中南大学土力学考试题及答案.docx
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中南大学土力学考试题及答案
中南大学考试试题纸(本纸不作答题用)(B卷)
2006~2007学年第二学期土力学课程
考试时间:
120分钟考试日期:
2007年1月24日
一、单选题(每题2分,共30分)
1、稍湿状态的砂能垂直堆高几十厘米而不塌落,因为存在
A、毛细水压力B、浮力C、拉力
2、粘性土软硬状态的划分依据是
A、含水量B、液限C、塑性指数
3、指出下列哪种土不以塑性指数Ip来定名
A、粘土B、粉质粘土C、粉土
4、天然状态砂土的密实度一般用()来测定
A、载荷试验B、现场十字板剪切试验
5、已知土体Gs=2.7,e=1,则该土的临界水力梯度为
A、1.8
6设地基土(完全饱和)测得该点的孔隙水压力为
A、30kPaB、
7、矩形分布荷载作用下,-角的关系是
C、
(
D、液性指数
(
D、砂土
标准贯入试验
(
C、1.35
荷载作用一段时间后,
B、0.85
中某点的附加应力为100kPa,
30kPa,贝吐匕时由附加应力引起的有效应力为(70kPa
C、50kPa
D、100kPa
当z=0时,中点下的附加应力匚中与角点下的附加应力()
A、;-中4、-角B、;-中2角
8、土的压缩性指标中
A、压缩系数av与压缩模量Es成正比
B、压缩系数av与压缩模量Es成反比
C、压缩系数av越大,土的压缩性越低
D、压缩模量Es越小,土的压缩性越低
9、土的一维固结微分方程表示了
A、土的压缩性大小与固结快慢
C、孔隙水压力与时间和深度的关系
10、在e~p压缩曲线中,压力p为
A、自重应力B、有效应力
11、土的压缩变形中,
A、弹性变形B、残余变形12、某房屋地基为厚粘土层,施工速度快,下面哪种试验确定
A、固结快剪B、快剪
D中0.5、-角
()
B、固结度与时间和深度的关系
D、孔隙水压力与时间的关系
()
C、总应力D、孔隙水压力
()
C、固结变形D、蠕动变形
则在工程上地基土抗剪强度指标宜用
()
C、慢剪
13、某砂土内摩擦角=34。
,若c3=100kPa时,则达到极限平衡时的(T1为()
)推导出
14、到目前为止,浅基础的地基极限承载力的计算理论仅限于按(来
15、提高挡土墙后填土质量使土的抗剪强度增大,将使作用于墙背的()
A、主动土压力减小B、主动土压力增大
C、被动土压力减小D、被动土压力不变
、论述题(1题10分,2~5题5分,共30分)
1、试述分层总和法的计算步骤?
2、什么是土的极限平衡状态?
写出土中一点应力的极限平衡条件方程,该方程有何实际意义?
3、确定地基容许承载力的方法有哪些?
4、建筑地基岩土可分为哪几类?
5、写出达西渗透定律的表达式及各符号的物理意义?
三、推导题(10分)
证明土体处于饱和状态时,含水量与干容重存在下列关系:
1
Gs
四、计算题(每题15分,共30分)
1、某饱和粘土层的厚度为10m,在大面积(20mx20m)荷载po=12OkPa作用下,土层的初始孔隙比e=1.0,压缩系数a=0.3MPa-1,渗透系数k=18mm/y。
按粘土层单面和双面排水条件下分别求:
(1)加荷载一年时的沉降量;
(2)沉降量达140mm所需时间。
注:
2、某挡土墙墙高H=5m,填土分两层。
第一层为砂土,1=16kN/m3,C1=0,1=32,
厚度2m;第二层为粘性土2=18kN/m3、C2=10kPa、\=18。
若填土面水平,墙
背垂直且光滑,试求墙背主动土压力合力的大小和作用点位置。
粘性土
土木工程2008—2009学年第一学期土力学考试题B卷
(考试方式:
闭卷考试时间:
120分钟)
•选择题(每小题3分,计30分)
1•某土的液性指数为2,则该土处于()状态。
A.坚硬B.可塑C.流动
2•常用来控制填土工程施工质量的指标是()
A.孔隙比eB.孔隙率n
c.饱和度srd.干密度6
3.室内测定土的压缩性指标的试验为()
A.剪切试验B.侧限压缩试验
C.无侧限压缩试验D.静载试验
4.下列说法正确的是()
A.土体的压缩是由于土体中孔隙体积减小
B.土体的压缩是由于土体中土颗粒体积减小
C.土体的压缩是由于土体中水和气体体积减小
D.土体的压缩是由于动水压力的作用
5.由建筑物荷载或其它外载在地基内产生的应力称为()
A.自重应力B.附加应力
C.基底压力D.基底附加压力
6.下面有关自重应力的描述不正确的是()
A.在求地下水位以下的自重应力时,应取其有效重度计算
B.自重应力随深度的增加而增大
C.地下水位以下的同一土层的自重应力按折线变化
D.土的自重应力分布曲线是一条折线,拐点在土层交界处和地下水位处
7.土的一维固结微分方程表示了(
A.固结度与时间t和深度z之间的关系
B.孔隙水压力与时间t的关系
C.孔隙水压力与时间t和深度z之间的关系
D.土的压缩性大小与固结快慢的关系
8.对同一挡土墙,在填土的物理力学性质相同的条件下,()最大
A.静止土压力B.主动土压力C.被动土压力
9•朗肯土压力理论中,当墙后填土达到主动朗肯状态时,填土破裂面与水平面成()。
A.45°+72B.45°—72C.45°D.72
10•土的强度是特指土的()
A.抗剪强度B.抗压强度C.抗拉强度D.抗扭强度
2.名词解释(计20分)
1.液限(6分)2.渗透力(6分)3.主动土压力(7分)
3.简答题(计10分)
1.利用摩尔应力圆和库仑强度理论推导粘性土的极限平衡条件方程。
(10分)
4.计算题(计40分)
1.用环刀切取一土样,测得该土样体积为60cm?
