水运工程地基基础考试试题库.docx

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水运工程地基基础考试试题库

水运工程试验检测工程师考试题库

土工试验及地基承载力检测

2009年交通部考试大纲

1.考试题型共有四种形式：

单选题、判断题、多选题和问答题。

多选题选项全部正确得满分，选项部分正确按比例得分，出现错误选项该题不得分。

2.《地基与基础》考试包括：

土工试验基础知识35%、土工试验25%、土工合成材料15%、现场测试25%。

土工合成材料

取样：

全部试验的试样应在同一样品中裁取，卷装材料的头两层不应取作样品，取样应尽量避免污、折痕、孔洞等，否则要放足够数量。

样品标记：

商标、生产商、供应商；型号；取样日期；要加标记表示样品的卷装长度方向；当样品两面有显著差异时，在样品上加注标记，标明卷装材料的正面或反面。

试样准备：

1.用于每次试验的试样，应从样品长度和宽度方向上均匀地裁取，但距离样品幅边至少10cm

2.试样不包含影响试验结果的任何缺陷

3.对同一项试验，应避免两个以上的试样处在相同的纵向或横向位置上

4.试样应沿着卷装长度和宽度方向切割，需要时标出卷装的长度方向

5.样品经调湿后再制成规定尺寸的试样

调湿和状态调节

1.土工织物：

试样应在标准大气条件下调湿24h，（温度20OC±2OC相对湿度65%±5%）

2.塑料合成材料：

在23OC±2OC的环境下，进行状态调节，时间不少于4h

（1）基础知识

了解：

水运工程中对土工合成材料及相关产品的要求；土工合成材料的应用范围；土工合成材料定义及其分类，土工织物滤层、土工模袋、土工格栅、土工合成材料加筋垫层定义；加筋土岸壁、模袋混凝土护坡、软体排的定义

熟悉：

相关标准中对土工合成材料的规定；土工织物及其相关产品的质量要求

掌握：

（2）单位面积质量的测定

了解：

测试方法的适用范围。

本方法适用于土工织物、土工格栅，其他类型的土工合成材料可参照执行

熟悉：

土工织物的单位面积质量要求、测试设备

仪器设备：

剪刀或切刀、天平（0.01g）、钢尺（刻度至毫米，精度为0.5mm）

掌握：

单位面积质量的测定方法；操作步骤；结果计算和评定；误差分析；注意事项。

试验步骤：

取样

调湿和状态调节

试样制备：

裁取面积为10000mm2的试样10块，剪裁和测量精度为1mm。

称量：

精度0.01g

计算：

10块试样的平均值，精确至0.1g/m2,同时计算出标准差和变异系数

（3）厚度的测定

了解：

土工布、土工膜和符合产品单层厚度的测试方法的使用范围及原理

厚度：

土工织物在承受规定的压力下，正反两面之间的距离

常规厚度：

在2kpa压力下测得的试样厚度

熟悉：

土工织物的厚度要求；测试设备

仪器设备：

基准板（面积大于2倍的压块面积）、压块（圆形，光滑、面积25cm2，重量为5N、50N、500N不等；其中常规厚度的压块为5N，对试样施加2kpa±0.01的压力）、百分表、秒表（0.1s）

