土力學(xué)試卷3.doc

同濟(jì)大學(xué)職教學(xué)院本專(zhuān)科期終考試（考查）統(tǒng)一命題紙 A卷2004-2005 學(xué)年第 一 學(xué)期課程名稱(chēng)： 土力學(xué) 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 土木工程 學(xué)號(hào)：_此卷選為： 期終考試（ ），補(bǔ)考（ ）試卷教研室主任簽名： 年 月 日 姓名：_ 一、 簡(jiǎn)答題（25分）1. 何謂土的粒度成分？答：土的粒度成分是指土中各種不同粒組的相對(duì)含量(以干土質(zhì)量的百分比表示)，用以描述土中不同粒徑土粒的分布特征。2. 何謂土的塑性指數(shù)？答：土的塑性指數(shù)Ip是指土處在塑性狀態(tài)的含水率變化范圍，即液限到塑限含水率的變化范圍，滿足：Ip=L-P ，習(xí)慣上用不帶%的數(shù)值表示。3. 按達(dá)西定律計(jì)算出的滲流速度是土中水的假象流速還是真實(shí)流速？假象流速與真實(shí)流速有何關(guān)系？答：按達(dá)西定律計(jì)算出的滲流速度是假設(shè)水流通過(guò)包括骨架與空隙在內(nèi)的過(guò)水?dāng)嗝鏁r(shí)所具有的一種虛擬的假想流速，并非真實(shí)流速。假象流速V與真實(shí)流速之間存在如下關(guān)系：V=neu，其中ne為重力水流動(dòng)的空隙體積(不包括結(jié)合水占據(jù)的空間)與巖土體體積之比，小于孔隙度n。4. 直剪試驗(yàn)有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：直剪試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)在于其設(shè)備簡(jiǎn)單、土樣制備及試驗(yàn)操作方便，在實(shí)際工程中應(yīng)用廣泛，工程技術(shù)人員接受和掌握性高。缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1).剪切面限定在上下盒間的平面而非沿最弱面剪壞；(2).剪切面上切應(yīng)力分布不均，豎向荷載會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)(上下盒中軸線不重合)，主應(yīng)力大小方向均在變化；(3).試驗(yàn)時(shí)不能?chē)?yán)格控制排水條件，并且不能量測(cè)孔隙水壓力；(4).剪切過(guò)程中土樣的剪切面逐漸縮小，而在計(jì)算抗剪強(qiáng)度時(shí)仍按原截面積計(jì)算；(5).試驗(yàn)時(shí)上下盒間的縫隙易嵌入砂粒，使結(jié)果偏大。5. 已知某砂性土土坡的坡角為，砂土內(nèi)摩擦角為，該土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)是多少？答：該砂性土土坡的滑動(dòng)穩(wěn)定安全系數(shù)可取為：K=tantan二、 某土樣體積60，質(zhì)量為105g，烘干后為80g。土粒比重為2.65。試求：土的天然重度、含水量w、孔隙比e、飽和度。（20分）解：(1).土的天然重度：=g=mVg=105g60cm39.8N/kg=17.15kN/m3(2).土的含水量：=mwms100%=m-msms100%=105g-80g80g100%=31.25%(3).土的孔隙比(兩種算法)：e=sg1+-1=2.651039.810-31+0.312517.15-1=0.9875e=Vmss-1=0.9875(4).土的飽和度：Sr=VwVv=mwwV-Vs=(105-80)/1.060-80/2.65=0.839三、 某基礎(chǔ)底面尺寸為44m，埋深2m，受中心荷載5000kN（包括基礎(chǔ)自身及回填土重）的作用，地基土及性質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)圖及表，求基礎(chǔ)中心線上粘土層的壓縮量。