《2022年土力学四校合编课后习题答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年土力学四校合编课后习题答案.docx（33页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载2-8 单元1-1 、砂类土和粘性土各有那些典型的形成作用？【答】土在其形成过程中有各种风化作用共同参加,它们同时进行； 砂类土主要是由于温度变化、波浪冲击、地震引起的物理力使岩体崩解、破裂形成；粘性土主要是岩体 与空气、水和各种水溶液相互作用形成；2-2 、有一饱和的原状土样切满于容积为 21.7cm 3 的环刀内, 称得总质量为 72.49g ,经 105烘干至恒重为 61.28g ,已知环刀质量为 32.54g ,土粒比重为 2.74 ,试求 该土样的湿密度、含水量、干密度及孔隙比（要求汇出土的三相比例示意图,按三
2、相比例指标的定义求解） ；名师归纳总结 解：m72. 49.32. 541. 84g/cm3第 1 页,共 18 页V217m W72. 4961. 2839%m S61. 2832.54dmS61 .2832 . 541 . 32g/3 cmV21 7.eV V11.211.069VS10. 492-3 、某原状土样的密度为1.85g/cm3,含水量为 34%,土粒相对密度为 2.71 ,试求该土样的饱和密度、有效密度和有效重度（先推导公式然后求解）；解：（1）satm sV VWVmmSm Wm W设mS1V1m SdSm SV Sdm SWdS1WV SWS有sat111dS1WW11W
3、dS1111WdS1dS1W1 .852.71111 .87g/cm3dS10.342 .71mSVSWmSVSWV VWV VWVSV VW（2）VVsatVsatW1 .8710. 87g/cm3- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载 3（3）g 0 . 87 10 8 7. kN / cm3sat sat g 1 . 87 10 18 7. kN / cm或 3sat W 18 7. 10 8 7. kN / cm2-4 、某砂土土样的密度为 1.77g/cm 3,含水量 9.8%,土粒相对密度为 2.67 ,烘干后测定最小孔隙
4、比为 0.461 ,最大孔隙比为 0.943 ,试求孔隙比 e 和相对密实度 Dr,并评定该砂土的密实度；解：（1）设V S1m Sm S11d SW10.656mm Sm WV1e1e11e整理上式得e1dSW0 .0982. 6711.77（2）Dre maxe0 . 943.0 6560 . 595（中密）e maxe min0 .943.0 4612-5 、某一完全饱和黏性土试样的含水量为30%,土粒相对密度为 2.73 ,液限为 33%,塑限为 17%,试求孔隙比、干密度和饱和密度,并按塑性指数和液性指数分别定出 该黏性土的分类名称和软硬状态；解：eV VWdSdS VSWdS0 .
5、 302 . 73.0 8191.03.2731.1 95 g/3 cmV SWV SWdm SW2 . 731.150 g/3 cmV1e10 . 819d SW1dSWm sV VWdSWsatLV1e1e10 . 819Ip331716查表,定名为粉质粘土PILIpp30170.81查表,确定为软塑状态163-1. 试说明起始水力梯度产生的缘由；【答】起始水力梯度产生的缘由是 0或者说为了克服吸着水的粘滞阻力 V 特别小力梯度；I0 是指薄膜水发生明显渗流时用以克服其抗剪强度 0 的水3-2. 简述影响土的渗透性的因素主要有哪些；名师归纳总结 【答】1浑圆、越匀称时大小、外形及级配第 2
6、 页,共 18 页土颗粒越粗- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载2 低土的渗透性；34 粘滞度； 水在土中的渗流速度与水的容重及粘滞度有关的渗透性；3-4. 拉普拉斯方程适应于什么条件的渗流场【答】当渗流场中水头及流速等渗流要素不随时间转变时3-5.为什么流线与等势线总是正交的【答】在稳固渗流场中即 dqe=dq0；从而得到 和等势线正交；3-6. 流砂与管涌现象有什么区分和联系【答】在向上的渗流力作用下 现象称为流砂 土现象；这种现象多发生在颗粒级配匀称的饱和细、粉砂和粉土层 中在水流渗透作用下3-7. 渗透力都会引起哪些破坏【答
