土力學及地基基礎試卷及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.某原狀土樣的天然密度為1.85g/cm3，含水量為25%，土粒相對密度為2.70，則該土樣的孔隙比為（）。A.0.72B.0.83C.0.91D.1.052.下列關于達西定律的描述中，錯誤的是（）。A.適用于層流狀態(tài)的土體滲透B.滲透速度與水力梯度成正比C.滲透系數k的單位為m/sD.粗粒土的滲透系數通常小于細粒土3.飽和黏性土的一維固結過程中，隨著時間增加，下列說法正確的是（）。A.孔隙水壓力增大，有效應力減小B.孔隙水壓力減小，有效應力增大C.孔隙水壓力和有效應力均增大D.孔隙水壓力和有效應力均減小4.某黏性土的液限為40%，塑限為22%，天然含水量為28%，則其塑性指數和液性指數分別為（）。A.18，0.33B.18，0.67C.22，0.33D.22，0.675.采用直剪試驗測定黏性土的抗剪強度時，若試樣在剪切過程中排水條件為“不固結不排水”（UU試驗），則測得的孔隙水壓力系數A（）。A.接近0B.接近1C.大于1D.小于06.地基發(fā)生整體剪切破壞時，其破壞過程的三個階段依次為（）。A.彈性變形階段→局部剪切階段→完全破壞階段B.局部剪切階段→彈性變形階段→完全破壞階段C.彈性變形階段→完全破壞階段→局部剪切階段D.局部剪切階段→完全破壞階段→彈性變形階段7.某條形基礎寬度為3m，埋深2m，基底附加應力為120kPa，地基土的壓縮模量Es=6MPa，則基礎中心線下2m深度處的附加應力系數（角點法）約為（）。（注：z/b=0.67，查表得α=0.27）A.0.27B.0.54C.0.81D.1.088.下列地基處理方法中，適用于處理飽和軟黏土地基且主要目的為加速固結沉降的是（）。A.強夯法B.砂石樁法C.塑料排水板法D.水泥土攪拌樁法9.按《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB500072011），計算地基承載力特征值時，對基礎寬度和埋深的修正系數ηb和ηd的取值與（）有關。A.土的孔隙比B.土的液性指數C.土的壓縮系數D.土的抗剪強度指標10.某無黏性土坡的坡角為30°，土的內摩擦角為35°，則該土坡的穩(wěn)定安全系數為（）。（提示：安全系數K=tanφ/tanβ）A.1.15B.1.20C.1.27D.1.33二、填空題（每空1分，共15分）1.土的三相比例指標中，反映土松密程度的指標是__________，反映土含水飽和程度的指標是__________。2.滲透變形的兩種主要形式是__________和__________。3.飽和土的有效應力原理表達式為__________，其中σ為總應力，u為孔隙水壓力，σ'為有效應力。4.土的壓縮性指標中，壓縮系數a???的定義是__________，其值越大，土的壓縮性越__________。5.莫爾庫侖強度理論的表達式為__________，其中τf為抗剪強度，c為黏聚力，φ為內摩擦角，σ為剪切面上的法向應力。6.地基最終沉降量的計算方法主要有__________和__________，其中__________考慮了地基土的應力歷史（如超固結狀態(tài)）。7.淺基礎的類型包括獨立基礎、條形基礎、筏形基礎和__________，其中__________適用于上部結構荷載大且地基承載力較低的情況。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述黏性土與無黏性土的工程性質差異（從顆粒組成、可塑性、透水性、抗剪強度來源等方面分析）。2.說明“流砂”現象的形成條件及防治措施。3.比較分層總和法與規(guī)范法（《建筑地基基礎設計規(guī)范》推薦方法）計算地基最終沉降量的異同點。4.簡述影響土的抗剪強度的主要因素。5.某建筑場地存在厚度為8m的飽和軟黏土層（承載力特征值fak=80kPa），其下為密實砂層。若需在該場地修建6層住宅樓（荷載較大），試分析可采用的地基處理方案（至少3種）及其適用條件。四、計算題（共25分）1.（8分）某原狀土樣經試驗測得：濕土質量m=180g，土樣體積V=100cm3，烘干后干土質量md=145g，土粒相對密度Gs=2.70。計算該土樣的天然含水量w、孔隙比e、飽和度Sr。（計算結果保留2位小數）2.（7分）某飽和黏性土層厚度H=5m，頂面作用大面積均布荷載p=100kPa，初始孔隙比e?=0.85，壓縮系數a=0.3MPa?1。試計算該土層的最終沉降量s。（提示：s=Δe/(1+e?)×H，Δe=a×p）3.（10分）某條形基礎寬度b=2.5m，埋深d=1.5m，基底以上土的加權平均重度γm=18kN/m3，地基土為黏性土，黏聚力c=15kPa，內摩擦角φ=20°，土的重度γ=19kN/m3。按太沙基極限承載力公式計算地基的極限承載力pu（不考慮基底傾斜和地面傾斜）。