大工16秋《土力学和地基基础》期末考试复习试题.pdf
.机密启用前XXXX 理工大学网络教育学院理工大学网络教育学院20162016 年秋土力学与地基基础年秋土力学与地基基础期末考试复习题期末考试复习题 注意事项：本复习题满分共：400 分。一、单项选择题：1、下列说法中正确的是。A土抗剪强度与该面上总正应力直接相关B土抗剪强度与该面上有效正应力成正比C剪切破裂面发生在最大剪应力作用面上D破裂面与小主应力作用面夹角为45+/22、挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态,作用在墙上的土压力为A主动土压力B被动土压力C静止土压力D静水压力3、对于,较易发生冲切剪切破坏。A低压缩性土B中压缩性土C密实砂土D软土4、瑞典条分法在分析时忽略了。A土条间作用力B土条间法向作用力C土条间切向作用力D土条间应力和应变5、按地基承载力确定基础底面积时,传至基础底面上的荷载效应。A按正常使用极限状态下荷载效应标准组合B按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合C应按承载能力极限状态下荷载效应基本组合,采用相应分项系数1 / 10。.D应按承载能力极限状态下荷载效应基本组合,其分项系数均为 1.06、墙下条形基础底宽 1m,埋深 1m,承重墙传来的竖向荷载为150kN/m,则基底压力为。A100kPaB120kPaC170kPaD150kPa7、计算土中自重应力时,地下水位以下的土层应采用。A湿重度B饱和重度C浮重度D天然重度8、若代表土中某点应力状态的摩尔应力圆与抗剪强度包线相切,则表明土中该点A任一平面上的剪应力都小于土的抗剪强度B某一平面上的剪应力超过了土的抗剪强度C在相切点代表平面上,剪应力等于抗剪强度D在最大剪应力作用面上,剪应力等于抗剪强度9、当挡土墙后的填土处于主动极限平衡状态时,挡土墙。A在外荷载作用下推挤墙背土体B被土压力推动而偏离墙背土体C被土体限制而处于原来的位置D受外力限制而处于原来的位置10、地基稳定性分析中,如果采用=0 分析法,这时土的抗剪强度指标应该采用A三轴固结不排水试验B直剪试验慢剪C现场十字板试验D标准贯入试验11、当施工进度快、地基土的透水性低且排水条件不良时,宜选择试验。A不固结不排水剪B固结不排水剪C固结排水剪D慢剪2 / 10。方法测定。.12、取自同一土样的三个饱和试样进行三轴不固结不排水剪切试验,其围压 3分别为 50、100、150kPa,最终测得的强度有何区别？。A3越大,强度越大B3越大,孔隙水压力越大,强度越小C与 3无关,强度相似D以上说法都不正确13、当挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时,作用在墙上的土压力称为。A被动土压力B主动土压力C静止土压力D静止水压力14、对于,较易发生整体剪切破坏。A高压缩性土B中压缩性土C低压缩性土D软土15、计算挡土墙压力时,荷载效应。A按正常使用极限状态下荷载效应标准组合B按正常使用极限状态下荷载效应准永久组合C按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合,采用相应的分项系数D按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合,但其分项系数均为 1.0二、填空题：1、如果土层在自重作用下的固结过程尚未完成,即土层中还存在未消散完的超孔隙水压力,则称该土层处在_状态。2、粘性土由一种状态转到另一种状态的分界含水量称为_。粘性土由_转到_的界限含水量称为液限。3、已知某土样的压缩系数a12 0.4MPa1,则该土属_土,若该土样在自重应力作用下的孔隙比为e1 0.806,则该土样的压缩模量为_。