7、】渗流引起的渗透破坏问题主要有两大类主要就表现为岸坡滑动或挡土墙等构造物整体失稳；3-8、某渗透试验装置如图3-23 所示；砂的渗透系数k12101cm/s；砂的渗透系数k21101cm/s,砂样断面积 A=200cm2,试问：（1）如在砂与砂分界面出安装一测压管,就测压管中水面将升至右端水面以上多高？（2）砂与砂界面处的单位渗水量q 多大？解：（1）k 160h 2Ak2h 2A整理得L 1L 2k 160h 2k2h 2h 260 k 122602101140 cmk 1k101110所以,测压管中水面将升至右端水面以上：60-40=20cm （2）q2k2i2Ak2h 2A1101402
8、003 20 cm/sL2403-9、定水头渗透试验中,已知渗透仪直径 水头缺失 h=83mm,在 60s时间内的渗水量D=75mm,在 L=200mm 渗流途径上的 Q=71.6cm 3,求土的渗透系数；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载解：k QL 71 . 6 20.6 5 10 2cm / sA h t 7 . 5 28 . 3 6043-10、设做变水头渗透试验的黏土试样的截面积为 30cm 2,厚度为 4cm,渗透仪细玻璃管的内径为 0.4cm,试验开头时的水位差 145cm,经时
9、段 7 分 25 秒观看水位差为 100cm,试验时的水温为 20,试求试样的渗透系数；2解：k aLln h 1 4 0 4. 4ln 1451 . 4 10 5 cm / sA t 2 t 1 h 2 30 445 1003-11 、图 3-24 为一板桩打入透水土层后形成的流网；已知透水土层深 18.0m,渗透系数 k 3 10 4 mm / s,板桩打入土层表面以下 9.0m,板桩前后水深如图中所示；试求：（1）图中所示 a、b、c、d、e 各点的孔隙水压力；（2）地基的单位渗水量；解：（1）Ua0WW0kPa137.2kPaUb9 .0882.kPaUc184918WUd1.0W9.
10、8kPaU e 0 W 0 kPa（2）q k i A 3 10 7 8 18 9 12 10 7 m 3 / s9 24-1【答】土体在自重、建筑物荷载及其它因素的作用下均可产生土中应力；一般来说土中应力是指自重应力和附加应力；土中应力按其起因可分为自重应力和附加应力两种；自重应力是指土体在自身重力作用下产生的尚未完成的压缩变形基土的强度破坏和失稳的重要缘由；土中应力安土骨架和土中孔隙的分担作用可分为有效应力和孔隙应力两种； 土中有效应力是指土粒所传递的粒间应力；它是控制土的体积气所传递的应力； 4-2【答】我们把自然土体简化为线性弹性体；即假设地基土是匀称、连续、各向同性的半无限空间弹性体
11、而采纳弹性理论来求解土中应力；当建筑物荷载应力变化范围比较大 土体的非线性问题了；4-3【答】地下水下降如产生了一个由于降水引起的应力增量名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 表大面积沉降；优秀学习资料欢迎下载地下水位长期上升力； 1、如地下水位上升至基础底面以上下降； 2、地下水位上升黄土造成不良后果 3、地下水位上升 4-4【答】基底压力的大小和分布状况与荷载的大小和分布、深度以及地基土的性质等多种因素；假设条件依据弹性理论中的圣维南原理； 4-5 和基底附加压力基础的刚度、 基础的埋置【答】基地压力 P 运算 中
12、心荷载作用下 偏心荷载作用下 基地压力 运算基地压力 P 为接触压力；这里的“ 接触”压力；基底附加压力 为作用在基础底面的净压力；是基底压力与基底处建造前土中自重应力之差要缘由； 4-6【答】由外荷载引起的发加压力为主要缘由；需要考虑实际引起的地基变形破坏、强度破坏、稳固性破坏；4-7. 持【答】 由于附加应力扩散分布 1、考虑相邻建筑物时积相当大的范畴之下； 所以工程中础底面高差的 1-2 倍 2、同样道理掌握距离 a. 3、应力和应变时联系在一起的运算深度 ” 用应力比法确定3 4-8、某建筑场地的地层分布匀称,第一层杂填土厚 1.5m,17 kN / m；其次层粉质黏土厚 4m,19
13、kN / m 3,G s 2 . 73,31 %,地下水位在地面下 2m 深处；第三层污泥质黏土厚 8m,18 2. kN / m 3,G s 2 . 74,41 %；第四层粉3土厚 3m,19 . 5 kN / m,G s 2 . 72,27 %；第五层砂岩未钻穿；试运算各层交界处的竖向自重应力 c,并绘出 c沿深度分布图；解：（1）求 W S V S W W S V S W G S W W W G S 1 G S 1V W W S W W G S W G S W Gs 1由上式得：2 9 . 19 kN / m 3,3 8 . 20 kN / m 3,4 9 . 71 kN / m 3,（
