土力学练习及标准答案.doc

土力学试卷及标准答案
一、 名词解释 (每题 2 分, 共12分 )
1. 频率曲线: 粒组频率曲线: 以个颗粒组平均粒径为横坐标对数百分比尺, 以各颗粒组土颗粒含量为纵坐标绘得。
2. 塑性指数: 液限和塑限之差百分数（去掉百分数）称为塑限指数, 用Ip表示, 取整数, 即: Ip=wL－Wp。塑性指数是表示处于可塑状态土含水率改变幅度。
3. 流土:流土是指在渗流作用下局部土体表面隆起, 或土粒同时开启而流失现象。
4. 超固结比: 把土在历史上曾经受到最大有效应力称为前期固结应力, 以pc表示; 而把前期固结应力与现有应力po＇之比称为超固结比OCR, 对天然土, OCR>1时 该土是超固结土, 当OCR＝1时, 则为正常固结土。
5. 许可承载力: 地基所能承受最大基底压力称为极限承载力, 记为fu．将F除以安全系数fs后得到值称在地基许可承载力值fa,即fa＝fu／fs
6. 砂土液化: 是指砂性土在循环荷载作用或者在动力荷载作用下, 孔隙水应力增加有效应力为零, 从而造成其抗剪强度丧失过程。
二、 简答题 (共 36 分)
1. 其它条件相同情况下, 超固结粘土沉降一定小于正常固结粘土沉降吗？为何？(10分)
答: 是。(2分)
因为和正常固结粘土相比, 超固结粘土孔隙比比正常固结土小, 假如现有有效应力相同, 则在某荷载增量作用下, 超固结土是沿再压缩曲线压缩, 而正常固结土沿压缩曲线压缩。因为同一土质, 再压缩曲线肯定比压缩曲线缓, 即再压缩指数比压缩指数小, 所以, 超固结粘土沉降比正常固结土小。 (8分)
2. 什么是有效应力原理？图中, 地基土湿重度、 饱和重度和浮重度分别为、 和, 水重度, M点测压管水柱高如图所表示。写出M点总应力、 孔隙水应力、 有效应力、 自重应力计算式。(8分)

答: 由外荷在研究平面上引发法向总应力为б, 那么它必由该面上孔隙力u和颗粒间接触面共同分担, 即该面上总法向力等于孔隙力和颗粒间所负担力之和, 即б=б＇＋u。（2分）
M点总应力: （1分）
M点孔隙水应力: （1分）
M点有效应力: （2分）
M点自重应力: （2分）
3. 土坡发生滑动滑动面有哪多个形式？分别发生在何种情况？没有渗流情况下粘性土坡稳定安全系数能够有哪多个方法计算？（10分）
答: 土坡发生滑动滑动面有: 圆弧、 平面、 复合滑动面。(3分)
圆弧滑动通常发生在较均质粘性土坡中; 平面滑动通常发生在无粘性土坡中; 复合滑动面发生在土坡土质很不均匀土坡中。(4分)
没有渗流情况下, 粘性土坡稳定安全系数计算方法有: φ＝0分析法、 瑞典条分法、 简化毕肖普法。 (3分)
4. 地基破坏型式有哪多个？未修正太沙基极限承载力公式适适用于哪种破坏型式地基？利用太沙基极限承载力公式具体说明地下水位位置对承载力是怎样影响？（8分）
答: 有整体剪切破坏, 局部剪切破坏和冲剪破坏。（3分）
未修正太沙基极限承载力公式适适用于整体剪切破坏条形基础地基。 (2分)
太沙基极限承载力公式。地下水位埋深较大时, 式中第1、 2项中γ均不受影响; 若地下水位在基底处, 则第1项中γ应用浮容重, 承载力降低; 若地下水位上升到地面处或以上时, 则第1、 2项中γ均应用浮容重, 承载力深入降低。 (3分)
三、 计算题(共 52 分)
1 . 某一取自地下试样, 用环刀法测定其密度。环刀体积为60cm3, 环刀质量为50g, 环刀加湿土质量为172.5g, 环刀加干土质量为152.0g, 试计算该土样含水率、 天然密度、 干密度。（6分）
解: m=172.5-50=122.5g; ms=152.0-50=102.0g V=60cm3
g/cm3
g/cm3
2 . 某砂土地基中间夹有一层厚2m正常固结粘土层。地下水位在地面以下2m深处。砂土层饱和重度21kN/m3, 湿重度19kN/m3。粘土层天然孔隙比1.0, 饱和重度20kN/m3, 压缩指数Cc=0.4, 固结系数Cv=2.0×10-4层cm/s。今在地面大面积堆载100kPa。（1）堆载施加瞬时, 测压管水头高出地下水位多少米？（2） 粘土层压缩稳定后, 图中h 等于多少米？（3）试计算粘土层最终压缩量（无须分层）。（4） 堆载施加30天后, 粘土层压缩量为多少？（假定土层平均固结度可用确定）（12分）
解: （1）对饱和土, B＝1
加载瞬时, kPa
m
(2) 压缩稳定后, 超孔隙水应力完全消散
h=0
(3) kPa
kPa kPa
m
(4)

St=U * S=0.29*15=4.35cm
3. 对一完全饱和正常固结土试样, 为了模拟其原位受力状态, 先在周围压力σｃ=100ＫＰａ作用下固结, 然后再在Δσ3＝０情况下进行不排水剪试验。 若该土固结不排水强度指标 φcu=20°, 破坏时大主应力σ1应为多大? , 同时测出破坏时孔隙水应力uf=50kPa, 试求: （１）该试样不排水强度Cｕ; （２）破坏时试样中有效主应力σ＇1及σ＇3; （３）破坏时孔隙水应力系数Ａf; （４）有效应力强度指标c', φ'。(14分)
解: (1) σ3f＝σｃ=100kPa; ccu=0
kPa
故 Cu=(σ1-σ3)/2=(416-100)/2=150 kPa (2分)
(2) σ＇1＝σ1-uf =416-50=366 kPa;

σ＇3＝σ3-uf=100-50=50 kPa (2分)
(3) (2分)
(4) 正常固结土: Ccu=0; C＇=0
φ＇＝49.4° (2分)
A

B

C

4. 墙背直立光滑挡土墙, 墙高为10ｍ, 两层填土性质指标以下图所表示, 上层粘土厚度5m, 试求作用在墙背上总主动土压力大小, 并绘出压力分布图（无须求土压力作用点）（12分）
解: 对第一层土

m

B点以上主动土压力:
pa1=r1H1’ka1－2c=20×3.43×tg232.5-2×10×tg32.5=15.1 kPa (2分)
B点交界面下: pa2=r1H1’ ka2－2c2=20×3.43×tg230-0=22.87 kPa (2分)
C点: pa3=（r1H1’＋r2H2）ka2－2c2 (2分)
=（20×3.43＋18×5）×tg230-0=52.87 kPa
Pa=0.5×3.43×15.1＋0.5×5×（22.87+52.87）
=215.25 kN/m (2分)