土力學2-10章課后習題答案(第三版).doc

土力學 第二章2-2、有一飽和的原狀土樣切滿于容積為21.7cm3的環(huán)刀內，稱得總質量為72.49g，經105烘干至恒重為61.28g，已知環(huán)刀質量為32.54g，土粒比重為2.74，試求該土樣的濕密度、含水量、干密度及孔隙比（要求匯出土的三相比例示意圖，按三相比例指標的定義求解）。解：2-3、某原狀土樣的密度為1.85g/cm3，含水量為34%，土粒相對密度為2.71，試求該土樣的飽和密度、有效密度和有效重度（先推導公式然后求解）。解：（1） 設 （2）（3）或 2-4、某砂土土樣的密度為1.77g/cm3，含水量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e和相對密實度Dr，并評定該砂土的密實度。解：（1）設整理上式得 （2）（中密）2-5、某一完全飽和黏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黏性土的分類名稱和軟硬狀態(tài)。解： 查表，定名為粉質粘土 查表，確定為軟塑狀態(tài)第三章3-8、某滲透試驗裝置如圖3-23所示。砂的滲透系數；砂的滲透系數，砂樣斷面積A=200cm2，試問：（1）若在砂與砂分界面出安裝一測壓管，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水量q多大？解：（1） 整理得 所以，測壓管中水面將升至右端水面以上：60-40=20cm（2）3-9、定水頭滲透試驗中，已知滲透儀直徑D=75mm，在L=200mm滲流途徑上的水頭損失h=83mm，在60s時間內的滲水量Q=71.6cm3，求土的滲透系數。解：3-10、設做變水頭滲透試驗的黏土試樣的截面積為30cm2，厚度為4cm，滲透儀細玻璃管的內徑為0.4cm，試驗開始時的水位差145cm，經時段7分25秒觀察水位差為100cm，試驗時的水溫為20，試求試樣的滲透系數。解：3-11、圖3-24為一板樁打入透水土層后形成的流網。已知透水土層深18.0m，滲透系數，板樁打入土層表面以下9.0m，板樁前后水深如圖中所示。試求：（1）圖中所示a、b、c、d、e各點的孔隙水壓力；（2）地基的單位滲水量。解：（1）（2）第四章4-8、某建筑場地的地層分布均勻，第一層雜填土厚1.5m，；第二層粉質黏土厚4m，地下水位在地面下2m深處；第三層淤泥質黏土厚8m，；第四層粉土厚3m，；第五層砂巖未鉆穿。試計算各層交界處的豎向自重應力，并繪出沿深度分布圖。解：（1）求由上式得：，（2）求自重應力分布4-9、某構筑物基礎如圖4-30所示，在設計地面標高處作用有偏心荷載680kN，偏心距1.31m，基礎埋深為2m，底面尺寸為4m2m。試求基底平均壓力p和邊緣最大壓力pmax，并繪出沿偏心方向的基底壓力分布圖。解：（1）全力的偏心距e （2）因為 出現拉應力故需改用公式（3）平均基底壓力 （理論上） 或（實際上）4-10、某矩形基礎的底面尺寸為4m2.4m，設計地面下埋深為1.2m（高于天然地面0.2m），設計地面以上的荷載為1200kN，基底標高處原有土的加權平均重度為18kN/m3。試求基底水平面1點及2點下各3.6m深度M1點及M2點處的地基附加應力值。解：（1）基底壓力 （2）基底附加壓力 （3）附加應力 M1點 分成大小相等的兩塊 查表得 則 M2點 作延長線后分成2大塊、2小塊 大塊 查表得小塊 查表得 則 4-11、某條形基礎的寬度為2m，在梯形分布的條形荷載（基底附加壓力）下，邊緣（p0）max=200kPa，（p0）min=100kPa，試求基底寬度中點下和邊緣兩點下各3m及6m深度處的值。