2006-2007学年第一学期土力学期末试卷

（地质工程专业04级）

学号_______________专业_______________姓名_______________成绩_______________

一、填空题（每格0.5分，共6分）

1. 土的结构一般有____单粒______、______絮状_____和________分散 ___________等三种，其中______絮状_____结构是以面～边接触为主的。

2. 渗透变形可分为___流土_____和_____管涌 ________两种基本形式。前者一般发生在__渗流溢出处____，后者发生在______砂砾中______________。

5. 挡土墙的土压力按墙背位移情况可分为 静止土压力 、 主动土压力 、 被动土压力 三种。

4. 分析土坡稳定的瑞典条分法与简化毕肖普法的不同点是_ 条间力假设不同，瑞典条分法忽略条间力，简化毕肖普条分法仅忽略条间竖向力。

二、选择题（每题1分，共5分）

1. 含水率高的土，它的饱和度是： （ B ）

Ａ、一定也大，Ｂ、不一定，Ｃ、反而小。

2．粘性土塑性指数的大小主要取决于（ ）含量的多少。 （ B ）

Ａ、粉粒； Ｂ、粘粒； Ｃ、胶粒。

3. 甲、乙两土样，高均为１０厘米。作用在土样上、下两面的水头差均为５厘米，但甲土样的渗透系数比乙大，则它们中产生的单位渗流力之间的关系为： （ B ）

1

Ａ、j甲＞j乙 Ｂ、j甲＝j乙 Ｃ、j甲＜j乙

4. 正常固结饱和粘土CU三轴试验时总应力与有效应力强度指标的关系有 （ A ）

Ａ、φˊ>φcu， ccu= cˊ Ｂ、φˊ <φcu， ccu= cˊ Ｃ、 φˊ >φcu， ccu> cˊ Ｄ、φˊ< φcu，ccu> cˊ

5. 当水库水位骤降，用总应力法验算上游坝坡的稳定性时，宜用 （ B ）

A、快剪强度指标；B、固结快剪强度指标；C、慢剪强度指标

三、简答题（共32分）

1． 对有稳定渗流时的土坡（如图所示），试列举一种稳定性分析方法，并说明该种方法在图示的三个区中其土体容重如何选取？（8分） 答：

以土粒为考察对象，采用土体有效重和渗流力的组合形式来进行有稳定渗流时的土坡稳定性分析。

基于瑞典条分法，采取Ⅱ区中水重和土粒浮力反力之合力代替渗流力对圆心的矩，并忽略渗流力的抗滑作用，可建立

Gw2对圆心的矩来

Fsc'lW'costg'Wi'sinGsin

iiiiiw2iiii1ii2ii3iiii1isati2i3iiic'lh'h'hbcostg'hh'hbsin

该方法为容重代替法。在计算抗滑作用（分子）时，I区采用湿容重，II

2

区采用浮容重，III区采用浮容重；在计算滑动作用（分母）时，I区和III区仍分别采用湿容重和浮容重，但对于II区则采用饱和容重代替。

2. 地基破坏形式有哪几种？各自会发生在何种土类地基？按极限理论公式确定的承载力适用于哪种破坏型式？（8分）

答：

地基破坏形式有整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲剪破坏三种。 （3分） 整体剪切破坏多发生在紧砂和密实粘土地基，局部剪切破坏和冲剪破坏多发生在软弱粘土或松砂土地基。 （3分）

按理论公式确定的承载力适用于整体剪切破坏型式。 （2分） 3．什么叫正常固结土、超固结土和欠固结土？它们是根据什么来判别的？（8分） 答：

根据超固结比OCR来判别，OCR是指前期固结压力pc（即土在历史上曾受到过的最大有效应力）与现有有效应力p’0之比，即

OCR>1, 该土是超固结土 （2分）

OCR=1且现有有效应力p’0等于现有固结应力p0，该土为正常固结土 (2分) OCR=1且现有有效应力p’0小于现有固结应力p0，该土为欠固结土 （2分） 4．在进行抗剪强度试验时，为什么要提出不固结不排水剪（或快剪），固结不排水剪（或固结快剪）和固结排水剪（或慢剪）等三种方法？对于同一种饱和粘土，当采用三种方法试验时，其强度指标相同吗？为什么？ （8分） 答：

抗剪强度试验是用来测定土体的抗剪强度指标。土体的抗剪强度与土的固结程度和排水条件有关，对同一种土，即使在剪切面上具有相同的法向总应力，如果固结程度和排水条件不同，它的抗剪强度也不同。因此为了模拟现场土体的排水条件，将试验分为不固结不排

