 =1.296m(2) 土層頂部孔隙水壓力2Ua =1.5 w =15kN/m總應力為cA =1.5*16.8 19.2* 1.5 =54kN /m2有效應力_ _ 3；-a = ； a - u a =54 -15 = 39kN / m粘土層底部孔隙水壓力為Ub =9 w =90kN/m3總應力為一-一一 一- 一一2；=B =1.5*16

9、.8 1.5*19.2 17.6* 3=106.8kN /m有效應力為二B =二一 -uB =16.8kN /m2第三章地基土的應力與變形一. 填空題1。附加應力引起土體壓縮,有效應力影響土體的抗剪強度。. 一般情況下，自重應力不會引起地基沉降,附加應力引起地基的沉降,在成土年代不久，地下水位升降等情況自重應力也會弓I起地面沉降。.土中豎向附加應力CTz的影響深度與Exz相比，仃z的影響深度要大，Exz在荷載兩側最大。.應力自基礎底面起算,隨深度呈非線性變化，自重應力自地基表面起算，隨深度呈線性 變化。e1.壓縮系數(shù)a = -de/dp,壓縮模量Es =-,則土的壓縮性愈高，這兩個指標通過固

10、a一結試驗，繪制壓縮曲線得到。.超固結比OCR指的是土層歷史上所經受的先期固結壓力Pc與現(xiàn)有覆蓋土重 p1之比，根據(jù)OCR的大小可把粘性土分為正常固結土，超固結土和欠固結土三大類。 OCR1的黏土屬欠固結土。. 土的壓縮實驗是在側限條件下完成的。壓縮定律是a = -de/dp ,其中a稱為壓縮系數(shù)，它反映了單位壓力增量作用下土的孔隙比的減小。e - e2.壓縮系數(shù)a=-eaj表示壓力范圍， 6=地基某深度處土中自重應力，P2=地P2 - P2 基某深度處土中自重應力與附加應力之和的壓縮系數(shù)，工程上常用a1 來評價土的壓縮性的高低，當 a 0.1M P,a時屬于低壓縮性土， 當0.1 Way c

11、0.1MPa0.5MPa ,時屬中等壓縮性土,當 a之0.5MPa 時屬 中等壓縮性土。.用分層總和法計算沉降時， 采用壓縮系數(shù)指標使沉降計算值偏小,采用基礎中點下附加應力指標又使計算值偏大,相互有所補償。.飽和黏土的沉降由瞬時沉降，固結沉降，次壓縮沉降組成。.壓縮試驗中，環(huán)刀土樣置于剛性護環(huán)中，所以稱此試驗為側限壓縮試驗，用該實驗測的 壓縮指標a、Es稱為壓縮性指標，壓縮試驗每級荷載下壓至變形穩(wěn)定，所以由此試驗測出 的指標可用來計算地基的沉降。二.問答題1簡述太沙基的有效應力原理。答：a +u ,飽和土中任意點的總應力 仃總是等于有效應力 。加上孔隙水壓力u。用彈性理論求解土中附加應力的基本

12、假設是什么？答：計算地基中的附加應力時，一般假定地基土是各向同性的、均質的線性變形體，而且在深度和水平方向上都是無限延伸的，即把地基看成是均質的線性變形空間（半無限體），這樣就可以直接采用彈性力學中關于彈性半空間的理論解答。計算基底附加應力時，通常將基底看成是柔性荷載，而不考慮基礎剛度的影響。何謂土的附加應力？計算附加應力有何工程意義？答：對一般天然土層來說， 自重應力引起的壓縮變形在地質歷史上早已完成，不會再引起地基的沉降，附加應力則是由于修建建筑物以后在地基內新增加的應力，因此它是使地基發(fā)生變形，引起建筑物沉降的主要原因。.試列舉出土中自重應力也能引起地面沉降的幾種情況。答：通常土的自重應

