清華大學版土力學課后答案詳解

1、精品文檔第一章1-1 ：3已知： V=72cm m=129.1g m s=121.5g G s=2.70則： wmms129.1121.56.3%ms121.5gm g129.1*1017.9KN / m3v72Vsms121.545cm3s2.7VVVVs724527cm3satsat gmsatgwVVms g1.0*27 121.5*10 20.6KN / m3VV72satw20.61010.6 KN / m3dmsg121.5 *1016.9 KN / m3V 72則 satd1-2 ：已知： Gs=2.723設(shè) Vs=1cms 2.72g / cm3ms2.72gdd gms g2

2、.72 *1016KN / m3V1.7gmsVVw g2.720.7*1 *1020.1KN / m3V1.7則w20.11010.1KN / m3當Sr75%時，mwwVV Sr1.0*0.7*75%0.525gwmw0.52519.3%ms2.72gmwms g0.5252.72 *1019.1KN / m3V1.7.精品文檔1-3 ：msdV1.70*10 3 *8*10 413.6*10 7 kgmwmsw13.6*10 7 *20%2.72*10 7 kgV挖msmw 13.6*10 72.72*10 731.92*10 385000m1-4 ：甲：I pwLwP402515設(shè) V

3、s 1則mss * Vs2.7 gmw2.7*30% 0.81g又因為 S100%rVVmw0.81wmsmw2.70.811.94 g / cm3VsVw10.81g19.4 KN / m3dVsms2.71.48 g / cm3Vw1.81d d g 14.8 KN / m3Vve0.81Vs乙：I pwLwp8設(shè) Vs1則 mV2.68 gss smwmsw2.68*22%0.4796 g則 VV 0.4796cm3msmw2.680.47962.14g / cm3VsVV10.4796g2.14*1021.4 KN / m3dVsms2.681.84 g / cm3Vw1.4796dd

4、 g 1.84*1018.4 KN / m3eVV0.4796Vs甲乙d甲d乙eeI p甲I p乙甲乙.精品文檔則（ 1）、（4）正確1-5 ：Gsw則de1Gsw2.7*110.59e1d1.70wGs22%*2.7185%Sre0.59所以該料場的土料不適合筑壩，建議翻曬，使其含水率降低。1-6 ：Dr(dd min )d maxd maxd min )dr3d min 1.46 g / cm3式中 D =0.7d max 1.96g / cm則可得： d1.78 g / cm31-7 ：設(shè) S=1 ， 則 Vs Sh h則壓縮后：msVsGs 2.7 hmwmswmw2.7h *28%2

5、.7h *28%則 VwwVsVw2.7h *28%h1.95則 h1.11cmhV2.0 1.11 0.89cmVVhV0.890.8eh1.11Vs1-8 ：甲： ILwwp4525流塑狀態(tài)wLw p401.3325乙： ILwwp20250.33堅硬（半固態(tài)）wLwp4025I pwLwp15屬于粉質(zhì)粘土（中液限粘質(zhì)土）.精品文檔乙土較適合作天然地基1-9 ：I 甲5336A甲p0.310.75屬非活性粘土P0.002甲55A乙I p乙70351.31.25屬活性粘土P0.002乙27乙土活動性高，可能為伊利石，及少量的高嶺石，工程性質(zhì)乙土的可能較.精品文檔第二章2-1 解：根據(jù)滲流連續(xù)

6、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)達西定律，得：hAhBhCRA LARB LBRC LChA :hB :hC1: 2 : 4又QhAhBhC35cmhA5cm, hB10cm,hC 20cmVkAhA1*103 cm / sLAV加水V * A *t=0.1cm 32-2 解：icrGs12.7011.0761e1 0.582-3 解：（1）土樣單位體積所受的滲透力j1* rwh1*9.8*206.53 NL30Gs12.721（2） i cr1.0551e1 0.63ih200.667L30Q iicr則土體處于穩(wěn)定狀態(tài)，不會發(fā)生流土現(xiàn)象（3）當 iicr時，

7、會發(fā)生流土破壞，即 hicr時LhL * icr 30*1.05531.65cm水頭差值為32cm 時就可使土樣發(fā)生流土破壞2-4 解：（1） hA6m, hC7.5m, hBhAhC6.75 m2rw * hj rw * i3.675kN / m3l（2）若要保持水深1m， ih0.625L而 Q Akv20*10*1.5*108 *0.625 1.875*10 6 m3 / s.精品文檔故單位時間內(nèi)抽水量為1.875*106 m3 / s2-5 ：解：satGsewGse ，而 icrGs11e1e1ei crGse(1 e)Gse1sat 11e1e又Qsat粘土sat砂層 ，故只考慮s