4、土的抗剪强度需由试验确定。试验可分为_和_。5、饱和软粘土的灵敏度可以用_试验或_试验求得。3 / 10.答案解析：1、欠固结2、界限含水量可塑态液态3、中压缩性4.5154、现场试验室内试验5、无侧限压缩十字板剪切6、如果土层在自重作用下的固结过程已经完成,而且历史上也未承受过比自重应力大的应力,则称该土层处在_状态。7、土是由_、_和_三相所组成的松散颗粒集合体。8、某粘性土经试验测得55,L50,P31.5,则 IP_,IL_。9、土抗剪强度由试验确定,一般来讲室内试验有_、_和_等。10、含水量不变,原状土不排水强度与彻底扰动后重塑土不排水强度之比称为饱和软粘土的_。答案解析：6、正常固结7、固相液相气相8、18.51.279、直剪试验三轴剪切试验无侧限压缩试验10、灵敏度11、如果土层过去承受过比现在自重应力大的应力,后来应力降低,土层膨胀,则称该土层处在_状态。12、粘性土由一种状态转到另一种状态的分界含水量称为_。粘性土由_转到_的界限含水量称为缩限。13、中心荷载作用下,基底压力近似呈_分布,在单向偏心荷载作用下,当偏心距e _分布；当_时,基底压力呈三角形分布。14、地基承受荷载的能力称为地基承载力,通常区分为两种承载力,分别是_和_。15、含水量不变,土经扰动之后强度下降,经过静置它的强度可随时间而逐渐得到部分恢复的现象称为粘性土的_。答案解析：11、超固结12、界限含水量固态半固态13、均匀梯形e l6l时,基底压力呈64 / 10.14、极限承载力容许承载力15、触变性三、简答题：1、分层总和法的含义是什么？2、朗肯土压力理论与库伦土压力理论之间的异同点是什么？3、1958 年某地抢修铁路,在一段原来为水塘的地段 塘底为软粘土填筑路基,填筑速度很快,不久发现填土面明显降低,而在路基外的洼地隆起,试说明产生这一现象的原因。4、土的自重应力在任何情况下都不会引起土层的变形吗？为什么？5、分别指出下列变化对主动土压力及被动土压力各有什么影响？1 内摩擦角变大； 2 外摩擦角变小； 3 填土面倾角增大。6、试根据土中应力理论,阐述均布条形荷载下地基中附加应力的分布规律。7、某地基土渗透系数很小,若在其上修建建筑物,需验算不同时期的稳定性,试问： 1 若采用快速施工,验算竣工时地基稳定性应采用什么试验方法确定土的抗剪强度指标？为什么？ 2 若采用慢速施工,验算竣工时地基稳定性应采用什么试验方法确定土的抗剪强度指标？为什么？8、分别指出下列变化对主动土压力及被动土压力各有什么影响？ 1 内摩擦角变大； 2 外摩擦角变小； 3填土面倾角增大。9、土骨架包括哪几部分结构,为什么把结合水划入土骨架结构中？1、分层总和法,即在地基沉降计算深度范围内划分为若干分层,计算各分层的压缩量,然后求其总和。地基沉降计算深度是指自基础底面向下需要计算压缩变形所达到的深度,亦称地基压缩层深度。通常假定地基土压缩时不考虑侧向变形,采用侧限条件下的压缩性指标。2、1 两种理论分别根据不同的假设,以不同的分析方法计算土压力,只有在最简单的情况下,两种计算结果才相同,否则将得出不同的结果。2 朗肯土压力理论应用半空间中的应力状态和极限平衡理论,为了满足边界条件,必须假定墙背是直立的、光滑的,墙后填土是水平的。该理论忽略了墙背与填土之间的摩擦影响,使计算的主动土压力偏大,被动土压力偏小。3 库伦理论根据墙后土楔的静力平衡条件推导出计算公式,并可用于墙背倾斜,填土面倾斜的情况。假定填土是无粘性土,不能直接计算粘性土和粉土的土压力。库伦理论假定破坏是一平面,实际上破坏面是一曲面。3 答：粘性地基强度性状是很复杂的。对于同一种土 ,强度指标与试验方法以及试验条件都有关。 路基填筑速度很快,说明加载速率大,且软粘土的透水性不良,因此填土荷载产生的孔隙水压力无法消散 ,土体中剪应力超过了饱和软粘土不固结不排水抗剪强度,形成了一连续的滑动面,地基发生整体剪切破坏。