國家開放大學電大巖土力學期末題庫及答案一、選擇題1.土的三相比例指標中可直接測定的指標為（）。A.含水量、孔隙比、飽和度B.密度、含水量、孔隙比C.土粒比重、含水量、密度D.密度、含水量、干密度答案：C解析：土粒比重可通過比重瓶法等直接測定，含水量可采用烘干法等直接測定，密度可通過環(huán)刀法等直接測定。而孔隙比、飽和度、干密度等是通過其他直接測定的指標計算得到的。2.下列關(guān)于土的壓縮性的說法正確的是（）。A.土的壓縮主要是土中孔隙體積的減少B.飽和土的壓縮主要是土中氣體的排出C.土的壓縮與土的透水性無關(guān)D.土的壓縮性指標可通過直接剪切試驗測定答案：A解析：土的壓縮主要是土中孔隙體積的減少，包括孔隙中水和氣體的排出。飽和土中基本沒有氣體，其壓縮主要是孔隙水的排出。土的壓縮與透水性密切相關(guān)，透水性好的土壓縮過程較快。土的壓縮性指標通常通過壓縮試驗測定，而直接剪切試驗主要測定土的抗剪強度指標。3.某土樣的液限為30%，塑限為18%，則其塑性指數(shù)為（）。A.12B.18C.30D.48答案：A解析：塑性指數(shù)\(I_p=w_L-w_P\)，其中\(zhòng)(w_L\)為液限，\(w_P\)為塑限。將\(w_L=30\%\)，\(w_P=18\%\)代入公式，可得\(I_p=30-18=12\)。4.朗肯土壓力理論的假設(shè)條件不包括（）。A.墻背垂直B.墻背光滑C.填土面水平D.墻背與填土之間有摩擦力答案：D解析：朗肯土壓力理論的假設(shè)條件為墻背垂直、墻背光滑、填土面水平。若墻背與填土之間有摩擦力，則不符合朗肯土壓力理論的假設(shè)，此時可采用庫侖土壓力理論。5.地基的臨塑荷載\(p_{cr}\)與（）有關(guān)。A.基礎(chǔ)埋深B.基礎(chǔ)寬度C.土的重度D.以上都是答案：D解析：地基的臨塑荷載\(p_{cr}\)的計算公式與基礎(chǔ)埋深\(d\)、基礎(chǔ)寬度\(b\)、土的重度\(\gamma\)、土的黏聚力\(c\)和內(nèi)摩擦角\(\varphi\)等因素有關(guān)。具體公式為\(p_{cr}=\gammad+N_{c}c\)（對于條形基礎(chǔ)），其中\(zhòng)(N_{c}\)是與內(nèi)摩擦角\(\varphi\)有關(guān)的承載力系數(shù)。二、判斷題1.土的顆粒級配曲線越平緩，說明土的級配越好。（）答案：正確解析：土的顆粒級配曲線越平緩，表明土中顆粒大小分布范圍較廣，不同粒徑的顆粒含量相對較為均勻，這樣的土級配良好，具有較好的工程性質(zhì)，如壓實性、透水性等。2.飽和黏性土的不固結(jié)不排水抗剪強度主要取決于土的有效應力。（）答案：錯誤解析：飽和黏性土的不固結(jié)不排水抗剪強度主要取決于土的孔隙水壓力，而不是有效應力。在不固結(jié)不排水試驗中，由于試驗過程中不允許排水，土的體積不變，孔隙水壓力不能消散，此時土的抗剪強度主要由孔隙水壓力和土的初始狀態(tài)決定。3.擋土墻的主動土壓力小于靜止土壓力，被動土壓力大于靜止土壓力。（）答案：正確解析：靜止土壓力是擋土墻在不發(fā)生任何位移時土對墻背的壓力；主動土壓力是擋土墻向離開填土方向移動，土體達到極限平衡狀態(tài)時的土壓力；被動土壓力是擋土墻向填土方向移動，土體達到極限平衡狀態(tài)時的土壓力。從力學原理可知，主動土壓力小于靜止土壓力，被動土壓力大于靜止土壓力，即\(E_a<E_0<E_p\)。4.