河海大學(xué)-土力學(xué)-課后習(xí)題思考題答案

河海大學(xué)_土力學(xué)_課后習(xí)題思考題答案河海土力學(xué)課后習(xí)題與答案第一章思考題11-1什么叫土？土是怎樣形成的？粗粒土和細(xì)粒土的組成有何不同？1-2什么叫殘積土？什么叫運(yùn)積土？他們各有什么特征？1-3何謂土的級(jí)配？土的粒徑分布曲線是怎樣繪制的？為什么粒徑分布曲線用半對(duì)數(shù)坐標(biāo)？1-4何謂土的結(jié)構(gòu)？土的結(jié)構(gòu)有哪幾種類(lèi)型？它們各有什么特征？1-5土的粒徑分布曲線的特征可以用哪兩個(gè)系數(shù)來(lái)表示？它們定義又如何？1-6如何利用土的粒徑分布曲線來(lái)判斷土的級(jí)配的好壞？1-7什么是吸著水？具有哪些特征？1-8什么叫自由水？自由水可以分為哪兩種？1-9什么叫重力水？它有哪些特征？1-10土中的氣體以哪幾種形式存在？它們對(duì)土的工程性質(zhì)有何影響？1-11什么叫的物理性質(zhì)指標(biāo)是怎樣定義的？其中哪三個(gè)是基本指標(biāo)？1-12什么叫砂土的相對(duì)密實(shí)度？有何用途？1-13何謂粘性土的稠度？粘性土隨著含水率的不同可分為幾種狀態(tài)？各有何特性？1-14何謂塑性指數(shù)和液性指數(shù)？有何用途？1-15何謂土的壓實(shí)性？土壓實(shí)的目的是什么？1-16土的壓實(shí)性與哪些因素有關(guān)？何謂土的最大干密度和最優(yōu)含水率？1-17土的工程分類(lèi)的目的是什么？1-18什么是粗粒土？什么叫細(xì)粒土？習(xí)題11-1有A、B兩個(gè)圖樣，通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測(cè)得其粒徑與小于該粒徑的土粒質(zhì)量如下表所示，試?yán)L出它們的粒徑分布曲線并求出C和cC值。uA土樣實(shí)驗(yàn)資料（總質(zhì)量500g）得其質(zhì)量為15.3g，烘干后質(zhì)量為10.6g，土粒比重為2.70，求試樣的含水率、孔隙比、孔隙率、飽和密度、浮密度、干密度及其相應(yīng)的重度。1-3某土樣的含水率為6.0%密度為1.603g/cm，土粒比重為2.70，若設(shè)孔隙比不變，為使土樣完全飽和，問(wèn)1003cm土樣中應(yīng)該加多少水？1-4有土料1000g,它的含水率為6.0%，若使它的含水率增加到16.0%，問(wèn)需要加多少水？1-5有一砂土層，測(cè)得其天然密度為1.773g/cm，天然含水率為9.8%，土的比重為2.70，烘干后測(cè)得最小孔隙比為0.46，最大孔隙比為0.94，試求天然孔隙比e、飽和含水率和相對(duì)密實(shí)度D，并判別該砂土層處于何種密實(shí)狀態(tài)。1-6今有兩種土，其性質(zhì)指標(biāo)如下表所示。試通過(guò)計(jì)算判斷下列說(shuō)法是否正確？1.土樣A的密度比土樣B的大；2.土樣A的干密度比土樣B的大；3.土樣A的孔隙比比土樣B的大；⑴干密度swdswGG(1n)1Eρρρ==-+⑵濕密度srwGSe1eρρ+=+⑶浮密度'sw(G-1)1eρρ=+1-8在圖中，A土的液限為16.0%，塑限為13.0%；B土的液限為24.0%，塑限為14.0%，C土為無(wú)粘性土。圖中實(shí)線為粒徑分布曲線，虛線為C土的粗粒頻率曲線。試按《土的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)這三種土進(jìn)行分類(lèi)。1-9某碾壓土壩的土方量為20萬(wàn)方，設(shè)計(jì)填筑干密度為1.653g/cm。