土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)課后習(xí)題答案

1、緒論 答案：略 第1章土的物理性質(zhì)及工程 一、填空題 1、固體顆粒，水; 6、土中水的質(zhì)量, 二、選擇題 1、A, 2、D, 三、證明題 Gs 2、結(jié)合水，自由水; 土粒質(zhì)量； 7、含水率, 3、最松散，最密實(shí)；4、塑限，液限；5、單粒，蜂窩，絮狀; 黏粒含量。 1、 3、 A，4、C,5、 D,6、D, 7、 2、 VvVv Vs VsVs Vs s V Gs(1 n) 匹Gs(1 ms mw Vv V Gs ms W V Vs V 四、計(jì)算題 1、丄566 45 82335.6% 82.3 r=156.6 45 10.018.60kN/m3 Gs 60 82.3 10.0 60 2.73

2、3 13.72kN/m Gs 1 2.73 (1 0.356) 0.99 1.86 0.99 Sr 1 e Gs 1 0.99 0.356*2.73 0.497 0.982 sat e Gs 0.99 2.73 0.99 1018.69kN /m 1 0.99 18.69 10.08.69kN/m3 土樣 號(hào) (kN/m3) G （% d 3 (kN/m) e n s( % 體積 （cm） 土的重力（N） 濕 干 1 一 一 一 2 一 一 一 3 sat w 2、 土樣號(hào) L P I P I L 土的名稱 土的狀態(tài) 1 31 17 14 低液限黏土 流塑 3、 2 38 19 19 低液限黏

3、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 i268 (1 0.105)1 0.692 1.75 Dr emax e 鳴上要坯0.518 0.941 0.4600.481 土樣號(hào) 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 高液限粉土 4 75 30 高液限黏土 5、 五、簡(jiǎn)答題（略） 第2章黏性土的物理化學(xué)性質(zhì) 一、填空題 1、蒙脫石，高嶺土，伊利石；2、硅氧四面體，氫氧化鋁八面體。 二、選擇題 1、A, 2、A 三、簡(jiǎn)答題（略） 第3章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 一、填空題 1、正常毛細(xì)水

4、帶，毛細(xì)網(wǎng)狀水帶，毛細(xì)懸掛水帶; 二、選擇題 2、毛細(xì)壓力；3、層流；4、常水頭實(shí)驗(yàn)，變水頭試驗(yàn)。 1、C, 2、ABCDE,3 B, 4、ABC, 5、C 三、簡(jiǎn)答題（略） 四、計(jì)算題 仁（1）k20 Fth2 3.2 10 4 36002.85 4.17 10 6l 2.85 9.7 10 7(m/s) (2)k10 kt 亠 9.7 10 70.7737.5 10 7(m/s) 10 粉質(zhì)粘土 0.2 3 2、( 1)Gd WI 105(kN /m ) 0.4 方向向上 (2)設(shè) V 1,ms 2.6g,Vv 0.8 sat h 0.4 3、gd Gd 4、（ 1） 2.6 0.8 10

5、18.9(kN/m3) 18.9 10 3 8.9(kN /m ) 1 0.89 I cr wI sat 10 I cr 0.89 h 0.36m .5 ( 3.0)10(kN/m3) 3 0.5 17.9 10 7.9(kN /m3) 將會(huì)產(chǎn)生流沙現(xiàn)象。 由 k1I1 k2I2 和 1 .則按比例，土樣一的水頭損失為1時(shí)，土樣二的水頭 3 則土樣一水頭損失為10cm, 土樣二的水頭損失為 30cm。則a、b兩點(diǎn)的測(cè) 3可得: 損失為3.總計(jì)水頭損失40cm, 管水位應(yīng)分別高于 a點(diǎn)與b點(diǎn)分別為35cm和90cm。 10 3 wk 104（kN/m3） 25 （2）Gd1 sat w 20 1

6、010(kN /m3) Gd1 。不會(huì)產(chǎn)生流沙現(xiàn)象。 （3）減少 5、Nd 12 H 8.0 1.26.8m h 朋 0.57m 12 0.57 i 1.8 2.65 0.92 0.32 Gd 0.32 10 3 3.2(kN /m ) sat 1.92 3 1018.6(kN /m ) 3 sat w 18.6 108.6(kN /m ) Gd 滲流是穩(wěn)定的。 第4早 一、選擇題 土中應(yīng)力計(jì)算 1、C, 2、A 3、C. 二、問答題（略） 三計(jì)算題 1、由第一層土的三個(gè)試驗(yàn)指標(biāo)可得: sat 3 w 19.0 109.0(kN / m )。第二層黏土的 Il P 1.081,故認(rèn)為黏土層受到

