土力學與地基基礎試題及答案

一、單向選擇題（每題1分，共13分）

1.下列哪種地基不屬於人工地基（Ａ）。[第一章]

A.第四紀沉積土地基

B.換填碎石土地基

C.強夯粘土地基

2.在一般高層建築中，基礎工程造價約佔總造價的（Ｂ）。[第一章]

A.5%

B.25%

C.55%

3.下列三種粘土礦物中，（Ａ）含量高的土可塑性最高。[第二章]

A.蒙脱石

B.伊利石

C.高嶺石

4.對於級配連續的土，（Ｃ）級配良好。[第二章]

<5

=5

>5

5.滿足條件（Ｂ）的土為級配良好的土。[第二章]

<5，cc>3~6

>5，Cc=1~3

<5，cc>2~5

6.若將地基視為均質的半無限體，土體在自重作用下只能產生（Ａ）。[第三章]

A.豎向變形

B.側向位移

C.剪切變形

7.單向偏心荷載作用在矩形基礎上，偏心距e滿足條件（Ｃ）時，基底壓力呈梯形分佈。（L為矩形基礎偏心方向邊長）[第三章]

A.e>L/6

B.e=L/6

C.e

8.上軟下硬雙層地基中，土層中的附加應力比起均質土時，存在（Ａ）現象。[第三章]

A.應力集中

B.應力擴散

C.應力不變

9.土的壓縮之中，下列三個部分中，（Ｃ）所佔的壓縮量最大。[第四章]

A.固體土顆粒被壓縮；

B.土中水及封閉氣體被壓縮；

C.水和氣體從孔隙中被擠出。

10.土的壓縮試驗中，壓縮儀（固結儀）中的土樣在壓縮過程中（Ｂ ）。[第四章]

A.只發生側向變形

B.只發生豎向變形

C.同時發生豎向變形和側向變形

11.土的壓縮係數a1-2位於（Ａ ）範圍時，土為低壓縮性土。[第四章]

A. a1-2<0.1MPa-1

B.0.1MPa-1≤a1-2＜0.5 MPa-1

C. a1-2≥MPa-1

12.採用規範法計算地基沉降時，沉降經驗係數ψs與（Ｃ ）無關。[第四章]

A.基底附加壓力值

B.沉降計算深度範圍內壓縮模量的當量值

C.基礎底面形狀

13.超固結比（OCR）指的是（ Ａ）。[第四章]

A.土的先期固結壓力與現有土層自重應力之比

B.現有土層自重應力與土的先期固結壓力之比

C.現有土層自重應力與土的後期固結壓力之比

二、填空題（每空2分，共20分）

1.未經人工處理就可以滿足設計要求的地基稱為天然地基。[第1章]

2.基礎是將結構承受的各種作用傳遞到地基上的結構組成部分。[第1章]

3.土的固體顆粒物質分為無機礦物顆粒和有機質。[第2章]

4.土的顆粒級配曲線平緩説明土的顆粒不均勻，級配良好。[第2章]

5.土的自重應力不引起地基變形，只有作用於地基上的附加壓力，才是地基壓縮變形的主要原因。[第3章]

6.地基中的附加應力是由建築物荷載引起的應力增量。[第3章]

7.土體在外力作用下，壓縮隨時間增長的過程，稱為土的固結。[第4章]

8.對於堤壩及其地基，孔隙水主要沿兩個方向滲流，屬於二維固結問題。[第4章]

三、簡答題（共37分）

1.地基與基礎設計必須滿足哪三個基本條件？[第1章]

答：地基與基礎設計必須滿足三個基本條件：①作用於地基上的荷載效應（基底壓應力）不得超過地基容許承載力或地基承載力特徵值，保證建築物不因地基承載力不足造成整體破壞或影響正常使用，具有足夠防止整體破壞的安全儲備；②基礎沉降不得超過地基變形容許值，保證建築物不因地基變形而損壞或影響其正常使用；③擋土牆、邊坡以及地基基礎保證具有足夠防止失穩破壞的安全儲備。

2.簡述新中國成立後我國的土力學與基礎工程學科的發展情況。[第1章]

新中國的成立，為解放我國生產力和促進我國科學技術的發展開闢了一條廣闊的道路，也使土力學與基礎工程學科得到了迅速的發展。解放後，我國在建築工程中成功地處理了許多大型和複雜的基礎工程。利用電化學加固處理，採用管柱基礎、氣筒浮運沉井基礎等。

自1962年以來，先後召開了八屆全國土力學與基礎工程會議，並建立了許多地基基礎研究機構、施工隊伍和土工試驗室，培養了大批地基基礎專業人才。不少學者對土力學與基礎工程的理論和實踐作出了重大貢獻，受到了國際巖土界的重視。

近年來，我國在工程地質勘察、室內及現場土工試驗、地基處理、新設備、新材料、新工藝的研究和應用方面，取得了很大的進展。在地基處理方面，振動碾壓、振動水衝、深層攪拌、高壓旋噴、粉體噴射、真空預壓、強夯以及各種土工聚合物和託換技術等在土建、水利、橋隧、道路、港口、海洋等有關工程中得到了廣泛應用，並取得了較好的經濟技術效果。隨着電子技術及各種數值計算方法對各學科的逐步滲透，試驗技術也日益提高，各種設計與施工規範或規程等也相應問世或日臻完善。

隨着我國社會主義建設的向前發展，對基礎工程要求的日益提高，我國土力學與基礎工程學科也必將得到新的更大的發展。

3.簡述三種粘土礦物的結構特徵及其基本的工程特性。[第2章]

