2025年土力學(xué)期末試題及答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列土類中，最容易發(fā)生凍脹融陷現(xiàn)象的是（）A.碎石土B.砂土C.粉土D.黏土答案：C。粉土顆粒級配和性質(zhì)介于砂土和黏土之間，毛細(xì)作用較強(qiáng)，含水量容易變化，在凍融過程中水分遷移和積聚明顯，最易發(fā)生凍脹融陷現(xiàn)象。碎石土透水性好，水分不易積聚；砂土顆粒較粗，毛細(xì)作用弱；黏土雖然含水量可能較高，但滲透性差，水分遷移相對困難，所以凍脹融陷現(xiàn)象相對不那么嚴(yán)重。2.土的三相比例指標(biāo)中可直接測定的指標(biāo)為（）A.含水量、孔隙比、飽和度B.密度、含水量、孔隙率C.土粒比重、含水量、密度D.密度、含水量、干密度答案：C。土粒比重可通過比重瓶法等直接測定，含水量通過烘干法直接得到，密度可采用環(huán)刀法等直接測量?？紫侗?、飽和度、孔隙率、干密度等是通過直接測定的指標(biāo)經(jīng)過計算得到的。3.已知土的天然重度γ=18kN/m3，含水量ω=20%，土粒比重Gs=2.7，則土的干重度γd為（）A.15kN/m3B.16kN/m3C.17kN/m3D.18kN/m3答案：A。根據(jù)公式γd=γ/(1+ω)，將γ=18kN/m3，ω=20%=0.2代入可得γd=18/(1+0.2)=15kN/m3。4.無黏性土坡的穩(wěn)定性主要取決于（）A.坡角B.坡高C.土的內(nèi)摩擦角D.土的黏聚力答案：A。對于無黏性土坡，其抗滑力主要來自土的內(nèi)摩擦力，穩(wěn)定性主要取決于坡角的大小。坡角越小，抗滑力相對越大，穩(wěn)定性越好。雖然土的內(nèi)摩擦角也影響抗滑力，但在既定的土體內(nèi)，內(nèi)摩擦角是相對固定的，而坡角是可以改變的影響穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。坡高對無黏性土坡穩(wěn)定性有一定影響，但不是主要因素；無黏性土的黏聚力近似為零。5.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小B.土的壓縮主要是土粒的壓縮C.土的壓縮與時間無關(guān)D.飽和土的壓縮主要是氣體的排出答案：A。土的壓縮過程主要是土中孔隙體積的減小，包括孔隙中水和氣體的排出。土粒本身的壓縮量極小，可以忽略不計。飽和土的壓縮主要是孔隙水的排出，而不是氣體排出，因為飽和土中基本沒有氣體。土的壓縮是一個隨時間變化的過程，存在固結(jié)現(xiàn)象。6.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。朗肯土壓力理論假設(shè)墻背垂直、墻背光滑、填土面水平。墻背光滑意味著墻背與填土之間沒有摩擦力，這是朗肯土壓力理論的重要假設(shè)條件之一。7.地基的臨塑荷載pcr是指（）A.地基中即將出現(xiàn)塑性區(qū)時的基底壓力B.地基中塑性區(qū)開展到一定深度時的基底壓力C.地基中塑性區(qū)開展到地基寬度一半時的基底壓力D.地基完全破壞時的基底壓力答案：A。臨塑荷載是指地基中即將出現(xiàn)塑性區(qū)時的基底壓力。當(dāng)基底壓力達(dá)到臨塑荷載時，地基土中開始出現(xiàn)塑性變形區(qū)，但范圍很小。地基中塑性區(qū)開展到一定深度時的基底壓力通常不是臨塑荷載；塑性區(qū)開展到地基寬度一半時的基底壓力是臨界荷載；地基完全破壞時的基底壓力是極限荷載。8.某飽和黏性土的有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c′=20kPa，φ′=25°，若在三軸不固結(jié)不排水試驗中圍壓σ3=100kPa，破壞時的軸向壓力σ1=300kPa，則此時土中的孔隙水壓力u為（）A.50kPaB.100kPaC.150kPaD.200kPa答案：B。