(完整word版)同濟(jì)大學(xué)土力學(xué)2005-2006一學(xué)期試題(含答案)0001

1、同濟(jì)大學(xué)本?？普n程期終考試（考查）統(tǒng)一命題紙 2005 2006學(xué)年第一學(xué)期 課程名稱：土力學(xué) 課號(hào): 任課教師: 專業(yè)年級(jí)：土木工程 考試（V）考查（ 出考卷教師簽名：樓曉明、梁發(fā)云 03級(jí) ) 樓曉明、梁發(fā)云、李鏡培 周健、姚笑青、錢(qián)建固 姓名： 日期：2006年元月13日 學(xué)號(hào)： 考試（查） 教學(xué)管理室主任簽名：李鏡培 、單項(xiàng)選擇題：（20分，每小題2分） 1、 A、 2、 3、 A、 4、 A、 土的三相比例指標(biāo)中通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定的指標(biāo)是: 孔隙比、含水量和飽和度； 孔隙率、土粒密度和土的密度； 評(píng)價(jià)粘性土軟硬程度的指標(biāo)常用 塑限W； B 、塑性指數(shù)Ip； 動(dòng)水力（滲透力）的大小主要取決于

2、； 水頭梯度；B 、水頭差；C 引起建筑物基礎(chǔ)沉降的根本原因是； 基礎(chǔ)自重壓力 B 、基底總壓應(yīng)力 B、土的密度、含水量和土粒密度; D 、土粒密度、飽和度和土的密度。 O 、液性指數(shù)II； 、滲透系數(shù); C、基底附加應(yīng)力 、液限 、流速。 5、 土的壓縮系數(shù)越 、壓縮模量越 、高，低； B 、低，高； 6、現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)得到的地基模量是 、壓縮模量；B 、彈性模量； 7、新近沉積的粘性土一般為 、欠固結(jié)；B、正常固結(jié)； 、建筑物活荷載 _，土的壓縮性就越大。 、咼，咼； 、初始模量; 、超固結(jié): ） 2年后固結(jié)度為 二、簡(jiǎn)答題：（20分，每題5 分） d ； d o 80%,若該土層是 、8年

3、。 1、試述：飽和粘土地基沉降的3個(gè)階段及其特點(diǎn)。 答：飽和粘性土地基最終的沉降量從機(jī)理上分析，由三個(gè)部分組成的，即： 其中Sd為瞬時(shí)沉降；sc為固結(jié)沉降；Ss為次固結(jié)沉降。 瞬時(shí)沉降是在施加荷載后瞬時(shí)發(fā)生的，可以用彈性理論公式來(lái)分析計(jì)算瞬時(shí)沉降；固 結(jié)沉降是在荷載作用下，孔隙水被逐漸擠出，孔隙體積逐漸減小而引起的沉降，是粘性土 sp 飛-ss。 (2分) 地基沉降最主要的組成部分，可采用分層總和法等計(jì)算固結(jié)沉降；次固結(jié)沉降是指超靜孔 隙水壓力消散為零，在有效應(yīng)力基本上不變的情況下，隨時(shí)間繼續(xù)發(fā)生的沉降量。（3分） 2、試述：有效應(yīng)力原理。 I 答：有效應(yīng)力公式c =c Uw，二為總應(yīng)力，二為

4、有效應(yīng)力，uw為孔隙水壓力。（2分） 由此得到重要的有效應(yīng)力原理，它包含下述兩點(diǎn)： 1. 土的有效應(yīng)力口等于總應(yīng)力減去孔隙水壓力Uw ；（1 分） 2. 土的有效應(yīng)力控制了土的變形及強(qiáng)度性能。（2分） 3、朗肯土壓力理論和庫(kù)侖土壓力理論的基本假定有何不同，在什么條件下兩者可以得到相 同的結(jié)果？ 答：朗肯土壓力理論假設(shè)墻背直立、光滑、墻后填土水平，忽略了墻背與填土之間摩擦的 影響；庫(kù)侖土壓力理論假設(shè)填土是無(wú)粘性土，考慮了墻背與土之間的摩擦力，并可用于墻 背傾斜，填土面傾斜的情況，不能用庫(kù)侖理論直接計(jì)算粘性土的土壓力。（3 分） 朗肯土壓力理論和庫(kù)侖土壓力理論根據(jù)不同的假設(shè)，以不同的分析方法計(jì)算土

