工程地質(zhì)工程力學(xué)試卷(練習(xí)題庫)(2025年)附答案一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.下列地質(zhì)年代單位中，時間跨度最大的是（）。A.紀(jì)B.代C.世D.宙答案：D2.某巖石主要由石英（65%）、長石（25%）、云母（10%）組成，具粒狀變晶結(jié)構(gòu)，無層理構(gòu)造，該巖石最可能為（）。A.花崗巖B.片麻巖C.大理巖D.石英巖答案：A3.土的三相比例指標(biāo)中，直接通過試驗測定的基本指標(biāo)是（）。A.孔隙比、含水量、密度B.密度、含水量、土粒相對密度C.飽和度、孔隙率、密度D.土粒相對密度、孔隙比、含水量答案：B4.某砂土試樣在標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗中，錘擊數(shù)N=18，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》，該砂土的密實度為（）。A.松散B.稍密C.中密D.密實答案：C（注：規(guī)范中N=10~15為稍密，15~30為中密）5.關(guān)于褶皺構(gòu)造對工程的影響，下列說法錯誤的是（）。A.褶皺核部巖層受擠壓破碎，易發(fā)生坍塌B.褶皺翼部巖層傾斜，可能引發(fā)順層滑坡C.背斜軸部張裂隙發(fā)育，地下水易富集D.向斜軸部巖層較完整，適合修建隧道答案：D（向斜軸部易積水，隧道應(yīng)選背斜）6.圖示簡支梁受均布荷載q作用，跨中截面的彎矩為（）。（梁長L）A.qL2/8B.qL2/4C.qL2/2D.qL2答案：A7.某土體的黏聚力c=15kPa，內(nèi)摩擦角φ=25°，當(dāng)法向應(yīng)力σ=100kPa時，其抗剪強(qiáng)度τ為（）（tan25°≈0.466）。A.61.6kPaB.55.9kPaC.71.6kPaD.46.6kPa答案：A（τ=c+σtanφ=15+100×0.466=61.6kPa）8.下列不屬于工程地質(zhì)勘察階段的是（）。A.可行性研究勘察B.詳細(xì)勘察C.施工勘察D.環(huán)境影響評價勘察答案：D9.巖石的軟化系數(shù)是指（）。A.干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度與飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度之比B.飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度與干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度之比C.飽水狀態(tài)下的抗剪強(qiáng)度與干燥狀態(tài)下的抗剪強(qiáng)度之比D.干燥狀態(tài)下的抗拉強(qiáng)度與飽和狀態(tài)下的抗拉強(qiáng)度之比答案：B10.圖示軸向受拉桿件，AB段截面積A1=200mm2，BC段截面積A2=100mm2，荷載F=20kN，AB段的應(yīng)力為（）。A.100MPaB.200MPaC.50MPaD.150MPa答案：A（σ=F/A1=20×103N/200mm2=100N/mm2=100MPa）11.土的壓縮系數(shù)a1-2是指（）。A.壓力從0到100kPa時的壓縮系數(shù)B.壓力從100kPa到200kPa時的壓縮系數(shù)C.壓力從200kPa到300kPa時的壓縮系數(shù)D.壓力從300kPa到400kPa時的壓縮系數(shù)答案：B12.關(guān)于斷層對工程的影響，下列說法正確的是（）。A.斷層帶巖石破碎，可直接作為天然地基B.隧道選線應(yīng)盡量與斷層走向平行C.斷層上盤易發(fā)生滑坡，需加強(qiáng)支護(hù)D.