1、第1章土的組成 第1章 土的組成一、 簡答題1. 什么是土的顆粒級配？什么是土的顆粒級配曲線？1.【答】土粒的大小及其組成情況，通常以土中各個粒組的相對含量（各粒組占土粒總量的百分數）來表示，稱為土的顆粒級配（粒度成分）。根據顆分試驗成果繪制的曲線（采用對數坐標表示，橫坐標為粒徑，縱坐標為小于（或大于）某粒徑的土重（累計百分）含量）稱為顆粒級配曲線，它的坡度可以大致判斷土的均勻程度或級配是否良好。2. 土中水按性質可以分為哪幾類？3. 土是怎樣生成的？有何工程特點？ 【答】土是連續、堅固的巖石在風化作用下形成的大小懸殊的顆粒，經過不同的搬運方式，在各種自然環境中生成的沉積物。與一般建筑材料相比

2、，土具有三個重要特點：散粒性、多相性、自然變異性。4. 什么是土的結構？其基本類型是什么？簡述每種結構土體的特點。【答】土的結構是指由土粒單元大小、礦物成分、形狀、相互排列及其關聯關系，土中水的性質及孔隙特征等因素形成的綜合特征。基本類型一般分為單粒結構、蜂窩結（粒徑0.0750.005mm）、絮狀結構（粒徑10 的土稱為級配良好的土，把cu5 的土稱為級配均勻的土，其中評價指標叫不均勻系數 。3.不同分化作用產生不同的土，分化作用有 物理風化 、化學風化 、生物風化 。4. 粘土礦物基本上是由兩種原子層(稱為晶片)構成的，一種是硅片 ，它的基本單元是si0四面體，另一種是鋁片 ，它的基本單元

3、是a1oh八面體。5. 不均勻系數cu、曲率系數cc 的表達式為cud60 / d10、cccc = d230 / (d60 d10 )。6. 砂類土樣級配曲線能同時滿足cu 5及cc = 13的土才能稱為級配良好的土。7. 土是巖石風化 的產物，是各種礦物顆粒的集合體。土與其它連續固體介質相區別的最主要特征就是它的散粒性 和多相性 。8. 土力學是利用力學 一般原理和土工測試 技術來研究土的物理性質以及在所受外力發生變化時的應力、變形、強度、穩定性和滲透性及其規律一門科學。9.最常用的顆粒分析方法有篩分 法和水分 法。10. 著名土力學家太沙基 的土力學專著問世，標志著現代土力學的開始。三、

4、 選擇題1在毛細帶范圍內，土顆粒會受到一個附加應力。這種附加應力性質主要表現為(c ) (a)浮力； (b)張力； (c)壓力。2對粘性土性質影響最大的是土中的(c )。(a)強結合水； (b)弱結合水； (c)自由水； (d)毛細水。3土中所含“不能傳遞靜水壓力，但水膜可緩慢轉移從而使土具有一定的可塑性的水，稱為( d)。(a)結合水； (b)自由水； (c)強結合水； (d)弱結合水。4下列粘土礦物中，親水性最強的是( c)。（2005年注冊土木工程師（巖土）職業資格考試題，三峽大學2006年研究生入學考試試題）(a)高嶺石； (b)伊里石； (c)蒙脫石； (d)方解石。5.毛細水的上升

5、，主要是水受到下述何種力的作用？(c )(a)粘土顆粒電場引力作用； (b)孔隙水壓力差的作用(c)水與空氣交界面處的表面張力作用。6.土的可塑性范圍與比表面大小有關，下列說法正確的是（a ） (a)粘土的比表面比砂土大，所以可塑性范圍大 (b)粘土的比表面比砂土小，所以可塑性范圍大 (c)粘土的比表面與砂土相似，顆粒細，故可塑性范圍大7.圖粒大小及級配，通常用顆粒級配曲線表示，土的顆粒級配曲線越平緩，則表示（c ）。(a)土粒大小均勻，級配良好；(b) 土粒大小不均勻，級配不良；(c) 土粒大小不均勻，級配良好。8.由某土顆粒級配曲線獲得d60=12.5mm，d10=0.03mm，則該土的不