,质量为114g。
把土样放入烘箱烘干,并在烘箱内冷却到室温,测得其质量为100g。
若土粒比重Gs为2.70,试求土的密度、含水量和孔隙比。
(10分)
2.地基中某一饱和粘土层厚度4m,顶底面均为粗砂层,粘土层的平均竖向固结
系数cv=9.64103cm2/年,压缩模量Es=4.82MPa。
若在地面上作用大面积均
布荷载p0=200kPa,试求:
(1)粘土层的最终沉降量;
(2)达到120mm沉降量所需的时间。
(15分)
注:
U=^-82exp(
二
3.某挡土墙高H二6m,墙背垂直、光滑,填土面水平,填土面上作用均布荷载q=20kPa。
墙后上层填土厚度①=2m,重度1=18kN/m3,内摩擦角^30,内聚力G。
下层厚度6=4m,重度2=18.5kN/m3,内摩擦角\-20,
内聚力c2=10kPa。
试计算主动土压力合力的大小(不计算作用位置)。
(15分)
•选择题(每小题3分,计30分)
1.C2.D3.B4.A5.B6.C7.C8.C9.A10.A
二•名词解释(计20分)
1.液限:
粘土从流动状态转为可塑状态的界限含水量,即塑性上限含水量.(6分)
2.渗透力:
当水在土中渗流时,对土颗粒有推动、摩擦和拖拽作用,它们综合形成的作用于土骨架的力,即为渗透力。
(6分)
3.主动土压力:
若挡土墙受墙后填土作用离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时,作用在墙背上的土压力称为主动土压力。
(7分)三•简答题(计10分)
1.利用摩尔应力圆和库仑强度理论推导粘性土的极限平衡条件方程。
(10分)
答:
如果一点的应力圆与强度线相切,那么说明该点达到了极限平衡。
在极限应力圆如下图中可推导下面公式:
图土中一点的极限应力圆
在o'bB中,sin=Bb/Bo,贝U
1/、(二1-二3)
sin®=
1
[J6)c.ctg:
(1)
上式可写成:
--二3)」•二3)sin「ccos
22
式
(1)即为粘性土的极限平衡条件方程,整理后得:
上也—2c且一
1sin1sin
1+sin®小cos申
■■-i3■1・2"C■_
1-sin「1-sin「(3)
20®0®
-;「3tg(45)2ctg(45)
22
上式即为土中一点应力的极限平衡方程。
以上
(1)、
(2)和(3)式都是图中一点的极限平衡条件方程式。
(得出任何一式本题即为正确)
四.计算题(计40分)
1.用环刀切取一土样,测得该土样体积为60cm?
,质量为114g。
把土样放入烘
箱烘干,并在烘箱内冷却到室温,测得其质量为100g。
若土粒比重Gs为2.70,试求土的密度、含水量和孔隙比。
(10分)
解:
m=□!
=1.9g/cm?
(3分)
V60y
mwm—ms114—100,°
(3分)
--14%
msms100
?
