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正文內(nèi)容

土力學試題與答案(編輯修改稿)

2024-07-20 07:11 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 。 需加水 第三章 土的滲透性及滲流 一、簡答題1. 試解釋起始水力梯度產(chǎn)生的原因。2. 簡述影響土的滲透性的因素主要有哪些。3. 為什么室內(nèi)滲透試驗與現(xiàn)場測試得出的滲透系數(shù)有較大差別? 4. 拉普拉斯方程適應(yīng)于什么條件的滲流場?5. 為什么流線與等勢線總是正交的?6. 流砂與管涌現(xiàn)象有什么區(qū)別和聯(lián)系?7. 滲透力都會引起哪些破壞?二、填空題 : 、 、 、 、 、 ,室內(nèi)滲透試驗有兩種,即 和 和 兩種基本形式。 的情況,而反映土的透水性的比例系數(shù),稱之為土的 三、選擇題( )。 ,正確的說法是( )。A.發(fā)生流土時,水流向上滲流;發(fā)生管涌時,水流向下滲流,而管涌多發(fā)生在無黏性土中,管涌屬漸進式破壞,管涌不屬滲流破壞?( ) ,哪一種不屬于滲透變形?( ) ( )。,其方向與滲流方向一致,其量綱與重度的量綱相同,其滲流力也越大?( ) ( )。A. B.= C.8. 在滲流場中某點的滲流力( )。 。( )①土的滲透系數(shù)越大,土的透水性也越大,土的水力梯度也越大;②任何一種土,只要水力梯度足夠大,就有可能發(fā)生流土和管涌;③土中任一點滲流力的大小取決于該點孔隙水總水頭的大?。虎軡B流力的大小不僅取決于水力梯度,還與其方向有關(guān)。A.①對 B.②對 C.③和④對 ( )。,其水力梯度越小,其孔隙水壓力總是相同的,任意兩相鄰等勢線間的勢能差相等( )。 、B兩點,,兩點間流線長為10米,計算兩點間的平均滲透力最接近下列()個值。(A); (B) kN/m3; (C) kN/m3; (D) kN/m3。13. 四個壩基土樣的孔隙率和細粒含量(以質(zhì)量百分率計)如下,試按《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB5028799)計算判別下列()選項的土的滲透變形的破壞形式屬于管涌。(A) ; (B) ;(C) ; (D) 。四、判斷改錯題1. 繪制流網(wǎng)時必須滿足的基本條件之一是流線和等勢線必須正交。2. 達西定律中的滲透速度不是孔隙水的實際流速。3. 土的孔隙比愈大,其滲透系數(shù)也愈大。4. 在流網(wǎng)圖中,流線愈密集的地方,水力坡降愈小。5. 發(fā)生流砂時,滲流力方向與重力方向相同。6. 細粒土的滲透系數(shù)測定通常采用“常水頭”試驗進行。7. 繪制流網(wǎng)時,每個網(wǎng)格的長寬比沒有要求。8. 在流網(wǎng)中,任意兩相鄰流線間的滲流量相等。9. 管涌發(fā)生在滲流溢出處,而流土發(fā)生的部位可以在滲流溢出處,也可以在土體內(nèi)部。五、計算題-1所示,在恒定的總水頭差之下水自下而上透過兩個土樣,從土樣1頂面溢出。(1) 已土樣2底面c-c 為基準面,求該面的總水頭和靜水頭;(2) 已知水流經(jīng)土樣2的水頭損失為總水頭差的30%,求 b-b面的總水頭和靜水頭;(3) ,求單位時間內(nèi)土樣橫截面單位面積的流量;(4) 求土樣1的滲透系數(shù)。 圖3-1 (單位:cm) 圖3-3 (單位:cm)-2所示, m,其下為基巖(不透水)。