6、均勻系數cu為（a ）。(a)416.7； (b)4167； (c)2.410-3； (d)12.53。9若甲、乙兩種土的不均勻系數相同，則兩種土的（d ）。(a)顆粒級配累計曲線相同； (b)有效粒徑相同； (c)限定粒徑相同； (d) 限定粒徑與有效粒徑之比相同。10.在工程上，對于粒徑分別大于0.075mm及小于0.075mm的土，采用的顆粒級配試驗方法為（ c）。(a)均為篩分法；(b)均為水分法；(c)前者為篩分法后者為水分法。 11.毛細水上升高度決定于土粒粒度，下列哪種土毛細水上升高度最大（b ）。(a)粘性土； (b)粉土； (c)砂土。 12若將1cm3立方體顆粒分割為棱邊0

7、.001mm的許多立方體顆粒，則比表面變為（b ）。(a)6102cm2； (b) 6104cm-1； (c) 6104。13.稍濕狀態的砂堆，能保持垂直陡壁達幾十厘米高不塌落，因為存在（d）。(a)拉力； (b)浮力； (c) 重力； (d) 毛細粘聚力。14.具有更好的分選性和磨圓度的土是（d ）。(a)殘積土； (b)坡積土； (c) 洪積土； (d) 沖積土。15. 雨雪水流的地質作用將高處巖石風化產物緩慢地洗刷剝蝕，順著斜坡向下逐漸移動，沉積在平緩的坡腳，這種搬運和堆積方式形成的土稱為(d )。（a）殘積土 （b）坡積土 （c）洪積土 （d）沖積土16.下圖1-1為某砂土的顆粒級配曲

8、線，是判斷屬于下列（d ）類。圖1-1(a)a線級配良好，b線級配不良，c線級配不連續； (b) a線級配不連續，b線級配良好，c線級配良好； (c) a線級配不連續，b線級配不良，c線級配良好； (d) a線級配不良，b線級配良好，c線級配不連續。四、 判斷改錯題1. 結合水是液態水的一種，故能傳遞靜水壓力。，不能傳遞靜水壓力2. 風積土是巖石經物理和化學風化的產物。，由風力搬運形成的土。3. 土的結構最主要的特征是成層性。，結構改為構造。五、 計算題1. 甲乙兩土樣的顆粒分析結果列于下表，試繪制級配曲線，并確定不均勻系數以及評價級配均勻情況。粒徑/mm20.50.50.250.250.10

9、.10.050.050.020.020.010.010.0050.0050.0020.002相 對含量（%）甲土24.314.220.214.810.56.04.12.93.0乙土5.05.017.132.918.612.49.0解：甲土顆粒級配曲線如下：孔徑(mm)留篩土質量（g）小于該孔徑的土質量(g)小于該孔徑的土的百分數%201001000.524.375.775.70.2514.261.561.50.120.241.341.30.0514.826.526.50.0210.516160.016.010100.0054.15.95.90.0022.93310 粒度分布范圍較大，土粒越不均

10、勻，級配良好。乙土顆粒級配曲線如下：孔徑(mm)留篩土質量（g）小于該孔徑的土質量(g)小于該孔徑的土的百分數%201001000.501001000.25051001000.1595950.05590900.0217.172.972.90.0132.940400.00518.621.421.40.00212.499w乙，但sr甲不一定大于sr乙。因為sr=wds/e，它不僅與含水量w有關，還與ds、e有關。3. 什么是塑限、液限和縮限？什么是液性指數、塑性指數？【答】（1）液限wl：液限定義為流動狀態與塑性狀態之間的界限含水量。（2）塑限wp: 塑限定義為土樣從塑性進入半堅硬狀態的界限含水量

11、。（3）縮限ws: 縮限是土樣從半堅硬進入堅硬狀態的界限含水量。（4）塑性指數ip 定義為土樣的液限和塑限之差：ip = wlwp（5）液性指數：4. 塑性指數對地基土性質有何影向？【答】塑性指數ip是土的顆粒組合、礦物成分以及土中水的離子成分和濃度的指標。土顆粒越細、粘土礦物含量越多、土粒表面反離子層中低價陽離子增加，ip變大。ip是粘性土的分類標準。ip17為粘性土，10 ip 17為粉質粘土5. 什么是土的凍脹性？產生機理是什么？【答】（1）當地層溫度降至零攝氏度以下，土中水凍結形成凍土。某些細粘粒土在凍結時，體積發生膨脹，即凍脹現象。（2）產生機理是由于土層在結冰時，周圍未凍區土中的水