斷層帶地下水貧乏，對工程無影響答案：C13.梁的彎矩圖為拋物線時，梁上作用的荷載是（）。A.集中力B.集中力偶C.均布荷載D.無荷載答案：C14.某黏性土的液限ωL=40%，塑限ωP=20%，天然含水量ω=28%，其塑性指數(shù)Ip和液性指數(shù)IL分別為（）。A.Ip=20，IL=0.4B.Ip=20，IL=0.6C.Ip=12，IL=0.4D.Ip=12，IL=0.6答案：A（Ip=ωL-ωP=20；IL=(ω-ωP)/(ωL-ωP)=(28-20)/20=0.4）15.下列哪項不是巖石的工程性質(zhì)指標(biāo)（）。A.抗壓強(qiáng)度B.滲透系數(shù)C.相對密度D.內(nèi)摩擦角答案：C（相對密度是土的三相指標(biāo)）二、填空題（每空1分，共20分）1.地質(zhì)構(gòu)造按形態(tài)可分為水平構(gòu)造、傾斜構(gòu)造、褶皺構(gòu)造和________。答案：斷裂構(gòu)造2.土的粒徑級配曲線越陡，說明土的顆粒越________（均勻/不均勻）。答案：均勻3.梁發(fā)生平面彎曲時，其橫截面的中性軸是________的交線。答案：中性層與橫截面4.巖石按成因分為巖漿巖、沉積巖和________。答案：變質(zhì)巖5.土的飽和度Sr=________（用三相比例指標(biāo)表示）。答案：（體積水/體積孔隙）×100%6.莫爾-庫倫強(qiáng)度準(zhǔn)則的表達(dá)式為________。答案：τf=c+σtanφ7.工程地質(zhì)勘察中，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗適用于________（黏性土/砂土/巖石）。答案：砂土8.軸向拉壓桿的強(qiáng)度條件為________。答案：σmax=FNmax/A≤[σ]9.地下水按埋藏條件分為上層滯水、潛水和________。答案：承壓水10.梁的剪力圖中，均布荷載作用段的圖形為________（直線/拋物線）。答案：直線11.土的抗剪強(qiáng)度試驗方法中，不固結(jié)不排水試驗（UU試驗）測定的是________強(qiáng)度指標(biāo)。答案：總應(yīng)力12.褶皺的基本形態(tài)是背斜和________。答案：向斜13.巖石的吸水率越大，說明其________（孔隙率/強(qiáng)度）越高。答案：孔隙率14.簡支梁跨中受集中荷載F作用時，跨中彎矩為________（梁長L）。答案：FL/415.土的壓縮模量Es與壓縮系數(shù)a的關(guān)系為________（用公式表示）。答案：Es=(1+e1)/a（e1為初始孔隙比）16.斷層的基本類型有正斷層、逆斷層和________。答案：平移斷層17.材料的許用應(yīng)力[σ]等于________除以安全系數(shù)。答案：極限應(yīng)力（或強(qiáng)度極限/屈服極限）18.紅黏土的主要礦物成分為________。答案：高嶺石19.梁的撓度是指梁的橫截面形心在________方向的線位移。答案：垂直于軸線20.工程地質(zhì)問題主要包括地基穩(wěn)定性、斜坡穩(wěn)定性和________。答案：洞室穩(wěn)定性三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述沖積土的工程特性。答案：沖積土是河流搬運(yùn)沉積的產(chǎn)物，具有以下特性：①分選性好，顆粒沿河流方向由粗變細(xì)；②層理明顯，多為水平或交錯層理；③壓縮性中等，承載力較高（砂性土）或較低（黏性土）；④透水性隨顆粒大小變化，砂土透水性強(qiáng)，黏土透水性弱；⑤可能存在軟弱夾層（如淤泥），需注意不均勻沉降。2.如何根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗錘擊數(shù)N判別砂土的密實度？