土力学试卷及答案一．名词解释(每小题2分，共16分)1.塑性指数液限和塑限之差的百分数值（去掉百分号）称为塑性指数，用表示，取整数，即：—液限，从流动状态转变为可塑状态的界限含水率。
—塑限，从可塑状态转变为半固体状态的界限含水率。
2.临界水力坡降土体抵抗渗透破坏的能力，称为抗渗强度。
通常以濒临渗透破坏时的水力梯度表示，称为临界水力梯度。
3.不均匀系数不均匀系数的表达式：式中：和为粒径分布曲线上小于某粒径的土粒含量分别为60%和10%时所对应的粒径。
4. 渗透系数：当水力梯度i等于1时的渗透速度（cm/s或m/s）。
5. 砂土液化：液化被定义为任何物质转化为液体的行为或过程。
对于饱和疏松的粉细砂，当受到突发的动力荷载时，一方面由于动剪应力的作用有使体积缩小的趋势，另一方面由于时间短来不及向外排水，因此产生很大的孔隙水压力，当孔隙水压力等于总应力时，其有效应力为零。
根据太沙基有效应力原理，只有土体骨架才能承受剪应力，当土体的有效应力为零时，土的抗剪强度也为零，土体将丧失承载力，砂土就象液体一样发生流动，即砂土液化。
6. 被动土压力当挡土墙向着填土挤压移动，墙后填土达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为被动土压力。
7.残余强度紧砂或超固结土的应力—应变曲线为应变软化型，应力应变曲线有一个明显的峰值，过此峰值以后剪应力便随着剪应变的增加而降低，最后趋于某一恒定值，这一恒定的强度通常称为残余强度或最终强度，以表示。
8.临塑荷载将地基土开始出现剪切破坏（即弹性变形阶段转变为弹塑性变形阶段）时，地基所承受的基底压力称为临塑荷载。
四、问答题（每小题5分，共25分）1．粘性土的塑性指数与液性指数是怎样确定的？举例说明其用途？塑性指数的确定：，用液塑限联合测定仪测出液限w L、塑限w p后按以上公式计算。
液性指数的确定：，w为土的天然含水率，其余符号同前。
塑性指数越高，土的粘粒含量越高，所以塑性指数常用作粘性土的分类指标。
根据该粘性土在塑性图中的位置确定该土的名称。
液性指数表征了土的天然含水率与界限含水率之间的相对关系，可用来判别粘性土所处的状态。
当，土处于坚硬状态；当，土处于可塑状态；当，土处于流动状态。
2．流土与管涌有什么不同？它们是怎样发生的？流土是指在向上渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动而流失的现象。
而管涌是渗透变型的另一种，是指在渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙孔道中发生移动而被带出的现象。
流土主要发生在地基或土坝下游渗流逸出处。
而管涌主要发生在砂砾中。
当土体在上下游水位差作用下产生的水力坡降大于等于该土的临界水力坡降时，就会发生流土或管涌渗透破坏，或地基为成层土时，当有由下向上渗流，粘土层底面的有效应力为零时即发生流土破坏。
3. 为什么饱和粘土的不固结不排水强度线是一条水平线？在不固结不排水剪试验中，所有试样的剪前固结压力都一样，均为，因此具有相同的剪前孔隙比，且在不排水试验中始终保持不变。
具有相同应力历史的试样的强度取决于剪前固结压力和剪破时的孔隙比（在不排水剪试验中等于剪前孔隙比）。
因而，所有试样将具有相同的强度，即都有相同大小的极限总应力圆。
于是，在饱和土的不固结不排水剪试验中，总强度包线为一水平线。