地基的沉降可分為瞬時沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降三部分，其中固結(jié)沉降是主要部分。（）答案：正確解析：地基沉降的三個組成部分中，瞬時沉降是加荷后立即發(fā)生的沉降，主要由土的彈性變形引起；固結(jié)沉降是由于孔隙水排出，孔隙體積減小而產(chǎn)生的沉降，通常是地基沉降的主要部分；次固結(jié)沉降是在孔隙水壓力消散后，由于土骨架的蠕變等因素引起的沉降，一般相對較小。5.土的抗剪強度指標\(c\)和\(\varphi\)與試驗方法無關(guān)。（）答案：錯誤解析：土的抗剪強度指標\(c\)（黏聚力）和\(\varphi\)（內(nèi)摩擦角）與試驗方法密切相關(guān)。不同的試驗方法，如不固結(jié)不排水試驗（UU）、固結(jié)不排水試驗（CU）和固結(jié)排水試驗（CD），由于試驗過程中排水條件和應力狀態(tài)的不同，所得到的\(c\)和\(\varphi\)值也會不同。三、簡答題1.簡述土的壓縮性的概念和影響因素。土的壓縮性是指土在壓力作用下體積縮小的特性。土的壓縮主要是由于土中孔隙體積的減少，包括孔隙中水和氣體的排出以及土顆粒的重新排列。影響土的壓縮性的因素主要有以下幾個方面：-土的粒度成分和礦物成分：一般來說，細粒土的壓縮性比粗粒土大。因為細粒土的比表面積大，顆粒間的相互作用力強，孔隙率也較大。土中所含的礦物成分也會影響壓縮性，例如蒙脫石含量高的土壓縮性較大。-土的初始狀態(tài)：土的初始孔隙比越大，壓縮性越高。初始含水量對土的壓縮性也有影響，含水量高的土壓縮性較大。-土的結(jié)構(gòu)：土的結(jié)構(gòu)分為單粒結(jié)構(gòu)、蜂窩結(jié)構(gòu)和絮狀結(jié)構(gòu)。蜂窩結(jié)構(gòu)和絮狀結(jié)構(gòu)的土壓縮性較高，因為其結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在壓力作用下容易發(fā)生變形。-壓力的性質(zhì)和大?。簤毫Φ拇笮『图虞d方式會影響土的壓縮性。在相同條件下，壓力越大，土的壓縮量越大。此外，分級加載和一次性加載所引起的壓縮變形也有所不同。-土的排水條件：對于飽和土，排水條件對壓縮性影響很大。在排水條件良好的情況下，孔隙水能夠及時排出，壓縮過程較快；而在排水不暢的情況下，孔隙水壓力不能及時消散，壓縮過程會延長，壓縮性也會受到影響。2.簡述朗肯土壓力理論和庫侖土壓力理論的異同點。相同點：-兩者都是研究擋土墻土壓力的經(jīng)典理論，目的都是求解作用在擋土墻上的土壓力大小、方向和作用點。-都基于土體處于極限平衡狀態(tài)的假設(shè)，通過力學平衡條件來推導土壓力計算公式。不同點：-假設(shè)條件不同：朗肯土壓力理論假設(shè)墻背垂直、墻背光滑、填土面水平；庫侖土壓力理論假設(shè)墻后填土為理想散粒體，墻背與填土之間存在摩擦力，填土表面可以是傾斜的。-適用范圍不同：朗肯土壓力理論適用于墻背垂直、光滑且填土面水平的情況，對于墻背傾斜或墻背與填土之間有摩擦力的情況不適用；庫侖土壓力理論可以考慮墻背傾斜、填土面傾斜以及墻背與填土之間的摩擦力，適用范圍更廣，但對于黏性土的計算誤差較大。-計算方法不同：朗肯土壓力理論是從土體中一點的應力狀態(tài)出發(fā)，根據(jù)極限平衡條件推導土壓力計算公式；庫侖土壓力理論是通過分析滑動楔體的靜力平衡條件來推導土壓力計算公式。