土力學(xué)考試題目含答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.土的三相比例指標(biāo)中，反映土中孔隙被水填充程度的指標(biāo)是（）。A.孔隙比B.飽和度C.含水量D.孔隙率答案：B2.某粘性土的液限為40%，塑限為20%，天然含水量為30%，則其液性指數(shù)為（）。A.0.5B.1.0C.0.0D.0.75答案：A（計(jì)算：\(I_L=\frac{ww_p}{w_Lw_p}=\frac{3020}{4020}=0.5\)）3.達(dá)西定律（\(v=ki\)）適用于（）。A.所有土的滲透B.粗粒土的層流滲透C.細(xì)粒土的紊流滲透D.砂土的紊流滲透答案：B4.太沙基一維固結(jié)理論中，固結(jié)度\(U_t\)表示（）。A.某時(shí)刻沉降量與最終沉降量的比值B.某時(shí)刻孔隙水壓力與初始孔隙水壓力的比值C.某時(shí)刻有效應(yīng)力與總應(yīng)力的比值D.某時(shí)刻滲透系數(shù)與初始滲透系數(shù)的比值答案：A5.無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)適用于（）。A.飽和粘性土B.砂土C.粉土D.碎石土答案：A6.土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)\(c\)、\(\phi\)與下列哪項(xiàng)無關(guān)？（）A.土的成因B.排水條件C.應(yīng)力歷史D.荷載大小答案：D7.地基的臨塑荷載\(p_{cr}\)是指（）。A.地基中剛出現(xiàn)塑性區(qū)時(shí)的基底壓力B.地基中塑性區(qū)深度達(dá)到基礎(chǔ)寬度1/4時(shí)的基底壓力C.地基完全破壞時(shí)的基底壓力D.地基沉降穩(wěn)定時(shí)的基底壓力答案：A8.下列哪項(xiàng)不是土的壓縮性指標(biāo)？（）A.壓縮系數(shù)\(a\)B.壓縮模量\(E_s\)C.變形模量\(E_0\)D.內(nèi)摩擦角\(\phi\)答案：D9.流砂現(xiàn)象發(fā)生的條件是（）。A.滲透力方向與重力方向相反且大于土的浮重度B.滲透力方向與重力方向相同且大于土的浮重度C.滲透力方向與重力方向相反且小于土的浮重度D.滲透力方向與重力方向相同且小于土的浮重度答案：A10.對(duì)同一土樣，采用直剪試驗(yàn)的快剪、固結(jié)快剪、慢剪得到的內(nèi)摩擦角\(\phi\)大小關(guān)系為（）。A.快剪\(>\)固結(jié)快剪\(>\)慢剪B.慢剪\(>\)固結(jié)快剪\(>\)快剪C.固結(jié)快剪\(>\)慢剪\(>\)快剪D.快剪\(=\)固結(jié)快剪\(=\)慢剪答案：B二、填空題（每空1分，共20分）1.土的三相包括固相（土粒）、液相（水）和（）。答案：氣相（空氣）2.孔隙比\(e\)的定義是（）與（）的比值。答案：孔隙體積\(V_v\)、土粒體積\(V_s\)3.塑性指數(shù)\(I_p\)的計(jì)算式為（），其值越大，土的塑性（）。答案：\(I_p=w_Lw_p\)、越強(qiáng)4.滲透系數(shù)\(k\)的單位是（），其值越大，土的透水性（）。答案：cm/s（或m/d等）、越強(qiáng)5.太沙基一維固結(jié)理論的基本假設(shè)包括：土是（）、（）、（）。答案：均質(zhì)飽和的、水的滲透符合達(dá)西定律、土的壓縮僅由孔隙體積變化引起6.土的抗剪強(qiáng)度公式（莫爾庫倫準(zhǔn)則）為（）。答案：\(\tau_f=c+\sigma\tan\phi\)7.地基沉降計(jì)算的分層總和法中，通常取（）作為壓縮層下限。答案：附加應(yīng)力與自重應(yīng)力之比小于0.2（或0.1，軟土取0.1）8.管涌發(fā)生的條件是（）且（）。答案：土中存在連續(xù)的孔隙通道、滲透力大于土粒的有效重力9.正常固結(jié)土的超固結(jié)比（OCR）（）1，欠固結(jié)土的OCR（）1。答案：等于、小于10.直剪試驗(yàn)的主要缺點(diǎn)是（）、（）、（）。