土力學(xué)網(wǎng)上作業(yè)題參考答案

東北農(nóng)業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院土力學(xué)網(wǎng)上作業(yè)參考答案緒論一、填空。。。。。第一章土的物理性質(zhì)及其工程分類一、填空無機(jī)礦物顆粒有機(jī)質(zhì)土粒。原生礦物次生礦物。粒度。粒度成分。Cu＜5，Cu越大，Cu＞10。結(jié)合水自由水吸著水（強(qiáng)結(jié)合水）薄膜水（弱結(jié)合水。單粒結(jié)構(gòu)蜂窩結(jié)構(gòu)。液限塑限縮限。。。[11] ：D

e emaxr emax

emin碎石土。大于2mm。細(xì)粒土。含水量擊實(shí)功能。二、判斷題[1] （√）[2] （×）[3] （×）[4] （×）[5] （×）1/16三、證明題

= ds證明：設(shè)V

d 1+e wV=e= V=

,V=V+

=1+eS V V V S =

Vg= s

g dVg d= s ws = sd V V V 1+e wn)Sr

= nwV證明：設(shè)V

v=n?VV wmw

=n,V=1 nsV m m V gV n)∴S = w= w = s = ss= s s= swvr V V V V gV nwvv證明

wv V wv w v wssSe +r w s1+e（2）證明：設(shè)V

=1?e=

VV=V

,V=V +

=1+eS V V V S=G=mg=(mw

+m)g (Vs = w

+V)gss

SVv

+V Se +ss= r w s四、計(jì)算題

V V V V

V 1+e72c317040122，土粒相對(duì)密度為2.70，問該土樣的w、e、s、、 、 和各為多少？并比較各種重度的大r d sat小。解：V=72cm3，m=170－40=130g，mS=122g，mW=130－122=8gW?=mWmS

= 8 =6.6%122de= S

+)W 1

2.7×1×+0.066) 1=0.6130/72S = r e

0.066×= 0.6

=29.7%=G

=mg

=130×10=18.0kN/m3V V 72d +e 2.7+0.6 =sat

S1+

= ×10=20.6kN/m3W 1.6=satd

=10=kN/m3W2.7 = Sd 1+e

= ×10=16.9kN/m31.6∴ >> >′sat d20%量為多少？1解：已知：m=200g11

16%，2

20，則：2/16mw1 mw1 16%1 m mm s 1 m m m m

=27.6g，mw w w20% 2

m mms 1 ∴加水后土樣重量為：m=m

+m2 1 w某土壩施工中，上壩土料的ds

＝2.7，w1

＝10％，上壩時(shí)虛土

＝12KN/m3，要求碾壓后S ＝d1 r295％，

3，若每日填土5000m3，文每日上壩虛土多少m3？共需加水多少t？d2解（） =md1 V

g， =d2 V

g，由于碾壓前后土粒重力不變，1∴ V=

V?V

216.8×5000= =7000m3d11

d22 1 12（2） =d2 V

g?ms

=16.8×103×5000=8400000kg=8400t102m w s1 m msm

m(ws 2

w)1w w22 m s = ds

?

d= s

1=2.7×10

1=0.607d2 1+e w 2 2 d

16.8wdS = 2s?

=Sr2e2

=0.95×0.607=21.4%r2 e 2 d2

2.7∴wd

=m(ws 2d

w)＝8400（0.214－0.1）＝958t12.7×10 = sd2 1+e2

?ew 2

=d2

1=

1=0.607wdS = 2s?

Se 0.95×0.607= r22= =21.4%r2 e 2 d2

2.7∴mw

m(ws

w)＝8400（0.214－0.1）＝958t1五、簡(jiǎn)答題[1]簡(jiǎn)述擊實(shí)功能對(duì)粘性土壓實(shí)性的影響？ 和 不是常量， 隨著擊數(shù)的增加而逐漸增大，而 則隨著擊數(shù)的增加而逐漸減小。dmax op dmax op然而，這種增大或減小的速率是遞減的，因此只靠增加擊實(shí)功能來提高土的 是有一定限度的。dmax較低時(shí)，擊實(shí)功能影響較顯著，而當(dāng)含水量較高時(shí)，擊實(shí)曲線接近于飽和線，這時(shí)提高擊實(shí)功能是無效的。第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、填空題滲流或滲透。滲流量過水?dāng)嗝婷娣e水頭損失，斷面間距。一次方。3/16常水頭試驗(yàn)。變水頭試驗(yàn)。滲透系數(shù)。滲透力。滲透變形。流土管涌。流土。管涌。滲透系數(shù)，q=kAh=kAi或v=