答案：根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》，砂土密實度與N的關(guān)系為：①N≤10時，松散；②10＜N≤15時，稍密；③15＜N≤30時，中密；④N＞30時，密實。試驗時需注意桿長修正（當(dāng)鉆桿長度＞3m時，錘擊數(shù)需乘以修正系數(shù)），并結(jié)合其他原位測試（如靜力觸探）綜合判斷。3.簡述梁的純彎曲與橫力彎曲的區(qū)別。答案：純彎曲是指梁的某段內(nèi)剪力為零、彎矩為常數(shù)的彎曲變形，此時橫截面上只有正應(yīng)力，無切應(yīng)力；橫力彎曲是指梁的某段內(nèi)剪力和彎矩均不為零的彎曲變形，此時橫截面上同時存在正應(yīng)力和切應(yīng)力。工程中大多數(shù)梁為橫力彎曲，純彎曲多見于簡支梁的跨中部分（受集中力偶作用時）。4.分析流砂現(xiàn)象的產(chǎn)生條件及防治措施。答案：產(chǎn)生條件：①土為細(xì)砂、粉砂等顆粒細(xì)小、級配均勻的無黏性土；②動水壓力方向與重力方向相反（向上滲流）；③動水壓力大于或等于土的有效重度（即水力梯度≥臨界水力梯度icr=γ'/γw，γ'為土的有效重度，γw為水的重度）。防治措施：①減小水力梯度（如降低地下水位、設(shè)置排水井）；②增加滲流路徑長度（如打板樁）；③改良土的性質(zhì)（如注漿加固）；④采用反濾層（防止土顆粒被帶出）。5.簡述巖石與土的工程性質(zhì)差異。答案：①組成結(jié)構(gòu)：巖石是礦物集合體，具有結(jié)晶聯(lián)結(jié)或膠結(jié)聯(lián)結(jié)，結(jié)構(gòu)致密；土是松散顆粒集合體，以粒間聯(lián)結(jié)（如范德華力、毛細(xì)力）為主，結(jié)構(gòu)松散。②強(qiáng)度：巖石抗壓強(qiáng)度高（數(shù)十至數(shù)千MPa），土的抗壓強(qiáng)度低（數(shù)kPa至數(shù)百kPa）；巖石抗剪強(qiáng)度受結(jié)構(gòu)面控制，土的抗剪強(qiáng)度由黏聚力和內(nèi)摩擦角決定。③變形特性：巖石壓縮性小，彈性變形為主；土壓縮性大，以塑性變形為主。④透水性：巖石透水性取決于裂隙發(fā)育程度，土透水性與孔隙大小和連通性相關(guān)（砂土透水性強(qiáng)，黏土弱）。四、計算題（共20分）1.（6分）圖示階梯形圓截面鋼桿，AB段直徑d1=20mm，BC段直徑d2=30mm，荷載F1=50kN，F(xiàn)2=30kN，材料的許用應(yīng)力[σ]=160MPa。試校核該桿的強(qiáng)度。解：（1）計算各段軸力：AB段：FN1=F1=50kN（拉）BC段：FN2=F1-F2=50-30=20kN（拉）（2）計算各段應(yīng)力：AB段：σ1=FN1/A1=50×103/[π×(20/2)2]=50×103/(314.16)≈159.2MPaBC段：σ2=FN2/A2=20×103/[π×(30/2)2]=20×103/(706.86)≈28.3MPa（3）強(qiáng)度校核：σ1≈159.2MPa≤[σ]=160MPa，σ2=28.3MPa≤[σ]，故桿強(qiáng)度滿足要求。2.（7分）某矩形截面簡支梁，跨度L=4m，承受均布荷載q=20kN/m，梁截面尺寸b×h=200mm×500mm，材料的許用彎曲正應(yīng)力[σ]=10MPa。試校核梁的正應(yīng)力強(qiáng)度。解：（1）計算最大彎矩：Mmax=qL2/8=20×42/8=40kN·m（2）計算截面抗彎截面系數(shù)：Wz=bh2/6=200×5002/6≈8.333×10?mm3=8.333×10?3m3（3）計算最大正應(yīng)力：σmax=Mmax/Wz=40×103/(8.333×10?3)≈4.8×10?Pa=4.8MPa（4）校核：σmax=4.8MPa≤[σ]=10MPa，強(qiáng)度滿足。3.