土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)課后習(xí)題答案

緒論

答案：略

第1章土的物理性質(zhì)及工程

-、填空題

1、固體顆粒，水；2、結(jié)合水，自由水；3、最松散，最密實；4、塑限，液限；5、單粒，蜂窩，絮狀;

6、土中水的質(zhì)量，土粒質(zhì)量；7、含水率，黏粒含量。

二、選擇題

1、A,2>D,3、A,4、C,5、D,6、D,7^D

三、證明題

G九.匕九=

rs

I、小v+V.~V7d

V..

m一一ni

6JG(1-H)_mmVV

2、Sss—=1=S,

nKFVr

vV

四、計算題

156.6-45-82.3…入

1、w=----------------=35.6%

82.3

3

156.6-45x100=]8.60AN/m

60

QO3

y.=-x10.0=13.72^//M3

d60

Gs=2.73

”((1+。)九]2.73x(1+0.356).o'

Y1.86

e0.99八…

n=-----=----------=0.497

l+e1+0.99

S”也0.356*2.73=0.982

e0.99

G+e2.73+0.99.3

v九.=----------xlO=1S.6K9kN/m

l+eM1+0.99

yr=y-y3

//sat/iv=18.69-10.0=8.69^/m

2、

土樣yco體積土的重力（N）

GYdenS(%)

號(kN/m3)s(%)(kN/m3)r(cm3)濕干

118.962.7234.014.170.920.48100.0一一—

217.32.749.115.840.730.4234.2一一一

319.02.7431.014.50.890.4795.710.00.190.145

3、

/p

土樣號統(tǒng)(opII土的名稱土的狀態(tài)

13117141.29低液限黏土流塑

23819190.84低液限黏土軟塑

33920190.79低液限黏土可塑

43318151.13低液限黏土流塑

4、e=—------1=-------------------一1=0.692

y1.75

D-.0.941-0.692_0.249

r-^^--0.941-0.460-W-°-518

5、

土樣號CDL(%)①p(%)土的定名

13520低液限黏土

2125低液限粉土

36542高液限粉土

47530高液限黏土

五、簡答題（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、簡答題（略）

第3章土中水的運動規(guī)律

-、填空題

1、正常毛細(xì)水帶，毛細(xì)網(wǎng)狀水帶，毛細(xì)懸掛水帶；2、毛細(xì)壓力；3、層流；4、常水頭實驗，變水頭試驗。

二、選擇題

1、C,2、ABCDE,3、B,4、ABC,5、C

三、簡答題（略）

四、計算題

al,h,1.2x10"*x0.04,3.6

1(1)k—In-=----------------In

20Ft質(zhì)3.2x10-4x36002.85

3.6

4.17x10'm

185

=9.7X10-7(/H/5)

(2)k],=k2=9.7x1O-7x0.773=7.5x10々(加/5)

710

粉質(zhì)粘土

023°

2、(1)GD=/?./=10x—=5(^/m)

方向向上

(2)設(shè)匕=l,/4=2.6gM=0.8

rsal='j8,xlO=18.9(kN/機(jī)

/=18.9-10=8.9(^//n3)

I"'%1，^=0-89

—=0.89Mi=0.36m

0.4

廠71八—0.5—(—3.00)..3

3、GD=yj=lOx----.----=10(&N/m)

3

/=ysai-yw=17.9-10=7.9(&N/m)

G。〉/將會產(chǎn)生流沙現(xiàn)象。

4、(1)由左/=履，2和尤=3可得：%=%則按比例，土樣一的水頭損失為1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90cm0

(2)Gm=%/=10X￡=40W/〃/)

/=7M—九=20—10=1(W/m3)

GDl</O不會產(chǎn)生流沙現(xiàn)象。

(3)減少

6R

5、N,=12\H=8.0—1.2=6.8/nNh=—=0.57m

"12

n57

3

^=0.32GD=0.32xl0=3.2(Z:N/m)

1.8

2.65+0.92iQ浦/3\

=---------xlO=18.6(ZN/nr)

3

Y-ysat一九=18.6-10=8.6(ZN/m)

GD</滲流是穩(wěn)定的。

第4章土中應(yīng)力計算

一、選擇題

1、C,2、A,3、C.