13、力不會引起地基變形，因為正常固結土的形成年代很久，早已固結穩(wěn)定。只有新近沉積的欠固結土或人工填土， 在自重作用下尚未固結， 需要考慮土的自重引 起的地基變形。此外，地下水的升降，將會引起土中自重應力大小的變化，使土體發(fā)生變形（如壓縮、膨脹或濕陷等）。.試述Es、Eo的物理意義？如何確定？主要用途？答：壓縮模量Es是在完全側限的條件下得到的，為豎向正應力與相應的正應變的比值，該參數(shù)將用于地基最終沉降計算的分層總和法。變形模量Eo是根據(jù)現(xiàn)場載荷試驗得到的，是指土在側向自由膨脹條件下正應力與相應的正應變的比值。該參數(shù)將用于彈性理論法最終沉降計算中，但載荷實驗中所規(guī)定 的沉降穩(wěn)定標準帶有很大的近似性。

14、a（ p1 p p2）.說明分層總和法利用公式 5 = j hl，計算h厚土層的沉降量時，公式中 pi、 1 eiP2、e、a的物理意義？答：Pi： 土層上下表面自重應力的平均值，9ci +仃。0）/2。p2 土層上下表面自重應力的平均值（仃ci +仃co）/2與附加應力平均值 （bzl +bz0）/2 之和。e為根據(jù)土層的自重應力平均值即Pi,從壓縮曲線上得到相應的孔隙比。 ei f, 一a為土層的壓縮系數(shù)，a = , e2與P2對應。P2 - Pi.何為地基的固結度？寫出其表達式（分別用沉降量和有效應力表示）。答：土的固結度是指地基土在某一壓力作用下，經歷時間t所產生的固結變形（沉降）量與

15、最終固結變形（沉降）量之比。用沉降量表示為U = sct / sc用有效應力表示為U =二。P.試說明壓縮系數(shù) a的意義及其工程應用。答：壓縮系數(shù)是土體在側限條件下孔隙比減小量與豎向有效應力增量的比值，即e- p曲線中某一壓力段的割線斜率。為了便于比較，通常采用壓力段由p1 =0.iMPa增加到p2 =0.2MPa時的壓縮系數(shù)a1”來評定土的壓縮性如下：當a 0.1MPa ,時，為低壓縮性土；0.1MPa_i Wa1”0.5MPa，時，為中壓縮性土； 1aq之0.5MPa 時，為高壓縮性土。.試說明壓縮模量Es的意義答：壓縮模量Es是在完全側限的條件下得到的，為豎向正應力與相應的正應變的比值，

16、該參數(shù)將用于地基最終沉降計算的分層總和法。10簡述“分層總和法”確定計算深度Zn的方法。答：地基沉降計算深度Zn的新標準應滿足下列條件：由該深度處向上取按表規(guī)定的計算厚度Az所得的計算沉降量 As；應滿足下述要求（包括考慮相臨荷載的影響）：nsn 0.025% .i 1按上式所確定的沉降計算深度下如有較軟弱土層時，尚應向下繼續(xù)計算，至軟弱土層中所取規(guī)定厚度Az的計算沉降量滿足上式為止。b (m)22b 44b8z(m)0.30.60.81.011。列舉出影響基底壓力分布規(guī)律的因素。答：有基礎剛度、荷載及土性等。.什么是基底附加壓力？計算基底附加壓力有何工程意義?答：建筑物建造前，土中早已存在自

17、重應力， 基底附加壓力是作用在基礎底面的壓力與 基底處建前土中自重應力之差，是引起地基附加應力和變形的主要因素。.何為有效應力？研究有效應力有何工程意義？答：飽和土是由固體顆粒構成的骨架和充滿其間的水組成的兩相體，當外力作用于土體后，一部分由土骨架承擔，并通過顆粒之間的接觸面進行應力的傳遞， 稱為有效應力。另一 部分則由孔隙中的水來承擔，水雖然不能承擔剪應力， 但卻能承受法向應力， 并且可以通過連通的孔隙水傳遞，這部分水壓力稱為孔隙水壓力。土的變形（壓縮）和強度的變化都只取決于有效應力的變化。引起土的體積壓縮和抗剪強度發(fā)生變化的原因，并不是作用在土體上的總應力，而是總應力與孔隙水壓力之間的差值

