土力学试卷及参考答案

一、填空题（每空1分，共10分）

1． 在工程中常用_____标准贯入试验________试验来判别天然砂层的密实度。

2． 在土层中，通过土粒传递的粒间应力称为________有效应力____。

3． 土在侧限条件下的压缩性可以用____孔隙比______和_____应力关系曲线（或e-p曲线）____

的关系曲线来表示。

4． 地基的总沉降为____瞬时____沉降、固结沉降和_____次固结_____沉降三者之和。

5． 地基沉降计算深度下限，一般可取地基附加应力等于自重应力的0.2σc。

6． 土中的液态水可分为自由水和__结合水________两大类。

7． 砂土和粘性土的工程分类分别按塑性指数行。

二、选择题（每小题1分，共10分）

1．建筑物基础作用于地基表面的压力，称为（ A ）

A、基底压力 B、基底附加压力 C、基底净压力 D、附加压力

2．在土的三相比例指标中，直接通过试验测定的是（B ）

A、Gs，w ，e B、Gs，w，? C、Gs，? ，e D、?，w，e

3．地下水位长时间下降，会使（ A ）

A、地基中原水位以下的自重应力增加 B、地基中原水位以上的自重应力增加

C、地基土的抗剪强度减小 D、土中孔隙水压力增大

4．室内压缩试验的排水条件为（ B）

A、单面排水 B、双面排水 C、不排水 D、先固结，后不排水

5．设条形基础的宽度B，沉降量S，若基底单位面积平均附加压力相同，则（ A）

A、B大S大 B、B大S小 C、B对S无影响 D、无法确定

6．土中一点发生剪切破坏时，破裂面与小主应力作用方向的夹角为（ B ）

1

A、45?

???2 B、45???2 C、45 D、45???

7．在外荷载作用下地基中局部剪切破坏时，基础底面单位面积上所承受的荷载

为（ C ）

A、临塑荷载 B、临界荷载

C、极限荷载 D、以上均不是

8．在地面上修建一座梯形土坝，则坝基的压力分布形状为何种形式（ B ）

A、矩形 B、梯形 C、马鞍形 D、抛物线形

9．基底附加应力及埋深相同，但基底面积不同的两个基础，它们的沉降量有何不同（ C ）

A、面积大的沉降量大 B、面积小的沉降量大

C、两基础沉降量相同 D、面积大的沉降量小

10．下列三个土样，液性指数均为0.25，其w、wp如下，不属于粘性土的是（ D ）

A、w=35%，wp=30% B、w=30%，wp=26% C、w=25%，wp=22%

D、w=35%，wp=33%

三、名词解释（每小题3分，共15分）

1． 压缩系数a：指在单位压力增量作用下土孔隙比的减小值。即a???e。 ?p

2． 超固结土：指该土层历史上曾经受过大于现有覆盖土重的前期固结压力的土。

3． 相对密实度 ：是用于判断级配不同砂土的密实程度的指标，用天然孔隙比e与一种砂土在最松散和最密实状态下的孔隙比的相对大小来描述，即D?emax?e emax?emin

四、简述题（每小题10分，共30分）

1． 为什么把土中应力分为自重应力、附加应力、有效应力和孔隙水压力？并由此简述土

固结的过程。

答：地基中某一深度处的土体在上覆土体自重应力的作用下完成固结压缩后处于一种稳定状态，当地表修建建筑物后，结构物的重量通过基础传递到地基土体后产生一个额外的应力，称之为地基土体的附加应力。该附加应力由土体颗粒和土体空隙中的水来共同承担，其中土颗粒承担的部分称为有效附加应力，空隙水承担的则称为孔隙水压力。正是由于有效附加应力的作用才导致土体的压缩变形，结果使土体孔隙体积减小，孔隙中多余的水被挤压排除，孔隙水压力逐渐消散降低。因此土体固结的过程就是土体有效应力不断增大而孔隙水压力不断消散的过程，只有区分出土体的自重应力、附加应力、有效应力和孔隙水压力，才能真正把握住土体固结的本质。

2

2． 简述分层总和法计算地基沉降的步骤。

答：分层总和法计算地基沉降的步骤为：

（1）、按比例绘制地基土层分布剖面图和基础剖面图；

（2）、计算地基土的自重应力，并将计算结果按比例绘制于基础中心线的左侧；

（3）、计算基础底面的接触压力；

（4）、对地基土体进行分层，每层厚度不大于0.4b，同时地下水面和不同土体的界面必须是分层面；

（5）、计算基础底面的附加应力，并将计算结果按比例绘制于基础中心线的右侧；

（6）、确定地基土受压层深度。一般土体中以附加应力等于自重应力的0.2倍处的深度为计算深度，对于软土则为0.1倍处深度为计算深度；

（7）、计算各土层的压缩量；

（8）、计算地基的最终压缩量：把地基受压层范围内各土层压缩量相加即可。

3． 何谓液、塑限含水率？分别说明它们的测定方法及意义。

答：液限含水率是指粘性土呈塑态与半固态之间的分界含水率。测定方法为：（1）搓条法：取8-10g试样，放在毛玻璃板上用手掌滚撮，当土条撮成直径为3mm时刚好产生裂缝并开始段裂，则此时土条的含水率即为塑性含水率。（2）液、塑性联合测定仪：制备3份不同稠度的试样，试样的含水率分别接近液限、塑限和两者的中间状态，用76g质量的圆锥式液限仪分别测定三个试样的圆锥下沉深度和相应的含水率，然后以含水率为横坐标，圆锥下沉深度为纵坐标，将二者之间的关系绘制于双对数坐标纸上，并将三点连成一条直线，则圆锥下沉量为2mm所对应的含水率即为塑限含水率。