料的含水率為12.0%，天然密度為1.703g/cm，液限為32.0%，塑限為20.0%，土粒比重為2.72。問(wèn)：⑴為滿(mǎn)足填筑土壩需要，料場(chǎng)至少要有多少方土料？⑵如每日壩體的填筑量為30003m，該土的最優(yōu)含水率為塑限的95%，為達(dá)到最佳碾壓效果，每天共需要加多少水？⑶土壩填筑的飽和度是多少？第二章思考題22-1土中的應(yīng)力按照其起因和傳遞方式分哪幾種？怎么定義？2-2何謂自重應(yīng)力，何謂靜孔隙水應(yīng)力？計(jì)算自重應(yīng)力應(yīng)注意些什么？2-3何謂附加應(yīng)力，空間問(wèn)題和平面問(wèn)題各有幾個(gè)附加應(yīng)力分量？計(jì)算附加應(yīng)力時(shí)對(duì)地基做了怎樣的假定？2-4什么叫柔性基礎(chǔ)？什么叫剛性基礎(chǔ)？這兩種基礎(chǔ)的基底壓力有何不同？2-5地基中豎向附加應(yīng)力的分布有什么規(guī)律？相鄰兩基礎(chǔ)下附加應(yīng)力是否會(huì)彼此影響？2-6附加應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果與地基中實(shí)際的附加應(yīng)力能否一致，為什么？2-7什么是有效應(yīng)力？什么是孔隙應(yīng)力？其中靜孔隙應(yīng)力如何計(jì)算？2-8你能熟練掌握角度法和疊加原理的應(yīng)用嗎？會(huì)計(jì)算各種荷載條件下地基中任意點(diǎn)的豎向附加應(yīng)力嗎？習(xí)題22-1如圖所示為某地基剖面圖，各土層的重度及地下水位如圖，試求土的自重應(yīng)力和靜孔隙水應(yīng)力，并繪出它們的分布圖。2-2如圖所示為一矩形基礎(chǔ)，埋深1m,上部結(jié)構(gòu)傳至設(shè)計(jì)地面標(biāo)高處的荷載為P=2106kN，荷載為單偏心，偏心矩為e=0.3m,試求基底中心O，邊點(diǎn)A和B下4m深處的豎向附加應(yīng)力。2-3甲乙兩個(gè)基礎(chǔ)，它們的尺寸和相應(yīng)位置及每個(gè)基底下的基底凈壓力如圖所示，試求甲基礎(chǔ)O點(diǎn)下2m深處的豎向附加應(yīng)力（圖中尺寸以米計(jì)）。2-4某擋土墻建于如圖所示的地基上，埋深2m，尺寸如圖所示（圖中的尺寸以米計(jì)）。墻受上部豎向荷載和墻身自重為F=1000kN/m，其作用位置距墻前v趾A點(diǎn)為3.83m，墻背受有總水平推力F=350kN/m，h其作用點(diǎn)距墻底為3.5m。（不計(jì)墻后填土的影響）試求：⑴M，N點(diǎn)處的豎向自重應(yīng)力；⑵M，N點(diǎn)處的豎向附加應(yīng)力2-5某矩形基礎(chǔ)長(zhǎng)寬分別為3m和2m，基礎(chǔ)剖面和地基條件如圖所示，試求基礎(chǔ)中點(diǎn)O及其以下點(diǎn)M和N的自重應(yīng)力、豎向附加應(yīng)力以及靜孔隙水應(yīng)力（圖中尺寸以米計(jì)）第三章思考題33-1何謂達(dá)西定律，達(dá)西定律成立的條件有哪些？3-2實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)定滲透系數(shù)的方法有幾種？它們之間又什么不同？3-3流網(wǎng)有什么特征？3-4滲透變形有幾種形式？各有什么特征？3-5什么是臨界水力梯度？如何對(duì)其進(jìn)行計(jì)算？3-6孔隙水應(yīng)力在靜水條件下和在穩(wěn)定滲流作用下有什么不同？如何利用流網(wǎng)確定滲流作用的孔隙水壓力。3-7根據(jù)達(dá)西定律計(jì)算出的流速和土水中的實(shí)際流速是否相同？