=kil A二、判斷題[1] （√）[2] （√）[3] （×）三、證明題[1]證明i

′d 1= = sc 1+ew

′mg V= = s w

Vg V= ss w

dgV= s w s

Vws=

V(ds

d 1= sc V w w

V V V+Vw w s

1+e四、計(jì)算題層滲透系數(shù)k×10－3cm／s，AB點(diǎn)分別位于基坑底面以干和。試求：整個(gè)滲流區(qū)的單寬流量q；AB段的平均滲透速度vAB

AB點(diǎn)所在流網(wǎng)網(wǎng)格l=b=；圖中A點(diǎn)和B點(diǎn)的孔隙水壓力u 與u 。A BabcA的網(wǎng)格長(zhǎng)度la~b段滲流逸出處是否發(fā)生流土？（地基土sat

=20KN/m3）（）＝，n9，＝5－1.＝，∴kh(m 2.6×10q= =n 1m3/d?m

3×102×2.5×(49 1

1)×24×3600=2.11（2 ）Δh ＝

h

，∴n1 91h 0.31v kik 2.6103AB l 1.5

＝5.4×10 －4cm/s

＝ HAA w AA＝10×＝KPaHB=（10）－6×0.31－（5－）＝m，

＝ HB w

＝10×＝KPa（4）i

2010 h 0.31 1，流網(wǎng)網(wǎng)格abcA的平均水力梯度為i 0.21＜iC 10 l 1.5 Cw所以，渠底a~b段滲流溢出處不會(huì)發(fā)生流土。4/16五、簡(jiǎn)答題簡(jiǎn)述流網(wǎng)的四點(diǎn)基本性質(zhì)?任意兩相鄰等勢(shì)線間的水頭損失相等；任意兩相鄰流線間的單位滲流量相等；時(shí)，基礎(chǔ)的地下輪廓線及滲流區(qū)邊界線各為一條流線。簡(jiǎn)述常用的防滲技術(shù)措施？降低水頭增加滲徑反濾層可以濾土排水，防止細(xì)小顆粒流失，同時(shí)通暢地排除滲透水流。反濾層一般為1～3由砂、卵石、礫石、碎石構(gòu)成，每層粒徑沿著水流方向逐漸增大。3.在建筑物下游設(shè)置減壓井、減壓溝等，使?jié)B透水流有暢通的出路。第三章土中應(yīng)力分布及計(jì)算一、填空自重應(yīng)力附加應(yīng)力基底壓力地基反力?；A(chǔ)的剛度地基的變形條件。馬鞍形分布鐘形分布?；赘郊訅毫?。深寬比長(zhǎng)寬比。二、判斷[1] （×）[2] （×）[3] （√）三、計(jì)算題3m4m，在長(zhǎng)邊方向作用一偏心荷載N＝FG＝1200kN。偏心距為多少時(shí)，基底不會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力？試問當(dāng)p

min

＝0時(shí)，最大壓應(yīng)力為多少？（）要保證基底不出現(xiàn)拉應(yīng)力，偏心距e應(yīng)滿足：e≤l/64/＝（2）當(dāng)e＝l/6時(shí)，p ＝0，min∴pmax

=N+6e)=1200+6 l)＝200kPalb l 4×3 l 6一矩形基礎(chǔ)，寬為3m，長(zhǎng)為4m，在長(zhǎng)邊方向作用一偏心荷裁N＝FG＝1440kN，偏心距為e＝。試問基底最大地基反力p解：e＝＞l/6＝4/6＝，

max

為多少?∴p = 2N

2×1440=

＝246.15kPamax

3b(l/2 e) 3×3×(4/2 0.7)5/16四、簡(jiǎn)答題[1]圖示說明集中力作用下土中應(yīng)力的分布規(guī)律當(dāng)z不變時(shí)，在荷載軸線上最大，隨著r逐漸減小， z

38）(2)在r0的荷載軸線上，

z38b）zz的增(3)在不通過集中力作用點(diǎn)的任一豎直剖面上，在土體表面處，z38b）z（a） （b）圖3－8 集中力作用于地表時(shí)附加應(yīng)力的分布情況第四章土的壓縮性與地基沉降計(jì)算一、填空[1]土的壓縮性。[2]土的固結(jié)。100kPa,200kPa。[3]側(cè)限壓縮模量。[4]前期固結(jié)壓力。[5]超固結(jié)比，OCR=1,OCR＞1,OCR＜1。[6]e0。[7]，20％,10％。[8]強(qiáng)度變化和變形。[9]孔隙水壓力，附加有效應(yīng)力。[10]瞬時(shí)沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降。[11] e=

