土力学试卷

一、 填空（每空1分，共20分）

1. 土的结构通常有 单粒结构、分散结构 、絮状结构。

2. 测定土中各粒组颗粒质量分布的试验称为颗粒大小分析试验。常用的实验方法有 筛分法 、 密度计法 。

3. 土的级配的好坏可由土级配曲线的形状来衡量，衡量的参数包括不均匀 系数和 曲率 系数。

4. 反应土体渗流的达西定律表达式为：v k i =⋅

5. 描述土的压缩性的曲线有 e ～p 曲线 和 e ～lgp 曲线 两种形式，同时有描述压缩性的参数，主要有 压缩系数、 压缩指数 。

6. 粘土的蠕变：在剪切过程中土的蠕变是指在恒定剪应力作用下 土体变形 随 时间 而增长的现象。

7. 室内常用的确定土强度指标的试验有： 直剪试验 、 三轴压缩试验 、 无侧限抗压强度试验 。

8. 地基中剪切破坏的形式有 整体剪切破坏 、 局部剪切破坏 、 冲剪破坏 三种。

二、 名词解释（每题2分，共12分）

1． 塑性指数

答：液限和塑限之差的百分数值(去掉百分号)称为塑性指数。

2． 相对密实度

答：相对密实度Dr 是用来衡量无粘性土的松紧程度，它是以该无粘性土自身最松和最密两种极限状态作为判别的基准，其定义为

max 0max min e e Dr e e -=

-。 [

max e : 无粘性土处在最松状态时的空隙比, min e : 无粘性土处在最密状态时的空隙

比.]

3． 管涌

答：管涌是指在渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发生移动并被带出的现象。

4． 超固结比

答：土在历史上曾受到过的最大有效应力称为前期固结应力，以

c p 表示，而把前期固

结应力与现有有效应力'0p 之比定义为超固结比，[以OCR 表示]。 5． 灵敏度

答：灵敏度为原状试样的无侧限抗压强度与相同含水率下重塑试样的无侧限抗压强度之比。

6． 临塑荷载

答：使地基土由线性变形阶段过渡到塑性变形阶段的基底压力为临塑荷载。

三、 问答题（26分）

1． 土中水的状态有哪几种？简述土中不同状态的水对相应土的力学性质的影响。（8分）

答：土中水的状态有结晶水、吸着水和自由水，其中自由水又可分为毛细管水(毛管水、毛细水)和重力水。（2分）

[结晶水紧紧吸附于固体颗粒的晶格内部，作为土体的一部分，对土的力学性质没有多大影响。]

[吸着水比普通水有较大的粘滞性，较小的能动性和不同的密度。强吸着水受到土颗粒的吸附力很大，牢固地结合在土颗粒表面，其性质接近于固体，不能传递压力。弱吸着水呈粘滞状态，不能传递压力，也不能在孔隙中自由流动。] 吸着水的存在使土具有塑性、粘性、影响土的压缩性和强度，并使土的透水性变小。 （2分）

自由水离开土颗粒 表面较远，不受土颗粒电分子引力作用，且可自由移动，它的性质与普通水无异，能传递静水压力，有溶解能力。（1分）

[毛细管水与土中孔隙的大小和形状，土粒的矿物成分以及水的性质有关。在潮湿的粉、细砂中孔隙水仅存在于土粒接触点周围，彼此是不连续的。] 孔隙中的压力将小于大

气压力。将引起迫使相邻土粒相互挤紧的压力。毛管水压力的存在，增加了粒间错动的摩擦阻力。产生假粘聚力。（1分）

重力水与普通水一样，具有溶解能力，能传递静水和动水压力，对土颗粒有浮力作用。它能溶蚀或析出土中的水溶盐，改变土的工程性质。当它在土孔隙中流动时，对所流经的土体施加渗流力，计算中应考虑其影响。（2分）

[水是三相土的重要组成部分，一般认为它不能承受剪力，但能承受压力和一定的吸力；同时，水的压缩性很小，在通常所遇到的压力范围内，它的压缩量可忽略不计。]

2． 一软土地段公路修筑需要经过一个小山坡，现经人工开挖与坡脚相平。试用土的应力

历史与压缩曲线来分析整段路基是否会用同样的工程方法施工。（8分）

答：（作出示意图（2）分）

曾有小土坡地基Ⅰ区跟没有土坡Ⅱ区有不同应力历史，它们具有不同的压缩特性。（1分）

开挖后Ⅰ区为超固结土，当将小土坡开挖到坡脚相平时，压缩曲线将沿回弹曲线回弹，当对地基施加相同的附加应力ΔP 时，Ⅰ区和Ⅱ区土将沿不同的压缩曲线固结。Ⅰ区会沿B'B 再压缩曲线至D 点固结稳定。（2分）

而Ⅱ区将沿AB 压缩曲线至D 点回结稳定。（2分）

同样的P 变化，但两者的孔隙比变化是不同，即两地基土的压缩量也是不同的，所以整段软土地基在施工处理过程中施工方法不会相同的。（1分）

e

3． 现计算一均质粘性土坝（下游无水位）的边坡稳定安全系数，问在（正常运行期间）

上游水位处于高水位、低水位以及水位快速下降期间土的相关物理力学参数（重度γ、强度指标c 、ϕ）应如何选取？比较并说明上述情况下迎水边坡的安全系数大小关系。（假定低水位时，坝体上游部分为非饱和。10分）

答：参见教材p260-261.

高水位和低水位发生稳定渗流情况，属于有效应力范畴，应采用有效应力强度指标'c '

ϕ或排水剪强度指标。（3分）

高水位时土体饱和，用浮重度指标

'sat w γγγ=-。而低水位非饱和部分用γ。 水位快速下降，水来不及排出，采用固结不排水强度指标cu cu c ϕ、。

水位快速下降，水来不及排出，土体饱和，用浮重度指标。 安全系数：高水位＞低水位＞水位快速下降期(考虑渗透力)

四、 计算题（42分）

1． 用环刀法取地下水位以下的土样196.8g ，其中环刀质量为80g ，环刀体积为60cm 3

，测

出其土粒比重为2.70。计算土样的饱和度、饱和重度、干重度、孔隙比和含水率。（10分）

解：纯土样的质量为m=196.8-80=116.8g V=60cm 3 Gs=2.7 密度sat ρ=ρ=m v =116.8/60=1.947g/ cm

3 饱和重度31.9471019.47/sat sat G g kN cm ρ=⨯=⨯=

因为土样为地下水位以下，所以其饱和度Sr=100%

3

1.94710.947/sat w g cm ρρρ'=-=-=

又因为(1)(1)s w G n ρρ'=--所以0.947=1×(2.7-1)(1-n) 得到n=44.29%

孔隙率n=44.29%, 又因为孔隙比1n

e n =-, 所以e=0.795