4. 为什么用条分法计算粘性土坡稳定安全系数？土坡的稳定安全系数定义为整个滑动面上的平均抗剪强度与平均剪应力之比或滑动面上的最大抗滑力矩与滑动力矩之比。
由于推导得到的安全系数公式中含有滑动面上土的钪剪强度，粘性土的滑动面假定为圆弧状，由于滑动面位置不同，法向应力就不同，其抗剪强度也不同，为了解决滑动面上不同位置处的抗剪强度不同，瑞典学者首先提出了将滑动土体分条的解决方法。
即著名的瑞典条分法。
5. 简述用分层总和法求基础沉降的方法步骤（1）选择计算剖面，在每个剖面上选择若干计算点。
（2）地基分层。
每层厚度可以控制在2~4米或小于或等于0.4B，B为基础的宽度。
（3）求出计算点垂线上各分层层面处的竖向自重应力，并绘出分布曲线。
（4）求出计算点垂线上各分层层面处的竖向附加应力并绘出它的分布曲线。
并以附加应力等于0.2或0.1倍自重应力为标准确定压缩层的厚度。
（5）按算术平均算出各分层的平均自重应力和平均附加应力。
（6）根据第i分层的平均初始应力、初始应力和附加应力之和，由压缩曲线查出相应的初始孔隙比和压缩稳定后孔隙比。
（7）按无侧向变形条件下的沉降量计算公式分层计算各层的压缩量，最后总和得出基础的沉降量。
二、是非题 (每题 1 分)1．附加应力大小只与计算点深度有关，而与基础尺寸无关。
（×）2．完全饱和土体，含水量w=100％（×）3．固结度是一个反映土体固结特性的指标，决定于土的性质和土层几何尺寸，不随时间变化。
(×)4．饱和土的固结主要是由于孔隙水的渗透排出，因此当固结完成时，孔隙水应力全部消散为零，孔隙中的水也全部排干了。
（×）5．土的固结系数越大，则压缩量亦越大。
（×）6．击实功能（击数）愈大，土的最优含水率愈大。
（×）7．当地下水位由地面以下某一深度上升到地面时地基承载力降低了。
（√）8．根据达西定律，渗透系数愈高的土，需要愈大的水头梯度才能获得相同的渗流速度。
（×）9．三轴剪切的CU试验中，饱和的正常固结土将产生正的孔隙水应力，而饱和的强超固结土则可能产生负的孔隙水应力（√）10．不固结不排水剪试验得出的值为零（饱和粘土）。
（√）三、填空题 (每题 3 分)1 .土的结构一般有___单粒结构__、__蜂窝状结构__和___絮状结构__等三种，其中__絮状结构____结构是以面～边接触为主的。
2. 常水头渗透试验适用于_透水性强的无粘性土___土，变水头试验适用于__透水性差的粘性土_。
3. 在计算矩形基底受竖直三角形分布荷载作用时，角点下的竖向附加应力时，应作用两点，一是计算点落在___角点___的一点垂线上，二是B始终指___宽度___方向基底的长度。
4.分析土坡稳定的瑞典条分法与毕肖甫法其共同点是__假设滑动面是圆弧面__、假定滑动体为刚体_，不同点是瑞典条分法不考虑条间力。
5. 地基的破坏一般有整体剪切破坏、局部剪切破坏和__冲剪破坏_等三种型式，而其中整体剪切破坏破坏过程将出现三个变形阶段。
四、问答及简述题 (共 30 分)1.为什么说在一般情况下,土的自重应力不会引起土的压缩变形（或沉降），而当地下水位下降时，又会使土产生下沉呢？(10分)一般情况下，地基是经过了若干万年的沉积，在自重应力作用下已经压缩稳定了。
自重应力已经转变为有效应力了，这种情况下，自重应力不会引起土体压缩。
但如土体是新近沉积，自重应力还未完全转变未有效应力，则自重应力将产生压缩。
（5分）当地下水位下降时，部分土层从水下变为水上，该土层原来受到浮托力作用，现该浮托力因水位下降而消失，相当于在该土层施加了一个向下的体积力，其大小等于浮托力。