5、壓力， 只有在墻背直立、光滑、墻后填土水平的無(wú)粘性土中兩種理論計(jì)算結(jié)果才相同。（2 分） 4、土坡穩(wěn)定分析中的簡(jiǎn)單條分法和畢肖普方法的基本假定有何不同？ 答：作用在土條i的作用力中有5個(gè)未知數(shù)，但只能建立 3個(gè)平衡方程，故為靜不定問(wèn)題。 為了求得Ni、Ti值，必須對(duì)土條兩側(cè)作用力的大小和位置作適當(dāng)?shù)募俣?。?分） 簡(jiǎn)單條分法是不考慮土條兩側(cè)的作用力，也即假設(shè)Ei和Xi的合力等于Ej+!和Xj+!的合 力，同時(shí)它們的作用線也重合，因此土條兩側(cè)的作用力相互抵消。（2分） 畢肖普條分法在求解時(shí)補(bǔ)充了兩個(gè)假設(shè)條件： （1）忽略土條間的豎向剪切力Xi及Xi+i作用； （2）對(duì)滑動(dòng)面上的切向力 Ti的大小

6、作了規(guī)定。（2分） 三、計(jì)算題：（60分） 1、已知某原狀土的物理性質(zhì)指標(biāo)： 含水量w=28.1%，重度：=18.76kN/m 3,土粒比重ds=2.72， 試求該土的孔隙比 e,干重度d,飽和重度sat,并求當(dāng)土樣完全飽和時(shí)的含水量 w。（12分） 解:設(shè)土的體積等于1m3，則土的重量W $V =18.76kN。 土粒重量Ws與水的重量Ww之和等于土的重量W，即W =Ws Ww。 水的重量Ww與土的重量Ws之比等于含水量W,則Ww = w Ws = 0.281Ws , 可求得土粒重量 Ws = 14.64kN , Ww = 4.12kN。（2 分） 土粒體積Vs可由土粒比重ds和土粒重量 W

7、S求得，Vs=o.55m3，孔隙的體積 Vv則為 0.45m3，水的體積Vw由水的重度w和水的重量 Ww求得，其值為0.42m3。（2分） 根據(jù)三相指標(biāo)定義可計(jì)算孔隙比e、干重度d的數(shù)值： e亠二四m2 Vs0.55 （2分） Ws _ 14.64 V 1.0 =14.64kN m3 （2分） 3 飽和重度sat : sat V/w +Ws _ 0.45X9.8+14.64 _19 帖 kN/m （2 分） w仝=込斗0.1% 土樣完全飽和時(shí)的含水量w：WS14.64 （2分） z/B 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 a 0.2500 0.2484 0.2403 0.2268

8、0.2113 0.1958 z/B 2.4 2.8 3.2 3.6 4.0 5.0 a 0.1812 0.1680 0.1562 0.1456 0.1362 0.1169 解： 2、某矩形基礎(chǔ)的底面尺寸為4m 2m,基礎(chǔ)埋深為1m,計(jì)算資料見(jiàn)附圖。試按應(yīng)力面積法計(jì) 算基礎(chǔ)底面中點(diǎn)沉降量，地基承載力 附：L B=2情況下角點(diǎn)下平均豎向附加應(yīng)力系數(shù) fk=110kPa。（15 分） a 基底附加應(yīng)力P0: 920 4 2 1 20 p01 18 4x2=117kPa 分層厚度按自然土層劃分，計(jì)算過(guò)程如下表。 F=920 =18k 填土 粉質(zhì) 淤泥 （2分） （6分） Es=50 z（m） L/B