為什么？3-8拉普拉斯方程是由哪兩個(gè)基本定律推導(dǎo)出的？你認(rèn)為土的透水系數(shù)是各向同性的嗎？習(xí)題33-1圖為一簡(jiǎn)單的常水頭滲透試驗(yàn)裝置，試樣的截面積為1202cm，若經(jīng)過(guò)10秒。由量筒測(cè)得流經(jīng)試樣的水量為1502cm，求試樣的滲透系數(shù)。3-2某無(wú)粘性土的粒徑分布曲線如1-28曲線所示，若該土的孔隙率n=30%，土粒比重sG=2.65，試問(wèn)當(dāng)發(fā)生滲透變形時(shí)，該土應(yīng)屬何種類(lèi)型的土？其臨界水力梯度為多少（用細(xì)粒含量法判別）？]3-3如圖1-29中的曲線C為一無(wú)粘性土的粒徑分布圖和粒組頻率曲線（虛線所示）。試判別該土的發(fā)生滲透變形時(shí)是屬何種類(lèi)型的土？若土的孔隙率為36%，土粒的比重為2.65，則該土的臨界水力梯度多大？3-4資料同3-3，試求：⑴圖3-27中b點(diǎn)的孔隙水應(yīng)力（包括靜止孔隙水應(yīng)力和超孔隙水應(yīng)力）和有效應(yīng)力；⑵地表面5-6處會(huì)不會(huì)發(fā)生流土現(xiàn)象？3-5有一粘土層位于兩沙層之間，其中沙層的濕重度γ=17.63kN/m，飽和重度3sat19.6kN/mγ=，粘土層的飽和重度3sat20.6kN/mγ=，土層的厚度如圖所示。地下水位保持在地面以下1.5m處，若下層砂層中有承壓水，其測(cè)壓管水位高出地面3m，試計(jì)算：⑴粘土層內(nèi)的孔隙水應(yīng)力及有效應(yīng)力隨深度的變化并繪出分布圖（假定承壓水頭全部損失在粘土層中）；⑵要使粘土層發(fā)生流土，則下層砂中的承壓水引起的測(cè)壓管水位應(yīng)當(dāng)高出地面多少米？第四章思考題44-1引起土體壓縮的主要原因是什么？4-2試述土的各壓縮性指標(biāo)的意義和確定方法。4-3分層總和法計(jì)算基礎(chǔ)的沉降量時(shí)，若土層較厚，為什么一般應(yīng)將地基土分層？如果地基土為均質(zhì)，且地基中自重應(yīng)力和附加應(yīng)力均為（沿高度）均勻分布，是否還有必要將地基分層？4-4分層總和法中，對(duì)一軟土層較厚的地基，用i1i2ii1iS(ee)H/(1e)=-+或ivii1iSapH/(1e)=?+計(jì)算各分層的沉降時(shí)，用哪個(gè)公式的計(jì)算結(jié)果更準(zhǔn)確？為什么？4-5基礎(chǔ)埋深d〉0時(shí)，沉降計(jì)算為什么要用基底凈壓力？4-6地下水位上升或下降對(duì)建筑物沉降有沒(méi)有影響？4-7工程上有一種地基處理方法——堆載預(yù)壓法。它是在要修建建筑物的地基上堆載，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后，移去堆載，再在該地基上修建筑物。試從沉降控制的角度說(shuō)明該方法處理地基的作用機(jī)理。4-8土層固結(jié)過(guò)程中，孔隙水壓力和有效應(yīng)力是如何轉(zhuǎn)換的？他們間有何關(guān)系？4-9固結(jié)系數(shù)vC的大小反映了土體的壓縮性有何不同？為什么？4-10超固結(jié)土與正常固結(jié)土的壓縮性有何不同？為什么？習(xí)題44-1某涵閘基礎(chǔ)寬6m，長(zhǎng)（沿水流方向）18m，受中心豎直荷載P=10800kN的作用，地基為均質(zhì)無(wú)粘性土，地下水位在地面以下3m處，地下水位以上的濕重度γ=19.13kN/m，地下水位以下土的飽和重度3sat21kN/mγ=，基礎(chǔ)的埋置深度為1.5m，圖的壓縮曲線如圖所示，試求基礎(chǔ)中心點(diǎn)的沉降量。