（1）蒙脱石。結構單元（晶胞）是由兩層硅氧晶片之間夾一層鋁氫氧晶片所組成，稱為2:1型結構單位層或三層型晶胞。由於晶胞之間是O-2對O-2的聯結，故其鍵力很弱，很容易被具有氫鍵的水分子鍥入而分開。當土中蒙脱石含量較大時，則該土可塑性和壓縮性高，強度低，滲透性小，具有較大的吸水膨脹和脱水收縮的特性。

（2）伊利石。司屬2:1型結構單位層，晶胞之間同樣鍵力較弱。伊利石在構成時，部分硅片中的Si4+被低價的Al3+、Fe3+等所取代，因而在相鄰晶胞間將出現若干一正價陽離子（K1+）以補償晶胞中正電荷的不足。嵌入的K1+離子，增強了伊利石晶胞間的聯結作用。所以伊利石晶胞結構優於蒙脱石。其膨脹性和收縮性都較蒙脱石小。

（3）高嶺石。它是由一層硅氧晶片和一層鋁氫氧晶片組成的晶胞，屬於1:1型結構單位層或兩層型。這種晶胞一面露出氫氧基，另一面則露出氧原子。晶胞之間的聯結是氧原子與氫氧基之間的氫鍵，它具有較強的聯結力，因此晶胞之間的距離不易改變，水分子不能進入，晶胞活動性較小，使得高嶺石的親水性、膨脹性和收縮性均小於伊利石，更小於蒙脱石。

4.簡述土的結構及構造的基本類型。[第2章]

土的結構是指土粒單元的大小、形狀、相互排列及其聯結關係等因素形成的綜合特徵。一般分為單粒結構、蜂窩結構及三種基本類型。

（1）單位結構是由粗大土粒在水或空氣中下沉而形成的。全部由砂粒和更粗土粒組正的土都具有單粒結構。因其顆粒大，土粒間的分子吸引力相對很小，所以顆粒之間幾乎沒有聯結，濕砂地可能使其具有微弱的毛細水聯結。單粒結構可以是疏鬆的，也可以是緊密的。緊密狀的單粒結構土，由於排列緊密，在動、靜荷載作用下都不會產生較大的沉降，所以強度大，壓縮性小，是較為良好的天然地基。而具有疏鬆單粒結構的土，其骨架不穩定，當受到振動時或其他外力作用時，土粒易於發生移動，土中孔隙劇烈減少，引起土體較大變形，因此，這種土層如未經過處理一般不宜作為建築物的地基。

（2）蜂窩結構是主要由粉粒（0.075~0.005mm）組成的土的結構形式。粒徑在0.075~0.005mm的土粒在水中沉積時，基本上是以單個土粒下沉，當碰上已沉積的土粒時，由於它們之間的相互引力大於其重力，土粒就停留在最初的接觸點上不再下沉，逐漸形成土粒鏈。土粒鏈組成弓架結構，形成具有很大蜂窩狀的結構。具有很大蜂窩結構的土有很大的孔隙，但由於弓架作用和一定程度的粒間聯結，使其可承擔一般的水平靜荷載。但當其承受較高水平荷載或動力荷載時，其結構將破壞，導致嚴重的地基沉降。

（3）絮凝結構：絮凝沉積形成的土，在結構上是極不穩定的，隨着溶液性質的改變或受到震盪後可重新分散。在很小的施工擾動下，土粒之間的連接脱落，造成結構破壞，強度迅速降低。但土粒之間的'聯結強度（結構強度）往往由於長期的壓密和膠結作用而得到加強。可見，粘粒間的聯結特徵是影響這一類土工程性質的主要因素之一。

土的構造是在同一土層上的物質成分和顆粒大小等都相近的各部分之間的相互關係的特徵。土的構造最主要的特徵就是成層性，即層理結構。它是在土的形成過程中，由不同階段沉積的物質成分、顆粒大小或顏色的不同，而沿豎向呈現的成層特徵。另一個特徵是土的裂隙性，裂隙的存在大大降低土體的強度和穩定性，增大透水性，對工程不利。此外，也應該注意到土中有無包裹物以及天然或人為的孔洞存在，這些構造特徵都造成土的不均勻性。

5.簡述土的有效應力原理。[第3章]

土是一種由三相物質（固體顆粒、孔隙水、氣體）構成的碎散材料，受力後存在着外力如何由三種成分來分擔、各分擔應力如何傳遞與相互轉化，以及它們與材料變形與強度有哪些關係等問題。太沙基早在1923年發現並研究了這些問題，並於1936年提出了土力學中最重要的有效應力原理，這是土力學成為一門獨立學科的重要標誌。其主要含義歸納如下：

1． 飽和土體內任一平面上受到的總應力可分為有效應力和孔隙水壓力兩部分。

2． 土的變形（壓縮）與強度的變化只取決於有效應力的變化。

6.簡述均布矩形荷載下地基附加應力的分佈規律。[第3章]

任何建築物都要通過一定尺寸的基礎把荷載傳給地基。基礎的形狀和基礎底面的壓力分佈各不相同，但都可以利用集中荷載引起的應力計算方法和彈性體中的應力疊加原理，計算地基內各點的附加應力。 求矩形荷載下地基附加應力時，可以先求出矩形面積角點下的應力，再利用“角點法”求出任意點下的應力。

①附加應力σz自基底起算，隨深度呈曲線衰減；②σz具有一定的擴散性。它不僅分佈在基底範圍內，而且分佈在基底荷載面積以外相當大的範圍之下；③基底下任意深度水平面上的σz，在基底中軸線上最大，隨距中軸線距離越遠而越小。

7.分層總和法計算地基最終沉降量時進行了哪些假設？[第4章]

①計算土中應力時，地基土是均質、各向同性的半無限體；②地基土在壓縮變形時不允許側向膨脹，計算時採用完全側限條件下的壓縮性指標；③採用基底中心點下的附加應力計算地基的變形量。