2019江苏大学土力学考试大纲.doc
1目录I 考查目标 .2II 考试形式和试卷结构 .2III 考查内容 .2IV. 题型示例及参考答案 .32全国硕士研究生入学统一考试土力学考试大纲I 考查目标土力学是为我校招收相关专业硕士生设置的具有选拔性质的考试科目。其目的是科学、公平、有效地测试考生是否具备攻读结构工程、建筑土木工程专业硕士学位所必须的基本素质、一般能力和培养潜能。主要考察学生对土力学的基本知识、基本原理、常用试验方法及试验原理的掌握程度。具体来说。要求考生掌握土的物理性质及工程分类;掌握土体的渗透性质及渗透变形;掌握地基的应力计算和地基沉降变形计算;掌握抗剪强度的基本计算与判断;掌握土压力、地基承载力和土坡稳定性分析的基本理论和分析方法;掌握土的颗粒分析、液塑限、压缩、剪切、击实等试验的基本原理,熟悉操作过程,了解数据处理方法;能综合运用土力学基本原理分析和解决实际工程中稳定、变形等问题。II 考试形式和试卷结构一、试卷满分及考试时间试卷满分为 150 分,考试时间 180 分钟。二、答题方式答题方式为闭卷、笔试。允许使用计算器(仅仅具备四则运算和开方运算功能的计算器) ,但不得使用带有公式和文本存储功能的计算器。三、试卷内容与题型结构一般采用以下五种题型:1. 填空题(每题 2 分,共 20 分)2. 单项选择题(每题 2 分,共 20 分)3. 判断题 (每题 2 分,共 20 分)4. 简答题 (共 30 分)5. 计算题(共 60 分)III 考查内容1. 土的物理性质及工程分类。主要包括土的三相指标基本概念及换算;粘性土的塑限、液限、塑性指数、液性指数的基本概念及工程应用;无粘性土的密实度;土体的结构和构造;.土的压实原理;土的工程分类方法。试题比例一般为 15%左右。2. 土中的应力计算。主要包括均质土体自重应力的计算;成层土体及有地下水自重应力的计算;基底压力及基地附加压力的计算;土中附加应力的计算;矩形和条形荷载作用下附加应力的计算和分布规律;试题比例一般为 7%左右3. 土中的渗透规律及渗透变形。主要包括达西定律的基本概念;测定渗透系数的基本方法;土的渗透变形和渗透破坏。试题比例一般 8%左右。4. 土的沉降变形计算。主要包括土的压缩性;地基最终沉降的计算方法及基本规定;饱和土渗透固结的概念及相应指标的计算;.应力历史对地基沉降的影响;考虑应力历史的沉降计算方法。试题比例一般在 20%左右。5. 土的抗剪强度。主要包括掌握土的抗剪强度及极限平衡状态的基本概念;抗剪强度的试验方法;.直剪试验、三轴试验、无侧限抗压试验、十字板试验的原理;抗剪强度指标3的选用;.三轴不固结不排水剪切试验、三轴固结排水剪切试验、三轴固结不排水剪切试验的基本原理、试验结论及工程应用范围;影响抗剪强度的因素分析。试题比例一般在 20%左右。6. 土压力理论。主要包括工程中的土压力问题及土压力的类型;.静止土压力、朗肯土压力及库仑土压力理论与计算方法;.特殊情况下成层土的土压力计算方法;挡土墙的主要验算内容。试题比例一般为 15%左右。7. 土坡稳定分析。主要包括土坡的基本概念;无粘性土的土坡稳定分析;粘性土的土坡稳定分析。试题比例一般为 5%左右。8. 地基承载力。主要包括地基承载力的基本概念;地基土在竖向荷载下的破坏形式;.临塑荷载 Pcr 和临界荷载 P1/4、P 1/3 的基本概念及计算方法;地基极限承载力;地基承载力的设计值及确定方法。试题比例一般为 10%左右。IV. 题型示例及参考答案一、 填空题(每题 2 分,共 20 分)1. 可直接判定土体软硬的状态指标为 。2. 假定基底压力线性分布,如果沿条形基础宽度方向均有基底压力分布且分布形式恰好为三角形,此时偏心荷载的偏心距 e 与条形基础宽度 b 间应满足的关系式为 。3. 某矩形基础 L=10m,B=5m,基底附加压力 p0=100kPa,其角点下 5m 深处的附加应力系数 Kc=0.1999,则基底中心点下 2.5m 深处的附加应力 z 为 。