土木工程类专业案例分类模拟试题与答案岩土工程勘察五.docx

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土木工程类专业案例分类模拟试题与答案岩土工程勘察五

土木工程类专业案例分类模拟试题与答案岩土工程勘察（五）

一、论述题

1.四个坝基土样的孔隙率n和细颗粒含量pc（以质量百分率计）如下，试按《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287—1999）判别下列哪项的土的渗透变形的破坏形式属于管涌。

（1）A.n1＝20.3%；Pcl＝38.1%；

（2）n2＝25.8%；Pc2＝37.5%；

（3）n3＝31.2%；Pc3＝38.5%；（4）n4＝35.5%；Pc4＝38.0%。

答案：

根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287—1999）流土的管涌应根据土的细粒含量，按下列方法判别

式中：

Pc——土的细粒颗粒含量，以质量百分率计（%）；

n——土的孔隙率（%）

符合（4）项，土的渗透变形的破坏形式属管涌。

2.某河流，河水深2m，河床土层为细砂，其ds＝2.7，e＝0.8，抽水管插入土层3m，管内进行抽水，试问管内水位降低几米会引起流砂?

答案：

当渗流力J等于土的浮重度γ＇时，土处于产生流砂临界状态。

渗流力和水力梯度i的大小成正比。

水力梯度i为单位渗流长度上的水头损失

当水位降低2.83m时会产生流砂。

3.某钻孔进行压水试验，钻孔半径r＝0.5m，试验段位于水位以上，采用安设在与试验段连通的侧压管上的压力表测得水压力为0.75MPa，压力表中心至压力计算零线的水柱压力为0.25MPa，试验段长5.0m，试验时稳定流量为50L/min·m2，试验段底部距离隔水层厚度大于5m，试求单位吸水量和土层渗透系数。

答案：

根据《工程地质手册》第3版第九篇第三章第三节压水试验，如图所示。

压力计算零线（0-0）确定：

地下水位位于试验段以下时以通过试验段的l/2处的水平线作为压力计算零线。

自压力表中心至压力计算零线的距离的水柱压力为pz值，/为试验段长度，压水试验总压力。

p＝pb+pz－ps

式中：

P——压水试验总压力（MPa）；

Pb——压力表压力（MPa）；

pz——水柱压力（MPa）；

Ps——单管柱栓塞自压力表至柱塞底部的压力损失（N/cm2）。

p＝0.75+0.25－0＝1.0MPa

（1）单位吸水量W指该试验每分钟的漏水量与段长和压力乘积之比

式中：

W——单位吸水量[L/（min·m2）；

Q——钻孔压水稳定流量（L/min）；

l——试验段长度（m）；

P——该试段压水时所加的总压力（MPa）。

（2）当试验段底部距离隔水层的厚度大于试验段长度时，土层渗透系数

式中：

r——钻孔半径，其余符号同前。

4.某欠固结黏土层厚2.0m，先期固结压力pc＝100kPa，平均自重应力p1＝200kPa，附加压力△p＝80kPa，初始孔隙比e0＝0.7，取土进行高压固结试验结果见表，试计算：

（1）土的压缩指数；

（2）土层最终沉降。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　题1-75表

压力p（kPa）

25

50

100

200

400

800

1600

3200

孔隙比e

0.916

0.913

0.903

0.883

0.838

0.757

0.677

0.599

答案：

e-lgp曲线直线段的斜率为土的压缩指数

（2）欠固结土层的最终沉降量

5.某建筑场地土层为稍密砂层，用方形板面积0.5m2进行载荷板试验，压力和相应沉降见表，试求变形模量（土泊松比μ＝0.33）。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　题1-7表

压力p（kPa）

25

50

100

125

150

175

200

225

250

275

沉降s（mm）

0.88

1.76

3.35

4.41

5.30

6.13

7.25

8.00

10.54

15.80

答案：

根据压力和沉降量可以绘制p-s曲线见图。

由p-s曲线，按《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）地基承载力特征值确定方法。

s/b＝0.01～0.015（s为沉降量，b为压板宽度）所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的一半。

s/b＝0.0l，s＝0.01×b＝0.0l×0.707＝7.07mm

s＝7.07mm，所对应荷载力fak＝195kPa，最大加载的一半为137.5kPa，所以地基承载力特征值fak＝137.5kPa，对应的沉降s＝4.5mm。

根据《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001），地基土变形模量

式中：

E0——地基土变形模量；

I0——承压板形状系数，方板I0＝0.886；

μ—泊松比，砂土μ＝0.33；

d——承压板边长或直径，b＝0.707m；

p——地基土承载力特征值（kPa）；

s——与p对应的沉降（mm）。

6.某建筑物为条形基础，埋深1.5m，地基土重度γ＝18kN/m3，修正后地基承载力特征值fa＝200kPa，作用于基础顶面的竖向荷载Fk＝400kN/m，地基无明显软弱或坚硬下卧层，进行该工程详勘时，试确定勘探孔深度。

答案：

基底平均压力

（2）计算条基宽度

（3）确定勘探孔深度

根据《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）第4.1.18条，该工程勘探孔深度应为

2.35×3+1.5＝8.6m

7.某矩形基坑采用在基坑外围均匀等距布置多井点同时抽水进行降水，井点围成的矩形平面尺寸为50m×80m,按无压潜水完整井进行降水设计，已知含水层厚度H＝20m,单井影响半径R＝100m，渗透系数k＝8m/d，如果要求水位降深s＝4m，试计算井点系统降水涌水量。

