土力学期末考试题库

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1、第1章土的组成 第1章 土的组成一、 简答题1. 什么是土的颗粒级配？什么是土的颗粒级配曲线？1.【答】土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量（各粒组占土粒总量的百分数）来表示，称为土的颗粒级配（粒度成分）。根据颗分试验成果绘制的曲线（采用对数坐标表示，横坐标为粒径，纵坐标为小于（或大于）某粒径的土重（累计百分）含量）称为颗粒级配曲线，它的坡度可以大致判断土的均匀程度或级配是否良好。2. 土中水按性质可以分为哪几类？3. 土是怎样生成的？有何工程特点？ 【答】土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，经过不同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。与一般建筑材料相比

2、，土具有三个重要特点：散粒性、多相性、自然变异性。4. 什么是土的结构？其基本类型是什么？简述每种结构土体的特点。【答】土的结构是指由土粒单元大小、矿物成分、形状、相互排列及其关联关系，土中水的性质及孔隙特征等因素形成的综合特征。基本类型一般分为单粒结构、蜂窝结（粒径0.0750.005mm）、絮状结构（粒径10 的土称为级配良好的土，把CU5 的土称为级配均匀的土，其中评价指标叫不均匀系数 。3.不同分化作用产生不同的土，分化作用有 物理风化 、化学风化 、生物风化 。4. 粘土矿物基本上是由两种原子层(称为晶片)构成的，一种是硅片 ，它的基本单元是Si0四面体，另一种是铝片 ，它的基本单元

3、是A1OH八面体。5. 不均匀系数Cu、曲率系数Cc 的表达式为Cud60 / d10、CcCc = d230 / (d60 d10 )。6. 砂类土样级配曲线能同时满足Cu 5及Cc = 13的土才能称为级配良好的土。7. 土是岩石风化 的产物，是各种矿物颗粒的集合体。土与其它连续固体介质相区别的最主要特征就是它的散粒性 和多相性 。8. 土力学是利用力学 一般原理和土工测试 技术来研究土的物理性质以及在所受外力发生变化时的应力、变形、强度、稳定性和渗透性及其规律一门科学。9.最常用的颗粒分析方法有筛分 法和水分 法。10. 著名土力学家太沙基 的土力学专著问世，标志着现代土力学的开始。三、

4、 选择题1在毛细带范围内，土颗粒会受到一个附加应力。这种附加应力性质主要表现为(C ) (A)浮力； (B)张力； (C)压力。2对粘性土性质影响最大的是土中的(C )。(A)强结合水； (B)弱结合水； (C)自由水； (D)毛细水。3土中所含“不能传递静水压力，但水膜可缓慢转移从而使土具有一定的可塑性的水，称为( D)。(A)结合水； (B)自由水； (C)强结合水； (D)弱结合水。4下列粘土矿物中，亲水性最强的是( C)。（2005年注册土木工程师（岩土）职业资格考试题，三峡大学2006年研究生入学考试试题）(A)高岭石； (B)伊里石； (C)蒙脱石； (D)方解石。5.毛细水的上升

5、，主要是水受到下述何种力的作用？(C )(A)粘土颗粒电场引力作用； (B)孔隙水压力差的作用(C)水与空气交界面处的表面张力作用。6.土的可塑性范围与比表面大小有关，下列说法正确的是（A ） (A)粘土的比表面比砂土大，所以可塑性范围大 (B)粘土的比表面比砂土小，所以可塑性范围大 (C)粘土的比表面与砂土相似，颗粒细，故可塑性范围大7.图粒大小及级配，通常用颗粒级配曲线表示，土的颗粒级配曲线越平缓，则表示（C ）。(A)土粒大小均匀，级配良好；(B) 土粒大小不均匀，级配不良；(C) 土粒大小不均匀，级配良好。8.由某土颗粒级配曲线获得d60=12.5mm，d10=0.03mm，则该土的不

6、均匀系数Cu为（A ）。(A)416.7； (B)4167； (C)2.410-3； (D)12.53。9若甲、乙两种土的不均匀系数相同，则两种土的（D ）。(A)颗粒级配累计曲线相同； (B)有效粒径相同； (C)限定粒径相同； (D) 限定粒径与有效粒径之比相同。10.在工程上，对于粒径分别大于0.075mm及小于0.075mm的土，采用的颗粒级配试验方法为（ C）。(A)均为筛分法；(B)均为水分法；(C)前者为筛分法后者为水分法。 11.毛细水上升高度决定于土粒粒度，下列哪种土毛细水上升高度最大（B ）。(A)粘性土； (B)粉土； (C)砂土。 12若将1cm3立方体颗粒分割为棱边0

7、.001mm的许多立方体颗粒，则比表面变为（B ）。(A)6102cm2； (B) 6104cm-1； (C) 6104。13.稍湿状态的砂堆，能保持垂直陡壁达几十厘米高不塌落，因为存在（D）。(A)拉力； (B)浮力； (C) 重力； (D) 毛细粘聚力。14.具有更好的分选性和磨圆度的土是（D ）。(A)残积土； (B)坡积土； (C) 洪积土； (D) 冲积土。15. 雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物缓慢地洗刷剥蚀，顺着斜坡向下逐渐移动，沉积在平缓的坡脚，这种搬运和堆积方式形成的土称为(D )。（A）残积土 （B）坡积土 （C）洪积土 （D）冲积土16.下图1-1为某砂土的颗粒级配曲

