成都理工大学2016年土力学（819）考试试题
一、名词解释
1. 库伦定律：将土的抗剪强度表示为剪切面上法向应力的函数，即τ=c+σtanφ，式中c、φ分别为粘聚力和内摩擦角，该关系式即为库伦定律。

2. 土的固结度：地基在某一时刻t的固结沉降量与地基最终沉降量之比。

3. 临塑荷载：地基中即将出现塑性区但还未出现塑性区时对应的基底压力，即相应于塑性区的最大深度等于零时所对应的基底压力。

4. 主动土压力：挡土墙受到墙后填土的作用产生离开填土方向的位移，当位移量足够大，墙后填土土体处于极限平衡状态时，墙背上的土压力称为主动土压力。

5. 砂土液化：当饱和松砂受到动荷载作用，由于孔隙水来不及排出，孔隙水压力不断增加，就有可能使有效应力降到零，因而使砂土像流体那样完全失去抗剪强度。

二、填空题
1. 已知某种土的密度为1.8g/cm3，土的相对密度为
2.70，土的含水量为18.0%，则每立方米土体中气体的体积为 0.16m3。

2. 挡土墙后土体处于朗肯主动土压力状态时，土体剪切破坏面与竖直面的夹角为 45°-φ/2 ；当墙后土体处于朗肯被动土压力状态时，
土体剪切破坏面与水平面的夹角为 45°-φ/2 。

3. 某柱下方形基础边长2m，埋深d=1.5m，柱传给基础的竖向力F=800KN，地下水位在地表下0.5m处，则基底压力等于 220KPa 。

4. 某薄层天然地基，土的孔隙比为0.8，在建筑物荷载作用下其压缩稳定后的孔隙比为0.6，若地基压缩层厚度为3m，则该建筑物的最终沉降量等于 0.333m 。

5. 影响无黏性土坡的稳定性的主要因素是内摩擦角和坡角。

6. 饱和土的渗透固结是土中孔隙水压力消散与有效应力相应增长的过程。

7. 达西定律只适用于层流的情况，而反映土的透水性的强弱的指标称之为土的渗透系数。

三、简答题
1. 影响基底压力分布的因素有哪些？简述将基底压力视为直线分布的理由。

答：试验和理论都证明，基底压力的分布与多种因素有关，如基础的形状、平面尺寸、刚度、埋深、基础上作用荷载的大小及性质、地基土的性质等。

精确的确定基底压力是一个相当复杂的问题，根据弹性力学中的圣维南原理，基础下与底面距离大于基底尺寸的土中应力分布主要取决于荷载合力的大小和作用点位置，基本上不受基底压力分布形式的影响，为了使计算简便，基底压力可以近似的按直线分布的图形计算。

2. 简述有效应力原理，并分析在对饱和黏性土样施加各向相等的压力后，土样孔隙水压力和有效应力的变化过程。

答：土骨架传递的应力称为有效应力，饱和土中任意点的总应力σ总是等于有效应力σ’加上孔隙水压力u，即σ=σ’+u为有效应力原理的表达式。

对土施加各向等压力σ的一瞬间，土样中的水来不及排出，由于认为水和土粒不可压缩，土体积不变，则土中有效应力σ’=0，压力σ全部由水来承担，所以土中孔隙水压力（超孔隙水压力）u=σ；施加压力后，随着时间的增长，孔隙水在超孔隙水压力的作用下经土孔隙逐渐排出，使原来由孔隙水承担的外力逐渐转嫁给土骨架，使有效应力逐渐增大，有效应力σ’=σ-u，此过程中，土体产生压缩，孔隙水压力相应消减，此时u＜σ；待到施加压力的时间足够长久后，有效应力增大到等于此施加的压力σ’=σ，而孔隙水压力完全消散，u=0，土体不再排水，渗透固结完成。