為測定該沙土的滲透系數(shù),打一鉆孔到基巖頂面并以102m3/s 的速率從孔中抽水。在距抽水孔15m 和30m 處各打一觀測孔穿過黏土層進入砂土層, ,試求該砂土的滲透系數(shù)。圖3-2 (單位:m)3. 某滲透裝置如圖33所示。砂Ⅰ的滲透系數(shù);砂Ⅱ的滲透系數(shù);砂樣斷面積A=200,試問:(1)若在砂Ⅰ與砂Ⅱ分界面處安裝一測壓管,則測壓管中水面將升至右端水面以上多高?(2)砂Ⅰ與砂Ⅱ界面處的單位滲流量q多大?4. 定水頭滲透試驗中,已知滲透儀直徑,在滲流直徑上的水頭損失,在60s時間內(nèi)的滲水量,求土的滲透系數(shù)。,厚度為滲透儀細玻璃管的內(nèi)徑為,實驗開始時的水位差為,經(jīng)過觀察的水位差為,實驗室的水溫為20℃,試求式樣的滲透系數(shù)。6. 圖34為一板樁打入透土層后形成的流網(wǎng)。已知透水土層深,滲透系數(shù)板樁打入土層表面以下,板樁前后水深如圖34所示。試求:(1)圖中所示a、b、c、d、e各點的孔隙水壓力;(2)地基的單位透水量。圖3-4 板樁墻下的滲流圖,在長為10cm,面積的圓筒內(nèi)裝滿砂土。經(jīng)測定,粉砂的,筒下端與管相連,管內(nèi)水位高出筒5cm(固定不變),流水自下而上通過試樣后可溢流出去。試求(1)滲流力的大小,判斷是否會產(chǎn)生流砂現(xiàn)象;(2)臨界水利梯度值。圖3-5第3章 參考答案一、簡答題1.【答】起始水力梯度產(chǎn)生的原因是,為了克服薄膜水的抗剪強度τ0(或者說為了克服吸著水的粘滯阻力),使之發(fā)生流動所必須具有的臨界水力梯度度。也就是說,只要有水力坡度,薄膜水就會發(fā)生運動,只是當實際的水力坡度小于起始水力梯度時,薄膜水的滲透速度V非常小,只有憑借精密儀器才能觀測到。因此嚴格的講,起始水力梯度I0是指薄膜水發(fā)生明顯滲流時用以克服其抗剪強度τ0的水力梯度。2. 【答】(1)土的粒度成分及礦物成分。土的顆粒大小、形狀及級配,影響土中孔隙大小及其形狀,因而影響土的滲透性。土顆粒越粗,越渾圓、越均勻時,滲透性就大。砂土中含有較多粉土及粘土顆粒時,其滲透系數(shù)就大大降低。(2)結(jié)合水膜厚度。粘性土中若土粒的結(jié)合水膜厚度較厚時,會阻塞土的孔隙,降低土的滲透性。 (3)土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。天然土層通常不是各向同性的,在滲透性方面往往也是如此。如黃土具有豎直方向的大孔隙,所以豎直方向的滲透系數(shù)要比水平方向大得多。層狀粘土常夾有薄的粉砂層,它在水平方向的滲透系數(shù)要比豎直方向大得多。(4)水的粘滯度。水在土中的滲流速度與水的容重及粘滯度有關(guān),從而也影響到土的滲透性。3. 【答】室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗滲透系數(shù)有較大差別,主要在于試驗裝置和試驗條件等有關(guān),即就是和滲透系數(shù)的影響因素有關(guān),詳見上一題。4. 【答】當滲流場中水頭及流速等滲流要素不隨時間改變時,這種滲流稱為穩(wěn)定滲流,而拉普拉斯方程是指適用于平面穩(wěn)定滲流的基本方程。5. 【答】在穩(wěn)定滲流場中,取一微單元體,并假定水體不可壓縮,則根據(jù)水流連續(xù)原理,單位時間內(nèi)流入和流出微元體的水量應(yīng)相等,即dqe=dq0。