土力学四校合编课后习题答案

第1页共18页12-8单元1-1、砂类土和粘性土各有那些典型的形成作用？【答】土在其形成过程中有各种风化作用共同参与，它们同时进行。砂类土主要是由于温度变化、波浪冲击、地震引起的物理力使岩体崩解、破碎形成。粘性土主要是岩体与空气、水和各种水溶液相互作用形成。2-2、有一饱和的原状土样切满于容积为21.7cm3的环刀内，称得总质量为72.49g，经105℃烘干至恒重为61.28g，已知环刀质量为32.54g，土粒比重为2.74，试求该土样的湿密度、含水量、干密度及孔隙比（要求汇出土的三相比例示意图，按三相比例指标的定义求解）。解：3/84.17.2154.3249.72cmgVm%3954.3228.6128.6149.72SWmm3/32.17.2154.3228.61cmgVmSd069.149.1021.11SVVVe2-3、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13WSSWSSWWsatcm/87g.1171.20.341171.285.1d11d11d111d11111WSd有第2页共18页2（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）2-5、某一完全饱和黏性土试样的含水量为30%，土粒相对密度为2.73，液限为33%，塑限为17%，试求孔隙比、干密度和饱和密度，并按塑性指数和液性指数分别定出该黏性土的分类名称和软硬状态。解：819.073.230.0SWSWSSWSWVdVVdVVe3/50.1819.01173.21cmgedVmWSSd3/95.1819.01173.23.01111cmgededdVVmWSWSWSWVssat161733PLpI查表，定名为粉质粘土81.0161730ppLII查表，确定为软塑状态3-1.试解释起始水力梯度产生的原因。【答】起始水力梯度产生的原因是0(或者说为了克服吸着水的粘滞阻力)V非常小I0是指薄膜水发生明显渗流时用以克服其抗剪强度τ0的水第3页共18页3力梯度。3-2.简述影响土的渗透性的因素主要有哪些。【答】1大小、形状及级配土中土颗粒越粗浑圆、越均匀时2低土的渗透性。34粘滞度。水在土中的渗流速度与水的容重及粘滞度有关也影响到土的渗透性。3-4.拉普拉斯方程适应于什么条件的渗流场【答】当渗流场中水头及流速等渗流要素不随时间改变时3-5.为什么流线与等势线总是正交的【答】在稳定渗流场中即dqe=dq0。从而得到和等势线正交。3-6.流砂与管涌现象有什么区别和联系【答】在向上的渗流力作用下现象称为流砂(土)现象。这种现象多发生在颗粒级配均匀的饱和细、粉砂和粉土层中在水流渗透作用下3-7.渗透力都会引起哪些破坏【答】渗流引起的渗透破坏问题主要有两大类主要则表现为岸坡滑动或挡土墙等构造物整体失稳。3-8、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第4页共18页4cmkkkh4010110210260601112112所以，测压管中水面将升至右端水面以上：60-40=20cm（2）scmALhkAikq/202004040101312222223-9、定水头渗透试验中，已知渗透仪直径D=75mm，在L=200mm渗流途径上的水头损失h=83mm，在60s时间内的渗水量Q=71.6cm3，求土的渗透系数。解：scmthAQLk/105.6603.85.74206.71223-10、设做变水头渗透试验的黏土试样的截面积为30cm2，厚度为4cm，渗透仪细玻璃管的内径为0.4cm，试验开始时的水位差145cm，经时段7分25秒观察水位差为100cm，试验时的水温为20℃，试求试样的渗透系数。解：scmhhttAaLk/104.1100145ln4453044.04ln)(5221123-11、图3-24为一板桩打入透水土层后形成的流网。已知透水土层深18.0m，渗透系数smmk/1034，板桩打入土层表面以下9.0m，板桩前后水深如图中所示。试求：（1）图中所示a、b、c、d、e各点的孔隙水压力；（2）地基的单位渗水量。解：（1）kPaUWa00kPaUWb2.880.9kPaUWc2.137819418kPaUWd8.90.1kPaUWe00（2）smAikq/10129182981033774-1【答】土体在自重、建筑物荷载及其它因素的作用下均可产生土中应力。一般来说土中应力是指自重应力和附加应力。土中应力按其起因可分为自重应力和附加应力两种。自重应力是指土体在自身重力作用下产生的尚未完成的压缩变形基土的强度破坏和失稳的重要原因。土中应力安土骨架和土中孔隙的分担作用可第5页共18页5分为有效应力和孔隙应力两种。土中有效应力是指土粒所传递的粒间应力。它是控制土的体积气所传递的应力。4-2【答】我们把天然土体简化为线性弹性体。即假设地基土是均匀、连续、各向同性的半无限空间弹性体而采用弹性理论来求解土中应力。当建筑物荷载应力变化范围比较大土体的非线性问题了。4-3【答】地下水下降如产生了一个由于降水引起的应力增量表大面积沉降。地下水位长期上升力。(1)、若地下水位上升至基础底面以上形成浮力使地基土的承载力下降。(2)、地下水位上升黄土造成不良后果(3)、地下水位上升4-4【答】基底压力的大小和分布状况与荷载的大小和分布、基础的刚度、基础的埋置深度以及地基土的性质等多种因素。假设条件依据弹性理论中的圣维南原理。4-5和基底附加压力【答】基地压力P计算(中心荷载作用下)(偏心荷载作用下)基地压力计算基地压力P为接触压力。这里的“接触”基底附加压力为作用在基础底面的净压力。是基底压力与基底处建造前土中自重应力之差要原因。4-6【答】由外荷载引起的发加压力为主要原因。需要考虑实际引起的地基变形破坏、强度破坏、稳定性破坏。4-7?【答】由于附加应力扩散分布积相当大的范围之下。所以工程中(1)、考虑相邻建筑物时础底面高差的1-2倍(2)、同样道理控制距离a.(3)、应力和应变时联系在一起的计算深度”用应力比法确定4-8、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；第四层粉土厚3m，3/5.19mkN，72.2sG，%27；第五层砂岩未钻穿。试计算各第6页共18页6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4-9、某构筑物基础如图4-30所示，在设计地面标高处作用有偏心荷载680kN，偏心距1.31m，基础埋深为2m，底面尺寸为4m×2m。试求基底平均压力p和边缘最大压力pmax，并绘出沿偏心方向的基底压力分布图。解：（1）全力的偏心距e31.1FeGFme891.02022468068031.1（2）leAGFp61minmax因为337.114891.06161le出现拉应力故需改用公式kPaelbGFp301891.0242320246802232max（3）平均基底压力kPaAGF12581000（理论上）第7页共18页7kPabelAGF3.150209.131000231000'或kPap5.15023012max（实际上）4-10、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（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4-11、某条形基础的宽度为2m，在梯形分布的条形荷载（基底附加压力）下，边缘（p0）max=200kPa，（p0）min=100kPa，试求基底宽度中点下和边缘两点下各3m及6m深度处的Z值。第8页共18页8解：kPap15021002000均中点下3m处5.10,3,0bzbxmzmx，，查表得396.0ckPaz4.59150396.06m处30,6,0bzbxmzmx，，查表得208.0