18、 有效應力。孔隙水壓力本身不能使土發(fā)生變形和強度的變化。這是因為水壓力各方向相等，均衡的作用于每個土顆粒周圍，因而不會使土顆粒移動， 導致孔隙體積的變化。它除了使土顆粒受到浮力外，只能使土顆粒本身受到靜水壓力，而固體顆粒的壓縮模量很大，本身壓縮可忽略不計。另外，水不能承受剪應力，因此孔隙水壓力自身的變化也不會引起土的抗 剪強度的變化，正因為如此，孔隙水壓力也被稱為中性壓力。.什么是基底壓力?答：建筑物的荷載是通過自身基礎傳給地基的。基底壓力是作用于基礎底面上的荷載效應, 它與荷載的大小和分布、基礎的剛度、基礎的埋深以及地基土的性質等多種因素有關。.何為飽和粘性土的滲透固結？試說明固結過程中土中

19、應力的轉換過程（即滲透固結過程與有效應力原理的關系）。答：飽和土在壓力作用下隨土中水體積減小的全過程，稱為土的固結。在飽和土的固結過程中任意時間t,根據(jù)平衡條件，有效應力 仃與超孔隙水壓力U之和總是等于總應力通常是指作用在土中的附加應力 trz ,即二 u -二由上式可知，當在加壓的那一瞬間，由于 u=u=crz,所以仃=0,而當固結變形完全穩(wěn)定時，則。&z , u=0。因此，只要土中孔隙水壓力還存在，就意味著土的滲透固結變形尚未完成。換而言之，飽和土的固結就是孔隙水壓力的消散和有效應力相應增長的過程。.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、固結沉降和次壓縮沉降。瞬時沉降

20、是緊隨著加壓后地基即時發(fā)生的沉降，地基土在外荷載作用下其體積還來不及發(fā)生變化，主要是地基土的畸曲變形，也稱畸變沉降、初始沉降或不排水沉降。固結沉降是由于在荷載作用下隨著土中超孔隙水壓力的消散，有效應力的增長而完成的。次壓縮被認為與土的骨架蠕變有關；它是在超孔隙水壓力已經消散、有效應力增長基 本不變之后仍隨時間而緩慢增長的壓縮。.地下水位的變化對土的自重應力有何影響？當?shù)叵滤煌蝗唤德浜途徛德鋾r，對土的自重應力影響是否相同？為什么？答：當?shù)叵滤辉诘鼗至又猩仙雇恋挠行ё灾貞p小， 反之，當?shù)叵滤辉?地基持力層中下降， 則土中有效自重應力增大。 地下水位突然降落時，由于土還未來得及反

21、應，地基的附加沉降不會發(fā)生， 而當?shù)叵滤徛德鋾r， 地基土會由于有效自重應力增大而 出現(xiàn)附加沉降。.有兩相鄰剛性建筑物，建于均質地基上，基底壓力均勻分布，若兩建筑物同時興建，試 問兩建筑物是否會同時沉降，為什么？各向什么方向傾斜？若其中一個建筑物先建，經很多年后再建第二個建筑物，兩建筑物的傾斜方向有無改變，為什么？答：兩建筑物同時修建時，兩基礎底部各自的附加壓力會使地基產生變形，所以，兩建筑物會同時發(fā)生沉降。由于兩基底中心間產生的附加應力之和要大于在兩基底中心以外部分的附加應力之和，因此兩建筑物向兩者中間即內側傾斜。若其中一個建筑物先建，經很多年后，再建第二個建筑物時， 后建的一個建筑物會向

22、中心以外即外側傾斜，因為第一個建筑物沉降時使其基底中心處以下的土密實，而周圍的土的密實度逐漸減小，所以第二個建筑物沉降時會產生不均勻沉降，傾斜于土質較軟的一側。.高層建筑物經常由主樓和裙房組成，如從沉降的角度考慮， 應先施工哪一部分比較合理，為什么？答：從沉降的角度考慮，應先施工主樓，后建裙房。若先建裙房，然后使主樓和裙房結為一體，則由于主樓的沉降較裙房要大，必然會在兩者之間產生不均勻沉降裂縫，這是建筑物的應該避免的。.為了減少建筑物不均勻沉降的危害，常采取那些工程措施，這些措施都有什么特點？答：1.采用樁基礎或深基礎。2.人工加固地基。3.采用建筑、施工措施，是最簡單且省錢的辦法。三、判斷題

