土力学与地基基础试题及答案(密题)解析

第一部分选择题

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。

1．在土中对土颗粒产生浮力作用的是( )

A．强结合水B．弱结合水

C．毛细水D．重力水

2．评价粘性土软硬状态的物理指标是( )

A．含水量B．孔隙比

C．液性指数D．内聚力

3．淤泥质土是指( )

A．w> w P，e≥1.5的粘性土

B．w> w L，e≥l.5的粘性土

C．w> w P，1.O≤e <1.5的粘性土

D．w> w L，1-O≤e<1.5的粘性土

4．基底附加压力式中d表示( )

A．室外基底埋深B．室内基底埋深

C．天然地面下的基底埋深D．室内外埋深平均值

5．为了方便比较，评价土的压缩性高低的指标是( )

A．a1-2

B．a2-3

D．a2-4

C. a1-3

6．原状土试样的无侧限抗压强度与重塑土样的无侧限抗压强度之比称为土的( )

A．液化指标B．强度提高系数

C．固结系数D．灵敏度

7．作用在挡土墙上的土压力，当在墙高、填土物理力学指标相同条件下，对于三种土压力的大小关系，下列表述哪项是正确的？( )

A. E a

B. E P < E0< E a

C．E a

8．刚性基础台阶允许宽高比的大小除了与基础材料及其强度等级有关外，还与( )

A．基底压力有关B．地基土的压缩模量有关

C．基础的底面尺寸有关D．持力层的承载力有关

9．确定地基承载力的诸方法中，最可靠的方法是( )

A．动力触探B．静载荷试验

C．经验公式计算D．理论公式计算

10.砂井预压法处理地基中，砂井的作用是( )

A．与土形成复合地基一起承载B．加快土层的排水固结

C．挤密土体D．施工中使土振密

第二部分非选择题

二、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）请在每小题的空格中填上正确答

案。错填、不填均无分。

11.土中各个粒组的相对含量可通过颗粒分析试验得到，对于颗粒较粗大的粒组可用筛分法测定，对于粒径小于________mm的颗粒，则用比重计法测定。

12.粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量的50%的土，称为____土。

13.在达西定律的表达式v=ki中，k为土的____。

14.地下水位长时间下降会导致土的自重应力增大，新增加的这部分应力可视为附加应力，在原水位和下降后的新水位之间，这一附加应力呈____形分布。

15.采用分层总和法计算地基的最终沉降量时，通常采用基底中心点下的地基附加应力进行计算，结果使计算沉降量____。

16.土的粘聚力是土粒间的胶结作用、结合水膜以及分子引力作用等形成，土粒愈粗大，粘聚力愈____。

17.对于饱和粘性土，若其无侧限抗压强度为qu，则土的不固结不排水抗剪强度指标C u________。

18.设计地下室的外墙时，外墙所受到的侧向压力通常采用三种土压力中的________。

19.进行钻探勘察时，场地内布置的钻孔，一般分为鉴别孔和________孔两类。

20．由于桩、承台、土的相互作用，单根桩与群桩中的桩相比在桩侧阻力、桩端阻力、沉降等方面性状有明显不同，这种现象称为________。

三、名词解释题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）

21.残积土

22.附加应力

23.主动土压力

24.软弱土层

25．换填垫层法

四、简答题（本大题共2小题，每小题5分，共10分）

26.何谓基础埋置深度？选择基础埋置深度应考虑哪些因素的影响？

27．简述混凝土预制桩的优点。

五、计算题（本大题共7小题，共50分）

28.由试验测得某原状土样的天然重度γ=19kN/m3，含水量w= 30%，土粒相对密度d s=2. 60试计算该土样的

孔隙比和干重度。（水的重度γw= 1OkN/ m3）（6分）

29.对某原状土样进行侧限压缩试验，在1OOkPa、200kPa压力作用下稳定后的孔隙比分别为0. 744和0.709，试计算该土在此压力段的压缩模量。（5分）

30.有一种土，测得其黏聚力c=1OkPa，φ=16°。当该土中某面上荷载作用产生的σ=290kPa，γ=95kPa，土体在该面上是否已经达到极限平衡状态。（7分）