液限含水率是指粘性土呈液态与塑态之间的分界含水率。测试方法为：（1）锥式液限仪法：如前所述，得到含水率和圆锥下沉深度的关系曲线后，查得圆锥下沉深度为10mm时所对应的含水率即为液限含水率。（2）碟式液限仪法：将制备好的试样铺于铜碟前半部分，用调土刀刮成水平，试样厚度为10mm。用特制的开槽器将试样划成V型槽，以每秒两转的速度转动摇柄，使铜碟反复起落，撞击底部。当击数为25次时，V型槽两边的试样合拢长度刚好为13mm时，试样的含水率就是液限含水率。

测定液、塑性含水率的意义：（1）粘性土的液、塑性含水率之间的范围越大，表明该土能吸附结合水越多，土中粘粒含量高或矿物成分吸水能力强。（2）液、塑性含水率之间的差值即塑性指数，是粘性土与粉土定名的标准。

五、计算题（共35分）

1.已知某砂土试样的室内土工试验结果为：土的密度??1.82g/cm，土粒比重3

Gs?2.65，土的含水率w?24.3%。求其余六个物理性质指标：

（8分） e ， n ， Sr ， ?d ， ?sat ， ?? 。

3

解：假设V=1cm，则由??3m?1.82，得到m=1.82g…………………1分 v

由??mwm?ms??0.243，得到mw?0.36g…………………2分 msmsvw?0.36cm3ms?1.46g,

msm?s?2.65vs?0.55vs?wvs由 ，得到 …………………………3分 vv?0.45v?vs?vv?1Gs?

所以按照定义则有：e?vv0.45??0.82…………………………………4分 vs0.55

n?vv0.45v0.36??0.45,Sr?w??100%?80%……………………6分 v1vv0.45

msm?mw?1.46,?sat?s?1.91,?/??sat??w?0.91…………8分 vv?d?

2.某矩形基础，长2m，宽1m，相关参数如图所示。计算此矩形基础底面中心点及长边中点下，深度z＝1.0m处的附加应力值。（基底水平面处的附加应力系数?c请查表）（9分）

解：基底压力：p? 16kN/m3 N1440??d??20?1?740kpa……………………1分 b?l1?2

基底附加应力：p0?p??d?740?16?1?724kpa…………… 3分 4

基底中心点1m深处附加应力：

?c?4??p0?4?f(11,)?724?4?0.1202?724?348.1kpa………… 6分 0.50.5

11

11基底长边中心点下1m深处的附加应力： ?c?2??p0?2?f(,)?724?2?0.1752?724?253.7kpa………… 9分

3.某干砂试样进行直剪试验，当?=300kPa时，测得?f=200kPa。求：①砂的内摩擦角?；②破坏时的大、小主应力；③大主应力与剪切面所形成的角度?。（6分） 解：

???1??3?1??3???cos2???22?由题目条件可知：?解之，得到： ?1??3???f?sin2??2?????45???2??f??tan?

???33.69?..................................1分??.......................1分???61.85.......... ?.................2分??1?673.5kpa..........

???191.6kpa...........................2分?3

4.某挡土墙的墙壁光滑（?=0），直立。

墙高7.0m，墙后有两层填土，性质如

图所示，地下水位在填土表面下3.5m

处，与第二层填土面平齐。填土表面

作用有q=100kPa的连续均布荷载。

试求作用在墙上的总主动土压力、水

q=100kPa 7.0

压力及其作用点位置。（12分）

解：

eAa?qKa1?100?tg2?45???32?2 2分 ??100?tg29?30.7KPa2?

eBa上?eAa??hKa1?30.7?16.5?3.5?tg229?48.4KPa 4分 eBa下?(q??1h1)Ka2?(100?16.5?3.5)tg230?52.58KPa 6分

1h2)tg230?(100?16.5?3.5?9.25?3.5)? 3

11 ?(100?25.75?3.5)??190.125??63.4KPa 8分 33

11 Pa?(20.7?48.4)?3.5?(52.58?63.4)?3.5 22

3.5(30.7?48.4?52.58?63.4)?341.3KPa 10分 ?2

1uw??35?3.5?61.25KPa 2

3.5?1.17m (距墙底) 12分 水压力合力作用点: 3 eca?(q??1h1??/2

土力学及地基基础标准试卷（一）

（考试时间150分钟）

第一部分选择题

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。

1．用粒径级配曲线法表示土样的颗粒组成情况时，若曲线越陡，则表示土的 ( ) 6

A．颗粒级配越好 B．颗粒级配越差

C．颗粒大小越不均匀 D．不均匀系数越大

2．判别粘性土软硬状态的指标是 ( )

A．塑性指数 B．液性指数

C．压缩系数 D．压缩指数

3．产生流砂的充分而必要的条件是动水力 ( )

A．方向向下 B．等于或大于土的有效重度

C．方向向上 D．方向向上且等于或大于土的有效重度

4．在均质土层中，土的竖向自重应力沿深度的分布规律是 ( )

A．均匀的 B．曲线的

C．折线的 D．直线的

5．在荷载作用下，土体抗剪强度变化的原因是 ( )

A．附加应力的变化 B．总应力的变化

C．有效应力的变化 D．自重应力的变化

6．采用条形荷载导出的地基界限荷载P1/4用于矩形底面基础设计时，其结果 ( )

A．偏于安全 B．偏于危险

C．安全度不变 D．安全与否无法确定

7．无粘性土坡在稳定状态下（不含临界稳定）坡角β与土的内摩擦角υ之间的关系是

( )

7

A．β<υ B．β=υ

C．β>υ D．β≤υ

8．下列不属于工程地质勘察报告常用图表的是 ( )

A．钻孔柱状图 B．工程地质剖面图

C．地下水等水位线图 D．土工试验成果总表

9．对于轴心受压或荷载偏心距e较小的基础，可以根据土的抗剪强度指标标准值υk、Ck按公式确定地基承载力的特征值。偏心距的大小规定为（注：Z为偏心方向的基础边长） ( )

A．e≤ι/30 B．e≤ι/10

C．e≤b/4 D．e≤b/2

10.对于含水量较高的粘性土，堆载预压法处理地基的主要作用之一是 ( )