-計算結(jié)果不同：一般情況下，在相同條件下，朗肯主動土壓力計算結(jié)果比庫侖主動土壓力略大，朗肯被動土壓力計算結(jié)果比庫侖被動土壓力略小。3.簡述地基沉降計算的步驟。地基沉降計算一般可按以下步驟進行：-確定計算剖面和分層：根據(jù)建筑物的荷載分布、基礎(chǔ)形狀和尺寸等因素，確定需要計算沉降的剖面。將地基土沿深度方向分層，分層厚度一般不宜大于0.4倍基礎(chǔ)寬度。-計算各分層土的自重應力：自重應力是指土體自身重力引起的應力。從天然地面起，逐層計算各分層土的自重應力，自重應力隨深度呈線性增加。對于地下水位以下的土層，應采用有效重度計算。-計算各分層土的附加應力：附加應力是指建筑物荷載在地基中引起的應力增量。根據(jù)基礎(chǔ)的類型、尺寸和荷載大小，采用相應的理論公式計算基礎(chǔ)底面的附加應力。然后，將附加應力沿深度方向進行分布計算，確定各分層土的附加應力。-確定各分層土的壓縮性指標：通過室內(nèi)壓縮試驗或現(xiàn)場原位測試，確定各分層土的壓縮性指標，如壓縮系數(shù)\(a\)、壓縮模量\(E_s\)等。-計算各分層土的沉降量：根據(jù)分層總和法的原理，采用以下公式計算各分層土的沉降量\(s_i\)：-對于單向壓縮情況，\(s_i=\frac{e_{1i}-e_{2i}}{1+e_{1i}}h_i\)，其中\(zhòng)(e_{1i}\)和\(e_{2i}\)分別是第\(i\)層土在自重應力和自重應力與附加應力共同作用下的孔隙比，\(h_i\)是第\(i\)層土的厚度。-也可采用壓縮模量計算，\(s_i=\frac{p_{0i}}{E_{si}}(z_{i}\alpha_{i}-z_{i-1}\alpha_{i-1})\)，其中\(zhòng)(p_{0i}\)是第\(i\)層土的平均附加應力，\(E_{si}\)是第\(i\)層土的壓縮模量，\(z_{i}\)和\(z_{i-1}\)分別是第\(i\)層土底面和頂面的深度，\(\alpha_{i}\)和\(\alpha_{i-1}\)分別是相應深度處的附加應力系數(shù)。-計算地基的總沉降量：將各分層土的沉降量相加，得到地基的總沉降量\(s=\sum_{i=1}^{n}s_i\)，其中\(zhòng)(n\)是分層的總數(shù)。-考慮沉降計算經(jīng)驗系數(shù)：為了使計算結(jié)果更符合實際情況，需要根據(jù)地基土的類別和沉降計算深度等因素，乘以相應的沉降計算經(jīng)驗系數(shù)\(\psi\)，最終的地基沉降量\(s'=\psis\)。4.簡述土的抗剪強度的概念和影響因素。土的抗剪強度是指土體抵抗剪切破壞的能力。當土體中某點的剪應力達到土的抗剪強度時，該點就會發(fā)生剪切破壞。土的抗剪強度是土的重要力學性質(zhì)之一，對于地基承載力、土坡穩(wěn)定性等工程問題的分析具有重要意義。影響土的抗剪強度的因素主要有以下幾個方面：-土的粒度成分和礦物成分：粗粒土的抗剪強度主要由顆粒間的摩擦力提供，顆粒越粗、表面越粗糙，摩擦力越大，抗剪強度越高。細粒土的抗剪強度除了摩擦力外，還與顆粒間的黏聚力有關(guān)。土中所含的礦物成分對黏聚力有影響，例如蒙脫石含量高的土黏聚力較小，抗剪強度相對較低。-土的密度：土的密度越大，顆粒間的接觸越緊密，摩擦力和黏聚力都相應增大，抗剪強度也越高。-土的含水量：含水量對土的抗剪強度影響很大。對于非飽和土，含水量增加時，土顆粒間的潤滑作用增強，摩擦力減小，抗剪強度降低。