-Gs(V)
P
12.7(10.14)
1.9
-1=0.62
(4分)
2.地基中某一饱和粘土层厚度4m,顶底面均为粗砂层,粘土层的平均竖向固结系数cv=9.64103cm2/年,压缩模量Es=4.82MPa。
若在地面上作用大面积均布荷载Po=200kPa,试求:
(1)粘土层的最终沉降量;
(2)达到120mm沉降量所需的时间。
(15分)
解:
(1)求粘土层的最终沉降量
4000=166mm(5分)
(2)求达到120mm沉降量所需的时间
U=120-0.723
166
Tv二
4.(1-U)二2
4
2ln
3.142
粘土层顶底面为粗砂层,属双面排水情况。
故
(10分)
3.某挡土墙高H二6m,墙背垂直、光滑,填土面水平,填土面上作用均布荷载q=20kPa。
墙后上层填土厚度m=2m,重度1=18kN/m3,内摩擦角^30,内聚力g=0。
下层厚度=4m,重度2=18.5kN/m3,内摩擦角\=20',内聚力C2=10kPa。
试计算主动土压力合力的大小(不计算作用位置)。
(15分)
上层土底面处主动土压力强度pa2=(q•山)ka1=56/3=18.7kPa(2.5分)
下层土顶面处主动土压力强度Pa3=(q•10)ka2-2c2...ka2=13.4kPa(2.5分)
墙底主动土压力强度Pa4=(q,2h2)ka2-2C2.%2=49.7kPa(2.5分)
作用于挡土墙上的主动土压力合力
中南大学考试试卷
2012~2013学年第1学期时间:
120分钟
课程名称:
《土力学》考试形式:
且卷
注:
本试卷满分100分,考试成绩占总成绩的70%平时成绩占30%
、选择题(每小题2分,共30分)
1.
土的几个容重指标之间的相互关系为()
A.$at>Y>Y>Y;'
B.Y>Y>Y>Yat;
C.Yat>Yd>Y>Y;
D.Y>Y>Yat>Y
2.
在土的三相比例指标中;
直接通过试验测定的是(
)
A.Gs;w;e
B.Gs;wC.Gs;
1e
D.;w;e
3.
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.2mmB.3mm
C.4mmD.5mm
4.
卜列说法止确的是(
)
A.土体的压缩是由于土体中孔隙体积减小
B.土体的压缩是由于土体中土颗粒体
积减小
C.土体的压缩是由于土体中水和气体体积减小D.土体的压缩是由于动水压力的作用
5.地基破坏的三种基本形式是()
A.深层滑动,剪切破坏,局部破坏B.浅层滑动,冲剪破坏,整体破坏
C.水平滑动,冲剪破坏,整体破坏D.整体破坏,局部破坏,冲剪破坏
6.基底上部荷载一定时,基础埋置深度越大,地基中的附加应力(
A.越大B.越小C.不变D.可能变大也可能变小
7.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.b大S大B.b大S小C.b对S无影响D.无法确定
8.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()
1Q$4Q$
A.45B.45C.45D.45--
22
9.当地基变形由线性阶段进入非线性阶段时,地基所承受的基底压力为()
A.临塑荷载B.临界荷载C.极限荷载D.以上均不是
10.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.排水剪切试验B.固结不排水剪切试验C.不固结不排水剪切试验D.直接剪
切试验
11.在均匀地基中开挖基坑;地基土重度丫=18.0kN/m3基坑开挖深度2m,则基坑底面以下
2m处的自重应力为()
A.36kPaB.54kPaC.72kPaD.48kPa
12.目前地基附加应力计算中对地基土采用的基本假设之一是()
A.非均质弹性体B.均质线性变形体
13.产生流砂的充分且必要的条件是动水力(A.方向向下且等于或小于土的有效重度C.方向向上
14.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.均质塑性体D.均质非线形体.
)
B.等于或大于土的有效重度
D.方向向上且等于或大于土的有效重度
)
C.有效应力的变化D.自重应力的
变化
15.静止土压力Eo、主动土压力Ea、被动土压力Ep之间的大小关系为()
A.Ea>Eo>EpB.Ep>Eo>EaC.Eo>Ep>EaD.Eo>Ea>Ep
二、判断题(每小题2分,共20分)
1.用粒径级配曲线表示土样的颗粒组成时,若曲线越陡,则表示土的颗粒级配越差()
2.由土的含水率概念可知,土的含水率是不可能超过100%的()
3.达西定律适用于层流和紊流,并且试验中土的平均渗流速度要大于土的实际平均渗流速度()
4.对于成层土而言,水平向的渗流速度取决于渗透系数最大的土层,而竖直向的渗流速度
取决于渗透系数最小的土层()
5.竖向集中力作用引起的附加应力在地基中沿深度向四周无限传播,在传播过程中,应力
强度不断降低,且在集中力作用线上的附加应力最大,向两侧逐渐减小()
6.所谓有效应力是指能够引起土体变形的应力,它不随孔隙水压力的变化而变化()
7.从正常固结地基中某一深度处采取的土样可以视为超固结土()
8.土体处于极限平衡状态时,土体的破裂面即为最大剪应力面()
9.由于拉正压负,故土体是可以承受拉力的()
10.