H- +e)0 H 00二、判斷題[1] （×）[2] （√）[3] （√）三、繪圖題用經(jīng)驗(yàn)作圖法確定前期固結(jié)壓力

，并說明具體步驟。c在e~lgp曲線拐彎處找出曲率半徑最小的點(diǎn)A，過A點(diǎn)作水平線A1和切線A2；6/16作∠LA2的平分線A3，與e~lgp曲線直線段的延長(zhǎng)線交于B點(diǎn)；（3）B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的有效應(yīng)力即為前期固結(jié)壓力。四、 計(jì)算題今 有兩粘土層（A、B，土質(zhì)和土層排水條件相同，兩土層HA都受 到100kPa的連續(xù)均布荷載，土層厚度H：在AHA1.0600.982，B0.9100.850Ut=50%時(shí)所需時(shí)間t：t=5：1，試求k：k=？A B A B解：A、B均受到連續(xù)均布荷載作用→A

，且UTtB t

=T ，VB→→CvAtA=CvBtB C→

/C

H2tA

=22/5=4/5H2 H2A B

vA

H2tB Ak(1+e

) k+

) k+e) a 4C = A vA aAw

，C = B vB aBw

→C /C = A vA vB aA

Bk(1+eB

)=5→k：k

=4a

(1+eB

)=0.982)(1+：1A B 5aB

(1+eA

) 5(0.91 +1.06)12mp=300kPa，已知粘土層的初始孔隙比e＝0.81數(shù)k＝2cm×10－8cm×10－2/kPa。試求：粘土層最終沉降量為多少？1年后，地基的沉降量為多少？加荷后歷時(shí)多久，粘土層的固結(jié)度達(dá)到（）求粘土層最終沉降量=p=300kPa=1zaS=1+

Hz

0.025×101+

2×300×1200=49.7cm1年后，地基的沉降量k(1+e) 2×102×+豎向固結(jié)系數(shù)：C =V aW

=0.025×10

2×10

3×10×103

=2/yCt 14.48×1雙面排水：T= V =v H2 62

=0.402=1 ，查表得Ut∴S=SUt

＝×0.7＝90%時(shí)所需要的時(shí)間U=0.9=1 ，查表得

48=C

=14.48t ×Vt V H2 62V7/16附圖固結(jié)度Ut與時(shí)間因數(shù)Tv的關(guān)系曲線五、簡(jiǎn)答題[1]簡(jiǎn)述太沙基一維滲流固結(jié)理論的六點(diǎn)基本假定(1)土是均質(zhì)的、完全飽和的(2)土粒和水是不可壓縮的(3)土層的壓縮和土中水的滲流只沿豎向發(fā)生，是一維的(4)土中水的滲流服從達(dá)西定律，滲透系數(shù)k保持不變de/da，且壓縮系數(shù)a保持不變(6)外荷載是一次瞬時(shí)施加的第五章土的抗剪強(qiáng)度一、填空。受剪剪切破壞土的抗剪強(qiáng)度。內(nèi)摩阻力，內(nèi)摩阻力粘聚力。原始粘聚力毛細(xì)粘聚力。粘聚力內(nèi)摩擦角。越大。二、判斷[1] （×）[2] （×）8/16三、計(jì)算題土樣內(nèi)摩擦角為＝23°，粘聚力為c=18kPa，土中大主應(yīng)力和小主應(yīng)力分別為1

=200kPa，=100kPa，試用兩種方法判斷該土樣是否達(dá)到極限平衡狀態(tài)？3解（1）應(yīng)用土體極限平衡條件，令 ＝200kP，則1 1f tan245 2ctan45 3f 1f 2

22200tan2452

23 2218tan45 2

2363.79kPa

計(jì)算結(jié)果表明> ，可判定該土樣處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。3 3f（2）應(yīng)用土體極限平衡條件，令 ＝100kPa，則3 3f

tan245

2ctan45 1f 3f 2

2100tan2

23 2 218tan

232 282kPa計(jì)算結(jié)果表明<1 1f

，可判定該土樣處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。p＝100kP，破壞時(shí)＝57.7kPa。試問此時(shí)的大、小主應(yīng)力 、1

