土力学试题及答案

1第1章土的物理性质与工程分类一．填空题1．颗粒级配曲线越平缓，不均匀系数越大，颗粒级配越好。为获得较大密实度，应选择级配良好的土料作为填方或砂垫层的土料。2．粘粒含量越多，颗粒粒径越小，比表面积越大，亲水性越强，可吸附弱结合水的含量越多，粘土的塑性指标越大3．塑性指标pLpwwI，它表明粘性土处于可塑状态时含水量的变化范围，它综合反映了粘性、可塑性等因素。因此《规范》规定：1710pI为粉质粘土，17pI为粘土。4．对无粘性土，工程性质影响最大的是土的密实度，工程上用指标e、rD来衡量。5．在粘性土的物理指标中，对粘性土的性质影响较大的指标是塑性指数pI。6．决定无粘性土工程性质的好坏是无粘性土的相对密度，它是用指标rD来衡量。7．粘性土的液性指标pLpL，它的正负、大小表征了粘性土的软硬状态，《规范》按LI将粘性土的状态划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑。8．岩石按风化程度划分为微风化、中等风化、强风化。9．岩石按坚固程度划分为硬质岩石，包括花岗岩、石灰岩等；软质岩石，包括页岩、泥岩等。10．某砂层天然饱和重度20satkN/m3，土粒比重68.2sG，并测得该砂土的最大干重度1.17maxdkN/m3，最小干重度4.15mindkN/m3，则天然孔隙比e为0.68，最大孔隙比maxe0.74，最小孔隙比mine0.57。11．砂粒粒径范围是0.075~2mm，砂土是指大于2mm粒径累计含量不超过全重50%，而大于0.075mm粒径累计含量超过全重50%。12．亲水性最强的粘土矿物是蒙脱石，这是因为它的晶体单元由两个硅片中间夹一个铝片组成，晶胞间露出的是多余的负电荷，因而晶胞单元间联接很弱，水分子容易进入晶胞之间，而发生膨胀。二问答题1．概述土的三相比例指标与土的工程性质的关系？答：三相组成的性质，特别是固体颗粒的性质，直接影响土的工程特性。但是，同样一种土，密实时强度高，松散时强度低。对于细粒土，水含量少则硬，水含量多时则软。这说明土的性质不仅决定于三相组成的性质，而且三相之间量的比例关系也是一个很重要的影响因素。22．常见的黏土矿物有哪些？试述黏土矿物颗粒与粗颗粒土比较有那些特点及特性？答：常见的粘土矿物有蒙脱石，伊利石和高龄石。黏土的颗粒很细，粘粒粒径005.0dmm，细土粒周围形成电场，电分子吸引水分子定向排列，形成结合水膜，土粒与土中水相互作用显著，关系密切。粘性土随着含水量不断增加，土的状态变化为固态---半固态---液体状态，相应的地基土的承载力基本值4500fPa，逐渐降低为450fPa，亦即承载力基本值相差10倍以上。可见，粘性土最主要的物理特征并非e、Dr，而是土粒与土中水相互作用产生的稠度。3．工业与民用建筑地基基础工程中将地基土划分为哪几种类型？答：岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。4．按沉积条件不同，土体可划分为哪几种类型？答：残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖积土、海积土、淤积土、风积土和冰积土。5．地下水位以下一原状土样，其28w%，70.2sG；88.1t/m3,计算孔隙比时，用公式1)1(wsde，计算得838.0e，用公式rssde计算得756.0e，试问该用那个公式，e为多少？另一个公式在这里为什么不能用？答：公式1)1(wsde该用，838.0e，而另一公式不能用，因为饱和度rs未给，不能认为1rs，实际上将838.0e代入rssde，得902.0rs。6．说明三相草图中e11和ee1的物理概念。答：e11代表单元土体中土骨架所占有的体积，ee1代表孔隙在单元土体中所占有的体积。7．什么是粘性土的界限含水量？它们与土中那一层水膜相对应，他们又如何确定？答：土由一种状态转到另一种状态的界限含水量称为阿太堡界限含水量。分别为缩限、塑限和液限。分别和强结合水（吸着水）、弱结合水（薄膜水）和自由水相对应。缩限可用收缩皿法测定，塑限可用滚搓法、液塑限联合测定法，液限可用锥式液限仪或碟式液限仪测定。38．说明土的天然重度，饱和重度sat，浮重度和干重度d的物理概念和相互关系，并比较同一土中的、sat、、d的数值大小。答：gVm，gVVmwVssat，gVVmwss，Vmsd。dsat。三、判断题1．粘性土的软硬程度取决于含水量的大小，无粘性土密实程度取决于孔隙比的大小。（）2．甲土饱和度大于乙土，则甲土的含水量一定高于已土。（）3．粉粒是0.074~0.05mm的粒组。（）4．相对密实度rD会出现1rD和1rD的情况。（）5．甲土的饱和度如果大于乙土，则甲土必定比乙土软。（）6．甲土的孔隙比大于乙土，则甲土的干重度应小于乙土。（）7．土的天然重度愈大，则土密实性愈好。（）四、计算题1．某地基土样数据如下：环刀体积60cm3,湿土质量0.1204kg，土质量0.0992kg，土粒相对密度为2.71，试计算：天然含水量w，天然重度，干重度d，孔隙比e。3/020.010601204.0cmNgVm3/0165.010600992.0cmNgVmsd336.3671.2100992.0cmGmVsss%3.11%1000992.00992.01024.0swmmw4639.06.366.3660sssvVVVVVe2．若原状土样的天然密度3/1.2mt，含水量%15w，土颗粒相对密度sG=2.71，试计算孔隙比e.