從而得到:即為二維滲流連續(xù)方程,從中由數(shù)學知識,可知流線和等勢線正交。6. 【答】在向上的滲流力作用下,粒間有效應(yīng)力為零時,顆粒群發(fā)生懸浮、移動的現(xiàn)象稱為流砂(土)現(xiàn)象。這種現(xiàn)象多發(fā)生在顆粒級配均勻的飽和細、粉砂和粉土層中,一般具有突發(fā)性、對工程危害大。在水流滲透作用下,土中的細顆粒在粗顆粒形成的孔隙中移動,以至流失;隨著土的孔隙不斷擴大,滲流速度不斷增加,較粗的顆粒也相繼被水逐漸帶走,最終導(dǎo)致土體內(nèi)形成貫通的滲流管道,造成土體塌陷,這種現(xiàn)象稱為管涌。它多發(fā)生在砂性土中,且顆粒大小差別大,往往缺少某種粒徑,其破壞有個時間發(fā)展過程,是一種漸進性質(zhì)破壞。具體地再說,管涌和流砂的區(qū)別是:(1)流砂發(fā)生在水力梯度大于臨界水力梯度,而管涌發(fā)生在水力梯度小于臨界水力梯度情況下;(2)流砂發(fā)生的部位在滲流逸出處,而管涌發(fā)生的部位可在滲流逸出處,也可在土體內(nèi)部;(3)流砂發(fā)生在水流方向向上,而管涌沒有限制。7. 【答】滲流引起的滲透破壞問題主要有兩大類:一是由于滲流力的作用,使土體顆粒流失或局部土體產(chǎn)生移動,導(dǎo)致土體變形甚至失穩(wěn);二是由于滲流作用,使水壓力或浮力發(fā)生變化,導(dǎo)致土體和結(jié)構(gòu)物失穩(wěn)。前者主要表現(xiàn)為流砂和管涌,后者主要則表現(xiàn)為岸坡滑動或擋土墻等構(gòu)造物整體失穩(wěn)。二、填空題1. 滲透性或透水性2. 土的粒度成分及礦物成分、土的密實度、土的飽和度、土的結(jié)構(gòu)、土的構(gòu)造、水的溫度3. 常水頭法、變水頭法4. 流砂(土)、管涌5. 層流、滲透系數(shù)三、選擇題 10. C 11. D 12. C (注:按規(guī)范當時發(fā)生管涌)四、判斷改錯題1.√2.√3.,對黏性土不成正比。 4.,改“愈小”為“愈大”。5.,改“相同”為“相反”。6.,改“常水”頭為“降水頭”或“變水頭”。7.,每個網(wǎng)格的長寬比必須為定值。8.√9.,應(yīng)將管涌與流土對調(diào)。五、計算題:如圖31,本題為定水頭實驗,水自下而上流過兩個土樣,相關(guān)幾何參數(shù)列于圖中。(1)以cc為基準面,則有:zc=0,hwc=90cm,hc=90cm(2)已知Dhbc=30%180。Dhac,而Dhac由圖216知,為30cm,所以Dhbc=30%180。Dhac=180。30=9cm∴ hb=hcDhbc=909=81cm又∵ zb=30cm,故hwb=hb zb=8130=51cm(3)已知k2=,q/A=k2i2= k2180。Dhbc/L2=180。9/30=(4)∵ i1=Dhab/L1=(DhacDhbc)/L1=(309)/30=,而且由連續(xù)性條件,q/A=k1i1=k2i2 ∴ k1=k2i2/i1=2. 解:分析:如圖32,砂土為透水土層,厚6m,上覆粘土為不透水土層,厚5m,因為粘土層不透水,所以任意位置處的過水斷面的高度均為砂土層的厚度,即6m。題目又給出了r1=15m,r2=30m,h1=8m,h2=。由達西定律的公式知,可改寫為:帶入已知條件,得到:本題的要點在于對過水斷面的理解。另外,還有個別同學將ln當作了lg。3. 解:(1)設(shè)所求值為,砂樣Ⅰ和砂樣Ⅱ的高度分別為和。因各斷面的滲流速度相等,故有 即 (2)砂與砂界面處的單位滲流量q為: 4. 