（7分）某飽和黏性土試樣，在三軸不固結(jié)不排水試驗中，圍壓σ3=100kPa，破壞時偏應(yīng)力σ1-σ3=150kPa，孔隙水壓力u=80kPa。試求：（1）總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)c、φ；（2）有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)c'、φ'（假設(shè)破壞時孔隙水壓力系數(shù)B=1）。解：（1）總應(yīng)力莫爾圓：σ1=σ3+(σ1-σ3)=100+150=250kPa總應(yīng)力圓直徑=σ1-σ3=150kPa，圓心=(σ1+σ3)/2=175kPa因UU試驗中φ=0，故τf=c=σ1-σ3)/2=150/2=75kPa（總應(yīng)力指標(biāo)c=75kPa，φ=0°）（2）有效應(yīng)力：σ1'=σ1-u=250-80=170kPa，σ3'=σ3-u=100-80=20kPa有效應(yīng)力圓直徑=σ1'-σ3'=150kPa，圓心=(σ1'+σ3')/2=95kPa有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)：φ'=arcsin[(σ1'-σ3')/(σ1'+σ3')]=arcsin(150/190)≈52.1°（或通過公式τf=c'+σ'tanφ'，因飽和土B=1，c'≈0，φ'=arctan[(σ1'-σ3')/(2σ3'+σ1'-σ3')]，但更準(zhǔn)確的方法是繪制莫爾圓，此處假設(shè)c'=0，φ'≈52.1°）五、綜合分析題（共20分）某高速公路擬穿越一丘陵地區(qū)，需修建一座跨溝橋梁，橋位區(qū)工程地質(zhì)條件如下：地表為厚2~4m的第四系坡積粉質(zhì)黏土（γ=19kN/m3，c=20kPa，φ=15°），其下為強(qiáng)風(fēng)化砂巖（厚度3~5m，飽和單軸抗壓強(qiáng)度fr=15MPa，軟化系數(shù)0.6），再下為中風(fēng)化砂巖（fr=50MPa，軟化系數(shù)0.8）。溝谷底部有季節(jié)性河流，地下水位埋深1.5m。問題：1.分析橋基持力層的選擇依據(jù)（8分）。2.提出應(yīng)對強(qiáng)風(fēng)化砂巖作為持力層的風(fēng)險及處理措施（12分）。答案：1.持力層選擇依據(jù)：①粉質(zhì)黏土層：厚度?。?~4m），承載力低（根據(jù)公式fak=Mbγb+Mdγmd+Mcc，取Mb=0.23，Md=1.66，Mc=4.17，b=3m，d=1.5m，fak=0.23×19×3+1.66×19×1.5+4.17×20≈13+47+83=143kPa），且下伏強(qiáng)風(fēng)化砂巖，可能存在不均勻沉降，不宜作為持力層。②強(qiáng)風(fēng)化砂巖：飽和抗壓強(qiáng)度fr=15MPa，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》，強(qiáng)風(fēng)化巖石承載力特征值fa可取(0.2~0.5)fr，即3~7.5MPa，高于粉質(zhì)黏土，但軟化系數(shù)0.6（＜0.75），遇水易軟化，需評估水穩(wěn)性。③中風(fēng)化砂巖：fr=50MPa，軟化系數(shù)0.8（較好），承載力高（fa可取(0.5~0.8)fr=25~40MPa），是理想持力層。綜上，優(yōu)先選擇中風(fēng)化砂巖作為持力層；若中風(fēng)化埋深過大（如超過樁長限制），可考慮強(qiáng)風(fēng)化砂巖，但需采取加固措施。2.強(qiáng)風(fēng)化砂巖作為持力層的風(fēng)險及處理措施：風(fēng)險：①軟化性：軟化系數(shù)0.6，遇水后強(qiáng)度降低（飽和強(qiáng)度=15×0.6=9MPa），可能導(dǎo)致地基沉降增大；②不均勻性：強(qiáng)