大工15秋土力學與地基基礎開卷考試期末復習題

1、士力學與地基基礎期末復習題 一、單項選擇題： 1、下列說法中正確的是（）。 A.土抗剪強度與該面上總正應力直接相關 B. 土抗剪強度與該面上有效正應力成正比 C.剪切破裂面發(fā)生在最大剪應力作用面上 D.破裂面與小主應力作用面夾角為45 +平/2 2、擋土墻向離開土體方向偏移至土體達到極限平衡狀態(tài)，作用在墻上的土壓力為（）。 A.主動土壓力 B.被動土壓力 C.靜止土壓力 D.靜水壓力 3、對于（），較易發(fā)生沖切剪切破壞。 A.低壓縮性土 B.中壓縮性土 C.密實砂土 D.軟土 4、瑞典條分法在分析時忽略了（）。 A. 土條間作用力 B. 土條間法向作用力 C. 土條間切向作用力 D. 土條間應

2、力和應變 5、按地基承載力確定基礎底面積時，傳至基礎底面上的荷載效應（）。 A.按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應標準組合 B.按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應的準永久組合 C.應按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應基本組合，采用相應分項系數(shù) D.應按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應基本組合，其分項系數(shù)均為1.0 6、墻下條形基礎底寬1m,埋深1m,承重墻傳來的豎向荷載為150kN/m,則基底壓力為（）。 A.100kPaB.120kPa C. 170kPaD.150kPa 7、計算土中自重應力時，地下水位以下的土層應采用（ A.濕重度 B,飽和重度 C.浮重度 D.天然重度 8、若代表土中某點應力狀態(tài)的摩爾應力圓與

3、抗剪強度包線相切，則表明土中該點（ A.任一平面上的剪應力都小于土的抗剪強度 B.某一平面上的剪應力超過了土的抗剪強度 C.在相切點代表平面上，剪應力等于抗剪強度 D.在最大剪應力作用面上，剪應力等于抗剪強度 9、當擋土墻后的填土處于主動極限平衡狀態(tài)時，擋土墻（）。 A.在外荷載作用下推擠墻背土體 B.被土壓力推動而偏離墻背土體 C.被土體限制而處于原來的位置 D.受外力限制而處于原來的位置 10、地基穩(wěn)定性分析中，如果采用。=0分析法，這時土的抗剪強度指標應該采用（ 定。 A.三軸固結不排水試驗 B.直剪試驗慢剪 C.現(xiàn)場十字板試驗 D.標準貫入試驗 11、當施工進度快、地基土的透水性低且排

4、水條件不良時，宜選擇（）試驗。 A.不固結不排水剪 B.固結不排水剪 C.固結排水剪 D.慢剪 12、取自同一土樣的三個飽和試樣進行三軸不固結不排水剪切試驗，其圍壓03分別為 150kPa,最終測得的強度有何區(qū)別？（）。 A.03越大，強度越大B.電越大，孔隙水壓力越大，強度越小 C,與$無關，強度相似D.以上說法都不正確）方法測 50、100、 13、當擋土墻向土體方向偏移至土體達到極限平衡狀態(tài)時，作用在墻上的土壓力稱為（ A.被動土壓力 B.主動土壓力 C.靜止土壓力 D.靜止水壓力 14、對于（），較易發(fā)生整體剪切破壞。 A.高壓縮性土 B.中壓縮性土 C.低壓縮性土 D.軟土 15、計

5、算擋土墻壓力時，荷載效應（）。 A.按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應標準組合 B.按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應準永久組合 C.按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應的基本組合，采用相應的分項系數(shù) D.按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應的基本組合，但其分項系數(shù)均為1.0 二、填空題： 1、如果土層在自重作用下的固結過程尚未完成，即土層中還存在未消散完的超孔隙水壓力，則稱該 土層處在狀態(tài)。 2、粘性土由一種狀態(tài)轉到另一種狀態(tài)的分界含水量稱為。粘性土由轉到的界限含水量稱為液限。 3、已知某土樣的壓縮系數(shù) a1j=0.4MPaa1j=0.4MPa, ,則該土屬隙比為晝=0.806,則該土樣的壓縮模量為 4、土的抗剪強度需

