大工16秋《土力學與地基基礎(chǔ)》期末考試復(fù)習題

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機 密★啟用前 大連理工大學網(wǎng)絡(luò)教育學院 2016年秋《土力學與地基基礎(chǔ)》 期末考試復(fù)習題 ☆ 注意事項：本復(fù)習題滿分共：400分。 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(yīng)力直接相關(guān) B．土抗剪強度與該面上有效正應(yīng)力成正比 C．剪切破裂面發(fā)生在最大剪應(yīng)力作用面上 D．破裂面與小主應(yīng)力作用面夾角為45+/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(yīng)力和應(yīng)變 5、按地基承載力確定基礎(chǔ)底面積時，傳至基礎(chǔ)底面上的荷載效應(yīng)（ ）。 A．按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)標準組合 B．按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的準永久組合 C．應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)基本組合，采用相應(yīng)分項系數(shù) D．應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)基本組合，其分項系數(shù)均為1.0 6、墻下條形基礎(chǔ)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．100kPa B．120kPa C．170kPa D．150kPa 7、計算土中自重應(yīng)力時，地下水位以下的土層應(yīng)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(yīng)力狀態(tài)的摩爾應(yīng)力圓與抗剪強度包線相切，則表明土中該點（ ）。 A．任一平面上的剪應(yīng)力都小于土的抗剪強度 B．某一平面上的剪應(yīng)力超過了土的抗剪強度 C．在相切點代表平面上，剪應(yīng)力等于抗剪強度 D．在最大剪應(yīng)力作用面上，剪應(yīng)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φ=0分析法，這時土的抗剪強度指標應(yīng)該采用（ ）方法測定。 A．三軸固結(jié)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水條件不良時，宜選擇（ ）試驗。 A．不固結(jié)不排水剪 B．固結(jié)不排水剪 C．固結(jié)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(jié)不排水剪切試驗，其圍壓σ3分別為50、100、150kPa，最終測得的強度有何區(qū)別？（ ）。 A．σ3越大，強度越大 B．σ3越大，孔隙水壓力越大，強度越小 C．與σ3無關(guān)，強度相似 D．以上說法都不正確 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、計算擋土墻壓力時，荷載效應(yīng)（ ）。 A．按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)標準組合 B．按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)準永久組合 C．按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合，采用相應(yīng)的分項系數(shù) D．按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)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(jié)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(zhuǎn)到另一種狀態(tài)的分界含水量稱為________。粘性土由________轉(zhuǎn)到________的界限含水量稱為液限。 3、已知某土樣的壓縮系數(shù)，則該土屬________土，若該土樣在自重應(yīng)力作用下的孔隙比為，則該土樣的壓縮模量為________。 4、土的抗剪強度需由試驗確定。試驗可分為_________和_________。 5、飽和軟粘土的靈敏度可以用________試驗或_________試驗求得。 答案解析： 1、欠固結(jié) 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(nèi)試驗 5、無側(cè)限壓縮 十字板剪切 6、如果土層在自重作用下的固結(jié)過程已經(jīng)完成，而且歷史上也未承受過比自重應(yīng)力大的應(yīng)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ω＝55％，ωL＝50％，ωP＝31.5％，則IP＝_________，IL＝_________。 