该力必然引起土体压缩。
（5分）2. 简述用分层总和法求基础沉降的方法步骤。
(10分)1 根据作用在基础上的荷载的性质，计算基底压力和分布 (2分)2 将地基分层．(1分)3 计算地基中土的自重应力分布(1分)4 计算地基中垂向附加应力分布(1分)5 按算术平均求各分层平均自重应力和平均附加应力(1分)6 求第I层的压缩量，(2分)7 将各个分层的压缩量累加，得到地基的总的沉降量. (2分)3. 土的粒径分布曲线和粒组频率曲线如何测得，有何用途？对级配不连续的土，这两个曲线各有什么特征？（10分）1. 土的粒径分布曲线：以土颗粒粒径为横坐标（对数比例尺）小于某粒径的土质量占试样的总质量的百分数为纵坐标绘制的曲线。
(2分)根据土的粒径分布曲线可以求得土中各粒组的含量，用于评估土的分类和大致评估的工程性质．某些特征粒径，用于建筑材料的选择和评价土级配的好坏。
(3分)2. 粒组频率曲线：以个颗粒组的平均粒径为横坐标对数比例尺，以各颗粒组的土颗粒含量为纵坐标绘得。
(2分)土的粒径分配曲线不仅可以确定粒组的相对含量，还可以根据曲线的坡度判断土的级配的好坏．(3分)五、计算题(共 30 分)1 . 某一取自地下水位下的饱和试样，用环刀法测定其容重。
环刀的体积为50cm3，环刀重为80g，环刀加土重为172.5g，该土的土粒比重为2.7，试计算该土样的天然容重、饱和容重、干容重及孔隙比。
（10分）解：ｍ＝７２．５－８０＝９２．５；ｖ＝50 ｃｍ3饱和土：ρ＝ρ= =92.5／50＝1.85ｇ/ｃｍr ＝ｒ＝1.85×9.8＝18.13因为：＝1.0=2.7/(1+1)=1.35ｇ/cm3；（4分）rd＝1.35×9.8＝13.23kN/m3 （1分）2. 对一完全饱和的正常固结土试样，为了模拟其原位受力状态，先在周围压力σｃ=140ＫＰａ作用下固结，然后再在Δσ3＝０的情况下进行不排水剪试验，测得其破坏时的σ1=260，同时测出破坏时的孔隙水应力Ｕf=110KPa，试求：（１）该试样的不排水强度C ｕ；（２）破坏时试样中的有效主应力σ＇1及σ＇3；（３）破坏时的孔隙水应力系数Ａf；（４）试样的固结不排水抗剪强度指标Cｃｕ、φcu和有效应力强度指标c', φ'。
(10分)解：1.σ3＝σｃ=140kPa；σ1＝260kPa; 故 Cu=(σ1-σ3)/2=(260-140)/2=60 kPa(2分)2、σ＇1＝σ1-uf=260-110=150 kPa; σ＇3＝σ3-uf=140-110=30 kPa (2分)3、4、正常固结土，Ccu=0; C＇=0φcu＝17.5°(2分)φ＇＝41.8°(2分)3. 墙背直立的光滑挡土墙，墙高为10ｍ，两层填土的厚度与性质指标如下图所示，试求作用在墙背上总的主动土压力，并绘出压力分布图（10分）解：ka1=tg2(45-ø1／2)＝tg2(45-15)＝tg230 (1分)ka2=tg2(45-ø2／2)＝tg2(45-17)＝tg228 (1分)因C2>0，需判定下层土是否出现拉应力区下层土无拉应力区B点交界面上：pa1=r1H1 ka1=16×3×tg230=16kPa (2分)B点交界面下：pa2=r1H1 ka2－2c2 =16×3×tg228-2×8×tg28=5.1kPa (2分)C点：pa3=（r1H1＋r2H2）ka2－2c2 (2分)=（16×3＋20×7）×tg228-2×8×tg28=44.6kPaPa=0.5×3×16＋0.5×7×（5.1+44.6）=197.95 kN/m。