2014411《土力学》习题课

1《土力学》习题课第一、二章：1．什么是基岩？什么是覆盖层？答：基岩是指在水平和竖直两个方向延伸很广的各类原位岩石；覆盖土是指覆盖于基岩之上各类土的总称。2．土的三个重要特点是什么？答：①散体性；②多相性；③自然变异性。3．土的粒度成分或颗粒级配常用的测定方法有?会根据土粒级配曲线，判断图例的均匀性与级配是否良好。答：（粒径大于0.075mm）筛分法试验；（粒径小于0.075mm）沉降分析法。曲线较陡，表示粒径大小相差不多，土粒较均匀，级配不良。4．土中水的分类。对粘性土的粘性特征和工程性质有很大影响的土中水是___毛细水_____。土中水=结合水+自由水；结合水=强结合水+弱结合水；自由水=重力水+毛细水。5．粘土矿物蒙脱石、伊利石和高岭石中，吸水性最强的是：蒙脱石（蒙伊高）。6．土的三个基本三相比例指标是：_______。各比例指标的定义。浮重度、饱和重度与土粒比重之间的换算。答：土粒相对密度ds，土的含水量ω，土的密度ρ。7．塑性指数、液性指数大小说明了什么。答：塑性指数Ip=ωL（液限）+ωp（塑限），液性指数ＩＬ＝（ω－ωp）／Ip。塑性指数愈大，土处于可塑状态的含水量范围也愈大；液性指数愈大，土质愈软，反之，土质愈硬。8．相对密实度的概念，根据相对密实度划分砂土的密实度。答：相对密实度是无粘性土最大孔隙比与天然孔隙比之差和最大孔隙比与最小孔隙比之差的比值。Ｄｒ＞２／３为密实，２／３＞＝Ｄｒ＞１／３为中密，Ｄｒ＜＝１／３为松散。9．P61习题2-3，2-42-3、某原状土样的密度为1.85g/cm3，含水量为34%，土粒相对密度为2.71，试求该土样的饱和密度、有效密度和有效重度（先推导公式然后求解）。解：（1）VVmWVssatWSmmmSWmm设1Sm1VWSSSVmdWSWSSSddmV123WSSWSSWWsatcm/87g.1171.20.341171.285.1d11d11d111d11111WSd有（2）3'/87.0187.1cmgVVVVVVVmVVmWsatWVSsatWVWVWSSWSS（3）3''/7.81087.0cmkNg或3'3/7.8107.18/7.181087.1cmkNcmkNgWsatsatsat2-4、某砂土土样的密度为1.77g/cm3，含水量9.8%，土粒相对密度为2.67，烘干后测定最小孔隙比为0.461，最大孔隙比为0.943，试求孔隙比e和相对密实度Dr，并评定该砂土的密实度。解：（1）设1SVedemmemmVmWSSSWS1111整理上式得656.0177.1167.2098.0111WSde（2）595.0461.0943.0656.0943.0minmaxmaxeeeeDr（中密）第三章：10．达西定律ｑ＝ｋＡｉ，ｋ为土的渗透系数，ｑ为单位渗水量，ｉ为水力梯度⊿ｈ／Ｌ。11．流网：由流线和等势线所组成的曲线正交网络。对于各项同性渗流介质，流网具有以下特征：①流线与等势线互相正交；②流线与等势线构成的各个网格的长宽比为常数；③相邻的等势线之间的水头损失相等；④各个流槽的渗流量相等。12．土中水的渗流，对土中有效应力的影响。答：当土中水向下渗流时，土中有效应力增大；反之，土中有效应力减小。13．在向上渗流作用下，土体可能发生的渗透变形形式主要有流砂和管涌两种。什么是流砂，什么是管涌？流砂：在向上的渗流力作用下，粒间有效应力为零，颗粒群发生悬浮、移3动的现象；管涌：在水流渗透作用下，土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动，以至流失；随着土的孔隙不断扩大，渗流速度不断增加，较粗的颗粒也相继被水流逐渐带走，最终导致土体内形成贯通的渗流管道，造成土体坍塌。