4. 土的孔隙比为 e1,则侧限压缩模量 Es 与压缩系数 满足的关系式为 ,侧限压缩模量越大,压缩系数越小,则土的压缩性越 。5. 自重作用下变形稳定的正常固结土层受到剥蚀后地表下降,此时地基土变为 。6. 如果土体的内摩擦角为 ,则土体的剪切破坏面与小主应力作用面间的夹角是 。7. 由现场十字板剪切试验测定的饱和粘土抗剪强度属于 的试验条件。8. 抗剪强度曲线与摩尔应力圆在 A 点相切,表明 A 点所代表的平面的剪应力 土的抗剪强度 f ,即该点处于 状态。9. 根据挡土墙的位移情况和墙后土体的应力状态,可将土压力划分为三种类型,通常最小的是 。10. 当基底压力小于临塑荷载时,地基处于 变形阶段。二、单项选择题(每题 2 分,共 20 分)1.试验测得甲、乙两土样的塑性指数分别为:I P 甲 =5;I P 乙 =15,则( )(A)甲土样的粘粒含量大于乙土样; (B)甲土样的粘粒含量小于乙土样;(C)两土样的料粒含量相等; (D)难以判别。2. 某砂土的最大孔隙比 emax = 2.0,最小孔隙比 emin = 0.5,天然孔隙比 e = 0.75,则其相对4密度 Dr ( ).(A) 1.2 ( B) 0.83 (C)0.167 (D )53. 哪种土类对冻胀的影响最严重?( )(A)粘土; (B)砂土; (C)粉土; (D)碎石土。4. 软土的特征之一是( ) 。(A)透水性较好; (B)强度较好;(C)天然含水量较小; (D)压缩性较高。5. 只有( )才能引起地基的附加应力和变形。(A)基底压力; (B)基底附加压力;(C)有效应力; (D)有效自重应力。6. 下列哪种情况下土中超静孔隙水压力不变化( ) 。(A)地基表面一次加荷后固结过程; (B)基坑开挖过程中;(C)软土中预制桩的打入过程;(D)土坝中形成稳定渗流后,上下游水位不变期间。7. 饱和粘土层的瞬时沉降是由于( )(A)地基土体积减少; (B)地基土中孔隙水排出;(C)地基土结构破坏; (D)地基土形状变化。8. 地面下有一层 4m 厚的粘土,天然孔隙比 e0=1.25,若地面施加 q=100kPa 的无穷均布荷载,沉降稳定后,测得土的孔隙比 e=1.12,则粘土层的最终压缩量为多少?( )(A)20.6cm; (B)23.1cm; (C )24.5cm; (D)24.0cm;。9. 属于土原位测试的试验指标是:( )(A)三轴压缩试验; (B)无侧限抗压强度试验;(C)直接剪切试验 ; (D)十字板剪切试验。10. 若产生主动土压力为 Ea ,被动土压力为 Ep,所需的挡土墙位移量分别为a、p,则下述( )是正确的。(A)E aEp,ap;(C)E aEp,ap。三、判断题(每题 2 分,共 20 分)1. 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。 ( )2. 已知甲土的含水量大于乙土,则甲土的饱和度大于乙土。 ( ) 3. 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。 ( )4. 达西定律中的渗透速度不是孔隙水的实际流速。 ( )5. 由于土中自重应力属于有效应力,因而与地下水位的升降无关。 ( )6. 土体的固结时间与其透水性有关。 ( )7. 砂土的抗剪强度由摩擦力和粘聚力两部分组成。 ( )8. 十字板剪切试验不能用来测定软粘土的灵敏度。 ( )9. 挡土墙的位移及变形对土压力时有影响的。 ( )10. 地基临塑荷载可以作为极限承载力使用。 ( ) 四、简答题(每题 5 分,共 30 分)51. 假设基础底面的总压力不变,埋置深度增加对土中附加应力有何影响?为什么?2. 同一种土体其压缩系数是否是常数?它随什么因素发生变化? 3. 如果土体中一点的最大剪应力平面是安全的,该点一定也安全吗?为什么?4. 朗肯土压力理论与库仑土压力理论的基本假定有何不同?其适用条件分别是什么? 5. 