其特征是填土面下沉,路基外的洼地隆起。4、土中自重应力在有些情况下会引起土层的变形。这是因为对于成土年代长久,土体在自重应力作用下已经完成压缩固结,土自重应力不会引起土层的变形。对于欠固结土,由于沉积后经历年代时间不久,其自重固结作用尚未完成,自重应力会引起土层的变形。地下水位下降,使地基中有效自重应力增加,从而也会引5 / 10.起土层的变形。5、 1 根据库伦土压力理论,在 G 保持不变的情况下,当增加时,减小,其所对应的边也减小,可知主动土压力减小。同理,被动土压力增加。 2 外摩擦角变小,主动土压力减小。被动土压力增加。 3 填土面倾角增大,主动土压力增加。6、1z不仅发生在荷载面积之下,而且分布在荷载面积以外相当大的范围之下,这就是所谓地基附加应力的扩散分布； 2 在离基础底面地基表面不同深度 z 处各个水平面上,以基底中心点下轴线处的z为最大,随着距离中轴线愈远愈小； 3 在荷载分布范围内之下任意点沿垂线的z值,随深度愈向下愈小。7、某地基土的渗透系数很小,则可判定为粘性土。粘性土强度性状是很复杂的,不同的试验方法以及试验条件会导致不同的强度指标。 1 采用快速施工时,地基土的透水性较差,故可采用不固结不排水试验或直剪试验来确定强度指标。 2 慢速施工时,地基荷载增长速率较慢,但地基土透水性较差,故可考虑采用固结不排水或固结快剪试验来确定强度指标。8、 1 根据库伦土压力理论,在 G 保持不变的情况下,当增加时,减小,其所对应的边也减小,可知主动土压力减小。同理,被动土压力增加。 2 外摩擦角变小,主动土压力减小。被动土压力增加。 3 填土面倾角增大,主动土压力增加。9、土骨架是指土的固体颗粒、结合水及其他胶结物质的总和。把结合水划入土骨架,是因为它受土粒表面引力作用而不服从水力学规律的支配,并且它能在土粒之间传递法向力和切向力。因此,从受力角度,可以把它与土颗粒划在一起。五、计算题1、从某土层中取原状土做试验,测得土样体积为50cm3,湿土样质量为98g,烘干后质量为77.5g,土粒相对密度为2.65。计算土的天然密度、干密度d、饱和密度sat、有效密度 、天然含水量、孔隙比e、孔隙率n及饱和度Sr。3解：已知m 98g，V 50cm ，ms 77.5g，ds 2.652、某砂土土样的密度为1.77g/cm,含水量为9.8%,土粒相对密度为2.67,烘干后测定最小孔3隙比为 0.461,最大孔隙比为 0.943,试求孔隙比e和相对密实度Dr,并评定该砂土的密实度。d (1)2.67(1 0.098)111 0.656解e s1.7712 Dr 0.595 33所以该砂土的密实度为中密。3、一个体积为50cm3的原状土样,其湿土质量为0.1kg,烘干后质量为0.07kg,土粒相对密度为2.7,土的液限L 50%,塑限P 30%。求：土的塑性指数IP和液性指数IL,并确定该土的名称和状态。设土粒相对密实度为2.7,求土样压缩稳定后的孔隙比和饱和度。解：已知m 0.1kg，ms 0.07kg，V 50cm3m0.071000压密前干密度ds1.4kg/m3V506 / 10.由e dswd1,得：2.711 0.91.42.71压密后孔隙比：e21 0.61.7孔隙比减少：e e1e2 0.90.6 0.34、 有一砂层,其天然饱和重度sat 20.3kN/m3,土粒相对密度为2.7,试验测得此砂最松时装压密前孔隙比：e1满1000m3容积需干砂1450g,最密实状态时需要干砂1750g。求相对密实度是多少？(d e)2.7 e解：由satsw,得20.3 10,得e 0.651 e1 em1450 537cm3砂最松时,砂砾体积Vsminsminwds12.7砂最密时,砂砾体积：5、某工程地基的土层分布、地下水位及各层土的天然重度、静止侧压力系数K0如图 1所示,其下为透水层,试计算并绘出地基的竖向自重应力cz及侧向自重应力cx分布图。