12、分向凍結區遷移積聚的結果。6. 說明細粒土分類塑性圖的優點。【答】土的塑性指數是劃分細粒土的良好指標，它既能綜合反映土的顆粒組成、礦物成分以及土粒吸附陽離子成分等方面的特性，但是不同的液限、塑限可給出相同的塑性指數，而土性卻很可能不一樣。塑性圖考慮了塑性指數和液限兩個方面，因此對細粒土分類更加合理。7. 按規范如何對建筑地基巖土進行分類？【答】作為建筑地基的巖土，可分為巖石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。8. 甲乙兩土的天然重度和含水量相同，相對密度不同，飽和度哪個大？【答】相對密度大的，飽和度小。因為：由此看出：ds大的，sr就小。9. 簡述用孔隙比e、相對密實度dr判別砂土密實度的

13、優缺點。【答】（1）用e判斷砂土的密實度的優點：應用方便，同一種土，密實砂土的空隙比一定比松散砂土的小；缺點：無法反映土的粒徑級配因素。（2）用dr判斷砂土的密實度的優點：考慮了土級配因素，理論上完善；缺點:用長頸漏斗測定emax或用振動叉和擊實金屬法測定emin因人而異，難以獲得較為科學的數據。10. 簡述野外判別碎石土密實度方法？【答】野外判別碎石土密實度的方法：根據骨架顆粒含量和排列、可挖性、可鉆性，將碎石土分為密實、中密、稍密、松散四種密實狀態。11. 什么是土的靈敏度和觸變性？試述在工程中的應用。【答】（1）土的靈敏度定義為原狀土強度與擾動土強度之比，即： st= 原狀土強度擾動土強

14、度。土的強度通常采用無側限抗壓強度試驗測定，即：。土的靈敏度愈高，其結構性愈強，受擾動后土的強度降低就愈多。所以在基礎施工中應注意保護基槽，盡量減少土結構的擾動。（2）飽和粘性土的結構受到擾動，導致強度降低，但當擾動停止后，土的強度又隨時間而逐漸增大。粘性土的這種抗剪強度隨時間恢復的膠體化學性質稱為土的觸變性。例如：在黏性土中打樁時，可利用土的靈敏度，樁側土的結構受到破壞而強度降低，將樁打入土中；利用土的觸變性，在停止打樁以后，土的強度逐漸恢復，樁的承載力增加。12. 說明下圖2-1中各圖的橫縱坐標，同時標出單位。（b）擊實曲線（c）塑性圖 （a）級配曲線圖2-113.影響土壓實性的主要因素什

15、么？【答】含水量、擊實能量、土的顆粒級配、試驗條件。14.什么是最優含水量和最大干密度？【答】在一定的壓實能量下使土最容易壓實，并能達到最大干密度時的含水量稱為土的最優含水量，用wop表示；相對應的干密度叫最大干密度，用rdmax表示。15.為什么含水量wwop時，rd隨w增加而減小？【答】因為含水量小于最優含水量wop時，土中水主要是強結合水，顆粒間具有很大的分子引力，阻止顆粒移動，壓實比較困難，干密度較小；當含水量適當增大時，土中結合水膜變厚，土粒間的連接力減弱而使粒易于移動，壓實效果變好，干密度增加；當含水量繼續增加時超過最優含水量wop出現了自由水，擊實時水不易立即排除，阻止土粒靠近，

16、壓實效果下降，干密度又下降。16. 在填方壓實工程中，土體是否能壓實到完全飽和狀態？為什么？（華南理工大學2006年攻讀碩士學位研究生入學考試）【答】粘性土滲透性很小，壓實過程中含水量幾乎不變，土中少量封閉氣體很難全部趕走，要想擊實到完全飽和狀態是不可能的17.影響土擊實效果的因素有哪些？【答】含水量、土類及級配、擊實功能、毛細管壓力以及孔隙壓力等，其中前三種影響因素是最主要的。18. 為什么僅用天然含水量說明不了粘性土的物理狀態，而用液性指數卻能說明？（長安大學2007年碩士研究生入學考試）【答】對于粘性土，因粘土礦物含量高、顆粒細小，其物理狀態與含水量關系非常密切。同一種粘性土隨其含水量的

17、不同，而分別處于固態、半固態、可塑狀態及流動狀態。但是由于含不同礦物成分的粘性土，即使具有相同的含水量，也未必處于同樣的物理狀態，因為含不同礦物成分的粘性土在同一含水量下稠度不同。在一定含水量下，一種土可能處于可塑狀態，而含不同礦物顆粒的另一種粘性土可能處于流動狀態。因此，考慮礦物成分的影響，粘性土的軟硬狀態不用含水量直接判斷。二、 填空題1粘性土中含水量不同，可分別處于固態 、半固態 、可塑態、流動態 、四種不同的狀態。其界限含水量依次是縮限 、塑限 、液限 。2.對砂土密實度的判別一般采用以下三種方法孔隙比法 、相對密度法 、標準灌入法 。3.土的天然密度、土粒相對密度、含水量由室內試驗直

