土力学期中考试及答案

一、名词解释

1 管涌

答：管涌是渗透变形的一种形式．指在渗流作用下土体中的细土粒在粗土颗粒形成的空隙中发生移动并被带出的现象。 2. 先期固结应力

答：土在历史上曾受到的最大有效应力称为先期固结应力。 3. 塑性指数

答：液限和塑限之差的百分数（去掉百分数）称为塑限指数，用Ip表示，取整数，即：Ip=wL－Wp。塑性指数是表示处在可塑状态的土的含水率变化的幅度。 4. 灵敏度

答：灵敏度为原状试样的无侧限抗压强度与相同含水率下重塑试样的无侧限抗压强度之比。 5. 超固结比

答：把土在历史上曾经受到的最大有效应力称为前期固结应力，以pc表示；而把前期固结应力与现有应力po＇之比称为超固结比OCR，对天然土，OCR>1时，该土是超固结土，当OCR＝1时，则为正常固结土。

6. 压缩系数：单位压力增量引起的孔隙比的改变，即压缩曲线的割线的坡度，用于表征土的压缩性高低。av＝（e1-e2）/（p1-p2），式中e为压缩曲线上与相应的p值对应的孔隙比。 7. 不均匀系数：不均匀系数Cu＝d60/d10，式中：d60、d10为粒径分布曲线上小于某粒径的土粒含量分别为60%和10%时所对应的粒径。它用于衡量土中土粒的均匀程度。

8. 相对密实度

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

Dr限状态作为判别的基准，其定义为

emaxe0emaxemin。(2)

[emax: 无粘性土处在最松状态时的空隙比,] [emin: 无粘性土处在最密状态时的空隙比.] 9. 渗透系数

答：当水力坡降为1的时候所对应的流速，即vki中i=1时的v对应着渗透系数

二、简答题 (共26分)

1. 下列说法是否正确？并说明原因。

“饱和土的固结主要是由于孔隙水的渗透排出，因此当固结完成时，孔隙水应力全部消

散为零，孔隙中的水也全部排干了。” （6分） 答：该说法不正确 （2分）

因为：饱和土体的固结过程是指土体中各点的超静孔隙水应力不断消散，附加有效应力相应增加的过程，或者说是超静孔隙水应力逐渐转化为附加有效应力的过程。固结完成是指超静孔隙水应力消散为零，并不是指总孔隙水应力，实际上总孔隙水应力包括静孔隙水应力和超孔隙水应力之和，因此即使固结完成，静孔隙水应力仍然存在，不会发生孔隙中水全部排干的现象。 （4分）

2. 简述用分层总和法求基础沉降的方法步骤。(6分) 答：

1 根据作用在基础上的荷载的性质，计算基底压力和分布 2 将地基分层． 3 计算地基中土的自重应力分布 4 计算地基中垂向附加应力分布 5 按算术平均求各分层平均自重应力和平均附加应力 6 求第I层的压缩量 7 将各个分层的压缩量累加，得到地基的总的沉降量.

3. 什么是有效应力原理？图中，地基土湿重度、饱和重度和浮重度分别为、sat和，水重度w，M点的测压管水柱高如图所示。写出M点总应力、孔隙水应力、有效应力、自重应力的 计算式。

答：由外荷在研究平面上引起的法向总应力为б，那么它必由该面上的孔隙力u和颗粒间的

M点总应力：zH1satH2 M点孔隙水应力：uw(hH2)

测压管 M 地面 h 地下水位 H1 H2 接触面共同分担，即该面上的总法向力等于孔隙力和颗粒间所承担的力之和，即б=б＇＋u。

zuH1satH2w(hH2) M点有效应力： zM点自重应力：zMH1H2

4. 其它条件相同情况下，超固结粘土的沉降一定小于正常固结粘土的沉降吗？为什么？

是的。因为和正常固结粘土相比，超固结粘土孔隙比比正常固结土小，如果现有有效应力相同，则在某荷载增量作用下，超固结土是沿再压缩曲线压缩，而正常固结土沿压缩曲线压缩。由于同一土质，再压缩曲线肯定比压缩曲线缓，即再压缩指数比压缩指数小，因此，超固结粘土沉降比正常固结土小。