4-2某條形基礎(chǔ)寬15m，受2250kN/m的豎直偏心線荷載的作用，偏心距為1m,地下水位距地面6m，地基由兩層粘性土組成，上層厚9m，濕重度γ=193kN/m，飽和重度3sat20kN/mγ=。下層厚度很大，飽和重度3sat21kN/mγ=.基礎(chǔ)的埋置深度為3m，上層和下層土的壓縮曲線如圖A，B線所示，試求基礎(chǔ)兩側(cè)的沉降量和沉降差。4-3某建筑物下有6m厚的粘土層，其上下均為不可壓縮的排水層。粘土的壓縮試驗(yàn)結(jié)果表明，壓縮系數(shù)-1va0.0005kPa=，初始孔隙比為1e=0.8。試求在平均附加應(yīng)力zσ=150kPa作用下，該土的壓縮模量sE，又設(shè)該土的伯松比μ=0.4，則其變形模量E為多少？4-4某均質(zhì)土壩及地基的剖面圖如圖所示，其中粘土層的平均壓縮系數(shù)-4-1va2410kPa=?，初始孔隙比1e＝0.97，滲透系數(shù)k=2.0cm/a，壩軸線處粘土層內(nèi)的附加應(yīng)力分布如圖中陰影部分所示，設(shè)壩體是不遠(yuǎn)水的。試求：⑴粘土層的最終沉降量；⑵當(dāng)粘土層的沉降雖達(dá)到12cm時(shí)所需的時(shí)間；4-5有一粘土層位于兩沙層之間，厚度為5m，現(xiàn)從粘土層中心取出一試樣做固結(jié)試驗(yàn)（試樣厚度為2cm，上下均放置了透水石），測(cè)得當(dāng)固結(jié)度達(dá)到60%時(shí)需要8min，試問(wèn)當(dāng)天然粘土層的固結(jié)度達(dá)到80%時(shí)需要多少時(shí)間（假定粘土層內(nèi)附加應(yīng)力為直線分布）？4-6某一粘土試樣取自地表以下8m處，該處受到的有效應(yīng)力為100kPa，試樣的初始孔隙比為1.05，經(jīng)壓縮試驗(yàn)得出的壓力與穩(wěn)定孔隙比關(guān)系如下：試在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)上繪出壓縮、回彈及再壓縮曲線,并推求前期固結(jié)壓力p及現(xiàn)場(chǎng)壓縮曲線的cC、SC值，c判斷該土層屬于何種類(lèi)型的固結(jié)土。4-7一地基剖面圖如圖示，A為原地面，在近代的人工建筑活動(dòng)中已被挖去2m，即現(xiàn)在的地面為B。設(shè)在開(kāi)挖以后地面以下的土體允許發(fā)生充分回彈的情況下，再在現(xiàn)地面上大面積堆載，其強(qiáng)度為150kPa。試問(wèn)粘土層將產(chǎn)生多少壓縮量(粘土層的初始孔隙比為1.00，C=0.36，SC=0.06)？c第五章思考題55-1什么叫土的抗剪強(qiáng)度？5-2庫(kù)侖的抗剪強(qiáng)度定律是怎樣表示的,砂土和粘性土的抗剪強(qiáng)度表達(dá)式有何不同？5-3為什么說(shuō)土的抗剪強(qiáng)度不是一個(gè)定值？5-4何謂摩爾—庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則？何為極限平衡條件？5-5土體中發(fā)生剪切破壞的平面是不是剪應(yīng)力最大的平面？在什么情況下，破壞面與最大剪應(yīng)力面是一致的？5-6測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)主要有哪幾種方法？試比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)？5-7何謂靈敏度和觸變性？5-8影響砂土抗剪強(qiáng)度的因素有哪些？5-9何謂砂土液化？