海南大学土力学期末考试试卷答案

大学 土木建筑工程 学院
土木工程 专业《土力学》试题(A 卷)
考试说明：本课程为闭卷考试，可携带 计算器 文具;
水的重度取10kN/m 3。

一、判断对错（每小题2分，共10分）
(说明：如果您认为下列说法是正确的，就在题号前的
（ ）中打“√”，否则打“×”)
（ × ）1、土的相对密度D r 会出现D r >1或D r <1的情况。

（ × ）2、在任何情况下，土体自重应力都不会引起地基沉降。

（ × ）3、土中应力水平越高，土越易破坏，说明土的抗剪强度越小。

（ × ）4、土的颗粒级配分析中，曲率系数是10
60230d d d C u ⋅=。

（ √ ）5、边坡的安全系数在施工刚结束时最小，并随着时间的增长二增大。

二、选择题（每题2分，共20分）
1. 指出下列何种土不以塑性指标I p 来定名（ D ）。

A.粘土
B.粉质粘土
C.粉土
D.砂土
2. 淤泥属于（ B ）。

A.粉土
B.粘性土
C.粉砂
D.细砂
3.某土层排水固结，达到90％固结完成的沉降量为18cm，则该土层
完全固结后，总沉降量为（ C ）。

A.18cm
B. 19cm
C. 20cm
D. 21cm
4.地基沉降计算深度是指（ B ）。

A.主要持力层
B. 主要压缩层厚度
C. 持力层厚度
D.
≥5m
5.土中某点处于极限平衡状态时，其破坏面与最大主应力σ1的作用面的
夹角为（B ）。

A.45º－ϕ/2
B. 45º＋ϕ/2
C. 45º＋ϕ
D. 45º
6.现场十字板试验得到的强度与室哪一种试验方法测定的强度相当？
（ A ）。

A.快剪
B. 固结快剪
C. 慢剪
7.粘性土的抗剪强度由两部分组成，一部分是颗粒间的粘结力，另一部
分是( A )。

A. 摩擦力
B. 水压力
C. 有效应力
D. 荷载
8.条形基础竖直均布荷载下附加应力计算时，附加应力系数的确定应根
据（D ）比值查表确定。

A. L/B和z/B
B. L/B和x/B
C. L/B和z/L
D. x/B和z/B。

9.下列原位测试方法中，适用于饱和软粘土的有：（B ）
A. 静力触探试验
B. 十字板剪切试验
C. 标准贯入试验
D. 旁压试验
10、某一土层在荷载作用下，单面排水达到某一固结度需要的时间为t，若是双面排水，达到同一固结度，需要的时间是：（C ）
A. t / 2
B. t
C. t / 4
D. 2 t
三、填空题（每空1分，共10分）
1、挡土墙在满足墙背直立光滑且填土面水平的条件下，库仑土压力理论与朗肯土压力理论算得到的土压力是一致的。

2、工程上常用的土的密度有天然密度、饱和密度、浮密度和干密度。

3、决定无粘性土工程性质的好坏是无粘性土的密实程度，它是用指标相对密实度来衡量。

4、土体的变形可分为由正应力引起的体积变形和由剪应力引起的形
状变形。

5、已知土单元体积为d x d y d z ，土的初始孔隙比为e 0，则单元孔隙体积随时间的变化率为 ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+∂∂z y x e e t d d d 100 。

四、简答题（2×5＝10分）
1、扼要阐述朗肯土压力理论和库仑土压力理论的主要区别。

朗肯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。

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。

2、什么是库仑抗剪强度理论，什么是莫尔-库仑破坏准则，什么是土的极限平衡条件？
【答】库仑抗剪强度理论确定了砂土和粘性土的抗剪强度分别为：
砂土：
粘性土：
莫尔-库仑破坏准则把莫尔应力圆与库仑抗剪强度线相切时的应力状态，即时的极限平衡状态作为土的破坏准则。