试验步骤

取样

调湿和状态调节

试样制备：

裁取试样10块，试样尺寸不小于基准板的面积

测定2kpa压力下的常规厚度

擦净基准板和5N的压块，压块放在基准板上，调整百分表零点

试样放在基准板与压块之间，放下测量装置的百分表触头，接触后开始记时，30秒时读数

计算：

10块试样厚度平均值，以毫米为单位，计算到小数点后3位，修约到后2位

（4）透水性试验

了解：

测试方法的适用范围及原理

恒水头垂直渗透性能试验：

适用于土工织物和复合土工织物

熟悉：

垂直渗透仪的基本组成、操作方法

恒水头渗透仪的组成

1.渗透仪夹持器：

最小直径50mm

2.溢流和水位调节装置，能够保持试件两测能达到250mm恒定水头

3.水头高度的测量装置，精确到0.2mm

掌握：

测定方法；操作步骤；结果计算和评定；误差分析；注意事项

试验步骤：

1.取5块和试验仪器相适应的试样，置于含0.1%V/V的烷基本硫磺纳湿润剂的水中，浸泡至少12h

2.将饱和试样装入夹持器，过程中防止空气进入，有条件时宜在水下装样，并使所有的接触点部漏水

3.向渗透器注水，直到试样两侧达到50mm的水头差。

关掉供水，如果试样两侧的水头在5min内部未能平衡，查找是否有未排除干净的空气，重新排气，并在报告中注明。

4.调整水流，使水头差达到70mm±5mm记录此值，精确到1mm。

待水头稳定30s后，在规定时间周期内，用量杯收集渗透水量，体积精确到10ml，时间精确到s。

收集渗透水量至少1000ml，时间至少30s

5.分别对最大水头差0.8、0.6、0.4、和0.2倍的水头差，从最高到最低流速，记录响应的渗透水量和时间

6.记录水温，精确到0.2OC

计算流速指数：

1.计算20OC时的流速v20=V*RT/A*t=渗透水体积*水温修正系数/试样过水面积*所用时间

2.计算不同水头下的流速：

用计算法或图解法求出5个试样50mm水头差的流速值，给出平均值和最大值、最小值。

平均值为该样品流速指数，精确到1mm/s

3.实际水温下垂直渗透系数:

k=v/i=vδ/

4.20OC时的透水率：

θ20=k20/δ=v20/△h

i：

土工织物上下两侧的水力梯度

δ：

土工织物试样厚度

△h：

对土工织物施加的水头差`

（5）有效孔径的测定

了解：

各种有效孔径的测试方法及原理

孔径：

以通过其标准颗粒材料的直径表征的土工织物的孔眼尺寸。

有效孔径（Oe）：

能有效通过土工织物的近似最大颗粒直径.例如O90表示土工织物中90%的孔径低于该值。

熟悉：

干筛法和湿筛法的特点和适用范围；仪器及用具

干筛法适用于土工织物和复合土工织物

仪器：

筛子、标准振筛机、标准颗粒材料、天平0.01g/200g、秒表

掌握：

干筛法和湿筛法的操作步骤；结果计算和评定；误差分析；注意事项

1．将标准颗粒材料和试样同时放在标准大气条件下进行调湿平衡

2．将同组5块试样平整、无皱褶地放入能支撑试样而不致下凹的支撑筛网上，从较细粒径规格的标准颗粒中称50g，均匀地撒在土工织物表面上

3．开动振筛机，摇筛试样10min

4．称量通过试样进入接收盘的标准颗粒材料质量，精确至0.01g

5．更换新的一组试样，用较粗的规格粒径的标准颗粒材料重复上述步骤，直至取得不少于三组连续分级标准颗粒材料的过筛率，并有一组的过筛率达到或低于5%

6．计算过筛率

7．以每组标准颗粒材料粒径的下限值作为横坐标（对数坐标），相应的平均过筛率作纵坐标，描点绘制过筛率与粒径的分布曲线。

找出曲线上纵坐标10%所对应的横坐标值即为O90，5%对应的为O95。

读取2位小数。

（6）拉伸试验

了解：

土工布宽条拉伸试验，土工布窄条拉伸试验和土工膜拉伸实验方法和适用范围

熟悉：

条样试验；隔距长度、夹持长度；标记长度；伸长和伸长率；最大负荷及其伸长率；剪切条样和拆纱条样；断裂强力及其伸长率；拉伸试验机的结构。

名义夹持长度：

用伸长计测量时名义夹持长度：

在试样的受力方向上，标记的两个参考点间的初始距离一般为60mm

用夹具的位移测量时名义夹持长度：

初始夹具间距离，一般为100mm

隔距长度：

试验机上下两夹持器之间的距离，即为名义夹持长度2

预负荷伸长：

在相当于最大负荷1%的外加负荷下，所测得的夹持长度的增加值

实际夹持长度：

名义夹持长度加上预负荷伸长

伸长率：

试验中试样实际夹持长度的增加与实际夹持长度的比值

无纺类土工织物，将试样宽为200mm±1mm（不包括边缘）

机织类土工织物，将试样剪切220mm宽，然后从试样的两边拆去树木大致相等的边线以得到200mm±1mm的名义试样宽度

掌握：

土工布宽条拉伸试验、土工布窄条拉伸试验和土工膜拉伸试验方法的操作步骤；结果计算和评定；误差分析；注意事项

试验步骤：

1.拉伸试验机的设定：

夹具的隔距调至100mm±3mm；使断裂负荷在满量程的30%~90%；拉伸速率为名义夹持长度的（20%±1%）

2.夹持试样：

湿态试样从水中取出3min内试验

3.试样预张：

相当于最大负荷的1%预张力，记录夹持长度增加值

4.测定拉伸性能

（7）摩擦特性试验

了解：

直剪摩擦试验的原理和适用范围

熟悉：

直剪仪的组成

直剪仪：

有接触面积不变和接触面积递减（标准土样直剪仪）

组成：

剪切盒：

1）接触面积不变剪切盒：

盒内部尺寸不小于300mm×300mm，盒厚至少应为盒长的50%。

试验土工隔栅时，最小尺寸还应该增加。

剪切盒下部为刚性滑板，滑板的长度至少为剪切盒长度加上试样尺寸的16.5%

2）接触面积递减剪切盒：

上下剪切盒大小相等，尺寸至少为300mm×300mm

刚性滑板

水平力加载装置：

用于推动下剪切盒水平方向恒速位移，位移速率1mm/min±0.2mm/min

施加法向力的装置：

在下剪切盒位移过程中法向力始终保持垂直，精度：

2%

测定剪切力和相对位移的装置：

1）剪切力测量装置精度为0.5%

2）相对位移测量装置精度为0.02mm

试样基座：

用于放置试样，可为土质、硬木质基座、表面粒度为P80的氧化铝标准基座或其他刚性基座。

标准沙土：

如试验中细砂有流失，砂土级配必须重新校正，可以对砂土加水以避免沙粒分离，含水率不得超过2%。

应使用标准土样直剪仪测量沙土在不同法向压力下的最大剪应力及内摩擦角

掌握：

土样（分标准砂和现场土）和土工布的制备；试验操作步骤；结果计算和评定；误差分析；注意事项

试验步骤：

试样制备：

每个被测试方向取4块试样。

样品两面不同，则每面4块试样。

调湿和状态调节

1）各点试样与基座之间用胶粘合et（P80氧化铝标准摩擦基座可部粘合）

2）安装上剪切盒：

用预先称准质量的标准砂土填充上剪切盒，装填厚度50 mm，压密后的干密度为1750kg/m3

3）安装水平力加载仪、位移测量仪，并对试样施加50kpa的法向压力

4）施加水平荷载使上下盒之间作1mm/min±0.2mm/min的相对位移，连续或间隔测量剪切力T，同时记录对应的相对位移△L，间隔时间为12s，开始可视情况加密，直至达到剪切面长度的16.5%

5）卸下试样检查记录是否发生伸长、褶皱或损坏

6）在100kpa\150kpa\200kpa法向应力下再各试验一块试样

计算：

1.法向应力：

σ=P/A=法向力/接触面积

2.剪应力：

τ=T/A=剪切力/接触面积使用接触面积递减的仪器，每次计算应使用最大剪切力出现时相对应的实际接触面积

根据剪应力和对应的相对位移作图，求出每块试样的最大剪应力，不出现峰值时取位移量为剪切面积长度的10%时的剪应力作为最大剪应力。

对于4个试样，根据最大剪应力和对应的法向应力作图，通过各点作出最佳拟合直线，直线和法向压力轴之间的夹角即为土工织物和砂土的摩擦角，最大剪英里轴上的截距为土工织物和砂土的表观粘聚力

计算摩擦比fg=τmax/τsmax

τmax在不同法向应力下的最大剪应力

τsmax在不同法向应力下的标准砂土的最大剪应力

第一章土工基础知识

1、土的形成

我国的土大部分形成于第四纪或是新第三纪时期，按照地质营力和沉积条件可分为残积土（风化后在原处）和运积土。

根据来源分为有机土和无机土，当土中有机质含量大于5％-10％时会对工程产生不利影响。

岩石可分为：

岩浆岩、沉积岩、变质岩

2、土的组成

土由固相、液相和气相三相部分组成。

1）固相：

土由原生矿物（石英云母长石等）和次生矿物（高岭石蒙脱石等）组成，通过颗粒分析试验可以对土的级配进行确定，级配好的土压实度高、渗透性小、强度高。

2）液相：

分为结合水（吸附在颗粒表面）和自由水两种。

结合水：

物理化学作用，对细粒土的影响大。

自由水：

分为毛细管水和重力水。

毛细管水的作用是表面张力和重力。

重力水可以传递动水和静水压力，但不能承受剪力。

含水率测得是两者含量之和。

3）气相：

开口和闭口气泡。

闭口气泡使得土的渗透性减小，弹性增大，承载力降低，密度减小，变形缓慢。

3、国家标准《土的工程分类》规定:

采用粗细粒统一体系分类法。

工程用土主要是按照土的工程性质（如粒径、级配、塑性、有机质/压缩性等）进行分类。

其中主要性质有：

（1）颗粒粒径

工程上将相近粒径的土合成一组叫粒组，其中大于0.075mm的叫粗粒，其性质主要取决于粒径大小和级配。

小于0.075mm的叫细粒，其性质主要取决于矿物组成。

（2）塑性指数（Ip=Wl-Wp）

塑性指数相同，土的性质不一定相同，因为随着液限的变化土的性质变化也很大。

作为建筑地基的土，其分类可见教材第6页，要注意粒径和塑性指数对土分类的影响。

如细粒土分类的依据有粒径、塑性指数、稠度。

《港口工程地质勘察规范》（JTJ240-97）规定：

按颗粒级配或塑性指数分为碎石土、砂土、粉土和粘性土

碎石土

按照大于2mm粒径进行再分类

砂土

按照小于2mm粒径进行再分类，用Cc、Cu表示组成特征（颗粒级配），密实度可由标贯击数判定。

粉土

按照大于0.075mm粒径和粘粒含量以及塑性指数（小于10）进行再分类。

（冻胀最严重）

粘性土

按照小于0.075mm粒径以及塑性指数（大于10）进行再分类。

天然含水率大于液限，天然孔隙比大于1.0的粘性土为淤泥性土

填土

由人类活动堆积的土

塑性图（细粒土分类）：

液限为横坐标，塑性指数为纵坐标。

有机土的测定:

（1）有机质呈黑色、青黑色或暗色，有臭味，弹性和海绵感。

（2）将试样放在105-110烘箱中，如试样的液限小于烘前的液限1/3时，试样为有机质。

需要说明的是：

各种分类法中没有软土、冻土、盐渍土的称谓，也没有有机土、砂、石料等。

4、土的结构

土粒可分为三种类型：

单粒结构：

在动力作用下易液化，如粉土。

絮凝结构：

孔隙大，对扰动敏感。

片堆结构：

各向异性。

5、土的物理性质指标

是最基本的工程特征，是衡量土的工程性质的关键。

（1）三相指标：

土的物理指标分为2类指标

试验指标（天然密度ρ、含水率W、土粒比重Gs）

换算指标（孔隙比、孔隙率、饱和度）

1）天然密度ρ：

总质量与总体积之比。

2）饱和密度ρsat：

孔隙全为土水的质量与总体积之比

3）浮密度ρ’：

土粒质量与同体积的水质量之差与总体积之比（饱和密度－1）

4）干密度ρd：

土粒质量与总体积之比，是填土施工的控制指标。

饱和密度>天然密度>干密度>浮密度

5）含水率w：

水的质量与土粒质量之比。

6）土粒比重Gs：

土粒质量与同体积4摄氏度水的质量之比，数值上等于土粒密度。

7）孔隙比e：

孔隙体积与土粒体积之比（e=Gs/ρd－1=土粒比重/干密度－1）

8）孔隙率n：

孔隙体积与总体积之比（n=e/（1+e））

9）饱和度Sr：

水体积与孔隙体积之比.（含水率小并不意味着饱和度小）

注意：

孔隙体积＝充水的孔隙和未充水孔隙体积

土的空隙体积为零不能说明土的密度最大。

不同土样（甲、乙）含水率与饱和度没有关系。

（2）无粘性土的相对密度

一般采用相对密度来衡量土的松紧程度

emax-e0最大孔隙比-天然孔隙比

Dr=__________=____________________

emax-e0最大孔隙比-最小孔隙比

由三相指标换算可得相对密度的实用表达式：

（天然干密度-最小干密度）最大干密度

Dr==______________________________________

（最大干密度-最小干密度）天然干密度

按相对密度区分土：

疏松土：

0＜Dr≤1/3上面那个应该这样说：

DR大于零小于等于1/3

中密土：

1/3＜Dr≤2/3DR大于三分之一，小于等于二分之三

密实土：

2/3＜Dr≤1

（3）粘性土的稠度

三个界限含水量：

液限（流动状态与可塑状态的分界含水量）、塑限（可塑状态与半固体状态的分界）、缩限（半固体状态与固体状态的分界）。

土从液限到缩限体积是不断减小的，缩限以后不再改变。

根据三个界限求得的指数为：

塑性指数和液性指数。

塑性指数：

Ip=WL-Wp，用整数表示（如15），可用来判别粘性土的分类。

其值越大表示越具有高塑性，粘粒含量越多。

•

液性指数：

IL=（W-Wp）/Ip

可判别粘性土状态。

坚硬：

IL≤0;可塑：

0

IL>1.0

含水率与软硬程度无关。

6、土中水的运动规律

1）土的毛细性：

水的毛细作用主要存在于0.002－0.5mm的孔隙中，如细砂土、粉土、湿砂中。

湿砂土表现出的假粘聚力湿由于毛细压力形成的，不同于粘性土的粘聚力。

2）土的渗透性：

达西定律（V=ki）：

指水在土中的渗透速度与水力坡降成正比。

认为渗透属于层流，一般只适用于砂性土。

对于粘性土由于存在结合水的粘滞作用，需要加入起始水力坡降进行修正（V=k（i-io））。

当渗透力向上时，常常造成流砂、管涌等危害。

3）冻土现象主要是指土体冻结时地面膨胀的冻胀现象和融化后土体强度急剧降低的冻融问题。

例题1已知土样体积V＝37.5，湿土重Mo＝0.6711N，烘干后重M＝0.4915N，比重Gs=2.68，计算孔隙比和饱和度。

解：

公式：

e=Gs/ρd－1；ρd＝ρ/（1＋W）;W=M水/M干土；

Sr=V水/V孔隙；Gs＝M干土/V土粒；

可求得：

（1）W=M水/M干土＝（0.6711－0.4915）/0.4915=36.5%

ρd＝ρ/（1＋W）=67.11/37.5（1+0.365）=1.311

e=Gs/ρd－1=2.68/1.311-1=1.04

（2）V水=67.21-49.25=17.96

V土粒＝M干土/Gs=49.15/2.69=18.27

V孔隙＝V-V土粒=38.4-18.27=20.13

Sr=V水/V孔隙=17.96/20.13=89.22%

例题2某细粒湿土质量为190g，烘干后为145g，土样液限为36％，塑限为18％，则求土塑性指数、液性指数、状态并命名。

解：

（1）塑性指数Ip=36%-18%=18命名为粘土。

（2）液性指数

（3）含水率W=（190-145）/145=31.03%

Il=（W-Wp）/Ip=（31.03%-18%）/18%=0.72为可塑状态。

•1、某1.5m3的土样，重度为17.5KN/m3，含水率30％，土粒重度27KN/m3，则土粒体积为多少？

（0.748m3）

2、若土样孔隙体积为土粒体积的0.95倍，若土样孔隙为水充满时（若土粒重度为27KN/m3），土样重度为多少?

