高等土力学试题()

一.回答下列问题：

1.何谓非饱和土的基质吸力? 举出一种非饱和土的强度公式。

2.三轴试验中的膜嵌入或顺变性（Membrane Penetration）对试验结果有什么影响？对什么土和什么类型的试验影响比较大？

3.说明普朗特尔（Prandtl）和太沙基（Terzaghi）的地基极限承载力公式的基本假设条件和滑裂面形状。

4.何谓德鲁克（Drucker)假说？何谓相适应和不相适应的流动规则？对两种情况各举一个土的弹塑性模型。

5.某饱和砂土的固结不排水三轴试验结果如下图所示，在p－q 坐标定性绘出有效应力路径。应当如何确定这种土的有效应力强度指标？

σ1-σ3 q

ε1 o p

σ3

u

二. 选择一个问题回答：

1.在深覆盖层上修建土石坝时，坝体和覆盖层的防渗结构物主要有那些型式？各有什么优缺点？

2.在地基处理方法中有哪些型式的复合地基桩？说明其适用范围。

三．最近在岩土工程界关于基坑支护土压力计算的讨论很热烈, 试谈谈你对土压力的“水土合算”与“水土分算”的看法

四. 某油罐地基工程采用堆载预压法进行地基加固，地基土的抗剪强度指标如图所示，已知中心点M处的自重应力为：σsz=40kPa, σsx=32 kPa. 当设计堆载压

力p＝200 kPa时在M点引起的附加压力σz=120 kPa,σx=30 kPa,分析M点是否

会破坏？应如何进行堆载才能防止地基破坏？

粉质粘土

孔压系数A=0.4

c'=10Kpa

H ϕ'=30︒

k=5⨯10-6cm/s

五．在一个高2米的铁皮槽中装有饱和的均匀松砂，其孔隙比e=0.85,砂的比重Gs=2.67,内摩擦角φ=32︒。然后在振动时砂土发生了完全液化。由于槽壁位移，槽内的砂土的水平土压力是主动土压力，试计算砂土液化前后的槽壁上和槽底上的土压力和水压力。（10分）

饱和松砂 2．0米

六．回答下列问题：

（一）说明高层建筑上部结构、基础和地基的相互作用关系。

（二）规范规定：一般粘性土中的预制桩，打入后15天，对软粘土，打入后21天，才能进行静载试验，为什么？

（三）为什么对于小型建筑物地基一般是承载力控制；对于大型建筑物地基一般是沉降控制？

（四）有一个建筑物的地基承载力基本值是120kPa，要求的设计承载力是250kPa，设计者在原地基上增加了70厘米厚的水泥土

垫层（15％水泥与原地基土混合后夯实），经在垫层上的载荷试验得到的承载力已经达到了设计承载力。你对这个设计有什么看法？

（五）试解释为什麽早期的地基承载力破坏很多是粘土地基上的谷仓、水泥仓和油罐等建筑物？

七．回答问题：

（一）透水地基上的土石坝的防渗型式有那些？各有什么优缺点？

（二）土坝的裂缝有那些种？如何防治？

（三）说明堤防工程与土坝工程的区别。（设计施工、防渗、质量控制、水位变化、隐患险情等）

八．计算下面两种情况下的土压力和水压力：

（一）均匀土中的板桩支护，基坑内排水。

/M3

（二）挡土墙后是饱和粘性土, 由于地面荷载引起土中的超静孔隙水压力u=u0sin(πz/2H), u0=20kPa, γ'=10KN/M3 , q=30kPa, c=5kPa , ϕ=30︒, 计算上、中、下三点的土压力、静水压力和超静水压力。

1、答：由于土体毛细管的作用，干土会对水分有吸引力作用，这个吸引力作用就是非饱和

土的基质吸力。

式中：τ为抗剪强度，c为有效黏聚力，'ϕ为有效内摩擦角，χ为一个取值为0.0~1.0的系

数。

2、答：在使用三轴仪对砂土进行试验时,周压力通过橡皮膜传递到试样上。由于颗粒间有

孔隙,试样表面实际凹凸不平,施加周压力后橡皮膜会楔入试样表面颗粒的空隙中去。其楔入

深度随有效周压力口:变化而变化,·称这种现象为橡皮膜的顺变性。其楔入量称为膜顺变量

或膜楔入量。由于粗粒颗粒较大，其试样的侧表面是凹凸不平的，所以，当对试样施加侧

压力

σ后，橡皮膜会嵌入到试样侧表面的空隙中去，并挤出这些空隙中的水，从而使试样3

产生附加的排水，该部分嵌入量的大小和试样侧表面积的大小，材料颗粒大小，级配以及

侧压力的大小有关，对待定的一个试件，其大小主要取决于侧压力的大小，对粘性土等细

颗粒材料，该部分嵌入量的影响较小，但对于粗颗粒其影响却不可忽视。在饱和试样中，

在试样与膜以及在各层膜之间残留一薄层水膜，称膜间自由水，该部分顺变性对实验中的

体积变化和空隙水压力具有很大的影响。砂的一个基本特性是剪切时发生体积变化。当用普通三轴仪对饱和砂进行应力一应变特性研究时,排水试验需要精确量测试验过程中体积变化,不排水试验则需要精确量测孔隙水压力(简称孔压)的变化。在饱和土的排水试验中,通常根据试样中排出或吸入的水量来确定试样的体积变化。但是由于存在膜顺变性,使得这种量测方法在饱和土的粗粒排水试验中出现了很大误差。

3、答：（1）普朗特尔的地基极限承载力公式的基本假设条件：

○1基础地面绝对光滑（00

=φ），竖直荷载是主应力 ○

2无重介质的假设，即0=γ ○3基础地面为地表面，1

D q m γ=作为均布荷载 滑裂面形状：

2）太沙基

的地基极限承载力公式的基本假设条件：

○

1考虑地基土的自重，基底土的重量0≠γ ○2基底可以是粗糙的（φφ~00

=） ○3忽略基底以上部分土本身的阻力，简化上部均布荷载D q m

γ= 滑裂面形状：

4、答：德鲁克假说：利用塑性体应变增量，等效塑性应变增量这两个塑性指标的特性，对金属材料假定塑性体应变增量为零，并且假设材料屈服时等效塑性应变增量与应力状态无