河海大学复试土力学资料

河海大学复试土力学资料
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
一、简答与简述题
1 .土的级配不连续是什么含义？其粒径分布曲线和粒组频率曲线各有什么特征？（6分）答：
土中各种大小的粒组土粒的相对含量称为土的级配（考虑加分）
土的级配不连续是指土中缺乏某种或某几种中间粒径的粒组
（2分）
土的级配的好坏可由土中的土粒均匀程度和粒径分布曲线（半对数坐标系）的形状来决定，而土粒的均匀程度和曲线的形状又可用不均匀系数和曲率系数来衡量。

颗粒级配分布曲线：水平段（台阶）——缺乏某些粒径——级配不连续
（2分）
坡度渐变——大小连续——连续级配；曲线形状平缓——粒径变化范围大——不均匀——良好；曲线形状较陡——变化范围小——均匀——不良（考虑加分）
粒组频率曲线为双峰且谷点<3％，级配不连续
（2分）
（考虑加分）定量判别：（1）不均匀系数
60
10 u
d C
d
=
（2）曲率系数
2
30
6010 c
d
C
d d
=
603010
d d d分别表示级配曲线上纵坐标为60% 30% 10%时对应粒径
2. 粘性土有那几种状态？各状态之间是通过什么来区分的？（6分）
答：
固体、半固体、可塑、流动四种状态。

（说三种也可）
（3分）
一般用稠度来描述粘性土的干湿程度（状态）反映在某一含水率下抵抗外力作用而变形或破坏的能力。

（可考虑加分） 各状态的区分如下：
液限（W L ）——从流动状态转变为可塑状态的界限含水率，也就是可塑状态的上限含水率；
（1分）
塑限（Wp ）——从可塑状态转变为半固体状态的界限含水率，也就是可塑状态的下限含水率；
（1分）
缩限（Ws ）——从半固体状态转变为固体状态的界限含水率，亦即粘性土随着含水率的减小而体积开始不变时的含水率。

（1分）
3. 什么是前期固结压力？什么样的土为欠固结土？欠固结土层中一定存在超静孔隙水应力吗？欠固结土层上如不施加新的压力，土层也会继续压缩吗？为什么？（6分） 答：
前期固结压力为土在历史上受到的最大有效应力，用Pc 表示。

（1分）
欠固结土为在自重应力作用下尚未完全固结的土，即现有有效应力小于现有固结应力。

（1分）
欠固结土一定存在超静孔隙水应力。

（1分）
因为欠固结土在自重应力作用下尚未固结稳定附加应力尚未转化为有效应力，仍有一部分被孔隙水承担。

随着孔隙水的排出，孔隙水应力的消散，土的孔隙比进一步减小，所以欠固结土层上即使不施加新的压力，土层也会继续压缩。

（3分）
4. 分别说明下面渗流情况下两个图中土体ABCDEA 上所作用的力，并在图中标出。

其中，图（a ）以土体为研究对象，图（b ）以土颗粒为研究对象（8分）。

水位
水位
Ｂ
Ａ
Ｃ
Ｅ
浸润线
水位
水位
Ｂ
Ａ
Ｃ
Ｅ
浸润线
图（a ） 图（b ）
（a ） 图略。

考虑重力，考虑CD 、ED 上的水压力，考虑AED 上的切向反力与法向反力
（4分）
（b ） 图略。

考虑重力、考虑浮力、考虑渗流力
（4分）
考虑AED 上的切向反力与法向反力；
此条不答不扣分，答出可以考虑加分
5. 简述砂土液化。

（6分）
答：对于饱和疏松的粉细砂，当受到突发的动力荷载时，由于动剪应力的作用有使体积缩小的趋势，由于时间短来不及向外排水，因此就产生了很大的孔隙水应力。

按有效应力原理，
()f tg u tg τσϕσϕ'''==-，当动荷载引起的超静孔隙水应力u 达到σ时，则有效应力
0σ'=，其抗剪强度0f τ=，无粘性土地基将丧失其承载力，土坡将流动塌方。

6. 土坡发生滑动的滑动面有哪几种形式？分别发生在何种情况？列举3种粘性土坡的稳定安全系数计算方法？（7分）
答：土坡发生滑动的滑动面有：圆弧、平面、复合滑动面。

(2分)
圆弧滑动通常发生在较均质的粘性土坡中；平面滑动通常发生在无粘性土坡中；复合滑动面发生在土坡土质很不均匀的土坡中。

(2分)
粘性土坡的稳定安全系数计算方法有：φ＝0分析法、瑞典条分法、简化毕肖普法等。

(3分) 7. 地基破坏的型式有哪几种？利用太沙基极限承载力公式具体说明地下水位的变化对承载力是如何影响的？ （6分）
答：地基破坏的型式有整体剪切破坏，局部剪切破坏和冲剪破坏．
(2分) 未修正的太沙基极限承载力公式适用于整体剪切破坏的条形基础的地基。

太沙基极限承载力公式1
2r q c
f BN DN cN γγ=++。

(2分)
地下水位埋深较大时，式中第1、2项中的γ均不受影响； 若地下水位在基底处，则第1项中的γ应用浮容重，承载力降低；
若地下水位上升到地面处或以上时，则第1、2项中的γ均应用浮容重，承载力进一步降低。