23、. 土中附加應力計算公式為 Qz =kpo,因此建筑在同樣的地基上，基礎附加應力Po相同 TOC o 1-5 h z 的兩個建筑物，其沉降值應相同。（X ）.在任何情況下，土體自重應力都不會引起地基沉降。（M）.地基土受壓時間愈長，變形愈大，孔隙水壓力也愈大。（M）.地下水位下降會增加土層的自重應力，引起地基沉降。（，）.絕對剛性基礎不能彎曲，在中心荷載作用下各點的沉降量一樣，所以基礎地面的實際壓力分布是均勻分布的。（M）.密砂在剪應力作用下體積要膨脹，因此在不排水條件下測得的孔隙水壓力系數(shù)Ac 1/3。（，）.在固結理論中土應力 應變關系是非線性彈性模型。（M ）四、計算題. 土層分布如圖，

24、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Vs1 =1 ,則msi =Vsi：wGsi = 2.65gmwi =wm =0.1* 2.65 = 0.265 gImw13= 0.265 cmVw1Sr0.2653=0.699 cm0.379ms1 - Vs1 : w2.65 -1gVs1Vv11 0.699-_，3g = 9.71KN/m（2）黏土設 Vs2 =1則 ms2 = Vs2Gs2 w = 2.70 gmw2 =w2ms2 = 0.2* 2.70 = 0.54 gV2m2二紅_生4=1.76卡:18.4/10mls2 Vs2 :wV2.7 -1g 二1.763=9

25、.66 kN/m.某粉土地基 如圖，測得 天然含 水量w=24% ,干密度Pd =1.54t/m3 , 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 =VsGsPw =2.73tmw = wms = 0.24* 2.73 = 0.6 5 5t”iK汛期水位35.50二m2.73-11.772 g= 9.8 kN/m 3.35.00粉土 現(xiàn)在水位 三1 30.00m

26、smw2.73 0.6551.7723g =19.1 kN/m細砂25.00-Vsat = w3= 19.8 kN/m1.54P和Pmax及Pmin ,繪出沿偏0.35m 一f4工 F =68CkN解:基底平面平均壓力為pF G 680 20* 2*2*42*42m現(xiàn)在的自重應力=19.1* 5 9.8* 5 =144.5 kPac,汛期時的自重應力C- =9.8*10 =98kPa c地下水下降后:二=19.8* 5 9.8* 5 =148kPa.圖所示基礎基底尺寸為 4m x 2m ,試求基底平面平均壓力心方向的基底壓力分布圖。4m=1 2 kN /m2二G 八 F =20 4 2 680

27、 =840kN(c F) 0.35 =680 0.35 = 238kN m二-=0.336M 238 e =0.28mN 840cNMp 二一一minAW840238- =105 44.63 =1 2 426149.63 kN/m60.37.某建筑物，上部結構和箱基總重164000kN,基礎底面尺寸為80mx： 15m,地下水位埋深為3m ,地下水位以上土的天然重度為1 =18kN/m3,地下水位以下土的飽和重度為3/sat =19kN/m，試問箱形基礎埋深多少時，基底附加壓力為零？3答：地下水位以下土的有效重度為sa =，sat - ；w =19-10 = 9kN /m ,設基礎埋深為 h,

28、則解方程（h-3）* +3* =F/A=164000/（80*15）得h=12.185m即基礎埋深12.185時，基底附加壓力為零。.某矩形基礎的底面尺寸為4mM2.5m,天然地面下基礎埋深1m,設計地面高出天然地面0.4m,其他資料如圖，試繪出土中應力分布圖，按分層總和法計算基底中心點的沉降值。解：略。.略。.有一矩形基礎，底面尺寸 4mM8m,埋深2m,受4000kN中心荷載（包括基礎自重）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。.如圖，已知基礎長 42.5m,寬13.3m,基礎底面附加壓力 p = 240kPa基礎底面鋪有

