工程地质+土力学习题答案

工程地质-学习指南
一、名词解释
1．流砂：
2．固结度:
3．地基极限荷载：
4．真空预压法：
5．灰土挤密桩法：
6．触变性：
7．压缩模量:
8．临塑荷载：
9．软弱地基：
10．强夯法：
11．最优含水量:
12．超固结比:
13．最大干密度：
14．复合地基：
15．换填垫层法：
二、填空题
1. 土的颗粒级配是指组成土颗粒组合的搭配比例,可以用颗粒级配曲线表示.其中横坐标代表( ),纵坐标代表( ).
2．土中应力按起因分为( )和( ),按作用原理或传递方式可分为( )和( ).
3．土的剪切试验按常用的试验仪器分为（）、（）、（）、（）四种。

4．根据墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为（）、（）、（）。

5．无黏性土坡的稳定性与（）无关，仅取决于（）
6.土的稠度状态依次可分为( )( )( )( ),其界限含水率依次是( )( )( ).
7．有效应力指( ).
8．为了考虑固结程度和排水条件对抗剪强度的影响，根据加荷速率的快慢将直剪试验划分为（）、（）和（）三种试验类型。

9．土体处于主动朗肯状态时，剪切破坏面与竖直面的夹角为（）。

10．影响土坡滑动的根本原因是（）。

11．临界水力梯度指( ). 12．土中孔隙压力指( ). 13．十字板剪切仪适用于（）。

14．用朗肯理论计算土压力时，假定墙背光滑是为了满足（）的边界条件。

15．在荷载试验的曲线形态上，从线性关系开始变成非线性关系时的界限荷载称为（）。

三、选择题
1.在土的三相比例指标中,直接通过试验测定的是( )
A.d
s ,w,e B. d
s
,p,e
C. d
s
,w,p D.w,e,p
2.计算自重应力时,地下水位以下的土层应采用( )
A.湿重度
B.饱和重度
C.有效重度
D.天然重度
3.下列说法中，错误的是（）
A．土在压力作用下体积会缩小 B.土的压缩主要是土中孔隙体积的减小C.土的压缩与土的透水性有关 D.饱和土的压缩主要是土中气体被挤出
4.某房屋地基土为黏土层，且建筑施工速度快，则在工程中地基土抗剪强度指标宜采用（ ）试验确定。

A ．固结快剪
B ．快剪
C ．慢剪 D. 任何指标均可
5.作用在挡土墙上的主动土压力a E ，静止土压力0E ，被动土压力p E 的大小依次为（ ）
A ．p a E E E 〈〈0
B ．p a E E E 〈〈0
C ．0E E E a p 〈〈
D ．a p
E E E 〈〈0
6.若某砂土的天然孔隙比与其能达到的最大孔隙比相等,则该土( )
A.处于最疏松状态
B.处于中等密实状态
C.处于最密实状态
D.处于多孔结构
7.下列说法中,错误的是( )
A.地下水位上升会使土中自重应力减小
B.地下水位下降会使土中自重应力增大
C.地下水位升降对土中自重应力无影响
D.地下水位升降对土中自重应力的影响无法确定
8.土的压缩性指标包括（ ）
A ．0,,,E E C a s c B. s c E C a ,,,e
C. ,,s E a 0E ,e
D.,,s E a 0E ,t s
9.土越密实，其内摩擦角（ ）
A ．越小
B ．越大
C．不变 D．内摩擦角的大小与密实度无关
10.淤泥的孔隙比（）
A．等于1.0； B．大于1.0；
C．等于1.5； D．大于1.5。

11.某黏性土的液性指数I L=0.5则该土的软硬状态为( )
A.硬塑
B.可塑
C.软塑
D.流塑
12.有两个不同的方形基础，其基底平均压力相同.问在同一深度处,( )
A.宽度大的基础产生的附加应力大
B.宽度小的基础产生的附加应力大
C.两个基础产生的附加应力相等
D.无法确定
13.土的压缩系数a越大，表示（）
A．土的压缩性越高 B．土的压缩性越低
C．e-p曲线越平缓 D．e-lgp曲线越平缓
14.土的抗剪强度取决于土粒间（）
A．总应力 B．有效应力
C．孔隙水压力 D．黏聚力
15.对饱和弱软粘土地基进行加固，下列方法最适宜的是（）
A．强夯法； B．真空预压法；
C．振冲法； D．砂石桩法。