8、at粘土 就可以icrsat粘土12.0411.04g / cm3又Q icrh7.5(h3)4.5hL33則 h 1.38故開挖深度為6m時，基坑中水深至少 1.38m才能防止發(fā)生流土現(xiàn)象2-6 ：解：（1）地基中滲透流速最大的不為在等勢線最密集處，故在第二根流線上hHH(5 1)m0.267mNn1161h0.2670.4i0.667Lv ki1*10 3 *0.44*10 4 cm / s（2） i均h0.2670.1068L均2.5icrsat1211則 i均icr故地基土處于穩(wěn)定狀態(tài)（3） qMqMk h5*1*105 *0.2671.335*10 5 m2/ s2-7 ：解：（1）

9、H3.6m ，hH3.6140.257m14q MqMkh6*1.8*104 *0.257 2.776*10 4 m3 / s1.666*10 2 m3 / min（2） i crrrsat118.510.888rwrw9.8h0.2570.514 ，故 iicr，不可能發(fā)生流土破壞i0.5Licr0.888Fs1.73i0.514.精品文檔第三章土體中的應(yīng)力計算3-1 ：解：41.0m： s11H 11.70*10*351kpa40.0m： s2s12 H 251(1.901.0)*10*160kpa38.0m：s3s23H 360(1.851.0)*10*277kpa35.0m：s4s34

10、 H 477(2.01.0)*10*3107kpa水位降低到 35.0m41.0m：40.0m：38.0m：35.0m：s151kpas2s12 H 2511.90*10*170kpas3s23H 3701.85*10*188.5kpas4s34H 488.51.82*10*3143.1kpa3-2 ：解：偏心受壓：e 0.2mp(16e7006*0.2)78.4kNpmax)10(1BB10pmin 61.6kN由于是中點，故FsH cos tanFc1.097H sinJz(m)n=z/B均布荷載61.6三角形荷載16.8水平附加總附加應(yīng)p=p應(yīng)力力（ kPa）KK0.10.010.999

11、61.53840.58.4069.938410.10.99761.41520.4988.3664069.781620.20.97860.24480.4988.3664068.611240.40.88154.26960.4417.4088061.678460.60.75646.56960.3786.3504052.9280.80.64239.54720.3215.3928044.941010.54933.81840.2754.62038.4384121.20.47829.44480.2394.0152033.46141.40.4225.8720.213.528029.42020.30618.84

12、960.1532.5704021.42.精品文檔3-3 ：解：（ 1）可將矩形分為上下兩部分，則為2 者疊加mL ,nz ，查表得 K， zo 2K *BB（ 2）可將該題視為求解條形基礎(chǔ)中線下附加應(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：用角點法可分為4 部分 ,m1L11.5,n1z,得 K10.2373B10.5B1m2L23,n2z0.2034B21，得 K2B2m3L32, n3z0.1999B31，得 K3B3m4L41,n4z0.1752B41，得 K4B4z( K1K 2K3K 4 )2.76

13、kN / m2只考慮 A：為三角形荷載與均布荷載疊加m1,n1, K10.1752,z1K1 10.1752*100 17.52kN / m2K20.0666,z2K2 20.066*1006.6kN / m2zz1z224.12kN / m2則 z總2.7624.12 26.88kN / m23-6 ：解：（ 1）不考慮毛細管升高：深度 z（m）（ kN/m2)u（kN/m2)（ 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=58.895.2

14、8（下）72.4+20.4*4=15410*9.8=9856.精品文檔12154+19.4*4=231.614*9.8=137.294.4（ 2）毛細管升高 1.5m深度 z（m）（ kN/m2)u（ kN/m2)（ kN/m2)0.516.8*0.5=8.49.8* （ -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.

15、514*9.8=137.298.33-7 ：解：點號（ kN/m2)u（kN/m2)（ kN/m2)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=1可得 AuA10.513uA 2 A(13 )75kN / m3則水平向總應(yīng)力3100kN / m3有效應(yīng)力3uA 225kN / m3豎直向總應(yīng)力112150kN / m3有效應(yīng)力1uA2 75kN / m33-10 ：解：（1）粉質(zhì)粘土飽和，Gs2.7, w 26%s 2.7 g / cm3mm

16、smwsVssVswsVs (1 w)VVsVwVsmwVs (1sw)wwms (1satV1sww) 2g / cm3w.精品文檔由圖可知，未加載前 M點總應(yīng)力為：豎直向：1砂粉粘砂 H1粉粘 H 2 1.8*10*2 2*10*3 96kN / m2孔隙水壓力為： u1wH 21.0*10*330kN / m2有效應(yīng)力：1u66kN / m 2水平向：x1K0 10.6*6639.6kN / m2ux1 u130kN / m2 ，x1ux1x169.6kN / m2(2) 加荷后， M點的豎直向附加應(yīng)力為：zK s p0.5*10050kN / m2水平向附加應(yīng)力為：x0.3 z 0.3