A．减小液化的可能性 B．减小冻胀

C．提高地基承载力 D．消除湿陷性

第二部分 非选择题

11.建筑物在地面以下并将上部荷载传递至地基的结构称为____。

12.土的颗粒级配曲线愈陡，其不均匀系数Cu值愈____。

13.人工填土包括素填土、冲填土、压实填土和____。

14.地下水按埋藏条件可分为上层滞水、________和承压水三种类型。

15.在计算地基附加应力时，一般假定地基为均质的、应力与应变成________关系的半空 8

间。

16.前期固结压力大于现有土自重应力的土称为________土。

17.土的抗剪强度指标在室内通过直接剪切试验、三轴压缩试验和________验测定。

18.无粘性土土坡的稳定性大小除了与土的性质有关外，还与____有关。

19.墙后填土为粘性土的挡土墙，若离填土面某一深度范围内主动土压力强度为零，则该深度称为____。

20.确定钢筋混凝土基础的高度和配筋时，上部结构传来的荷载效应应取________极限状态下荷载效应的基本组合。

三、名词解释题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）

21.潜水

22.正常固结土

23.抗剪强度

24.钻探

25.灌注桩

四、简答题（本大题共2小题，每小题5分，共10分）

26.什么叫土的压缩性？土体压缩变形的原因是什么？

27.哪些情况下桩产生负摩擦阻力？

五、计算题（本大题共7小题，共50分）

28.在对某地基土进行试验时，以环刀切取土样。土样高度2cm，上、下底面积为50cm?， 9

称得原状土样质量为190g，烘干后土样质量为150g。试计算土样的密度和含水量。若该土样处于饱和状态，试计算土样的孔隙比。（6分）

29.有一柱下单独基础，其基底面积为2.5 x4m? ，埋深d=2m，作用于基础底面中心的荷载为3000kN，地基为均质粘性土，其重度为γ=18kN/m?，试求基础底面处的附加压力P0。(5分)

30.某场地第一层为粘性土层，厚度为4m，其下为基岩，经试验测得粘性土层的平均孔隙比e=0. 700，平均压缩系数a=0.5Mpa。求该粘性土的平均压缩模量Es。现在粘性土层表面增加大面积荷载p= 1OOkPa，求在该大面积荷载作用下粘性土层顶面的最终固结沉降量。（5分）

31.某框架柱采用预制桩基础，如图示，柱作用在承台顶面的荷载标准组合值为Ｆｋ=2600kN，Mk= 300kN·m，承台埋深d=1m，单桩承载力特征值为Ra=700kN。试进行单桩竖向承载力验算。（6分）

-1

32.某土样直剪试验结果为：对应于法向应力50kPa、1OOkPa、200kPa时的抗剪强度分别为27. 5kPa、55. OkPa、110. OkPa;

10

(1)确定该土的抗剪强度指标；（5分）

(2)若地基中某点的σ3=1OOkPa，σ1=280kPa，该点是否已发生剪切破坏？（3分）

(3)当作用在此土中某平面的法向应力为300kPa、剪应力为160kPa时，该面是否会剪切破坏？（3分）

33.某工业厂房柱基础，基底尺寸4×6m?，作用在基础顶部的竖向荷载F= 3000kN，弯矩M=2100kN·m，地质条件及基础埋深如图所示，地下水位于基础底面处，试验算该地基土承载力是否满足要求。(γw= 1OkN/m?，γG= 20kN/ m?)（8分）

34.某挡土墙高7m，墙后填土指标如图示。试采用朗肯土压力理论求作用于墙背上的主动土压力分布（不要求计算土压力合力及作用点）。（9分）

11

土力学及地基基础标准预测试卷（一）答案详解

一、单项选择题

1．B【解析】曲线越陡，表示颗粒大小相差不多，土粒较均匀，颗粒级配越差。

2．B【解析】液性指数是判别粘性土软硬状态的指标，根据液性指数可将粘性土划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑及流塑五种状态。

3．D【解析】只有在动水力抵消了土的有效重度，即两者方向向上且等于或大于土的有效重度时，才会产生流砂。

4．D【解析】σCZ=γz，对于均质土，γ不变，即土的竖向自重应力沿深度成线性分布。

5．C 【解析】土中剪力主要由土粒骨架来承担，即土的抗剪强度的变化主要与有效应力的变化有关。

6．A【解析】极限荷载公式是按条形基础受均布荷载的情况推导而得的，如用于矩形基础时有一定的误差，但结果偏于安全。

12

7．A【解析】只要坡角小于内摩擦角，土坡就稳定，土坡稳定性与坡高无关。

8．C【解析】工程地质勘察报告常用图表有钻孔柱状图、工程地质剖面图、土工试验成果总表和钻孔平面位置图。

9．A

10. C【解析】预压法是通过加速饱和软土排水固结，从而提高其地基承载力，减小沉降量。

二、填空题

11.基础 12．小

13杂填土 14.潜水

15.线性 16.超固结

17.无侧限抗压强度 18.坡角

19.临界深度 20.承载能力

三、名词解释题

21．埋藏在地表以下第一个稳定隔水层以上的具有自由水面的地下水称为潜水。

22.天然土层逐渐沉积到现在地面，经历了漫长的地质年代，在土的自重应力作用下已经达到固结稳定状态，则其前期固结压力等于现有的土自重应力，这类图称为正常固结土。

23.土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，当剪阻力增大到极限值时，土就处于剪切破F坏的极限状态，此时的剪应力也就达到极限，这个极限值就是土的抗剪强度。