解：中點下 3m處 ，查表得 6m處 ，查表得 邊緣，梯形分布的條形荷載看作矩形和三角形的疊加荷載 3m處 ：矩形分布的條形荷載 ，查表 三角形分布的條形荷載 ，查表 所以，邊緣左右兩側的為6m處 ：矩形分布的條形荷載 ，查表 三角形分布的條形荷載 ，查表 所以，邊緣左右兩側的為第六章6-11、某矩形基礎的底面尺寸為4m2m，天然地面下基礎埋深為1m，設計地面高出天然地面0.4m，計算資料見圖6-33（壓縮曲線用例題6-1的）。試繪出土中豎向應力分布圖（計算精度；重度（kN/m3）和應力（kPa）均至一位小數），并分別按分層總和法的單向壓縮基本公式和規(guī)范修正公式計算基礎底面中點沉降量（）。解：1、分層總和法單向壓縮基本公式（1） 求又已知，粉質黏土的，和淤泥質黏土的，所以 分別為 和（2） 地基分層基底面下第一層粉質黏土厚4m，第二層淤泥質黏土未鉆穿，均處于地下水位以下，分層厚度取1m。（3）地基豎向自重應力的計算0點：1點：2點：3點：4點：5點：6點：（4）地基豎向附加應力的計算基礎及其上回填土的總重 基底平均壓力 基底處的土中附加應力 計算基礎中心點下由基礎荷載引起的附加應力，基礎中心點可看作是四個相等小矩形荷載的公共角點，其長寬比，取深度z=0、1、2、3、4、5、6m各計算點的。點l/bz/mz/b01.6000.25094.811.610.80.21581.521.621.60.14053.131.632.40.08833.441.643.20.05822.051.654.00.04015.261.664.80.02911.0（5）地基分層自重應力平均值和附加應力平均值的計算，見表1。（6）地基各分層土的孔隙比變化值的確定，見表1。（7）地基壓縮層深度的確定 按確定深度下限：5m深處，；6m深處，可以。表1 分層總和法單向壓縮公式計算的沉降量（8）基礎的最終沉降量如下：2、規(guī)范修正公式計算（分層厚度取1m）（1）計算 同分層總和法一樣，（2） 分層壓縮模量的計算（3） 計算豎向平均附加應力系數當z=0時，z=0計算z=1m時，基底面積劃分為 四個小矩形，即 ，查表6-5有基底下1m范圍內詳見下表。Z(m)l/bz/bz(z)i-( z)i-1Esi11.60.80.9580.9580.9582.68343421.61.60.83161.66320.7052.50276131.62.40.70282.10840.4452.30187941.63.20.59882.39520.2872.77108951.64.00.51762.5880.1932.5779661.64.80.45442.72640.1382.356102（4） 確定計算深度由于周圍沒有相鄰荷載，基礎中點的變形計算深度可按下列簡化公式計算：（5） 確定計算深度范圍內壓縮模量的當量值：查表（當時）得：（6） 計算地基最終沉降量6-12、由于建筑物傳來的荷載，地基中某一飽和黏土層產生梯形分布的豎向附加應力，該層頂面和底面的附加應力分別為，頂底面透水（見圖6-34），土層平均。試求：該土層的最終沉降量；當達到最終沉降量之半所需的時間；當達到120mm沉降所需的時間；如果該飽和黏土層下臥不透水層，則達到120mm沉降所需的時間。解：求最終沉降 （雙面排水，分布1）查圖6-26得 所以 當時 查圖6-26得 當下臥層不透水，時 與比較，相當于由雙面排水改為單面排水，即 ，所以 第7、8章7-8、某土樣進行直剪試驗，在法向壓力為100、200、300、400kPa時，測得抗剪強度考分別為52、83、115、145kPa，試求：（a）用作圖法確定土樣的抗剪強度指標c和；（b）如果在土中的某一平面上作用的法向應力為260kPa，剪應力為92 kPa，該平面是否會剪切破壞？