為多少?解：由題意可知，=p＝100kP，f

＝57.7kPa。根據(jù)庫(kù)侖定律有： =→tg=f

→＝30°砂土c＝0，根據(jù)土體極限平衡條件， 30 30=

tg2(45+ )＝

tg2(45

)＝3

，=45+ ＝45+ ＝60°1 3 2 3 2 3 2 2=12

+)+13 2 1

)cos，×（3＋3 3

×（33

－）cos120°→3 3＝3＝3×66.67＝200kPa1 3u某正常固結(jié)飽和粘性土試樣進(jìn)行UU試驗(yàn)，得到c =0，uu

=20kPa，對(duì)同樣的土進(jìn)行CU試驗(yàn)，得到=，=3

和?！?/p>

1 330解：=tg2(45°+ )+2ctg(45°+ )＝tg2(45+ )＝3′1 3 2 2 3 2 3 =c =1

)=1′)

1(′)＝20kPaf u 2

3 2

3 2 3 3 3＝3＝3260kPa1 3五、簡(jiǎn)答題簡(jiǎn)述土的抗剪強(qiáng)度影響因素土的礦物成分、顆粒形狀和級(jí)配的影響9/16簡(jiǎn)述直接剪切試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)直剪試驗(yàn)具有設(shè)備簡(jiǎn)單，土樣制備及試驗(yàn)操作方便等優(yōu)點(diǎn)，因而至今仍為國(guó)內(nèi)一般工程所廣泛使用。剪切面限定在上下盒之間的平面，而不是沿土樣最薄弱的面剪切破壞；剪切面上剪應(yīng)力分布不均勻，且豎向荷載會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)（移的；在剪切過程中，土樣剪切面逐漸縮小，而在計(jì)算抗剪強(qiáng)度時(shí)仍按土樣的原截面積計(jì)算；試驗(yàn)時(shí)不能嚴(yán)格控制排水條件，并且不能量測(cè)孔隙水壓力；試驗(yàn)時(shí)上下盒之間的縫隙中易嵌入砂粒，使試驗(yàn)結(jié)果偏大。第六章土壓力計(jì)算一、填空靜止土壓力被動(dòng)土壓力。主動(dòng)極限平衡狀態(tài)。被動(dòng)極限平衡狀態(tài)。。

2p +hp1h3 p +p

p2處。p2二、判斷[1] （√）三、計(jì)算4mc＝10kPa，＝20°K0＝0.66，＝17k／3，試求在下述三種情況下，作用在墻上土壓力的合力及作用點(diǎn)的位置1）擋土墻無2）擋土墻向著遠(yuǎn)離土體方向發(fā)生微小位移（3）（）擋土墻沒有位移，產(chǎn)生靜止土壓力，則10E 2h2K0×17×42×0.66＝89.76 kN/m0土壓力作用點(diǎn)：y=h/3＝4/3＝擋土墻向著遠(yuǎn)離土體方向發(fā)生微小位移，產(chǎn)生主動(dòng)土壓力，則

tg2

)tg2

20)a 2 22c 210 Ka17 0.49拉應(yīng)力區(qū)的臨界深度：z Ka17 0.490E 1(hza 2

)(hKa

2c Ka

)1(440.49210 0.492土壓力作用點(diǎn)：y=（h－z）/3＝（4－1.68）/3＝0擋土墻向著土體方向發(fā)生微小位移，產(chǎn)生被動(dòng)土壓力，則10/16

tg2

)tg2

20)ppp

p

KKp

2 22.042102.04Kp2.041742.042Kp2.04p pE ×（28.57＋167.29）×p土壓力作用點(diǎn)：y=h2pp1pp2

4228.57167.29=3 p pp1 p2

3 28.57167.29已知一擋土墻高4m

＝20％情況op下夯實(shí)至最大干重度

dmax

＝14.5kN／m3，并測(cè)得c＝8kPa，＝22°，試求：墻底處的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度和墻背所受主動(dòng)土壓力的合力；墻底處的被動(dòng)土壓力強(qiáng)度和墻背所受被動(dòng)土壓力的合力。解：填土在最佳含水率wop

