土力學(xué)2-10章課后習(xí)題答案(第三版).doc

土力學(xué) 第二章2-2、有一飽和的原狀土樣切滿(mǎn)于容積為21.7cm3的環(huán)刀內(nèi)，稱(chēng)得總質(zhì)量為72.49g，經(jīng)105烘干至恒重為61.28g，已知環(huán)刀質(zhì)量為32.54g，土粒比重為2.74，試求該土樣的濕密度、含水量、干密度及孔隙比（要求匯出土的三相比例示意圖，按三相比例指標(biāo)的定義求解）。解：2-3、某原狀土樣的密度為1.85g/cm3，含水量為34%，土粒相對(duì)密度為2.71，試求該土樣的飽和密度、有效密度和有效重度（先推導(dǎo)公式然后求解）。解：（1） 設(shè) （2）（3）或 2-4、某砂土土樣的密度為1.77g/cm3，含水量9.8%，土粒相對(duì)密度為2.67，烘干后測(cè)定最小孔隙比為0.461，最大孔隙比為0.943，試求孔隙比e和相對(duì)密實(shí)度Dr，并評(píng)定該砂土的密實(shí)度。解：（1）設(shè)整理上式得 （2）（中密）2-5、某一完全飽和黏性土試樣的含水量為30%，土粒相對(duì)密度為2.73，液限為33%，塑限為17%，試求孔隙比、干密度和飽和密度，并按塑性指數(shù)和液性指數(shù)分別定出該黏性土的分類(lèi)名稱(chēng)和軟硬狀態(tài)。解： 查表，定名為粉質(zhì)粘土 查表，確定為軟塑狀態(tài)第三章3-8、某滲透試驗(yàn)裝置如圖3-23所示。砂的滲透系數(shù)；砂的滲透系數(shù)，砂樣斷面積A=200cm2，試問(wèn)：（1）若在砂與砂分界面出安裝一測(cè)壓管，則測(cè)壓管中水面將升至右端水面以上多高？（2）砂與砂界面處的單位滲水量q多大？解：（1） 整理得 所以，測(cè)壓管中水面將升至右端水面以上：60-40=20cm（2）3-9、定水頭滲透試驗(yàn)中，已知滲透儀直徑D=75mm，在L=200mm滲流途徑上的水頭損失h=83mm，在60s時(shí)間內(nèi)的滲水量Q=71.6cm3，求土的滲透系數(shù)。解：3-10、設(shè)做變水頭滲透試驗(yàn)的黏土試樣的截面積為30cm2，厚度為4cm，滲透儀細(xì)玻璃管的內(nèi)徑為0.4cm，試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的水位差145cm，經(jīng)時(shí)段7分25秒觀(guān)察水位差為100cm，試驗(yàn)時(shí)的水溫為20，試求試樣的滲透系數(shù)。解：3-11、圖3-24為一板樁打入透水土層后形成的流網(wǎng)。已知透水土層深18.0m，滲透系數(shù)，板樁打入土層表面以下9.0m，板樁前后水深如圖中所示。試求：（1）圖中所示a、b、c、d、e各點(diǎn)的孔隙水壓力；（2）地基的單位滲水量。解：（1）（2）第四章4-8、某建筑場(chǎng)地的地層分布均勻，第一層雜填土厚1.5m，；第二層粉質(zhì)黏土厚4m，地下水位在地面下2m深處；第三層淤泥質(zhì)黏土厚8m，；第四層粉土厚3m，；第五層砂巖未鉆穿。試計(jì)算各層交界處的豎向自重應(yīng)力，并繪出沿深度分布圖。解：（1）求由上式得：，（2）求自重應(yīng)力分布4-9、某構(gòu)筑物基礎(chǔ)如圖4-30所示，在設(shè)計(jì)地面標(biāo)高處作用有偏心荷載680kN，偏心距1.31m，基礎(chǔ)埋深為2m，底面尺寸為4m2m。試求基底平均壓力p和邊緣最大壓力pmax，并繪出沿偏心方向的基底壓力分布圖。解：（1）全力的偏心距e （2）因?yàn)?