9、土抗剪強度由試驗確定，一般來講室內(nèi)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為飽和軟粘土的_______。 答案解析： 6、正常固結(jié) 7、固相 液相 氣相 8、18.5 1.27 9、直剪試驗 三軸剪切試驗 無側(cè)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(yīng)力大的應(yīng)力(例如冰川覆蓋)，后來應(yīng)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(zhuǎn)到另一種狀態(tài)的分界含水量稱為_______。粘性土由_______轉(zhuǎn)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，當偏心距時，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(fù)的現(xiàn)象稱為粘性土的_______。 答案解析： 11、超固結(jié) 12、界限含水量 固態(tài) 半固態(tài) 13、均勻 梯形 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？ 2、朗肯土壓力理論與庫倫土壓力理論之間的異同點是什么？ 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，而在路基外的洼地隆起，試說明產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因。 4、土的自重應(yīng)力在任何情況下都不會引起土層的變形嗎？為什么？ 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(nèi)摩擦角變大；（2）外摩擦角變小；（3）填土面傾角增大。 6、試根據(jù)土中應(yīng)力理論，闡述均布條形荷載下地基中附加應(yīng)力的分布規(guī)律。 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：（1）若采用快速施工，驗算竣工時地基穩(wěn)定性應(yīng)采用什么試驗方法確定土的抗剪強度指標？為什么？（2）若采用慢速施工，驗算竣工時地基穩(wěn)定性應(yīng)采用什么試驗方法確定土的抗剪強度指標？為什么？ 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(nèi)摩擦角變大；（2）外摩擦角變?。唬?）填土面傾角增大。 9、土骨架包括哪幾部分結(jié)構(gòu)，為什么把結(jié)合水劃入土骨架結(jié)構(gòu)中？ 1、分層總和法，即在地基沉降計算深度范圍內(nèi)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(chǔ)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(cè)向變形，采用側(cè)限條件下的壓縮性指標。 2、（1）兩種理論分別根據(jù)不同的假設(shè)，以不同的分析方法計算土壓力，只有在最簡單的情況下，兩種計算結(jié)果才相同，否則將得出不同的結(jié)果。（2）朗肯土壓力理論應(yīng)用半空間中的應(yīng)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(dǎo)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答：粘性地基強度性狀是很復(fù)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(guān)。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(chǎn)生的孔隙水壓力無法消散，土體中剪應(yīng)力超過了飽和軟粘土不固結(jié)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、土中自重應(yīng)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(yīng)力作用下已經(jīng)完成壓縮固結(jié)，土自重應(yīng)力不會引起土層的變形。對于欠固結(jié)土，由于沉積后經(jīng)歷年代時間不久，其自重固結(jié)作用尚未完成，自重應(yīng)力會引起土層的變形。地下水位下降，使地基中有效自重應(yīng)力增加，從而也會引起土層的變形。 5、（1）根據(jù)庫倫土壓力理論，在G保持不變的情況下，當增加時，θ－減小，其所對應(yīng)的邊也減小，可知主動土壓力減小。同理，被動土壓力增加。（2）外摩擦角變小，主動土壓力減小。被動土壓力增加。