土力学题部分答案.doc

76 什么叫流砂现象，它的产生条件是什么？
答：在一定的动水压力作用下，坑底下的土就会形成流动状态，随地下水一起流动涌进坑内，发生这种现象称为流砂现象。
条件是水在土中渗流所产生的动水压力对土体作用的结果。
77 毕肖普条分法和费伦纽斯条方法计算边坡稳定安全系数时，引入的假定哪些相同？哪些不同？
答：相同：滑面为圆弧面；垂直条分；
不同：条分法：所有土条的侧面上无作用力；所有土条安全系数相同。
费伦纽斯条分法假设不考虑土条两侧的条间作用力效应，
78 地基承载力有哪几种确定方法，在垂直均布荷载作用下地基失稳有哪几种形式？各有何特点？
答： 1、平板荷载试验：适用于各类土、软质岩和风化岩体。
2、螺旋板荷载试验：适用于软土、一般粘性土、粉土及砂类土。
3、标准贯入试验：适用于一般粘性土、粉土及砂类土。
4、动力触探：适用于粘性土、砂类土和碎石类土。
5、静力触探：适用于软土、粘性土、粉土、砂类土及含少量碎石的土层。
6、岩体直剪试验：适用于具有软弱结构面的岩体和软质岩。
7、预钻式旁压试验：适用于确定粘性土、粉土、黄土、砂类土、软质岩石及风化岩石。
8、十字板剪切试验：适用于测定饱和软粘性土的不排水抗剪强度及灵敏度等参数。
9、应力铲试验：适用于确定软塑~流塑状饱和粘性土。
10、扁板侧胀试验：适用于软土、一般饱和粘性土、松散~中密饱和砂类土及粉土等。
失稳：1）整体破坏；曲线开始近直线，随后沉降陡增，沉降陡增，两侧土体隆 起。2）局部剪切曲线开始就是非线性， 没有明显的骤降段。3）冲剪破坏；基础几乎垂直下切， 两侧无土体隆起。
79 变形模量和压缩模量有何关系和区别？并推导其关系式。
答:
80 在饱和土的一维固结过程中，土的有效应力和孔隙水压力是如何变化的？
答：
81 某路堤的断面如下图所示，在路基下有一点N，请绘出N点在下列情况下的应力路径， N点的初始应力状态在图中的A点（只需绘出应力路径的示意图，不需具体数值），并说明哪种情况下地基的稳定性更高？
（a）路堤快速施工一次性填筑到顶，使N点达到破坏；
（b）路堤分分四层填筑，每一层填筑完后，间歇一段时间，第四层填筑完后，N点达到破坏。

答：b情况好。

计算题
1 某土体试样体积60 cm3，质量114g，烘干后质量为92g，土粒相对密度ds =2.67。确定该土样的湿密度、干密度、饱和密度、浮密度、含水量、孔隙比、孔隙率和饱和度。
解：
含

2 一体积为100 cm3的原状土试样，湿土质量190g，干土质量151g，土粒相对密度2.70，
试确定该土的含水量、孔隙率、饱和度。
解：
水量（190-151）/151*100%=25.8%
天然密度190/100=1.9g/cm3
干密度151/100=1.51g/cm3
孔隙比2.7*1/1.51-1=0.788
孔隙率0.788/(1+0.788)*100%=44.1%
饱和度0.258*2.7/0.788=88.4%