7、水的浮力作用 3 sat w 18.0 108.0(kN /m )。 L P 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(diǎn)： cz 1h 0Kpa B點(diǎn)： cz 17.5 1 17.5Kpa C點(diǎn)： cz 1h217.5 9.0 235.5kPa D點(diǎn)： cz 10 1h22h3 35.5 8 3 59.5kPa 應(yīng)力分布圖略。 mM 2500 b . 2、解：e 0.5 1.2呈梯形分布 N 5000 6 max N M 5000 2500 pmin 2 2(71.43 30.61 )kpa F lb 7 10 10 7 6 6 基礎(chǔ)底面的壓力為（）kpa 3、解：方法 應(yīng)力系數(shù)

8、 si計(jì)算結(jié)果 編號(hào) 荷載分布面積 z m - b x n b si 1 agc 1 0 2 abdc 2 故得G點(diǎn)下深度3m處的豎向應(yīng)力 z p( s1s2) 150 (0.156 0.060) 32.4kPa 方法二： 應(yīng)力系數(shù)si計(jì)算結(jié)果 編號(hào) 何載分布面積 z m b x n - b si 1 agc 1 0 2 acd 3 abd 故得G點(diǎn)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(shí)要求通過兩次疊加法計(jì)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(jì)算如下： （1 ）荷載作用面積

9、疊加計(jì)算 因?yàn)镺點(diǎn)在矩形面積（abed ）內(nèi)，故可用角點(diǎn)法計(jì)算劃分。通過O點(diǎn)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(diǎn)產(chǎn)生的豎向應(yīng)力z1可用角點(diǎn)法計(jì)算，即 z1 z1(aeoh) z1(ebfo) z1(ofcg) z1( hogd) q(a1 a 2 a3 a4) 100 3 各塊面積應(yīng)力系數(shù)，列于表中。 z1 ai (0.045 0.093 0.1560.073)12.2kpa 應(yīng)力系數(shù)ai計(jì)算結(jié)果 編號(hào) 荷載作用面積 n !b m務(wù) ai 1 (aeOh) 1 3 2 (ebfO) 4 3 3 (Ofcg) 2 4 (hOgd) 2 3 （2 ）荷載分布圖形疊加計(jì)算 上

10、述角點(diǎn)法求得的應(yīng)力z1是均布荷載q引起的，但實(shí)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（ABC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)力疊加計(jì)算。 100 1）三角形分布荷載（AFD），其最大值為q 可 33.3kpa，作用在矩形面積（aeOh）及（ebfO） 上，并且0點(diǎn)在荷載零處。因此它對(duì) M點(diǎn)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 z2 (0.0210.045) 2.2kpa 3 3 解:基礎(chǔ)底面積

11、：A 4 416m2 應(yīng)力系數(shù)ti計(jì)算結(jié)果 編號(hào) 荷載作用面積 n kb m % ti 1 (aeOh) 1 3 2 (ebfO) 4 3 3 (Ofcg) 2 4 (hOgd) 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(diǎn)也在荷載零點(diǎn)處。因此，它們對(duì)M點(diǎn)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 最后疊加求得三角形分布荷載（ABC對(duì)M點(diǎn)產(chǎn)生的豎向應(yīng)力z為 zz1z2 z

12、3 12.2 2.2 6.7 16.7kpa 5、解：在基礎(chǔ)底面中心軸線上取幾個(gè)計(jì)算點(diǎn)0、1、2、3，它們都為于土層分界面上，如圖所示 （1）自重應(yīng)力計(jì)算 計(jì)算點(diǎn) 土層厚度hi / m 重度 i/(KN/m3) i h / kPa kPa 0 1 2 3 cz hi i，將各點(diǎn)的自重應(yīng)力計(jì)算結(jié)果列于表中。 自重應(yīng)力計(jì)算結(jié)果 (2)附加應(yīng)力計(jì)算 N 1120 基地壓力 p 70kpa F 2 8 基地處的附加應(yīng)力 p0p D 70 18.7 1 51.3 kpa 由式z0P0計(jì)算土中各點(diǎn)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(jì)算結(jié)果 計(jì)算點(diǎn) zm z

13、m - b l n - b 0 z0P/kpa 0 0 0 4 1 4 2 4 3 4 第五章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 一、選擇題 1、A 2、A 3、 B 二、簡(jiǎn)答題 (略) 二、計(jì)算題 解: (1)孔隙比 含水率 2 30 175.6 58.6 91.0 1756 5861.95 3 100% 28.6% 2 解: 初始孔隙比 P1對(duì)應(yīng)的孔隙比 P2對(duì)應(yīng)的孔隙比 (2) 壓縮系數(shù)和壓縮模量 (1) (2) 91.0 Gs w(1)1 eo e2 e0 H (1 H。 e1 倉(cāng) 0.720 0.671 1 2 P2 P1 200 100 0.781 Gs 2.70 e) eo) 0.49