24.钻探是用钻机在地层中钻孔，以鉴别和划分地层，也可沿孔深取样，用以测定岩石和土层的物理力学性质的一种勘探方法。

25.灌注桩是直接在所设计桩位处成孔，然后在孔内放置钢筋笼（也有省去钢筋的）再浇灌混凝土而成的桩。

四、简答题

26.什么叫土的压缩性？土体压缩变形的原因是什么？

答：土在压力作用下体积缩小的特性称为土的压缩性。

13

土体产生压缩变形是因为在压缩过程中，颗粒间产生相对移动、重新排列并互相挤紧，同时，土中一部分孔隙水和气体被挤出导致土中孔隙体积减小，产生压缩变形。

27．哪些情况下桩产生负摩擦阻力？

答：产生负摩阻力的情况有以下几种：

(1)位于桩周的欠固结粘土或松散厚填土在重力作用下产生固结；

(2)大面积堆载或桩侧地面局部较大的长期荷载使桩周高压缩性土层压密；

(3)在正常固结或弱超固结的软粘土地区，由于地下水位全面降低（例如长期抽取地下水），致使有效应力增加，因而引起大面积沉降；

(4)自重湿陷性黄土浸水后产生湿陷；

(5)打桩使已设置的临桩抬升。

在上述情况下，土的重力和地面荷载将通过负摩阻力传递给桩。

五、计算题

14

15

1、无粘性土的性质主要取决于颗粒 粒径 的 。

2、用三轴试验测定土的抗剪强度指标，在其它条件都相同的情况下，测的抗剪强度指标值最大的是 固结 排水实验 验，最小的是 不排水不固结 试验。

3、评价粗颗粒土粒径级配的指标有。

4、τf表示土体抵抗剪切破坏的极限能力，当土体中某点的剪应力τ=τf时，土体处 于 极限平衡 状态；τ>τf时，土体处于 破坏 状态；τ<τf时，土体处于 平衡 状态。

5、桩按受力分为 摩擦 。

6、用朗肯土压力理论计算土压力时，挡土墙墙背因垂直填土表面因 水平 。

7、桩的接头方式有和

8、建筑物地基变形的特征有、、和

16

倾斜四种类型。

一、 选择题(每小题2分,共10分)

1、采用搓条法测定塑限时，土条出现裂纹并开始断裂时的直径应为（ ）B

(A)2mm (B)3mm (C) 4mm (D) 5mm

2、《地基规范》划分砂土的密实度指标是（ C ）

(A) 孔隙比 (B) 相对密度 (C) 标准贯入锤击数 (D) 野外鉴别

3、 建筑物施工速度较快，地基土的透水条件不良，抗剪强度指标的测定方法宜选用（ A ）

（A）不固结不排水剪切试验 （B）固结不排水剪切试验 （C）排水剪切试验 （D）直接剪切试验

4、地基发生整体滑动破坏时，作用在基底的压力一定大于（ C ）。

（A）临塑荷载 （B）临界荷载 （C）极限荷载 （D）地基承载力

5、夯实深层地基土宜采用的方法是 ( A )

（A）强夯法 （B）分层压实法 （C）振动碾压法 （D）重锤夯实法

二、 简答题(每小题5分,共20分)

1、直剪试验存在哪些缺点？

2、影响边坡稳定的因素有哪些？

1、答：（1）土坡的边坡坡度。以坡角表示，坡角θ越小越安全，但不经

济。

（2）土坡的边坡高度H，在其它条件都相同的情况下，边坡高度H越小越安全。

（3）土的物理力学性质。如γ，c，φ越大，则土坡越安全

3、产生被动土压力的条件是什么？

4、什么是单桩竖向承载力？确定单桩承载力的方法有哪几种？

三、 计算题(共50分)

1、某土样重180g，饱和度Sr=90%，相对密度为2.7，烘干后重135g。若将该土样压密，使其干密度达到1.5g/cm3。试求此时土样的天然重度、含水量、孔隙比和饱和度。（10分）

2、某独立柱基底面尺寸b×l=4.0×4.0m2, 埋置深度d=1.0m,上部结构荷载条件如图所示，地基土为均匀土，天然重度γ=20k N/m3，试求基础下第二层土的沉降量。（14分）

矩形面积受均布荷载作用时，角点下应力系数α

z/b

l/b 0.6 0.8 1.0 1.2

17

1 0.2229 0.1999

0.1752 0.1516

侧限压缩试验e－p关系

p 0 50kPa 100kPa 200kPa

e 0.89 0.86 0.84 0.81

γ

100 0。1876 75。04 52

3、挡土墙高4m标如图。地下水位距地面以下2m。若填土水平并作用有荷载q=20kN/m2。试求主动土压力Ea,并绘出主动土压力强度分布图。（12分）

q=20kN/m2

2m c2=10 kN/m2

一、填空题(每空1分,共20分)

1、粒径、级配 2、固结排水剪切、不固结不排水剪切

3、不均匀系数、曲率系数 4、极限平衡、破坏、平衡

5、端承桩、摩擦桩 6、垂直、光滑、水平

7、角钢焊接、法兰盘连接、硫磺胶泥连接

8、沉降量 、 沉降差、 局部倾斜、

二、选择题 BCACA

三、简答题

2、答：（1）土样在试验中不能严格控制排水条件，无法量测孔隙水压力；

（2）剪切面固定在剪切盒的上下盒之间，该处不一定是 土样的薄弱面；

（3）试样中应力状态复杂，有应力集中情况，仍按均匀分布计算；

（4）试样发生剪切后，土样在上下盒之间错位，实际剪切面积减小，但仍按初始面积计算。

3、答：（1）土坡的边坡坡度。以坡角表示，坡角θ越小越安全，但不经

济。

（2）土坡的边坡高度H，在其它条件都相同的情况下，边坡高度H越小越安全。

（3）土的物理力学性质。如γ，c，φ越大，则土坡越安全

3、答：挡土墙向着填土方向移动，当达到某一位移量时，墙后填土出现滑裂面，作用在挡土墙上的土压力达到最大值，墙后填土处于极限平衡状态。此时作用在挡土墙的土压力称为被动土压力。

4、答：

（1）单桩竖向承载力是指单桩在外荷载作用下，不丧失稳定，不产生过大变形所能承受的最大荷载。

（2）由桩身材料强度和土对桩支承力综合确定。其中确定土对桩支承力方法主要有：桩的静载荷试验和按静力学公式计算等。

四、计算题(共50分)