为什么挡土墙后一定要做好排水设施?水对挡土墙的稳定性有何影响?6. 临塑荷载 Pcr 和临界荷载 P1/4 的物理意义分别是什么?五、计算题(共 60 分)1. 某砂土土样的天然密度为 1.77g/cm3,天然含水率为 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,试求天然孔隙比 e 和相对密度 Dr,并评定该砂土的密实度。 (6 分)2. 条形基础的宽度为 3m,已知作用于基础底面的荷载偏心距为 0.7m,最大边缘压力等于140kPa,试指出作用于基础底面的合力最接近于多少?(5 分)3. 已知原状土样高度 h2cm,截面积 A30cm 2,重度 =18.9kN/m3,土粒的密度s2.68g/cm 3,含水量 22.8,进行压缩试验。试验结果见下表,试求土的压缩系数1-2 并判断土的压缩性大小。 (10 分)其中:天然孔隙比 1)(00wes。4. 设砂土地基中一点的大小主应力分别为 500kPa 和 180kPa,其内摩擦角 0=36,求:(1)该点最大剪应力是多少?最大剪应力面上的法向应力为多少?(2)此点是否达到极限平衡状态?为什么?(3)如果此点未达到极限平衡,令大主应力不变,而改变小主应力使该点达到极限平衡状态,这时小主应力为多少?此时剪切破坏面与大主应力作用面夹角多少?(12 分)5. 某场地第一层为粘性土层,厚度为 4m,其下为基岩,经试验测得粘性土层的平均孔隙比 e=0.7,平均压缩系数 =0.5Mpa-1。求该粘性土的平均压缩模量 Es。现粘性土层表面增加大面积荷载 p=100kPa,求在该大面积荷载作用下粘性土层顶面的最终固结沉降量。如果地基土的竖向平均渗透系数 kv=0.01m/年,则按太沙基一维固结理论计算 1 年后该地基的平均固结度 Ut 及未完成的沉降变形值为多少?(其中 3w=10kNm,2v4t8=TUe) (14 分)压 力 p(kPa) 0 50 100 200 400稳定时的压缩量h(mm)0 0.470 0.800 1.222 1.72566. 挡土墙高 5m,墙背竖直光滑,墙后填土为砂土,表面水平, 03,地下水位距填土表面 2m,水上填土重度 3=18kNm,水下土的饱和重度 sat=21kNm,试绘出主动土压力强度和静水压力分布图,并求出总侧压力的大小。 (13 分)试题的参考答案一、填空题1. 液性指数;2. e=b/6;3. 79.96kPa; 4. ,小; 5. 超固结土; 6. 450-/2;s1Ee7. 不固结不排水; 8. 等于,极限平衡状态;9. 主动土压力; 10. 线性或弹性。二、选择题1. B; 2. B; 3. C; 4. D; 5. B; 6. D; 7. D; 8. B; 9. D; 10. C。三、判断题1. ; 2. ; 3. ; 4. ; 5. ; 6.; 7. ; 8. ; 9.; 10. 。四、简述题1. 假设基础底面的总压力不变,埋置深度增加对土中附加应力有何影响?为什么?要点:如果基底压力 p 保持不变,此时增加基础埋置深度 d 会使土中附加应力减小。 (2 分)原因在于如果 p 保持不变,则埋置深度增加使基底附加压力 p0=p-d 减小,基底附加压力的减小也会使地基土中的附加应力 z=Kcp0 随之减小。2. 同一种土体其压缩系数是否是常数?它随什么因素发生变化?要点:对于同一种土,压缩曲线的斜率是逐渐变化的,说明土的压缩性在变化,因此压缩系数是一个变量。 (2 分)随着压力的增加,压缩曲线变缓,说明土的压缩性随着压力的增加而减小,体现了土体所具有的压硬性。 (3 分)3. 如果土体中一点的最大剪应力平面是安全的,该点一定也安全吗?为什么?要点:某点最大剪应力所在平面虽然是安全的,但是该点并不一定是安全的。 (2 分)原因在于某个截面上抗剪强度的大小还和作用于该面上正应力的大小有关系,只有剪应力小于抗剪强度该截面才是安全的,虽然最大剪应力面上剪应力小于抗剪强度,但不代表所有截面上剪应力均小于抗剪强度。 (3 分)4. 朗肯土压力理论与库仑土压力理论的基本假定有何不同?其适用条件分别是什么? 要点:朗肯土压力理论的基本假定:(1)墙是刚性的,墙背铅直;(2)墙后填土面水平;(3)墙背光滑;(2 分)库仑土压力理论的基本假定:(1)墙后填土是均匀的散粒体;(2)滑动破坏面为通过墙踵的平面;(3)滑动楔体视为刚体。 (2 分)朗肯土压力理论既适用于粘性土,也适用于无粘性土;而库仑土压力理论只适用于无粘性土的土压力计算。 (1 分)5. 为什么挡土墙后一定要做好排水设施?水对挡土墙的稳定性有何影响?要点:如果挡墙后积水,一方面由于含水量的增大,土的强度会降低;另一方面,墙后积7水使土体逐渐饱和,密度增加,使土压力增大。 (3 分)土压力的增大及土体强度的降低均对稳定性不利,故水会使挡墙稳定性降低。 (2 分)6. 临塑荷载 Pcr 和临界荷载 P1/4 的物理意义分别是什么?要点:临塑荷载的物理意义塑性区开展深度为零,且地基土中将要出现塑性区时所对应的荷载为临塑荷载;(3 分)临界荷载的物理意义当地基土中塑性区开展的最大深度为基础宽度的四分之一时所对应的荷载为临界荷载。 (2 分)五、计算题1. 主要过程: 设土粒的体积 ,则通过三相图可以计算3s1cmV土粒的质量 ;水的质量 ;sw2.67gdws0.982.670.gm土样的质量 ;天然状态下砂样体积 s2.93g;32.931.65cm7mV天然状态下砂样的孔隙比 (2 分)vs0s0.65Ve相对密实度 (2 分) maxrin.943.871D所以处于中密状态。 (2 分)r0.67.32. 主要过程:荷载的偏心距 e=0.7mb/6=0.5m,故基底压力需重分布,呈三角形分布。根据偏心距 e 可求得基底压力的合力作用点距基础外边缘距离 。 (1 分)/21.507.8mabe根据外荷载 F 与基底压力合力作用点相同的原则,可得基底压力沿条形基础宽度的分布范围为 (1 分) ,故外荷载 F 的大小为32.4ma。 (3 分)x050.542.168kNmp3. 主要过程:(2 分)00(1).68(.)0.749swe(2分)6.)1(2.74)(001 eH(2分)34.07.002 e(2 分)11212.6.6Mpa1ep 该土为中等压缩性土。 (2 分)10.Ma.3a0.5pa4. 主要过程:8该点最大剪应力为: (2 分) ,50-18=6kPa2该面上法向应力为: (2 分) 。340当小主应力 保持不变下,达到极限平衡状态时的大主应力 为3 1f200201 1tan452tan45218tan639.kPa50kaf c故该点未达到极限平衡状态。 (3 分)如果保持大主应力保持不变,处于极限平衡状态时的小主应力为故处于极限平衡状2002031tan452tan452tan719.8kPaf c态下的小主应力为 129.8kPa, (3 分)此时破坏面与大主应力作用面的夹角为 630. (2 分)5. 主要过程:地基土的压缩模量 (2 分)s1+0.7=4Mpa5eE如果作用有大面积堆载 100kPa,此时地基土体的最终固结沉降变形为(3 分)s 1.76cm30pSH故地基土体的最终固结沉降变形为 11.76cm。土的固结系数 (2 分)23.14.4vswkEmakNc a无量纲时间因子 (2 分)223.0.15vtTH地基平均固结度 (3 分)22.44881.vTtUee未完成的地基沉降变形 (2 分)1.7605.cmtS6. 主要过程:,顶面处主动土压力的强度 (1 分)201tan45.3k0a地下水位处主动土压力的强度 (2 分)182.3kPaahk地基底面处主动土压力的分布强度为 (2121830.2kPaah分)底面处水压力的分布强度为 (2 分)203kPawh主动土压力的合力大小为 (2 分)1164.5Nm水压力为 (2 分) ,总的压力为 (2 分)13045kNm2.109.k