3. 简述影响土体抗剪强度的主要因素。

答：①土粒的矿物成分、颗粒形状与级配。

颗粒越粗，表面越粗糙，其内摩擦角越大；黏土矿物成分不同，土粒表面的结合水膜和电分子力则不同，内聚力也就不同；胶结物质可使内聚力增大。

②土的原始密度。

原始密度越大，土粒间的表面摩擦力和咬合力越大，即内摩擦角越大；同时，密度越大，土粒紧密接触，土内聚力也越大。

③土的含水量。

当含水量增加时，水分在土粒表面形成润滑剂，使内摩擦角减小；含水量增加也使结合水膜变厚，则粒间电分子力减弱，内聚力降低。

④土的结构。

土的结构受扰动，则内聚力降低。

⑤试验方法和
加载速率。

试验方法和加载速率不同，特别在不同试验排水条件下，得到的抗剪强度数值是不同的。

4. 典型的地基载荷试验P-S曲线可以将土体的变形分成顺序发生的三个阶段，简述这三个阶段的特征。

答：
采用荷载P和沉降S的关系曲线说明，如图所示，从荷载开始施加至地基发生破坏，地基的变形经过了三个阶段：①压缩阶段。

相应于P-S曲线的oa部分，由于荷载较小，地基主要产生压密变形，荷载与沉降关系接近于直线，此时土体中各点的剪应力均小于抗剪强度，地基处于弹性平衡状态。

②剪切阶段。

相应于P-S曲线的ab部分，当荷载增加到超过a点压力时，荷载与沉降之间成曲线关系，此时土中局部范围内产生剪切破坏，即出现塑性变形区。

随着荷载增加，剪切破坏区逐渐扩大。

③破坏阶段。

相应于P-S曲线的bc部分，在这个阶段塑性区已经发展形成已连续的滑动面，荷载略有增加沉降便急
剧增加，地基丧失稳定。

相应于地基土中应力状态的三个阶段，有两个界限荷载：前一个相当于从压缩阶段过度到剪切阶段的界限荷载Pcr，称为临塑荷载，它是P-S曲线上a点对应的荷载；后一个相当于从剪切阶段过度到破坏阶段的界限荷载Pu，称为极限荷载，它是P-S曲线上b点对应的荷载。

四、论述题
1. 论述传统的和规范推荐的两种单向压缩分层总和法的异同点。

答：论述要点：①说明传统的单向压缩分层总和法计算地基沉降的基本原理。

②说明传统的单向压缩分层总和法的分层方法；压缩层确定方法与沉降量求解计算公式。

③说明规范推荐的单向压缩分层总和法所提出的三个问题：地基平均附加应力系数；地基沉降计算深度的新标准；地基沉降经验系数。

④规范推荐的沉降计算公式表达与说明。

⑤两种方法的相同点：都采用侧限条件下的地基土压缩性指标，对地基分层线性化后进行沉降计算，计算原理相同；若沉降计算深度相同，则两种方法繁简程度相同。

⑥两种方法的不同点：前者按附加应力计算，后者按附加应力图的面积计算；前者按应力比法确定压缩层厚度，后者按变形比法确定压缩层厚度，后者采用了沉降计算经验系数对计算值进行修正。

2. 论述土坡稳定性计算的关键问题及影响土坡稳定性的主要因素。

答：论述要点：①土坡稳定性计算的关键问题围绕下述三个问题论述：正确的计算参数，准确的地质剖面与合理的潜在滑动面。

②影响土坡
稳定性的主要因素包括以下五个方面进行论述：a.土坡作用力发生变化；b.土体抗剪强度的降低；c.地下水变化；d.静水压力的作用；e.因坡脚开挖导致土坡高度和坡脚增大的问题。

五、计算题
某正常固结饱和黏土试样在三轴试验中，围压σ3=200KPa，破坏时主应力差σ1-σ3=280KPa，由固结不排水试验测得孔隙水压力μ=180KPa，有效内摩擦角ψ’=30°，有效粘聚力c’=69KPa。

试计算：①破坏面上的法向应力和剪应力，以及试样中的最大剪应力。

破坏面与最大主应力作用面的夹角αf=45°+ψ’/2=60°
σ1=（σ1-σ3）+σ3=480KPa
破坏面上的正应力σ=0.5（σ1+σ3）+0.5（σ1-σ3）cos2αf=270KPa 剪应力τ=0.5（σ1-σ3）sin2αf =121KPa
τmax=0.5（σ1-σ3）=140KPa
此时，作用方向与最大主应力作用面成45°。

②破坏面为什么不是发生在最大剪应力作用面上的理由。

αf=60°的平面上：
σ’=σ-μ=90KPa
抗剪强度τf=σ’tanψ’+ c’=121KPa
可见在αf=60°的平面上的剪应力等于这个面上的抗剪强度，故试样会在此面上破坏。

αf=45°的平面上：
σ=0.5（σ1+σ3）+0.5（σ1-σ3）cos2αf=340KPa
σ’=σ-μ=160KPa
抗剪强度τf=σ’tanψ’+ c’=161KPa
由于剪应力在这个面上τmax=0.5（σ1-σ3）=140KPa
可见在αf=45°的平面上的剪应力小于这个面上的抗剪强度，故试样不会在此面上破坏。