14、0.720 0.671 10 3kpa 10.49Mpa 1 壓縮模量Es(1 2) 0.720 3.51Mpa 因12 土樣1 壓縮系數(shù) 壓縮模量 因12 土樣2 0.49Mpa Es(1 2) e2 1 20.49 0.5Mpa 1,所以該土屬于中壓縮性 P2 P1 1 e 1 0.34Mpa 1 壓縮系數(shù) 壓縮模量 Es(1 2) 0.770 0.736 0.34 200 100 3 10 3kpa 1 1 10.34Mpa 1 1 0.77 5.21Mpa 0.34 0.5Mpa 1,所以該土屬于中壓縮性 e2 P2pi 1ei 0.89 O.803 0.87 10 3kpa 10.8

15、7Mpa 1 200 100 1 2 1 因?yàn)?1 20.87Mpa 土樣的壓縮曲線如圖所示： 1 0.89 2.17Mpa 0.87 0.5Mpa 1,所以該土屬于高壓縮性 土 基底總應(yīng)力: 基底自重應(yīng)力: p G A 17.5 4720 4 4 2 20 335kPa 4 4 2 35kpa 基底附加壓力: Po 第二層上自重應(yīng)力: czi h 335 35 300kPa 1h1 17.5 6 105kpa 第二層下自重應(yīng)力: CZ2 105 2 h2 105 17.9 3 158.7kpa 第二層上附加應(yīng)力：根據(jù) z1 4 第二層下附加應(yīng)力：根據(jù) b 2 0.084 300 2 所以 0

16、.0840 自重應(yīng)力平均值 z2 105 b 4 p 158.7 附加應(yīng)力平均值 該層的最終沉降量: 4 （略） 5解：（1）前期固結(jié)壓力 將表中e p值換算成e 100.8kPa 17 b 2 4 0.0344 30041.3kPa 3.5所以 0.0344 2 100.8 41.3 131.85kpa 71.1kPa 2 s Es hi 71.1 30.065m6.5cm 3300 lg p 后, 還原壓力為pc 230kpa （參考） （2 ）壓縮指數(shù)cc 以lg p為橫坐標(biāo)，e為縱坐標(biāo)，作圖得前期固結(jié)壓力所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為, e lg p曲線可得: Cc 0.913 0.725 lg p l

17、g 2771 lg 693 0.31 (3) P1 黏土層最終沉降量 3 18.5 6 19.8 17.8 210kPa P2 p1100 1.015 0.955 1 0.6MPa Es1 2 0.1 L 1 1.0153.36MPa 0.6 6 解：（1） s f Es1 2 加荷半年后地基的沉降 1e01 0.8 空 40.119m11.9cm 3.36 Es Es 0.25 0.18 “ 10 7.2 7.2MPa 0.25m 25cm k(1 e0)6.3 108(1 8)105 4.536 10 3 cm2 s 0.25 10 3 Tv Cvt 4.536 100.5 365 24

18、60 600.286 500 Ut 2 1 Eeh 0.600 半年后的沉降為：St sUt 25 0.6 15cm (2)黏土層達(dá)到60%固結(jié)度所需時(shí)間 2 8Tv Ut 1 弓e 40.600 得人 0.286 由Tv Cvt得 H2 2 2 t TvH 0.286 500 cv 4.536 103 60 60 1182.4d 24 第六章 土的抗剪強(qiáng)度 一、選擇題 1、C 2、C 3、A 4、B 5、C 6、C 二、簡(jiǎn)答題(略) 三、計(jì)算題 1解：最大剪應(yīng)力面與大主應(yīng)力的夾角是 45 剪切破壞面與最大剪應(yīng)力面的夾角為: 45 -54 2 1.16，即 8.5 2解：假定土樣處于極限平衡狀

19、態(tài)時(shí)， 大主應(yīng)力為： 13 tan2(45 2) 2cta n(45 -)435.36kPa 2 即土樣發(fā)生剪切破壞時(shí)大主應(yīng)力為 3解：假定土樣處于極限平衡狀態(tài)時(shí)， 大主應(yīng)力為: 2 13 tan (45 2cta n(45 2) 1 380kPa -)630.44kPa 2 對(duì)比判斷：1 630.44kPa 即該土樣處于彈性平衡狀態(tài)，沒有發(fā)生剪切破壞。 亞 82 41kPa 2 2 4解：由題意知, 5解：由題意知， 有效應(yīng)力 33 210 140 70kPa 即有效大主應(yīng)力為: 2 13tan (45-) 2c ta n(45-) 142.77kPa 2 剪切面的抗剪強(qiáng)度: 31 cos