8、线，是判断属于下列（D ）类。图1-1(A)A线级配良好，B线级配不良，C线级配不连续； (B) A线级配不连续，B线级配良好，C线级配良好； (C) A线级配不连续，B线级配不良，C线级配良好； (D) A线级配不良，B线级配良好，C线级配不连续。四、 判断改错题1. 结合水是液态水的一种，故能传递静水压力。，不能传递静水压力2. 风积土是岩石经物理和化学风化的产物。，由风力搬运形成的土。3. 土的结构最主要的特征是成层性。，结构改为构造。五、 计算题1. 甲乙两土样的颗粒分析结果列于下表，试绘制级配曲线，并确定不均匀系数以及评价级配均匀情况。粒径/mm20.50.50.250.250.10

9、.10.050.050.020.020.010.010.0050.0050.0020.002相 对含量（%）甲土24.314.220.214.810.56.04.12.93.0乙土5.05.017.132.918.612.49.0解：甲土颗粒级配曲线如下：孔径(mm)留筛土质量（g）小于该孔径的土质量(g)小于该孔径的土的百分数%201001000.524.375.775.70.2514.261.561.50.120.241.341.30.0514.826.526.50.0210.516160.016.010100.0054.15.95.90.0022.93310 粒度分布范围较大，土粒越不均

10、匀，级配良好。乙土颗粒级配曲线如下：孔径(mm)留筛土质量（g）小于该孔径的土质量(g)小于该孔径的土的百分数%201001000.501001000.25051001000.1595950.05590900.0217.172.972.90.0132.940400.00518.621.421.40.00212.499w乙，但Sr甲不一定大于Sr乙。因为Sr=wds/e，它不仅与含水量w有关，还与ds、e有关。3. 什么是塑限、液限和缩限？什么是液性指数、塑性指数？【答】（1）液限wL：液限定义为流动状态与塑性状态之间的界限含水量。（2）塑限wp: 塑限定义为土样从塑性进入半坚硬状态的界限含水量

11、。（3）缩限ws: 缩限是土样从半坚硬进入坚硬状态的界限含水量。（4）塑性指数IP 定义为土样的液限和塑限之差：IP = wLwP（5）液性指数：4. 塑性指数对地基土性质有何影向？【答】塑性指数IP是土的颗粒组合、矿物成分以及土中水的离子成分和浓度的指标。土颗粒越细、粘土矿物含量越多、土粒表面反离子层中低价阳离子增加，IP变大。IP是粘性土的分类标准。IP17为粘性土，10 IP 17为粉质粘土5. 什么是土的冻胀性？产生机理是什么？【答】（1）当地层温度降至零摄氏度以下，土中水冻结形成冻土。某些细粘粒土在冻结时，体积发生膨胀，即冻胀现象。（2）产生机理是由于土层在结冰时，周围未冻区土中的水

12、分向冻结区迁移积聚的结果。6. 说明细粒土分类塑性图的优点。【答】土的塑性指数是划分细粒土的良好指标，它既能综合反映土的颗粒组成、矿物成分以及土粒吸附阳离子成分等方面的特性，但是不同的液限、塑限可给出相同的塑性指数，而土性却很可能不一样。塑性图考虑了塑性指数和液限两个方面，因此对细粒土分类更加合理。7. 按规范如何对建筑地基岩土进行分类？【答】作为建筑地基的岩土，可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。8. 甲乙两土的天然重度和含水量相同，相对密度不同，饱和度哪个大？【答】相对密度大的，饱和度小。因为：由此看出：ds大的，Sr就小。9. 简述用孔隙比e、相对密实度Dr判别砂土密实度的

13、优缺点。【答】（1）用e判断砂土的密实度的优点：应用方便，同一种土，密实砂土的空隙比一定比松散砂土的小；缺点：无法反映土的粒径级配因素。（2）用Dr判断砂土的密实度的优点：考虑了土级配因素，理论上完善；缺点:用长颈漏斗测定emax或用振动叉和击实金属法测定emin因人而异，难以获得较为科学的数据。10. 简述野外判别碎石土密实度方法？【答】野外判别碎石土密实度的方法：根据骨架颗粒含量和排列、可挖性、可钻性，将碎石土分为密实、中密、稍密、松散四种密实状态。11. 什么是土的灵敏度和触变性？试述在工程中的应用。【答】（1）土的灵敏度定义为原状土强度与扰动土强度之比，即： St= 原状土强度扰动土强