18、接測定，其測定方法分別是環刀法 、比重瓶法 、烘干法 。4. 粘性土的不同狀態的分界含水量液限、塑限、縮限分別用錐式液限儀 、搓條法 、收縮皿法 測定。5. 土的觸變性是指 粘性土的結構受到擾動時，導致強度降低，但當擾動停止后，土的強度又隨時間而逐漸增大的性質。6. 土的靈敏度越高，其結構性越強，受擾動后土的強度降低越多 。7. 作為建筑地基的土，可分為巖石、碎石土砂土、粉土 、粘性土和人工填土。8. 碎石土是指粒徑大于2 mm的顆粒超過總重量50%的土。9.土的飽和度為土中被水充滿的孔隙體積 與孔隙總體積 之比。10. 液性指數是用來衡量粘性土的軟硬 狀態。三、選擇題1作為填土工程的土料，壓

19、實效果與不均勻系數cu的關系：(a ) （a）cu大比cu小好 (b) cu小比cu大好 (c) cu與壓實效果無關2.有三個同一種類土樣，它們的含水率都相同，但是飽和度sr不同，飽和度sr越大的土，其壓縮性有何變化？(b ) (a)壓縮性越大 (b) 壓縮性越小 (c) 壓縮性不變3.有一非飽和土樣，在荷載作用下，飽和度由80%增加至95%。試問土樣的重度和含水率怎樣改變？(a ) (a)增加，減小 (b) 不變，不變 (c)增加，增加4.土的液限是指土進入流動狀態時的含水率，下述說法哪種是對的？(c ) (a)天然土的含水率最大不超過液限(b) 液限一定是天然土的飽和含水率(c)天然土的含

20、水率可以超過液限，所以液限不一定是天然土的飽和含水率5. 已知砂土的天然孔隙比為e0.303，最大孔隙比emax0.762，最小孔隙比emin0.114，則該砂土處于(a )狀態。（a）密實 （b） 中密 (c)松散 （d）稍密6已知某種土的密度1.8g/cm3，土粒相對密度ds2.70，土的含水量w18.0，則每立方土體中氣相體積為(c )(a)0.486m3 (b)0.77m3 (c)0.16m3 (d)0.284m37.在土的三相比例指標中，直接通過室內試驗測定的是（b）。(a)ds，w,e； (b) ds，w, ； (c) ds，e, ； (d) ，w, e。8.有若干種粘性土，它們的

21、液限wl相同，但塑性指數ip不同，ip越大，則土的透水性有何不同（c ）。（湖北工業大學2005年攻讀碩士學位研究生入學考試） (a) 透水性增大；(b) 透水性不變；(c) 透水性減小。 9評價粘性土的物理特征指標有哪些（c ）。（湖北工業大學2005年攻讀碩士學位研究生入學考試）(a)天然孔隙比e，最大孔隙比emax，最小孔隙比emin； (b)最大干重度rdmax，最優含水量wop，壓實度lc； (c)天然含水量w，塑限wp，液限wl。10.對無粘性土的工程性質影響最大的因素是（b ）。(a)含水量； (b)密實度； (c)礦物成分； (d)顆粒的均勻程度。 11.處于天然狀態的砂土的密

22、實度一般用哪一種試驗方法測定（c ）。(a)載荷試驗； (b)十字板剪切試驗； (c)標準貫入試驗； (d)輕便觸探試驗。 12某粘性土的液性指數=0.6，則該土的狀態（ b）。(a)硬塑； (b) 可塑； (c) 軟塑； (d)流塑。13. 粘性土的塑性指數越大，表示土的（b ）。(a)含水量w越大； (b)粘粒含量越高； (c) 粉粒含量越高； (d) 塑限wp越高。14.淤泥屬于（b ）。(a)粉土； (b)粘性土； (c) 粉砂； (d) 細砂。15. 粘性土的塑性指數越大，說明（c）。（a）土粒比表面積越小； （b）土粒吸附能力越弱； （c）土的可塑范圍越大； （d）粘粒、膠粒、粘土