二、問答題(略)

三計算題

1、由第一層土的三個試驗指標(biāo)可得：/=/*“—九=19.0—10=9.0(雨/m3)。第二層黏土的

3

(=七g=1.08>1,故認(rèn)為黏土層受到水的浮力作用/=Ysa,-yw=18.0-10=8.O(0V/m).

①L-sP

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：(yc_=/j/?=OKpa

B點：(JCZ=17.5x1=17.5即。

C點:a(,_=,[%+%%2=17.5+9.0x2=35.5ZPQ

D點：/二-%4+=35.5+8x3=595kpei

應(yīng)力分布圖略。

2、解：6=竺=""=0.5<2=1.2呈梯形分布

N50006

NM50002500

Pm*ax=萬士涯=五歷士衍7=(7L43±30,6D加。

6

6

基礎(chǔ)底面的壓力為(71.43±30.61)kpa

3、解：方法一：

應(yīng)力系數(shù)%,計算結(jié)果

zX

編號荷載分布面積in=-n=—ast

bb

1age100.159

2ahde1.520.060

故得G點下深度3m處的豎向應(yīng)力(7?

b：=p(asl+as2)=150x(0.156+0.060)=32AkPa

方法二:

應(yīng)力系數(shù)計算結(jié)果

zX

編號荷載分布面積in=—n=—

bb

1age100.159

2acd1.52.50.041

3abd1.5-1.50.020

故得G點下深度3m處的豎向應(yīng)力q

cr.=p(a,i+&2+&3)=150x(0.159+0.041+0.020)=33切a

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("be")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bzi可用角點法計算，即

azl=azKaeoh)^zKebfo)+azKofcg)+(Tzl(hogd)=儀％I+42+%3+44)

各塊面積應(yīng)力系數(shù)，列于表中。

應(yīng)力系數(shù)計算結(jié)果

編號荷載作用面積?=%%

1(aeOh)130.045

2(ebfO)430.093

321.50.156

4(hOgd)230.073

=丁*(0.045+0.093+0.156+0.073)=12.2幼〃

（2）荷載分布圖形疊加計算

上述角點法求得的應(yīng)力b"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4.37所示的三角形分布荷薪（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)力疊加計算。

=W0=

1）三角形分布荷載（AFD）,其最大值為“一3"卬。，作用在矩形面積（aeOh）及（ebfO）

上，并且0點在荷載零處。因此它對M點引起的豎向應(yīng)力是兩塊矩形面積三角形分布荷載引起的應(yīng)

力之和。即

cr：2=-x（0.021+0.045）=2.2幼〃

應(yīng)力系數(shù)％，計算結(jié)果

n=l/b

編號荷載作用面積加=%a,i

1(aeOh)130.021

2(ebfO)430.045

3(Ofcg)21.50.069

4(hOgd)0.51.50.032

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（次g）上，同樣

O點也在荷載零點處。因此，它們對M點產(chǎn)生的豎向應(yīng)力。c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

az^Ofcg）+43（AOM=（p_q）Q3+%）

=（100-_）X（0.069+0.032）=6.7kpa

最后疊加求得三角形分布荷載（ABC）對M點產(chǎn)生的豎向應(yīng)力q為

er.=er.,-cr.2+<T,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計算點0、1、2、3,它們都為于土層分界面上，如圖4.38所示

（1）自重應(yīng)力計算

巴工=工必,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4/m重度%/(KN/m3)kPakPa

01.018.718.718.7

10.218.73.7422.4

21.88.916.0238.5

38.08.467.2105.7

(2)附加應(yīng)力計算

口皿N1120”,

基地壓力p=—=----=10kpa

F2x8

基地處的附加應(yīng)力Po=p—加=70—18.7x1=51.3S"

山式q=4p0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

zI

計算點，〃=-n——%%=a°Po/kpa

Ymhh

00041.00051.3

10.20.140.98950.7

22.01.040.54027.7

310.05.040.0673.4

第五章土的壓縮性與地基沉降計算

一、選擇題

1、A2、A3、B4、A5、B

二、簡答題（略）

三、計算題

175.6-58.6_o/

1解:（1）孔隙比p=-----------=1t.9n5V3

2x30/cm5

175.6—58.6—91.0，WECCW”

含水率co=-----------------x100%=28.6%

91.0

G,P“(l+0)_]=j=2.70

初始孔隙比078G

P

AH

Pi對應(yīng)的孔隙比q=e0-----(l+e0)=0.720

Ho

AH

P2對應(yīng)的孔隙比《2=/-----(1+0)=0.671

Ho

(2)壓縮系數(shù)和壓縮模量

G—g0.720—0.671?-\

a,=———--------------=0.49x10sktpa=0A9Mpa

1-?2

p2-Pi200-100

1+e,1+0.720.....