17、*50 15kN / m2在加荷瞬間，上部荷載主要有孔隙水壓力承擔，則：豎直向：21z96 50 146kN / m2u2u1z305080kN / m222u21468066kN / m2水平向： ux2u280 kN / m2x 2K 020.6*6639.6kN / m2x 2x 2ux 2 119.6kN / m2（3）土層完全固結(jié)后，上部荷載主要由有效應(yīng)力部分承擔豎直向：31z96 50 146kN / m2u3u130kN / m231z6650116kN / m2水平向： ux3u330kN / m2x 3K 030.6*11669.6 kN / m2x 3x 3 ux3 99.

18、6 kN / m2（4） K00.6 ，即x0.6 z.p1 (zx )0.82q1x )0.2(z2q0.25p精品文檔zz.精品文檔第四章4-1 ：解：試驗結(jié)束時，w s0.278*2.70.7506eSr1此過程中，土樣變化s2.01.980.02cm初始孔隙比 e0es / H 00.75060.02 / 2.00.7681s / H 010.02 / 2.0孔隙比 e e0(1e0 )s0.768(10.768)*s0.7680.884sH 02.0當 1200kPa 時， s12.01.9900.01cm ， e10.7680.884*0.010.7592當2300kPa 時， s

19、12.0 1.9700.03cm ， e10.7680.884*0.030.7415a23e0.75920.74150.18MPa 11004-4 ：解：（ 1） 兩基礎(chǔ)中心點沉降量不相同（ 2） 通過調(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 B22B1 ，則附加應(yīng)力p0乙p0甲而 K sz乙K sz甲 ，故可能有z乙p0乙 K sz乙z甲方案二：使 B2B1 ，則 K sz乙K sz甲 ，即增加H1 或減小 H2方案三：增大 B2，使 B1B22B1 , 同時，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

20、個月， t= 無窮大時土層中超靜水壓力沿深度分布如圖所示：（2）由圖可知4 個月時 U t 45.3%TU 2*0.453 20.161v4t42TvH2Cv39.22m / 年當 U t90% 時， Tv0.933lg(1 U t ) 0.085 0.933lg 0.1 0.085 0.848T0H 20.848*92tCv39.221.75年.精品文檔4-6 ：解：（1） SaAH0.25MPa 1*240 kN / m2 *10 m 0.33m1 e110.8Cvk (1e1 )2.0cm /年 *1.82/ 年a0.25MPa *9.8 kN / m314.69mwTvCvt14.69

21、m2 / 年H2100m2*1 年 0.14692U t()Tv182 e 40.4359則 StU t* S0.142m（2）當 St0.2m 時，U tSt0.20.6061S0.33查表有： Tv 0.293TvH 20.392*100 m2tCv14.69m2 / 年1.99年2年故加荷歷史2 年地面沉降量可達 20cm.精品文檔第五章土的抗剪強度5-2解：由剪破面與大主應(yīng)力面交角 60°60 °= =45°+/2 得： =30°由試樣達到破壞狀態(tài)的應(yīng)力條件：13 tan2 (45/ 2)2c tan(45/ 2)31 tan2 (45/ 2)2

22、ctan(45/ 2)已知：1 500KN / m23 100KN / m2則 c100/357.7KN / m2法向應(yīng)力 :( 13 ) / 2( 13 )*cos 2/ 2300200*(0.5)200kpa剪應(yīng)力：（13）*sin2/ 2200*3 / 2173kpa5-3解：（ 1）求該點主應(yīng)力值3zx( zx ) 22175 85221 260kpa3 90kpa（ 2）該點破壞可能性判斷 c=01 f3 m tan2 (45/ 2)90*tan 2 (4515 )2701m 260kpa改用式：3 f1m tan2 (45/ 2)260*tan 2 (45 15 )86.67 3

23、90kpa該點未剪破（3）當值增加至60KN/m2 時1 f3 tan2 (45/ 2)236.7271kpa3 f1m tan2 (45/ 2)271*tan2 (4515 )90.333 m（ 317596, 則 3 79 kpa,1271kpa)即實際的小主應(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5-4解：（ 1）繪總應(yīng)力圓圖如下由圖可量得，總應(yīng)力強度指標：Ccu17.5kpa, cu16.精品文檔（2）計算有效應(yīng)力11u14531114kpa3603129kpa11122855173kpa,31092218kpa,401120281kpa,3331005545kpa1509