在三軸不固結(jié)不排水試驗中，根據(jù)摩爾-庫侖強(qiáng)度理論，σ1-σ3=2c′cosφ′+2σ3sinφ′，同時有σ1′=σ1-u，σ3′=σ3-u。對于飽和黏性土在不固結(jié)不排水試驗中，孔隙水壓力的產(chǎn)生使得有效應(yīng)力變化。由σ1-σ3=200kPa，根據(jù)飽和黏性土不固結(jié)不排水試驗的性質(zhì)，可知u=(σ1-σ3)/2=100kPa。9.下列關(guān)于地基沉降計算的說法，錯誤的是（）A.分層總和法是將地基沉降計算深度范圍內(nèi)的土層分層，分別計算各層的壓縮量，然后求和得到總沉降量B.規(guī)范法計算地基沉降時考慮了地基土的應(yīng)力歷史C.彈性理論法計算地基沉降時假設(shè)地基土是均質(zhì)、各向同性的線性彈性體D.地基沉降計算深度是指地基中附加應(yīng)力與自重應(yīng)力之比小于某一規(guī)定值的深度答案：B。規(guī)范法計算地基沉降時沒有考慮地基土的應(yīng)力歷史，主要是根據(jù)壓縮模量等參數(shù)進(jìn)行計算。分層總和法是將地基沉降計算深度范圍內(nèi)的土層分層，計算各層壓縮量后求和；彈性理論法假設(shè)地基土是均質(zhì)、各向同性的線性彈性體；地基沉降計算深度通常是指地基中附加應(yīng)力與自重應(yīng)力之比小于某一規(guī)定值（如0.2或0.1）的深度。10.下列關(guān)于土的滲透性的說法，錯誤的是（）A.土的滲透性與土的孔隙大小和形狀有關(guān)B.土的滲透性與土的顆粒級配有關(guān)C.達(dá)西定律適用于所有的土D.滲透系數(shù)是反映土的滲透性強(qiáng)弱的指標(biāo)答案：C。達(dá)西定律適用于層流狀態(tài)下的土，對于粗顆粒土在高流速情況下可能出現(xiàn)紊流，此時達(dá)西定律不再適用。土的滲透性與土的孔隙大小和形狀、顆粒級配等因素有關(guān)。孔隙越大、形狀越規(guī)則，滲透性越強(qiáng)；顆粒級配良好的土，滲透性可能相對較弱。滲透系數(shù)是衡量土的滲透性強(qiáng)弱的重要指標(biāo)。二、判斷題（每題1分，共10分）1.土的飽和度越大，說明土中孔隙水的含量越多。（）答案：正確。飽和度Sr=Vw/Vv（Vw為孔隙中水的體積，Vv為孔隙體積），飽和度越大，說明孔隙中水的體積占孔隙體積的比例越大，即土中孔隙水的含量越多。2.土的壓縮系數(shù)a越大，說明土的壓縮性越小。（）答案：錯誤。土的壓縮系數(shù)a是反映土的壓縮性的指標(biāo)，a越大，說明在壓力變化相同的情況下，土的壓縮量越大，即土的壓縮性越大。3.擋土墻墻背的粗糙程度對主動土壓力的大小有影響。（）答案：正確。擋土墻墻背粗糙程度會影響墻背與填土之間的摩擦力。墻背越粗糙，摩擦力越大，會使主動土壓力減小。朗肯土壓力理論假設(shè)墻背光滑，計算出的主動土壓力會比實際墻背粗糙時大一些。4.地基的極限荷載是指地基開始出現(xiàn)塑性變形時的基底壓力。（）答案：錯誤。地基的極限荷載是指地基完全破壞時的基底壓力，而地基開始出現(xiàn)塑性變形時的基底壓力是臨塑荷載。5.飽和黏土的不固結(jié)不排水強(qiáng)度包線是一條水平線。（）答案：正確。在飽和黏土的不固結(jié)不排水試驗中，由于孔隙水壓力的作用，有效應(yīng)力不變，抗剪強(qiáng)度不隨圍壓變化，其強(qiáng)度包線是一條水平線，此時黏聚力為不排水抗剪強(qiáng)度，內(nèi)摩擦角為0°。6.土的滲透系數(shù)可以通過室內(nèi)常水頭試驗和變水頭試驗測定。（）答案：正確。室內(nèi)常水頭試驗適用于透水性較大的粗顆粒土，變水頭試驗適用于透水性較小的細(xì)顆粒土，通過這兩種試驗可以測定土的滲透系數(shù)。7.無黏性土的壓實效果主要取決于含水量。（）答案：錯誤。無黏性土的壓實效果主要取決于顆粒級配和壓實功能。