土力学试题及答案

第1章 土的物理性质与工程分类一填空题1 颗粒级配曲线越平缓，不均匀系数越大,颗粒级配越好。为获得较大密实度，应选择级配良好的土料作为填方或砂垫层的土料.2 粘粒含量越多，颗粒粒径越小，比表面积越大，亲水性越强，可吸附弱结合水的含量越多,粘土的塑性指标越大3 塑性指标，它表明粘性土处于可塑状态时含水量的变化范围，它综合反映了粘性、可塑性等因素。因此规范规定：为粉质粘土,为粘土。4 对无粘性土，工程性质影响最大的是土的密实度，工程上用指标、来衡量。5 在粘性土的物理指标中，对粘性土的性质影响较大的指标是塑性指数。6 决定无粘性土工程性质的好坏是无粘性土的相对密度，它是用指标来衡量.7 粘性土的液性指标 ，它的正负、大小表征了粘性土的软硬状态，规范按将粘性土的状态划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑.8 岩石按风化程度划分为微风化、中等风化、强风化。9 岩石按坚固程度划分为硬质岩石，包括花岗岩、石灰岩等；软质岩石,包括页岩、泥岩等。10某砂层天然饱和重度kN/m3，土粒比重，并测得该砂土的最大干重度kN/m3，最小干重度kN/m3，则天然孔隙比为0.68,最大孔隙比0。74，最小孔隙比0。57。11砂粒粒径范围是0。0752mm，砂土是指大于2mm粒径累计含量不超过全重50%，而大于0。075mm粒径累计含量超过全重50.12亲水性最强的粘土矿物是蒙脱石，这是因为它的晶体单元由两个硅片中间夹一个铝片组成，晶胞间露出的是多余的负电荷，因而晶胞单元间联接很弱,水分子容易进入晶胞之间，而发生膨胀。二 问答题1 概述土的三相比例指标与土的工程性质的关系？答：三相组成的性质，特别是固体颗粒的性质，直接影响土的工程特性。但是，同样一种土，密实时强度高，松散时强度低。对于细粒土，水含量少则硬，水含量多时则软.这说明土的性质不仅决定于三相组成的性质，而且三相之间量的比例关系也是一个很重要的影响因素。2 常见的黏土矿物有哪些？试述黏土矿物颗粒与粗颗粒土比较有那些特点及特性？答：常见的粘土矿物有蒙脱石，伊利石和高龄石.黏土的颗粒很细，粘粒粒径mm,细土粒周围形成电场，电分子吸引水分子定向排列，形成结合水膜，土粒与土中水相互作用显著，关系密切。粘性土随着含水量不断增加,土的状态变化为固态半固态-液体状态，相应的地基土的承载力基本值Pa，逐渐降低为Pa，亦即承载力基本值相差10倍以上。可见，粘性土最主要的物理特征并非e、Dr，而是土粒与土中水相互作用产生的稠度.3 工业与民用建筑地基基础工程中将地基土划分为哪几种类型？答：岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。4 按沉积条件不同，土体可划分为哪几种类型？答:残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖积土、海积土、淤积土、风积土和冰积土。5 地下水位以下一原状土样，其%，;t/m，计算孔隙比时,用公式,计算得，用公式计算得，试问该用那个公式，e为多少?另一个公式在这里为什么不能用？答：公式该用,，而另一公式不能用，因为饱和度未给，不能认为，实际上将代入,得。6 说明三相草图中和的物理概念。答：代表单元土体中土骨架所占有的体积,代表孔隙在单元土体中所占有的体积.7 什么是粘性土的界限含水量?它们与土中那一层水膜相对应,他们又如何确定？答：土由一种状态转到另一种状态的界限含水量称为阿太堡界限含水量。分别为缩限、塑限和液限。