（20分）壓力P（kPa）50100200300粘土孔隙比e0.9600.9000.8350.7701.0m3.0m1.6m粉土 細(xì)砂 粘土 細(xì)砂 矩形均布荷載角點(diǎn)下豎向應(yīng)力系數(shù)a/b z/b0.51.01.82.81.00.23150.17520.09960.0502解：采用分層總和法計(jì)算：(1)地基分層分層厚度不超過(guò)0.44m=1.6m，而基礎(chǔ)埋深已經(jīng)深入細(xì)砂層1m，故將細(xì)砂層下的2m平均分為2層，每層1m，下方粘土層為一層，厚1.6m。(2)計(jì)算自重應(yīng)力(3)計(jì)算豎向附加應(yīng)力基底平均附加應(yīng)力為p0=500044-181-17.51kPa=277kPa注意到提供的數(shù)表是矩形均布荷載角點(diǎn)下豎向應(yīng)力系數(shù)表，計(jì)算各分層點(diǎn)的豎向附加應(yīng)力時(shí)將4m4m的正方形劃分成4個(gè)小正方形再予以疊加，并計(jì)算各分層上下界面處附加應(yīng)力的平均值n=l/bm=z/b系數(shù)42/2=13.0/2=1.50.127950.51182/2=14.0/2=2.00.089720.35892/2=15.6/2=2.80.05020.2008(4)將各分層自重平均值和附加應(yīng)力平均值之和作為該分層受壓后的總應(yīng)力(5)計(jì)算1.6m厚粘土層的壓縮量s=0.918-0.8591+0.9181600mm=49.2mm分層點(diǎn) 深度m自重應(yīng)力kPa附加應(yīng)力kPa層號(hào)層厚自重應(yīng)力平均值kPa附加應(yīng)力平均值kPa總應(yīng)力平均值kPa受壓前孔隙比受壓后孔隙比分層壓縮量02.035.5277.0-13.053.0141.81.044.2209.4253.6-24.070.599.41.061.8120.6182.4-35.6100.155.61.685.377.5162.80.9180.85949.2四、 某條形基礎(chǔ)下地基中一點(diǎn)的應(yīng)力為：=271kPa、 =79kPa、=60kPa。已知土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c=0、。試問(wèn)：（1）該點(diǎn)是否剪損？（2）剪裂面與大主應(yīng)力作用面夾角是多少？（10分）解：(1)應(yīng)用土的極限平衡條件，可得土體處于極限平衡狀態(tài)而大主應(yīng)力1=271kPa時(shí)所對(duì)應(yīng)的小主應(yīng)力計(jì)算值為：3f=1tan245-2-2ctan45-2 =271tan245-302 =90.3kPa而3=79kPa3f，故該點(diǎn)處于剪損破壞狀態(tài)。(2) 剪裂面與大主應(yīng)力作用面夾角是(45+2)=60請(qǐng)檢查一下題目中正應(yīng)力是否應(yīng)該是x、z，否則后面切應(yīng)力條件沒(méi)用五、 如圖所示擋土墻墻背直立光滑，墻高5米，墻后填土面水平，其上作用均布超載q=20kPa，填土由兩層土組成，填土性質(zhì)指標(biāo)如圖所示。試求：（1）主動(dòng)土壓力強(qiáng)度及水壓力強(qiáng)度沿墻高的分布；（2）主動(dòng)土壓力Ea及水壓力Ew。（25）解：主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka=tan2(45-2)，故Ka1=0.333，Ka2=0.589(1)由于第一層填土c=0，墻頂點(diǎn)處主動(dòng)土壓力pa0=qKa1=200.333kPa=6.67kPa 第一層底面處pa1=1h1+qKa1=18.02+200.333kPa=18.65kPa 第二層填土為粘性土 第二層頂面處pa1=1h1+qKa2-2c2Ka2=18.02+200.589-2100.589kPa=17.63kPa 若采用水土分算法，第二層有效重度=sat-w=19.0-9.8kNm3=9.2kNm3 第二層底面處pa2=1h1+h2+qKa2-2c2Ka2=18.02+9.23+200.589-2100.589kPa=33.89kPa 水壓力強(qiáng)度：pw2=wh2=9.83kPa=29.4kPa (2)主動(dòng)土壓力合力：Ea=6.672+0.511.982+17.633+0.516.263kNm-1 =13.34+11.9