清華大學(xué)版土力學(xué)課后答案

1、第一章1-1:已知：3V=72cm m=129.1g ms=121.5g Gs=2.70則：m-ms 129.1121.5 小w6.3%ms121.5129 13*10 =17.9KN /m372ms1215 二 45cm32.7=72 - 45 二 27cm3sat 二: satgmu1.0*27121.572*10 =20.6KN /m33二 sat - w = 20.6-10 = 10.6KN /m則 sat -121 5*10 =16.9KN /m3 72d1-2:已知：Gs=2.72設(shè) Vs=1cm33=2.72 g/cm3ms=2.72gd :二'：d g =匹 g ：=

2、22*10 =16KN /m3V1.7V=p _ ms +Vv Pw=2.72+0.7*1_ g _ v g -1.73*10 =20.1KN /m則-w =20.1 -10 F0.1KN /m3當(dāng) Sr =75% 時(shí)，mw = 6VVSr = 19.3%mw0.525wms 2.72 mw ms0.525 2.721.7*10 =19.1KN /m31-3:mis = 6V =1.70*10 3 *8*10 4 =13.6*10 7kgmw =msw =13.6*10 7 *20% =2.72*10 7kg13.6*10 72.72*101.92*1085000m31-4:甲：I p = W

3、l - Wp = 40 - 25 = 15 設(shè)Vs =1則ms；*Vs =2.7gmw =2.7*30% =0.81g又因?yàn)?Sr =100%Vvmw'w-0.81msmwVs Vw2.7 0.811 0.81二 1.94g / cm3=也=19.4KN /m3m 2 73msd = 6g =14.8KN /m3吒=0.81 乙:Ip =Wl _Wp =8設(shè) Vs =1J則 ms =衛(wèi)=2.68gmw =msw =2.68*22% =0.4796g則 VV = 0.4796cm3、msmw-Vs Vv2.68 0.47961 0.4796=2.14g / cm3=2.14*10 =21

4、.4KN /m3msVsVw2.681.47963= 1.84g / cmd = ：dg =1.84*10 -18.4KN /m3= 0.4796二'甲v/乙陰甲v陰乙e> e乙Ip甲a Ip 乙則(1)、(4)正確1-5:葺則2.7*11.70一1 =0.59wGsSrSe22%*2.70.59-185%所以該料場(chǎng)的土料不適合筑壩，建議翻曬，使其含水率降低1-6:（- : d min 氏 maxDr（»d max - min）°d式中 Dr=0.7dmax =1.96g/cm3譏山=1.4筋（/rri則可得：訂=1.78g/cm31-7：設(shè) S=1，則 Vs

5、=Sh = h則壓縮后：ms =VsGs =2.7hmw =m$w = 2. 7 *28% 貝U Vw =守=2.7h*28%.wVs V, =2.7h*28% h=1.95 貝U h=1.11cmhv =2.0 -1.11 = 0.89cm-0.8Vvhv0.89e Vsh1.111-8:W-W45_25甲： =4=1.33流塑狀態(tài)wL Wp 4025w-wP 20-25乙：L1=絲二5 一o.33堅(jiān)硬（半固態(tài)）wL wp 40 -25Ip =wL -wp =15屬于粉質(zhì)粘土（中液限粘質(zhì)土）乙土較適合作天然地基1-9:A甲二1 p甲=53 -36二0.3仁0.75屬非活性粘土10.002 甲

6、55A乙亙=型色=1.3 . 1.25 屬活性粘土P0.002乙27乙土活動(dòng)性高，可能為伊利石，及少量的高嶺石，工程性質(zhì)乙土的可能較第二章2-1 解：根據(jù)滲流連續(xù)原理，流經(jīng)三種土樣的滲透速度v應(yīng)相等，即Va = Vb = VC根據(jù)達(dá)西定律，得：Ra戲A =弘衛(wèi)B = RC玉lalblc.: hA :. ：hB : he =1:2:4又 '*. hA : - hB : - he = 35cml hA = 5cm,二 hB = 10cm,二 hC 二 20cmALaJ3V =kA A =1*10 cm/sA LaV加水=V* A*t=0.1cm32-2 解:icr 二1 e 1 0.582

