土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)課后習(xí)題答案

1、第1章土的物理性質(zhì)及工程 三、證明題 1 Gss sVss 1 e w 1V, VvVsV d mw Gs(1Vv )mwGsVs 2、 Gs(1 n) msV ms VVw n Vv Vv Vv V V 四、 計算題1 w=156.6 、w 45 82.3 35.6% 82.3 82.3 Sr 156.6453 r=10.018.60kN/m3 60 60 10.0 13.72kN /m3 2、 土 樣 號 (kN/m3) Gs （% (kN/m3) e n S( % 體積 （cm） 土的重力 （N） 濕 干 1 2 3 3、 土樣號 I p I L 土的名稱 土的狀態(tài) 1 31 17 14

2、 低液限黏 土 流塑 2 38 19 19 低液限黏 土 軟塑 3 39 20 19 低液限黏 土 可塑 4 33 18 15 低液限黏 土 流塑 4、ew 1268 (1 0.105)1 0.692 1.75 5、 土樣號 L( % P( % 土的定名 1 35 20 低液限黏土 2 12 5 低液限粉土 3 65 42 咼液限粉土 4 75 30 高液限黏土 第3章土中水的運(yùn)動規(guī)律 四、 計 算 題 1 、 ( 1 ) al 1.2 104 0.04 3.6 63.6 7 k20 In 1 ln 4.17 10 ln 9.7 10 (m/s) Ft h2 3.2 104 3600 2.85

3、 2.85 粉質(zhì)粘土 kt 7.5 10 7(m/s) -9.7 10 7 0.773 10 (2) kg 2、 (1) Gd wI 10 04 5(kN/m3) 方向向上 (2) 設(shè)Vs hrnis 2.6g,Vv 0.8 sat 2.6 0.8 1.8 10 18.9(kN/m3) 3、 sat 3 w 17.910 7.9(kN/m) Gd 將會產(chǎn)生流沙現(xiàn)象。 4、 (1)由 k1I1 k212 和 3可得: 則按比例土樣一的水頭損失為 Gd 10.5 ( 3.0) 10(kN/m3) 3 0.5 時，土樣二的水頭損失為3.總計水頭損失40cm,則土樣一水頭損失為10cm, 土樣 二的水

4、頭損失為 30cm則a、b兩點的測管水位應(yīng)分別高于 a點與b點分別為 35cm 和 90cm。 (2 ) Gd1 GD1 wh 10 10 4(kN/m3) 。不會產(chǎn)生流沙現(xiàn)象。 3 sat w 20 10 10(kN /m ) (3)減少 5、 Nd 12 sat 6.8 8.0 1.2 6.8m h 12 18.6 10 8.6(kN /m3) 0.57m Gd 滲流是穩(wěn)定的。 1、 土中應(yīng)力計算 由第一層土的三個試驗指標(biāo)可得: sat w 19.0 109.0(kN /m3)。第 二層黏土的IL P 1.08 1 ,故認(rèn)為 黏土層受到水的浮力作用 L P 3 sat w 18.0 108

5、.0(kN /m )。 第一層為細(xì)砂，地下水位以下的細(xì)砂受到水的浮力作用 A點 C點 D點 cz cz cz 1h 10 1h1 0Kpa 1h2 山2 B 17.5 2人3 o 點： cz1h1 17.5 1 17.5Kpa 9.0 2 35.5kPa 35.5 8 3 59.5kPa應(yīng)力分布圖略。 2、解 M 2500 :e 0.5 N 5000 maxN M 5000 2500 Pmin 2 F lb2 7 10 10 72 /6 6 b 1.2呈梯形分布 6 )kpa (71.43 30.61)kpa基礎(chǔ)底面的壓力為 3、解：方法一：應(yīng)力系數(shù)si計算結(jié)果 編號 編號 荷載分布面積 1

6、1 0 2 2 故得G點下深度3m處的豎向應(yīng)力 z p( s1 s2)150 (0.156 0.060)32.4kPa 方法二： 應(yīng)力系數(shù)si計算結(jié)果 編號 荷載分布面積 1 1 0 2 3 故得G點下深度3m處的豎向應(yīng)力 z p( s1 S2 s3)150 (0.159 0.041 0.020) 33kpa 4解：本題求解時要求通過兩次疊加法計算。第一次是荷載作用面積的疊加， 第二次是荷載分布圖形的疊加。分別計算如下：(1)荷載作用面積疊加計算 因為O點在矩形面積(abcd )內(nèi)，故可用角點法計算劃分。通過O點將矩形 面積劃分為4塊，假定其上作用著均布荷載q，則M點產(chǎn)生的豎向應(yīng)力z1可用角