14、2）求自重应力分布名师归纳总结 c 11h 11 .51725.5 kPa0 .5350.kPa第 5 页,共 18 页c 水1h 12h25.519- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载680kN,偏 p 和边缘最c2c水4h35.09. 193 .567.17kPa2c3c2h367.178.208132.77kPa3c4c3h 4132.779. 713161.90kPa44不透水层c4W3.58.03.0306.9 kPa4-9、某构筑物基础如图4-30 所示,在设计地面标高处作用有偏心荷载心距 1.31m,基础埋深为 2m,底
15、面尺寸为 4m 2m；试求基底平均压力大压力 pmax,并绘出沿偏心方向的基底压力分布图；解：（1）全力的偏心距 e eFGeF1 . 31.891 m337显现拉应力6801 .31680200422（2）p maxminFAG16e11.l由于16e160 . 891l4故需改用公式pmax2FG268044220301 kPa3 ble320. 89122（3）平均基底压力名师归纳总结 FAG1000125k P a（理论上）第 6 页,共 18 页8FAG31000b31000215 0 3 k P a或pmax301150 5. kPa（实际上）l 2e1.09224-10、某矩形基
16、础的底面尺寸为4m 2.4m,设计地面下埋深为1.2m（高于自然地面 0.2m）,设计地面以上的荷载为 1200kN,基底标高处原有土的加权平均重度为18kN/m 3；试求基底水平面 1 点及 2 点下各 3.6m 深度 M 1 点及 M 2 点处的地基附加应力Z值；解：（1）基底压力pFAG130042.41 .2201 4 9 k P a（2）基底附加压力p0pmd149181131 kPa- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载（3）附加应力M 1 点分成大小相等的两块3ml2.4m ,b2m ,l1 .2bz3 .61 .8b2
17、查表得C0. 108就zM120 . 10813128 . 31 kPaM 2 点作延长线后分成 2 大块、 2 小块大块l6m ,b12 m ,l3bz36.8b2查表得C0.143小块l36.m ,b2m ,l1.8查表bz3 .61 .8b2得C0.129就zM22cM2p02 c 大c 小）p020.1430. 1291313 .7 k P a4-11、某条形基础的宽度为2m,在梯形分布的条形荷载（基底附加压力）下,边缘（ p0）max=200kPa,（p0） min=100kPa,试求基底宽度中点下和边缘两点下各 及 6m 深度处的Z值；解：p0均2002100150kPacc0.
18、396中点下3m 处x0m ,z3m ,x0,zb1 .5,查表得b6m 处z.0 39615059 . 4 k P a0. 208x0m ,z6m ,xz 0,b3,查表得bz0 . 20815031 2.kPa边缘,梯形分布的条形荷载看作矩形和三角形的叠加荷载3m 处 ：名师归纳总结 矩形分布的条形荷载x0 .z 5,b31 . 5,查表c矩形03.34第 7 页,共 18 页b2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载t10.0734,t20.0938z 矩形0. 33410033.4 k P a三角形分布的条形荷载lz 10,b3
19、1.5,查表b2z三角形10. 0734*1007. 34kPaz三角形20 .0 938*1009 .38kPa所以,边缘左右两侧的z为z 133 . 47 . 3440 . 74 kPaz233 4.9 . 3842 . 78 kPa6m 处 ：矩形分布的条形荷载x0 .z 5,b63,查表c矩形0 . 198.0511b2z 矩形0.19810019.8 k P a三角形分布的条形荷载lz 10,b63,查表t10. 0476,t20b2z三角形10. 0476*1004. 76kPa, 压缩模量；z三角形20 .0 511*1005. 11kPa所以,边缘左右两侧的z为z 119 8.
