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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 ( ) 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P 1/4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φ之间的关系是( ) A .β C .β>φ D.β≤φ 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φk 、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__基础__。 12. 土的颗粒级配曲线愈陡,其不均匀系数C u 值愈__小__。 13. 人工填土包括素填土、冲填土、压实填土和_杂填土___。 14. 地下水按埋藏条件可分为上层滞水、____潜水____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___线型__关系的半空间。 16. 前期固结压力大于现有土自重应力的土称为___超固结__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__无侧线抗压高度验测定。 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_坡脚___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 ²,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 x4m² ,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/m³,试求基础底面处的附加压力P 0。(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E s 。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R a =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; (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 ²,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/m³,γG= 20kN/ m³) (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) 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。 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。 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

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马秋云123

土力学试卷及标准答案 一、名词解释 (每题 3 分 共18分) 1 . 塑限: 粘性土从可塑状态转变为半固体状态的界限含水率,也就是可塑状态的下限含水率。 2 . 不均匀系数: 定义为Cu= d60/ d10, d10 , d60分别为粒径分布曲线上小于某粒径土的土颗粒含量分别为10%和60%。 3 . 有效应力原理:由外荷在研究平面上引起的法向总应力为σ,那么它必由该面上的孔隙力u和颗粒间的接触面共同分担,即该面上的总法向力等于孔隙力和颗粒间所承担的力之和,即σ=σ'+u。 4. 被动土压力:当挡土墙向沿着填土方向转动或移动时,随着位移的增加墙后受到挤压而引起土压力增加,当墙后填土达到极限平衡状态时增加到最大值,作用在墙上的土压力称为被动土压力。 5 . 代替法:代替法就是在土坡稳定分析重用浸润线以下,坡外水位以上所包围的同体积的水重对滑动圆心的力矩来代替渗流力对圆心的滑动力矩。 6 . 容许承载力:地基所能承受的最大的基底压力称为极限承载力,记为fu.将f除以安全系数fs后得到的值称为地基容许承载力值fa,即fa=fu/fs二、问答题(共35分) 1. 何谓正常固结粘土和超固结粘土,两者的压缩特性和强度特性有何区别?(12分) 答:把土在历史上曾经受到的最大有效应力称为前期固结应力,以pc表示;而把前期固结应力与现有应力po'之比称为超固结比OCR,对天然土,OCR>1时,该土是超固结; (3分) 当OCR=1时,则为正常固结土。 (3分) 压缩特性区别:当压力增量相同时,正常固结土压缩量比超固结土大。 (3分) 强度特性区别:超固结土较正常固结土强度高。 (3分)2. 简述影响土压实性的因素?(8分) 答:土压实性的影响因素主要有含水率、击实功能、土的种类和级配以及粗粒含量等。(1分) 对粘性土,含水率的影响主要表现为当含水率较低时,相同击实功能下所获得的干密度较低,随着含水率的增大,所得到的干密度会逐渐提高;当达到某含水率时,对应击实功能下会得到最大干密度,对应含水率称为最优含水率;随着含水率的提高,最大干密度反而会减小。(2分) 击实功能的影响表现为:击实功能越大,所得到的土体干密度也大;最优含水率随击实功能的增大而减小。