分别和强结合水（吸着水）、弱结合水（薄膜水）和自由水相对应。缩限可用收缩皿法测定，塑限可用滚搓法、液塑限联合测定法，液限可用锥式液限仪或碟式液限仪测定。8 说明土的天然重度，饱和重度，浮重度和干重度的物理概念和相互关系，并比较同一土中的、的数值大小.答：，.。三、判断题1粘性土的软硬程度取决于含水量的大小,无粘性土密实程度取决于孔隙比的大小。 （ ）2甲土饱和度大于乙土，则甲土的含水量一定高于已土。 ( )3粉粒是0.0740。05mm的粒组。 （ ）4相对密实度会出现 和 的情况。 （ ）5甲土的饱和度如果大于乙土，则甲土必定比乙土软。 （ )6甲土的孔隙比大于乙土，则甲土的干重度应小于乙土。 （ ）7土的天然重度愈大，则土密实性愈好。 （ ）四、计算题 1 某地基土样数据如下：环刀体积60cm，湿土质量0。1204kg，土质量0.0992kg，土粒相对密度为2.71,试计算：天然含水量w，天然重度，干重度，孔隙比。2若原状土样的天然密度，含水量，土颗粒相对密度=2.71，试计算孔隙比e.答:设， ttm33测得沙土的天然重度，含水量,土粒相对密度，最小孔隙比，最大孔隙比,试求沙土的相对密度.答： 设则gg4某干沙土样重度为16。6KN/m,土粒相对密度,置于雨中，若砂样体积不变，饱和度增加到40,求砂样在雨中的孔隙比。答：设 cm35.某工地进行基础施工时，需在土中加水以便将土夯实，现取土样1000g，测其含水量为20%，根据施工要求,将土的含水量增加20%，问应在土样内加多少水?答：由得需加水量为6. 某工程地质勘察中，取原状土60cm,重99.15g，烘干后重78.05g，求此土的孔隙比和饱和度。答：7某土样的干重度，含水量,土粒相对密度,求饱和度。答：设，则8. 某地基开挖中，取原状土样送至实验室中进行试验。测得天然重度，天然含水量，土粒相对密度，液限,塑限。试问这些数据合理吗?为什么?如果合理，请定出土的名称和状态。答：天然重度在粘性土重度变化范围内,含水量20也在坚硬黏土的含水量30以下，相对密度2.72也在粘性土比重2.70至2.75变化范围内，因此这些数据合理，此土属于粘性土.由于， ，所以此土为低液限黏土。9. 一个饱和原状土样体积为143cm，质量为260g，颗粒相对密度为2.70，取定他的孔隙比,含水量和干密度。答:由得10. 某饱和土样，其液限,塑限,含水量,天然重度，求,、各为多少？答:设,则，由得11. 有一块50的原状土样重95。15g，烘干后重75.05g，；已知土粒相对密度，试求天然重度，饱和重度，浮重度和干重度,天然含水量，孔隙比，孔隙率,饱和度，并比较、和的数值大小。答：略。第二章 土的渗透性一、填空题1 当土体两点之间有水头差，有渗流长度时，则渗流发生,渗流速度，与水头差成正比，与渗流长度成反比。但在黏土中,只有当水头梯度超过起始梯度时才开始渗流。2 渗透力（即动水压力)是土对水的压力，渗透力的表达式是，产生流砂的条件是渗流力克服了土体的重力。二、 简答题1 什么叫渗透力，其大小和方向如何确定？答:地下水在土体中流动时，由于受到土的阻力，而引起水头损失，从作用力与反作用力的原理可知,水流经过时必定对土颗粒施加一种渗流作用力，单位体积土颗粒所受到的渗流作用力称为渗透力.渗流力的大小与水力梯度成正比，其方向与渗流方向一致.2 达西定律的基本假定是什么？试说明达西渗透定律的应用条件和适用范围。答:由于土的孔隙很小，在大多数情况下水在孔隙中的流速较小,可以认为属于层流（即水流流线相互平行的流动），那么土中的渗流规律可以认为是符合层流渗透定律。