四、判断题
1.结合水是液态水的一种,故能传递静水压力.
2.在室内压缩试验过程中，土样在产生竖向压缩的同时也将产生侧向膨胀。

3.砂土的抗剪强度由摩擦力和黏聚力两部分组成。

4.当挡土墙向离开土体方向移动或转动时，作用在墙背上的土压力就是主动土压力。

5.地基破坏模式主要有整体剪切破坏和冲切剪切破坏两种。

可以用于对无黏性土进行分类.
6.塑性指数I
P
7.e-p曲线中的压力p是有效应力。

8.土的强度问题实质上就是土的抗剪强度问题。

9. 按哪一种土压力（主动，静止或被动土压力）计算完全取决于挡土墙的位移
方向（向前，静止不动或向后位移）
10.对均质地基来说，增加浅基础的底面宽度，可以提高地基的临塑荷载和极限承载力。

11.甲土的饱和度大于乙土的饱和度,则甲土的含水量一定高于乙土的含水量.
12.土体的固结时间与其透水性无关。

13.在实际工程中，代表土中某点应力状态的莫尔应力圆不可能与抗剪强度包线相割。

14.朗肯土压力理论的基本假设是：墙背直立，粗糙且墙后填土面水平。

作为地基承载力特征值，对于大多数地基来说，将是十分15.如果以临塑荷载P
cr
危险的。

五、简答题
1.简述判断土是否发生管涌的方法。

答：
2.简述单向压缩分层总和法计算地基沉降的基本原理和计算步骤。

答：
3.影响土压力因素有哪些？
答：
4.简述地基处理的目的。

答
6.简要介绍换填垫层法及其适用范围。

答：
7.简述太沙基一维固结理论的基本假设及其适应条件。

答：
8.简述挡土墙位移对土压力影响。

答：
9.简述确定地基处理的主要方法步骤。

答：
10.简述砂石垫层的主要作用。

答：
11.计算地基附加应力时，有哪些假定？
12.简述影响土抗剪强度的因素。

答：
13.影响土坡稳定的因素有哪些？
答：
14.简要介绍预压法及其适用范围。

答：
15.简要介绍强夯置换法及其适用范围。

答：
六、计算题
1.某基坑开挖深度为5m ，土体为细砂，饱和度γsat =19.5Kn/m 3，地下水位在地表。

基坑坑壁用不透水的板桩支撑，板桩打入坑底以下4m 。

若在坑底四周设置排水沟，问是否可能发生流砂现象？（10分）
2、取正常固结饱和粘性土土样进行不固结不排水试验得u φ=0，u c =20k a P ,对同 样的土进行固结不排水试验，得有效抗剪强度指标'φ= 30，'c =0。

求该土样在不固结不排水剪切破坏时的有效大主应力和小主应力。

（10分）
3、 某挡土墙高5m ，假定墙背垂直光滑，墙后填土面水平，填土的黏聚力c=11KPa ，内摩擦角20ϕ=，重度=18KN/m 3，试作出墙背主动土压力（强度）分布图并求主动土压力的合力。

（10分）
4.已知地基土的抗剪强度指标c=10KPa ，30ϕ=，问当地基中某点的大主应力σ1=400KPa ，而小主应力σ3为多少时，该点刚好发生剪切破坏？（10分）
5. 如图所示,设河水深2m,河床表层为细砂,其颗粒比重
d=2.7,天然孔隙比
s
e=0.8.若将一井管沉至河床底下3m,并将管内的砂土全部挖出,再从井管内抽水,问井内水位降低多少时会引起流土破坏?
参考答案
一、名词解释
1.流砂：渗透力方向与重力方向相反，且向上的渗透力克服了向下的重力时，表层土局部范围内的土体或颗粒群同时发生悬浮、移动的现象。