23、礦物含量越低。16.不同狀態下同一種土的重度由大到小排列順序是（a）。（a）； （b）； （c）； （d）。17. 已知甲、乙兩土樣物理性質指標如表2-1：表2-1土樣/%/%/%甲3220372.721.0乙2316272.661.0判斷下列結論中，正確的是（a ）。（a）甲比乙具有更多的粘粒；（b）甲比乙具有更大的密度；（c）甲比乙具有更大的干密度；（d）甲比乙具有更大的孔隙比。18.下列敘述正確的是（a ）。（a）時，粘性土處于堅硬狀態；（b）時，粘性土處于流動狀態； （c）時，粘性土處于堅硬狀態； （d）時，粘性土處于軟塑狀態。19.下面有關粘性土的敘述正確的是（ b）。（a）粘性土是

24、指塑性指數小于或等于10的土；（b）粘性土是指塑性指數大于10的土； （c）粘性土是指塑性指數大于17的土； （d）粘性土又稱為粘土。20.按巖土工程勘察規范（gb 50021-2001），砂土和粉土的分類界限是（a ）。(2004年巖土工程師專業考試試題)（a）粒徑大于0.075mm的顆粒質量超過總質量50%的為粉砂，不足50%且塑性指數ip10的為粉土；（b）粒徑大于0.075mm的顆粒質量超過總質量50%的為粉砂，不足50%且塑性指數ip3的為粉土； （c）粒徑大于0.1mm的顆粒質量少于總質量75%的為粉砂，不足75%且塑性指數ip3的為粉土； （d）粒徑大于0.1mm的顆粒質量少于總

25、質量75%的為粉砂，不足75%且塑性指數ip7的為粉土。21.某建筑物地基需要壓實填土8000m3，控制壓實后的含水量w1=14%，飽和度sr=90%；填料重度r=15.5kn/m3，天然含水量w0=10%，相對密度gs=2.72，此時需要填料的方量最接近下列（b ）。(2004年巖土工程師專業考試試題)(a)10650 m3； (b)10850 m3； (c) 11050 m3； (d) 11250 m3。22.在下列關于路堤堤防填土壓實的說法中，（c ）是正確的。(2004年巖土工程師專業考試試題)(a)在最優含水量下壓實可取得最經濟的壓實效果及最大干密度； (b) 最優含水率取決于土類，

26、與進行擊實試驗儀器的類型及試驗方法無關； (c)壓實度是指實際達到的干密度與擊實試驗最大干密度之比； (d) 壓實系數隨填土深度不同可以不同。23.采用塑限含水量wp=18%的粉質粘土作填土土料修筑告速公路路基，分層鋪土碾壓時，下列（b ）種含水率現對比較適合。(2005年巖土工程師專業考試試題)(a)12%； (b)17%； (c) 22% ； (d) 25%。24.對粘性土填料進行下列壓實試驗時，下列（c ）選項是錯誤的。(2005年巖土工程師專業考試試題)(a)在一定擊實功作用下，能使填筑土料達到最大干密度所對應的含水量； (b)與輕型擊實儀比較，采用重型擊實試驗得到土料的最大干密度較大

27、； (c) 填土的塑限增加，最優含水量減小；擊實功增加，最優含水量增加。四、判斷改錯題1. 在填方工程施工中，常用土的干密度來評價填土的壓實程度。p2. 無論什么土，都具有可塑性。，無粘性土不具有可塑性3. 用塑性指數ip可以對土進行分類，對粉土和粘性土分類。4. 相對密實度dr主要用于比較不同砂土的密實度大小。，是反映砂土本身的密實程度。5. 砂土的分類是按顆粒級配及其形狀進行的。，去掉“及其形狀”6. 粉土的塑性指數ip小于或等于10、粒徑大于0.075的顆粒含量不超過全重55%的土。，將“55%”改為“50%”7. 甲土的飽和度大于乙土的飽和度，則甲土的含水量一定高于乙土的含水量。，二者

28、沒有必然聯系。8. 土在最優含水量時，壓實密度最大，同一種土的壓實能量越大，最優含水量越大。，同一種土的壓實能量越大，最優含水量越小。9. 兩種不同的粘性土，其天然含水量相同，則其軟硬程度相同。，液性指數相同時軟硬程度才相同。10.地下水位上升時，在浸濕的土層中，其顆粒相對密度和孔隙比將增大。，保持不變。五、 計算題1. 有一完全飽和的原狀土樣切滿于容積為21.7cm3 的環刀內，稱得總質量為72.49g， 經105烘干至恒重為61.28g，已知環刀質量為32.54g，土粒相對密度（比重）為2.74， 試求該土樣的濕密度、含水量、干密度及孔隙比（要求按三項比例指標定義求解）。解： 2. 某原狀