31.某挡土墙墙高H=5.2m，墙背垂直光滑，墙后填土水平，填土为干砂，重度y=18. 8kN/ m3，内摩擦角φ= 30°，墙后填土表面有超载15kN/m。

(1)求作用在挡墙上被动土压力分布，并画出分布图；（5分）

(2)计算作用在挡墙上被动土压力E P。（2分）

32.如图所示的某建筑物柱下单独基础，其基底尺寸ι=6m，b=2m，作用在±0.00标高（室内地面）处的竖向荷载设计值为2295- 6kN，天然地面标高为-0.45m，其他指标见图。试按持力层承载力的要求，验算基底尺寸是否合适。（8分）

33.对某个砂试样进行直接剪切试验，当垂直压力σ=200kPa时，测得其抗剪强度T f=116kPa，回答以下问题：

(1)该干砂的内摩擦角为多少？（5分）

(2)大主应力作用面与剪切破坏面的夹角为多少？（2分）

(3)如果对该砂样进行三轴压缩试验，施加周围压力σ3=1OOkPa，试样破坏时，需施加多大的大主应力σ1?

（3分）

34.某条形基础，基础宽度b=4.Om，埋深d=2.Om，地基土的重度为7=18. 5kN/ m3，黏聚力c= 15kPa，内摩擦角φ＇=200，查表可得N C=17.7、N q =7. 44、N y=4．o，试按太沙基公式确定地基的极限承载力，如果安全系数K =2.5，求地基承载力特征值。（7分）

土力学及地基基础答案详解

一、单项选择题

1．D【解析】重力水是指受重力或压力差作用而移动的自由水，其对土颗粒产生浮力作用。

2．C【解析】液性指数是判断粘性土软硬状态的指标，根据液性指数，可将粘性土划分为坚

硬、硬塑、可塑、软塑及流塑五种状态。

3．D【解析】当天然含水量大于液限，且天然孔隙比小于1.5但大于或等于1．O时的粘性土或粉土称为淤泥质土。

4．C【解析】基础埋深必须从天然地面算起。

5．A【解析】为了便于比较，通常采用由p1=1OOkPa和p2=1OOkPa求出的压缩系数a1-2来评价土的压缩性的高低。

6．D

7. C主动土压力<静止土压力<被动土压力。

8．A【解析】从教材表7-8可以看出刚性基础台阶允许宽高比的大小除了与基础材料及其强度等级有关外，还与基础底面处的平均压力有关。

9．B【解析】静载荷试验是评价承载力诸法中可靠性较高的一种。

10. B【解析】砂井和排水砂垫层的作用都是加速饱和软土排水固结。

二、填空题

11．0. 075 12.碎石

13．渗透系数14.三角形

15.大16．小

17. q u/2 18.静止土压力

19.技术20.群桩效应

三、名词解释题

21．原岩经风化作用而残留在原地的碎屑物，称为残积土。

22．由建筑物的荷载或其他外载在地基内所产生的应力称为附加应力。

23. 在墙后填土作用下，墙发生离开土体方向的位移，当墙后填土达到极限平衡状态时，作

用在墙背上的土压力称为主动土压力。

24.把处于软塑、流塑状态的粘性土层，处于松散状态的砂土层，以及未经处理的填土和其他高压缩性土层视作软弱土层。

25．换填垫层法是一种直接置换地基持力层软弱土的处理方法，施工时将基底下一定深度的软弱土层挖除，分成回填砂、碎石、灰土等强度较大的材料，并加以夯实振密。

四、简答题

26.何谓基础埋置深度？选择基础埋置深度应考虑哪些因素的影响7

答：基础埋置深度是指基础底面至地面（一般指室外地面）的距离。基础埋深的选择关系到地基基础方案的优劣、施工难易和造价的高低。影响基础埋深的因素主要有以下四个方面：

(1)与建筑物及场地环境有关的条件；

(2)土层的性质和分布；

(3)地下水条件；

(4)土的冻胀影响。

27.简述混凝土预制桩的优点。

答：混凝土预制桩的优点是：长度和截面形状、尺寸可在一定范围内根据需要选择，质量较易保证，桩端（桩尖）可达坚硬粘性土或强风化基岩，承载能力高，耐久性好。

五、计算题

.土力学模拟试题

一、判断题（对打“√”，错打“×”，各1分，共6分）

1、土的三项基本物理指标是指密度、比重、含水量；（）

2、由土体自重引起的有效正应力即为土的自重应力；（）

3、地下水位的升降不会引起地基中土的自重应力的变化；（）

4、地基沉降和原因主要包括建筑物的荷重产生的附加应力引起、欠固结土的自重

5、引起、地下水位下降引起和施工中水的渗流引起；（）

5、增加地基埋深可提高粘性土的地基极限荷载（）

6、地基附加应力是引起地基变形与破坏的主要因素.( )