5-10試述正常固結(jié)粘土在UU，CU，CD三種實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)力—應(yīng)變、孔隙水應(yīng)力—應(yīng)變（或體變—應(yīng)變）和強(qiáng)度特性。5-11試述超固結(jié)粘土在UU，CU，CD三種實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)力—應(yīng)變、孔隙水應(yīng)力—應(yīng)變（或體變—應(yīng)變）和強(qiáng)度特性。5-12試述正常固結(jié)粘土和超固結(jié)粘土的總應(yīng)力強(qiáng)度包線與有效強(qiáng)度包線的關(guān)系。習(xí)題55-1已知某無(wú)粘性土的c=0,=30,若對(duì)該土取樣做實(shí)驗(yàn)，⑴如果對(duì)該樣施加大小主應(yīng)力分別為200kPa和120kP，該試樣會(huì)破壞嗎？為什么？⑵若使小a主應(yīng)力保持原質(zhì)不變，而將大主應(yīng)力不斷加大，你認(rèn)為能否將大主應(yīng)力增加到400kP，為什么？a5-2設(shè)地基內(nèi)某點(diǎn)的大主應(yīng)力為450kP，小主應(yīng)力為a200kP，土的摩擦角為20?，粘聚力為50akP，問(wèn)該a點(diǎn)處于什么狀態(tài)？5-3設(shè)地基內(nèi)某點(diǎn)的大主應(yīng)力為450kP，小主應(yīng)力為a150kP，孔隙應(yīng)力為50akP，問(wèn)該點(diǎn)處于什么狀態(tài)？a5-4某土的固結(jié)不排水剪實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表，圖解求總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)c?'c'?5-5對(duì)某一飽和正常固結(jié)粘土進(jìn)行三軸固結(jié)排水剪切實(shí)驗(yàn)，測(cè)得其內(nèi)摩擦角'd32??==?，現(xiàn)又對(duì)該土進(jìn)行了固結(jié)不排水剪切實(shí)驗(yàn)，其破壞時(shí)的3a200kP?=。軸向應(yīng)力增量aq200kP=，試計(jì)算出在固結(jié)不排水剪切時(shí)的破壞孔隙水應(yīng)力fu值。5-6在某地基土的不同深度進(jìn)行十字板剪切實(shí)驗(yàn)，測(cè)得的最大扭力矩如下表。求不同深度上的抗剪強(qiáng)度，設(shè)十字板的高度為10cm，寬為5cm。5-7某飽和正常固結(jié)試樣，在周?chē)鷫毫?σ=150akP下固結(jié)穩(wěn)定，然后在不排水條件下施加軸向壓力至剪破，測(cè)得其不排水強(qiáng)度uc=60akP，剪破面與大主應(yīng)力面的實(shí)測(cè)夾角fθ=57?，求內(nèi)摩擦角cu?和剪破時(shí)的孔隙水壓力系數(shù)fA。5-8設(shè)某飽和正常固結(jié)粘土的''c0,30?==?，試計(jì)算固結(jié)壓力3a100kPσ=時(shí)的不排水強(qiáng)度uc和內(nèi)摩擦角cu?（假定fA=1）5-9設(shè)一圓形基礎(chǔ)，承受中心荷載，如圖所示。地基為深厚的粘土層，濕重重γ為1803kN/m，飽和容重1γ為21.03kN/m，地下水位在地面以下3m處。在加荷前，基礎(chǔ)中心以下離地面5m處M點(diǎn)的測(cè)壓管中心水位與地下水位齊平；在加荷瞬時(shí)，即t為零時(shí)，測(cè)壓管中的水位高出地面7m，設(shè)M點(diǎn)的豎向附加應(yīng)力1σ?=