2.固结度: 地基在某一时刻的固结沉降与最终的固结沉降之比。

3.地基极限荷载：地基中即将出现较大塑性区且出现地基失稳时所对应的基底压力，即相应于地基失稳时时所对应的基底压力。

4.真空预压法：通过对覆盖于竖井地基表面的不透气薄膜内抽真空，而使地基固结的地基处理方法。

5.灰土挤密桩法：采用横向挤压成孔设备成孔，使桩间土得以挤密。

用灰土填入桩孔内分层夯实形成灰土桩，并与桩间土组成复合地基的地基处理方法。

6.触变性：粘性土的结构受到扰动，导致强度降低，但当扰动停止后，土的强度又随时间逐渐增大，这种强度随时间恢复的胶体化学性质称为土的触变性。

7.压缩模量: 完全侧限条件下的竖向附加压应力与相应的应变增量之比值。

8.临塑荷载：地基中即将出现塑性区但还未出现塑性区时所对应的基底压力，即相应于塑性区的最大深度等于零时所对应的基底压力。

9.软弱地基：指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。

10.强夯法：反复将夯锤提到高处使其自由落下，给地基已冲击和振动能量，将地基土夯实的地基处理方法。

11.最优含水量: 在压实功能一定条件下,土最易于被压实、并能达到最大密度时的含水量。

12. 超固结比: 天然土层前期固结压力与现有的自重应力之比。

13. 最大干密度：在一定压实功能作用及最优含水量条件下，土被压实能达到的最大干密度。

14. 复合地基：：由增强体和周围地基土组成的地基，增强体和周围地基土共同承担荷载。

15. 换填垫层法：挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层，回填坚硬、较粗粒径的材料，并夯压密实，形成垫层的地基处理方法。

二、填空题
1. 颗粒的直径(用对数表示) 小于某粒质量占全部土粒质量的百分比
2. 自重应力 附加应力 有效应力 孔隙应力
3. 直接剪切试验 三轴压缩试验 无侧限抗压强度试验 十字板剪切试验
4. 静止土压力 主动土压力 被动土压力
5. 坡高 坡角
6. 固态 半固态 可塑态 流动态 缩限 塑限 液限
7. 土粒传递的粒间应力，是控制土体积和强度变化的土中应力
8. 快剪 固结快剪 慢剪
9. 2/450
ϕ+
10. 土体内部某个面上的剪应力达到了抗剪强度
11. 水自下向上流动时使土颗粒处于悬浮状态,此时的水力梯度为临界水力梯度. 12. 水和土中气体传递的压力，包括孔隙水压力和孔隙气压力
13. 饱和软黏土
14. 竖直面上的剪应力为零
15. 临塑荷载或比例荷载
三、选择题
1. C
2. C
3. D
4. B
5. B
6. A
7. C
8. A
9. B 10. D 11. B
12. A 13. A 1 4. B 15. B
四、判断题
1. ×
2. ×
3. ×
4. √
5. ×
6. ×
7. √
8. √
9. × 10. √ 11. ⨯ 12. ⨯ 13. √ 14. ⨯ 1 5. ⨯
五、简答题
1.简述判断土是否发生管涌的方法。

答：土是否发生管涌，决定于土的性质。

一般粘性土只会发生流土而不会发生管
涌，故属于非管涌土；无粘性土当同时满足下列两个条件时会产生管涌:
(1)土中粗颗粒所构成的孔隙直径必须大于细颗粒的直径，才可能让细颗粒在其中移动；
(2)渗透力能够带动细颗粒在孔隙间滚动或移动。

2.简述单向压缩分层总和法计算地基沉降的基本原理和计算步骤。

答：单向压缩分层总和法计算地基沉降的基本原理：采用分层总和法计算地基沉降时，将地基沉降计算深度范围内的土体划分为若干分层，假定每一分层土体只发生竖向压缩变形，没有侧向变形，并将地基看作均质地基计算出每一分层土的平均附加应力，则采用压缩性指标即可计算出每一层土的压缩量，然后将各分层土的压缩量相加，得到总的压缩变形量即为地基沉降量。

计算步骤：地基的分层；计算各分层土的平均自重应力和平均附加压力；确定地基沉降计算深度；确定计算深度范围内各分层土的压缩指标；确定计算深度范围内各分层土的压缩量；对计算深度范围内各分层压缩量求和，得到地基沉降量。

3.影响土压力因素有哪些？
答：影响土压力的因素包括：墙的位移方向和位移量；墙后土体所处的应力状态；墙体材料、高度和结构形式；填土表面的形状；墙和地基之间的摩擦特性；地基的变形等。