29、土樣的密度為1.85g/cm 3、含水量為34%、土粒相對密度為2.71，試求該土樣的解：飽和密度、有效密度和有效重度（先導得公式然后求解）。設土顆粒體積為1 由得 3. 某砂土土樣的密度為1.77g/cm3 ，含水量為9.8%，土粒相對密度為2.67，烘干后測定最小孔隙比為0.461，最大孔隙比為0.943，試求孔隙比和相對密度，判斷該砂土的密實度。 解：由 因為1/3所以該砂土的密實度為中密4. 某一完全飽和粘性土試樣的含水量為30%，土粒相對密度為2.73 ，液限為33%，塑限為17%，試求孔隙比、干密度和飽和密度，并按塑性指數和液性指數分別定出該粘性土的分類名稱和軟硬狀態。4.解：由

30、得 因為10ip=1617,該粘性土應定名為粉質粘土；因為0.75il=0.811.0,所以該粘性土的狀態為軟塑。5.經測定，某地下水位以下砂層的飽和密度為1.991g/cm3，土粒相對密度為2.66，最大干密度為1.67g/cm3，最小干密度為1.39g/cm3，試判斷該砂土的密實程度。解：由得因為2/3所以該砂土的密實度為密實。6.已知某土樣含水量為20%，土粒相對密度為2.7，孔隙率為50%，若將該土加水至完全飽和，問10m3該土體需加水多少？解：由得 由，且，得 當時，當時，故應加水7.某土樣，土粒相對密度為2.7，孔隙比為0.95，飽和度為37%，現要把飽和度提高到90%，則每1的該

31、土樣中應加多少水？解：由得 8.某土樣孔隙體積，土粒體積，土粒相對密度為ds=2.69，求孔隙比e和干重度gd；當孔隙被水充滿時，求飽和重度gsat和含水量w。解： 9.某土樣的干密度為1.60g/cm3，土粒相對密度為2.66，顆粒分析試驗表明，該土大于0.5mm的顆粒占總質量的25%。假設細顆粒可以把粗顆粒間的孔隙全部填滿，問該土小于0.5mm的那部分細顆粒土的干密度約是多少？若經過壓實后，該土在含水量為18%時達到飽和，問該土此時的干密度是多少？10. 某一施工現場需要填土，基坑的體積為2000 m3，土方來源是從附近土丘開挖，經勘察土的相對密度為2.70,含水量為15%,孔隙比為0.6

32、0。要求填土的含水量為17%,干重度為17.6 kn/m3 。(1) 取土場的重度、干重度和飽和度是多少？(2) 應從取土場開采多少方土?(3) 碾壓時應灑多少水?填土的孔隙比是多少? (三峽大學2006年研究生入學考試試題)11.某飽和土樣含水量為38.2%，密度為1.85 t/m3，塑限為27.5%，液限為42.1%。問：要制備完全飽和、含水量為50%的土樣，則每立方米土應加多少水？加水前和加水后土各處于什么狀態？其定名是什么？12. 某飽和土的飽和密度為1.85 t/m3，含水量為37.04%，試求其土粒相對密度和孔隙比。13.已知一土樣天然密度為1.8 t/m3，干密度為1.3 t/m

33、3，飽和重度為20 kn/m3，試問在1t天然狀態土中，水和干土的質量各是多少？若使這些土改變成飽和狀態，則需加水多少？14.設有1m3的石塊，孔隙比e=0，打碎后孔隙比為e=0.6，在打碎后孔隙比為e=0.75，求第一次與第二次打碎后的體積？15.是推導理論上所能達到的最大擊實曲線（即飽和度sr=100%的擊實曲線）的表達式。16.配置含水量35%的土樣，取天然含水量12%的土重20t，已測定土粒相對密度為2.70，問需加水多少？(同濟大學1998年研究生入學考試試題)第3章 土的滲透性及滲流 一、 簡答題1. 試解釋起始水力梯度產生的原因。【答】起始水力梯度產生的原因是，為了克服薄膜水的抗