14、度。土的强度通常采用无侧限抗压强度试验测定，即：。土的灵敏度愈高，其结构性愈强，受扰动后土的强度降低就愈多。所以在基础施工中应注意保护基槽，尽量减少土结构的扰动。（2）饱和粘性土的结构受到扰动，导致强度降低，但当扰动停止后，土的强度又随时间而逐渐增大。粘性土的这种抗剪强度随时间恢复的胶体化学性质称为土的触变性。例如：在黏性土中打桩时，可利用土的灵敏度，桩侧土的结构受到破坏而强度降低，将桩打入土中；利用土的触变性，在停止打桩以后，土的强度逐渐恢复，桩的承载力增加。12. 说明下图2-1中各图的横纵坐标，同时标出单位。（b）击实曲线（c）塑性图 （a）级配曲线图2-113.影响土压实性的主要因素什

15、么？【答】含水量、击实能量、土的颗粒级配、试验条件。14.什么是最优含水量和最大干密度？【答】在一定的压实能量下使土最容易压实，并能达到最大干密度时的含水量称为土的最优含水量，用wop表示；相对应的干密度叫最大干密度，用rdmax表示。15.为什么含水量wwop时，rd随w增加而减小？【答】因为含水量小于最优含水量wop时，土中水主要是强结合水，颗粒间具有很大的分子引力，阻止颗粒移动，压实比较困难，干密度较小；当含水量适当增大时，土中结合水膜变厚，土粒间的连接力减弱而使粒易于移动，压实效果变好，干密度增加；当含水量继续增加时超过最优含水量wop出现了自由水，击实时水不易立即排除，阻止土粒靠近，

16、压实效果下降，干密度又下降。16. 在填方压实工程中，土体是否能压实到完全饱和状态？为什么？（华南理工大学2006年攻读硕士学位研究生入学考试）【答】粘性土渗透性很小，压实过程中含水量几乎不变，土中少量封闭气体很难全部赶走，要想击实到完全饱和状态是不可能的17.影响土击实效果的因素有哪些？【答】含水量、土类及级配、击实功能、毛细管压力以及孔隙压力等，其中前三种影响因素是最主要的。18. 为什么仅用天然含水量说明不了粘性土的物理状态，而用液性指数却能说明？（长安大学2007年硕士研究生入学考试）【答】对于粘性土，因粘土矿物含量高、颗粒细小，其物理状态与含水量关系非常密切。同一种粘性土随其含水量的

17、不同，而分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态。但是由于含不同矿物成分的粘性土，即使具有相同的含水量，也未必处于同样的物理状态，因为含不同矿物成分的粘性土在同一含水量下稠度不同。在一定含水量下，一种土可能处于可塑状态，而含不同矿物颗粒的另一种粘性土可能处于流动状态。因此，考虑矿物成分的影响，粘性土的软硬状态不用含水量直接判断。二、 填空题1粘性土中含水量不同，可分别处于固态 、半固态 、可塑态、流动态 、四种不同的状态。其界限含水量依次是缩限 、塑限 、液限 。2.对砂土密实度的判别一般采用以下三种方法孔隙比法 、相对密度法 、标准灌入法 。3.土的天然密度、土粒相对密度、含水量由室内试验直

18、接测定，其测定方法分别是环刀法 、比重瓶法 、烘干法 。4. 粘性土的不同状态的分界含水量液限、塑限、缩限分别用锥式液限仪 、搓条法 、收缩皿法 测定。5. 土的触变性是指 粘性土的结构受到扰动时，导致强度降低，但当扰动停止后，土的强度又随时间而逐渐增大的性质。6. 土的灵敏度越高，其结构性越强，受扰动后土的强度降低越多 。7. 作为建筑地基的土，可分为岩石、碎石土砂土、粉土 、粘性土和人工填土。8. 碎石土是指粒径大于2 mm的颗粒超过总重量50%的土。9.土的饱和度为土中被水充满的孔隙体积 与孔隙总体积 之比。10. 液性指数是用来衡量粘性土的软硬 状态。三、选择题1作为填土工程的土料，压

19、实效果与不均匀系数Cu的关系：(A ) （A）Cu大比Cu小好 (B) Cu小比Cu大好 (C) Cu与压实效果无关2.有三个同一种类土样，它们的含水率都相同，但是饱和度Sr不同，饱和度Sr越大的土，其压缩性有何变化？(B ) (A)压缩性越大 (B) 压缩性越小 (C) 压缩性不变3.有一非饱和土样，在荷载作用下，饱和度由80%增加至95%。试问土样的重度和含水率怎样改变？(A ) (A)增加，减小 (B) 不变，不变 (C)增加，增加4.土的液限是指土进入流动状态时的含水率，下述说法哪种是对的？(C ) (A)天然土的含水率最大不超过液限(B) 液限一定是天然土的饱和含水率(C)天然土的含

20、水率可以超过液限，所以液限不一定是天然土的饱和含水率5. 已知砂土的天然孔隙比为e0.303，最大孔隙比emax0.762，最小孔隙比emin0.114，则该砂土处于(A )状态。（A）密实 （B） 中密 (C)松散 （D）稍密6已知某种土的密度1.8g/cm3，土粒相对密度ds2.70，土的含水量w18.0，则每立方土体中气相体积为(C )(A)0.486m3 (B)0.77m3 (C)0.16m3 (D)0.284m37.在土的三相比例指标中，直接通过室内试验测定的是（B）。(A)ds，w,e； (B) ds，w, ； (C) ds，e, ； (D) ，w, e。8.有若干种粘性土，它们的

