(2025年)土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)試題附答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.某原狀土樣經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得天然密度ρ=1.85g/cm3，含水量w=22%，土粒比重Gs=2.70，則該土的孔隙比e為（）。A.0.68B.0.79C.0.85D.0.922.下列關(guān)于土的滲透系數(shù)k的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是（）。A.粗粒土的k遠(yuǎn)大于細(xì)粒土B.同一土樣，飽和狀態(tài)下的k大于干燥狀態(tài)C.溫度升高時(shí)，k略有增大D.常水頭試驗(yàn)適用于透水性較小的粘性土3.飽和粘性土在三軸不固結(jié)不排水（UU）試驗(yàn)中，其破壞時(shí)的有效圍壓σ?'與總圍壓σ?的關(guān)系為（）。A.σ?'=σ?B.σ?'=σ?+uC.σ?'=σ?-uD.無(wú)法確定（u為孔隙水壓力）4.某無(wú)粘性土坡，坡角為30°，土的內(nèi)摩擦角φ=35°，則該土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)Fs為（）。（提示：無(wú)粘性土坡穩(wěn)定系數(shù)Fs=tanφ/tanβ）A.1.15B.1.20C.1.27D.1.335.下列關(guān)于土的壓縮性指標(biāo)的描述中，正確的是（）。A.壓縮系數(shù)a?-?越大，土的壓縮性越低B.壓縮模量Es越大，土的壓縮性越高C.變形模量E?一般小于壓縮模量EsD.回彈再壓縮曲線的斜率大于初始?jí)嚎s曲線6.采用分層總和法計(jì)算地基最終沉降量時(shí)，若某土層的附加應(yīng)力σz與自重應(yīng)力σcz的比值小于0.2，則該土層（）。A.需計(jì)入沉降計(jì)算B.可忽略不計(jì)C.需加倍計(jì)算D.需折半計(jì)算7.朗肯土壓力理論假設(shè)墻背與填土之間（）。A.存在摩擦力B.無(wú)摩擦力C.摩擦力為定值D.摩擦力隨深度線性增加8.某飽和粘性土進(jìn)行三軸固結(jié)不排水（CU）試驗(yàn)，測(cè)得破壞時(shí)σ?=350kPa，σ?=150kPa，孔隙水壓力u=80kPa，則有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)c'、φ'為（）。A.c'=50kPa，φ'=20°B.c'=60kPa，φ'=25°C.c'=70kPa，φ'=30°D.c'=80kPa，φ'=35°9.下列關(guān)于土的靈敏度St的說(shuō)法中，正確的是（）。A.St=原狀土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度/重塑土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度B.St越大，土的結(jié)構(gòu)性越弱C.粘性土的St通常小于1D.靈敏度高的土受擾動(dòng)后強(qiáng)度基本不變10.流砂（流土）現(xiàn)象發(fā)生的充分必要條件是（）。A.滲透力方向向上且大于土的有效重度B.滲透力方向向下且大于土的有效重度C.滲透力方向向上且小于土的有效重度D.滲透力方向向下且小于土的有效重度二、填空題（每空1分，共15分）1.土的三相比例指標(biāo)中，______是可以直接通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定的基本指標(biāo)（寫(xiě)出2個(gè)）。2.滲透變形的兩種主要形式是______和______。3.土的壓縮性指標(biāo)包括壓縮系數(shù)a、壓縮模量Es和______，其中a?-?表示壓力區(qū)間為_(kāi)_____時(shí)的壓縮系數(shù)。4.直剪試驗(yàn)按排水條件可分為快剪、______和______三種。5.地基的破壞模式主要有整體剪切破壞、______和______三種。6.