壓縮模量耳（「2）---L==3.5IMpa

a,20.49

1—z

因%_2=049MpqT<0.5Mp“T,所以該土屬于中壓縮性土。

2解:(1)土樣1

壓縮系數(shù)a.=且一且-=8770-0-736=()34*10-34了|=034M%T

P2~Pi200—100

,—......Bl1+611+0.77_..,,

壓縮模量及52)=----=R4=52lMpa

因?_2=<0.5%加一1,所以該土屬于中壓縮性土

(2)土樣2

壓縮系數(shù)%2=V=059-0.803=087x]0-3左一|=0.87^^-,

1-2pa—]。200-100

1+G1+0.89

壓縮模量6『2）=2.17Mpa

^7-0.87

因為%一2=0-87MpaT>0.5如?0,所以該土屬于高壓縮性土

土樣的壓斑曲線如圖所示：

3解：基礎(chǔ)底面積：A=4x4=16機(jī)2

苴底於riP+G4720+4x4x2x20

基底總M力：CT-----=-----------------=335女Pa

A4x4

基底自重應(yīng)力：汝=17.5x2=35攵pa

基底附加壓力：p0=a-//?=335-35=300^

第二層上自重應(yīng)力：=17.5x6=105Apa

第二層下自重應(yīng)力：限,=105+/2/Z2=105+17.9x3=158.7^a

/274

第二層上附加應(yīng)力：根據(jù)上=W=1-=-=2所以a=0.0840

h2b2

W=4ap=4x0.084x300=100.8kPa

/2z7

第二層下附加應(yīng)力：根據(jù)一=一=1-=-=3.5所以a=0.0344

b2h2

cr;2=4ap=4x0.0344x300=41.3岐

石一4?丁皿』105+158.7

自重應(yīng)力平均值=----------131.85kpa

2

..j.100.8+41.3

附加應(yīng)力平均值=-----------71.1kPa

2

—*711

該層的最終沉降量：s='%=--x3=0.065m=6.5on

E13300

4（略）

5解：（1）前期固結(jié)壓力

將表中e-p值換算成e-lgp后，以Igp為橫坐標(biāo)，e為縱坐標(biāo)，作圖得前期固結(jié)壓力所對應(yīng)的點為,

還原壓力為pc=230kpa（參考）

（2）壓縮指數(shù)q

c\e0.913-0.725…

山e—lgp曲線可得：C,=-----=--------------=().31

cAlgp1g2771-1g693

（3）黏土層最終沉降量

Pi=3x18.5+6x19.8+2x17.8=210kPa

p2=Pi+100

^^=0.6^-

0.1

1+GL1+1.015

E一2——=-------=3.36MPa

a>20.6

-八I

s—?.JL.h-—--x4=0.119m=11.9cm

Esl_23.36

6解：(1)加荷半年后地基的沉降

1+61+0.8

E=——=-----=1.2MPa

sva0.25

o*__0.18

s=^-h=---x10=0.25m=25cm

Es7.2

Ml+e。)=6.3xlO-8(i+o8)xl()5=

cm2/s

ayw0.25x10

=cj=4.536x10-3x0.5x365x24x60x60

v一萬一5002

U=1-4v=0.600

t7T

半年后的沉降為：s,=sU,=25x0.6=15。”

(2)黏土層達(dá)到60%固結(jié)度所需時間

o_aL

4T

Ut=l--^e"=0.600得7；=0.286

n'

山r=條得

ri

22

t——TE_H___0_._2_8_6_x__5_O_O_X----i----=182.41

3

cv4.536xW60x60x24

第六章土的抗剪強(qiáng)度

一、選擇題

1、C2、C3、A4、B5、C6、C

二、簡答題(略)