對于飽和土，含水量的變化會影響孔隙水壓力，從而影響有效應力和抗剪強度。-土的應力狀態(tài)：土的抗剪強度與土所受的法向應力有關(guān)。根據(jù)庫侖定律，土的抗剪強度\(\tau_f=c+\sigma\tan\varphi\)，其中\(zhòng)(c\)是黏聚力，\(\sigma\)是法向應力，\(\varphi\)是內(nèi)摩擦角。法向應力越大，抗剪強度越高。-土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造：土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造會影響土顆粒間的相互作用和傳遞應力的方式。例如，具有層理構(gòu)造的土，在不同方向上的抗剪強度可能不同。-加載速率和排水條件：加載速率對土的抗剪強度有影響。對于飽和黏性土，加載速率快時，孔隙水壓力來不及消散，抗剪強度較低；加載速率慢時，孔隙水有足夠的時間排出，抗剪強度較高。排水條件也會影響土的抗剪強度，排水良好時，孔隙水壓力能夠及時消散，抗剪強度較高。四、計算題1.某土樣的天然密度\(\rho=1.86g/cm^3\)，含水量\(w=20\%\)，土粒比重\(G_s=2.70\)。試求該土樣的孔隙比\(e\)、飽和度\(S_r\)、干密度\(\rho_d\)和有效密度\(\rho'\)。解：-首先求干密度\(\rho_d\)：根據(jù)公式\(\rho_d=\frac{\rho}{1+w}\)，將\(\rho=1.86g/cm^3\)，\(w=20\%=0.2\)代入可得：\(\rho_d=\frac{1.86}{1+0.2}=1.55g/cm^3\)-然后求孔隙比\(e\)：由\(\rho_d=\frac{G_s\rho_w}{1+e}\)（其中\(zhòng)(\rho_w=1g/cm^3\)），可得\(e=\frac{G_s\rho_w}{\rho_d}-1\)。將\(G_s=2.70\)，\(\rho_d=1.55g/cm^3\)，\(\rho_w=1g/cm^3\)代入得：\(e=\frac{2.70\times1}{1.55}-1=\frac{2.70}{1.55}-1\approx1.742-1=0.742\)-接著求飽和度\(S_r\)：根據(jù)公式\(S_r=\frac{wG_s}{e}\)，將\(w=0.2\)，\(G_s=2.70\)，\(e=0.742\)代入可得：\(S_r=\frac{0.2\times2.70}{0.742}=\frac{0.54}{0.742}\approx0.728=72.8\%\)-最后求有效密度\(\rho'\)：\(\rho'=\rho-\rho_w\)，先將\(\rho\)換算為\(kg/m^3\)，\(\rho=1.86\times1000=1860kg/m^3\)，\(\rho_w=1000kg/m^3\)，則\(\rho'=1860-1000=860kg/m^3\)。2.某擋土墻高\(6m\)，墻背垂直、光滑，填土面水平。填土為砂土，重度\(\gamma=18kN/m^3\)，內(nèi)摩擦角\(\varphi=30^{\circ}\)。試求主動土壓力\(E_a\)的大小、方向和作用點。解：-首先求主動土壓力系數(shù)\(K_a\)：根據(jù)公式\(K_a=\tan^2(45^{\circ}-\frac{\varphi}{2})\)，將\(\varphi=30^{\cir