土力学试题及答案 (2).docx

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第1章土的物理性质与工程分类

颗粒级配曲线越平缓,不均匀系数越大,颗粒级配越好。为获得较大密实度,应选择级配良好的土料作为填方或砂垫层的土料。
粘粒含量越多,颗粒粒径越小,比表面积越大,亲水性越强,可吸附弱结合水的含量越
—
多,粘土的塑性指标越大
塑性指标I二w-w,它表明粘性土处于可塑状态时含水量的变化范围,它综合反
p—Lp
映了粘性、可塑性等因素。因此《规范》规定:10<I<17为粉质粘土,I>17为
pp粘土
对无粘性土,工程性质影响最大的是土的密实度,工程上用指标e、D来衡量。
r
在粘性土的物理指标中,对粘性土的性质影响较大的指标是塑性指数I。
决定无粘性土工程性质的好坏是无粘性土的相对密度,它是用指标D来衡量。
r
一w-w
粘性土的液性指标I=-,它的正负、大小表征了粘性土的软硬状态,《规范》
Lw-w
Lp
按I将粘性土的状态划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑。
L
某砂层天然饱和重度丫=20kN/m3,土粒比重G=,并测得该砂土的最大干重
sats
度丫=,最小干重度丫=,,最大孔隙
dmaxdmin
,最小孔隙比e.=。
maxmin
〜2mm,砂土是指大于2mm粒径累计含量不超过全重50%,%。
亲水性最强的粘土矿物是蒙脱石,这是因为它的晶体单元由两个硅片中间夹一个铝片组成,晶胞间露出的是多余的负电荷,因而晶胞单元间联接很弱,水分子容易进入晶胞之间,而发生膨胀。
二问答题
1e
说明三相草图中和的物理概念。
1+e1+e1e
答:代表单元土体中土骨架所占有的体积,代表孔隙在单元土体中所占有的
2
1+e1+e
体积。液限仪测定。
,饱和重度丫,浮重度丫’和干重度丫的物理概念和相互关系,
satd
并比较同一土中的丫、Y、丫’、丫的数值大小。
satd
答:
Y=—gvg
m+Vp
Y=sVwgsatV
mYd=Vs
Y>Y>y
satd
>Y'。
3
11
四、计算题
:环刀体积60cm3,,,土粒
,试计算:天然含水量w,天然重度丫,干重度Yd,孔隙比e。

芒二右皿0-02QN/血Yd=存二右X1°=0^165N/皿
m
W=—w
m
s
-

x100%=
%
11
11
m
s
G
s
60-
e=
-s

=

=

11
11
=,含水量w=15%,土颗粒相对密度G=,试s
计算孔隙比e.
答:设V=1m3,m=Gp=
sssw
m=w-m=*=
ws
+
21
=
-1
e=
-s
=
=,含水量w=%,土粒相对密度G=,s
最小孔隙比e=,最大孔隙比e=,试求沙土的相对密度D。
minmaxr
答:设V=1cm3
s
11
则m=VGp=
sssw
m=wm==
”mm++.
V=—=—sw==
P丫/
max
max
—1

-e
-
-e
min
-
=
10
11
,土粒相对密度G=,置于雨中,若砂样体积不变,
s
饱和度增加到40%,求砂样在雨中的孔隙比。

答:设V=1cm3m=pGV==—s==

d
VV-V
e=芮=〒-=,需在土中加水以便将土夯实,现取
ss
土样1000g,测其含水量为20%,根据施工要求,将土的含水量增加20%,问应在土样内加
m
多少水?答:由w=—wx100%得m=m/(1+w)=1000/(1+)=833gms
s
m=m一m=167g需加水量为Am==*833一167=166g
wswsw
,取原状土60cm3,,,G=,求此土s
的孔隙比和饱和度。答:m=m-m=-=
ws
V=m/p
=
V=
■s
Gp
e=
■s


=


=


=
7.
某土样的干重度丫
=,
含水量w=%,
土粒相对密度d=,求
=wm
==
=1cm3
=GVp
=
■s
■s

pd
y/
d
=
11
m
w
p
w

1
=
第三章地基土

S=一x100%=wx100%==%
rVV--1
vs
的应力与变形
?答:建筑物的荷载是通过自身基础传给地基的。基底压力是作用于基础底面上的荷载效应它与荷载的大小和分布、基础的刚度、基础的埋深以及地基土的性质等多种因素有关。?其定义是什么?答:分为瞬时沉降、固结沉降和次压缩沉降。
四、,计算土层的自重应力,并绘制自重应力的分布图。
解:(1)砂土:
设V二1,则
s1
m=VpG=
s1s1ws1
m=wm=*=
w11s1

w1
cm3
v1
s1



cm3
-1
-w
1+

v1
2)
黏土
13
11
设Vs2
则m=VGp=
s2s2s2w
m=wm=*=
w22s2
11
11
2p
+

=
11
11
ms2-Vs2Pwg=IIP=

11
’测得天然含水量w二24%,,土粒比重
,,。s
。(此时土层全以饱和状态计)、?
解:V=1,m=VGp=
ssssw
m二wmw
=0・24*2・
m
V二一pd