当土的强度指标，为已知，若土中某点的大小主应力和满足如下关系式时，则该土正好处于极限平衡或破坏状态，该判定条件即为土的极限平衡条件。

五、土工试验题（2×5＝10分）
1、请写出直接剪切试验所需设备组成部分
（1）应变控制式直剪仪: 由剪切盒、垂直加荷设备、剪切传动装置、测力计、位移测量系统组成。

（2）百分表：量程为10mm，分度值为0.01mm。

（3）天平：称量200g，感量0.01g。

（4）秒表、称量盒、削土刀、钢丝锯。

2、请填写下面三种三轴试验中固结与排水条件
CD试验固结排水
CU试验固结不排水
UU试验不固结不排水
六、计算题（10×4＝40分）
1、某砂土试样，试验测定土粒相对密度7.2=
s
G，含水量%
43
.9
=
w，
天然密度3
g/cm
66
.1
=
ρ。

已知砂样最密实状态时称得干砂质量
kg
62
.1
1
=
s
m，最疏松状态时称得干砂质量%
43
.9
=
w。

求此砂土的相对
密度
r
D。

【解】对于砂土在最紧密和最疏松两种不同状态下，均取单位体积V＝1000cm3的土样
砂土在天然状态下的孔隙比
砂土最小孔隙比砂土最大孔隙比
利用两种不同状态下的孔隙比，得到相对密度
因为
得分阅卷教师
2、某渗透试验装置如图所示，土样I的渗透系数，
土粒比重，孔隙比；土样Ⅱ的渗透系数，土粒比
重，孔隙比；土样横断面积。

求：（1）图示水位保持恒定时，渗透流量多大。

（2）若右侧水位恒定，左侧水位面逐渐升
高，升高高度达到多少时会出现流土现象。

【解】（1）假设土样I、土样Ⅱ各自的水头损失
分别为、，则有
（1）
根据渗流连续原理，流经两土样的渗透速度相等，则按照达西定律，得到：
（2）
土样长度，联立求解方程式（1）、式（2），得：
，
根据得
（2）设基侧水位升高高度高于右侧水位达到时，即水位差达时出现流土现象，此时，土样I、土样Ⅱ各自的水头损失分别为、，则有
（3）
因流经两土样的渗透速度相等，得：（4）
土样长度，联立求解方程（3）、（4），得：
，
土样I、土样Ⅱ水力坡降及浮重度分别为
，
若仅土样I发生流土破坏，必有：
（5）
若土样I、土样Ⅱ整体发生流土破坏，必有：
（6）由式（5）得，由式（6）得，二者中取小值，可得当左侧水位升高高度高于右侧水位达到时，发生流土破坏。

3、设饱和粘土层的厚度为10m，位于不透水坚硬岩层上，由于基底上作用着竖直均布荷载，在土层中引起的附加应力的大小和分布如图所示。

若土层的初始孔隙比e1为0.8，压缩系数a v为2.5×10-4kPa－1，渗透系数k为2.0cm/年。

（1）加荷一年后，基础中心点的沉降量为多少？
（2）当基础的沉降量达到20cm时需要多少时间？
【解】（1）该土层的平均附加应力为
基础的最终沉降量
土层的固结系数
时间因数
土层的附加应力为梯形分布，其参数
根据Tv及a值，查固结度与时间因素曲线，得土层的平均固结度为0.45，则加荷一年后的沉降量为
（2）已知基础的沉降为S t=20cm，最终沉降量S=27.8cm
则土层的平均固结度为
根据U及a值，查固结度与时间因数曲线，得到时间因素为0.47，则沉降达到20cm所需的时间为
4、一均质无粘性土土坡，其饱和重度＝19.5kN/m3，摩擦角＝30°，要求这个土坡稳定的安全系数为1.25，土坡在干坡或完全浸水情况下以及坡面有顺坡渗流时相应的坡角应为多少。

【解】（1）土坡为干坡或者完全浸水的情况时
因此
（2）土坡部存在顺坡出流时
因此
结论：通过计算结果发现，在有渗流作用下的土坡稳定坡角比无渗流作用的稳定坡角小得多。