21、液限wL相同，但塑性指数IP不同，IP越大，则土的透水性有何不同（C ）。（湖北工业大学2005年攻读硕士学位研究生入学考试） (A) 透水性增大；(B) 透水性不变；(C) 透水性减小。 9评价粘性土的物理特征指标有哪些（C ）。（湖北工业大学2005年攻读硕士学位研究生入学考试）(A)天然孔隙比e，最大孔隙比emax，最小孔隙比emin； (B)最大干重度rdmax，最优含水量wop，压实度lc； (C)天然含水量w，塑限Wp，液限WL。10.对无粘性土的工程性质影响最大的因素是（B ）。(A)含水量； (B)密实度； (C)矿物成分； (D)颗粒的均匀程度。 11.处于天然状态的砂土的密

22、实度一般用哪一种试验方法测定（C ）。(A)载荷试验； (B)十字板剪切试验； (C)标准贯入试验； (D)轻便触探试验。 12某粘性土的液性指数=0.6，则该土的状态（ B）。(A)硬塑； (B) 可塑； (C) 软塑； (D)流塑。13. 粘性土的塑性指数越大，表示土的（B ）。(A)含水量w越大； (B)粘粒含量越高； (C) 粉粒含量越高； (D) 塑限Wp越高。14.淤泥属于（B ）。(A)粉土； (B)粘性土； (C) 粉砂； (D) 细砂。15. 粘性土的塑性指数越大，说明（C）。（A）土粒比表面积越小； （B）土粒吸附能力越弱； （C）土的可塑范围越大； （D）粘粒、胶粒、粘土

23、矿物含量越低。16.不同状态下同一种土的重度由大到小排列顺序是（A）。（A）； （B）； （C）； （D）。17. 已知甲、乙两土样物理性质指标如表2-1：表2-1土样/%/%/%甲3220372.721.0乙2316272.661.0判断下列结论中，正确的是（A ）。（A）甲比乙具有更多的粘粒；（B）甲比乙具有更大的密度；（C）甲比乙具有更大的干密度；（D）甲比乙具有更大的孔隙比。18.下列叙述正确的是（A ）。（A）时，粘性土处于坚硬状态；（B）时，粘性土处于流动状态； （C）时，粘性土处于坚硬状态； （D）时，粘性土处于软塑状态。19.下面有关粘性土的叙述正确的是（ B）。（A）粘性土是

24、指塑性指数小于或等于10的土；（B）粘性土是指塑性指数大于10的土； （C）粘性土是指塑性指数大于17的土； （D）粘性土又称为粘土。20.按岩土工程勘察规范（GB 50021-2001），砂土和粉土的分类界限是（A ）。(2004年岩土工程师专业考试试题)（A）粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量50%的为粉砂，不足50%且塑性指数IP10的为粉土；（B）粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量50%的为粉砂，不足50%且塑性指数IP3的为粉土； （C）粒径大于0.1mm的颗粒质量少于总质量75%的为粉砂，不足75%且塑性指数IP3的为粉土； （D）粒径大于0.1mm的颗粒质量少于总

25、质量75%的为粉砂，不足75%且塑性指数IP7的为粉土。21.某建筑物地基需要压实填土8000m3，控制压实后的含水量w1=14%，饱和度Sr=90%；填料重度r=15.5kN/m3，天然含水量w0=10%，相对密度GS=2.72，此时需要填料的方量最接近下列（B ）。(2004年岩土工程师专业考试试题)(A)10650 m3； (B)10850 m3； (C) 11050 m3； (D) 11250 m3。22.在下列关于路堤堤防填土压实的说法中，（C ）是正确的。(2004年岩土工程师专业考试试题)(A)在最优含水量下压实可取得最经济的压实效果及最大干密度； (B) 最优含水率取决于土类，

26、与进行击实试验仪器的类型及试验方法无关； (C)压实度是指实际达到的干密度与击实试验最大干密度之比； (D) 压实系数随填土深度不同可以不同。23.采用塑限含水量WP=18%的粉质粘土作填土土料修筑告速公路路基，分层铺土碾压时，下列（B ）种含水率现对比较适合。(2005年岩土工程师专业考试试题)(A)12%； (B)17%； (C) 22% ； (D) 25%。24.对粘性土填料进行下列压实试验时，下列（C ）选项是错误的。(2005年岩土工程师专业考试试题)(A)在一定击实功作用下，能使填筑土料达到最大干密度所对应的含水量； (B)与轻型击实仪比较，采用重型击实试验得到土料的最大干密度较大

27、； (C) 填土的塑限增加，最优含水量减小；击实功增加，最优含水量增加。四、判断改错题1. 在填方工程施工中，常用土的干密度来评价填土的压实程度。P2. 无论什么土，都具有可塑性。，无粘性土不具有可塑性3. 用塑性指数IP可以对土进行分类，对粉土和粘性土分类。4. 相对密实度Dr主要用于比较不同砂土的密实度大小。，是反映砂土本身的密实程度。5. 砂土的分类是按颗粒级配及其形状进行的。，去掉“及其形状”6. 粉土的塑性指数IP小于或等于10、粒径大于0.075的颗粒含量不超过全重55%的土。，将“55%”改为“50%”7. 甲土的饱和度大于乙土的饱和度，则甲土的含水量一定高于乙土的含水量。，二者