29、排水砂層，地基為粉質黏土層，壓縮模量Es =7.5Mpa ,滲透系數(shù)k0 = 0.6父10“cm/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）計算地基的固結系數(shù)。超 u 甲 P0 Pi H 240 160用牛：s = H =H = 8 = 213.33mmE 2E 2*7.5*103土的豎向固結系數(shù) Cv =kEs/ w =0.6 10q 7.5 103/10=4.5 10 二 cm2/s.飽和黏土層厚8m,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 k =18cm/a ,在單面排水條件下問加荷

30、一年的沉降量為多少？一 -1 e 110解：粘土層的壓縮模量為 E,=1 1.0 = 6 67MPas a 0.3 10粘土層的最終沉降量為 s =三！ H = 120 1000 8000 = 143.93mmEs 6.67 106豎向固結系數(shù) c = k(1 e = 18 1011 0 = 120m2/a wa 10000 0.3 10-6對于單面排水條件下：c.,t120 1豎向固結時間因數(shù) 兀=上斗=岑=1.875 ,查表得固結度接近100% ,所以加荷H 282一年的沉降量為 143.93mm。11.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

31、= 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 =1=6.67MPaa 0.3 10一 ，一， 一一 120 1000粘土層的最終沉降量為 s = H = 120 1000 8000 = 143.93mmEs 6.67 106 TOC o 1-5 h z 2 , 僅門田紅玄加k(1 e) 1.8 10 (11)2 /豎向固結系數(shù) cv = -=睦 =12m /awa10000 0.3 10平均固結度將為U z =包=40 = 0.973s 143.93 22，一TH 093 82根據(jù)Uz查得

32、Tv =0.93,在單向排水條件下：t =一=4.96年。Cv12第四章 地基的抗剪強度、填空題.無粘性土的抗剪強度來源于土粒間的摩阻力，粘性土的抗剪強度來源于土粒間的摩阻力和粘聚力。.粘性土抗剪強度庫侖定律的總應力表達式Tf =c+仃tan中,有效應力的表達式7 f = c + cr tan邛。.三軸剪切試驗按排水條件不同，劃分為不固結不排水試驗，固結不排水試驗和固結排水 試驗。.無粘性土抗剪強度公式是 4f =rtan中，其中仃是剪切面上的法向應力。.極限破裂角指的是破壞面與大主應力仃i的作用面的夾角,其大小為 450+平/2。. 土的抗剪強度指標有粘聚2 C和內摩擦角中。.地基為厚黏土層

33、，施工速度快，應選擇不固結不排水抗剪強度指標。.當工程施工工期較長，能固結排水，工程完成后，荷載短期內突增，應選擇固結不讓丞試驗的抗剪強度指標。.隨著荷載的增加，地基變形的三個階段是壓縮階段、剪切階段和隆起階段。. 土體中的剪應力等于土的抗剪強度時的臨界狀態(tài)稱之為土的極限平衡狀態(tài)。二. 問答題.出用大小主應力 。1、仃3表示的粘性土的極限平衡條件。答:%=% tan2 450 +?+2ctan 450 +- 2；2),2. _仃3 =% tan2 450+ I-2ctan 452 J 這種材料的破裂面不產生于最大剪應力面，而與最大剪應力面成一的夾角，。如果2土質均勻，且試驗中能保證試件內的應力

34、、應變均勻分布，則試件內將會出現(xiàn)兩組 完全對稱的破裂面。如圖。Lif破裂面三、判斷題 TOC o 1-5 h z .地基中孔隙水壓力愈大，土的抗剪強度愈高。（父）.條形均布荷載中點下，剪應力7*總等于零。（，）.當土體中某點 5 =仃3時，該點不會發(fā)生剪切破壞。（，）. 一般壓縮性小的地基土若發(fā)生失穩(wěn)，多為整體剪切破壞形式。（，）.地基土的強度破壞是剪切破壞，而不是壓縮破壞。（，）土中應力水平越高，土越易發(fā)生破壞，說明土的抗剪強度越小。（M ）.由飽和粘性土的不排水剪切實驗可得qu =0=1/2（。1 -仃3） , u = 0 ,如果根據(jù)這個結果繪制有效應力強度包線也可的到c = 1/2（。；