為什么？解： （a）用作圖法土樣的抗剪強度指標c=20kPa和（b） 所以， 為破壞。7-9、某飽和黏性土無側限抗壓強度試驗的不排水抗剪強度，如果對同一土樣進行三軸不固結不排水試驗，施加周圍壓力，試問土樣將在多大的軸向壓力作用下發(fā)生破壞？解： 7-10、某黏土試樣在三軸儀中進行固結不排水試驗，破壞時的孔隙水壓力為，兩個試件的試驗結果為：試件：試件：試求：（a）用作圖法確定該黏土試樣的；（b）試件破壞面上的法向有效應力和剪應力；（c）剪切破壞時的孔隙水壓力系數A。解：（a）用作圖法確定該黏土試樣的（c）在固結不排水試驗中，于是 7-11、某飽和黏性土在三軸儀中進行固結不排水試驗，得，如果這個試件受到和的作用，測得孔隙水壓力，問該試件是否會破壞？為什么？解：，所以，不會破壞。7-12、某正常固結飽和黏性土試樣進行不固結不排水試驗得，對同樣的土進行固結不排水試驗，得有效抗剪強度指標，如果試樣在不排水條件下破壞，試求剪切破壞時的有效大主應力和小主應力。解： 解得： 7-13、在7-12題中的黏土層，如果某一面上的法向應力突然增加到200kPa，法向應力剛增加時沿這個面的抗剪強度是多少？經很長時間后這個面抗剪強度又是多少？解：當 時，瞬間相當于不排水條件 這時，任何面的抗剪強度均為當時，相當于排水條件 該面必然滿足7-14、某黏性土試樣由固結不排水試驗得出有效抗剪強度指標，如果該試件在周圍壓力下進行固結排水試驗至破壞，試求破壞時的大主應力。解：8-5、某擋土墻高5m，墻背直立、光滑、墻后填土面水平，填土重度，試確定：（1）主動土壓力強度沿墻高的分布；（2）主動土壓力的大小和作用點位置。解：在墻底處的主動土壓力強度按郎肯土壓力理論為主動土壓力為 臨界深度 主動土壓力Ea作用在離墻底的距離為： 8-6、某擋土墻高4m，墻背傾斜角，填土面傾角，填土重度，填土與墻背的摩擦角，如圖8-25所示，試按庫侖理論求：（1）主動土壓力大小、作用點位置和方向；（2）主動土壓力強度沿墻高的分布。解：根據、，查表得，由土壓力作用點在離墻底 處土壓力強度沿墻高成三角形分布，墻底處 8-7、某擋土墻高6m，墻背直立、光滑、墻后填土面水平，填土分兩層，第一層為砂土，第二層為粘性土，各層土的物理力學性質指標如圖8-26所示，試求：主動土壓力強度，并繪出土壓力沿墻高分布圖。解：計算第一層填土的土壓力強度第二層填土頂面和底面的土壓力強度分別為8-8、某擋土墻高6m，墻背直立、光滑、墻后填土面水平，填土重度，試確定：（1）墻后無地下水時的主動土壓力；（2）當地下水位離墻底2m時，作用在擋土墻上的總壓力（包括水壓力和土壓力），地下水位以下填土的飽和重度為19kN/m3。解：（1）墻后無地下水時 （2）當地下水位離墻底2m時8-9、某擋土墻高5m，墻背直立、光滑、墻后填土面水平，作用有連續(xù)均布荷載，土的物理力學性質如圖8-27所示，試求主動土壓力。解：將地面均布荷載換算成填土的當量土層厚度為 在填土面處的土壓力強度為臨界點距離地表面的深度總土壓力第9、10章第九章9-19-4第10章 土坡和地基的穩(wěn)定性 1.簡答題2. 何為無黏性土坡的自然休止角？無黏性土坡的穩(wěn)定性與哪些因素有關？5.計算題3. 某地基土的天然重度，內摩擦角，黏聚力， 當采取坡度11開挖坑基時，其最大開挖深度可為多少？4. 已知某挖方土坡，土的物理力學指標為=18.9，若取安全系數,試問：(1)將坡角做成時邊坡的最大高度；(2)若挖方的開挖高度為6m ，坡角最大能做成多大？第9章 參考答案1 簡答題2. 【答】砂土的自然休止角：砂土堆積成的土坡，在自然穩(wěn)定狀態(tài)下的極限坡腳，稱為自然休止角，砂土的自然休止角數值等于或接近其