6、由試驗確定。試驗可分為 答案解析: 1、欠固結 ,土，若該土樣在自重應力作用下的孔 5、飽和軟粘土的靈敏度可以用 試驗或 試驗求得。 2、界限含水量 可塑態(tài)液態(tài) 3、中壓縮性 4.515 4、現(xiàn)場試驗 室內試驗 5、無側限壓縮 十字板剪切 6、如果土層在自重作用下的固結過程已經(jīng)完成，而且歷史上也未承受過比自重應力大的應力，則稱該土層處在狀態(tài)。 7、土是由、和三相所組成的松散顆粒集合體。 8、某粘性土經(jīng)試驗測得3=55%,3L=50%,COp=31.5%,則lp=,IL=。 9、士抗剪強度由試驗確定，一般來講室內試驗有、和等。 10、含水量不變，原狀土不排水強度與徹底擾動后重塑土不排水強度之比稱

7、為飽和軟粘土的。 答案解析： 6、正常固結 7、固相液相氣相 8、18.51.27 9、直剪試驗三軸剪切試驗無側限壓縮試驗 10、靈敏度 11、如果土層過去承受過比現(xiàn)在自重應力大的應力（例如冰川覆蓋），后來應力降低（例如冰川后退）， 土層膨脹，則稱該土層處在狀態(tài)。 12、粘性土由一種狀態(tài)轉到另一種狀態(tài)的分界含水量稱為。粘性土由轉到的界限含水量稱為縮限。 13、中心荷載作用下，基底壓力近似呈分布，在單向偏心荷載作用下，當偏心距e，時， 6 6 基底壓力呈分布；當時，基底壓力呈三角形分布。 14、地基承受荷載的能力稱為地基承載力，通常區(qū)分為兩種承載力，分別是和。 15、 含水量不變， 土經(jīng)擾動之后

8、強度下降， 經(jīng)過靜置它的強度可隨時間而逐漸得到部分恢復的現(xiàn)象稱為粘性土的。 答案解析： 11、超固結 12、界限含水量固態(tài)半固態(tài) 13、均勻梯形e=- 6 6 14、極限承載力容許承載力 15、觸變性 三、簡答題： 1、分層總和法的含義是什么？ 1、分層總和法，即在地基沉降計算深度范圍內劃分為若干分層，計算各分層的壓縮量，然后求其總和。地基沉降計算深度是指自基礎底面向下需要計算壓縮變形所達到的深度，亦稱地基壓縮層深度。通常假定地基土壓縮時不考慮側向變形，采用側限條件下的壓縮性指標。 2、朗肯土壓力理論與庫倫士壓力理論之間的異同點是什么？ （1）兩種理論分別根據(jù)不同的假設，以不同的分析方法計算土

9、壓力，只有在最簡單的情況下，兩種計算結果才相同，否則將得出不同的結果。（2）朗肯土壓力理論應用半空間中的應力狀態(tài)和極限平 衡理論，為了滿足邊界條件，必須假定墻背是直立的、光滑的，墻后填土是水平的。該理論忽略了 墻背與填土之間的摩擦影響，使計算的主動土壓力偏大，被動土壓力偏小。（3）庫倫理論根據(jù)墻后 土楔的靜力平衡條件推導出計算公式，并可用于墻背傾斜，填土面傾斜的情況。假定填土是無粘性土，不能直接計算粘性土和粉土的土壓力。庫倫理論假定破壞是一平面，實際上破壞面是一曲面。 3、1958年某地搶修鐵路，在一段原來為水塘的地段（塘底為軟粘土）填筑路基，填筑速度很快， 不久發(fā)現(xiàn)填土面明顯降低，而在路基外

10、的洼地隆起，試說明產生這一現(xiàn)象的原因。 3答：粘性地基強度性狀是很復雜的。對于同一種土，強度指標與試驗方法以及試驗條件都有關。路基填筑速度很快，說明加載速率大，且軟粘土的透水性不良，因此填土荷載產生的孔隙水壓力無法消散，土體中剪應力超過了飽和軟粘土不固結不排水抗剪強度，形成了一連續(xù)的滑動面，地基發(fā)生整體剪切破壞。其特征是填土面下沉，路基外的洼地隆起。 4、土的自重應力在任何情況下都不會引起土層的變形嗎？為什么？ 4、土中自重應力在有些情況下會引起土層的變形。這是因為對于成土年代長久，土體在自重應力作用下已經(jīng)完成壓縮固結，土自重應力不會引起土層的變形。對于欠固結土，由于沉積后經(jīng)歷年代時間不久，其

11、自重固結作用尚未完成，自重應力會引起土層的變形。地下水位下降，使地基中有效自重應力增加，從而也會引起土層的變形。 5、分別指出下列變化對主動土壓力及被動土壓力各有什么影響？（1）內摩擦角邛變大；（2）外摩 擦角6變??；（3）填土面傾角P增大。 5、（1）根據(jù)庫倫士壓力理論，在G保持不變的情況下，當邛增加時，0-平減小，其所對應的邊也減小，可知主動土壓力減小。同理，被動土壓力增加。（2）外摩擦角6變小，主動土壓力減小。 被動土壓力增加。（3）填土面傾角P增大，主動土壓力增加。 6、試根據(jù)土中應力理論，闡述均布條形荷載下地基中附加應力的分布規(guī)律。 6、（1）仃z不僅發(fā)生在荷載面積之下，而且分布在荷

