土力学试卷及答案
土木、水利、交通类专业统考2004.12
一．名词解释(每小题2分，共16分)
1.塑性指数
液限和塑限之差的百分数值（去掉百分号）称为塑性指数，用表示，取整数，即：
—液限，从流动状态转变为可塑状态的界限含水率。
—塑限，从可塑状态转变为半固体状态的界限含水率。
2.临界水力坡降
土体抵抗渗透破坏的能力，称为抗渗强度。通常以濒临渗透破坏时的水力梯度表示，称为临界水力梯度。
3.不均匀系数
不均匀系数的表达式：
式中：和为粒径分布曲线上小于某粒径的土粒含量分别为60%和10%时所对应的粒径。
4.渗透系数
当水力梯度i等于1时的渗透速度（cm/s或m/s）。
5.砂土液化
液化被定义为任何物质转化为液体的行为或过程。对于饱和疏松的粉细砂，当受到突发的动力荷载时，一方面由于动剪应力的作用有使体积缩小的趋势，另一方面由于时间短来不及向外排水，因此产生很大的孔隙水压力，当孔隙水压力等于总应力时，其有效应力为零。根据太沙基有效应力原理，只有土体骨架才能承受剪应力，当土体的有效应力为零时，土的抗剪强度也为零，土体将丧失承载力，砂土就象液体一样发生流动，即砂土液化。
6.被动土压力
当挡土墙向着填土挤压移动，墙后填土达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为被动土压力。
7.残余强度
紧砂或超固结土的应力—应变曲线为应变软化型，应力应变曲线有一个明显的峰值，过此峰值以后剪应力便随着剪应变的增加而降低，最后趋于某一恒定值，这一恒定的强度通常
称为残余强度或最终强度，以表示。
8.临塑荷载
将地基土开始出现剪切破坏（即弹性变形阶段转变为弹塑性变形阶段）时，地基所承受的基底压力称为临塑荷载。
二、填空题
1.土中各粒组的质量占总土质量的百分数，不均匀系数、曲率系数
2.承载力，沉降
3.受附加应力影响的某一深度范围内土层的厚度，竖向附加应力与自重应力之比
4.剪切试验，直剪仪、三轴仪、无侧限抗压强度仪和十字板剪力仪
5.，
6.地基土的剪切破坏，整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏
7.地基，基础
三、是非题（每小题0.5分，共5分）
1. T
2. F
3. T
4. F
5. T
6. F
7. T
8. T
9. F 10.F
四、问答题（每小题5分，共25分）
1．粘性土的塑性指数与液性指数是怎样确定的？举例说明其用途？
塑性指数的确定：，用液塑限联合测定仪测出液限w L、塑限w p后按以上公式计算。
液性指数的确定：，w为土的天然含水率，其余符号同前。
塑性指数越高，土的粘粒含量越高，所以塑性指数常用作粘性土的分类指标。根据该粘性土在塑性图中的位置确定该土的名称。
液性指数表征了土的天然含水率与界限含水率之间的相对关系，可用来判别粘性土所处的状
态。当，土处于坚硬状态；当，土处于可塑状态；当，土处于流动状态。
2．流土与管涌有什么不同？它们是怎样发生的？
流土是指在向上渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动而流失的现象。而管涌是渗透变型的另一种，是指在渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙孔道中发生移动而被带出的现象。
流土主要发生在地基或土坝下游渗流逸出处。而管涌主要发生在砂砾中。当土体在上下游水位差作用下产生的水力坡降大于等于该土的临界水力坡降时，就会发生流土或管涌渗透破坏，或地基为成层土时，当有由下向上渗流，粘土层底面的有效应力为零时即发生流土破坏。
3. 为什么饱和粘土的不固结不排水强度线是一条水平线？
在不固结不排水剪试验中，所有试样的剪前固结压力都一样，均为，因此具有相同的剪前孔隙比，且在不排水试验中始终保持不变。具有相同应力历史的试样的强度取决于剪前固结压力和剪破时的孔隙比（在不排水剪试验中等于剪前孔隙比）。因而，所有试样将具有相同的强度，即都有相同大小的极限总应力圆。于是，在饱和土的不固结不排水剪试验中，总强度包线为一水平线。
4. 为什么用条分法计算粘性土坡稳定安全系数？
土坡的稳定安全系数定义为整个滑动面上的平均抗剪强度与平均剪应力之比或滑动面上的最大抗滑力矩与滑动力矩之比。
由于推导得到的安全系数公式中含有滑动面上土的钪剪强度，粘性土的滑动面假定为圆弧状，由于滑动面位置不同，法向应力就不同，其抗剪强度也不同，为了解决滑动面上不同位置处的抗剪强度不同，瑞典学者首先提出了将滑动土体分条的解决方法。即著名的瑞典条分法。
5. 简述用分层总和法求基础沉降的方法步骤
（1）选择计算剖面，在每个剖面上选择若干计算点。
（2）地基分层。每层厚度可以控制在2~4米或小于或等于0.4B，B为基础的宽度。
（3）求出计算点垂线上各分层层面处的竖向自重应力，并绘出分布曲线。
（4）求出计算点垂线上各分层层面处的竖向附加应力并绘出它的分布曲线。并以附加应力等于0.2或0.1倍自重应力为标准确定压缩层的厚度。
（5）按算术平均算出各分层的平均自重应力和平均附加应力。
（6）根据第i分层的平均初始应力、初始应力和附加应力之和，由压缩曲线查出相应的初始孔隙比和压缩稳定后孔隙比。
（7）按无侧向变形条件下的沉降量计算公式分层计算各层的压缩量，最后总和得出基础的沉降量。
四计算题（共40分）
1．（2分）
（3分）
（3分）
2. （1）水位下降前粘土层中心处：
水位下降后粘土层中心处：
(4分)
（2），
（4分）
（3）加荷时，粘土层底部处孔压为：
此时粘土层中各处孔压不等，顶面：130kPa, 底面：160kPa （4分）
3. 由极限平衡方程得，；（5分）
同理有
（5分）
4.主动土压力系数，令
，得（2分）
说明产生裂缝
（1.5分）
；（1.5分）
（1.5分）
（2分）
（1分）
（0.5分）