對于無黏性土，含水量對壓實效果的影響較小，因為無黏性土顆粒間沒有黏聚力，主要靠顆粒的相互嵌擠和壓實功來達(dá)到密實狀態(tài)。8.正常固結(jié)土的前期固結(jié)壓力等于現(xiàn)有土自重應(yīng)力。（）答案：正確。正常固結(jié)土是指在歷史上所經(jīng)受的最大豎向有效應(yīng)力等于現(xiàn)有土自重應(yīng)力的土，即前期固結(jié)壓力等于現(xiàn)有土自重應(yīng)力。9.土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c和φ與試驗方法無關(guān)。（）答案：錯誤。土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c和φ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、固結(jié)不排水試驗、固結(jié)排水試驗等）得到的孔隙水壓力不同，從而導(dǎo)致有效應(yīng)力不同，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c和φ也會不同。10.地基沉降計算深度的確定與基礎(chǔ)寬度有關(guān)。（）答案：正確。地基沉降計算深度通常根據(jù)附加應(yīng)力與自重應(yīng)力的比值來確定，而基礎(chǔ)寬度會影響附加應(yīng)力的分布，基礎(chǔ)寬度越大，附加應(yīng)力影響的深度越大，所以地基沉降計算深度與基礎(chǔ)寬度有關(guān)。三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述土的壓實原理及影響壓實效果的因素。答：土的壓實原理是通過壓實功使土顆粒重新排列，彼此擠緊，減少孔隙，增加密實度，提高土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。影響壓實效果的因素主要有以下幾個方面：（1）含水量：存在一個最優(yōu)含水量，在該含水量下，土的壓實效果最好，干密度最大。當(dāng)含水量小于最優(yōu)含水量時，土顆粒間的潤滑作用不足，壓實功難以使土顆粒充分移動和排列；當(dāng)含水量大于最優(yōu)含水量時，多余的水分占據(jù)孔隙空間，在壓實過程中不易排出，導(dǎo)致壓實效果變差。（2）壓實功能：壓實功能越大，土的最大干密度越大，最優(yōu)含水量越小。但當(dāng)壓實功能達(dá)到一定程度后，再增加壓實功能對提高干密度的效果不明顯。（3）土的顆粒級配：顆粒級配良好的土，不同粒徑的顆粒相互填充，孔隙率小，壓實效果好。級配不良的土，大顆粒間的孔隙不能被小顆粒充分填充，壓實后密實度較低。（4）壓實方法：不同的壓實方法（如碾壓、夯實等）對土的壓實效果有影響。碾壓適用于大面積填土，夯實適用于小面積填土，不同的壓實設(shè)備和操作方式也會影響壓實效果。2.比較朗肯土壓力理論和庫侖土壓力理論的異同點(diǎn)。答：相同點(diǎn)：（1）兩者都是經(jīng)典的土壓力計算理論，用于計算擋土墻后的土壓力大小和分布。（2）都基于一定的假設(shè)條件，將復(fù)雜的土壓力問題簡化為可計算的力學(xué)模型。不同點(diǎn)：（1）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)填土為散體，破壞時的滑動面為平面，墻背與填土之間存在摩擦力。（2）適用范圍不同：朗肯土壓力理論適用于墻背光滑、垂直，填土面水平的情況，對于墻背傾斜、粗糙等實際工程情況誤差較大；庫侖土壓力理論適用于墻背傾斜、填土面傾斜且墻背與填土之間有摩擦力的一般情況，適用范圍更廣。（3）計算方法不同：朗肯土壓力理論是根據(jù)半空間體的應(yīng)力狀態(tài)和極限平衡條件推導(dǎo)得出土壓力計算公式；庫侖土壓力理論是根據(jù)滑動土楔的靜力平衡條件推導(dǎo)得出土壓力計算公式。