12、載面積以外相當大的范圍之下，這就是所 謂地基附加應力的擴散分布；（2）在離基礎底面（地基表面）不同深度z處各個水平面上，以基底 中心點下軸線處的區(qū)為最大，隨著距離中軸線愈遠愈??；（3）在荷載分布范圍內之下任意點沿垂線 的三值，隨深度愈向下愈小。 7、某地基土滲透系數(shù)很小，若在其上修建建筑物，需驗算不同時期的穩(wěn)定性，試問：速施工，驗算竣工時地基穩(wěn)定性應采用什么試驗方法確定土的抗剪強度指標？為什么？慢速施工，驗算竣工時地基穩(wěn)定性應采用什么試驗方法確定土的抗剪強度指標？為什么? 7、某地基土的滲透系數(shù)很小，則可判定為粘性土。粘性土強度性狀是很復雜的，不同的試驗方 法以及試驗條件會導致不同的強度指標。

13、（1）采用快速施工時，地基土的透水性較差，故可采用不 固結不排水試驗或直剪試驗來確定強度指標。（2）慢速施工時，地基荷載增長速率較慢，但地基土 透水性較差，故可考慮采用固結不排水或固結快剪試驗來確定強度指標。 8、分別指出下列變化對主動土壓力及被動土壓力各有什么影響？（1）內摩擦角變大；（2）外摩擦 角變??；（3）填土面傾角增大。 8、（1）根據(jù)庫倫士壓力理論，在G保持不變的情況下，當邛增加時，。一邛減小，其所對應的邊也減小，可知主動土壓力減小。同理，被動土壓力增加。（2）外摩擦角6變小，主動土壓力減小。被 動土壓力增加。（3）填土面傾角P增大，主動土壓力增加。 9、土骨架包括哪幾部分結構，為

14、什么把結合水劃入土骨架結構中？ 9、土骨架是指土的固體顆粒、結合水及其他膠結物質的總和。把結合水劃入土骨架，是因為它 受土粒表面引力作用而不服從水力學規(guī)律的支配，并且它能在土粒之間傳遞法向力和切向力。因此,從受力角度，可以把它與土顆粒劃在一起。 五、計算題 1、從某土層中取原狀土做試驗，測得土樣體積為50cm3,濕土樣質量為98g,烘干 后質量為77.5g,土粒相對密度為2.65。計算土的天然密度P、干密度Pd飽和密度凱、 有效密度P、天然含水量與、孔隙比e、孔隙率n及飽和度Sr。 解：已知m=98g,V=50cm3,ms=77.5g,ds=2.65 -m981.96g/cm V50 一ms7

15、7.53 ：d=1.55g/cm V50 ds：wd2.651 e=-1=-1=0.71 ;d1.55 nV100%=-e-100%;0.71100%=42% Ve11-0.71 2645%265 N。45%2.65100%=98.7% （1）若采用快 （2）若采用 P= dse 2.650.71 10.71 2.650.71 1=1.96g/cm3 ;5100%; ms 10.71 98-77.5 3 1=0.96g/cm 100%=26.45% 77.5 Sr= dse 0.71 2、一個體積為50cm3的原狀土樣，具濕土質量為0.1kg,烘干后質量為0.07kg,土粒相對密度為2.7,土

16、的液限L=50%,塑限6P=30%。 求：（1）土的塑性指數(shù)Ip和液性指數(shù)IL,并確定該土的名稱和狀態(tài)。 （2）設土粒相對密實度為2.7,求土樣壓縮穩(wěn)定后的孔隙比和飽和度。 解：（1）已知m=0.1kg,ms=0.07kg,V=50cm3 mw-m-ms=0.1-0.07-0.03kg mw -100%=43%ms IP=%-P=50-30=20.17 ；.?p0.43-0.3 IL=0.65,0.25:二0.65:二0.75 L-P0.5-0.3 壓密前干密度PL/007=1.4kg/m3 V50 s；w 田e=1,得: Pd 壓密前孔隙比：e,=-1=0.9 1.4 271 壓密后孔隙比：