35、-仃3）和5u =0。（，）.正常固結土的不固結不排水試驗的破壞應力圓的包線是一條水平線，它說明土樣的破壞 面與最大剪應力面是一致的。（父）.同一土樣（正常固結）進行固結排水剪和固結不排水剪，他們所得到的有效應力強度指 標基本相同。四、計算題.略.某條形基礎下地基土體中某點的應力仃z =250kPa ,仃x =100kPa , Txz =40kPa ,已知土的5=300, c=0,問該點是否剪損。260kPa90kPa破壞可能性判斷 TOC o 1-5 h z +2 0* 0仃1f =。3m tan 45 + i+2ctan 45 2 J r 0 3=90 x tan2 450 +30- +0

36、 二 1m = 260kPa 所以該點未剪損。.某飽和土樣做三軸固結不排水剪切試驗，測得剪切破壞時大主應力仃1、小主應力 仃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、邛及c、牛。解：(1)將仃1、仃3代入粘性土的極限平衡條件%(kPa)145223仃 3(kPa)60100u4159+ -得方程組2=仃3 tan21450 + - 1+2ctan 450I 2 J ：45=60tan2(450 +平/2) +2ctan(450 +中/2)223=100 tan2 (450/2) 2ctan(450： /2)解得邛=18.790 , c=9.99kPa.(2)將有效應力 仃

37、1 =。1 -U。；=。3 -U代入極限平衡條件得1 104=19 tan2(450 +呼/2) +2ctan(450 +中/2),164=41 tan2（450: /2） 2c tan（450/ 2）解得7 = 27.610, c = 15.80kPa。.對某飽和土試樣進行無側限抗壓試驗，得無側限抗壓強度為 160kPa,如果對同種土進行不固結不排水三軸試驗，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 仃1 =仃3 +5 =180+160 = 340kPa時，試樣發(fā)生破壞。.某中砂試樣，經試驗測得其內摩擦角 3 =30 ,周圍壓力仃3 =150kPa ,

38、若垂直壓力仃1達到200kPa時，試問該土樣是否破壞。解：由于 5=200 b3 tan21450 +? 1 = 150* tan2 600 = 450kPa ,此試樣不破壞。2.已知某土樣的c = 25kPa,邛 = 290,仃3 = 200kPa , Af = 0.2求仃1等于多少時正好達到極限平衡？解：u = Af（二 1 一二3） =0.2（一200） TOC o 1-5 h z 二1 二二 1 -u =0.8 0 140二3 =c 3 -u =240 -0.2-1將。；，仃3, c,代入極限平衡條件（中，、0中仃；=仃；tan? 45 + |+2ctan 45 + 解得 = 10Pu

39、 = cN c qN q (1 /2) bN二10 24.9 18.5 12.5 (1/2) 10 2 10-580.25 kPa地基容許承載力二= pu/k =580.25/2 =290.125kPa而地基承受的均布荷載pk =250 kPa .A整體翦切破壞 B局部剪切破壞 C沖剪破壞D刺入剪切破壞11、當擋土墻后土體達到主動極限平衡狀態(tài)時，滑動破壞面與水平面之間的夾角為（ ）A 450+tp/2 B 45解 C 90%p D 900-（p12.通常情況下地下室外墻承受的是（）aA 主動土壓力B被動土壓力C靜止土壓力D側面土壓力13、沉降計算經驗系數(shù)與（）有關.A壓縮模量按附加應力面積的加