273一1
g-T-77Fg=

0
20
11

11
=g=,埋深2m,受4000kN中心荷载(包括基础自重)的作用,地基为粉砂层,丫二19kN/m3,压缩资料如表所示,试用分层总和法计算地基最终陈降量。
sat
二Y'+
w
.00
细砂
现在的自重应力b—*5+*5—,
c
汛期时的自重应力b—*10—98kPa
c
地下水下降后b—*5+*5—148kPa
1-图所示基础基底尺寸为4mx2m,试求基底平面平均压力P和pmax及Pmin,绘出沿偏
心方向的基底压力分布图。
F+G680+20*2*2*4刁歹解:基底平面平均压力为P—-
A
2*4

J
—125kN/m2
N—G+工F—20x4x2+680—840kN
4m
680kN
2m
M-(工F)——238kN-m
e—M—空—<-—
N8406
NM840238
P—±—土——
maxAW2x41
minX2X42
6

kN/m3

,
解:略。
,,,基础底面附加压力p二240kPa基础底面铺有水
0
砂层,地基为粉质黏土层,,-6cm/s,土层s0
厚8m,底部基岩处附加应力为160Pa,试计算:(1)地基的最终沉降量,(2)计算地基的固结系数。
解:
2E
240+160
2**103
x8=
23
11
土的竖向固结系数c=kE/y=-=-2cm2/s
vsw
10•饱和黏土层厚8m,受大面积荷载p=120kPa作用,该土层初始孔隙比e=,压缩系
数a=-1k=18cm/a,在单面排水条件下问加荷一年的沉降量为多少?
11
1+e1+
解:粘土层的压缩模量为E===
-6
粘土层的最终沉降量为s=y=x106x8000=
18x10-2(1+1)
-6
=120m2/a
s
k(1+e)竖向固结系数c=
vya
w
对于单面排水条件下:
竖向固结时间因数T=寻=罟1=,查表得固结度接近100%,所以加荷
vH282
。
,受大面积荷载p=120kPa作用,该土层初始孔隙比为e=,a=-1,k=,单面排水,问沉降达140mm所需的时间。
1+e1+
解:粘土层的压缩模量为E===
-6
粘土层的最终沉降量为s=zH=xx8000=

s
-2(1+1)
-6
=12m2/a
k(1+e)
竖向固结系数c=
vya
w
26
s140
平均固结度将为卩=—==

TH2093x82
根据U查得T=,在单向排水条件下:t=v==。
zvc12
v
四、计算题
=250kPa,b二lOOkPa,t二40kPa,zxxz
已知土的9二3Oo,c二0,问该点是否剪损。
解:
b
1=
b
3
b+b
——zx
2
b-b
——zx
2
)2丿
+T2
xz
260kPa
90kPa
破坏可能性判断
b
1f
=b
3m
(
tan2450+—+2ctan45。+—
I2丿
=90xtan2450+
300)
2丿
+0
27
11
=270kPa>b=260kPa
1m
所以该点未剪损。
某饱和土样做三轴固结不排水剪切试验,测得剪切破坏时大主应力bJ小主应力b3和
超孔隙水压力u如下表所示,试用有效应力法和总应力法确定c'、9'及C、9。
解:⑴将b1、b3代入粘性土的极限平衡条件
=btan2(450+9)+2ctan45。+二得方程组
(9)
2丿
2丿
11
11
b/kPa)
145
223
b3(kPa)
60
100
u
41
59
145=60tan2(450+9/2)+2ctan(450+9/2)
^223=100tan2(450+9/2)+2ctan(450+9/2)
11
,c=.
(2)将有效应力-u、◎'二◎-u代入极限平衡条件得
1133
104=19tan2(45o+0/2)+2c'tan(45o+0/2)
L164=41tan2(450+0/2)+2c'tan(45o+0/2)
解得申'=,c'=。
对某饱和土试样进行无侧限抗压试验,得无侧限抗压强度为160kPa,如果对同种土进行不固结不排水三轴试验,周围压力为180kPa,问总竖向压应力为多少,试样将发生破坏?
解:总竖向压应力为0=。+Ac=180+160=340kPa时,试样发生破坏。
131
地基容许承载力[c]=p/k==
u
而地基承受的均布荷载p=250kPa<[c]=,所以地基处于稳定状k
态。
第5章挡土墙的土压力计算及稳定性分析
,墙背垂直光滑,墙高6m,墙后填土面水平,其上作用着连续均布荷载q=25kPa,
填土分两层,第一层土为粗砂,天然重度Y1=,内摩擦角01=300,厚度
h1=2m,第二层土为细砂,天然重度丫2
=19kN/m3,内摩擦角0=200,厚度h=4m。
22
地下水位距挡土墙基底2m,饱和重度Y
sat
=20kN/m3,试求:
32
11
c=(q+yh)K=(25+)tan2(450-300/2al11al
=
第二层填土顶面的土压力强度为

绘出主动土压力和水压力分布图;
总的侧压力(土压力和水压力之和)的大小
解:第一层填土顶面和底面的土压力强度为
c=qK=25xtan2(450-300/2)=
a0a1
c=(q+yh)K=(25+)tan2(450-200/2)a111a2
=
Q二(q+Yh+yh)K二(25++19x2)tan2(450-200/2)a21122a2

基底处的土压力强度为
11