2017年电大岩土力学作业形成性考核册答案

岩土力学作业一

说明：本次作业对应于文字教材1至3章，应按相应教学进度完成。

一、填空题（每空1分，共计25分）

1．工程上常用的土的密度有湿密度、饱和密度、浮密度和干密度。

2．土是由固相、气相、和液相三部分组成。

3．土体的应力按引起的原因分为自重应力和附加应力两种。

4．对于天然土，OCR>1时的土是超固结土，OCR=1的土属于正常固结土，而OCR<1的土是欠固结土。

5.土的颗粒分析试验最常用的室内试验方法有筛析法和比重计法。

6. 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。

7.按照土颗粒的大小、粒组颗粒含量把地基土分成碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。

8.根据渗透破坏的机理，渗透破坏的形式主要有流土、管涌、接触流失和接触冲刷。

9.控制坝基及地基的渗流，其主要任务可归结为三点：一是尽量减少渗漏量；二是提早释放渗透压力，保证地基与水工建筑物有足够的静力稳定性；三是防止渗透破坏，保证渗透稳定性。

二、问答题（每小题5分，共计35分）

1．什么是孔隙比e、孔隙率n，二者的关系。

孔隙比为土中孔隙的体积与土粒的体积之比；孔隙率为土中孔隙的体积与土的体积之比；关系为：n=e/(1+e)，或e=n/(1-n)。

2．固结度指：在某一固结应力作用下，经某一时间t后，土体发生固结或孔隙水应力消散的程度。

3. 在压力作用下，饱和土体固结的力学本质是什么？

在某一压力作用下，饱和土体的固结过程就是土体中的超孔隙水应力

不断消散、附加有效应力不断增加的过程，即超孔隙水应力逐渐转化为附加有效应力的过程。

4. 土的级配曲线的特征可用哪两个系数来表示？这两个系数是怎样定义的？

答：不均匀系数u C 和曲率系数c C

1060d d C u = ， ()60102

30d d d C c = 10d ，30d ，60d 为粒径分布曲线上小于某粒径的土粒含量分别为10%，30%，60%时所对应的粒径。

5. 请写出无侧向变形条件下的压缩量计算公式，并指出各个量的含义。

H e e S 11+∆-= 或 PH e a S v ∆+=11 或 H E P S s

∆= S 为压缩量，H 为试样的高度，a v 为压缩系数，e 为孔隙比，Es 压缩模量。

6.简述渗透变形的产生条件。

根据渗透破坏的机理，可将产生渗透变形的条件分为两种类型，其一是动水压力和土体结构，它们是产生渗透变形的必要条件；另一类则是地质条件和工程因素，称之为充分条件。只有当土具备充分必要条件时，才发生渗透破坏。

7.简述有效应力的原理。

有效应力原理的研究内容就是研究饱和土中这两种应力的不同性质和它们与全部应力的关系。有效应力原理归纳起来可由下面两个要点表达：

饱和土体内任一平面上受到的总应力可分为有效应力和孔隙水压力两部分；

土的变形与强度的变化仅决定于有效应力的变化。

六、计算题 （共4题，计40分）

1.一均质无粘性边坡，sat γ为203/m KN ，30=ϕ°，坡角25°，试问干坡或完全浸水时，其安全系数是多少？有顺坡渗流发生时，坡角为多少度边坡将达到极限平衡状态？

解：在干坡或浸水时，安全系数为：

α

ϕtg tg F s ==0.577/0.466=1.24

有顺坡渗流发生边坡达到极限平衡状态时：Fs=1，则

sat tg tg γϕγα'==（20-9.8）×0.577/20=0.21

坡角为：o 39.16=α

2. 土粒比重为2072，饱和度为37%，孔隙比是0.95，当饱和度提高到90%时，每立方米应加多少水？

解：Vv = eVs = V – Vs ，每立方米的土粒体积为：

Vs = V/(1+e) = 1/(1+0.95) = 0.513 m 3

Vv = eVs = 0.95×0.513 = 0.487 m 3

当Sr = 37%时， V w1 = SrVv = 0.37×0.487 = 0.18 m 3

当Sr = 90%时， V w2 = SrVv = 0.90×0.487 = 0.438 m 3

则 ∆Vw = 0.438 – 4.18 = 0.258 m 3

应加水：∆Ww = w w W ∆γ = 10×0.258 = 2.58kN

3.有一8m 厚的饱和粘土层，上下两面均可排水，现从粘土层中心处取得2cm 厚的试样做固结试验（试样上下均有透水石）。试样在某级压力下达到60％的固结度需要8分钟，则该粘土层在同样的固结压力作用下达到60％的固结度需要多少时间？若该粘土层单面排水，所需时间为多少？

答：由于原位土层和试样土的固结度相等，且α值相等，因而21v v T T =

又土的性质相同，21v v C C =

722222121222211

1028.12

8008022⨯=⨯==⇒⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛H H t t H t H t （如改单面，其达到60%固结度时间为3t

由31v v T T = ，31v v C C = 则713213211

1012.542⨯==⇒=⎪⎭⎫ ⎝⎛t t H t H t

4.根据图（a ）中给出地基中多层土中各土层的厚度、容重，绘制地基中的自重应力随深度的分布曲线图。

岩土力学 作业二

说明：本次作业对应于文字教材4至6章，应按相应教学进度完成。

一、单项选择题 （每小题2分，共计10分）

1．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

2．直接剪切试验测定土的天然强度为 （c ） a. 231σστ-=fu b. 2u fu q =τ c. q q fu tg c φστ+= d. ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=322max

D H D M fu πτ

3．地基土发生剪切破坏而失去整体稳定时的基底最小压力为（ b ）

a 、允许承载力

b 、极限承载力

c 、承载力特征值

4．在渗流作用下，土体中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中流失的现象称为（ b ）

a.流土

b.管涌

c.接触流失

d.接触冲刷

5．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 。

二、填空题 （每空1分，共计20分）

1．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快剪、固结快剪和慢剪三种类型。

2.根据固结排水条件的不同，相应于直剪试验，三轴试验也可分为不固结不排水剪(UU)、固结不排水剪(CU)和固结排水剪(CD)三种类型。

3．某土单元体抗剪强度指标c ＝20Kpa ，︒=18ϕ，大主应力σ1＝400Kpa ，则该单元体小主应力σ3＝ 182 Kpa 时，该土处于极限平衡状态，若σ3＝200Kpa ，该土处于 稳