（4）計算結(jié)果不同：在相同條件下，朗肯土壓力理論計算的主動土壓力偏大，被動土壓力偏小；庫侖土壓力理論計算結(jié)果相對更接近實際情況。3.簡述地基沉降的組成及沉降計算的步驟。答：地基沉降的組成主要有以下三部分：（1）瞬時沉降：是指加荷后立即發(fā)生的沉降，主要由土的彈性變形引起，不涉及孔隙水的排出，沉降量一般較小。（2）固結(jié)沉降：是指在荷載作用下，孔隙水逐漸排出，孔隙體積減小而產(chǎn)生的沉降，是地基沉降的主要組成部分，與時間有關(guān)，需要經(jīng)歷一定的時間才能完成。（3）次固結(jié)沉降：是指在孔隙水壓力消散后，土骨架在長期持續(xù)荷載作用下發(fā)生的蠕變變形引起的沉降，一般在固結(jié)沉降基本完成后繼續(xù)發(fā)生，沉降速率較慢。地基沉降計算的步驟如下：（1）分層：將地基沉降計算深度范圍內(nèi)的土層按土質(zhì)和應(yīng)力變化情況分層。（2）計算各分層土的自重應(yīng)力：根據(jù)各分層土的重度和深度計算土的自重應(yīng)力，自重應(yīng)力沿深度呈線性分布。（3）計算各分層土的附加應(yīng)力：根據(jù)基礎(chǔ)形式、荷載大小和分布等，采用彈性力學(xué)公式計算各分層土的附加應(yīng)力。（4）確定壓縮層厚度：一般根據(jù)附加應(yīng)力與自重應(yīng)力的比值確定壓縮層厚度，當(dāng)附加應(yīng)力與自重應(yīng)力之比小于某一規(guī)定值（如0.2或0.1）時，可認(rèn)為該深度以下土層的壓縮量可忽略不計。（5）計算各分層土的壓縮量：根據(jù)分層土的壓縮性指標(biāo)（如壓縮系數(shù)、壓縮模量等）和應(yīng)力變化，采用分層總和法或規(guī)范法計算各分層土的壓縮量。（6）求和得到總沉降量：將各分層土的壓縮量相加，得到地基的總沉降量。四、計算題（每題20分，共40分）1.某擋土墻高6m，墻背垂直、光滑，填土面水平，填土為砂土，重度γ=18kN/m3，內(nèi)摩擦角φ=30°，試計算主動土壓力的大小、方向和作用點(diǎn)位置。解：（1）計算主動土壓力系數(shù)Ka根據(jù)朗肯土壓力理論，主動土壓力系數(shù)Ka=tan2(45°-φ/2)將φ=30°代入可得：Ka=tan2(45°-30°/2)=tan230°=1/3（2）計算墻底處的主動土壓力強(qiáng)度pa根據(jù)公式pa=γhKa，其中γ=18kN/m3，h=6m，Ka=1/3則pa=18×6×(1/3)=36kPa（3）計算主動土壓力大小Ea主動土壓力分布為三角形，根據(jù)三角形面積公式Ea=(1/2)×pa×h將pa=36kPa，h=6m代入可得：Ea=(1/2)×36×6=108kN/m（4）確定主動土壓力的方向和作用點(diǎn)位置方向：由于墻背光滑，主動土壓力方向水平。作用點(diǎn)位置：對于三角形分布的土壓力，作用點(diǎn)位于墻底以上h/3處，即6/3=2m處。2.某矩形基礎(chǔ)底面尺寸為3m×4m，基礎(chǔ)埋深d=1.5m，上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向荷載F=1800kN，地基土為均質(zhì)黏性土，重度γ=19kN/m3，黏聚力c=20kPa，內(nèi)摩擦角φ=20°，承載力系數(shù)Nc=14.83，Nq=6.45，Nγ=3.06，試按規(guī)范法計算地基的承載力特征值fa，并判斷地基是否滿足承載力要求。解：（1）計算基礎(chǔ)底面處的平均壓力pk基礎(chǔ)底面面積A=3×4=12m2基礎(chǔ)及回填土自重G=γGAd，其中γG=20kN/m3（一般取20kN/m3）G=20×12×1.5=360kNpk=(F+G)/A=(1800+360)/12=180kPa（2）計算地基承載力特征值fa根據(jù)規(guī)范法公式fa=Mbγb+Mdγmd+