图1地基土层分布图解：计算土层不同位置的竖向自重应力：cz的分布图如图3所示。计算土层不同位置的侧向自重应力：cx的分布图如图3所示。由于B点上下K0值不同,所以cx分布图在B点出现突变。6：已知某工程地基为饱和粘土层,厚度为8.0m,顶部位薄砂层,底部为不透水的岩层,如图 2所示,基础中点 O 下的附加应力：在基底处为240KPa,基岩顶面为160KPa。粘土地基的孔隙比e1 0.88，e2 0.83。渗透系数k 0.6108cm/s。求地基沉降量与时间的关系。图 2地基示意图解：1、土层的最终沉降量为： 2、附加应力的比值为：3、假定地基平均固结度分别为25%、50%、75%和90%4、计算时间因子TV由U与查图曲线横坐标可得TV0.04,0.175,0.45,0.845、计算相应的时间t地基土的压缩系数：渗透系数单位换算：计算固结系数：时间因子：计算相应时间t：列表计算：U%系数时间因子TV时间t /年沉降量s/cm7 / 10.255075901.51.51.51.50.040.1750.450.841.82820.438.25.3210.6415.9619.17得到st关系曲线如图 3 所示：图 3地基沉降与时间关系图7：不透水非压缩岩层上面有一层厚 10m 的正常固结饱和粘土层,由于地面上条形荷载的作用,在该层中产生的附加应力如图4所示。已知该土层的物理力学性质为：初始孔隙比e1 0.92,压缩系数 0.36MPa1,渗透系数k 3.4cm/ yr。试问：加荷一年后,地基的变形为多少厘米？图4地基示意图解：z240160 200kPa2由于近似作为单向固结计算,把附加应力图形作为初始超孔隙水压力图形,所以：图5竖向自重应力分布图侧向自重应力分布图8、某矩形地基,长度 2.0m,宽度为 1.0m,作用有均布荷载 P=100kPa,如图 6 所示。计算此矩形面积的角点 A、边点 E、中心点 O,以及矩形面积外 F 点和 G 点下,深度 z=1.0m 处的附加应力。图 6计算基底压力图解：1、计算角点A下的应力zAl2.0z1.0 2.0,1.0,查 表 得 应 力 系 数c 0.1999。所 求 应 力 为 ：b1.0b1.0zAcp 0.1999100 20kPa2、计算边点 E 下的应力zE作辅助线 IE,将原来矩形 ABCD 划分为两个相等的小矩形 EADI 和 EBCI。在矩形 EADI 中：l1.0z1.01.0,1.0,查 得 应 力 系 数c 0.1752。所 求 应 力 为 ：b1.0b1.0zA 2cp 20.1752100 35kPa3、计算中心点 O 下的应力zO作辅助线JOK和IOE,将原来矩形 ABCD 划分为四个相等的小矩形 OEAJ、OJDI、OICK 和OKBE。在小矩形 OEAJ 中：l1.0z1.0 2.0, 2.0, 查 得 应 力 系 数c 0.1202。所 求 应 力 为：b0.5b0.5zA 2cp 40.1202100 48.1kPa4、计算矩形面积外 F 点下的应力zF作辅助线JKF、HFG、CH和BG,将原来矩形 ABCD 划分为两个长矩形 FGAJ、FJDH和两个小矩形 FGBK、FKCH。在长矩形 FGAJ 中：8 / 10.l2.5z2.0 5.0, 2.0,查得应力系数c 0.1363。b0.5b1.0在小矩形 FGBK 中：l0.5z2.01.0, 2.0,查得应力系数c 0.0840。b0.5b1.0所求应力为：zA 2(c1c2)p 2(0.13630.0840)100 10.5kPa5、计算矩形面积外 G 点下的应力zG作辅助线 BH、HG 和 CH,将原来矩形 ABCD 划分为一个大矩形 GADH 和一个小矩形GBCH。