9、z/b Zi也 Zia - Zi-皿 呂(MPa) （mm） 為少(mm) 0 2 0 1.000 0 - - - - 2 2 1 0.7832 1.5664 1.5664 5.0 36.65 36.65 4 2 2 0.5448 2.1792 0.6128 2.5 28.68 65.33 （2分） 不可 s & =-E(Zii -zA) Esi 確定沉降計(jì)算深度 Zn，Zn在不可壓縮層頂面。 應(yīng)力面積法計(jì)算最終沉降 （4）確定J 2 _ 工A Es = 送 AG P0 1 - P0（Zn% Z0%） Z1 -酥0 . z _召 丁 1 E S1Es2 117 （2.1792-0） 11715

10、型 06皂 IL 52.5 =3.90MPa 當(dāng)P0fk，查表得到J S九31。 (5)基礎(chǔ)中點(diǎn)沉降： （3分） Ss、s =1.3165.33 = 85.36mm （2分） 3、某飽和粘性土在三軸儀中進(jìn)行固結(jié)不排水試驗(yàn)，得c=5kPa，簾=28，如果這個(gè)試件受到 o=200kPa和o=150kPa的作用，測(cè)得孔隙水壓力u=100kPa，問(wèn)該試件是否會(huì)破壞? 解：根據(jù)有效應(yīng)力原理；7u，可求得 6 =200100=100kPa；6 =150100 = 50。 根據(jù)土的極限平衡條件，可求得 （8分） （3分） 2 ! - ；if =；：.-3tg (45)2ctg(45) 2 2 20044 (

11、3分) =50 tg (4515 )2 5 tg(4515 ) =i67kPa (2分) jf，該試樣不會(huì)破壞。 4、某一擋土墻，墻背光滑垂直、墻后填土面水平，填土面上受均部荷載q=15kPa,填土分 3_3 兩層，如圖所示。第一層土： 丫1= 18kN/m , C1=10kPa, :1=20 ,第二層土： 丫 2= 19.8kN/m , C2=15kPa, 2=15。試按水土分算法求解：擋土墻的主動(dòng)土壓力、水壓力，并繪出土壓力 強(qiáng)度沿墻高的分布圖。(15分) 解：(1)本題符合朗肯土壓力公式的應(yīng)用條件，采用朗肯土壓力公式計(jì)算。 (2)各層土的主動(dòng)土壓力系數(shù)： (2分) (1分) 15kPa

12、第一層土: 第二層土: 2申 2 心=tg (45 二)=g (45 Ka2 g2(45 -二)=g2(45 2 2 y10 kN/m 3 20 )=0.49 2 15 , )=0.59 (3)計(jì)算墻頂處的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度 (4分) A點(diǎn)： Pal Pa1 =( Z q) Ka1 -2 = (18 0 15) 0.49 2 10 0.7 = 6.6kPa ： 0 P；2=(Z q)心 -2 G .匚 B點(diǎn)(上)：=(18215)0.49-2 100.7 =11.0kPa Pa2 =( Z q) Ka2 一2 Q . Ka2 B點(diǎn)(下):=(18215)0.59 2 150.77=7.00kPa

13、Pa3 =( z q) Ka2 一2 C2、Ka2 C點(diǎn)：=(18 2 10 3 15) 0.59 2 15 0.77 =24.69kPa (4)計(jì)算臨界深度Z0(2分) 2& pK?q Ka1 2江10沃0.715汶0.49 門(mén) Z0-.二 -0.75 (m) (2分) Kai 18 0.49 (5) 計(jì)算主動(dòng)土壓力值 主動(dòng)土壓力值按分布面積計(jì)算如下： 11 Ea11.0 (2 -0.75) (7.00 24.69) 3 = 54.41(kN/m) 22 (6) 作用在擋土墻的水壓力 B點(diǎn)水壓力為0, C點(diǎn)水壓力：Pw乜.8 3 =29.4 1 巳=漢29.4漢3 = 44.1 水壓力的合力：2kN/m,作用點(diǎn)位置在離墻底1m處。 (7) 土壓力強(qiáng)度沿墻高的分布如圖。(2分) (2分) kPa。 5、某厚度為10m的粘土層，上下層面均為排水砂層，已知粘土層孔隙比e=0.75 , a=0.30MPa1，滲透系數(shù)k=9.0 10_8cm/s，地表瞬時(shí)施加一無(wú)限分布均布荷載。試求: 層