三、計算題

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：a=45°+—=54°

2

2解：假定土樣處于極限平衡狀態(tài)時，

大主應(yīng)力為：巧=b3tan2(45°+?)+2ctan(45°+?)=435.36kPa

22

即土樣發(fā)生剪切破壞時大主應(yīng)力為435.36kPa。

3解：假定土樣處于極限平衡狀態(tài)時，

2

大主應(yīng)力為：a,=cr3tan(45'+—)+2ctan(45+—)=630.44&Pa

22

對比判斷：巧=630.4軟尸?！耽?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，h=c“=包=%=4MPa

fu22

5解：由題意知，

有效應(yīng)力臼=-〃=210-140=lOkPa

即有效大主應(yīng)力為：=CT,tan2(45°+-^)+2ctan(45°+^)=kPa

22

剪切面的抗剪強(qiáng)度：r=0-1-0~31,cos^=34.2kPa

莫爾應(yīng)力圓直徑為：b；—G,=142.77—70=34.2

最大主應(yīng)力為：o-,=cr；+〃=142.77+140=282.77姓%

當(dāng)c=0時，破壞時總應(yīng)力強(qiáng)度參數(shù)為：弓=6,tan2(45。+?)

則有：tan(45°+^)=里=1.16,即*=8.5。

%

第七章土壓力理論

一、填空題

1靜止土壓力、主動土壓力、被動土壓力

2擋土墻和滑動土契體視為剛體、墻后填土為無粘性砂土、滑裂面是通過墻角的兩個平面

3庫爾曼圖解法

4大、小

二、選擇題

1、B2、A3、B4、A5、C6、C7、A

三、判斷題

1對2錯3錯4對?5錯

四、簡答題(略)

五、計算題

1解：由題意知，K?=tan2(45°-^)=0.49癡Z=0.7

2

墻頂處主動土壓力：—2。氏=—2x10x0.7=—14姓%

墻底處主動土壓力：Pa=yhKa-2CR=32.55火Pa

臨界深度：Zo==-2x1°=1,5m

/#719x0.7

總主動土壓力：Ea=1^(/?-Zo)=56.96^/m

作用點處于距墻底面g(〃一Z。)=1.17加處

2解：根據(jù)a=20?！?20。w=25°b=15°

查表得勾=0.862

土壓力強(qiáng)度沿墻高成三角形分布，墻底處

O-.=20x4x0.862=69.0Z:Pa

1,1,

2

由E“=_yH2kli=-x20x4x0.862=137.9kN/m

_H4

土壓力作用點在離墻底二=-=1.33m作用指向墻背。

33

3解：由題意知，&=tan2(45。-§=0.49底=67

墻頂處主動土壓力：Pa=qKa-2CR=30x0.49-2x15x0.7=—63kPa

墻底處主動土壓力：P“=(q+徹K4-2c幣￡=37.8kPa

2C2x15

臨界深度：Z0=—.—9=0.71，〃

八/Ka18x0.7Y

總主動土壓力：紇=；E(〃—Zo)=81.MN/加

作用點處于距墻底面-(A-Zo)=1.43m處

4解：山題意知，K,“=tan2(45。-%)=041=0.64

Ka=tan2(45°-彳)=0.491=0.7

墻頂處主動土壓力：P"1=0kPa

分層處以上主動土壓力：Pa2==15.58kPa

分層處以下主動土壓力：二%匕犬壯一2。2亞1=4.62攵Pa

墻底處主動土壓力：=%4+/2〃2)K“2—2,2區(qū)7=39.9切為

總主動土壓力：E0=ghF°i+①%2+;〃2(23-42)=104.62塊/〃2

15.58x|4+2|+4.62x4x2+70.56x-

作用點處于距墻底面h=-------一汽-----------------------=1.95m處

104.62

22

5解:由題意知,Kal=tan(45°--^)=0.31Ka2=tan(45°-^-)=0.33

墻頂處主動土壓力：P〃=qK"i=93kPa

分層處以上主動土壓力：P.2=(q+%%)￡4=24.65女尸。

分層處以下主動土壓力：Pa2=(q+%%)K“2=26.24妙a

地下水位處：Pa3=(q