7、-3 解:(1) 土樣單位體積所受的滲透力j =1*仏半=1*9.8*206.53N30（2）icr =Gs-12.72-11.0551 e 10.63巾30-i ：icr則土體處于穩(wěn)定狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生流土現(xiàn)象（3 ）當(dāng)-icr時(shí)，會(huì)發(fā)生流土破壞，即l icr時(shí)h L* icr =30*1.055 = 31.65cm水頭差值為32cm時(shí)就可使土樣發(fā)生流土破壞2-4 解: h + h（1） hA =6m,hC =7.5m, hB = A lC = 6.75m2 r * Ah3j =rw*iw 3.675kN/mh（2）若要保持水深1m, i = J =0.625而 Q = Akv 二 20*10*

8、1.5*10 " *0.625 = 1.875*10 m3 / s故單位時(shí)間內(nèi)抽水量為 1.875*10 Jm3/s2-5:解:?satGseGseGs -1crcrGs e -(1 e)Gs-sat砂層?故只考慮：；at粘土就可以3G 二 Lt粘土 -1 =2.04-1 =1.04g/cm_ 7.5-(h 3) _4.5 -h又;G斗則 h _1.38故開挖深度為2-6 :解：(1)地基中滲透流速最大的不為在等勢(shì)線最密集處，故在第二根流線上 也 HAH(51)m：h0.267mNn116-1 ：h 0.267iL6m時(shí)，基坑中水深至少 1.38m才能防止發(fā)生流土現(xiàn)象0.40.667

9、=1*103*0.4 =4*10 4cm/s(2)i均亠叱0.1068L均2.5icr 二Oat 一仁 2-仁1則i均：:icr故地基土處于穩(wěn)定狀態(tài)(3)q = M p 二 Mk h =5*1*10*0.267 = 1.335*10 m2 / s2-7 :解：(1)H 3.6m，：h H = 0.257m1414q 二 M ：q 二 Mk ：h =6*1.8*10 '*0.257 = 2.776*10 "m3/s = 1.666*10 *m3/ min(2)icr18.59.8一1 =0.888=hL0.2570.5= 0.514，故 i : icr，不可能發(fā)生流土破壞也=0

10、.888 =1.73i 0.514第三章土體中的應(yīng)力計(jì)算3-1:解：41.0m：二si = 1H1 =1.70*10*3 =51kpa40.0m：二S2-； s12H2= 51(1.90-1.0)*10*1=60kpa38.0m：二S3=；：S23H3=60(1.85 1.0)*10*2= 77kpa35.0m：二s4=634H4=77(2.0-1.0)*10*3=107kpa水位降低到35.0m41.0m：二s1 =51kpa40.0m：二s2 -；s12H2 = 51 1.90*10*1 =70kpa38.0m：二s3丁s2 3H3 =70 1.85*10*1 =88.5kpa35.0m：

11、二s4；s3 4H4 =88.5 1.82*10*3 -143.1kpa3-2：解：偏心受壓:e 二 0.2mPmaxp 6e飛(17006*0.2(1) =78.4kN10 10pmin =61.6kNFs= 土竺竺曲蘭H sin 一：匚' Jz(m)n=z/B均布何載p=61.6三角形荷載p16.8水平附加 應(yīng)力總附加應(yīng) 力 T (kPa)KCTKT0.10.010.99961.53840.58.4069.938410.10.997 :61.41520.4988.3664069.781620.20.97860.24480.4988.3664068.611240.40.88154.2

12、6960.4417.4088061.678460.60.75646.56960.3786.3504052.9280.80.64239.54720.3215.3928044.941010.54933.81840.2754.62038.4384121.20.47829.44480.2394.0152033.46141.40.42 25.8720.213.528029.42020.30618.84960.1532.5704021.42由于是中點(diǎn)，故-1.0973-3:解：(1)可將矩形分為上下兩部分，則為2者疊加Lzm ,n，查表得 K，”zo =2K*”_，BB(2)可將該題視為求解條形基礎(chǔ)中線下

13、附加應(yīng)力分布，上部荷載為50kN/m2的均布荷 載與100 kN/m2的三角形荷載疊加而成。3-4：解：只考慮B的影響：用角點(diǎn)法可分為4部分，Lizm1- = 1.5, R0.5,得 K1 =0.2373B1B1L2zm2 =3, n21，得 K2 = 0.2034B2B2m3 = © =2, n3 z =1，得 K3 =0.1999B3B3m4- = 1,n41，得 K4 =0.1752B4B42JK4)二=2.76kN/m2只考慮A:為三角形荷載與均布荷載疊加2m =1, n =1 ,心=0.1752, ；z1 =心；一 =0.1752*100 =17.52kN/m2K2 =0.