1、解：由已知条件可得原土样的三相数值为：

19

m=180g ms=135g mw=180－135=45g

Vs=135/2.7=50cm3 Vw=45 cm3 Vv=45/0.9=50cm3 V=50＋50=100 cm3 土样压密后的三相数值为：V=135/1.5=90cm3 Vv=90－50=40 cm3 Vw=40 cm3 mw=40g m=135＋40=175g

γ=175/90×10=19.4 kN/m3

w=40/135×40%=30%

e=40/50=0.8

Sr=40/40×100%=100%

2、解：基底接触压力：

p=(1536＋4×4×20×1.0)/(4×4)=116 kN/m2

基底附加压力：

p=116－16×1.0=100 kN/m2

计算土层自重应力：

1点σcz1=16×1.0＋20×1.2=40kPa2点σcz2=40＋20×1.2=64kPa

计算土层附加应力：

1点 1.2/2=0.6 查得α=0.2229σz1=4×0.2229×100=89.2 kPa

2点 2.4/2=1.2 查得α=0.1752

σz2=4×0.1752×100=70.1 kPaσz=(89.2＋70.1)/2=79.7 kPa

计算第二层土的沉降量：

由σcz=52 kPa 可得e1=0.859

由σcz＋σz =52＋79.7=131.7 kPa 可得e2=0.830

s=(0.859－0.830)×120/(1＋0.859)=1.87cm

3、解：第一层填土表面处主动土压力强度：

pa0=(q＋γz)tg2(45?－φ1/2)= (20＋0)tg2(45?－30?/2)= 6.6kN/m2

第一层填土底面处主动土压力强度：

pa1=(q＋γ1 h1)tg2(45?－φ1/2)=(20＋19×2)×tg2(45?－30?/2)= 19.14kN/m2 第二层填土顶面处主动土压力强度：

pa2=(q＋γ1 h1)tg2(45?－φ2/2)－2c2 tg(45?－φ2/2)

= (20＋19×2)×tg2(45?－20?/2)－2×10×tg(45?－20?/2)=14.42kN/m2 第二层填土底面处主动土压力强度：

pa2=[q＋γ1 h1＋(γsat－10)· h2]tg2(45?－φ2/2)－2c2 tg(45?－φ2/2)

=[20＋19×2＋(20－10)×2]×tg2(45?－20?/2)－2×10×tg(45?－20?/2)= kN/m2

主动土压力：

20

Ea=1/2×2×(6.6＋19.14)＋1/2×2×(14.42＋24.22)=64.38 kN/m

6.6

19.14

14.42

pa 24.22 P W 20

4、解：（1）确定单桩承载力 Rk按静载荷试验：Rk=600/2=300kN

按经验公式：Rk=qpAp＋up∑qsilsi=1800×0.32＋4×0.3×(1×12＋4.9×10＋

1.6×25＋1×35)=325.2kN 所以取小值，Rk=300kN

（2）单桩平均轴向力验算：

每桩受力：Q=(N＋G)/n=(2130＋2.3×2.6×1.5×20)/8=2309.4/8=288.68kN< Rk=300kN(满足)

(3) 单桩中受最大轴向力桩的验算：

My=M＋Q·H=260＋40×1.5=320kN·m Qmax=(N＋G)/n＋My·xmax/∑xi2=288.68＋320×1/(4×12＋2×0.52)

=359.79kN<1.2 Rk=360kN(满足)

20xx年土力学模拟试卷及答案

一、 填空题(每空1分,共20分)

1、无粘性土的性质主要取决于颗粒的 和。

2、用三轴试验测定土的抗剪强度指标，在其它条件都相同的情况下，测的抗剪强度指标值最大的是 试验，最小的是 试验。

3、评价粗颗粒土粒径级配的指标有

4、τf表示土体抵抗剪切破坏的极限能力，当土体中某点的剪应力τ=τf时，土体处 于 状态；τ>τf时，土体处于 状态；τ<τf时，土体处于 状态。

5、桩按受力分为。

6、用朗肯土压力理论计算土压力时，挡土墙墙背因、因 。

7、桩的接头方式有。

8、建筑物地基变形的特征有、和倾斜四种类型。

二、 选择题(每小题2分,共10分)

21

1、采用搓条法测定塑限时，土条出现裂纹并开始断裂时的直径应为（ ）

(A)2mm (B)3mm (C) 4mm (D) 5mm

2、《地基规范》划分砂土的密实度指标是（ ）

(A) 孔隙比 (B) 相对密度 (C) 标准贯入锤击数 (D) 野外鉴别

3、 建筑物施工速度较快，地基土的透水条件不良，抗剪强度指标的测定方法宜选用（ ）

（A）不固结不排水剪切试验 （B）固结不排水剪切试验 （C）排水剪切试验 （D）直接剪切试验

4、地基发生整体滑动破坏时，作用在基底的压力一定大于（ ）。

（A）临塑荷载 （B）临界荷载 （C）极限荷载 （D）地基承载力

5、夯实深层地基土宜采用的方法是 ( )

（A）强夯法 （B）分层压实法 （C）振动碾压法 （D）重锤夯实法

三、 简答题(每小题5分,共20分)

1、直剪试验存在哪些缺点？

2、影响边坡稳定的因素有哪些？

3、产生被动土压力的条件是什么？

4、什么是单桩竖向承载力？确定单桩承载力的方法有哪几种？

四、 计算题(共50分)

1、某土样重180g，饱和度Sr=90%，相对密度为2.7，烘干后重135g。若将该土样压密，

3使其干密度达到1.5g/cm。试求此时土样的天然重度、含水量、孔隙比和饱和度。（10

分）

2、某独立柱基底面尺寸b×l=4.0×4.0m2, 埋置深度d=1.0m,上部结构荷载条件如图所示，地基土为均匀土，天然重度γ=20k N/m3，试求基础下第二层土的沉降量。（14分） 矩形面积受均布荷载作用时，角点下应力系数α

z/b

l/b 0.6 0.8 1.0 1.2

1 0.2229 0.1999 0.1752 0.1516

侧限压缩试验e－p关系

22

p 0 50kPa 100kPa

200kPa

e 0.89 0.86 0.84 0.81

γ

3、挡土墙高4m地下水位距地面以下2m。若填土水平并作用有荷载q=20kN/m2。试求主动土压力Ea,并绘出主动土压力强度分布图。（12分）

q=20kN/m2

《土力学及基础工程》期末试卷四答案

23

一、填空题(每空1分,共20分)