28、没有必然联系。8. 土在最优含水量时，压实密度最大，同一种土的压实能量越大，最优含水量越大。，同一种土的压实能量越大，最优含水量越小。9. 两种不同的粘性土，其天然含水量相同，则其软硬程度相同。，液性指数相同时软硬程度才相同。10.地下水位上升时，在浸湿的土层中，其颗粒相对密度和孔隙比将增大。，保持不变。五、 计算题1. 有一完全饱和的原状土样切满于容积为21.7cm3 的环刀内，称得总质量为72.49g， 经105烘干至恒重为61.28g，已知环刀质量为32.54g，土粒相对密度（比重）为2.74， 试求该土样的湿密度、含水量、干密度及孔隙比（要求按三项比例指标定义求解）。解： 2. 某原状

29、土样的密度为1.85g/cm 3、含水量为34%、土粒相对密度为2.71，试求该土样的解：饱和密度、有效密度和有效重度（先导得公式然后求解）。设土颗粒体积为1 由得 3. 某砂土土样的密度为1.77g/cm3 ，含水量为9.8%，土粒相对密度为2.67，烘干后测定最小孔隙比为0.461，最大孔隙比为0.943，试求孔隙比和相对密度，判断该砂土的密实度。 解：由 因为1/3所以该砂土的密实度为中密4. 某一完全饱和粘性土试样的含水量为30%，土粒相对密度为2.73 ，液限为33%，塑限为17%，试求孔隙比、干密度和饱和密度，并按塑性指数和液性指数分别定出该粘性土的分类名称和软硬状态。4.解：由

30、得 因为10IP=1617,该粘性土应定名为粉质粘土；因为0.75IL=0.811.0,所以该粘性土的状态为软塑。5.经测定，某地下水位以下砂层的饱和密度为1.991g/cm3，土粒相对密度为2.66，最大干密度为1.67g/cm3，最小干密度为1.39g/cm3，试判断该砂土的密实程度。解：由得因为2/3所以该砂土的密实度为密实。6.已知某土样含水量为20%，土粒相对密度为2.7，孔隙率为50%，若将该土加水至完全饱和，问10m3该土体需加水多少？解：由得 由，且，得 当时，当时，故应加水7.某土样，土粒相对密度为2.7，孔隙比为0.95，饱和度为37%，现要把饱和度提高到90%，则每1的该

31、土样中应加多少水？解：由得 8.某土样孔隙体积，土粒体积，土粒相对密度为ds=2.69，求孔隙比e和干重度gd；当孔隙被水充满时，求饱和重度gsat和含水量w。解： 9.某土样的干密度为1.60g/cm3，土粒相对密度为2.66，颗粒分析试验表明，该土大于0.5mm的颗粒占总质量的25%。假设细颗粒可以把粗颗粒间的孔隙全部填满，问该土小于0.5mm的那部分细颗粒土的干密度约是多少？若经过压实后，该土在含水量为18%时达到饱和，问该土此时的干密度是多少？10. 某一施工现场需要填土，基坑的体积为2000 m3，土方来源是从附近土丘开挖，经勘察土的相对密度为2.70,含水量为15%,孔隙比为0.6

32、0。要求填土的含水量为17%,干重度为17.6 kN/m3 。(1) 取土场的重度、干重度和饱和度是多少？(2) 应从取土场开采多少方土?(3) 碾压时应洒多少水?填土的孔隙比是多少? (三峡大学2006年研究生入学考试试题)11.某饱和土样含水量为38.2%，密度为1.85 t/m3，塑限为27.5%，液限为42.1%。问：要制备完全饱和、含水量为50%的土样，则每立方米土应加多少水？加水前和加水后土各处于什么状态？其定名是什么？12. 某饱和土的饱和密度为1.85 t/m3，含水量为37.04%，试求其土粒相对密度和孔隙比。13.已知一土样天然密度为1.8 t/m3，干密度为1.3 t/m

33、3，饱和重度为20 kN/m3，试问在1t天然状态土中，水和干土的质量各是多少？若使这些土改变成饱和状态，则需加水多少？14.设有1m3的石块，孔隙比e=0，打碎后孔隙比为e=0.6，在打碎后孔隙比为e=0.75，求第一次与第二次打碎后的体积？15.是推导理论上所能达到的最大击实曲线（即饱和度Sr=100%的击实曲线）的表达式。16.配置含水量35%的土样，取天然含水量12%的土重20t，已测定土粒相对密度为2.70，问需加水多少？(同济大学1998年研究生入学考试试题)第3章 土的渗透性及渗流 一、 简答题1. 试解释起始水力梯度产生的原因。【答】起始水力梯度产生的原因是，为了克服薄膜水的抗