解:5. 解:因為試驗時的溫度為標準溫度,故不作溫度修正。 6. 解:(1)a、e點位于水面,故 b、d位于土層表面,其孔隙壓力分別為: C點位于板樁底部,該點的水頭損失為: 該點的孔壓為: (2)地基的單位滲水量: 7. 解:(1) 因為,所以不會發(fā)生流砂。(2)第四章 土中應(yīng)力 一、簡答題1.何謂土中應(yīng)力?它有哪些分類和用途?2.怎樣簡化土中應(yīng)力計算模型?在工程中應(yīng)注意哪些問題?3.地下水位的升降對土中自重應(yīng)力有何影響?在工程實踐中,有哪些問題應(yīng)充分考慮其影響?4.基底壓力分布的影響因素有哪些?簡化直線分布的假設(shè)條件是什么?5.如何計算基底壓力和基底附加壓力?兩者概念有何不同?6.土中附加應(yīng)力的產(chǎn)生原因有哪些?在工程實用中應(yīng)如何考慮?7.在工程中,如何考慮土中應(yīng)力分布規(guī)律?二、填空題 和 。 和 。 算起。5. 計算土的自重應(yīng)力時,地下水位以下的重度應(yīng)取 三、選擇題1.建筑物基礎(chǔ)作用于地基表面的壓力,稱為( )。(A)基底壓力 ; (B)基底附加壓力 ; (C)基底凈反力 ; (D)附加應(yīng)力2.在隔水層中計算土的自重應(yīng)力c時,存在如下關(guān)系( )。(A) =靜水壓力 (B) =總應(yīng)力,且靜水壓力為零(C) =總應(yīng)力,但靜水壓力大于零(D)=總應(yīng)力—靜水壓力,且靜水壓力大于零3.當各土層中僅存在潛水而不存在毛細水和承壓水時,在潛水位以下的土中自重應(yīng)力為( )。(A)靜水壓力(B)總應(yīng)力(C)有效應(yīng)力,但不等于總應(yīng)力(D)有效應(yīng)力,但等于總應(yīng)力4.地下水位長時間下降,會使( )。(A)地基中原水位以下的自重應(yīng)力增加(B)地基中原水位以上的自重應(yīng)力增加(C)地基土的抗剪強度減小(D)土中孔隙水壓力增大5.通過土粒承受和傳遞的應(yīng)力稱為( )。(A)有效應(yīng)力 ; (B)總應(yīng)力 ; (C)附加應(yīng)力 ; (D)孔隙水壓力6.某場地表層為4m厚的粉質(zhì)黏土,天然重度=18kN/m3,其下為飽和重度sat=19 kN/m3的很厚的黏土層,地下水位在地表下4m處,經(jīng)計算地表以下2m處土的豎向自重應(yīng)力為( )。(A)72kPa ; (B)36kPa ; (C)16kPa ; (D)38kPa 7.同上題,地表以下5m處土的豎向自重應(yīng)力為( )。(A)91kPa ; (B)81kPa ; (C)72kPa ; (D)41kPa 8.某柱作用于基礎(chǔ)頂面的荷載為800kN,,基礎(chǔ)底面積為4m2,地基土的重度為17kN/m3,則基底壓力為( )。(A) ; (B)230 kPa ; (C)233 kPa ; (D)236 kPa9.由建筑物的荷載在地基內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力稱為( )。(A)自重應(yīng)力 ; (B)附加應(yīng)力 ; (C)有效應(yīng)力 ; (D)附加壓力10.已知地基中某點的豎向自重應(yīng)力為100 kPa
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