40、權平均值B壓縮模量按土層厚度的加權平均值C變形模量按附加應力面積的加權平均值D變形模量按土層厚度的加權平均值14、用規(guī)范法計算基礎沉降時，地基壓縮層厚度用（）確定.A應力比法B變形比法C應受比法D自重應力士附加應力的比值15、飽和粘性土的UU試驗的結果是（）A 0,5（ai+J3） B 1產0.5（6 6）C0盯=（5-6）三，簡答題U朗肯土壓力理論的四點基本假設是什么？.壓縮系數(shù)與壓縮模有何關系？八何為土的極限平衡條件？4、如何根據(jù)塑性指數(shù)劃分粘性土？5,計算基礎沉降的分層總和法與規(guī)范法有何區(qū)別?四、名詞解釋k液性指數(shù)2、固結度.主動土壓力4,地基極限荷載5、前期固結壓力五、已知甲.乙兩個土

41、樣的物理性質指標如下:土樣“(%)M%)4&甲3012152.7010G乙9662.68100間下列結論中哪幾個是正確的？為什么?結論甲比乙含有更多的粘粒(以0.005mm的顆粒，甲比乙具有更大的天然重度，甲的干重度大于乙.四甲的孔隙比大于乙.六、某飽和粘土層,厚6m,頂面和底面均為透水層，粘土層的壓縮模量為3 MPa ,豎向 固結系數(shù)為1.2療/9，飽和粘土層在自重作用下已經完成固結，當在其頂面施加連續(xù)大面 積均布荷轂為40 kPa時，試求：(1)加荷3年后粘土層的變形？(2)固結度達80%時所需的時間？50.60,70.80.9Tv0.290.400.570.85七、已知某土樣所承受的大主

42、應力為300 kPa,小主應力為100 kPa, 土的內摩擦角/30。 粘聚力為50 kPa.試問：(【)該土樣是否被剪損？(2)若小主應力保持不變，并使大主應力不斷增大，試樣能承受500kPa的大主應力嗎？八、某擋土墻高5m,墻背垂直、光滑r填土面水平,墻后填土分兩層.第一層為粘性土, 厚2m重度為18kN/mL內摩擦角為20,粘聚力為10kPa,第二層土為砂土，厚3nb 重度為lT8kN/m內摩擦角為30、試求總主動土壓力，并繪出土壓力沿墻背的分布圖？土力學模擬試題（2）一，判斷正誤，正確者在括號內填“R，錯誤者在括號內填 TOC o 1-5 h z 】、土層固結度達100%時表明土中水已

43、排干.（）3砂土地基中地下水位下降可導致基礎下沉.（）3、一座建筑物中各柱子荷載相差較大時，若土質均勻，只要在設計基礎時基底壓力都采用 同一數(shù)值，則各柱子只產生均勻沉降，而不會出現(xiàn)不均勻沉降.（）4、粘性土之所以具有可塑性是因為含有強結合水. （）5、對于內摩擦角等于零的土，其土從最大剪應力面破壞.（）二、選擇題【、土條搓到（）出現(xiàn)裂紋并開裂時，土條的含水量等于塑限含水量.A. 2mm B. 3mm C, 4mm D. 5mm2、土的靈敏度可以通過（）測定.A無側眼壓縮試驗B限壓縮試驗C弱切試驗D現(xiàn)場載荷試驗3、土的壓縮主要是（）的變形.A.固體顆粒B. 土中水 C, 土中氣體D.孔隙體積4、

44、同一地基土臨塑荷載和塑性荷載的相互關系為（）.A PcrPv4Pi/4Pt/3 C P.P14P1P1M5、土的天然含水量增大，（）隨之增大.A里限 B液限C液性指數(shù) D型性指數(shù)6、表示粘性土結構性指標是）.AL B 卜 /C f DE,7、對同一種土，（y ）最大.A及，/ C為 D /8,淤泥*土是指（）的土.A L01.5 ,C L0L59.極限平衡狀態(tài)時，剪切破壞面與最大主應力作用面的夾角為（）.A 450+ B 45。一 的 C 90。41P D 90。一中 .10,當?shù)叵滤簧仙龝r，使擋土墻上側壓力（，A減小 B不受 C增大 D 不定1k由于荷載作用，隨著土孔隙中水分的逐漸擠出，孔