3 某饱和土样，土粒相对密度2.73，天然密度1.82 g/m3，求土的饱和密度、孔隙比、浮重度。
4 某无粘性土的筛分结果如表所示，试绘级配曲线，定级配、定土名。
粒径/mm
20~2
2~0.5
0.5~0. 25
0.25~0. 075
0.075~0.05
<0. 05
粒组含量/%
11. 3
18. 5
26.4
20. 1
19.6
4.1
5 某地基为砂土，湿密度为1.80g/cm3，含水量21%，土粒相对密度2.66，最小干密度
1.28 g/cm3 ，最大干密度1.72 g/cm3 ，判断土的密实程度。
6 某地基土含水量19.5%，土粒相对密度2.70，土的干密度1.56 g/cm3，确定孔隙比、饱和度。又知该土的液限28.9%、塑限14.7%、求液性指数、塑性指数，确定土名，判定土的状态。
1-7 已知甲、乙两土样物理性质指标如表所示：
土样
w L/%
w p /%
w/%
ds
Sr
甲
32
20
37
2. 72
1. 0
已
23
16
27
2.66
1. 0
判断下列结论的正误。
(1) 甲比乙具有更多的粘粒；
(2) 甲比乙具有更大的密度；
(3) 甲比乙具有更大的干密度；
(4) 甲比乙具有更大的孔隙比。
7 某建筑场地，地表水平，各层土水平，基本情况如下：第一层为填土厚度为1. 7 m，γ=16 kN/m3，第二层为粉土厚度为3m，γ=18 kN/ m3；第三层为粉质粘土厚度为2m，γ=19 kN/ m3；第四层为粘土厚度为4m，γ=18 kN/ m3。试绘自重应力σcz沿深度的分布。
8 某建筑场地的地质剖面图如图2-29 所示，试绘σcz沿深度的分布图。
9 在地基表面作用有集中荷载，试计算地基中1、2、3、4、5 点附加应力(如下图)。

10 有一条形基础，基础宽度为4.0m，基底附加应力为270 kPa，试求基底中心、边缘、边缘外2m地基中深度为1m、2m、3m、4m、5m、6m、7m、8m、9m、10 m 处的σz、σx、 τxy的数值，并绘出σz 在基底中心、边缘处沿深度的分布和深度为5m处水平面的σz 分布。
11 如例2-4中荷载为三角形分布，p0=200kPa。试绘出σz 在中心点、边缘外2m 处沿深度的分布。
12 如例2-5中荷载为梯形分布，Pmax=370kpa，Prnin=170kPa，σz将如何分布?
13 有一矩形基底，面积为2m×4m，均布荷载p0=170kPa。试求基底中心点及两个边缘中心点下z=4m处的附加应力σz 。
14 己知某土样的土粒相对西度ds=2.70， 重度γ=19.9 kN /m，含水量ω=20%，取该土样进行压缩试验，环刀高h0 =2.0 cm；当压力为p1=100 kPa时测得稳定压缩量ΔSl =0.70 mm；
p1=200kPa时，ΔSl=0.95mm，试求eo、el、e2、a1- 2、Esl-2，并评价该土的压缩性。
15 直径为20m 的大型储油罐，修建在下图所示的地基上，软粉质粘土的压缩试验结果如下表，基底附加应力p0=120 kPa。试计算粉质粘土层的变形。

荷载/kPa
60
100
150
200
250
孔隙比
0.904
0.867
0. 850
0.832
0. 820
16 如图所示，某柱基础底面尺寸为2.0m×3.0m，基础埋深d=l.0m，上部荷载F=1000 kN，地基为均质粘土，重度γ=18 kN/m3、压缩模量Es=5.0 MPa，地基承载力特征值120kPa，试分别用单向压缩分层总和法与规范法计算基础最终沉降量(压缩资料如下表)。

压力/kPa
O
50
100
200
400
孔隙比
1. 213
1. 086
0. 923
0. 796
0. 699
17 已知某建筑物基底压力为P=240kPa，该建筑物建在8m厚的粘土层上，附加应力如图所示，粘土层上下均为透水砂层，粘土层的初始孔隙比eo= 0.888，压缩系数a=0.46 MPa-1，渗透系数k =0.0018m/年。试确定：(1) 粘土层的最终沉降量 (2) 加荷一年后的地基变形量 (3) 沉降100mm所需时间 (4) 固结度达80% 时所需要的时间。