1、粒径、级配

2、固结排水剪切、不固结不排水剪切

3、不均匀系数、曲率系数

4、极限平衡、破坏、平衡

5、端承桩、摩擦桩

6、垂直、光滑、水平

7、角钢焊接、法兰盘连接、硫磺胶泥连接

8、沉降量 、 沉降差、 局部倾斜、

二、选择题(每小题2分,共10分)

BCACA

三、 简答题(每小题5分,共20分)

1、 答：（1）土样在试验中不能严格控制排水条件，无法量测孔隙水压力；

（2）剪切面固定在剪切盒的上下盒之间，该处不一定是 土样的薄弱面；

（3）试样中应力状态复杂，有应力集中情况，仍按均匀分布计算；

（4）试样发生剪切后，土样在上下盒之间错位，实际剪切面积减小，但仍按初始面积计算。

2、 答：（1）土坡的边坡坡度。以坡角表示，坡角θ越小越安全，但不经济。

（2）土坡的边坡高度H，在其它条件都相同的情况下，边坡高度H越小越安全。

（3）土的物理力学性质。如γ，c，φ越大，则土坡越安全

3、答：挡土墙向着填土方向移动，当达到某一位移量时，墙后填土出现滑裂面，作用在挡土墙上的土压力达到最大值，墙后填土处于极限平衡状态。此时作用在挡土墙的土压力称为被动土压力。

4、 答：

（1）单桩竖向承载力是指单桩在外荷载作用下，不丧失稳定，不产生过大变形所能承受的最大荷载。

（2）由桩身材料强度和土对桩支承力综合确定。其中确定土对桩支承力方法主要有：桩的静载荷试验和按静力学公式计算等。

四、计算题(共50分)

1、 解：由已知条件可得原土样的三相数值为：

m=180g ms=135g mw=180－135=45g

Vs=135/2.7=50cm Vw=45 cm Vv=45/0.9=50cm

土样压密后的三相数值为：V=135/1.5=90cm

mw=40g m=135＋40=175g

γ=175/90×10=19.4 kN/m3

w=40/135×40%=30%

e=40/50=0.8

Sr=40/40×100%=100%

2、解：基底接触压力：

p=(1536＋4×4×20×1.0)/(4×4)=116 kN/m2

24 3 333 V=50＋50=100 cm33 3 Vv=90－50=40 cm Vw=40 cm

基底附加压力：

p=116－16×1.0=100 kN/m2

计算土层自重应力：

1点σ

2点σcz1cz2=16×1.0＋20×1.2=40kPa =40＋20×1.2=64kPa

计算土层附加应力：

1点 1.2/2=0.6 查得α=0.2229

σz1=4×0.2229×100=89.2 kPa

2点 2.4/2=1.2 查得α=0.1752

σz2=4×0.1752×100=70.1 kPa

σz=(89.2＋70.1)/2=79.7 kPa

计算第二层土的沉降量：

由σcz=52 kPa 可得e1=0.859

由σcz＋σz =52＋79.7=131.7 kPa 可得e2=0.830

s=(0.859－0.830)×120/(1＋0.859)=1.87cm

3、 解：第一层填土表面处主动土压力强度：

pa0=(q＋γz)tg(45?－φ1/2)= (20＋0)tg(45?－30?/2)= 6.6kN/m2 22

第一层填土底面处主动土压力强度：

pa1=(q＋γ1 h1)tg(45?－φ1/2)=(20＋19×2)×tg(45?－30?/2)= 19.14kN/m2 22

第二层填土顶面处主动土压力强度：

pa2=(q＋γ1 h1)tg(45?－φ2/2)－2c2 tg(45?－φ2/2)

= (20＋19×2)×tg(45?－20?/2)－2×10×tg(45?－20?/2)=14.42kN/m2 22

第二层填土底面处主动土压力强度：

pa2=[q＋γ1 h1＋(γ

主动土压力：

Ea=1/2×2×(6.6＋19.14)＋1/2×2×(14.42＋24.22)=64.38 kN/m

4

25 sat－10)· h2]tg22(45?－φ2/2)－2c2 tg(45?－φ2/2) =[20＋19×2＋(20－10)×2]×tg(45?－20?/2)－2×10×tg(45?－20?/2)= kN/m2

pa 24.22 P W 20

4、解：（1）确定单桩承载力 Rk

按静载荷试验：Rk=600/2=300kN

按经验公式：Rk=qpAp＋up∑qsilsi=1800×0.32＋4×0.3×(1×12＋4.9×10＋1.6×25＋1×35)=325.2kN 所以取小值，Rk=300kN

（2）单桩平均轴向力验算：

每桩受力：Q=(N＋G)/n=(2130＋2.3×2.6×1.5×20)/8=2309.4/8=288.68kN< Rk=300kN(满足)

(3) 单桩中受最大轴向力桩的验算：

My=M＋Q·H=260＋40×1.5=320kN·m Qmax=(N＋G)/n＋My·xmax/∑xi2=288.68＋320×1/(4×12＋2×0.52)

=359.79kN<1.2 Rk=360kN(满足)

土力学与基础工程

0.土：地球表面的整体岩石在大气中经受长期的风化作用而形成的、覆盖在地表上碎散的、没有胶结或胶结很弱的颗粒堆积物。

1.土的主要矿物成分： 原生矿物：石英、长石、云母

次生矿物：主要是粘土矿物，包括三种类型

高岭石、伊里石、蒙脱石

2.粒径：颗粒的大小通常以直径表示。称为粒径（mm）或粒度。

3.粒组：粒径大小在一定范围内、具有相同或相似的成分和性质的土粒集合。

4.粒组的划分：巨粒(>200mm)