二、填空题（共24空，每空1分，共24分。请在下列横线中填入最贴切的相关术语）

1．颗粒级配曲线越_______，不均匀系数越_______，颗粒级配越_______。为获得

较大密实度，应选择级配_______的良好的土粒作为填方。

2．渗透力（即动水压力）是_______对_______的压力，渗透力的表达式是

______________，产生流砂大条件是______________ 。

3．饱和粘土的沉降由_______、_______、_______ 沉降组成。

4．地基为厚粘土层，施工速度快，应选择_______ 抗剪强度指标。

5．塑性指标Ip=_______，它表明粘性土处于可塑状态时______________的变化范

围，它综合反映了______________、______________等因素。因此《规范》规定：

_______为粉质粘土，_______为粘土。

6．超固结比OCR指的是______________和______________之比；根据OCR的大小可

把粘性土分为_______、_______、_______ 三类；OCR<1大粘性土属_______土。

三、选择题（共10题，每题2分，计20分。请在下列选项号中选择正确的结果，每题只有一个正确结果）

1、砂土的结构通常是：_________

絮状结构; B.单粒结构; C.蜂窝结构; D管状结构.

2、下列土性指标中哪一项对粘性土有意义：________

A.粒径级配;

B.相对密度;

C.塑性指数;

D.粒径比.

3、在下列指标组中全部直接由试验测定的为：______

A．天然重度、含水量、干重度; B．土粒密度、天然重度、含水量;

C．土粒密度、天然重度、孔隙比.

4、在均匀地基中开挖基坑，地基土重度=18.0kN/m3，基坑开挖深度2m,则基坑底面以下2m处的自重应力为：______

A．36kPa; B ．54kPa; C ．72kPa; D ．48 kPa.

5、采用分层总和法计算地基最终沉降计算时，采用的地基土压缩模量：_ __

A．与地基应力水平无关；B．随地基应力水平增大；

C．随地基应力水平减小；D．有时随地基应力增大，有时随之减小．

6、土样内摩擦角为

＝20°，粘聚力为C=15kPa，土中大主应力和小主应力分别为=300kPa，

=126kPa，则该土样达到的状态为：_______

Ａ．稳定平衡状态；Ｂ．极限平衡状态；Ｃ．破坏状态；Ｄ．饱和状态．

7、当上部结构荷载的合力不变时，荷载偏心距越大，则基底压力平均值：______

Ａ. 越大; B．越小; C. 不变; D．无关.

8、目前地基附加应力计算中对地基土采用的基本假设之一是：_____

Ａ．非均质弹性体; B．均质线性变形体; C．均质塑性体; D．均质非线形体.

9、理论上弹性模量E、变形模量E0与压缩模量Es1-2的关系为：____

Ａ．E=E0=Es1-2；Ｂ．E；Ｃ．E>E0>Es1-2；

Ｄ．E>Es1-2 >E0．

10、库伦公式只适用无粘性土,在工程实际中, 对干粘性土, 常把粘聚力视为零而将________增大.

A:土的内摩擦角φB:填土面的坡度角β

C:墙背倾斜角αD:填土高度

四、计算题（共4题，计50分。请用合理的计算步骤表述）

1、一干砂试样的密度为1.66g/cm3，土粒相对密度为2.70，将此干砂试样置于雨中，若砂样体积不变，饱和度增加到0.60，试计算此湿砂的密度和含水量。（10分）

2、挡土墙高5 m，墙背直立、光滑，墙后土体表面水平，共分二层，各层土的物理力学指标如图所示，求主动土压力并绘出土压力分布图。（10分）

3、挡土墙高5 m，实测墙背后土压力合值为100KN/m，土的物理力学指标如图所示，试用朗肯土压力公式验证该挡土墙后土体是否

已达到极限平衡状态，为什么？（15

分）

4、某饱和粘土层厚度10m，从该层中部取样进行室内压缩试验（试样高度20mm）,试验成果如表5－1所示，并测得当固结度U=50%时相应的固结时间为3小时。试问：

(1)在大面积堆载p0=120kPa作用下，粘土层的最终沉降量是多少？（已知粘土层的平均自重应力为σc=90kPa）

(2)粘土层在单面排水条件下固结度达到50％时所需的时间是多少？

粘土层压缩试验资料

p(kPa)050100200300

e0.8270.7790.7500.7220.708

土力学试卷及标准答案

一、名词解释(每题2 分，共12分)