答：设31mVs，71.2wssGmt407.071.2*15.0swmwmt484.11.2407.071.2wsmmVm3484.011484.1sssvVVVVVe3．测得沙土的天然重度3/6.17mkN，含水量%6.8w，土粒相对密度66.2sG，最小孔隙比462.0mine，最大孔隙比71.0maxe，试求沙土的相对密度rD。答：设31cmVs则66.2wsssGVmg229.066.2086.0swwmmg3641.176.1229.066.2/cmgmmmVws641.011641.1sssvVVVVVe278.0462.071.0641.071.0minmaxmaxeeeeDr4．某干沙土样重度为16.6KN/m3,土粒相对密度69.2sG，置于雨中，若砂样体积不变，饱和度增加到40%，求砂样在雨中的孔隙比。5答：设31cmVsgVGmssws69.262.166.169.2dsmVcm362.0sssvVVVVVe5.某工地进行基础施工时，需在土中加水以便将土夯实，现取土样1000g，测其含水量为20%，根据施工要求，将土的含水量增加20%，问应在土样内加多少水？答：由%100swmmw得gwmms833)2.01/(1000)1/(gmmmsw167需加水量为gmmmwsw166167833*4.04.06.某工程地质勘察中，取原状土60cm3,重99.15g，烘干后重78.05g，67.2sG，求此土的孔隙比和饱和度。答：gmmmsw65.2005.7815.99365.20/cmmV323.2967.205.78cmGmVwsss053.123.2923.2960sssvVVVVVe671.023.296065.20vwrVVS7．某土样的干重度3/4.15mkNd，含水量%3.19w，土粒相对密度73.2sd，求6饱和度rS。答：设31cmVs，则gVGmwsss73.2gwmmsw527.073.2193.03773.154.173.2/cmgmmVdsds3527.01527.0cmmV%2.681773.1527.0%100%100swvwrVVVVVS8.某地基开挖中，取原状土样送至实验室中进行试验。测得天然重度3/2.19mkN，天然含水量%20w，土粒相对密度72.2sG，液限%32Lw，塑限%18pw。试问这些数据合理吗？为什么？如果合理，请定出土的名称和状态。答：天然重度在粘性土重度变化范围3/0.2~8.1cmg内，含水量20%也在坚硬黏土的含水量30%以下，相对密度2.72也在粘性土比重2.70至2.75变化范围内，因此这些数据合理，此土属于粘性土。由于141832pLpwwI10,56.712*63.0)20(63.0LpwI，40%32Lw，所以此土为低液限黏土。9.一个饱和原状土样体积为143cm3,质量为260g，颗粒相对密度为2.70，取定他的孔隙比，含水量和干密度。答：swsssVGVm7.2sswVmmm7.2260s由sswVVVV7.1260得08.182.6818.74swVVe%4081.18519.74%100swmmw3/29.114381.185cmgVmsd782.687.1143260sV3cm18.747.2260swVV3cm81.18582.68*7.2smg19.7481.185260wmg10.某饱和土样，其液限%42Lw，塑限%20pw，含水量%40w，天然重度3/2.18mkN，求LI，e、sG各为多少？答：91.020422040PLpLsV，则sswssGGVmsswGwmm4.0，sws由sswswsGGVVmmVm4.014.1得71.282.14.04.182.1)4.04.1(/ggGs083.14.0swGVe11.有一块503cm的原状土样重95.15g，烘干后重75.05g，；已知土粒相对密度67.2sd，试求天然重度，饱和重度sat，浮重度和干重度d，天然含水量w，孔隙比e，孔隙率n，饱和度rS，并比较、sat、和d的数值大小。答：略。8第二章土的渗透性一、填空题1．当土体两点之间有水头差，有渗流长度时，则渗流发生，渗流速度kiv，与水头差成正比，与渗流长度成反比。但在黏土中，只有当水头梯度超过起始梯度时才开始渗流。2．渗透力（即动水压力）是土对水的压力，渗透力的表达式是iw，产生流砂的条件是渗流力克服了土体的重力。二、简答题1．什么叫渗透力，其大小和方向如何确定？答：地下水在土体中流动时，由于受到土的阻力，而引起水头损失，从作用力与反作用力的原理可知，水流经过时必定对土颗粒施加一种渗流作用力，单位体积土颗粒所受到的渗流作用力称为渗透力。渗流力的大小与水力梯度成正比，其方向与渗流方向一致。2．达西定律的基本假定是什么？试说明达西渗透定律的应用条件和适用范围。答：由于土的孔隙很小，在大多数情况下水在孔隙中的流速较小，可以认为属于层流（即水流流线相互平行的流动），那么土中的渗流规律可以认为是符合层流渗透定律。由于达西定律只适用于层流的情况，故一般只用于中砂、细砂、粉砂等，对粗砂、砾石、卵石等粗粒土不适合；而黏土中的渗流规律不完全符合达西定律，需进行修正。修正后为)(0IIkv。3渗透力是怎样引起渗透变形的？渗透变形有哪几种形式？在工程上会有什么危害？防治渗透破坏的工程措施有哪些？答：地下水的渗流方向自下而上，已知土的有效重度为，当向上的动水力DG与土的有效重度相等时，即wsatwDIG这时土颗粒间的压力就等于零，土颗粒将处于悬浮状态而失去稳定，这种现象叫流沙。在渗透水流作用下，土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动，以至流失；随着土