7、點法計算，即 各塊面積應(yīng)力系數(shù)，列于表中。應(yīng)力系數(shù)ai計算結(jié)果 編號 荷載作用面積 1 1 3 2 4 3 3 2 4 2 3 (2)荷載分布圖形疊加計算 上述角點法求得的應(yīng)力Z1是均布荷載q引起的，但實際作用的荷載是三角形 分布，因此可以將習(xí)題圖所示的三角形分布荷載（ABC分割成3塊：均布荷載（DABE 三角形荷載（AFD及（CFE。三角形荷載（ABQ等于均布荷載（DABE減去三 角形荷載（AFD，加上三角形荷載（CFE。故可將此三塊分布荷載產(chǎn)生的應(yīng)力疊 100 加計算。1）三角形分布荷載（AFD，其最大值為q -y 33.3kpa，作用在矩形面 積（aeOh）及（ebfO）上，并且0點在荷

8、載零處。因此它對 M點引起的豎向應(yīng)力 Z2是兩塊矩形面積三角形分布荷載引起的應(yīng)力之和。即 應(yīng)力系數(shù)ti計算結(jié)果 編號 荷載作用面積 1 1 3 2 4 3 3 2 4 2）三角形分布荷載（CFE，其最大值為（p q），作用在矩形面積（hOgd） 和（ofcg） 上,同樣0點也在荷載零點處。因此，它們對M點產(chǎn)生的豎向應(yīng)力 z3是 這兩塊矩形面積三角形面積分布荷載引起的應(yīng)力之和。即 z3 z3(Ofcg) z3(hOgd) (p q)( t3 t4) 100 （100） （0.069 0.032） 6.7kpa 3 最后疊加求得三角形分布荷載（ABC 5、解：在基礎(chǔ)底面中心軸線上取幾個計算點 上，

9、如圖所示 （1）自重應(yīng)力計算czhi i 對M點產(chǎn)生的豎向應(yīng)力 z為 0、1、2、3,它們都為于土層分界面 ，將各點的自重應(yīng)力計算結(jié)果列于表中。 自重應(yīng)力計算結(jié)果 計算點 土層厚度h/m 重度 (KN/m3) 0 1 2 3 （2）附加應(yīng)力計算 基地壓力pN112070kpa F 2 8 基地處的附加應(yīng)力 p0 pD7018.7151.3 kpa 由式z0P0計算土中各點附加應(yīng)力，其結(jié)果列于表中，并在圖中繪出地基自重 應(yīng)力及附加應(yīng)力分布圖。附加應(yīng)力計算結(jié)果 計算點 0 0 0 4 1 4 2 4 3 4 第五章 土的壓縮性與地基沉降計算 二、計算題 1解：(1)孔隙比 30 1756 5861

10、.95 含水率 175.6 58.6 91.0 100% 28.6% Gs 2.70 P1 e2 (1 91.0 q)0.671 (2)壓縮系數(shù)和壓縮模量 e1 e 初始 孔隙比e0 厶一)1 0.781 0.720 e2 0.7200.671 2 p2 p1200100 P2對應(yīng)的孔隙比 311 0.49 10 kpa 0.49Mpa 0.720 1 20.49 因1 20.49Mpa 1 0.5Mpa 1,所以該土屬于中壓縮性土 1:壓縮系數(shù) 12 -e-e.736 p2 p1200 壓縮模量Es(1 2) 2解：(1)土樣 1ei1 3.51Mpa 100 0.34 10 3kpa 10

11、.34Mpa 1 10.775.21Mpa 0.34 因120.34Mpa 1 0.5Mpa 1,所以該土屬于中壓縮性 e e20.89 0.803 1 2 p2 p1200 100 1 0.89“ 2.17Mpa 0.87 0.5Mpa 1,所以該土屬于高壓縮性 壓縮模量Es(1 2) (2) 土樣2:壓縮系數(shù) 壓縮模量Es(1 2) 1 2 因為 1 20.87Mpa 1 土樣的壓縮曲線如圖所示: 3 解： p G A 基底自重應(yīng)力： 丨 第二層上自重應(yīng)力： 第二層下自重應(yīng)力： 基礎(chǔ)底面積： A 4 4 16m2 4720 4 4 2 20 335kPa 4 17.5 cz1 2 35kp

12、a 1h117.5 基底附加壓力: 6 105kpa CZ2 1052人2 105 17.9 0.87 10 kpa 1 1 0.87 Mpa P0 158.7kpa 底總應(yīng)力 ： 335 35 300kPa 第二層上附加應(yīng)力：根據(jù) 所以 0.0840 第二層下附加應(yīng)力：根據(jù)丄 b 自重應(yīng)力平均值105 158.7 73.5 所以 0.0344 2 131.85kpa 附加應(yīng)力平均 100.841.3 71.1kPa 2 該層的最終沉降量: 71 1 f 亠3 Es3300 0.065m6.5cm 5解：(1)前期固結(jié)壓力 將表中e p值換算成e lg p后，以lg p為橫坐標(biāo)， 力所對應(yīng)的點

