01同济大学土力学同济大学土力学A_2005-2006一学期

同济大学本专科课程期终考试（考查）统一命题纸 A卷 2005—2006学年第一学期 课程名称：土力学 课号： 任课教师：楼晓明、梁发云、李镜培 周 健、姚笑青、钱建固 专业年级：土木03级 学号： 姓名： 考试（√）考查（ ） 考试（查）日期：2006年 元月13日 出考卷教师签名：楼晓明、梁发云 教学管理室主任签名：李镜培 一、单项选择题：（20分，每小题2分） （ B ）1、土的三相比例指标中通过试验测定的指标是： A、孔隙比、含水量和饱和度； B、土的密度、含水量和土粒密度； C、孔隙率、土粒密度和土的密度； D、土粒密度、饱和度和土的密度。 （ C ）2、评价粘性土软硬程度的指标常用______________。 A、塑限Wp； B、塑性指数Ip； C、液性指数IL； D、液限WL。 （ A ）3、动水力（渗透力）的大小主要取决于； A、水头梯度； B、水头差； C、渗透系数； D、流速。 （ C ）4、引起建筑物基础沉降的根本原因是； A、基础自重压力 B、基底总压应力 C、基底附加应力 D、建筑物活荷载 （ A ）5、土的压缩系数越______、压缩模量越______，土的压缩性就越大。 A、高，低； B、低，高； C、高，高； D、低，低。 （ D ）6、现场载荷试验得到的地基模量是______。 A、压缩模量； B、弹性模量； C、初始模量； D、变形模量。 （ A ）7、新近沉积的粘性土一般为_______土。 A、欠固结； B、正常固结； C、超固结： D、完全固结。 （ A ）8、土中某点土处于剪切破坏时，与剪破面的夹角为(为内摩擦角)的是： A、大主应力作用面；B、小主应力作用面；C、大主应力方向；D、最大剪应力方向。 （ B ）9、对同一种土，五个重度指标的大小顺序是： A、(sat > (s > ( > (d > ((； B、(s > (sat > ( > (d > ((； C、(s > (sat > (d > ( > ((； D、(sat > (s > (d > ( > ((。 （ D ）10、有一10m厚的饱和软土层，双面排水，2年后固结度为80％，若该土层是单面排水，要达到同样固结度，则需要的时间为： A、0.5年； B、2年； C、4年； D、8年。 二、简答题：（20分，每题5分） 1、试述：饱和粘土地基沉降的3个阶段及其特点。 答：饱和粘性土地基最终的沉降量从机理上，由三个部分组成的，即： 。 其中sd为瞬时沉降；sc为固结沉降；ss为次固结沉降。 (2分) 瞬时沉降是在施加荷载后瞬时发生的，可以用弹性理论公式来分析计算瞬时沉降；固结沉降是在荷载作用下，孔隙水被逐渐挤出，孔隙体积逐渐减小而引起的沉降，是粘性土地基沉降最主要的组成部分，可采用分层总和法等计算固结沉降；次固结沉降是指超静孔隙水压力消散为零，在有效应力基本上不变的情况下，随时间继续发生的沉降量。 (3分) 2、试述：有效应力原理。 答：有效应力公式，为总应力，为有效应力，为孔隙水压力。 (2分) 由此得到重要的有效应力原理，它包含下述两点： 1.土的有效应力等于总应力减去孔隙水压力； (1分) 2.土的有效应力控制了土的变形及强度性能。 (2分) 3、朗肯土压力理论和库仑土压力理论的基本假定有何不同，在什么条件下两者可以得到相同的结果？ 答：朗肯土压力理论假设墙背直立、光滑、墙后填土水平，忽略了墙背与填土之间摩擦的影响；库仑土压力理论假设填土是无粘性土，考虑了墙背与土之间的摩擦力，并可用于墙背倾斜，填土面倾斜的情况，不能用库仑理论直接计算粘性土的土压力。 (3分) 朗肯土压力理论和库仑土压力理论根据不同的假设，以不同的分析方法计算土压力，只有在墙背直立、光滑、墙后填土水平的无粘性土中两种理论计算结果才相同。 (2分) 4、土坡稳定分析中的简单条分法和毕肖普方法的基本假定有何不同？ 答：作用在土条i的作用力中有5个未知数，但只能建立3个平衡方程，故为静不定问题。 为了求得Ni、Ti值，必须对土条两侧作用力的大小和位置作适当的假定。 (1分) 简单条分法是不考虑土条两侧的作用力，也即假设Ei和Xi的合力等于Ei+1和Xi+1的合力，同时它们的作用线也重合，因此土条两侧的作用力相互抵消。 (2分) 毕肖普条分法在求解时补充了两个假设条件： (1) 忽略土条间的竖向剪切力Xi及Xi+1作用； (2) 对滑动面上的切向力Ti的大小作了规定。 (2分) 三、计算题：（60分） 1、 已知某原状土的物理性质指标：含水量w=28.1%，重度(=18.76kN/m3，土粒比重ds=2.72 ，试求该土的孔隙比e，干重度(d，饱和重度(sat，并求当土样完全饱和时的含水量w。(12分) 解：设土的体积等于1m3，则土的重量kN。 土粒重量与水的重量之和等于土的重量，即。 水的重量与土的重量之比等于含水量w，则＝w＝0.281， 可求得土粒重量＝14.64kN，＝4.12kN。 (2分) 土粒体积可由土粒比重和土粒重量求得，=0.55m3，孔隙的体积Vv则为0.45m3，水的体积由水的重度和水的重量求得，其值为0.42m3。 (2分) 根据三相指标定义可计算孔隙比、干重度的数值： (2分) (2分) 饱和重度(sat：kN/m3 (2分) 土样完全饱和时的含水量w： (2分) 2、某矩形基础的底面尺寸为4m(2m，基础埋深为1m，计算资料见附图。试按应力面积法计算基础底面中点沉降量，地基承载力fk=110kPa。(15分) 附：L/B=2情况下角点下平均竖向附加应力系数( z/B 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 ( 0.2500 0.2484 0.2403 0.2268 0.2113 0.1958 z/B 2.4 2.8 3.2 3.6 4.0 5.0 ( 0.1812 0.1680 0.1562 0.1456 0.1362 0.1169 解：(1) 基底附加应力： =117kPa (2分) (2) 分层厚度按自然土层划分，计算过程如下。(6分) (3) 确定沉降计算深度zn，zn在不可压缩层顶面。 (2分) 应力面积法计算最终沉降 z(m) L/B z/b zi zi- zi-1 Esi(MPa) (mm) (mm) 0 2 0 1.000 0 - - - - 2 2 1 0.7832 1.5664 1.5664 5.0 36.65 36.65 4 2 2 0.5448 2.1792 0.6128 2.5 28.68 65.33 (4) 确定： =3.90MPa 当p0>fk，查表得到。 (3分) (5) 基础中点沉降： 85.36mm。 (2分) 3、某饱和粘性土在三轴仪中进行固结不排水试验，得c(=5kPa，(((28(，如果这个试件受到(1=200kPa和(3=150kPa的作用，测得孔隙水压力u=100kPa，问该试件是否会破坏？(8分) 解：根据有效应力原理，可求得 kPa； 。 (3分) 根据土的极限平衡条件，可求得 ==167kPa (3分) ，该试样不会破坏。 (2分) 4、某一挡土墙，墙背光滑垂直、墙后填土面水平，填土面上受均部荷载q=15kPa，填土分两层，如图所示。第一层土：γ1＝18kN/m3，c1=10kPa, (1=20°, 第二层土：γ2＝19.8kN/m3，c2=15kPa，(2=15°。试按水土分算法求解：挡土墙的主动土压力、水压力，并绘出土压力强度沿墙高的分布图。(15分) 解：(1)本题符合朗肯土压力公式的应用条件，采用朗肯土压力公式计算。(1分) (2) 各层土的主动土压力系数： (2分) 第一层土： 第二层土： γ’2=10 kN/m3 (3) 计算墙顶处的主动土压力强度pa1 (4分) A点： B点(上)： B点(下)： C点： (4)计算临界深度z0 (2分) (m) (5)计算主动土压力值 (2分) 主动土压力值按分布面积计算如下： (6)作用在挡土墙的水压力 (2分) B点水压力为0，C点水压力：kPa。 水压力的合力：kN/m，作用点位置在离墙底1m处。 (7)土压力强度沿墙高的分布如图。 (2分) 5、某厚度为10m的粘土层，上下层面均为排水砂层，已知粘土层孔隙比e0=0.75，压缩系数=0.30MPa-1，渗透系数k=cm/s，地表瞬时施加一无限分布均布荷载。试求：粘土层达到50%固结度所需的时间。(10分) 解：双面排水，H=10/2=5m (1分) (3分) (2分) 0.196 (1分) (s)=108(天) (3分) (=18kN/m3� � 填土� � 粉质粘土� � Es=5000kPa� � Es=2500kPa� � 淤泥质粘土� � 不可压缩层� � F=920kN� �