14．管涌的发生，除具有一定的水力条件外，还与几何条件有关，下列叙述正确的是（2）。（1）不均匀系数Cu10的土比Cu10的土更容易发生管涌；（2）不均匀系数Cu10的土比Cu10的土更容易发生管涌；（3）与不均匀系数Cu没有关系15．渗透力的公式。16．成层土的水平渗透性主要受（1）所控制。（1）最透水层；（2）最不透水层；（3）全部土层17．成层土的水平渗透系数一般（1）其铅直渗透系数。（1）大于；（2）等于；（3）小于18．习题3-83-8、某渗透试验装置如图3-23所示。砂Ⅰ的渗透系数scmk/10211；砂Ⅱ的渗透系数scmk/10112，砂样断面积A=200cm2，试问：（1）若在砂Ⅰ与砂Ⅱ分界面出安装一测压管，则测压管中水面将升至右端水面以上多高？（2）砂Ⅰ与砂Ⅱ界面处的单位渗水量q多大？解：（1）ALhkALhk22212160整理得2221)60(hkhkcmkkkh4010110210260601112112所以，测压管中水面将升至右端水面以上：60-40=20cm（2）scmALhkAikq/20200404010131222222第四章19．土的自重应力的计算。习题4-8.P1184-8、某建筑场地的地层分布均匀，第一层杂填土厚1.5m，3/17mkN；第二层粉质黏土厚4m，3/19mkN，73.2sG，%31，地下水位在地面下2m深处；第三层淤泥质黏土厚8m，3/2.18mkN，74.2sG，%41；第四4层粉土厚3m，3/5.19mkN，72.2sG，%27；第五层砂岩未钻穿。试计算各层交界处的竖向自重应力c，并绘出c沿深度分布图。解：（1）求'111'GsGGGGWWGWVWVVWSWSWSSWWSWWSWSSWSS由上式得：3'2/19.9mkN，3'3/20.8mkN，3'4/71.9mkN，（2）求自重应力分布kPahc5.25175.1111kPahc0.355.0195.25h211‘水kPac17.675.319.90.35h4'2c2’水kPac132.7788.2067.17h33c23’kPac90.161371.9132.77h44c34’kPa9.3063.08.03.5Wc44不透水层20．水位升降对土中自重应力的影响。水位上升，地基中有效自重应力降低；水位下降，地基中有效自重应力增加。21．变形模量随深度增大的地基，将发生应力集中现象。上层为坚硬土层、下层为软土层的双层地基发生应力扩散现象。22．设置在地面上的基础，其基底压力pＣ基底附加应力p0。A.大于B.小于C.等于23．（P115）均布条形荷载下地基中附加应力的分布规律。例：地基中附加应力σx影响的范围Ａ，基础下地基侧向变形主要发生在浅层。A.较浅B.较深C.基础两侧D.基础的边缘24．习题4-10。P1184-10、某矩形基础的底面尺寸为4m×2.4m，设计地面下埋深为1.2m（高于天然地面0.2m），设计地面以上的荷载为1200kN，基底标高处原有土的加权平均重度为18kN/m3。试求基底水平面1点及2点下各3.6m深度M1点及M2点处的地基附加应力Z值。解：（1）基底压力kPaAGFp149202.14.241300（2）基底附加压力kPadppm13111814905（3）附加应力M1点分成大小相等的两块8.126.32.1,2,4.2bzblmbml查表得108.0C则kPaMz31.28131108.021M2点作延长线后分成2大块、2小块大块8.126.33,2,6bzblmbml查表得143.0C小块8.126.38.1,2,6.3bzblmbml查表得129.0C则kPappcccMMz7.3131129.0143.02(220022）小大第五章25．