13、為，還原壓力為 pc 230kpa (參考) e為縱坐標(biāo)，作圖得前期固結(jié)壓 (2)壓縮指數(shù)cc由e lg p曲線可得：C e lg p 0.913 0.725 0.31 lg 2771 lg 693 2 1 0.8 0.25 7.2MPa 2 Ut 1 $e h 0.600半年后的沉降為: St sUt 25 0.6 15cm (2)黏土層達(dá)到60御結(jié)度所需時間 Ut 0.600 得 Tv 0.286 (3)黏土層最終沉降量 6解：(1)加荷半年后地基的沉降：Es匕皀 182.4d 由 TCvt 得 tT/H 20.286 50021 vH2 cv4.536 10 360 6024 第六章 土

14、的抗剪強(qiáng)度 45 三、計算題1解：最大剪應(yīng)力面與大主應(yīng)力的夾角是 剪切破壞面與最大剪應(yīng)力面的夾角為: 45- 2 54 2解：假定土樣處于極限平衡狀態(tài)時, 大主應(yīng)力為：13ta n2(45-) 2c ta n(45 -) 435.36kPa 2 2 即土樣發(fā)生剪切破壞時大主應(yīng)力為。 3解：假定土樣處于極限平衡狀態(tài)時， 大主應(yīng)力為：13ta n2(45) 2c ta n(45) 630.44kPa 2 2 對比判斷：1 630.44kPa 1 380kPa 即該土樣處于彈性平衡狀態(tài)，沒有發(fā)生剪切破壞。 4解：由題意知，f 5 亞82 41kPa 2 2 5解：由題意知，有效應(yīng)力33210 140

15、 70kPa 即有效大主應(yīng)力為：13ta n2(45 -) 2c ta n(45-) 142.77kPa 2 2 I 剪切面的抗剪強(qiáng)度: cos 34.2kPa 131 莫爾應(yīng)力圓直徑為: 142.77 7034.2 最大主應(yīng)力為：i 1142.77 140 282.77kPa 當(dāng)c=0時，破壞時總應(yīng)力強(qiáng)度參數(shù)為： 則有：tan(45 -)、11.16，即 第七章 土壓力理論一五、計算題 1解：由題意知，Ka tan2(45 -) 2 墻頂處主動土壓力：2c需 墻底處主動土壓力：Pa hKa 8.5 臨界深度：Z。 2C 2 3 tan (45-) 0.49. Ka 0.7 2 10 0.7

16、14kPa 2c Ka 32.55kPa 2 10 19 0.7 1.5m 總主動土壓力：Ea 丄 Pa(h Z0) 56.96kN/m 2 1 作用點處于距墻底面-(h Z0)1.17m處 3 2 解：根據(jù) 202 02501 5 查表得ka 0.862土壓力強(qiáng)度沿墻高成三角形分布，墻底處 12 12 由 EaH ka20 4 0.862 137.9kN/m 2 2 土壓力作用點在離墻底 -1.33m作用指向墻背。 33 3 解：由題意知，Ka tan2(45 -) 0.49. Ka 0.7 2 墻頂處主動土壓力：Pa qKa 2c.、Ka 30 0.49 2 15 0.7 6.3kPa 墻

17、底處主動土壓力：Pa (q h)Ka 2cKa 37.8kPa 臨界深度：Z0 2C2 15 9 0.71m 尺 18 0.7 一 1 總主動土壓力：Ea -Pa(h Z)81.1kN /m 作用點處于距墻底面 2 1 -(h Z0)1.43m 處 3 4解：由題意知，Ka1 墻頂處主動土壓力：巳 分層處以下主動土壓力: tan2 (45 -)0.41Ka10.64 2 1 0kPa分層處以上主動土壓力：Pa21h1Ka1 15.58kPa Pa21h1Ka2 2C2 Ka24.62kPa 墻底處主動土壓力: Pa3( 102h2)Ka2 2C2；Ka239.9kPa 總主動土壓力： 1 1

18、Ea JPa1 h2Pa2 丁2(巳3 Pa2)104.62kN/m 24 15.584 -4.62 4 2 70.56 - 作用點處于距墻底面h33 104.62 2 0.31 Ka2 tan (45 1.95m 處 5解：由題意知，Ka1 tan2（45 -） 2 墻頂處主動土壓力：Pa1 qKa1 Pa2 （q 1）Ka1 9.3kPa 分層處 -?。?33 以上主動土壓力: 分層處以下主動土壓力： 地下水位處：Pa3 墻底處主動土壓力： 總主動土壓力：E 24.65kPa Pa2 (q (q1h1 Pa4 (q 1 h1 Pa1 h2 Pa2 2 水壓力：Ewwh 10 2 20kN /m 1h1)Ka2 26.24kPa 2h2)Ka2 32.59kPa 1h12h22h2)Ka2 38.69kPa 1 -h2(