20、4 . 7624 . 56kPaz219 8.5 . 1124 . 91 kPa5-1. 【答】 压缩系数,压缩指数,压缩模量,压缩系数,压缩指数5-2【答】 可以同时测定地基承载力和土的变形模量；【答】土的弹性模量是指土体在侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量；他的变形包括了可复原的弹性变形和不可复原的残余变形两部分；而室内固结试验和现场载荷试验都不能供应瞬时荷载,它们得到的压缩模量和变形模量时包含残余变形在内的；和弹性模量由根本区分；5-4 基本概念、运算公式及适用条件等方面比较压缩模量、变形模量与弹性模量【答】土的压缩模量 的定义是土在侧限条件下的竖向附加应力与竖向应变之比值；土的压缩模量是
21、通过土的室内压缩试验得到的；土的变形模量 的定义是土体在无侧限条件下的应力与应变的比值； 土的变形模量时现场原位试验得到的土的压缩模量和变形模量理论上是可以换算的；但影响因素较多不能精确反映他们之间的实际关系；土的弹性模量的定义是土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量； 土的弹性模量由室内三轴压缩试验确定；5-5【答】正常固结土层：在历史上所经受的先期固结压力等于现有掩盖土重；超固名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载结土层： 历史上曾经受过大于现有掩盖土重的先期固结压力；欠固结土层： 先 期固
22、结压力小于现有掩盖土重；5-6【答】自然土层在历史上受过最大固结压力（指土体在固结过程中所受的最大竖向有效应力）称为先期固结压力, 或称前期固结压力；先进行高压固结试验得到elgP 曲线,用卡萨格兰德体会作图法求得；5-7【答】在讨论沉积土层的应力历史时 值定义为超固结比；5-8 何谓现场原始压缩曲线？三类土的原始压缩曲线和压缩性指标由试验室的测定 方法有河不同【答】现场原始压缩曲线是指现场土层在其沉积过程中由上掩盖土重原本存在的压 缩曲线受到不同程度的扰动 5-3【答】样的室内压缩曲线不能完全代表现场原位处土样的孔隙比与有效应力的关 系；施黙特曼提出了依据土的室内压缩试验曲线进行修正得到土现
23、场原始压缩曲 线；6-11、某矩形基础的底面尺寸为 4m 2m,自然地面下基础埋深为 1m,设计地面高 出自然地面 0.4m,运算资料见图 6-33（压缩曲线用例题 6-1 的）；试绘出土中竖向 应力分布图（运算精度；重度（kN/m 3）和应力（ kPa）均至一位小数） ,并分别按 分层总和法的单向压缩基本公式和规范修正公式运算基础底面中点沉降量（p 0 0 . 75 f ak）；解： 1、分层总和法单向压缩基本公式（1） 求W2 .GSWGS1GS1W SV SWW SV SWGSWVWW SW WWG SWGs1又 已 知 , 粉 质 黏 土 的191. kN/m3,Gs72,31 %和
24、淤 泥 质 黏 土 的18.2 kN/m3,Gs2.71,40 %所以分别为9 .2kN/m3和8 .2 kN/m3（2） 地基分层 基底面下第一层粉质黏土厚分层厚度取 1m；4m,其次层污泥质黏土未钻穿, 均处于地下水位以下,名师归纳总结 （3）地基竖向自重应力C的运算第 9 页,共 18 页0 点：C1810.425.2kPa1 点：C252.9.2134.4kPa- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2 点：C344.92.1A优秀学习资料欢迎下载1.4280kN43.6kPa3 点：C436.9.2152.8kPa4 点：C528.8.21610.
25、kPa5 点：C61.082.1692.kPa6 点：C69.282.1774.kPa（4）地基竖向附加应力z的运算基础及其上回填土的总重GGAd2042.5基底平均压力pFG920280120 k P a94 .8 k P a2.54基底处的土中附加应力p0pC0120252.运算基础中心点下由基础荷载引起的附加应力z,基础中心点可看作是四个相等小矩形荷载的公共角点, 其长宽比 l / b 2 / 1 . 25 .1 6,取深度 z=0、1、2、3、4、5、6m 各运算点的 z；点 l/b z/m z/b c z0 1.6 0 0 0.250 94.8 1 1.6 1 0.8 0.215 8
26、1.5 2 1.6 2 1.6 0.140 53.1 3 1.6 3 2.4 0.088 33.4 4 1.6 4 3.2 0.058 22.0 5 1.6 5 4.0 0.040 15.2 6 1.6 6 4.8 0.029 11.0 （5）地基分层自重应力平均值和附加应力平均值的运算,见表 1；（6）地基各分层土的孔隙比变化值的确定,见表 1；（7）地基压缩层深度的确定名师归纳总结 z按z0.2C确 定 深 度 下 限 ： 5m 深 处02.C0.2692.13.84k P a,第 10 页,共 18 页15 .213 . 84 kPa ,不够；6m深处02.C0.2774.15.48kP
27、,z1115 . 48 kPa,可以；表 1 分层总和法单向压缩公式运算的沉降量- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 点深度优秀学习资料欢迎下载压前 e1i压后 e2i沉降量自重应力附加应力自重平均附加平均 自重+附加 曲线0025.294.80.8210.7613311.034.481.529.888.2118.0土样22.043.653.139.067.3106.34-10.8180.7692733.052.833.448.243.391.50.8080.7741944.061.022.056.927.784.6土样0.8000.7821055.069