OCRpc/p0'。 （2分）

水剪（或快剪），固结不排水剪（或固结快剪）和固结排水剪（或慢剪）三种方法。

3

三种试验所得总强度指标不同，用总应力表示的抗剪强度指标会随固结程度和排水条件的不同而不同，但有效强度指标不随之变化。这是由于实际土体抗剪强度

fctan与有效应力有关，

三种试验方法中固结程度和排水条件不同，孔隙水应力

不同，抗剪强度也不同，若采用总应力表示

fctan，抗剪强度随排水条件的变化

只能反映在抗剪强度指标上，因此三种试验所得总强度指标不同。

四、计算题（共57分）

1 .已知某土的密度为1.92g/cm3，含水率为19.2%, 土粒比重为2.70，试计算1cm3土体中，其固体,液体和气体所占的体积各为多少？该土体的孔隙比，孔隙率，饱和度各为多少？（7分）

解：

1.92g/cm3 w19.2% Gs2.7 V1cm3

d1w1.61g/cm3 （1分）

msdV1.61g mwwms0.309g

Vsmsms0.597cm3Gsw （1分）

s3VVV0.403cms v

eVv0.675Vs （1分）

Vw

mww0.309cm3 （1分）

nVv100%40.3%V （1分）

3VVVV0.094cmasw （1分）

SrVw76.7%Vv （1分）

2. 土样A 和B盛于容器中，通过土样A和B的总水头损失△h=40cm,土样A，B的厚度及

4

渗透系数如图所示，试问：

(1) 发生在A土样和B土样中的水头损失分别为多少？ (2) 土样A和B各受多大渗流力？

(3) 若土样A和B的饱和容重分别为γsatA=19.6kN/m3，γsatB=21.6kN/m3，则土样A和B是否会发生流土现象？（１５分）

解：

hAhBhhBhAkkBAhhB A⑴ hAhB40cm 3hA5hB

hA25cm

hB15cm （4分）

jAw ⑵ ⑶

A试样底部：

2'hhhh0.6KN/m0satAwAsatBwBwAwB A

hAh24.5KN/m3jBwB4.9KN/m3hAhB （4分）

所以未发生流土 （4分）

B试样底部：

B'satBwhBwhB2.07KN/m20

所以未发生流土。 （3分） 3 .有一矩形基础，尺寸如图示，基底压力p=200kPa，若已知基础角点Ｍ下深度为z=2

5

ｍ处的附加应力σZ＝47.2kPa，试问基础中点处０以下深度为 z=1ｍ处的附加应力

σZ为多少（5分）

解：

M点下：

zM47.2kPa

m= 6 / 4=3 / 2 n=2 / 4=1 / 2

O点： m=3/2 n=1/2

zO4zM447.2188.8kPa

4. 图示饱和粘土层在大面积堆载240kPa下发生压缩，压缩稳定后卸去堆载，问粘土层回弹以后的孔隙比为多少？若再加载400kPa，问粘土层再加堆载的压缩量是多少？（10分） 解：

（1）

p01'h12'h244kPa （1分）

pcp0p1284kPa （1分）

p400kPa （1分）

6

ece0Cclg 由

pcp0 得

e1ecCslg 回弹后孔隙比

pcpe0CcCslgc0.857p0p0 （2分）

eCslg （2）

pcppCclg00.259p0pc （2分）

S

eH0.28m28cm1e1 （3分）

5 .若试样为饱和的正常固结粘土，固结压力σc＝100kPa, 问图中实线应力圆是什么试验得到的？CU是多少？孔隙压力系数Ａf，Ｂ是多少？试样的剪破角是多少？（10分） 解：

30的UU试验和3c的CU试验得到。 （2分） Cu175/287.5kPa u0 （2分）

B=1 (2分)

sin'

CuCu3fufufuf0.6360'40 （2分）

Af

13f2Cu500.286287.5 （2分）

450'/2650f （2分）

7

6. 图示一重力式挡土墙，墙高10ｍ，墙后填土为无粘性土，其强度指标为Φ=20°,土的湿容重γ＝19kN/m。饱和容重γ

3

sat

＝21kN／ｍ,地下水位距地面４ｍ。填土表面

3

作用着连续均布的超载ｑ＝20kPa。试求作用在墙背上的总压力，并要求绘出压力分布图（注：土压力用朗肯理论计算，不必求作用点位置），水位上下φ相同。（10分） 解： c0

Katg2450/20.49 (1分)

ApqKa9.8kPa (1分) a

Bp aqKaH1Ka47.04kPa （1分）

CpqKaH1Ka'H2Ka79.97kPa （1分） a

水压力

pwCwH258.8kPa （1分）

PPaPw

B 作用在墙背上的总压力

Pa11paApaBH1pa22paCH2494.71kN/m

1PwwH22176.4kN/m2

因此

PPaPw671.11kN/m （3分）

压力分布图 （2分）

8

9