20、34.2kPa 莫爾應(yīng)力圓直徑為: 2 3142.77 70 34.2 最大主應(yīng)力為：1 142.77 140 282.77kPa 當(dāng)c=0時(shí)，破壞時(shí)總應(yīng)力強(qiáng)度參數(shù)為: o 3 tan (45) 則有：tan (45) 第七章 土壓力理論 一、填空題 1靜止土壓力、主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力 2擋土墻和滑動(dòng)土契體視為剛體、墻后填土為無粘性砂土、滑裂面是通過墻角的兩個(gè)平面 3庫(kù)爾曼圖解法 4大、小 二、選擇題 1、B 2、A 3、B 4、A 5、C 6、C 7、A 三、判斷題 1 對(duì)2 錯(cuò)3 錯(cuò)4對(duì)5 錯(cuò) 四、簡(jiǎn)答題（略） 五、計(jì)算題 1 解：由題意知，Ka tan2（45 - ）0.49. Ka

21、0.7 2 墻頂處主動(dòng)土壓力：2c ka2 10 0.7 14kPa 墻底處主動(dòng)土壓力：PahKa 2cKa 32.55kPa 臨界深度：Z 2C 2 10 1.5m 19 0.7 總主動(dòng)土壓力：Ea -Pa 2 (h Z0) 56.96kN/m 作用點(diǎn)處于距墻底面 l(h z。 )1. 17m處 3 2 解：根據(jù) 202025015 查表得ka 0.862 土壓力強(qiáng)度沿墻高成三角形分布，墻底處 zzka 20 4 0.862 69.0kPa 1 2 12 由 EaH ka20 4 0.862 137.9kN /m 2 2 H 4 土壓力作用點(diǎn)在離墻底1.33m作用指向墻背。 1 -Pa (h

22、 Z0)81.1kN/m 2 3 3 墻頂處主動(dòng)土壓力： Pa qKa 2c K 30 0.49 2 15 0.7 墻底處主動(dòng)土壓力： Pa (q h)Ka 2cKa 37.8kPa 臨界深度：z0 2C 2 15 q 0.71m 18 0.7 3 解：由題意知，Katan2(45 - ) 0.49 Ka 0.7 2 總主動(dòng)土壓力: Ea 6.3kPa 1 作用點(diǎn)處于距墻底面 丄（h Z0）1.43m處 4 解：由題意知，Ka1 tan2 (45 -才)0.41, Ka1 0.64 3 Ka2 tan2(45 -亍)0.49. Ka2 0.7 墻頂處主動(dòng)土壓力： Pa1 0kPa 分層處以上主

23、動(dòng)土壓力 Pa2 1h1Ka1 15.58kPa 分層處以下主動(dòng)土壓力 Pa2 10Ka2 2c Ka2 4.62kPa 墻底處主動(dòng)土壓力： Pa3 (10 2h2)Ka2 2c2 . Ka2 39.9kPa 一 1 1 總主動(dòng)土壓力：Eah1 Pa1 h2Pa2h2(Pa3Pa2)104.62kN/m 2 2 2 4 15.5844.62 4 2 70.56 - 3 3 作用點(diǎn)處于距墻底面 h1.95m處 104.62 5 解：由題意知，Ka1 tan2 (45 -)0.31 Ka2 tan2 (45 -)0.33 2 2 墻頂處主動(dòng)土壓力：Pa1 qKa1 9.3kPa 分層處以上主動(dòng)土壓

24、力 : Pa2 (q1h1)K a1 24.65kPa 分層處以下主動(dòng)土壓力 : Pa2 (q1h1)K a2 26.24kPa 地下水位處：Pa3 （ (q 1h1 2 h2 )Ka2 32.59kPa 墻底處主動(dòng)土壓力： Pa4 (q 1 h1 2h2 1 2 h2)Ka2 38.69kPa 總主動(dòng)土壓力：Ea Pa1 h2Pa2 h2 2 (Pa3 Pa2)151.62kN /m 水壓力：Ewwh 10 2 20kN / m 總側(cè)壓力：E Ea Ew 171.62kN /m 第八章 土坡的穩(wěn)定性分析 一、填空題 1、斜坡角度、內(nèi)摩擦角 2、穩(wěn)定力矩、滑動(dòng)力矩 3、坡腳圓、坡面圓、中點(diǎn)圓 二、選擇題 1、B,2、A, 3、A, 4、B D 三、簡(jiǎn)答題（略） 第九章地基承載力 一、填空題 1整體剪切破壞、局部剪切破壞、刺入剪切破壞。 2載荷試驗(yàn)法、理論計(jì)算法、規(guī)范法 3 3m、0.5m 4 4 2m、3m 、簡(jiǎn)答題（略） 、計(jì)算題 1 解：0o 查表得：Nr 0,Nq 1.00,Nc 5.71 Pu 0.4 bNr qNq 1.2cNc