二、 计算题
1 . 某一取自地下的饱和土试样，用环刀法测定其密度。

环刀的体积为60cm 3
，环刀质量为50g ，环刀加湿土质量为170g 。

已知试样孔隙率为50％，土粒比重2.70。

试计算该土样的含水率、孔隙比、饱和密度、和干密度。

（取水的密度1 g/ cm 3
）（8分） 解：含水率w=100%
（2分） 孔隙比e=1.0
（2分）
饱和密度=120/60=2 g/cm 3
（2分）
干密度=1 g/cm 3
（2分）
2 . 某条形基础宽b=5m ，埋深2m ，基底压力如图所示，地基土湿重度19kN/m 3
，饱和重度20kN/m 3。

求基础边点下M 点的自重应力和附加应力。

(8分) 条形基底竖直均匀荷载及水平荷载下的附加应力系数表
n=z/b m=x/b
1.2 1.6 1.2 1.6
z s K z s K z h K
z h K
-1.0 0.091 0.117
0 0.375 0.324 -0.131 -0.093 1.0 0.375 0.324
0.131
0.093
解：自重＝4×19＋4×10＝116 kPa 基底净压力＝300－19×2＝262 kPa
n=1.2
竖直m=0,1都对;z
s K ＝0.375
水平m=0;z
h K ＝－0.131
附加应力＝262×0.375-0.131×50=91.7kPa
3 . 某砂土地基中间夹有一层厚2m 的粘土层，该粘土层压缩已经稳定。

地下水位在地面以
d=2m M
6m
P h =50kPa
p=300kPa
地下水位
4m
下2m 深处。

砂土层的饱和重度21kN/m 3，湿重度19kN/m 3。

粘土层的天然孔隙比1.0，饱和重度20kN/m 3
，今从粘土层中心取土样试验，测得前期固结应力为p c =100kPa ，对应p c 的现场压缩曲线上的孔隙比0.88，压缩指数Cc=0.4，固结系数Cv=2.0×10-4
cm/s 。

今在地面大面积堆载150kPa 。

（1）粘土层是属于正常固结、超固结还是欠固结土？为什么？（2）试计算粘土层的最终压缩量（不必分层）。

（3） 堆载施加30天后，粘土层压缩量为多少？（假
定土层平均固结度可用v
T e
U 4
2
28
1ππ-
-
=确定，可取重力加速度10m/s 2
）（15分）
解：（1）前期固结应力为p c =100kPa
现固结应力为p0=19×2＋11×2＋10×1＝70kPa<p c （2分） 超固结土
（2分）
（2）s1=(1.0-0.88)×2/(1+1.0)=0.12m
（2分） S2=0.4×lg(220/100)×2/(1+0.88)=0.146m （2分） S=0.266m
（1分） （3）Tv=0.0002*30*24*3600/10000=0.05184 （2分） U=0.286
（2分） S=0.286*0.266=0.076m
（2分）
4. 地基内某点的大主应力为５５０k Ｐａ，小主应力为３００k Ｐａ，测得孔隙水应力为１００k Ｐａ。

已知土的有效凝聚力为c'=2０k Ｐａ，有效内摩擦角φ'=24°。

判断该点是否达到破坏状态。

（10分）
解：σ1＇＝σ1-u=50-100=450kpa
(2分)
地下水位
2m
4m 粘土层 砂土层
砂土层
σ3＇=σ3-u=300-100=200kpa (2分)
令 σ1f ’=σ1＇=450 kpa
σ3f ’＝tg2(45-ø＇／2)-2c ×tg(45-ø＇2) ＝450×tg2(45-24／2)-2×20×tg(45-24／2) ＝450×0.422－40×0.649＝163.9kPa ＜σ3＇ (4分) 所以该点稳定．
(2分)
5. 墙背直立的光滑挡土墙，墙高为10ｍ，两层填土的性质指标如下图所示，上层粘土厚度5m ，计算A 、B 、C 点土压力强度且绘出压力分布图，并求作用在墙背上总的主动土压力大小（不必求土压力作用点）。

（14分）
解：对第一层土，
10122*10
1.5720tan 3
2.5tan 452c z ϕγ=
==︒⎛
⎫- ⎪
⎝⎭
(2分)
105 1.57 3.43H H Z '=-=-=m
k a1= tg 2
32.5＝0.637*0.637=0.406 (1分) k a2= tg 230＝0.577*0.577=0.33
(1分)
B 点以上的主动土压力：
e a1=r 1H 1’k a1=20×3.43×tg 2
32.5-2×10×tg32.5=27.8 kPa (2分) B 点交界面下：e a2=r 1H 1k a2=20×3.43×tg 2
30-0=33.3 kPa (2分) C 点：e a3=（r 1H 1＋r 2H 2）k a2=63.3kPa
(2分)
r =20kN/m 3
φ=25º,c=10kPa
r =18kN/m 3
φ=30º,c=0kPa
A B
C
总的主动土压力为:E a=0.5×3.43×27.8＋0.5×5×（33.3+63.3）
=289.18 kN/m (2分)
(2分)。