由于达西定律只适用于层流的情况，故一般只用于中砂、细砂、粉砂等，对粗砂、砾石、卵石等粗粒土不适合；而黏土中的渗流规律不完全符合达西定律,需进行修正。修正后为。3 渗透力是怎样引起渗透变形的?渗透变形有哪几种形式？在工程上会有什么危害？防治渗透破坏的工程措施有哪些?答：地下水的渗流方向自下而上，已知土的有效重度为，当向上的动水力与土的有效重度相等时，即这时土颗粒间的压力就等于零，土颗粒将处于悬浮状态而失去稳定，这种现象叫流沙。在渗透水流作用下，土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动，以至流失；随着土的孔隙不断扩大，渗透速度不断增加，较粗的颗粒也相继被水流逐渐带走,最终导致土体内形成贯通的渗流管道，造成土体塌陷，这种现象叫管涌。防治流土的关键在于控制溢出处的水力坡降，为了保证实际的溢出坡降不超过允许坡降，可采取以下工程措施：1。可通过做垂直防渗帷幕、水平防渗铺盖等，延长渗流途径、降低溢出处的坡降；2。在溢出处挖减压沟或打减压井,贯穿渗透性小的黏土层，以降低作用在粘性土层底面的渗透压力；3。在溢出处加透水盖重，以防止土体被渗透力所悬浮.防止管涌一般可从下列两方面采取措施：1。做防渗铺盖或打板桩等，降低土层内部和渗流溢出处的渗透坡降；2.在渗流溢出部位铺设层间关系满足要求的反滤层。4生管涌和流土的机理与条件是什么?与土的类别和性质有什么关系？工程上如何判断土可能产生渗透破坏并进行分类的? 答：发生管涌与流土的机理如上一题答案所诉。发生流土的条件是水力梯度大于或等于临界水力梯度.临界水力梯度与土性密切相关，研究表明，土的不均匀系数愈大，值愈小，土中细颗粒含量高，值增大,土的渗透系数愈大，值愈低.发生管涌首先取决于土的性质,管涌多发生在砂性土中，其特征是颗粒大小差别较大，往往缺少某种粒径，孔隙直径大且相互连同。无黏性土产生管涌的两个必备条件是：1。几何条件：土中粗颗粒所构成的孔隙直径必须大于细颗粒的直径，这是必要条件,一般不均匀系数的土才会发生管涌；2水力条件：渗流力能够带动细颗粒在孔隙间滚动或移动是管涌发生的水力条件，可用管涌的水力梯度来表示。三、判断题1 土的渗透系数k越大，土的渗透性也越大，土中的水头梯度I也越大.( ）2 含有细砂夹层的粘土层中垂直渗透系数大于水平渗透系数。 （ ）3 土中一点的渗透力大小取决于该点孔隙水总水头的大小。 ( ）四、计算题1如图所示的常水头渗透试验，若土样（2）的渗透系数是土样（1）的2倍，试绘出试样的孔隙水压力（即渗透压力）分布图,并求土样（1）所受的渗透力，判断其渗透稳定性。解:1.设试样（1)和试样（2）的水头损失分别为h1和h2,总水头损失为h，则5w h1+h2=h=40-25=15cm (1）根据渗流连续原理,流经两砂样的渗透速度v20w应相等，即v1=v2，按达西定律v=ki,则30w k1i1=k2i2又k2=2k1，i1=h1/L1=h1/5，i2=h2/L2=h2/5，所以 h1=2h2 （2）由(1）（2)两式得h1=10cm，h 2=5cm2。由i1=h1/L1=10/5=2 得土样（1)所受的渗流力 J=wi=2w2.如图所示的渗透试验装置,在圆形截面容器内装有两种土样，下面为粉土，土样长度分别为L1，L2,在砂层顶面引出一测压管，管内水面与水源容器内水面高度差为h1，若试验装置总水头差为h，则砂土的渗透k1与粉土的渗透系数k2之比值k1/k2为多少?解：设粉土的水头损失，砂土的水头损失为，则 （1）根据渗流连续原理，流经两砂样的渗透速度v20w应相等，即v1=v