（太沙基公式：pu=c×Nc+γ×b×(Nq1)/2+γm×d×Nq；查表得Nc=17.69，Nq=7.44）五、綜合分析題（10分）某沿海地區(qū)擬建一大型油罐（直徑40m，高度15m，基底平均壓力p=200kPa），場地地質資料如下：表層為0.5m厚素填土（γ=17kN/m3）；其下為12m厚淤泥質黏土（γ=18kN/m3，e=1.2，w=45%，c=10kPa，φ=8°，fak=70kPa，壓縮模量Es=2MPa）；再下為密實卵石層（承載力高，可視為不可壓縮層）。問題：（1）分析該油罐地基可能出現的工程問題（至少3個）；（2）提出2種可行的地基處理方案，并說明各自的優(yōu)缺點及適用條件。參考答案一、單項選擇題1.B2.D3.B4.A5.B6.A7.B8.C9.D10.C二、填空題1.孔隙比（或孔隙率）；飽和度2.流砂（流土）；管涌3.σ'=σu4.壓力間隔p?=100kPa至p?=200kPa時的壓縮系數；高5.τf=c+σtanφ6.分層總和法；規(guī)范法；規(guī)范法（或應力歷史法）7.箱形基礎；筏形基礎（或箱形基礎）三、簡答題1.差異：顆粒組成：黏性土以黏粒（<0.005mm）為主，無黏性土以砂粒（0.075~2mm）或礫粒（2~60mm）為主；可塑性：黏性土具有可塑性（液限與塑限間可塑），無黏性土無可塑性；透水性：黏性土透水性極低（滲透系數<10??cm/s），無黏性土透水性高（滲透系數>10?3cm/s）；抗剪強度來源：黏性土抗剪強度由黏聚力c和內摩擦角φ共同提供，無黏性土抗剪強度主要由內摩擦角φ提供（c≈0）。2.流砂形成條件：土體為顆粒級配均勻的飽和細砂或粉砂；動水力方向向上（如基坑開挖時地下水向上滲流）；動水力大于等于土的有效重度（GD≥γ'）。防治措施：減小或消除動水力（如井點降水降低地下水位）；增加滲流路徑長度（如打設板樁）；采用反濾層（防止細顆粒流失）。3.異同點：相同點：均基于分層計算、分層求和的原理，考慮附加應力沿深度分布；不同點：分層總和法取基底至壓縮層下限（σz≤0.2σc或σz≤0.1σc），規(guī)范法采用應力比σz/σc≤0.2（或0.1）確定壓縮層厚度；分層總和法直接計算各層的壓縮量并累加，規(guī)范法引入沉降計算經驗系數ψs修正理論計算值；規(guī)范法考慮了地基土的應力歷史（如超固結比OCR），分層總和法一般假設為正常固結。4.主要因素：土的礦物成分與顆粒組成（如黏土礦物含量高則c大）；含水量（含水量增加，c降低，φ可能減?。幻芏龋芏仍龃?，土粒間咬合力增強，φ增大）；應力歷史（超固結土的抗剪強度高于正常固結土）；排水條件（排水充分時測得的強度為有效應力強度，不排水時為總應力強度）。5.可選方案：水泥土攪拌樁法：通過深層攪拌將水泥與軟黏土強制混合，形成水泥土樁，提高地基承載力。適用于處理淤泥、淤泥質土等軟土地基，樁長可穿透軟土層至密實砂層。預壓法（真空預壓或堆載預壓）：在地基表面鋪設砂墊層并設置塑料排水板，通過堆載或真空負壓加速軟土固結，減少沉降。適用于處理厚度較大的飽和軟黏土層，需較長預壓時間（3~6個月）。砂石樁法（振沖碎石樁）：用振沖器在軟土中形成樁孔，填入碎石形成密實樁體，與周圍土形成復合地基。適用于處理不排水抗剪強度≥20kPa的軟黏土，可提高地基承載力并加速排水固結。四、計算題1.計算過程：天然含水量w=(mmd)/md×100%=(180145)/145×100%≈24.14%；干密度ρd=md/V=145/100=1.45g/cm3；孔隙比e=(Gs×ρw/ρd)1=(2.70×1.0)/1.451≈0.86；飽和度Sr=w×Gs/e=24.14%×2.70/0.86≈75.80%。2.最終沉降量計算：Δe=a×p=0.3MPa?1×0.1MPa=0.03（注：p=100kPa=0.1MPa）；s=Δe/(1+e?)×H=0.03/(1+0.85)×5≈0.081m=81mm。3.極限承載力計算：pu=c×Nc+γ×b×(Nq1)/2+γm×d×Nq=15×17.69+19×2.5×(7.441)/2+18×1.5×7.44=265.35+19×2.5×6.44/2+18×1.5×7.44=265.35+152.95+200.88≈619.18kPa。五、綜合分析題（1）可能出現的工程問題：地基承載力不足：淤泥質黏土fak=70kPa，遠低于油罐基底壓力200kPa，可能發(fā)生剪切破壞；沉降過大：淤泥質黏土壓縮模量Es=2MPa（高壓縮性），厚度12m，可能產生較大的沉降（尤其是差異沉降）；地基穩(wěn)定性差：淤泥質黏土抗剪強度低（c=10kPa，φ=8°），油罐荷載可能引發(fā)地基滑動破壞；滲透變形：若地下水存在向上滲流，可能引發(fā)流砂（但淤泥質黏土透水性低，概率較低）。（2）地基處理方案：方案一：水泥土攪拌樁復合地基優(yōu)點：樁體強度較高（28天無側限抗壓強度可達1.0~3.0MPa），可有效提高地基承載力；樁長可穿透淤泥層至卵石層，減少沉降；施工對周圍環(huán)境影響小。缺點