24、258kpa20012080kpa繪有效應(yīng)力圓圖如下由圖可量得： c7.5kpa,32（3）破壞主應(yīng)力線如上圖中的虛線表示：可得 a7kpa,27.4sin 1 (tan) sin 1 (tan 27.4 ) 31.2a7c8.18kpacoscos31.25-5解：（ 1）礫砂粘聚力c=03zx( zx ) 222350 1501002( 100) 2250 100 22221 2501002391.4kpa,3 250 100 2 108.6kpaM點處于極限平衡狀態(tài)，則sin113sin10.565634.41 3（ 2）求大主應(yīng)力方向：tan 2100*21zx350 1502245

25、,22.5由于破裂面與最大主應(yīng)力面成45° + /2 的夾角，故：45/ 222.54534.4 / 284.7滑裂面通過M點的方向如圖：.精品文檔5-6解： u3A( 13 )u1500.2*8567kpau21000.2*83116.5kpau3150 0.2*87 167.4kpa試件：33u133kpa, 11u1118kpa試件：33u233.4kpa,11u2116.4kpa試件：33u332.6kpa,11u3119.6kpa5-7解：由圖可知Cusin (13c ctg ) sin * 1322 Cu132即 12Cu3Cu(Cu3 )sinc cosCusin3c

26、cos1sin5-10解：3 等于常量，增大1 直至試件剪切破壞當開始固結(jié)P13233 , q13222當開始剪切時，3等于常量PP2q2q11311311222p-q 坐標上的三軸試驗應(yīng)力路徑為： 1 等于常量，減小3 直至試件剪切破壞c cos0，固結(jié)同剪切過程，1 為常量.精品文檔第六章?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 01 sin0.357主動土壓力系數(shù)： K atan2 (45/ 2)0.217被動土壓力系數(shù)： K ptan2(45/ 2)4.6靜止土壓力： E01H 2K080.33kN / m2主動土壓力： Ea1H 2 Ka48.

27、8 kN / m2被動土壓力： Ep1H 2 K p1035 kN / m220 時：主動土壓力系數(shù)為： K a 0.199主動土壓力： Ea1H 2K a 44.775kN / m6-2 ：解：2（1） K a tan2 (45/ 2)0.455paqK azKa 2cK a20*0.455 18*0.455 z2*16 0.4558.19z12.5z011.5323456pa0003.8812.0720.2628.4536.64（ 2）Ea1 pz (Hz0 )0.5*36.64*(61.53)81.92作用點在z=4.51m 處（ 3）z0 1.53m6-4 ：解：查表得： K a0.2

28、36水位以上土壓力：pazK a水位以下土壓力：pa(z 1.5)K aH 1K a結(jié)果如下：z011.52345pa04.2486.3727.6710.26612.86215.458.精品文檔00005101520010203040-14.248-16.3720-27.67-25-310.266-315-412.862-425-515.458-535-6-6主動土壓力分布圖水壓力分布圖水壓力： pww (zH 1 ) 結(jié)果如下：z1.52345pw051525356-5 ：解：Kacos2 ()0.755sin()*sin()cos2*cos()*1 2cos()*cos()E1 H2Kaq

29、HKa278.142a2方向與水平向呈64 度角，指向墻背；作用點為梯形面積重心.精品文檔第七章土坡穩(wěn)定分析7-1 ：解：滲流出段內(nèi)水流的方向平行于地面故=0itan0.364土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)Fs /V coswiV sin()tan0.755/V sinw iV cos()7-2 ：解：從無限長坡中截取單寬土柱進行穩(wěn)定分析，單寬土柱的安全系數(shù)與全坡相同土柱重量： WH沿基面滑動力：TW sin沿基面抗滑力：RW costan粘性土的粘聚力： Fcc * lcb / cosR Fc W costancb / cosFsW sinT又 Fs 1.0,則 H 7.224m7-3 ：解：satGs

30、(1w) * g 19.31kN / m31eihb tan0.342ssinb / cosJAjHwi 9.8*4*0.34213.41kN安全系數(shù)：H costanFc1.097FsJH sin.精品文檔第八章8-1 ：解：（ 1） 基礎(chǔ)寬度、基礎(chǔ)埋深和粘聚力同時增加 1 倍時，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， 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） 對砂土地基，其 c=0，這時基礎(chǔ)的埋深對極限承載力起重要作用，若此時基礎(chǔ)埋深太淺（ D<0.5B），地基的極限承載力會顯著下降（ 3） 由極限承載力公式 Puv9N q cN c1 BN r 可知，基礎(chǔ)寬度的增加會引起承載2力的增加。8-2 ：解：均布荷載 qD19*238kN / m2查表可得 N r1.51,N q4.65, N c 10.0極限承載力Pvh1BN rqN qcNc1*19*3*1.5138*4.6510*10 299.4kN / m2228-3 ：解：（1）地基產(chǎn)生整體剪切破壞時，Pu1qN qcNcBN r2查表得： N r5.0, N q