1. 频率曲线: 粒组频率曲线：以个颗粒组的平均粒径为横坐标对数比例尺，以各颗粒组的土颗粒含量为纵坐标绘得。

2. 塑性指数：液限和塑限之差的百分数（去掉百分数）称为塑限指数，用Ip表示，取整数，即：Ip=w L－W p。塑性指数是表示处在可塑状态的土的含水率变化的幅度。

3. 流土:流土是指在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒同时启动而流失的现象。

4. 超固结比：把土在历史上曾经受到的最大有效应力称为前期固结应力，以p c表示；而把前期固结应力与现有应力p o＇之比称为超固结比OCR，对天然土，OCR>1时，该土是超固结土，当OCR＝1时，则为正常固结土。

5. 容许承载力：地基所能承受的最大的基底压力称为极限承载力，记为f u ．将F 除以安全系数f s 后得到的值称在地基容许承载力值f a,即f a ＝f u ／f s

6. 砂土液化：是指砂性土在循环荷载作用或者在动力荷载作用下，孔隙水应力增加有效应力为零，从而导致其抗剪强度丧失的过程。 二、简答题 (共 36 分) 1.

其它条件相同情况下，超固结粘土的沉降一定小于正常固结粘土的沉降吗？为什么？(10分)

答：是的。(2分)

因为和正常固结粘土相比，超固结粘土孔隙比比正常固结土小，如果现有有效应力相同，则在某荷载增量作用下，超固结土是沿再压缩曲线压缩，而正常固结土沿压缩曲线压缩。由于同一土质，再压缩曲线肯定比压缩曲线缓，即再压缩指数比压缩指数小，因此，超固结粘土沉降比正常固结土小。 (8分) 2. 什么是有效应力原理？图中，地基土湿重度、饱和重度和浮重度分别为γ、

sat γ和γ'，水重度w γ，

M 点的测压管水柱高如图所示。写出M 点总应力、孔隙水应力、有效应力、自重应力的计算式。(8分)

答：由外荷在研究平面上引起的法向总应力为б，那么它必由该面上的孔隙力u 和颗粒间的接触面共同分担，即该面上的总法向力等于孔隙力和颗粒间所承担的

力之和，即б=б＇＋u 。（2分）

M 点总应力：

12z sat H H σγγ=+（1分）

M 点孔隙水应力：

2()w u h H γ=+（1分）

M 点有效应力：

122()z

z sat w u H H h H σσγγγ''=-=+-+（2分）

M 点自重应力：

12zM H H σγγ'=+（2分）

3. 土坡发生滑动的滑动面有哪几种形式？分别发生在何种情况？没有渗流的情况下的粘性土坡的稳定安全系数可以有哪几种方法计算？（10分）

答：土坡发生滑动的滑动面有：圆弧、平面、复合滑动面。(3分)

圆弧滑动通常发生在较均质的粘性土坡中；平面滑动通常发生在无粘性土坡中；复合滑动面发生在土坡土质很不均匀的土坡中。(4分)

没有渗流的情况下，粘性土坡的稳定安全系数计算方法有：φ＝0分析法、瑞典条分法、简化毕肖普法。 (3分)

4. 地基破坏的型式有哪几种？未修正的太沙基极限承载力公式适用于哪种破坏型式的地基？利用太沙基极限承载力公式具体说明地下水位的位置对承载力是如何的影响？（8分）

答：有整体剪切破坏，局部剪切破坏和冲剪破坏。（3分）

未修正的太沙基极限承载力公式适用于整体剪切破坏的条形基础的地基。 (2分)

太沙基极限承载力公式

1

2r q c

f BN DN cN γγ=++。地下水位埋深较大时，式中第1、2项中的

γ均不受影响；若地下水位在基底处，则第1项中的γ应用浮容重，承载力降低；若地下水位上升到地面处

或以上时，则第1、2项中的γ均应用浮容重，承载力进一步降低。 (3分) 三、计算题(共 52 分)

1 . 某一取自地下的试样，用环刀法测定其密度。环刀的体积为60cm 3，环刀质量为50g ，环刀加湿土质量为172.5g ，环刀加干土质量为152.0g ，试计算该土样的含水率、天然密度、干密度。（6分） 解：m=172.5-50=122.5g; m s =152.0-50=102.0g V=60cm 3