（3）填土面傾角增大，主動土壓力增加。 6、（1）不僅發(fā)生在荷載面積之下，而且分布在荷載面積以外相當大的范圍之下，這就是所謂地基附加應(yīng)力的擴散分布；（2）在離基礎(chǔ)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為最大，隨著距離中軸線愈遠愈??；（3）在荷載分布范圍內(nèi)之下任意點沿垂線的值，隨深度愈向下愈小。 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(fù)雜的，不同的試驗方法以及試驗條件會導(dǎo)致不同的強度指標。（1）采用快速施工時，地基土的透水性較差，故可采用不固結(jié)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(jié)不排水或固結(jié)快剪試驗來確定強度指標。 8、（1）根據(jù)庫倫土壓力理論，在G保持不變的情況下，當增加時，θ－減小，其所對應(yīng)的邊也減小，可知主動土壓力減小。同理，被動土壓力增加。（2）外摩擦角變小，主動土壓力減小。被動土壓力增加。（3）填土面傾角增大，主動土壓力增加。 9、土骨架是指土的固體顆粒、結(jié)合水及其他膠結(jié)物質(zhì)的總和。把結(jié)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(zhì)量為98g，烘干后質(zhì)量為77.5g，土粒相對密度為2.65。計算土的天然密度、干密度、飽和密度、有效密度、天然含水量、孔隙比、孔隙率及飽和度。 解：已知 2、某砂土土樣的密度為1.77，含水量為9.8%，土粒相對密度為2.67，烘干后測定最小孔隙比為0.461，最大孔隙比為0.943，試求孔隙比和相對密實度，并評定該砂土的密實度。 解 ∵ ∴所以該砂土的密實度為中密。 3、一個體積為的原狀土樣，其濕土質(zhì)量為0.1kg，烘干后質(zhì)量為0.07kg，土粒相對密度為2.7，土的液限，塑限。 求：(1)土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)，并確定該土的名稱和狀態(tài)。 (2)設(shè)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 (2)壓密前干密度 由，得： 壓密前孔隙比： 壓密后孔隙比： 孔隙比減少： 4、有一砂層，其天然飽和重度，土粒相對密度為2.7，試驗測得此砂最松時裝滿1000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，得，得 砂最松時，砂礫體積 砂最密時，砂礫體積： 5、某工程地基的土層分布、地下水位及各層土的天然重度、靜止側(cè)壓力系數(shù)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(yīng)力及側(cè)向自重應(yīng)力分布圖。 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(yīng)力： 的分布圖如圖3(a)所示。 (2)計算土層不同位置的側(cè)向自重應(yīng)力： 的分布圖如圖3(b)所示。 由于B點上下值不同，所以分布圖在B點出現(xiàn)突變。 6：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(chǔ)中點O下的附加應(yīng)力：在基底處為240KPa,基巖頂面為160KPa。粘土地基的孔隙比。滲透系數(shù)。求地基沉降量與時間的關(guān)系。 圖2 地基示意圖 解：1、土層的最終沉降量為： 2、附加應(yīng)力的比值為： 3、假定地基平均固結(jié)度分別為25%、50%、75%和90% 4、計算時間因子 由與查圖(書P125)曲線橫坐標可得0.04，0.175，0.45，0.84 5、計算相應(yīng)的時間 地基土的壓縮系數(shù)： 滲透系數(shù)單位換算： 計算固結(jié)系數(shù)： 時間因子： 計算相應(yīng)時間： 列表計算： 系數(shù) 時間因子 時間 沉降量 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 0.84 38.2 19.17 得到關(guān)系曲線如圖3所示： 圖3 地基沉降與時間關(guān)系圖 7：不透水非壓縮巖層上面有一層厚10m的正常固結(jié)飽和粘土層，由于地面上條形荷載的作用，在該層中產(chǎn)生的附加應(yīng)力如圖4所示。已知該土層的物理力學性質(zhì)為：初始孔隙比，壓縮系數(shù)，滲透系數(shù)。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： 由于近似作為單向固結(jié)計算，把附加應(yīng)力圖形作為初始超孔隙水壓力圖形，所以： 圖5 (a)豎向自重應(yīng)力分布圖 (b)側(cè)向自重應(yīng)力分布圖 8、某矩形地基，長度2.0m，寬度為1.0m，作用有均布荷載P=100kPa，如圖6所示。