(2分) 土类和级配的影响表现在:粘性土通常较无粘性土压缩性大;粘粒含量大,压缩性大;级配良好,易于压密,干密度大;(2分) 粗粒含量对压实性有影响,大于5mm粒径的粗粒含量大于25%-30%时,需对轻型击实试验的结果进行修正。(1分)3 .试比较朗肯土压力理论与库伦土压力理论的异同点与优缺点。(8 分) 答:相同点:都要求挡土墙的移动是以使墙后填土的剪力达到抗剪强度(极限状态下)土压力.都利用莫尔-库仑强度理论;(1分) 不同点:朗垦理论是根据土体中各点处于平衡状态的应力条件直接求墙背上各点的土压力.要求墙背光滑,填土表面水平,计算结果偏大.而库仑理论是根据墙背与滑动面间的楔块型处于极限平衡状态的静力平衡条件求总土压力.墙背可以倾斜,粗糙填土表面可倾斜,计算结果主动压力满足要求,而被动压力误差较大.朗肯理论是考虑墙后填土每点破坏,达极限状态;库仑理论则考虑滑动土体的刚体的极限平衡; (3分) 朗肯土压力理论优点:公式简单,易用;缺点:对墙壁倾斜、墙后填土面倾斜情况不适用;(2分) 库伦土压力理论优点:对墙壁倾斜、墙后填土面倾斜情况适用;缺点:不便考虑粘性土的情况; (2分)4.地基破坏形式有哪几种?各自会发生在何种土类地基?(7 分) 答:有整体剪切破坏,局部剪切破坏和冲剪破坏。(3分) 地基破坏形式主要与地基土的性质尤其是压实性有关,一般而言,对于坚实或密实的土具有较低的压缩性,通常呈现整体剪切破坏.对于软弱黏土或松沙地基具有中高压缩性,常常呈现局部剪切破坏或冲剪破坏。(4分)三、计算题(共47分) 1. 某砂土地基中夹有一层正常固结的粘土层,如图。粘土孔隙比e0=1.0,压缩指数Cc=0.36。问: (1)今在地面大面积堆载q=100kN/m2,粘土层会产生多大的压缩?(计算不需分层);若粘土的固结系数Cv=3*10-3cm2/s,则达到80%固结度时粘土层压缩量多少?需多少天?(U=80%时Tv=0.64) (2) 压缩完成后,若地下水位下降2m,粘土层是否会产生新的压缩量?若会,压缩量为多少?(水位下降后的砂土容重γ=20kN/m3).(15分)解: 1(1)σs1=20*1+(21-9.8)×2=42.4 σs2=42.4+(21-9.8)×2=62.8 粘土层平均自重应力: (σs1+σs2)/2=52.6 (2分)s = H lg[(p0+Δp)/ p0]/(1+e0) = 200×0.36×lg[(52.6+100)/52.6] /(1+1.0) =16.7cm (3分)U=80%时,st=u×s=0.8×16.7=13.4cm (2分) Tv=0.64 所以,t= TvH2/CV=0.64×(200/2)2/0.003=2.13×106 S (3分)(2) 地下水位下降到2米以后,会产生新的压缩量: (2分) σs1'=52.6+100=152.6= p0'kPa σs2'=152.6+9.8×2=172.2 kpa e0’=e0-cclg[(p0+p)/ p0]=0.833所以 s’= H lg[(p0'+Δp)/ (Δp+p0)]/(1+e0') =200*lg[172.2/152.6]/(1+0.833) =5.73 cm (3分)2. 设地基内某点的大主应力为550kPa,小主应力为300kPa,孔隙水应力为100kPa。土的有效凝聚力为c'=20kPa,有效内摩擦角φ'=24°判断该点是否达到破坏状态。(7 分) 解: σ1'=σ1-u=50-100=450kpa σ3'=σ3-u=300-100=200kpa (2分) 令 σ1f’=σ1'=450 kpa σ3f’=tg2(45-ø'/2)-2c×tg(45-ø'2) =450×tg2(45-24/2)-2×20×tg(45-24/2) =450×0.422-40×0.649=163.9kPa<σ3' (4分)所以该点达到破坏状态. (1分)3.某正常固结饱和粘性土,经三轴固结不排水剪切试验测得φcu=20°, Ccu=0及φ' =30°,c'=0;试问在小主应力σ3f=100kpa时,试样达到破坏的大主应力σ1f应当是多少?此时的孔隙水应力uf是多少?该土在200kPa固结应力下的不排水强度为多少?(13 分) 解: σ1f=σ3ftg2(45+ø/2)-2ctg(45+ø/2) =100 tg2(45+20/2) =204kpa (3分) σ1f'-σ3f'=σ1f-σ3f=104kPa sin ø'=(σ1f'-σ3f') / (σ1f'+σ3f') 故:σ1f'+σ3f'=(σ1f'-σσ3f') / sin ø'=208kPa σ1f'=156kpa σ3f'=52kpa uf=σ1f-σ1f'=204-156=48 kPa (6分) σ3f=σc=200kpa σ1f=σ3ftg255=408kPa 所以: Cu=(σ1f -σ3f)/2=204kPa (4分)4 .计算下图土坡复合滑动面的稳定安全系数。(12分) 答: 假定复合滑动面的交接点在坡肩和坡脚的下端,则: ka=tg2(45-ø/2) =1/3 (2分) kp= tg2(45+ø/2)=3 (2分) pa=rH12 ka/2=18×12×12/6=432 kN/m pp= rH22 kp/2=18×5×5×3/2=675 kN/m W=rA=18×9×(5+12)=1224kn/m (4分) T=cl+wtgø=20×16+1224tg5=427.1 kN/mL=

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