34、剪强度0(或者说为了克服吸着水的粘滞阻力)，使之发生流动所必须具有的临界水力梯度度。也就是说，只要有水力坡度，薄膜水就会发生运动，只是当实际的水力坡度小于起始水力梯度时，薄膜水的渗透速度V非常小，只有凭借精密仪器才能观测到。因此严格的讲，起始水力梯度I0是指薄膜水发生明显渗流时用以克服其抗剪强度0的水力梯度。2. 简述影响土的渗透性的因素主要有哪些。【答】（1）土的粒度成分及矿物成分。土的颗粒大小、形状及级配，影响土中孔隙大小及其形状，因而影响土的渗透性。土颗粒越粗，越浑圆、越均匀时，渗透性就大。砂土中含有较多粉土及粘土颗粒时，其渗透系数就大大降低。（2）结合水膜厚度。粘性土中若土粒的结合水膜

35、厚度较厚时，会阻塞土的孔隙，降低土的渗透性。 （3）土的结构构造。天然土层通常不是各向同性的，在渗透性方面往往也是如此。如黄土具有竖直方向的大孔隙，所以竖直方向的渗透系数要比水平方向大得多。层状粘土常夹有薄的粉砂层，它在水平方向的渗透系数要比竖直方向大得多。（4）水的粘滞度。水在土中的渗流速度与水的容重及粘滞度有关，从而也影响到土的渗透性。3. 为什么室内渗透试验与现场测试得出的渗透系数有较大差别？ 【答】室内试验和现场试验渗透系数有较大差别，主要在于试验装置和试验条件等有关，即就是和渗透系数的影响因素有关，详见上一题。4. 拉普拉斯方程适应于什么条件的渗流场？【答】当渗流场中水头及流速等渗流

36、要素不随时间改变时，这种渗流称为稳定渗流，而拉普拉斯方程是指适用于平面稳定渗流的基本方程。5. 为什么流线与等势线总是正交的？【答】在稳定渗流场中，取一微单元体，并假定水体不可压缩，则根据水流连续原理，单位时间内流入和流出微元体的水量应相等，即dqe=dq0。从而得到：即为二维渗流连续方程，从中由数学知识，可知流线和等势线正交。6. 流砂与管涌现象有什么区别和联系？【答】在向上的渗流力作用下，粒间有效应力为零时，颗粒群发生悬浮、移动的现象称为流砂(土)现象。这种现象多发生在颗粒级配均匀的饱和细、粉砂和粉土层中，一般具有突发性、对工程危害大。在水流渗透作用下，土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动

37、，以至流失；随着土的孔隙不断扩大，渗流速度不断增加，较粗的颗粒也相继被水逐渐带走，最终导致土体内形成贯通的渗流管道，造成土体塌陷，这种现象称为管涌。它多发生在砂性土中，且颗粒大小差别大，往往缺少某种粒径，其破坏有个时间发展过程，是一种渐进性质破坏。具体地再说，管涌和流砂的区别是：（1）流砂发生在水力梯度大于临界水力梯度，而管涌发生在水力梯度小于临界水力梯度情况下；（2）流砂发生的部位在渗流逸出处，而管涌发生的部位可在渗流逸出处，也可在土体内部；（3）流砂发生在水流方向向上，而管涌没有限制。7. 渗透力都会引起哪些破坏？【答】渗流引起的渗透破坏问题主要有两大类：一是由于渗流力的作用，使土体颗粒流

38、失或局部土体产生移动，导致土体变形甚至失稳；二是由于渗流作用，使水压力或浮力发生变化，导致土体和结构物失稳。前者主要表现为流砂和管涌，后者主要则表现为岸坡滑动或挡土墙等构造物整体失稳。二、 填空题1.土体具有被液体透过的性质称为土的渗透性或透水性。2影响渗透系数的主要因素有：土的粒度成分及矿物成分、土的密实度、土的饱和度、土的结构、土的构造、水的温度3.一般来讲，室内渗透试验有两种，即常水头法、变水头法4.渗流破坏主要有流砂 和管涌 两种基本形式。5.达西定律只适用于层流 的情况，而反映土的透水性的比例系数，称之为土的 渗透系数。三、 选择题1.反应土透水性质的指标是（D ）。A.不均匀系数

39、B.相对密实度C.压缩系数 D.渗透系数2.下列有关流土与管涌的概念，正确的说法是（C ）。A发生流土时，水流向上渗流；发生管涌时，水流向下渗流B.流土多发生在黏性土中，而管涌多发生在无黏性土中C.流土属突发性破坏，管涌属渐进式破坏D.流土属渗流破坏，管涌不属渗流破坏3.土透水性的强弱可用土的哪一项指标来反映？（D ）A.压缩系数 B.固结系数C.压缩模量 D.渗透系数4.发生在地基中的下列现象，哪一种不属于渗透变形？（A ）A.坑底隆起 B.流土 C.砂沸 D.流砂5.下属关于渗流力的描述不正确的是（D ）。A.其数值与水力梯度成正比，其方向与渗流方向一致B.是一种体积力，其量纲与重度的量纲