14、0666, ；z2 =K2；2 =0.066*100 =6.6kN/m2匚z _；z1 ；z2 =24.12kN /m2貝卜二z總=2.76 24.12 =26.88kN /m23-6：解:(1)不考慮毛纟田管升咼:深度z( m(T (kN/m2)u (kN/m2)(T /(kN/m2)0.516.8*0.5=8.408.4216.8*2=33.6033.6433.6+19.4*2=72.42*9.8=19.652.88( 上)72.4+20.4*4=1546*9.8=58.895.28 (下)72.4+20.4*4=15410*9.8=985612154+19.4*4=231.614*9.8

15、=137.294.4(2)毛細(xì)管升高1.5m深度z( m(T (kN/m2)u (kN/m2)(T /( kN/m2)0.516.8*0.5=8.4：9.8* (-1.5 ) = (-14.7 )23.128.4+19.4*1.5=37.5037.5437.5+19.4*2=76.32*9.8=19.656.78( 上)76.3+20.4*4=157.96*9.8=58.899.18 (下)76.3+20.4*4=157.910*9.8=9859.912157.9+19.4*4=235.514*9.8=137.298.33-7:解:點(diǎn)號(hào)(T (kN/m2)u (kN/m2)(T /(kN/m2

16、)A2*9.8=19.62*9.8=19.60B19.6+2*20=59.65.5*9.8=53.95.7C59.6+2*20=99.67.5*9.8=73.526.13-8:解:試件飽和，則B=1LUA可得 A 二A1= 0.5c3at6(1 w)3=2g/cm由圖可知，未加載前M點(diǎn)總應(yīng)力為：豎直向：；=：；砂 二粉粘二砂H粉粘H2 =1.8*10*22*10*3 =96kN/m2孔隙水壓力為：山二 wH2 =1.0*10*3 =30kN/m2有效應(yīng)力：；-；-u = 66kN/m2水平向：；x1 =K0： =0.6*66 =39.6kN/m222匕1 = 5 = 30kN /m ，二對(duì)=U

17、x1 ；對(duì)=69.6kN/m加荷后，M點(diǎn)的豎直向附加應(yīng)力為：；z = Ksp =0.5*100 =50kN/m2水平向附加應(yīng)力為：二x = 0.3；z =0.3*50 =15kN /m2在加荷瞬間，上部荷載主要有孔隙水壓力承擔(dān)，則：一 2豎直向：J6 =96 50 =146kN/m2u2 = 5 二z =30 50 二 80kN / m2-'2 - ；：2 u2 =146 80 = 66kN / m水平向：ux2 = u2 =80kN/m2二x2 二 K0二2 =0.6*66 =39.6kN /m2二x2 -廠x2 ux2 =119.6kN /m2（3 ）土層完全固結(jié)后，上部荷載主要由

18、有效應(yīng)力部分承擔(dān)豎直向：匚3 =；二=96 50 =146kN/m22u3 =比=30kN / m二3 仝1 二z =6650 =116kN /m2水平向：ux3 = u3 =30kN / m2二 x3 =K0； =0.6*116 =69.6kN/m2二x3 = x3 Ux3=99.6kN/m（4）K0 =0.6，即二x =06爲(wèi):p =：q =（z _x） =0.2.,；z= 0.25第四章4-1 :解:試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，"詈二027!*27®506 此過(guò)程中，土樣變化 s =2.0 -1.9 0.02cm初始孔隙比e s/ H0° 一 1 s/ H00.7506 0

19、.02/2.00.7681-0.02/2.0ss孔隙比 W 0)寸0.768 -(1 °.768)* 礦 0.768 -°.884s當(dāng) g =200kPa 時(shí),s =2.01.990=0.01cm，G =0.768-0.884*0.01 =0.7592當(dāng)匚2 =300kPa 時(shí)，s, =2.01.970= 0.03cm, q = 0.768 - a2 _3LeAct0.7592 -0.7415100= 0.18MPa4-4：解：（1）兩基礎(chǔ)中心點(diǎn)沉降量不相同（2）通過(guò)調(diào)整兩基礎(chǔ)的 H和B，可使兩基礎(chǔ)的沉降量相近調(diào)整方案有：方案一：增大B2使B2 2B1，則附加應(yīng)力P0乙：:

20、：p0甲而K：乙-Ksz甲，故可能有二z乙二P。乙K= 乙甲方案二：使B2 =B|，則Ksz乙二Ksz甲，即增加H1或減小H2方案三：增大B2，使B : B2 ：2鳥，同時(shí)，減小H2或增大H1（3）方案三較好，省原料，方 便施工4 5 :解：（1）t=0，t=4個(gè)月，t=無(wú)窮大時(shí)土層中超靜水壓力沿深度分布如圖所示:（2）由圖可知4個(gè)月時(shí)Ut ： 45.3%j !22TvU2t*0.453 2 =0.16144Cv =匸 = 39.22m2/ 年t當(dāng)Ut =90%時(shí)，Tv =0.933lg(1 -Ut)-0.085 = = 0.848T°HCv0.848*9239.224-6 :解:a