計算此矩形面積的角點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(yīng)力。 圖6 計算基底壓力圖 解：1、計算角點A下的應(yīng)力 ，，查表得應(yīng)力系數(shù)。所求應(yīng)力為： 2、計算邊點E下的應(yīng)力 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： ，，查得應(yīng)力系數(shù)。所求應(yīng)力為： 3、計算中心點O下的應(yīng)力 作輔助線，將原來矩形ABCD劃分為四個相等的小矩形OEAJ、OJDI、OICK和OKBE。 在小矩形OEAJ中： ，，查得應(yīng)力系數(shù)。所求應(yīng)力為： 4、計算矩形面積外F點下的應(yīng)力 作輔助線，將原來矩形ABCD劃分為兩個長矩形FGAJ、FJDH和兩個小矩形FGBK、FKCH。 在長矩形FGAJ中： ，，查得應(yīng)力系數(shù)。 在小矩形FGBK中： ，，查得應(yīng)力系數(shù)。 所求應(yīng)力為： 5、計算矩形面積外G點下的應(yīng)力 作輔助線BH、HG和CH，將原來矩形ABCD劃分為一個大矩形GADH和一個小矩形GBCH。 在大矩形GADH中： ，，查得應(yīng)力系數(shù)。 在小矩形GBCH中： ，，查得應(yīng)力系數(shù)。 所求應(yīng)力為： 9、已知地基中某點受到大主應(yīng)力、小主應(yīng)力的作用，試求：（1）最大剪應(yīng)力值及最大剪應(yīng)力作用面與大主應(yīng)力面的夾角；（2）作用在與小主應(yīng)力面成30角的面上的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力。 解 （1）摩爾應(yīng)力圓定點所代表的平面上的剪應(yīng)力為最大剪應(yīng)力，其值為： 該平面與大主應(yīng)力作用面的夾角為 （2）若某平面與小主應(yīng)力面成30，則該平面與大主應(yīng)力面的夾角為： 該面上的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力計算如下： 10、某土壓縮系數(shù)為0.16MPa-1，強度指標。若作用在土樣上的大小主應(yīng)力分別為和，問：（1）該土樣是否破壞？（2）若小主應(yīng)力為，該土樣能經(jīng)受的最大主應(yīng)力為多少？ 解 （1）破裂角 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(yīng)力為，則該土樣經(jīng)受的最大主應(yīng)力為： 10、已知：地基土的抗剪強度指標。求：當?shù)鼗心滁c的最大主應(yīng)力，而小主應(yīng)力為多少時，該點剛好發(fā)生剪切破壞？ 解 根據(jù)題意得到： 11：已知地基土中某點的最大主應(yīng)力為，最小主應(yīng)力為。繪制該點應(yīng)力狀態(tài)的莫爾圓。求最大前應(yīng)力值及作用面的方向，并計算與最大主應(yīng)力面呈夾角的斜面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。 解：(1)取直角坐標系，在橫坐標上按比例確定和位置，以作為圓心，以作為半徑，可以繪出摩爾應(yīng)力圓，如圖7 所示。 圖7 (2)最大剪應(yīng)力計算： 最大剪應(yīng)力的作用方向，在莫爾應(yīng)力圓上位于圓的頂點，與最大主應(yīng)力面和最小主應(yīng)力面的夾角為，在單元體上為。 (3)當時，帶入前面的公式： 12、已知某住宅區(qū)擋土墻高，墻背垂直光滑，填土面水平，填土物理力學指標為：，，，試求主動土壓力大小及各合力方向，作用位置，并繪出土壓力強度分布圖。 解：(1)計算主動土壓力系數(shù)： (2)確定土壓力強度分布 A處， B處， 繪出分布圖如圖8所示。 受拉區(qū)深度： (3)求總主動土壓力：上部土壓力負值忽略不計。 大小為： 作用點距墻踵： 土壓力強度分布及合力大小、方向、位置如圖8所示。 圖8 土壓力強度分布圖 13、某三級公路有一段陡坡路堤，其橫斷面如圖4所示。已知填料容重，基底摩擦系數(shù)，堤頂荷載為汽車-15級。試計算該路堤是否穩(wěn)定。 圖9 用傳遞系數(shù)法驗算陡坡路堤穩(wěn)定性示意圖 解：計算汽車-15級荷載的換算土柱高，將換算的土柱高布置在全路基頂寬上。 設(shè)路堤沿原地面滑移，采用傳遞系數(shù)法，將堤身劃分為4塊，取安全系數(shù)，按公式下面的公式計算各塊的剩余下滑力，列于表中。 表1 陡坡路堤的穩(wěn)定性計算表 土塊編號 () () 1 5.25 98.2 33 --- --- --- 28.5 2 36.00 673.2 41 -8 1.033 29.4 316.6 3 97.50 1823.3 2130′ 1930′ 0.841 266.3 418.8 4 20.19 377.6 6 1530′ 0.882 369.4 294.7 由于最后一塊的剩余下滑力，路堤不穩(wěn)定，需加以處理，可以采取支擋或加固措施。 2016年秋季《土力學與地基基礎(chǔ)》課程期末復(fù)習題第16頁 共17頁