17、e2-1=0.6 1.7 孔隙比減少：e=e1-e2-0.9-0.6=0.3 3、有一砂層，其天然飽和重度*=20.3kN/m3,土粒相對密度為2.7,試驗測得此砂最松時裝滿1000m3容積需干砂1450g，最密實狀態(tài)時需要干砂1750g。求相對密實度是多少？ 解：由家二九，得20.3=27父10,得e=0.651e1e 砂最松時，砂礫體積Vsmin=口皿=鰭0=537cm3 ：wds12.7 砂最密時，砂礫體積： 17503 二648cm 12.7 1000-648 0.54 648 =0.86 0.86-0.65 0.66 0.86-0.54 4、某工程地基的土層分布、地下水位及各層土的天

18、然重度?、靜止側壓力系數(shù)Ko如圖1所示，其下為透水層，試計算并繪出地基的豎向自重應力仃cz及側向自重應力。cx分布圖。 Ji 粘土丫i=18kN/m3Koi=O.6hi=2m Vsmax emax-e Dr二 e-e msmax:wds VV Vsmax emax 1000-537 537 11iI砂土丫2=19kN/m3Ko2=O.4h2=2m 丫sa=20kN/m3K03=0.4h3=3m 圖1地基土層分布圖 解：(1)計算土層不同位置的豎向自重應力： 0czA-0 二czB=*1h1=182=36kPa 二czC-；czB2h2=36192=74kPa 二czD=；czC3h3=74(2

19、0-10)3=104kPa cz的分布圖如圖3(a)所示。 (2)計算土層不同位置的側向自重應力： 二cxA=0 仃CXB上=仃CZBKOI=36M0.6=21.6kPa 仃cxB下=OCZBK02=36M0.4=14.4kPa 二cxC=OCZCK03=740.4=29.6kPa 二cxD=；，ZDK03=1040.4=41.6kPa 仃cx的分布圖如圖3(b)所示。 由于B點上下K。值不同，所以。cx分布圖在B點出現(xiàn)突變。 5:已知某工程地基為飽和粘土層，厚度為8.0m,頂部位薄砂層，底部為不透水的巖層，如圖2所示，基礎中點。 下的附加應力： 在基底處為240KPa,基巖頂面為160KPa

20、粘土地基的孔隙比e1=0.88,e2=0.83。滲透系數(shù)k=0.6父10cm/s。求地基沉降量與時間的關系。 透水砂層 240kPa fJJ m I f J j I160kPa 不透水巖層 由U與a查圖（書P125）曲線橫坐標可得TV=0.04,0,175,0.45,0.84 地基土的壓縮系數(shù): 滲透系數(shù)單位換算: k=0.610cm/s3.15107=0.19cm/年 計算固結系數(shù): 圖2地基示意圖 解：1、土層的最終沉降量為: 6-020.88-0.83 -一2h二800:21.3cm s= 101 10.88 2、附加應力的比值為: 240 =1.5 160 3、 假定地基平均固結度分別

21、為25%、50%、75%和90% 4、 計算時間因子TV CV二 k(10) 時間因子: 0.19(1 0.880.83 0.10,250.001 ) =14100cm/年 TV- Cvt 14100t 計算相應時間 t: 8002 39幾=45.5小 14100 5、 計算相應的時間t e1-02 0.240.16 0.88-0.830.051 =0.25MPa 0.20 0.20 列表計算: U% 系數(shù)口 時間因子TV 時間t/年 沉降量s/cm 25 1.5 0.04 1.82 5.32 50 1.5 0.175 8 10.64 75 1.5 0.45 20.4 15.96 90 1.5

22、 0.84 38.2 19.17 得到s-1關系曲線如圖3所示: 圖3地基沉降與時間關系圖 6:不透水非壓縮巖層上面有一層厚10m的正常固結飽和粘土層，由于地面上條形 荷載的作用，在該層中產生的附加應力如圖4所示。已知該土層的物理力學性質為：初始孔隙比e=0.92,壓縮系數(shù)=0.36MPa，滲透系數(shù)k=3.4cm/yr。試問：加荷一年 后，地基的變形為多少厘米？ 圖4地基示意圖 解: 240160 二200kPa 2 0.3610 -2001000=37.5cm 10.92 _k(1 Cv-：-w 3.4102(10.92)2 3=18.1m/yr 0.361010 小泮小泮% %=0, 由于

23、近似作為單向固結計算，把附加應力圖形作為初始超孔隙水壓力圖形，所以: ui240 =1.5 ui160 St=37.50.49=18.4cm (a(a) ) (b(b) ) 圖5(a)豎向自重應力分布圖(b)側向自重應力分布圖 7、某矩形地基，長度示。計算此矩形面積的角點 2.0m,寬度為1.0m,作用有均布荷載P=100kPa,如圖6所 A、 邊點E、中心點O,以及矩形面積外F點和G點下，深 度z=1.0m處的附加應力o 0.5m C 圖6計算基底壓力圖 解：1、計算角點A下的應力crzA L=20=2.0,*=10=1.0,查表得應力系數(shù)ac=0.1999。所求應力為：b1.0b1.0 二

