2006年港航专业土力学试卷及答案

饱和重度
（2分）
因为土样为地下水位以下，所以其饱和度Sr=100%
（2分）
又因为 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, 所以e=0.795
（2
分）
含水率
（2分）
干重度
（2分）
2． 均匀粘土层（γ=18 kN/m3）厚3米，下部为 基岩面。取原状土样在试验室内做压缩试 验，得到初始孔隙比为0.8，CC=0.4， CS=0.05。已知土层上部在历史上曾经有2m 厚的杂填土（γ=18 kN/m3），且由于施工 需要已经被开挖掉，并施加了100kPa的大面
30°，试分别在如下两种条件下判断此点是
否破坏：（1）存在100 kPa超孔隙水应力
时，（2）假设超孔隙水应力为0时。（8
分）
解：
4． 请计算如下图所示挡土墙上的主动土压力和
水压力分布以及土压力合力（不必求作用点
位置，两层土厚度分别为2m、4m，墙后水
位在两层间），并画出压力分布图。（12
分）
γsat=20kN/m3 c=10kPa φ=20o
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。
ห้องสมุดไป่ตู้
（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
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，以表示， 而把前期固结应力与现有有效应力之比定义为超固 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
2006～2007学年第1学期土力学期末试卷
港航专业2004级
班级 学号
姓名
成绩
1、 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： 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。
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。
3、 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。
γ=18 kN/m3 c=0 φ=30o
解：由于Ⅰ、Ⅱ区内内摩擦角ψ不同，所以在两层填土交界面B处发生
突变，在交界面B之上的主动土压力为 在交界面B点之下的主动土压力为 C点位于水面以下，主动土压力为 作用在墙背面的水压力为
作用在墙背后的土压力合力为
A
B C
Ⅰ区
Ⅱ区 2m 4m
（1分） 安全系数：高水位＞低水位＞水位快速下降期(考虑渗透力)
（2分）
4、 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60cm3，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=60cm3 Gs=2.7 密度===116.8/60=1.947g/ cm3
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、强度 指标c、）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 效应力强度指标或排水剪强度指标。 （3分） 高水位时土体饱和，用浮重度指标。而低水位非饱和部分用。 （2分） 水位快速下降，水来不及排出，采用固结不排水强度指标。 （2分） 水位快速下降，水来不及排出，土体饱和，用浮重度指标。
2、 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。
[: 无粘性土处在最松状态时的空隙比, : 无粘性 土处在最密状态时的空隙比.]
（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
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）
积均布荷载，试计算粘土层表层的最终沉降
量。（10分）
解：
平均自重应力为Po=18×3／2=27kPa
（1分）
前期固结应力Pc=27+18×2=63 kPa
（1
分）
（2分）
（2分）
（2分）
0.163m
（2分）
3． 一地下水位以下的正常固结粘土层，内部某
点受大主应力为350kPa，小主应力为
200kPa，土的有效应力强度指标c'为0，φ'为
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