20.520.1%102w s m w m =

== 122.5 2.04

60m V ρ=== g/cm 3

102

1.7060s d m V ρ=

== g/cm 3

2 . 某砂土地基中间夹有一层厚2m 的正常固结粘土层。地下水位在地面以下2m 深处。砂土层的饱和重度21kN/m 3，湿重度19kN/m 3。粘土层的天然孔隙比1.0，饱和重度20kN/m 3，压缩指数Cc=0.4，固结系数Cv=2.0×10-4层cm/s 。今在地面大面积堆载100kPa 。（1）堆载施加瞬时，测压管水头高出地下水位多少米？（2） 粘土层压缩稳定后，图中h 等于多少米？（3）试计算粘土层的最终压缩量（不必分层）。（4） 堆载施加

30天后，粘土层压缩量为多少？（假定土层平均固结度可用

v

T e

U 4

2

28

1ππ

-

-

=确定）（12分）

.

解：（1）对饱和土，B ＝1

加载瞬时，100u p ?==kPa

100

10.29.8w

u

h γ?=

=

= m

(2) 压缩稳定后，超孔隙水应力完全消散 h =0

(3)

119*2(219.8)*260.4p =+-= kPa

260.4(209.8)*280.8p =+-= kPa 12

070.62p p p +=

= kPa

000270.6100

log *0.4*log 0.1511170.6c p p H S C e p +?+=

==++ m

(4) 422

2.0*10*30*24*36000.0518(2/2*100)v v C t T H -===

24

2

810.29

v

T

U e

ππ-

=-

=

S t =U * S =0.29*15=4.35cm

3. 对一完全饱和的正常固结土试样，为了模拟其原位受力状态，先在周围压力σｃ=100ＫＰａ作用下固结，然后再在Δσ3＝０的情况下进行不排水剪试验。 若该土的固结不排水强度指标 φcu=20°，破坏时的大主应力σ1应为多大?，同时测出破坏时的孔隙水应力u f =50kPa ，试求：（１）该试样的不排水强度C ｕ；（２）破坏时试样中的有效主应力σ＇1及σ＇3；（３）破坏时的孔隙水应力系数Ａf ；（４）有效应力强度指标c', φ'。(14分)

解：(1) σ3f ＝σｃ=100kPa ； c cu =0

221320

tan (45)100*tan (45)416.0

2

2

f f ?σσ=+=+= kPa

故 Cu=(σ1-σ3)/2=(416-100)/2=150 kPa (2分) (2) σ＇1＝σ1-u f =416-50=366 kPa ;

σ＇3＝σ3-u f =100-50=50 kPa (2分)

2m

4m 砂土层

(3)

13110

0.158

()416100f f f

u A σσ=

=

=-- (2分)

(4) 正常固结土：Ccu =0; C ＇=0

1313

36650sin 0.759636650σσ?σσ''--'=

==''++ φ＇＝49.4° (2分)

4. 墙背直立的光滑挡土墙，墙高为10ｍ，两层填土的性质指标如下图所示，上层粘土厚度5m ，试求作用

在墙背上总的主动土压力大小，并绘出压力分布图（不必求土压力作用点）（12分）

解：对第一层土

10122*10

1.5720tan 3

2.5tan 452c z ?γ=

==?

??- ?

??

105 1.57 3.43H H Z '=-=-=m

B 点以上的主动土压力：

p a1=r 1H 1’k a1－=20×3.43×tg 232.5-2×10×tg32.5=15.1 kPa (2分)

B 点交界面下：p a2=r 1H 1’ k a2－2c ×3.43×tg 230-0=22.87 kPa (2分)

C 点：p a3=（r 1H 1’＋r 2H 2）k a2－2c 2 (2分)

=（20×3.43＋18×5）×tg 230-0=52.87 kPa Pa=0.5×3.43×15.1＋0.5×5×（22.87+52.87）

=215.25 kN/m (2分)

r =20kN/m 3

φ=25o,c=10kPa

r =18kN/m 3

φ=30o,c=0kPa

A

B

C

教务处试题编号：

学号：姓名

.先期固结压力

5.静止土压力

四、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分)

3.影响抗剪强度大小变化的因素有哪些？

4.库伦土压力理论的基本假设是什么？它的适用范围如何？

砂土液化：是指砂性土在循环荷载作用或者在动力荷载作用下，孔隙水应力增加有效应力为零，从而导致其抗剪强度丧失的过程。

26.设计中,可以采取哪几方面的建筑措施来减小建筑物不均匀沉降所造成的危害?

27.土压力分为哪几种?其划分依据是什么?对于同一挡土墙,各种土压力之间的大小关系如何

3.压缩模量

24.静止土压力