太沙基一維固結(jié)理論假設(shè)土是均質(zhì)、飽和的，且______與有效應(yīng)力成正比，滲透系數(shù)k為常數(shù)。7.土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c、φ反映了土的______特性，其中c為_(kāi)_____，φ為內(nèi)摩擦角。8.庫(kù)侖定律的表達(dá)式為_(kāi)_____，適用于______土的抗剪強(qiáng)度計(jì)算。三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述土的靈敏度和觸變性的區(qū)別與聯(lián)系。2.比較直剪試驗(yàn)和三軸壓縮試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)。3.說(shuō)明有效應(yīng)力原理的核心內(nèi)容，并寫(xiě)出飽和土有效應(yīng)力的表達(dá)式。4.影響土的壓實(shí)性（擊實(shí)性）的主要因素有哪些？如何確定最優(yōu)含水量？5.朗肯土壓力理論與庫(kù)侖土壓力理論的主要假設(shè)和適用條件有何不同？四、計(jì)算題（共35分）1.（10分）某粘性土樣的天然密度ρ=1.82g/cm3，含水量w=25%，土粒比重Gs=2.71。（1）計(jì)算該土的孔隙比e、飽和度Sr、干密度ρd；（2）若將該土樣壓密至孔隙比e'=0.75，計(jì)算此時(shí)的飽和度Sr'（假設(shè)土粒體積不變）。2.（12分）某基坑開(kāi)挖深度h=6m，坑底以下為飽和粘性土層，厚度H=8m，下臥不透水層。地下水位與坑底齊平，土層天然重度γ=18.5kN/m3，飽和重度γsat=19.8kN/m3，滲透系數(shù)k=1.2×10??cm/s，基坑外地下水位高于坑底3m（即水頭差Δh=3m）。（1）計(jì)算坑底土層的滲透力j；（2）判斷是否會(huì)發(fā)生流土現(xiàn)象（土的有效重度γ'=γsat-γw，γw=9.8kN/m3）；（3）若要防止流土，需將坑外地下水位至少降低多少？3.（13分）某擋土墻高H=5m，墻背垂直光滑，填土為粘性土，參數(shù)：γ=18kN/m3，c=15kPa，φ=20°，地面超載q=20kPa。按朗肯土壓力理論計(jì)算：（1）主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka；（2）墻頂、墻底處的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度σa；（3）主動(dòng)土壓力合力Ea及其作用點(diǎn)位置。五、論述題（共20分）1.（10分）論述軟土地基沉降的組成及其影響因素，并說(shuō)明工程中常用的沉降控制措施。2.（10分）結(jié)合工程實(shí)例，分析土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)（c、φ）的選擇對(duì)邊坡穩(wěn)定分析、地基承載力計(jì)算和擋土墻設(shè)計(jì)的影響。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.B2.D3.C4.C5.C6.B7.B8.A9.A10.A二、填空題1.天然密度、含水量、土粒比重（任寫(xiě)2個(gè)）2.流土（流砂）、管涌3.變形模量E?；100-200kPa4.固結(jié)快剪；慢剪5.局部剪切破壞；沖剪破壞6.壓縮系數(shù)（或孔隙比變化率）7.抗剪；粘聚力8.τf=c+σtanφ；粘性（或一般）三、簡(jiǎn)答題1.區(qū)別：靈敏度St反映原狀土與重塑土強(qiáng)度的差異（St=原狀土強(qiáng)度/重塑土強(qiáng)度），St越大，結(jié)構(gòu)性越強(qiáng)；觸變性指土受擾動(dòng)強(qiáng)度降低后，隨時(shí)間逐漸恢復(fù)的特性。聯(lián)系：兩者均與土的結(jié)構(gòu)性有關(guān)，高靈敏度土通常觸變性較明顯。2.直剪試驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便；缺點(diǎn)：剪切面固定、排水條件控制不嚴(yán)格、應(yīng)力分布不均勻。