18 某地基土样进行直剪试验，其结果是，在法向应力为100 kPa、200 kPa,、300 kPa、
400 kPa时，测得土的抗剪强度分别为67kPa、119kPa、161kPa、215kPa。试用作图法求解土的抗剪强度指标c、φ值。若作用在土样申某平面上的正应力和剪应力分别为220 kPa 和100 kPa ，试问且• 是否会剪切破坏?若土样中某平面上的正应力和剪应力分别为180 kPa 和130 kPa ，该面是否会剪切破坏?
19 已知某地基土的内摩擦角为35°，粘聚力为60kPa ，已知最小主应力为160kPa ，问剪切破坏时的最大主应力为多少?
20 某砂样进行直剪试验，当σ=300 kPa 时，τf=200 kPa，试求：(1) 砂样的内摩擦角φ；(2) 破坏时的最大最小主应力 (3) 最大主应力与剪切面所成的夹角。
21 一组三个饱和粘性土试样，进行三轴固结不排水剪切试验，其结果如下表，试用作图法求该土样的总应力和有效应力强度指标cc u、φc u和c' 、φ'。
周围压力σ3/kPa
剪切破坏时
σ1/ kPa
ur / kPa
100
205
63
200
385
110
300
570
150
22 一条形基础，宽度b=3m，埋深d=2m，建于均质粘性土地基上，地基上的重度
γ= 19 kN /m3，粘聚力c=12 kPa ，内摩擦角φ=15°。试求 (1) 临塑荷载pcr 和p(2)分别按普朗特和太沙基公式求极限承载力pu (3) 当地下水位上升到基础底面时，极限荷载有无变化?
23 某挡土墙高4m，墙背竖直光滑，墙后填土面水平，填土为干砂，γ=18kN/m3 ，φ=36°，φ' =38°。试计算作用在挡土墙上的静止土压力E0、主动土压力Ea 及被动土压力Ep 。
24 某挡土墙高8m，墙后填土为两层，其物理力学性质指标如图所示，试用朗肯理论分别计算作用在墙背的主动土压力和被动土压力的分布、大小及其作用点。

25 某挡土墙高4.5m，墙后填土为中密粗砂，γ=18.48kN/m3，W = 10%，φ= 36°，δ= 18°，β=15°，墙背与竖直线的夹角α= -8 °，试计算该挡土墙主动土压力的大小、方向及作用点。
26 某挡土墙高7 m，墙背竖直光滑，墙后填土面水平，并作用连续均布荷载q=20 kPa ，填土组成、地下水位及土的性质指标如图所示，试求墙背总侧压力E及作用点的位置，并绘侧压力分布图。

27 某重力式挡土墙高5 m，墙背铅直光滑，填土面水平如图所示，砌体重度γk=22 kN/m3，基底摩擦系数μ=0.5，作用在墙背上的主动土压力Ea=51.6 kN /m，试计算该挡土墙的抗滑和抗倾覆稳定性。
28 一均质土坡，坡高5m，坡度为1∶2 ，土的重度γ= 18 kN/m3时，粘聚力c=10 kPa ，内摩擦角φ=15°，试用条分法计算土坡的稳定安全系数。
29 某地基土的天然重度γ= 18.6 kN /m3，内摩擦角φ=15°，粘聚力c=8kPa，当采用坡度1∶1开挖基坑时，试用图5-31 确定最大开挖深度为多少?
30 已知某粘性土的液限为48%，塑限为25%，饱和度为0.95，孔隙比为1.5，试计算塑限指数、液性指数并确定粘性土的状态。（8分）
31 某土样粘聚力c=15kPa、内摩擦角，承受＝500kPa、＝150kPa的应力，试用数解法和图解法判断该土样是否达到极限平衡状态？（8分）
32 一挡土墙，其墙背直立光滑，填土面水平，填土面上作用有连续均布荷载q=20kPa，如图所示，试计算作用在挡墙上的主动土压力（大小、方向、作用点、分布图）（12分）

33 厚度为10m的粘土层，上下层面均为排水砂层，已知粘土层孔隙比＝0.9，压缩系数a＝0.25MPa-1，渗透系数k=6.0×10-8cm/s，地表瞬时施加一无限分布均布荷载p=200kPa。（12分）
试求：（1）加载半年后地基的沉降；
（2）粘土层达到80%固结度所需要的时间。
34 一体积为100 cm3的原状土试样，湿土质量190g，干土质量151g，土粒相对密度2.70，试确定该土的含水量、孔隙率、饱和度。（8分）
35 某土样粘聚力c=15kPa、内摩擦角，承受＝500kPa、＝150kPa的应力，试用数解法和图解法判断该土样是否达到极限平衡状态？（8分）
36 某粘性土样进行击实试验，湿土重5kg，含水量10%，若要制备含水量为15%的土样，需要加多少水？标准击实后称重，计算得出击实土样的湿容重=2.2g/cm3，则该含水量条件下土样的干容重为多少？（8分）
37 某饱和粘性土，在三轴仪中进行CU试验，得到土样’=280，c’=0 kPa，如果该试样受到=200kPa，=150kPa，测得孔隙水压力u=100kPa，问该试样是否会破坏？（8分）