45、隙體積相應減小而發(fā)生的沉降稱為 ）.A瞬時沉降B固結沉降C次固結沉降D附加沉降12、小于某粒徑的土粒質量累計百分數(shù)為60%時，相應的粒徑稱為（A有效粒徑B平均粒徑C最大粒徑 D限定粒徑.地基土達到整體剪切破壞時的最小壓力稱為,）,A臨塑荷我 B臨界荷載 C極限荷載 D塑性荷載.條形均布荷載作用下，地基中某點的（）作用在該點至荷我邊緣所作視角的平分線上.A 仃工B 土中某點處于極限平衡狀態(tài)時，剪切面與6作用面成（角.4.同一種粘性土含水量越大，其內摩擦角越（）.5、壓縮曲線中橫坐標所表示的應力是（、”1%, 土的變形模量是在（條件下應力與應變的比值.” ，.自下而上的動水力小等于粉細砂的（）時，

46、土粒處于太浮狀態(tài)而產生流砂現(xiàn)象.、主動土壓力（）靜止土壓力，而靜止土壓力（）被動土壓力.習題 第一章土的物理性質及工程分類選擇題1.土顆粒的大小及其級配，通常是用顆粒級配曲線來表示的。級配曲線越平緩表示：A . 土顆粒大小較均勻，級配良好B.土顆粒大小不均勻，級配不良C.土顆粒大小不均勻，級配良好.作為填土工程的土料，壓實效果與不均勻系數(shù)Cu的關系:A . Cu大比Cu小好 B.Cu小比Cu大好 C.Cu與壓實效果無關.有三個同一種類土樣，它們的含水率W都相同，但是飽和度 Sr不同，飽和度 Sr越大的土，其壓縮性有何變化？A.壓縮性越大B.壓縮性越小C.壓縮性不變.有一非飽和土樣，在荷載作用下

47、，飽和度由80%曾加至95%試問土樣的重度丫和含水率w怎樣改變？A . 丫增加，W減小 B. 丫不變，W不變 C. 丫增加，W增加. 土的液限是指土進入流動狀態(tài)時的含水率，下述說法哪種是對的？A.天然土的含水率最大不超過液限B.液限一定是天然土的飽和含水率C.天然土的含水率可以超過液限，所以液限不一定是天然土的飽和含水率判斷題.甲士的飽和度大與乙士的飽和度，則甲土的含水率一定高于乙土的含水率.粘性土的物理狀態(tài)是用含水率表示的，現(xiàn)有甲、乙兩種土，測得它們的含水率W甲Aw乙，則可以斷定甲土比乙士軟. 土的液性指數(shù)I L會出現(xiàn)I L 0或I L 1或DrrzB.PC = rzC.PC 1 B.Ip=

48、0C.Ip7.有一飽和粘土試樣，進行三軸周結不排水試驗，并測得孔隙水壓力，可以得到 一個總應力圓和有效應力圓，試問兩個應力圓的大小有何不同？A.總應力圓大B.有效應力圓大C.兩個應力圓一樣大.直剪試驗土樣的破壞面在上下剪切盒之間，三軸試驗土樣的破壞面在什么位置 上？A.與試樣頂面成45度角 B.與試樣頂面成45+9/2度角C.與試樣頂面成45-*/2度角判斷題.地基土中孔隙水壓力越大，土的抗剪強度越高.條形均布荷載中心點下，剪應力總等于零.當土中某點。1 =。3時該點不會發(fā)生剪切破壞.正常固結土的不固結不排水試驗的破壞應力圓的包線是一條水平線，它說明土樣的破壞面與最大剪應力面是一致的。.同一固結土樣（正常固結）排水剪和固結不排水剪，它們所得到的有效應力 強度指標相同。計算題.一個砂樣進行直接剪切試驗，豎向應力p=100kpa,破壞時=57.7kpa ,試問這時的大小主應力仃1,仃3為多少？.一個飽和粘土試樣，在0r3=70kpa應力下周結，然后早三軸不排水條件下增加 軸力至50kpa是土樣破壞