粗粒(0.075~200mm) 卵石或碎石颗粒 (20~200mm)

圆砾或角砾颗粒 (2~20mm)

砂 (0.075~2mm)

细粒(<0.075mm)粉粒(0.005~0.075mm)

粘粒(<0.005mm)

5.土的颗粒级配：土由不同粒组的土颗粒混合在一起所形成，土的性质主要取决于不同粒组的土粒的相对含量。土的颗粒级配就是指大小土粒的搭配情况。

6.级配曲线法：纵坐标：小于某粒径的土粒累积含量

横坐标：使用对数尺度表示土的粒径，可以把粒径相差上千倍的粗粒都表

示出来，尤其能把占总重量少，但对土的性质可能有主要影响的颗粒部分

清楚地表达出来.

7.不均匀系数：可以反映大小不同粒组的分布情况，Cu越大表示土粒大小分布范围广，级配良好。

8.曲率系数：描述累积曲线的分布范围，反映曲线的整体形状

9.土中水-土中水是土的液体相组成部分。水对无粘性土的工程地质性质影响较小，但粘性土中水是控制其工程地质性质的重要因素，如粘性土的可塑性、压缩性及其抗剪性等，都直接或间接地与其含水量有关。

10.结晶水：土粒矿物内部的水。

26

11.结合水：受电分子吸引力作用吸附于土粒表面的土中水。

12.自由水：存在于土粒表面电场影响范围以外的土中水。

13.表示土的三相组成部分质量、体积之间的比例关系的指标，称为土的三相比例指标。主要指标有：比重、天然密度、含水量（这三个指标需用实验室实测）和由它们三个计算得出的指标干密度、饱和密度、孔隙率、孔隙比和饱和度。

14.稠度：粘性土因含水量的不同表现出不同的稀稠、软硬状态的性质称为粘性土的稠度。

15.粘性土的界限含水量：同一种粘性土随其含水量的不同，而分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态。由一种状态转变到另一种状态的分界含水量，叫界限含水量

16.可塑性是粘性土区别于砂土的重要特征，可塑性的大小用土处在可塑状态时的含水量的变化范围来衡量，从液限到塑限含水量的变化范围越大，土的可塑性越好。

17.塑性指数：指的差值（省去%号），即土处在可塑状态的变化范围，用IP表示。

18.塑性指数是粘性土的最基本、最重要的物理指标，其大小取决于吸附结合水的能力，即与土中粘粒含量有关，粘粒含量越高，塑性指数越高（粘土矿物成分、水溶液）。

19.液性指数：粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比，用IL表示。

20.液性指数表证天然含水量与界限含水量间的相对关系，可塑状态的土的液性指数在0~1之间；液性指数大于1，处于流动状态；液性指数小于0，土处于固态或半固体状态。

21.渗透：土孔隙中的自由水在重力作用下发生运动的现象称为水的渗透，而土被水流透过的性质，称为土的渗透性。

22.土渗透性的影响因素：土的粒度成分及矿物成分、合水膜厚度、土的结构构造、水的粘滞度、土中气体

23.渗透水流施于单位土体内土粒上的力称为渗流力、动水压力。

24.当渗流力和土的有效重度相同且方向相反时，土颗粒间的压力等于零，土颗粒将处于悬浮状态而失去稳定。这种现象称为流土，此时的水头梯度成为临界水头梯度icr。

25.流土：是指在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。它主要发生在地基或土坝下游渗流逸出处。

26.管涌指在渗流作用下土体的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发生移动并被带出的现象。主要发生在砂砾土中。

27.土的压实性：指在一定的含水率下，以人工或机械的方法，使土体能够压实到某种密实程度的性质。

28.当含水率较小时，土的干密度随着含水率的增加而增大，而当干密度增加到某一值后，含水率继续增加反而使干密度减小。干密度的这一最大值称为该击数下的最大干密度，此时对应的含水率称为最优含水率

29.地基变形的原因是由于土体具有可压缩性的内在因素和地基受到附加压力的作用的外在因素。

30.只有通过土粒接触点传递的粒间应力，才能使土粒彼此挤紧，从而引起土的变形，而粒间应力又是影响土体强度的一个重要因素，所以粒间应力又称为有效应力。因此，土中自重应力可定义为土自身有效重力在土体中引起的应力。土中竖向和侧向的自重应力 27

一般均指有效自重应力。为简便起见，常把σCZ称为自重应力，用σC表示。

31.基底压力：基础底面传递给地基表面的压力，也称基底接触压力。

32.影响基底接触压力大小和分布的因素：A、地基土种类（土性）。B、基础埋深。C、荷载大小及分布情况。D、地基与基础的相对刚度。E、基础平面形状、尺寸大小

33.基底附加压力：由建筑物建造后的基底压力中扣除基底标高处原有的自重应力后，新增加于基底的压力。

34.附加应力：由建筑物荷载在地基中产生的应力

35.有效应力：通过粒间接触面传递的应力称为有效应力，只有有效应力才能使得土体产生压缩（或固结）和强度。

36.孔隙水应力：饱和土体中由孔隙水来承担或传递的应力定义为孔隙水应力，常用u表示。

孔隙水应力的特性与通常的静水压力一样，方向始终垂直于作用面，任一

点的孔隙水应力在各个方向是相等的。

37.当总应力保持不变时，孔隙水应力和有效应力可以相互转化，即孔隙水应力减小（增大）等于有效应力的等量增加（减小）

38.土的压缩性：地基土在压力作用下体积减小的特性。土体积缩小包括两个方面： ?土中水、气从孔隙中排出，使孔隙体积减小；?土颗粒本身、土中水及封闭在土中的气体被压缩，很小可忽略不计。