出現(xiàn)拉應(yīng)力故需改用公式（3）平均基底壓力 （理論上） 或（實(shí)際上）4-10、某矩形基礎(chǔ)的底面尺寸為4m2.4m，設(shè)計(jì)地面下埋深為1.2m（高于天然地面0.2m），設(shè)計(jì)地面以上的荷載為1200kN，基底標(biāo)高處原有土的加權(quán)平均重度為18kN/m3。試求基底水平面1點(diǎn)及2點(diǎn)下各3.6m深度M1點(diǎn)及M2點(diǎn)處的地基附加應(yīng)力值。解：（1）基底壓力 （2）基底附加壓力 （3）附加應(yīng)力 M1點(diǎn) 分成大小相等的兩塊 查表得 則 M2點(diǎn) 作延長(zhǎng)線(xiàn)后分成2大塊、2小塊 大塊 查表得小塊 查表得 則 4-11、某條形基礎(chǔ)的寬度為2m，在梯形分布的條形荷載（基底附加壓力）下，邊緣（p0）max=200kPa，（p0）min=100kPa，試求基底寬度中點(diǎn)下和邊緣兩點(diǎn)下各3m及6m深度處的值。解：中點(diǎn)下 3m處 ，查表得 6m處 ，查表得 邊緣，梯形分布的條形荷載看作矩形和三角形的疊加荷載 3m處 ：矩形分布的條形荷載 ，查表 三角形分布的條形荷載 ，查表 所以，邊緣左右兩側(cè)的為6m處 ：矩形分布的條形荷載 ，查表 三角形分布的條形荷載 ，查表 所以，邊緣左右兩側(cè)的為第六章6-11、某矩形基礎(chǔ)的底面尺寸為4m2m，天然地面下基礎(chǔ)埋深為1m，設(shè)計(jì)地面高出天然地面0.4m，計(jì)算資料見(jiàn)圖6-33（壓縮曲線(xiàn)用例題6-1的）。試?yán)L出土中豎向應(yīng)力分布圖（計(jì)算精度；重度（kN/m3）和應(yīng)力（kPa）均至一位小數(shù)），并分別按分層總和法的單向壓縮基本公式和規(guī)范修正公式計(jì)算基礎(chǔ)底面中點(diǎn)沉降量（）。解：1、分層總和法單向壓縮基本公式（1） 求又已知，粉質(zhì)黏土的，和淤泥質(zhì)黏土的，所以 分別為 和（2） 地基分層基底面下第一層粉質(zhì)黏土厚4m，第二層淤泥質(zhì)黏土未鉆穿，均處于地下水位以下，分層厚度取1m。（3）地基豎向自重應(yīng)力的計(jì)算0點(diǎn)：1點(diǎn)：2點(diǎn)：3點(diǎn)：4點(diǎn)：5點(diǎn)：6點(diǎn)：（4）地基豎向附加應(yīng)力的計(jì)算基礎(chǔ)及其上回填土的總重 基底平均壓力 基底處的土中附加應(yīng)力 計(jì)算基礎(chǔ)中心點(diǎn)下由基礎(chǔ)荷載引起的附加應(yīng)力，基礎(chǔ)中心點(diǎn)可看作是四個(gè)相等小矩形荷載的公共角點(diǎn)，其長(zhǎng)寬比，取深度z=0、1、2、3、4、5、6m各計(jì)算點(diǎn)的。點(diǎn)l/bz/mz/b01.6000.25094.811.610.80.21581.521.621.60.14053.131.632.40.08833.441.643.20.05822.051.654.00.04015.261.664.80.02911.0（5）地基分層自重應(yīng)力平均值和附加應(yīng)力平均值的計(jì)算，見(jiàn)表1。（6）地基各分層土的孔隙比變化值的確定，見(jiàn)表1。（7）地基壓縮層深度的確定 按確定深度下限：5m深處，；6m深處，可以。表1 分層總和法單向壓縮公式計(jì)算的沉降量（8）基礎(chǔ)的最終沉降量如下：2、規(guī)范修正公式計(jì)算（分層厚度取1m）（1）計(jì)算 同分層總和法一樣，（2） 分層壓縮模量的計(jì)算（3） 計(jì)算豎向平均附加應(yīng)力系數(shù)當(dāng)z=0時(shí)，z=0計(jì)算z=1m時(shí)，基底面積劃分為 四個(gè)小矩形，即 ，查表6-5有基底下1m范圍內(nèi)詳見(jiàn)下表。