4.简述地基处理的目的。

答：地基处理的目的主要是改善地基土的工程性质，达到满足建筑物对地基稳定性和变形的要求，包括改善地基土的变形特性和渗透性，提高其抗剪强度和抗液化能力，消除其它不利影响。

5.简要介绍换填垫层法及其适用范围。

答：当软弱地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而软弱土层的厚度又不很大时，将基础底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，代之以分层换填强度较大、性能稳定的其他材料，并压实至要求的密度为止，这种地基处理方法称为换填垫层法。

换填垫层法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理，即它适合于浅层软弱地基和不均匀地基的处理。

6.简述渗透变形的防治措施。

答：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，可采取下列工程措施：（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，贯穿渗透性小的粘性土层，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。

防止管涌一般可以从下列两个方面采取措施：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度；②在渗流溢出部位铺设层间关系满足要求的反滤层。

7.简述太沙基一维固结理论的基本假设及其适应条件。

答：太沙基一维固结理论的基本假设：土是均质、各向同性和完全饱和的；土粒和孔隙水都是不可压缩的；土中附加应力沿水平面是无限均匀分布的，因此土层的压缩和土中水的渗流都是一维的；土中水的渗流服从于达西定律；在渗透固结中，土的渗透系数和压缩系数都是不变的常数；外荷是一次骤然施加的。

其适用条件为荷载面积远大于压缩土层的厚度，地基中孔隙水主要沿竖向渗流。

8.简述挡土墙位移对土压力影响。

答：挡土墙是否发生位移以及位移方向和位移量，决定了挡土墙所受的土压力类型，并据此将土压力分为静止土压力、主动土压力和被动土压力。

挡土墙不发生任何移动或滑动，这时墙背上的土压力为静止土压力。

当挡土墙产生离开填土方向的移动，移动量足够大，墙后填土体处于极限平衡状态时，墙背上的土压力为主动土压力。

当挡土墙受外力作用向着填土方向移动，挤压墙后填土使其处于极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力为被动土压力。

挡土墙所受的土压力随其位移量的变化而变化，只有当挡土墙位移量足够大时才产生主动土压力和被动土压力，若挡土墙的实际位移量并未达到使土体处于极限平衡状态所需的位移量，则挡土墙上的土压力是介于主动土压力和被动土压力之间的某一数值。

9.简述确定地基处理的主要方法步骤。

答：（1）根据结构类型、荷载大小及使用要求，结合地形地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、环境情况和对邻近建筑等因素进行综合分析，初步选出几种可供考虑的地基处理方案；（2）对初选的几种地基处理方案，分别从加固原理、适用范围、预期处理效果、耗用材料、施工机械、工期要求和对环境影响等各方面进行技术经济分析与对比，选择最佳地基处理方案；（3）对已选定的地基处理方案，宜按建筑物地基基础设计等级和场地复杂程度，在有代表性的场地上进行相应得现场试验或试验性施工，并进行必要的测试，以检验设计参数和处理效果。

如达不到设计要求时，应查明原因，修改设计参数或调整地基处理方法。

10.简述砂石垫层的主要作用。

答：（1）提高地基的承载力。

（2）减少沉降量。

（3）加速软弱土层的排水固结。

（4）防止冻胀。

（5）消除膨胀土的胀缩作用。

上述作用中前三种为主要作用，并且在各类工程中，垫层所起的主要作用有时也是不同的，如建筑物基础下的砂垫层主要起换土的作用，而在路堤及土坝等工程中，常常以排水固结为主要作用。

11.计算地基附加应力时，有哪些假定？
答:主要假定有：（1）基础刚度为零，即基底作用的是柔性荷载；（2）地基是均匀、连续、各向同性的线性变形半无限体。

12.简述影响土抗剪强度的因素。

答：影响土抗剪强度的因素主要有：
（1）土粒的矿物成分、颗粒形状与级配。

颗粒越粗,表面越粗糙,棱角状颗粒,其内摩擦角越大；粘土矿物成分不同，土粒表面薄膜水和电分子力不同，内聚力也不同；胶结物质可使内聚力增大。

（2）土的原始密度。

原始密度越大，土粒间表面摩擦力和咬合力越大，即内摩擦角越大；同时，密度越大，土粒紧密接触，土内聚力也越大。

（3）土的含水量。

当含水量增加时，水分在土粒表面形成润滑剂，使内摩擦角减小；含水量增加也使薄膜水变厚，则粒间电分子引力减弱，内聚力降低。

（4）土的结构。

土的结构受扰动，则内聚力降低。

（5）试验方法和加荷速度。

试验方法和加荷速率不同，特别在不同试验排水条件下，得到的抗剪强度数值是不同的。

13.影响土坡稳定的因素有哪些？
答：影响边坡稳定的因素一般有以下几方面：（1）土坡作用力发生变化，例如由于在坡顶堆放材料或建造建筑物使坡顶受荷，或由于打桩、车辆行驶、爆破、地震等引起的震动改变了原来的平衡状态。