在大矩形 GADH 中：l2.5z1.0 5.0,1.0,查得应力系数c 0.2016。b0.5b1.0在小矩形 GBCH 中：l1.0z1.0 2.0, 2.0,查得应力系数c 0.1202。b0.5b0.5所求应力为：zA (c1c2)p (0.2016 0.1202)100 8.1kPa9、已知地基中某点受到大主应力1700kPa、小主应力3200kPa的作用,试求： 1 最大剪应力值及最大剪应力作用面与大主应力面的夹角； 2 作用在与小主应力面成30角的面上的法向应力和剪应力。解1 摩尔应力圆定点所代表的平面上的剪应力为最大剪应力,其值为：该平面与大主应力作用面的夹角为 452 若某平面与小主应力面成30,则该平面与大主应力面的夹角为：该面上的法向应力和剪应力计算如下：10、某土压缩系数为0.16MPa-1,强度指标c 20kPa，30。若作用在土样上的大小主应力分别为1 该土样是否破坏？2 若小主应力为100kPa,该土样能经受的最大主应力为350kPa和150kPa,问：多少？解1 破裂角 452 4530 602由上面的计算 ,可以得到该土样不会发生破坏。 2 若最小主应力为100kPa,则该土样经受的最大主应力为：10、已知：地基土的抗剪强度指标c 10kPa，30。求：当地基中某点的最大主应力1400kPa,而小主应力3为多少时,该点刚好发生剪切破坏？解根据题意得到：11：已知地基土中某点的最大主应力为1 600kPa,最小主应力为3 200kPa。绘制该点应力状态的莫尔圆。求最大前应力值max及作用面的方向,并计算与最大主应力面呈夹角15的斜面上的正应力和剪应力。解：取直角坐标系,在横坐标上按比例确定1 600kPa和2 200kPa位置,以9 / 10200 6002.作为圆心,以600 200作为半径,可以绘出摩尔应力圆,如图 7 所示。2图 7最大剪应力计算：max132600 200 200kPa2最大剪应力的作用方向,在莫尔应力圆上位于圆的顶点 ,与最大主应力面和最小主应力面的夹角为90,在单元体上为45。当15时,带入前面的公式：12、已知某住宅区挡土墙高H 6m,墙背垂直光滑,填土面水平,填土物理力学指标为：18.5kN /m3,c 12kPa,18,试求主动土压力大小及各合力方向 ,作用位置,并绘出土压力强度分布图。解：计算主动土压力系数：确定土压力强度分布A 处,z 0mpaA 2c Ka 2120.727 17.4kPaB 处,z 6mpaBHKa2c Ka18.560.5282120.727 41.2kPa绘出分布图如图8所示。2c212受拉区深度：z01.78m18.50.727Ka求总主动土压力：上部土压力负值忽略不计。141.2(61.78) 86.9kN /m2H z061.78作用点距墙踵：1.41m33土压力强度分布及合力大小、方向、位置如图8所示。图8土压力强度分布图313、某三级公路有一段陡坡路堤,其横断面如图4所示。已知填料容重18.7kN /m,基底摩擦系数f 0.38,堤顶荷载为汽车-15级。试计算该路堤是否稳定。大小为：Ea图9用传递系数法验算陡坡路堤稳定性示意图解：计算汽车-15级荷载的换算土柱高,将换算的土柱高布置在全路基顶宽上。设路堤沿原地面滑移,采用传递系数法,将堤身划分为4块,取安全系数Ks1.25,按公式下面的公式计算各块的剩余下滑力,列于表中。表1陡坡路堤的稳定性计算表土块编号1234Ai5.2536.0097.5020.19Wi98.2673.21823.3377.6i334121306i1i-819301530i1-1.0330.8410.882Fi1i1-29.4266.3369.4Fi28.5316.6418.8294.7由于最后一块的剩余下滑力F4 294.7kN,路堤不稳定,需加以处理,可以采取支挡或加固措施。10 / 10