Z(m)l/bz/bz(z)i-( z)i-1Esi11.60.80.9580.9580.9582.68343421.61.60.83161.66320.7052.50276131.62.40.70282.10840.4452.30187941.63.20.59882.39520.2872.77108951.64.00.51762.5880.1932.5779661.64.80.45442.72640.1382.356102（4） 確定計(jì)算深度由于周?chē)鷽](méi)有相鄰荷載，基礎(chǔ)中點(diǎn)的變形計(jì)算深度可按下列簡(jiǎn)化公式計(jì)算：（5） 確定計(jì)算深度范圍內(nèi)壓縮模量的當(dāng)量值：查表（當(dāng)時(shí)）得：（6） 計(jì)算地基最終沉降量6-12、由于建筑物傳來(lái)的荷載，地基中某一飽和黏土層產(chǎn)生梯形分布的豎向附加應(yīng)力，該層頂面和底面的附加應(yīng)力分別為，頂?shù)酌嫱杆ㄒ?jiàn)圖6-34），土層平均。試求：該土層的最終沉降量；當(dāng)達(dá)到最終沉降量之半所需的時(shí)間；當(dāng)達(dá)到120mm沉降所需的時(shí)間；如果該飽和黏土層下臥不透水層，則達(dá)到120mm沉降所需的時(shí)間。解：求最終沉降 （雙面排水，分布1）查圖6-26得 所以 當(dāng)時(shí) 查圖6-26得 當(dāng)下臥層不透水，時(shí) 與比較，相當(dāng)于由雙面排水改為單面排水，即 ，所以 第7、8章7-8、某土樣進(jìn)行直剪試驗(yàn)，在法向壓力為100、200、300、400kPa時(shí)，測(cè)得抗剪強(qiáng)度考分別為52、83、115、145kPa，試求：（a）用作圖法確定土樣的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c和；（b）如果在土中的某一平面上作用的法向應(yīng)力為260kPa，剪應(yīng)力為92 kPa，該平面是否會(huì)剪切破壞？為什么？解： （a）用作圖法土樣的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c=20kPa和（b） 所以， 為破壞。7-9、某飽和黏性土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的不排水抗剪強(qiáng)度，如果對(duì)同一土樣進(jìn)行三軸不固結(jié)不排水試驗(yàn)，施加周?chē)鷫毫?，試?wèn)土樣將在多大的軸向壓力作用下發(fā)生破壞？解： 7-10、某黏土試樣在三軸儀中進(jìn)行固結(jié)不排水試驗(yàn)，破壞時(shí)的孔隙水壓力為，兩個(gè)試件的試驗(yàn)結(jié)果為：試件：試件：試求：（a）用作圖法確定該黏土試樣的；（b）試件破壞面上的法向有效應(yīng)力和剪應(yīng)力；（c）剪切破壞時(shí)的孔隙水壓力系數(shù)A。解：（a）用作圖法確定該黏土試樣的（c）在固結(jié)不排水試驗(yàn)中，于是 7-11、某飽和黏性土在三軸儀中進(jìn)行固結(jié)不排水試驗(yàn)，得，如果這個(gè)試件受到和的作用，測(cè)得孔隙水壓力，問(wèn)該試件是否會(huì)破壞？為什么？解：，所以，不會(huì)破壞。7-12、某正常固結(jié)飽和黏性土試樣進(jìn)行不固結(jié)不排水試驗(yàn)得，對(duì)同樣的土進(jìn)行固結(jié)不排水試驗(yàn)，得有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，如果試樣在不排水條件下破壞，試求剪切破壞時(shí)的有效大主應(yīng)力和小主應(yīng)力。