40、相同C.流网中等势线越密集的区域，其渗流力也越大D.渗流力的存在对土体稳定总是不利的6.下列哪一种土样更容易发生流砂？（B ）A.砂砾或粗砂 B.细砂或粉砂C.粉质黏土 D.黏土7.成层土水平方向的等效渗透系数与垂直方向的等效渗透系数的关系是（A ）。A. B.= C.8. 在渗流场中某点的渗流力（ A ）。A.随水力梯度增加而增加 B.随水利力梯度增加而减少 C.与水力梯度无关9.评价下列说法的正误。（D ）土的渗透系数越大，土的透水性也越大，土的水力梯度也越大；任何一种土，只要水力梯度足够大，就有可能发生流土和管涌；土中任一点渗流力的大小取决于该点孔隙水总水头的大小；渗流力的大小不仅取决于

41、水力梯度，还与其方向有关。A.对 B.对 C.和对 D.全不对10.下列描述正确的是（C ）。A.流网中网格越密处，其水力梯度越小B.位于同一条等势线上的两点，其孔隙水压力总是相同的C.同一流网中，任意两相邻等势线间的势能差相等D.渗透流速的方向为流线的法线方向11.土体渗流研究的主要问题不包括（D ）。A.渗流量问题 B.渗透变形问题C.渗流控制问题 D.地基承载力问题12.某岸边工程场地细砂含水层的流线上A、B两点，A点的水位标高2.5米，B点的水位标高3.0米，两点间流线长为10米，计算两点间的平均渗透力最接近下列（C）个值。(A)1.25kN/m3； (B)0.83 kN/m3； (C

42、) 0.50 kN/m3； (D) 0.20 kN/m3。13. 四个坝基土样的孔隙率和细粒含量（以质量百分率计）如下，试按水利水电工程地质勘察规范（GB50287-99）计算判别下列（D）选项的土的渗透变形的破坏形式属于管涌。(A) ； (B) ；(C) ； (D) 。四、 判断改错题1. 绘制流网时必须满足的基本条件之一是流线和等势线必须正交。2. 达西定律中的渗透速度不是孔隙水的实际流速。3. 土的孔隙比愈大，其渗透系数也愈大。，对黏性土不成正比。4. 在流网图中，流线愈密集的地方，水力坡降愈小。，改“愈小”为“愈大”5. 发生流砂时，渗流力方向与重力方向相同。，改“相同”为“相反”。6

43、. 细粒土的渗透系数测定通常采用“常水头”试验进行。，改“常水”头为“降水头”或“变水头”。7. 绘制流网时，每个网格的长宽比没有要求。.，每个网格的长宽比必须为定值。8. 在流网中，任意两相邻流线间的渗流量相等。9. 管涌发生在渗流溢出处，而流土发生的部位可以在渗流溢出处，也可以在土体内部。，应将管涌与流土对调五、 计算题1.如图31所示，在恒定的总水头差之下水自下而上透过两个土样，从土样1顶面溢出。（1） 已土样2底面cc 为基准面，求该面的总水头和静水头；（2） 已知水流经土样2的水头损失为总水头差的30%，求 bb面的总水头和静水头；（3） 已知土样2的渗透系数为0.05cm/s ，求

44、单位时间内土样横截面单位面积的流量；（4） 求土样1的渗透系数。 图31 （单位：cm） 图33 （单位：cm）1.解：如图3-1，本题为定水头实验，水自下而上流过两个土样，相关几何参数列于图中。（1）以c-c为基准面，则有：zc=0，hwc=90cm，hc=90cm（2）已知Dhbc=30%Dhac，而Dhac由图2-16知，为30cm，所以Dhbc=30%Dhac=0.330=9cm hb=hc-Dhbc=90-9=81cm又 zb=30cm，故hwb=hb- zb=81-30=51cm（3）已知k2=0.05cm/s，q/A=k2i2= k2Dhbc/L2=0.059/30=0.015c

45、m3/s/cm2=0.015cm/s（4） i1=Dhab/L1=（Dhac-Dhbc）/L1=（30-9）/30=0.7，而且由连续性条件，q/A=k1i1=k2i2 k1=k2i2/i1=0.015/0.7=0.021cm/s2.如图32所示，在5.0m 厚的黏土层下有一砂土层厚6.0 m，其下为基岩（不透水）。为测定该沙土的渗透系数，打一钻孔到基岩顶面并以10-2m3/s 的速率从孔中抽水。在距抽水孔15m 和30m 处各打一观测孔穿过黏土层进入砂土层，测得孔内稳定水位分别在地面以下3.0m 和2.5m ，试求该砂土的渗透系数。图32 （单位：m）2. 解：分析：如图3-2，砂土为透水土

46、层，厚6m，上覆粘土为不透水土层，厚5m，因为粘土层不透水，所以任意位置处的过水断面的高度均为砂土层的厚度，即6m。题目又给出了r1=15m，r2=30m，h1=8m，h2=8.5m。由达西定律的公式知，可改写为：带入已知条件，得到：3. 某渗透装置如图3-3所示。砂的渗透系数；砂的渗透系数；砂样断面积A=200，试问：(1)若在砂与砂分界面处安装一测压管，则测压管中水面将升至右端水面以上多高？（2）砂与砂界面处的单位渗流量q多大？3. 解：(1)设所求值为，砂样和砂样的高度分别为和。因各断面的渗流速度相等，故有即 (2)砂与砂界面处的单位渗流量q为： 4. 定水头渗透试验中，已知渗透仪直径，