三軸試驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)：能控制排水條件、量測(cè)孔隙水壓力、應(yīng)力狀態(tài)明確；缺點(diǎn)：設(shè)備復(fù)雜、操作時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)試樣要求高。3.有效應(yīng)力原理核心：飽和土的總應(yīng)力σ等于有效應(yīng)力σ'與孔隙水壓力u之和（σ=σ'+u），土的強(qiáng)度和變形由有效應(yīng)力控制。飽和土有效應(yīng)力表達(dá)式：σ'=σ-u（σ為總應(yīng)力，u為孔隙水壓力）。4.主要因素：含水量、土的類(lèi)型（級(jí)配、礦物成分）、擊實(shí)功。最優(yōu)含水量是擊實(shí)曲線上干密度最大時(shí)對(duì)應(yīng)的含水量，可通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)測(cè)定（繪制干密度-含水量曲線，峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)含水量）。5.朗肯理論假設(shè)：墻背垂直光滑、填土面水平、極限平衡時(shí)填土處于彈性半空間應(yīng)力狀態(tài)；適用于墻背光滑、填土面水平的無(wú)粘性土或粘性土。庫(kù)侖理論假設(shè)：填土為散粒體、滑動(dòng)面為平面、墻背與填土間有摩擦力；適用于墻背傾斜、粗糙的無(wú)粘性土。四、計(jì)算題1.（1）基本公式：ρ=Gs(1+w)ρw/(1+e)→e=Gs(1+w)ρw/ρ-1=2.71×1.25×1/1.82-1≈0.86；Sr=wGs/e=0.25×2.71/0.86≈0.79（79%）；ρd=ρ/(1+w)=1.82/1.25=1.456g/cm3。（2）壓密后e'=0.75，土粒體積Vs=1（設(shè)為1），則原總體積V=1+e=1.86，壓密后總體積V'=1+e'=1.75；原水體積Vw=wGsVs=0.25×2.71×1=0.6775；壓密后飽和度Sr'=Vw/Vv'=Vw/e'=0.6775/0.75≈0.903（90.3%）。2.（1）滲透力j=γw×i，水力梯度i=Δh/H=3/8=0.375；j=9.8×0.375=3.675kN/m3。（2）有效重度γ'=γsat-γw=19.8-9.8=10kN/m3；流土條件：j≥γ'，3.675<10，故不會(huì)發(fā)生流土（注：此處需注意基坑底至不透水層厚度為H=8m，實(shí)際水力梯度應(yīng)為Δh/(H+h)？需核對(duì)題目條件。若題目中H為坑底以下土層厚度，水頭差Δh=3m，則i=Δh/H=3/8=0.375，j=γw×i=3.675kN/m3<γ'=10kN/m3，不流土）。（3）設(shè)需降低水頭差為Δh'，則j'=γw×Δh'/H≥γ'→Δh'≥γ'×H/γw=10×8/9.8≈8.16m；原Δh=3m，需降低8.16-3=5.16m（或直接計(jì)算臨界水頭差Δhcr=γ'×H/γw=8.16m，需將坑外水位降至坑底以下8.16-3=5.16m）。3.（1）Ka=tan2(45°-φ/2)=tan2(45°-10°)=tan235°≈0.490。（2）墻頂（z=0）：σa=qKa-2c√Ka=20×0.490-2×15×√0.490=9.8-21=-11.2kPa（拉應(yīng)力，取0）；墻底（z=5m）：σa=(q+γH)Ka-2c√Ka=(20+18×5)×0.490-2×15×0.7=110×0.490-21=53.9-21=32.9kPa。（3）主動(dòng)土壓力分布為三角形（從0到32.9kPa），合力Ea=1/2×32.9×5≈82.25kN/m；作用點(diǎn)距墻底h/3=5/3≈1.67m。五、論述題1.沉降組成：瞬時(shí)沉降（初始沉降，由剪切變形引起）、固結(jié)沉降（孔隙水排出引起的體積壓縮）、次固結(jié)沉降（土骨架蠕變引起）。影響因素：土的壓縮性（e-p曲線形態(tài)）、荷載大小與分布、土層厚度與排水條件、時(shí)間。控制措施：預(yù)壓法（堆載/真空預(yù)壓）加速固結(jié)；換填法（換填低壓縮性材料）；復(fù)合地基（CFG樁、碎石樁）提高承載力；設(shè)置沉降縫避免差異沉降。2.邊坡穩(wěn)定：φ越大、c越