解： 解得： 7-13、在7-12題中的黏土層，如果某一面上的法向應(yīng)力突然增加到200kPa，法向應(yīng)力剛增加時(shí)沿這個(gè)面的抗剪強(qiáng)度是多少？經(jīng)很長(zhǎng)時(shí)間后這個(gè)面抗剪強(qiáng)度又是多少？解：當(dāng) 時(shí)，瞬間相當(dāng)于不排水條件 這時(shí)，任何面的抗剪強(qiáng)度均為當(dāng)時(shí)，相當(dāng)于排水條件 該面必然滿(mǎn)足7-14、某黏性土試樣由固結(jié)不排水試驗(yàn)得出有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，如果該試件在周?chē)鷫毫ο逻M(jìn)行固結(jié)排水試驗(yàn)至破壞，試求破壞時(shí)的大主應(yīng)力。解：8-5、某擋土墻高5m，墻背直立、光滑、墻后填土面水平，填土重度，試確定：（1）主動(dòng)土壓力強(qiáng)度沿墻高的分布；（2）主動(dòng)土壓力的大小和作用點(diǎn)位置。解：在墻底處的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度按郎肯土壓力理論為主動(dòng)土壓力為 臨界深度 主動(dòng)土壓力Ea作用在離墻底的距離為： 8-6、某擋土墻高4m，墻背傾斜角，填土面傾角，填土重度，填土與墻背的摩擦角，如圖8-25所示，試按庫(kù)侖理論求：（1）主動(dòng)土壓力大小、作用點(diǎn)位置和方向；（2）主動(dòng)土壓力強(qiáng)度沿墻高的分布。解：根據(jù)、，查表得，由土壓力作用點(diǎn)在離墻底 處土壓力強(qiáng)度沿墻高成三角形分布，墻底處 8-7、某擋土墻高6m，墻背直立、光滑、墻后填土面水平，填土分兩層，第一層為砂土，第二層為粘性土，各層土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如圖8-26所示，試求：主動(dòng)土壓力強(qiáng)度，并繪出土壓力沿墻高分布圖。解：計(jì)算第一層填土的土壓力強(qiáng)度第二層填土頂面和底面的土壓力強(qiáng)度分別為8-8、某擋土墻高6m，墻背直立、光滑、墻后填土面水平，填土重度，試確定：（1）墻后無(wú)地下水時(shí)的主動(dòng)土壓力；（2）當(dāng)?shù)叵滤浑x墻底2m時(shí)，作用在擋土墻上的總壓力（包括水壓力和土壓力），地下水位以下填土的飽和重度為19kN/m3。解：（1）墻后無(wú)地下水時(shí) （2）當(dāng)?shù)叵滤浑x墻底2m時(shí)8-9、某擋土墻高5m，墻背直立、光滑、墻后填土面水平，作用有連續(xù)均布荷載，土的物理力學(xué)性質(zhì)如圖8-27所示，試求主動(dòng)土壓力。解：將地面均布荷載換算成填土的當(dāng)量土層厚度為 在填土面處的土壓力強(qiáng)度為臨界點(diǎn)距離地表面的深度總土壓力第9、10章第九章9-19-4第10章 土坡和地基的穩(wěn)定性 1.簡(jiǎn)答題2. 何為無(wú)黏性土坡的自然休止角？無(wú)黏性土坡的穩(wěn)定性與哪些因素有關(guān)？5.計(jì)算題3. 某地基土的天然重度，內(nèi)摩擦角，黏聚力， 當(dāng)采取坡度11開(kāi)挖坑基時(shí)，其最大開(kāi)挖深度可為多少？4. 已知某挖方土坡，土的物理力學(xué)指標(biāo)為=18.9，若取安全系數(shù),試問(wèn)：(1)將坡角做成時(shí)邊坡的最大高度；(2)若挖方的開(kāi)挖高度為6m ，坡角最大能做成多大？第9章 參考答案1 簡(jiǎn)答題2. 【答】砂土的自然休止角：砂土堆積成的土坡，在自然穩(wěn)定狀態(tài)下的極限坡腳，稱(chēng)為自然休止角，砂土的自然休止角數(shù)值等于或接近其