28、.215.265.118.683.70.7960.78374-266.077.411.073.313.186.40.7910.7816（8）基础的最终沉降量如下：n102mm252.94 .8 kPass i3327191076i11m）2、规范修正公式运算（分层厚度取（1）运算p0C0120同分层总和法一样,p0p（2） 分层压缩模量的运算分层深度自重平均附加平均自重+附加曲线压前 e1i压后 e2i压缩模量029.888.2118.0土样0.8210.7612.681.02.039.067.3106.34-10.8180.7692.503.048.243.391.5土样0.8080.774
29、2.304.056.927.784.60.8000.7822.775.065.118.683.70.7960.7832.574-26.073.313.186.40.7910.7812.35（3） 运算竖向平均附加应力系数当 z=0 时, z=0 四个小矩形,即45.22.1 25*4运算 z=1m 时,基底面积划分为l/b2/1 . 251 . 6,z/ b1/1 . 25.08,查表 6-5 有0 .2395基底下 1m 范畴内4*0. 23950.958详见下表；名师归纳总结 Zm l/b z/b zzi- zi-1 Esi si is第 11 页,共 18 页1 1.6 0.8 0.95
30、8 0.958 0.958 2.68 34 34 2 1.6 1.6 0.8316 1.6632 0.705 2.50 27 61 3 1.6 2.4 0.7028 2.1084 0.445 2.30 18 79 0.5988 2.3952 4 1.6 3.2 0.287 2.77 10 89 5 1.6 4.0 0.5176 2.588 0.193 2.57 7 96 6 1.6 4.8 0.4544 2.7264 0.138 2.35 6 102 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载（4） 确定运算深度由于四周没有相邻荷载,基础
31、中点的变形运算深度可按以下简化公式运算：znb25.0 .4lnb2.52.504.ln2.55.3mz nn00p0z nnz n1n1（5） 确定sp 0运算z 深度范畴内压缩模量的当量值：nnE sA/A i/Esip 0z 22z 1111p 0z 1100Es 10.1928Es22.55MPaE snp 02.72640.1384p00.9580.70520.44520.28682.682.52.32.772.572.35查表（当p00. 75fak时）得：s11.（6） 运算地基最终沉降量ssssinsi11.102112mm16-12 、由于建筑物传来的荷载,地基中某一饱和黏土
32、层产生梯形分布的竖向附加应力,该层顶面和底面的附加应力分别为 z 240 kPa 和z 160 kPa,顶底面透水（见图 6-34）,土 层 平 均k 0 2. cm / 年,e. 0 . 88,a 0 . 39MPa 1,E S 4 . 82MPa；试求：该土层的最终沉降量；当达到最终沉降量之半所需的时间；当达到 120mm沉降所需的时间；如果该饱和黏土层下卧不透水层,就达到 120mm沉降所需的时间；解：求最终沉降名师归纳总结 s1aezH0 . 391032402160400166 mm第 12 页,共 18 页1.088Uts t50 %（双面排水,分布1）s查图 6-26 得T V0
33、.2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载2c v k 1 e 0 . 2 1 0 . 883 10 0 . 964 m 2/ 年a W .0 39 10 10T v c v t2 所以 t T V H 2 0 . 2 420 . 83 年 H c v 0 . 964当 st 120mm 时U t s t 72 % 查图 6-26 得 T V 0 . 42s22 0 . 42 4t T V H 2 1 . 74 年 c v 0 . 964当下卧层不透水,s t 120mm 时与比较,相当于由双面排水改为单面排水,即t 1 . 74 年
34、,所以 .t 1 . 74 447-8、某土样进行直剪试验,在法向压力为6 .96年100、200、300、400kPa 时,测得抗剪强度 f考分别为 52、83、115、145kPa,试求：（a）用作图法确定土样的抗剪强度指标 c 和；（b）假如在土中的某一平面上作用的法向应力为 260kPa,剪应力为92 kPa,该平面是否会剪切破坏？为什么？抗剪强度（ k Pa ）182 0解：法向应力（kPa）（a）用作图法土样的抗剪强度指标c=20kPa和180cu70kPa,假如对同（b）ftgc0 260 tg 1820104 . 5 kPa92k P af所以, 为破坏；7-9、某饱和黏性土无侧限抗压强度试验的不排水抗剪强度一土样进行三轴不固结不排水试验,施加四周压力3150kPa,试问土样将在多大的轴向压力作用下发生破坏？名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料