而与基础的宽度无关
地基的临塑荷载与地基土的c、「、土的重度及基础埋置深度有关,
三、简答题(每小题6分,共18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?
并由此简述土的固结过程。
2.简述分层总和法计算地基沉降的步骤。
3.简述郎肯土压力与库伦土压力的区别与联系。
四、计算题(共32分)
1.某原状土样经试验测得基本指标如下:
天然密度p=1.67帛,含水量3=12.7%,相对密度
Gs=2.67,试求土的孔隙比e、饱和度Sr、饱和重度Yat、浮重度丫(Y=10kN/m3)。
(8分)
2.某砂土地基中夹有一层饱和粘土层,其厚度为10m,在基础面积为20mX20m的上部荷载p0=120kPa作用下,该土层的孔隙比e0=1.0,压缩系数av=3x10-4kPa,渗透系数k=1.8cm/年。
假定砂土层不可压缩,试求(Y=10kN/m3):
(12分)
(1)加载一年后的沉降量s
(2)沉降量达120mm所需的时间t
已知:
3.挡土墙高4m,墙背竖直光滑,墙后填土水平,共有两层。
各土层物理力学性质指标如图。
地下水位距地面以下2m。
若填土上作用有均布荷载q=20kN/m2,试求主动土压力Ea,并绘
出主动土压力强度分布图(Y=10kN/m3)。
(12分)
2
q=20kN/m
1
UW4141
Y=19kN/m3
(j)i=30o
ci=0pz
1
3
Yat-19kN/m
$2=20o
C2=10kN/m2
土力学答案
、选择题
ABBADBADACCBDCB
、判断题
VxxWxVxxV
三、简答题
1.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。
(答案符合上述原理即可)
2.分层总和法步骤:
(1)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;
(2)计算各分层分界面上的自重压力(原存压力);
(3)计算基底净压力po;
(4)计算基础中心垂线上各土层分界面处的附加应力ozi;
(5)确定压缩层厚度,即当某层土界面处满足qzi=>5ozi时,则取该界面为压缩层底面;
(6)计算压缩层范围内各土层的平均原存压力dzi和平均附加应力歹zi;
(7)禾I」用每层土的压缩曲线e-p,由qzi和「為查出对应孔隙比,再由压
缩公式求取各层土的压缩变形量;
(8)计算压缩层总沉降量,即为基底的平均总沉降。
(答案基本符合上述步骤即可)
3.区别与联系:
(1)只有当:
=0,=0,=0时,两者结果相同,所以,朗肯公式是库仑公
式的特例;
(2)朗肯理论先求土中竖直面上的土压力强度及其分布,再求土压力合力合力;而库伦理论则相反;
(3)朗肯土压力根据半无限体中一点的应力极限平衡稳定状态导出,忽略了墙背与墙背之间的摩擦影响,计算得到的主动土压力偏大,被动土压力偏小;
(4)库仑土压力理论根据滑动土楔体的静力平衡条件导出,假定填土为无粘性土,故不能直接计算粘性土的土压力;
(5)总体而言,朗肯理论在理论上较严密,但只能得到理想边界条件下的
解;而库伦理论虽采用近似方法,但能适应较复杂的边界条件或荷载条件,一定程度上能够满足工程需要,故应用更广。
(答案基本符合上述意思即可)四、计算题
1.答:
可利用公式法或三相草图法计算
e=0.8,=43%,sat=19.3KN/m3,'=9.3KN/m3(每个答案2分)
101
例:
三相草图法,假设Vs=1(固相体积为1)
2.答:
(1)求t=1年时的沉降量粘土层的最终沉降量
(2分)
(2分)
可得:
U=75%
(2)沉降量达120mm所需时间
S120
Ut0.67=67%
(2分)
(2分)
S:
:
180
则:
T/:
0.38
0.38x5
由于是双面排水,故t二12=°.79y
3.答:
第一层填土表面处主动土压力强度:
pa0=qtg2(45o-©1/2)=20tg2(45o-30o/2)=6.6kPa(1分)
第一层填土底面处主动土压力强度:
pa1=(q+丫1h”tg2(45o-©/2)=(20+19X2)Xtg2(45o-30o/2)=19.14kPa
(1分)
第二层填土顶面处主动土压力强度:
2
pa2=(q+y1h1)tg(45o-©2/2)-2c2tg(45o-©2/2)
=(20+19X2)Xtg2(45o-20o/2)-2X10Xtg(45o-20o/2)=14.42kPa
(1分)
第二层填土底面处主动土压力强度:
2
pa2=[q+丫1h1+(丫sat-10)•h2]tg(45o-©2/2)-2c2tg(45o-©2/2)
6.6
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