21、°)S,AH0.25MPaJ1 0.8*240 kN/m2*10m = 0.33mCvk(1 ei)-a w0總m*年?duì)?wèi)=心2/年Tv =CVrt J4.69m !年 *1 年=0.1469H2100m2Ut =1 -2八=0.4359n則 s 二Ut*S二= 0.142m(2)當(dāng) S =0.2m 時(shí),U tSt0.20.6061S 盟 0.33查表有：Tv 二 0.293TvH2Cv0.392*100 m214.69m2/ 年=1.99年、2年故加荷歷史2年地面沉降量可達(dá) 20cm第五章 土的抗剪強(qiáng)度5- 2解：由剪破面與大主應(yīng)力面交角 60°60° =a =4

22、5° +12得：=30°由試樣達(dá)到破壞狀態(tài)的應(yīng)力條件：2G = ；3 tan (45:/2) 2ctan(45/2)二3 =屮&(45 -/2)-2ctan(45 - /2)已知：G =500KN /m2二3 =100KN /m2則c =100/ .3 =57.7KN /m2法向應(yīng)力(g 6)/2 (g -6)*cos 2： /2 =300 200*( -0.5) = 200kpa剪應(yīng)力：(二*sin2 ： /2 =200*、.3/2 = 173kpa5-3解：(1 )求該點(diǎn)主應(yīng)力值 F =260kpa；3 = 90kpa(2) 該點(diǎn)破壞可能性判斷c=0Gf

23、87; 3mtan2(45/2) =90*tan 2(4515 ) =270 匚詢=260kpa改用式： 乜】mtan2 (45 - / 2) = 260*tan 2(45 -15 )= 86.6790kpa該點(diǎn)未剪破(3) 當(dāng)T值增加至60KN/ nf時(shí)Ff =；： 3tan2(45/2) =236.7 ： 271kpa；3f =1mtan2(45 - /2) =271*tan 2(45 -15 ) = 90.33 ；3m(込"=175 -96,則匚3 =79kpa,G =271kpa)即實(shí)際的小主應(yīng)力低于維持極限平衡狀態(tài)所要求的小主應(yīng)力，故土體破壞5-4Ccu =17.5kpa,

24、 cu 二16解：(1)繪總應(yīng)力圓圖如下由圖可量得，總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)：(2)計(jì)算有效應(yīng)力G:】-u =145 -31 =114kpa；二3 = 60 -'31 = 29kpa 門=228 -55 =173kpa,；3： =100 -55 =45kpa ；=310-92 = 218kpa, ；3 =150 - 92 = 58kpa c/401 -120 =281kpa,；3： =200 -120 =80kpa繪有效應(yīng)力圓圖如下由圖可量得：c =7.5kpa,=32(3 )破壞主應(yīng)力線如上圖中的虛線表示:可得 a 二 7kpa,:二 27.4=sin(tan：)二sin(tan27.4)=3

25、1.2acos7cos31.2= 8.18kpa5-5解：(1)礫砂粘聚力c=0© 二 ' ；* 一、C x) 一 =45=22.5由于破裂面與最大主應(yīng)力面成45 ° +/2的夾角，故：匕=；"45 /2 =22.54534.4 /2 =84.7滑裂面通過(guò)M點(diǎn)的方向如圖: 22 二 35°2150_、1002一(-100)2 = 250 100 2F =250 100、2 =391.4kpa,；3 =250-100、2 =108.6kpa/ M點(diǎn)處于極限平衡狀態(tài)，則二sin=sin ° 0.5656 =34.4(2)求大主應(yīng)力方向:ta

26、n2：100*2350-150 一25-6解：U -厶；3 A（；j -；3）5 =50 0.2*85 =67kpau2 =100 0.2*83 =116.5kpau3 =150 0.2*87 =167.4kpa試件：二3 = ；：.-3= 33kpa,G = ；：j5 = 118kpa）式件：3= 3- U2 33.4kpa,'1 = ；1- U2 116.4kpa試件：0*3= 0*3U3= 32.6kpa ,o*1 =0*1119.6kpa5-7解：由圖可知Cu二sin （、”1 2 2 ”3 cctg ）二sin 八 1 ? 3c cosCu即 g"=2Cu 飛3Cu