（13.8KN/m3）

3、土样含水率15％，干重度16KN/m3，孔隙率0.35，天然重度10KN/m3，求饱和度。

（68.5％）

•4、土的天然密度为1.7g/cm3，含水率22.2％，土粒比重2.727g/cm3，求孔隙比，孔隙率，饱和度。

（0.96，49％，62.9％）

•5、含水率为4％的湿砂100kg，其中水的重量多少？

7、土样和试样制备

了解：

土样的采样和试样的制备过程

熟悉：

原状土样与扰动土样的概念

掌握：

原状土样取土、运输、保管应满足的要求

为保证试验成果的可靠性，要统一土样试样的制备方法和程序。

试样质量不是越大越好。

一般室内土工试验的土样粒径均需小于60mm的扰动土，并以含水率和密度作为控制指标。

原状土：

用铁皮筒或取土器（直径大于100mm）取土。

扰动土：

用四分法取样。

（1）原状土试样制备

注意：

环刀内壁涂凡士林；环刀下压方向与天然土层方向一致；不立即进行试验时应保湿存放。

余土进行含水量测定。

平行试验或同一组试件的密度差值不大于0.03g/cm3，含水量差不得大于2%

（2）扰动土试样制备

1）碾压过筛加水浸润一昼夜备用，砂性土可酌量缩短

物理性质试验（液塑缩限）过0.5mm；

水理及力学性质试验（如直剪无侧限）过2mm：

击实试验过5mm。

2）试样制备：

击样法：

就是根据环刀体积算出所需土样数量，用单层或三层法击实。

压样法：

就是用静力压到所需密度，粘性土压时最好有排气孔和透水石。

两种方法对力学性质有一定的影响。

（3）试样饱和根据土的性质选用饱和方法

1）浸水饱和法：

砂性土

2）毛细管饱和法：

渗透系数大于10-4cm/s的土，注意上下两端放滤纸和透水石，水面不要淹没试样，时间不少于2昼夜。

3）抽气饱和法：

渗透系数小于等于10-4cm/s的土（粘性土），需要凡士林密封，抽真空达到一个大气压力值时开始注水，注水过程真空保持不变，待水淹没饱和器停止抽气，粘性土需静置10小时，饱和度不应低于95％。

需要掌握试样加水量的计算

饱和度的计算加水量的计算

•第二章含水量及界限含水量试验

土工试验分为室内和现场试验。

含水量是施工质量控制的重要依据，界限含水量可用来计算塑性指数和液性指数，也是粘性土分类和估计地基承载力的依据。

可以判断土体状态和塑性范围。

1、含水量试验（试验步骤）

（1）烘干法：

适用于粘性土，砂性土及有机质土

设备：

烘箱、天平（感量0.01g）、干燥器

数量：

15—30克，砂土稍多些。

温度：

105—110，有机土（含量大于5％）在65—70度烘干，结果一般比实际偏大。

时间：

粘性土大于8小时，砂土大于6小时。

烘干后放入干燥器冷却。

（2）酒精法

适用于现场。

土样：

粘土10g左右、砂土20~30g。

燃烧3次。

结果略低于烘干法。

试验结果精确到0.1％（如15.2％）

测定原状土样的物理力学指标时，含水率可用重塑土样的含水率。

（一）、烘干法

1、定义和适用范围

（1）土的含水量是在105~110℃下烘至恒量时所失去的水分质量和达恒量后干土质量的比值，以百分数表示，本法是测定含水量的标准方法。

（2）本试验方法适用于粘质土、粉质土、砂类土和有机质土类。

2、仪器设备

（1）烘箱：

温度能保持105~110℃。

（2）天平：

感量0.01g。

（3）其它：

干燥器、称量盒等。

3、试验步骤

（1）取具有代表性试样，细粒土15~30g；砂粒、有机土为50g称质量，称量结果即为湿土质量。

（2）揭开盒盖，将试样在温度105~110℃下烘干，烘干时间细粒土不得少于8h，对砂类土不得少于6h。

（3）将烘干后的试样取出，放入干燥器冷却，称质量准确至0.01g。

4、结果整理

按下式计算含水量：

式中：

ω——含水量%

m——湿土质量g

ms————干土质量g

本法须进行二次平行试验，取其算术平均值，允许平行差值如下表：

含水量（%）

允许平行差值（%）

＜5

0.3

＜40

≤1

＞40

≤2

（二）、酒精燃烧法

1、目的和适用范围

本试验方法适用于快速简易测定细粒土（含有机质的除外）的含水量。

2、仪器设备

（1）称量盒

（2）天平：

感量0.01g。

（3）酒精：

纯度95%。

（4）滴管、火柴、调土刀等。

3、试验步骤

（1）取具有代表性试样，称湿土质量。

（2）用滴管将酒精注入放有试样的称量盒中，直至盒中出现自由液面为止。

（3）点燃盒中酒精，燃至火焰熄灭。

（4）将试样冷却数分钟，重新燃烧两次。

（5）称干土质量准确至0.01g。

4、结果整理

按下式计算含水量：

式中：

ω——含水量，%

m——湿土质量g

ms————干土质量g

本法须进行二次平行试验，取其算术平均值，允许平行差值如下表：

含水量（%）

允许平行差值（%）

＜5

0.