39.固结：土的压缩随时间增长的过程称为固结。对于透水性大的无粘性土，其压缩过程在很短时间内就可以完成。而透水性小的粘性土，其压缩稳定所需的时间要比砂土长得多。

40.土的压缩性：在附加应力作用下，地基土产生体积缩小

41.沉降：建筑物基础的竖直方向的位移（或下沉）

42.为了保证建筑物的安全和正常使用，我们必须预先对建筑物基础可能产生的最大沉降量和沉降差进行估算。如果建筑物基础可能产生的最大沉降量和沉降差，在规定的允许范围之内，那么该建筑物的安全和正常使用一般是有保证的；否则，是没有保证的。对后一种情况，我们必须采取相应的工程措施以确保建筑物的安全和正常使用。

43.压缩系数：用单位压力增量所引起的孔隙比的改变，即压缩曲线的割线坡度表征土的压缩性的高低。

44.压缩指数Cc：在较高的压力范围内，压缩曲线近似为一直线，很明显，该直线越陡，意味着土的压缩性越高。

45.压缩模量 Es：土在完全侧限条件下竖向应力增量?p与相应的应变增量?? 的比值——侧限压缩模量，MPa

46.土体如果曾承受过比现在大的压力，其压缩性将降低，也就是说土的应力历史对压缩性有很大影响。

47.变形模量E0：表示土体在无侧限条件下应力应变之比，相当于理想弹性体的弹性模量。 其大小反映了土体抵抗变形的能力，是反映土的压缩性的重要指标之一。

48.变形模量与压缩模量之间的关系：

28

压缩模量Es：土在完全侧限条件下，竖向正应力与相应的变形稳定情况下的竖向应变的比值。

变形模量E0：土在无侧限条件下，竖向正应力与相应的变形稳定情况下的竖向应变的比值。

49.分层总和法的基本假定：土的压缩完全是由于孔隙体积减小导致骨架变形的结果，土粒本身的压缩可忽略不计；土层仅产生竖向压缩，而无侧向变形；土层均质且在土层厚度范围内，压力是均匀分布的；只计算竖向附加应力的作用产生的压缩变形，而不考虑剪应力引起的变形；基底压力是作用于地表的局部柔性荷载，对非均质地基可按均质地基计算。

50.应力历史：土体在历史上曾经受过的应力状态。

51.固结应力：能够使土体产生固结或压缩的应力

52.能够使土体产生固结或压缩的应力：土在历史上曾受到过的最大固结应力pc

53.抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力。

54.破坏准则：土体达到破坏状态时的应力组合称为破坏准则。

55.在直剪试验过程中，不能量测孔隙水应力，也不能控制排水，所以只能以总应力法来表示土的抗剪强度。但是为了考虑固结程度和排水条件对抗剪强度的影响，根据加荷速率的快慢可将之间试验划分为快剪、固结快剪、慢剪

56.直剪试验的缺点：剪切破坏面固定为上下盒之间的水平面；试验中试验的排水程度靠试验速度的快慢控制；由于上下土盒的错动，剪切过程中试样的有效面积减小，使试样中的应力分布不均匀，主应力方向发生变化，当剪切变形较大时这一缺陷表现更为突出。

57.土压力：挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力

58.土压力的大小和分布规律不仅与挡土墙的高度、填土的性质有关还与挡土墙的刚度及其位移的方向与大小密切相关。

59.静止土压力E0、?0

挡土墙为刚性，不动时土处于弹性平衡状态，不产生位移和变形，此时作用在挡土墙上的土压力称为静止土压力。

60.主动土压力 Ea、 ? a

挡土墙背离填土方向转动或移动时，随着位移量的逐渐增加，墙后土体受到的土压力逐渐减小，当墙后填土达到极限平衡状态时，土压力降为最小值，这时作用在挡土墙上的土压力成为主动土压力。

61.被动土压力 Ep、 ? p

挡土墙向填土方向转动或移动时，随着位移量的逐渐增加，墙后土体受到挤压而引起土压力逐渐增大，当墙后填土达到极限平衡状态时，土压力增大为最大值，这时作用在挡土墙上的土压力成为被动土压力。

62.朗肯土压力理论：

基本原理：墙后填土达到极限平衡状态时，与墙背接触的任一土单元体都处于极限平衡状态，然后根据土单元体处于极限平衡状态时应力所满足的条件来建立土压力的计算公式。

29

基本假定：土体是具有水平表面的半无限体，墙背竖直光滑，采用这样假定的目的是控制墙后单元体在水平和竖直方向的主应力方向。

63.库伦土压力理论：

破坏面为平面

滑动体为刚体

滑动体整体处于极限平衡状态，在滑动面上抗剪强度已充分发挥。

64.朗肯与库仑土压力理论存在的主要问题：

朗肯理论基于土单元体的应力极限平衡条件来建立，采用的假定是墙背竖直光滑，填土面为水平，其计算结果偏于保守。

库仑土压力理论基于滑动块体的静力平衡条件来建立，采用的假定是破坏面为平面。但当墙背与填土的摩擦角较大时，在土体中产生的滑动面往往是一个曲面，会产生较大的误差。

被动土压力的计算常采用朗肯理论。

65.朗肯理论与库伦理论比较：

(1)、基本假定：前者假定挡墙光滑、直立、填土面水平；后者假定填土为散体（c=0）。

(2)、基本方法：前者应用半空间中应力状态和极限平衡理论；后者按墙后滑动土楔体的静力平衡条件导出计算公式。

(3)、结果比较：朗肯理论忽略了墙背与填土之间的摩擦影响，使计算的主动土压力偏大，被动土压力偏小；库伦理论假定破坏面为一平面，而实际上为曲面。实践证明，计算的主动土压力误差不大，而被动土压力误差较大。

66.挡土墙的类型:1、重力式挡土墙2、悬臂式挡土墙3、扶壁式挡土墙

67.挡土墙的计算:设计方法：先假定截面尺寸，然后验算稳定性及强度，若不满足要求，再修改设计。计算内容：（1）稳定性验算，包括抗倾覆和抗滑动验算；（2）地基承载力验算；（3）墙身强度验算。

30