24、ZA=：cP=0.1999100：20kPa 2、計算邊點E下的應力仃ZE 作輔助線IE,將原來矩形ABCD劃分為兩個相等的小矩形EADI和EBCI。 在矩形EADI中： l10z10 ,.,=-0=1.0,=-0=1.0,查得應力系數(shù)%=0.1752。所求應力為：b1.0b1.0 二ZA=2：cP=20.1752100：35kPa 3、計算中心點O下的應力仃zo 作輔助線JOK口心巨，將原來矩形ABCD劃分為四個相等的小矩形OEAJ、OJDI、 OICK和OKBEo 在小矩形OEAJ中： l10z10 -=7.,10=2.0,查得應力系數(shù)%=0.1202。所求應力為： b0.5b0.5 二z

25、A=2：cp=40.1202100-48.1kPa 4、計算矩形面積外F點下的應力仃ZF 作輔助線束、HFG、CH和BG,將原來矩形ABCD劃分為兩個長矩形FGAJ、 FJDH和兩個小矩形FGBK、FKCH。 在長夕!形FGAJ中： 二1=絲=5.0,三=20=2.0,查得應力系數(shù)sc=0.1363。 b0.5b1.0 在小矩形FGBK中： 1=1.0,4=20=2.0,查得應力系數(shù)ac=0.0840。 b0.5b1.0 所求應力為：;zA=2(：c1-：c2)p-2(0.1363-0.0840)100=10.5kPa 5、計算矩形面積外G點下的應力0zG 作輔助線BH、HG和CH,將原來矩形

26、ABCD劃分為一個大矩形GADH和一個 小矩形GBCHo 在大夕!形GADH中： :,=竺=5.0,乙=10=1.0,查得應力系數(shù)=0.2016。 b0.5b1.0 在小矩形GBCH中： :1=或=2.0,且=10=2.0,查得應力系數(shù)sc=0.1202。 b0.5b0.5 所求應力為：czA=(二c1-1c2)P=(0.2016-0.1202)100=8.1kPa 8、已知地基中某點受到大主應力5=700kPa、小主應力仃3=200kPa的作用，試求：(1)最大剪 應力值及最大剪應力作用面與大主應力面的夾角；(2)作用在與小主應力面成30角的面上的法向應 力和剪應力。 解(1)摩爾應力圓定點

27、所代表的平面上的剪應力為最大剪應力，其值為： 11 =（二1-二3）=（700-200）=250kPa 22 max 該平面與大主應力作用面的夾角為二.二45 (2)若某平面與小主應力面成30,則該平面與大主應力面的夾角為： 二二90-30=60 該面上的法向應力O和剪應力E計算如下： 1 ,、1,、八1、1、r ；二二一(；口二3)(-1-c3)cos2:=一(700200)(700-200)cos120=325kPa 2 222 1_1_ =萬（二1-二3）sin2二=-（700-200）sin120=216.5kPa 9、某土壓縮系數(shù)為0.16MPa-1,強度指標C=20kPa,中二30

28、%若作用在土樣上的大小主應力 分別為350kPa和150kPa,問：(1)該土樣是否破壞？(2)若小主應力為100kPa,該土樣能 經(jīng)受的最大主應力為多少? 解（1）破裂角口=45。+$=45+亞=60*22 1 ,、1,、八 C-=一（二1二3）（二1-；3）COS2二 2 2 1 1 （350150）（350-150）cos260=200kPa 2 2 11_ 二1（、一二3）sin2：=1（350-150）sin260=86.6kPa =c二tan=20200tan30=135.5kPa86.6kPa 由上面的計算，可以得到該土樣不會發(fā)生破壞。 (2)若最小主應力為100kPa,則該土樣經(jīng)受的最大主應力為： 2, 二1二；3tan2(45)2ctan(45-) 22 o3030 =100tan2(45)220tan(45)=369.3kPa 22 10、已知：地基土的抗剪強度指標c=10kPa,邛=30口。求：當?shù)鼗心滁c的最大主應力 %=400kPa,而小主應力仃3為多少時，該點剛好發(fā)生剪切破壞？ 解根據(jù)題意得到: 2.1一.:， 二3fltan(45-)-2ctan(45-) 230：30 =400tan(45-)-210tan(45-