三、计算题(共 47 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。（12分）

解：纯土样的质量为m=196.8-80=116.8g V=60cm3 Gs=2.7 密度sat==

m=116.8/60=1.947g/ cm3 v （2分） （2分）

3饱和重度Gsatsatg1.9471019.47kN/cm

因为土样为地下水位以下，所以其饱和度Sr=100%

satw1.94710.947g/cm3

又因为(Gs1)(1n)w 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e

n, 所以e=0.795 1n

（2分） （2分）

ewGsSr含水率weSr0.795129.4% Gs2.7干重度dg

Gsw2.71g1015.04kN/cm3 （2分） 1e10.7952 . 某砂土地基中间夹有一层厚2m的正常固结粘土层。地下水位在地面以下2m深处。砂土层的饱和重度21kN/m3，湿重度19kN/m3。粘土层的天然孔隙比1.0，饱和重度20kN/m3，压缩指数Cc=0.4，固结系数Cv=2.0×10-4层cm/s。今在地面大面积堆载100kPa。（1）堆载施加瞬时，测压管水头高出地下水位多少米？（2） 粘土层压缩稳定后，图中h 等于多少米？（3）试计算粘土层的最终压缩量（不必分层）。（4） 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U1

82e24Tv确定）（12分）

地下水位 h 砂土层 测压管 4m 2m 粘土层 砂土层 解：（1）（对饱和土，B＝1）

加载瞬时，孔隙水承担所有附加应力up100kPa

huw10010.2 m 9.8(2) 压缩稳定后，超孔隙水应力完全消散

h=0

(3) p119*2(219.8)*260.4 kPa p260.4(209.8)*280.8 kPa p0p1p270.6 kPa 2SppH270.6100Cclog0*0.4*log0.15 m 1e0p01170.6Cvt2.0*104*30*24*36000.0518 (4) Tv22H(2/2*100)U182e24Tv0.29

St=U * S=0.29*15=4.35cm

3. 地基内某点的大主应力为500KPa，小主应力为200KPa。已知土的凝聚力为c=20Kpa，内摩擦角φ=30°。判断该点是否达到破坏状态。 解：

σ1=500kpa σ3=200kpa 令 σ1f=500 kpa

σ3f＝tg(45-ø＇／2)-2c×tg(45-ø＇2) ＝500×tg(45-30／2)-2×20×tg(45-30／2)

＝500×0.333－40×0.577＝143.6kPa σ3f＜σ3所以该点稳定．

4 .有一矩形基础，尺寸如图示，基底压力p=200kPa，若已知基础角点Ｍ下深度为z=2ｍ处的附加应力σZ＝47.2kPa，

22

试问基础中点处O以下深度为 z=1ｍ处的附加应力σZ为多少

解： zM47.2kPa

M点下： m= 6 / 4=3 / 2 n=2 / 4=1 / 2

O点： m=3/2 n=1/2 zO4zM447.2188.8kPa

5 . 如图为一堆场地基剖面，砂土层厚度3m，粘土层厚度3m，其下为不透水层。地下水位在地面以下2m。在堆场表面施加了150kPa大面积堆载。粘土层压缩e-p曲线如图所示。 （1）试计算粘土层最终将产生的压缩量；（2）从粘土层中心取出一个试样做固结试验（试样厚度2cm，上下均放透水石），测得当固结度达到80％时需要7min，求当天然粘土层的固结度达到80％时需要多少天。

解：（1）

cz粘土中心＝17.5*2+10*1+10*1.5＝60 kPa

p1=60 kPa p2=60+150=210 kPa

e0=0.59 , e1=0.72 S=(0.72-0.59)/1.72*3=0.227m （2）

Tv1=Tv2 Cv1=Cv2

t1t2 22(H1/2)H2t2=7*3002/12=630000min=437.5d

各位同学，这次课堂训练请认真对照答案核对，弄懂，就不再花时间讲解。马