答案：不能控制排水條件、剪切面固定、應(yīng)力分布不均勻三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述有效應(yīng)力原理的主要內(nèi)容。答案：有效應(yīng)力原理指出，飽和土中的總應(yīng)力\(\sigma\)等于有效應(yīng)力\(\sigma'\)與孔隙水壓力\(u\)之和，即\(\sigma=\sigma'+u\)。土的強(qiáng)度和變形由有效應(yīng)力控制，孔隙水壓力不直接貢獻(xiàn)土體的抗剪強(qiáng)度。當(dāng)孔隙水壓力變化時(shí)，有效應(yīng)力隨之變化，從而影響土的工程性質(zhì)（如壓縮性、抗剪強(qiáng)度）。2.流砂與管涌有何區(qū)別？答案：（1）發(fā)生條件：流砂多發(fā)生在細(xì)砂、粉砂等滲透系數(shù)較小的土層中，當(dāng)滲透力方向與重力方向相反且大于土的浮重度時(shí)，土體顆粒整體懸浮流動(dòng)；管涌多發(fā)生在粗粒土中，當(dāng)滲透力足夠大時(shí)，土中細(xì)顆粒通過粗顆?？紫侗凰鲙ё?，形成滲透通道。（2）破壞形式：流砂是土體整體失穩(wěn)，表面出現(xiàn)“沸騰”現(xiàn)象；管涌是細(xì)顆粒逐步流失，形成集中滲流通道，最終可能導(dǎo)致土體塌陷。（3）影響范圍：流砂破壞范圍較大，管涌多為局部破壞。3.簡述直剪試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)。答案：優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單、操作方便、試驗(yàn)時(shí)間短（快剪）；缺點(diǎn)：（1）剪切面固定為上下盒接觸面，可能非土樣最薄弱面；（2）試驗(yàn)過程中無法嚴(yán)格控制排水條件（尤其慢剪）；（3）剪切過程中土樣的面積逐漸減小，但計(jì)算時(shí)假設(shè)面積不變，導(dǎo)致應(yīng)力計(jì)算誤差；（4）不能量測剪切過程中孔隙水壓力的變化。4.分層總和法計(jì)算地基沉降的主要步驟有哪些？答案：（1）分層：將壓縮層劃分為若干薄層（每層厚度≤0.4b，b為基礎(chǔ)寬度）；（2）計(jì)算各層頂面和底面的自重應(yīng)力\(\sigma_{cz}\)和附加應(yīng)力\(\sigma_{z}\)；（3）確定壓縮層下限（一般取\(\sigma_{z}\leq0.2\sigma_{cz}\)或\(0.1\sigma_{cz}\)）；（4）對(duì)每層土，根據(jù)自重應(yīng)力平均值\(\sigma_{czi}\)和自重應(yīng)力加附加應(yīng)力平均值\(\sigma_{czi}+\sigma_{zi}\)，查壓縮曲線（ep曲線）得到初始孔隙比\(e_{1i}\)和壓縮后孔隙比\(e_{2i}\)；（5）計(jì)算每層沉降量\(s_i=\frac{e_{1i}e_{2i}}{1+e_{1i}}h_i\)；（6）累加各層沉降量得到總沉降量\(s=\sums_i\)。5.簡述三軸壓縮試驗(yàn)的主要類型及其適用條件。答案：三軸試驗(yàn)分為三種：（1）不固結(jié)不排水試驗(yàn)（UU）：試樣在圍壓和偏壓下均不排水，適用于模擬快速加荷條件下飽和粘性土的短期強(qiáng)度；（2）固結(jié)不排水試驗(yàn)（CU）：試樣先在圍壓下固結(jié)排水，再在不排水條件下施加偏壓，適用于模擬一般工程條件（如堤壩施工期）；（3）固結(jié)排水試驗(yàn)（CD）：試樣在圍壓和偏壓下均排水固結(jié)，適用于模擬長期加荷或超固結(jié)土的強(qiáng)度。四、計(jì)算題（共20分）1.（10分）某飽和粘性土層厚度6m，頂面為透水砂層，底面為不透水基巖（如圖1所示）。已知土的壓縮系數(shù)\(a=0.3\,\text{MPa}^{1}\)，滲透系數(shù)\(k=0.02\,\text{cm/年}\)，初始孔隙比\(e_0=0.8\)，地表瞬時(shí)施加均布荷載\(p=100\,\text{kPa}\)。