34、剪強度0(或者說為了克服吸著水的粘滯阻力)，使之發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是指薄膜水發生明顯滲流時用以克服其抗剪強度0的水力梯度。2. 簡述影響土的滲透性的因素主要有哪些。【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，其滲透系數就大大降低。（2）結合水膜厚度。粘性土中若土粒的結合水膜

35、厚度較厚時，會阻塞土的孔隙，降低土的滲透性。 （3）土的結構構造。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，從而也影響到土的滲透性。3. 為什么室內滲透試驗與現場測試得出的滲透系數有較大差別？ 【答】室內試驗和現場試驗滲透系數有較大差別，主要在于試驗裝置和試驗條件等有關，即就是和滲透系數的影響因素有關，詳見上一題。4. 拉普拉斯方程適應于什么條件的滲流場？【答】當滲流場中水頭及流速等滲流

36、要素不隨時間改變時，這種滲流稱為穩定滲流，而拉普拉斯方程是指適用于平面穩定滲流的基本方程。5. 為什么流線與等勢線總是正交的？【答】在穩定滲流場中，取一微單元體，并假定水體不可壓縮，則根據水流連續原理，單位時間內流入和流出微元體的水量應相等，即dqe=dq0。從而得到：即為二維滲流連續方程，從中由數學知識，可知流線和等勢線正交。6. 流砂與管涌現象有什么區別和聯系？【答】在向上的滲流力作用下，粒間有效應力為零時，顆粒群發生懸浮、移動的現象稱為流砂(土)現象。這種現象多發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

37、，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，最終導致土體內形成貫通的滲流管道，造成土體塌陷，這種現象稱為管涌。它多發生在砂性土中，且顆粒大小差別大，往往缺少某種粒徑，其破壞有個時間發展過程，是一種漸進性質破壞。具體地再說，管涌和流砂的區別是：（1）流砂發生在水力梯度大于臨界水力梯度，而管涌發生在水力梯度小于臨界水力梯度情況下；（2）流砂發生的部位在滲流逸出處，而管涌發生的部位可在滲流逸出處，也可在土體內部；（3）流砂發生在水流方向向上，而管涌沒有限制。7. 滲透力都會引起哪些破壞？【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

38、失或局部土體產生移動，導致土體變形甚至失穩；二是由于滲流作用，使水壓力或浮力發生變化，導致土體和結構物失穩。前者主要表現為流砂和管涌，后者主要則表現為岸坡滑動或擋土墻等構造物整體失穩。二、 填空題1.土體具有被液體透過的性質稱為土的滲透性或透水性。2影響滲透系數的主要因素有：土的粒度成分及礦物成分、土的密實度、土的飽和度、土的結構、土的構造、水的溫度3.一般來講，室內滲透試驗有兩種，即常水頭法、變水頭法4.滲流破壞主要有流砂 和管涌 兩種基本形式。5.達西定律只適用于層流 的情況，而反映土的透水性的比例系數，稱之為土的 滲透系數。三、 選擇題1.反應土透水性質的指標是（d ）。a.不均勻系數

39、b.相對密實度c.壓縮系數 d.滲透系數2.下列有關流土與管涌的概念，正確的說法是（c ）。a發生流土時，水流向上滲流；發生管涌時，水流向下滲流b.流土多發生在黏性土中，而管涌多發生在無黏性土中c.流土屬突發性破壞，管涌屬漸進式破壞d.流土屬滲流破壞，管涌不屬滲流破壞3.土透水性的強弱可用土的哪一項指標來反映？（d ）a.壓縮系數 b.固結系數c.壓縮模量 d.滲透系數4.發生在地基中的下列現象，哪一種不屬于滲透變形？（a ）a.坑底隆起 b.流土 c.砂沸 d.流砂5.下屬關于滲流力的描述不正確的是（d ）。a.其數值與水力梯度成正比，其方向與滲流方向一致b.是一種體積力，其量綱與重度的量綱

40、相同c.流網中等勢線越密集的區域，其滲流力也越大d.滲流力的存在對土體穩定總是不利的6.下列哪一種土樣更容易發生流砂？（b ）a.砂礫或粗砂 b.細砂或粉砂c.粉質黏土 d.黏土7.成層土水平方向的等效滲透系數與垂直方向的等效滲透系數的關系是（a ）。a. b.= c.8. 在滲流場中某點的滲流力（ a ）。a.隨水力梯度增加而增加 b.隨水利力梯度增加而減少 c.與水力梯度無關9.評價下列說法的正誤。（d ）土的滲透系數越大，土的透水性也越大，土的水力梯度也越大；任何一種土，只要水力梯度足夠大，就有可能發生流土和管涌；土中任一點滲流力的大小取決于該點孔隙水總水頭的大小；滲流力的大小不僅取決于