27、 = （Cu 亠 3 ）sin 亠 c cossin 二3 c cos1-sin '5-10解：d 3等于常量，增大 d 1直至試件剪切破壞二 ；32；3 二_ ；3當(dāng)開始固結(jié) P =33=；3,q=-13=02 2 2當(dāng)開始剪切時(shí)，d 3等于常量+2_匕2 2d 1等于常量，減小d 3直至試件剪切破壞，固結(jié)同剪切過(guò)程,d 1為常量第六章?lián)跬两Y(jié)構(gòu)物上的土壓力6- 1:解：靜止土壓力系數(shù)：K。= 1 - sin二0.357主動(dòng)土壓力系數(shù)：Ka =tan2(45 - T2) =0.217被動(dòng)土壓力系數(shù)：Kp 二 tan2(45/2)=4.61 靜止土壓力：EoH2Ko =80.33kN/m

28、21 主動(dòng)土壓力：Ea H2Ka =48.8kN/m21 2被動(dòng)土壓力：EpH Kp=1035kN/mp 2 p:.=20 時(shí)：主動(dòng)土壓力系數(shù)為：Ka =0.1991 2 主動(dòng)土壓力：EaH Ka =44.775kN/m26-2：解：(1)K a 二tan2(45 - /2) =0.455pa =qKazKa - 2c . R7 =20*0.455 18*0.455 z - 2*160455 = 8.19z-12.5z011.5323456pa0003.8812.0720.2628.4536.64（2）1EaPz(H2-z0)-0.5*36.64*(6-1.53) =81.9作用點(diǎn)在z=4.5

29、1m處（3）z -1.53m6-4：解：查表得：Ka =0.236水位以上土壓力：Pa i'zKa 水位以下土壓力：Pa h”（Z-1.5）Ka 已心結(jié)果如下：z011.52345pa04.2486.3727.6710.26612.86215.458主動(dòng)土壓力分布圖水壓力分布圖水壓力：Pw iw（Z-H1）結(jié)果如下：z1.523pw05154525356-5:解：COS2仲一。） Ka 口2COSt*COS（二丄、）*1sin（ 、）*sin（ ： ' I ） cos（二、）*COS（ X I-'）= 0.75521 2Ea H2Ka qHKa =278.1422方向與

30、水平向呈64度角，指向墻背；作用點(diǎn)為梯形面積重心第七章 土坡穩(wěn)定分析7- 1:解：滲流出段內(nèi)水流的方向平行于地面故9 =0i = tan 匚-0.364土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)V cos：- - 'wiV sin(- *tanFs/0.755V sin 二；川 giV cos(-"7-2 :解：從無(wú)限長(zhǎng)坡中截取單寬土柱進(jìn)行穩(wěn)定分析，單寬土柱的安全系數(shù)與全坡相同土柱重量：W =窘H沿基面滑動(dòng)力：T =W s in沿基面抗滑力：R二Wcostan '粘性土的粘聚力：Fc =c*l =cb/cosR + Fc Wcosa tan©+cb/cosotF =TWsina又

31、Fs =1.0,則 H -7.224m7-3：解:satGs(1 W)* g =19.31kN /m3bta n :b/cos:二 si n： =0.342J =Aj =H w安全系數(shù)：Fsn J.097第八章8- 1:解：(1) 基礎(chǔ)寬度、基礎(chǔ)埋深和粘聚力同時(shí)增加 1倍時(shí)，地基的承載力也增加1 倍，地基的承載力隨基礎(chǔ)寬度、基礎(chǔ)埋深和粘聚力成倍增長(zhǎng)，隨著內(nèi)摩擦 角的增加，Nr, Nq, Nc增加很大，承載力也增大很多。(2) 對(duì)砂土地基，其c=0，這時(shí)基礎(chǔ)的埋深對(duì)極限承載力起重要作用，若此時(shí) 基礎(chǔ)埋深太淺(DV0.5B)，地基的極限承載力會(huì)顯著下降1(3) 由極限承載力公式Puv =9Nq cNc - BNr可知，基礎(chǔ)寬度的增加會(huì)引起承載2力的增加。8-2 :解：均布荷載 q = D =19*2 =38kN/m2查表可得 Nr =1.51,Nq =4.65, Nc =10.0極限承載力1 v 1 2 RhBNr qNq cNc *19*3*1.5138*4.6510*10 =299.4kN/m8-3 :解：(1) 地基產(chǎn)生整體剪切破壞時(shí)，1R =2 BNr qNq