答案：

根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120—1999），涌水量矩形基坑等效半径r0

r0＝0.29（a+b）＝0.29×（50+80）＝37.7m

影响半径

R＇＝R+r0＝100+37.7＝137.7m

8.某土石坝坝基表层土的平均渗透系数为k1＝10-5cm/s，其下的土层渗透系数为k2＝10-3cm/s，坝下游各段的孔隙率见表，设计抗渗透变形的安全系数采用1.75，试判断实测水力比降大于允许渗透比降的土层分段。

　　　　　　　　　　　　　　　允许渗透比降计算表　　　　　　　　题1-23表

地基土层分段

表层土的土粒比重Gs

表层土的孔隙率n

实测水力比降Ji

表层土的允许渗透比降

I

2.70

0.524

0.24

II

2.70

0.535

0.43

III

2.72

0.524

0.41

IV

2.70

0.545

0.48

答案：

根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287—99）土的渗透变形判别的土允许冰力比降的确定，流土型的流土临界水力比降为

Jcr＝（Gs－1）（1－n）

式中：

Jcr——土的临界水力比降；

Gs——土的颗粒密度与水的密度之比；

n——土的孔隙率（%）。

I段

Jcr＝（Gs－1）（1－n）＝（2.7－1）×（1－0.524）＝0.8092

允许渗透比降J＝Jcr/k＝0.8092/1.75＝0.46＞实际Ji＝0.42。

II段

Jcr＝（2.7－1）×（1－0.535）＝0.7905

允许J＝Jcr/k＝0.7905/1.75＝0.45＞实际Ji＝0.43。

III段

Jcr＝（2.72－1）×（1－0.524）＝0.8187

允许J＝Jcr/k＝0.8187/1.75＝0.47＞实际Ji＝0.41。

IV段

Jcr＝（2.7－1）×（1－0.545）＝0.7735

允许J＝0.7735/1.75＝0.44＜实际Ji＝0.48。

所以IV段实际水力比降大于允许渗透比降。

9.某钻机取土器管靴外径Dw＝89mm，刃口内径De＝82mm，试问该取土器属厚壁还是薄壁取土器?

答案：

该取土器的面积比为

根据《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）取土器技术标准，面积比在13%～20%范围，属厚壁取土器。

10.在裂隙岩体中滑面S倾角为30°，已知岩体重力为1200kN/m，当后缘垂直裂隙充水高度h＝10m时，试求下滑力。

答案：

根据《铁路工程不良地质勘察规程》（TB10027—2001）当滑面呈直线形时，滑坡稳定系数可按题1-22图计算。

式中：

C——滑面物质的黏聚力（kPa），用直接快剪或三轴固结不排水剪求得；

A——单位滑体滑面的面积（m2）；

W——单位滑体所受的重力（kN）；

u——孔隙水压力（kPa）；

υ——裂隙静水压力（kPa）；

γw——水的重度（kN/m3）；

γ——岩体的重度（kN/m3）；

zw——裂隙充水高度（m）；

H——滑坡脚至坡顶高度（m）；

z——坡顶至滑坡面深度（m）；

α——坡角（°）；

β——结构面倾角（°）。

下滑力T＝Wsinβ+Vcosβ

式中：

V——后缘垂直裂缝的静水压力。

T=1200×sin30°+500cos30°

=1200×0.5+500×0.866

=600+433=1033kN/m

11.某饱和黏性土试样在三轴仪中进行压缩试验，σ1＝480kPa，σ3＝200kPa，土样达极限平衡状态时，破坏面与大主应力作用面的夹角af＝57°，试求该土样抗剪强度指标。

答案：

该土样达极限平衡状态时的抗剪强度指标

ψ＝24°，c＝0.668kPa

12.某基坑深6.0m，土层分布为粉土、砂土和基岩，粉土γsat＝20kN/m3，砂土层含有承压水，水头高出砂土顶面7.0m，为使基坑底土不致因渗流而破坏，试求坑内水位应多高?

答案：

h≥1.0m，坑内水位≥1.0m，基坑不会因渗流而破坏。

13.在钻孔内做波速测试，测得中等风化花岗岩岩体的压缩波速度Vp＝2777m/s，剪切波速度Vs＝1410m/s，已知相应岩石的压缩波速度Vp＝5067m/s，剪切波速度Vs＝2251m/s，质量密度γ＝2.23g/cm3，饱和单轴抗压强度Rc＝40MPa，试求该岩体基本质量指标（BQ）及质量级别。

答案：

根据《工程岩体分级标准》（GB50218—94）第4.2条

BQ＝90+3Rc+250Kv

岩体完整系数Kv＝（Vpm/Vpr）2

式中：

Vpm——岩体弹性纵波波速；

Vpr——岩石弹性纵波波速。

当Rc＞90Kv+30时及Rc＝40＜90×0.3+30＝57，Rc取40MPa；

当Kv＞0.04Rc+0.4时Kv＝0.3＜0.04×40+0.4＝2，Kv取0.3。

BQ＝90+3Rc+250Kv＝90+3×40+250×0.3＝210+75＝285

根据规范GB50218—94表4.1.1该岩体基本质量级别为IV级。

14.某地地层构成如下：

第一层为粉土5m，第二层为黏土4m，两层土的天然重度均为18kN/m3，其下为强透水砂层，地下水为承压水，赋存于砂层中，承压水头与地面持平，试求在该场地开挖基坑不发生突涌的临界开挖深度。

答案：

地下水承压水头与地面持平，坑外水压力为

γwH＝10×9＝90kPa

坑内土自重压力为

γ（H－h）＝18×（9－h）

式中：

h——坑的深度。

为了确保基坑坑底渗流稳定，即不突涌，坑内、外压力应平衡

γwH＝γ（H－h）

90＝18×（9－h）

基坑临界开挖深度为4.0m。

15.现场取环刀试样测定土的干密