41、水力梯度，還與其方向有關。a.對 b.對 c.和對 d.全不對10.下列描述正確的是（c ）。a.流網中網格越密處，其水力梯度越小b.位于同一條等勢線上的兩點，其孔隙水壓力總是相同的c.同一流網中，任意兩相鄰等勢線間的勢能差相等d.滲透流速的方向為流線的法線方向11.土體滲流研究的主要問題不包括（d ）。a.滲流量問題 b.滲透變形問題c.滲流控制問題 d.地基承載力問題12.某岸邊工程場地細砂含水層的流線上a、b兩點，a點的水位標高2.5米，b點的水位標高3.0米，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（c）個值。(a)1.25kn/m3； (b)0.83 kn/m3； (c

42、) 0.50 kn/m3； (d) 0.20 kn/m3。13. 四個壩基土樣的孔隙率和細粒含量（以質量百分率計）如下，試按水利水電工程地質勘察規范（gb50287-99）計算判別下列（d）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，其滲透系數也愈大。，對黏性土不成正比。4. 在流網圖中，流線愈密集的地方，水力坡降愈小。，改“愈小”為“愈大”5. 發生流砂時，滲流力方向與重力方向相同。，改“相同”為“相反”。6

43、. 細粒土的滲透系數測定通常采用“常水頭”試驗進行。，改“常水”頭為“降水頭”或“變水頭”。7. 繪制流網時，每個網格的長寬比沒有要求。.，每個網格的長寬比必須為定值。8. 在流網中，任意兩相鄰流線間的滲流量相等。9. 管涌發生在滲流溢出處，而流土發生的部位可以在滲流溢出處，也可以在土體內部。，應將管涌與流土對調五、 計算題1.如圖31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cc 為基準面，求該面的總水頭和靜水頭；（2） 已知水流經土樣2的水頭損失為總水頭差的30%，求 bb面的總水頭和靜水頭；（3） 已知土樣2的滲透系數為0.05cm/s ，求

44、單位時間內土樣橫截面單位面積的流量；（4） 求土樣1的滲透系數。 圖31 （單位：cm） 圖33 （單位：cm）1.解：如圖3-1，本題為定水頭實驗，水自下而上流過兩個土樣，相關幾何參數列于圖中。（1）以c-c為基準面，則有：zc=0，hwc=90cm，hc=90cm（2）已知dhbc=30%dhac，而dhac由圖2-16知，為30cm，所以dhbc=30%dhac=0.330=9cm hb=hc-dhbc=90-9=81cm又 zb=30cm，故hwb=hb- zb=81-30=51cm（3）已知k2=0.05cm/s，q/a=k2i2= k2dhbc/l2=0.059/30=0.015c

45、m3/s/cm2=0.015cm/s（4） i1=dhab/l1=（dhac-dhbc）/l1=（30-9）/30=0.7，而且由連續性條件，q/a=k1i1=k2i2 k1=k2i2/i1=0.015/0.7=0.021cm/s2.如圖32所示，在5.0m 厚的黏土層下有一砂土層厚6.0 m，其下為基巖（不透水）。為測定該沙土的滲透系數，打一鉆孔到基巖頂面并以10-2m3/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，測得孔內穩定水位分別在地面以下3.0m 和2.5m ，試求該砂土的滲透系數。圖32 （單位：m）2. 解：分析：如圖3-2，砂土為透水土

46、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=8.5m。由達西定律的公式知，可改寫為：帶入已知條件，得到：3. 某滲透裝置如圖3-3所示。砂的滲透系數；砂的滲透系數；砂樣斷面積a=200，試問：(1)若在砂與砂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）砂與砂界面處的單位滲流量q多大？3. 解：(1)設所求值為，砂樣和砂樣的高度分別為和。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. 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時間內的滲水量，求土的滲透系數。4. 解：5.設做變水頭滲透試驗的粘土式樣的截面積為,厚度為滲透儀細玻璃管的內徑為，實驗開始時的水位差為，經過觀察的水位差為，實驗室的水溫為20，試求式樣的滲透系數。5. 解：因為試驗時的溫度為標準溫度，故不作溫度修正。 6. 圖3-4為一板樁打入透土層后形成的流網。已知透水土層深，滲透系數板樁打入土層表面以