（2）土体抗剪强度的降低，例如土体中含水量或孔隙水压力的增加。

（3）静水压力的作用，例如雨水或地面上流入土坡中的竖向裂缝，对土坡产生侧向压力，从而促进土坡的滑动。

（4）地下水在土坝或基坑等边坡中的渗流常是边坡失稳的重要因素，这是因为渗流会引起动水力，同时土中的细小颗粒会穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流挟带而去，使土体的密实度下降。

（5）因坡脚挖方而导致土坡高度或坡角增大。

14.简要介绍预压法及其适用范围。

答：预压法是在建筑物建造以前，在建筑场地进行堆载或真空预压，使地基的固结沉降基本完成并提高地基土强度的方法。

预压法分为堆载预压法和真空预压法。

预压法适用于处理淤泥、淤泥质土和充填土等饱和粘性土地基。

通常，当软土层厚度小于4.0m时，可采用天然地基堆载预压法处理，当软土层厚度超过4.0m 时，为加速预压过程，应采用塑料排水岱、砂井等竖井排水预压法处理地基。

对真空预压工程，必须在地基内设置排水竖井。

15.简要介绍强夯置换法及其适用范围。

答：强夯置换法是采用在夯坑内回填块石、碎石等坚硬粗颗粒材料，用夯锤夯击形成连续的置换墩，由置换墩（在软粘土中）或置换墩与墩间土（在饱和粉土中，形成复合地基）承担上部结构传来的荷载。

强夯置换法适用于高饱和度的粉土与软塑—流塑的粘性土等地基上对变形不严的工程，在设计前必须通过试验确定其
适用性和处理效果。

六、计算题
1、1. ）解：
50.385544
h i L ∆===++ 安全系数 '19.510 2.4710.38510cr w k i i i γγ
-====>⨯ 故不会发生流砂现象。

2.） 解： 主动土压力系数 )245(2φ-= tg k a =3
1 临界深度 m k c
z a 93.118
310220=⨯==γ 墙底土压力a a a a kp k c Hk 46.24310236182=⨯-⨯=-=γσ 总土压力m kN z H E a a /55.992/)93.16(46.242/)(0=-⨯=-=σ 土压力作用点距墙址m z H z E 36.13/)93.16(3/)(0=-=-=
2、解:设剪切破坏时的有效大主应力和小主应力为31
,σσ'', 则存在关系式(1)和(2): )2
45(231φσσ'+⋅'=' tg +)245(2φ'+⋅' tg c (1) 22
1σσ'-'=u c (2)
将u c =20a kp ， 30='φ，0='c 代入上式求解方程（1），（2），得：
a a kp kp 20,6031='='σσ
3、解:220.490,0.7002220tan 45tan 45a a k k ϕ⎛⎫⎛⎫=-=-== ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
临界深度：02211 1.75180.7
a c m z k γ⨯=
==⨯ 墙底处： 21850.492110.728.7a a a H c kPa k k γσ
=-=⨯⨯-⨯⨯= 主动土压力： ()()01
128.75 1.7546.622a a H kn m E z σ=-=⨯⨯-=
a E 作用点距墙底的距离为：
()()0115 1.75 1.0833
H m z -=⨯-=
4.解
3
2122tan 22400210tan 22121.8tan 45453030tan 4545c kPa ϕϕσσ⎛⎫⎛⎫=--- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
⎛⎫⎛⎫=⨯--⨯⨯- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝
⎭⎝
⎭=
5.解 设井内水位降低x 时达到流土临界状态,即cr i i =.w r r x i '
3==,又因为 3'/44.98
.01)17.2(101)1(m kN e d r r s w =+-+=+-= ,因此 x=2.8m。