土的压缩系数、压缩模量、变形模量、体积压缩系数的定义。土的压缩系数（ａ）：土体在侧限条件下孔隙比减小量与有效压应力增量的比值（MPa－１）；土的压缩模量（Ｅｓ）：土体在侧限条件下的竖向附加应力与竖向应变之比值（MPa）；土的变形模量（Ｅ０）：土在部分侧限条件下受压力时，压应力增量与压应变增量之比值（MPa）；土的体积压缩系数（ｍｖ）：土体在侧限条件下的竖向（体积）应变与竖向附加压应力之比（MPa－１）。ａ＝（ｅ１－ｅ２）／（ｐ２－ｐ１）；Ｃｃ＝⊿ｅ／㏒(ｐ２－ｐ１)；Ｅｓ＝⊿ｐ／（（ｅ１－ｅ２）／（１＋ｅ１））＝（１＋ｅ１）／ａ；ｍｖ＝１／Ｅｓ＝ａ／（１＋ｅ１）；压缩系数ａ、体积压缩系数ｍｖ、压缩指数Ｃｃ值越大，土的压缩性越高；压缩模量Ｅｓ值越小，土的压缩性越高。626．土的压缩性的分类。习题5-10。P138通常采用压力段由p1=0.1MPa（100kPa）增加到p2=0.2MPa（200kPa）时的压缩系数a1-2来评定土的压缩性如下：当a1-20.1MPa-1时，为低压缩性土；0.1=a1-20.5MPa-1时，为中压缩性土；a1-2=0.5MPa-1时，为高压缩性土。27．先期固结压力，超固结比，以及超固结比与土的分类。先期固结压力：天然土层在历史上受过的最大固结压力（指土体在固结过程中所受的最大竖向有效应力）。超固结比：先期固结压力与现有覆盖土重之比值。OCR=pc/p1土的分类（应力历史）：正常固结土（层）、超固结土（层）、欠固结土（层）。第六章28．地基可压缩层深度：自基础底面向下需要计算变形所达到的深度，该深度以下的变形值可以小到可以忽略不计，亦称地基变形计算深度。29．地基最终沉降量的分层总和法。30．粘性土地基表面最终沉降量由哪三部分组成。s=sd+sc+ss,sd——瞬时沉降（弹性理论法），sc——固结沉降（分层总和法），ss——次固结沉降（蠕变）。31．饱和土中的有效应力原理：饱和土中任意点的总应力σ总是等于有效应力加上孔隙水压力；或有效应力σ′总是等于总应力减去孔隙水压力。σ=σ′+u32．土中某点的总应力，有效应力以及水压力的计算。P16933．土中水的渗流对土中总应力、有效应力的影响。不同情况水渗流时土中总应力σ的分布是相同的，土中水的渗流不影响总应力值。水渗流时土中产生神琉璃，致使土中有效应力及孔隙水压力发生变化。土中水自上向下渗流时，渗流方向与土重方向一致，于是有效应力增加，而孔隙水压力相应减小。反之则相反。34．地基固结度：地基土层在某一压力作用下，经历时间t所产生的固结变形量与最终固结变形量之比值，或土层中（超）孔隙水压力的消散程度，亦称固结比或固结百分数。35．利用沉降观测资料推算后期沉降常用的两种经验方法是：对数曲线法和双曲线法。第七章36．砂土和黏性土的库伦定律。砂土：τf=σ*tanφ；黏性土：τf=c+σ*tanφτf——抗剪强度，kPa；σ——总应力，kPa；c——土的黏聚力，kPa；φ——土的内摩擦角，（°）；c和φ为抗剪强度参数。737．摩尔—库伦强度理论及极限平衡条件σ1=σ3tan²（45°+φ/2）+2c*tan（45°+φ/2）；σ3=σ1tan²（45°-φ/2）-2c*tan（45°-φ/2）。38．莫尔圆与强度包线之间的关系所对应的土的状态。破裂角的大小（注意是跟哪个平面的夹角）①整个莫尔圆位于抗剪强度包线下方，说明该点在任何平面上的剪应力都小于土所能发挥的抗剪强度，因此不会发生剪切破坏；②相切，极限平衡状态；③割线，不存在；破裂角αf=45°+φ/2；说