47、在渗流直径上的水头损失，在60s时间内的渗水量，求土的渗透系数。4. 解：5.设做变水头渗透试验的粘土式样的截面积为,厚度为渗透仪细玻璃管的内径为，实验开始时的水位差为，经过观察的水位差为，实验室的水温为20，试求式样的渗透系数。5. 解：因为试验时的温度为标准温度，故不作温度修正。 6. 图3-4为一板桩打入透土层后形成的流网。已知透水土层深，渗透系数板桩打入土层表面以下，板桩前后水深如图3-4所示。试求：(1)图中所示a、b、c、d、e各点的孔隙水压力；(2)地基的单位透水量。图34 板桩墙下的渗流图6. 解：(1)a、e点位于水面，故 b、d位于土层表面，其孔隙压力分别为： C点位于板桩

48、底部，该点的水头损失为： 该点的孔压为： (2)地基的单位渗水量： 7.如图3-5所示，在长为10cm，面积的圆筒内装满砂土。经测定，粉砂的，筒下端与管相连，管内水位高出筒5cm(固定不变)，流水自下而上通过试样后可溢流出去。试求(1)渗流力的大小，判断是否会产生流砂现象；(2)临界水利梯度值。图357. 解：(1) 因为，所以不会发生流砂。(2)第4章土中应力 一简答题1何谓土中应力？它有哪些分类和用途？1.【答】 土体在自重、建筑物荷载及其它因素的作用下均可产生土中应力。一般来说土中应力是指自重应力和附加应力。 土中应力按其起因可分为自重应力和附加应力两种。自重应力是指土体在自身重力作用下

49、产生的尚未完成的压缩变形，因而仍将产生土体或地基的变形。附加应力它是地基产生变形的的主要原因，也是导致地基土的强度破坏和失稳的重要原因。 土中应力安土骨架和土中孔隙的分担作用可分为有效应力和孔隙应力两种。土中有效应力是指土粒所传递的粒间应力。它是控制土的体积（变形）和强度两者变化的土中应力。土中孔隙应力是指土中水和土中气所传递的应力。2怎样简化土中应力计算模型？在工程中应注意哪些问题？2.【答】 我们把天然土体简化为线性弹性体。即假设地基土是均匀、连续、各向同性的半无限空间弹性体而采用弹性理论来求解土中应力。 当建筑物荷载应力变化范围比较大，如高层建筑仓库等筒体建筑就不能用割线代替曲线而要考虑

50、土体的非线性问题了。3地下水位的升降对土中自重应力有何影响？在工程实践中，有哪些问题应充分考虑其影响？3.【答】 地下水下降，降水使地基中原水位以下的有效资中应力增加与降水前比较犹如产生了一个由于降水引起的应力增量，它使土体的固结沉降加大，故引起地表大面积沉降。 地下水位长期上升（如筑坝蓄水）将减少土中有效自重应力。1、 若地下水位上升至基础底面以上，它对基础形成浮力使地基土的承载力下降。2、 地下水位上升，如遇到湿陷性黄土造成不良后果（塌陷）3、 地下水位上升，粘性土湿化抗剪强度降低。4基底压力分布的影响因素有哪些？简化直线分布的假设条件是什么？4.【答】 基底压力的大小和分布状况与荷载的大

51、小和分布、基础的刚度、基础的埋置深度以及地基土的性质等多种因素。 假设条件：刚性基础、基础具有一定的埋深，依据弹性理论中的圣维南原理。5如何计算基底压力和基底附加压力？两者概念有何不同？5.【答】 基地压力P计算： (中心荷载作用下) (偏心荷载作用下)基地压力计算： 基地压力P为接触压力。这里的“接触”，是指基础底面与地基土之间的接触，这接触面上的压力称为基底压力。 基底附加压力为作用在基础底面的净压力。是基底压力与基底处建造前土中自重应力之差，是引起地基附加应力和变形的主要原因6土中附加应力的产生原因有哪些？在工程实用中应如何考虑？6.【答】 由外荷载引起的发加压力为主要原因。需要考虑实际引起的地基变形破坏、强度破坏、稳定性破坏。7在工程中，如何考虑土中应力分布规律？7.【答】 由于附加应力扩散分布，他不仅发生在荷载面积之下，而且分布在荷载面积相当大的范围之下。所以工程中：1、 考虑相邻建筑物时，新老建筑物要保持一定的净距，其具体值依原有基础荷载和地基土质而定，一般不宜小于该相邻基础底面高差的1-2倍；2、 同样道理，当建筑物的基础临近边坡即坡肩时，会使土坡的下滑力增加，要考虑和分析边坡的稳定性。要求基础离开边坡有一个最小的控制距离a.3、 应力和应变时联系在一