（1）計(jì)算土層的最終沉降量；（2）計(jì)算加荷3年后的固結(jié)度（時(shí)間因數(shù)\(T_v=\frac{\pi}{4}U_t^2\)，當(dāng)\(U_t\leq0.6\)時(shí)適用）。圖1土層分布示意圖（略）解：（1）最終沉降量計(jì)算飽和土的壓縮模量\(E_s=\frac{1+e_0}{a}=\frac{1+0.8}{0.3}=6\,\text{MPa}=6000\,\text{kPa}\)最終沉降量\(s=\frac{p\cdotH}{E_s}=\frac{100\times6}{6000}=0.1\,\text{m}=10\,\text{cm}\)（2）固結(jié)度計(jì)算土層排水條件為單面排水（頂面透水，底面不透水），排水路徑\(H_d=H=6\,\text{m}=600\,\text{cm}\)固結(jié)系數(shù)\(C_v=\frac{k(1+e_0)}{\gamma_wa}=\frac{0.02\times(1+0.8)}{1\times10^{5}\times0.3\times1000}\)（注：\(\gamma_w=10\,\text{kN/m}^3=1\,\text{g/cm}^3\)，\(a\)單位轉(zhuǎn)換為\(\text{cm}^2/\text{kN}\)，\(0.3\,\text{MPa}^{1}=0.3\times10^{3}\,\text{cm}^2/\text{N}=0.3\times10^{6}\,\text{cm}^2/\text{kN}\)，可能更簡便的方式是統(tǒng)一單位為m和年）更簡單的單位換算：\(C_v=\frac{k\cdotE_s}{\gamma_w(1+e_0)}\)（由\(a=\frac{1+e_0}{E_s}\)，代入\(C_v=\frac{k(1+e_0)}{\gamma_wa}=\frac{kE_s}{\gamma_w}\)）\(k=0.02\,\text{cm/年}=0.0002\,\text{m/年}\)，\(E_s=6\,\text{MPa}=6\times10^6\,\text{Pa}=6\times10^3\,\text{kN/m}^2\)，\(\gamma_w=10\,\text{kN/m}^3\)\(C_v=\frac{0.0002\times6\times10^3}{10}=0.12\,\text{m}^2/\text{年}\)時(shí)間\(t=3\,\text{年}\)，時(shí)間因數(shù)\(T_v=\frac{C_vt}{H_d^2}=\frac{0.12\times3}{6^2}=\frac{0.36}{36}=0.01\)因\(T_v=\frac{\pi}{4}U_t^2\)（當(dāng)\(U_t\leq0.6\)），解得\(U_t=\sqrt{\frac{4T_v}{\pi}}=\sqrt{\frac{4\times0.01}{3.14}}\approx0.113\)（即11.3%）2.（10分）某砂土試樣進(jìn)行三軸固結(jié)排水試驗(yàn)，圍壓\(\sigma_3=200\,\text{kPa}\)，破壞時(shí)偏應(yīng)力\(\sigma_1\sigma_3=300\,\text{kPa}\)。（1）求砂土的內(nèi)摩擦角\(\phi\)；（2）若另一試樣在圍壓\(\sigma_3=300\,\text{kPa}\)下進(jìn)行同樣試驗(yàn)，破壞時(shí)的偏應(yīng)力是多少？解：（1）砂土的粘聚力\(c=0\)，根據(jù)莫爾庫倫準(zhǔn)則，破壞時(shí)\(\sigma_1=\sigma_3\tan^2(45^\circ+\frac{\phi}{2})\)已知\(\sigma_1\sigma_3=300\,\text{kPa}\)，則\(\sigma_1=200+300=500\,\text{kPa}\)代入得\(500=200\tan^2(45^\circ+\frac{\phi}{2})\)，即\(\tan^2(45^\circ+\frac{\phi}{2})=2.5\)，\(\tan(45^\circ+\frac{\phi}{2})=\sqrt{2.5}\approx1.581\)\(45^\circ+\frac{\phi}{2}=\arctan(1.581)\approx57.7^\ci