＝20％情況下夯實(shí)至最大干重度

dmax

＝14.5kN／m3

dmax

1w0p，所以土體重度

dmax

(1wop

)14.5(10.2)＝17.4kN／m3，則

tg2

)tg2

22)a 2 2拉應(yīng)力區(qū)的臨界深度：z0

2c K K17.4 0.45

28 =墻底處的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度：pa

hK0.45a0.45

2c 17.440.4528

＝20.59kPaKa墻背所受主動(dòng)土壓力的合力：Kaa

××土壓力作用點(diǎn)：y=（h－z）/3＝（4－1.37）/3＝

0tg2

)tg2

22)土體表面處：pKpKp

2c

p 2 2Kp2.22Kp2.2墻底處：p2.2p2.2

hKp

17.442.228E ×（23.73＋176.85）×p土壓力作用點(diǎn)：y=h2pp1pp2

4223.73176.853 p pp1 p2第七章土壓力計(jì)算一、填空

3 23.73176.85滑坡。超過。平面圓弧面。坡腳圓坡面圓。b，土條兩側(cè)間?；瑒?dòng)面。11/16二、判斷[1] （√）三、簡(jiǎn)答簡(jiǎn)述土坡滑動(dòng)失穩(wěn)的原因2土的抗剪強(qiáng)度由于受到外界各種因素的影響而降低，促使土坡失穩(wěn)破壞。簡(jiǎn)述土坡穩(wěn)定安全系數(shù)的三種表示方法答：1.滑動(dòng)面上抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比，即K=Mf；M2.滑動(dòng)面上抗滑力與滑動(dòng)力之比，即K=Tf；T3.實(shí)有的抗剪強(qiáng)度與土坡中最危險(xiǎn)滑動(dòng)面上產(chǎn)生的剪應(yīng)力之比，即K=f四、繪圖題用費(fèi)倫紐斯方法確定＝0時(shí)最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心的位置，并有必要文字說明。（BD線與坡面的夾角為

CD線與水平面的夾角為1 2

、與坡角有關(guān)，可查表；1 2（2）BD線及CD線的交點(diǎn)即為最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心。五、計(jì)算題s[1]一均質(zhì)無粘性土土坡，坡度為3=2.68，=34°,試求這個(gè)土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)K＝？失穩(wěn)破壞，應(yīng)如何設(shè)計(jì)坡角？s（）K=

=tg34°

=1.35tg 0.5（2）有滲流作用時(shí)：d +

2.68×10×+0.2)

d +e 2.68+0.75We= S W

1= 18.4

1=0.75

=sat

S1+

= ×10=19.6KN/m3W 1+0.75=

=16 10=6KN/3 K

tg 9.6×tg34°= =0.66sat W

sat

tg 19.6×0.5

K′1.35 0.66= =51%K 1.35（3）有滲流作用時(shí)，為防止發(fā)生失穩(wěn)破壞，令tgK=

=9.6×tg34°1 tg=0.331：m=1：3。sat

tg 19.6×tg6m·試計(jì)算壓載前后邊坡的安全系數(shù)。（）壓載前12/16MK= Ms

2381.4=2468.75（2）壓載后M

2384+18533+185521K= rMs

2468.752m5m＝20c＝20kP，20kN/m3＝18kN/m＝0，c＝10kPa（）求作用于AB面上的Ea20K=tg2(45a

)=2

)22cz= 0 Ka

2×20＝,20p =hK 2cK=202aB a aEa=××求作用于CD面上的Ep20K=+)=+ )p 2 2p =2cK =2pD pp =hK+2cK =20+2pC p pEp求BC面上作用的抗滑力TfL＝5×2＝10m，W×（2＋7）×10×20＝900kN/mBcT= Lf fE

=cLBC+T

+Ltg=cLBC

+Wtg＝10×10＝100kN/m∴K=

p f＝195.810）/84.0＝3.5，該土堤不會(huì)沿軟土夾層滑動(dòng)。Ea試計(jì)算以下幾種情況下土條的穩(wěn)定安全系數(shù)。（1）

＝17kN/m3，＝18c

＝17kN/m

＝19kN/m3，c＝10kPa，＝10kN/m3sat w（3）＝18kN/m3，c＝5kPa， 24，u＝5kPa土條被浸潤(rùn)線和下游水位分成三部分，各部分土條高度分別為h1

＝1m，h2

＝3m，

3＝2m，土條重度分別為＝19kN/m10。

sat

＝20kN/m3，土條寬度b5m，弧長(zhǎng)l＝，＝30c＝10kP，13/16解（1）滑動(dòng)面弧長(zhǎng)l= 1+4= 5，cos=2/ 1+4＝0.894，sin=1/ 5＝0.447，W＝17××2＝119kN/mM Wcostg+cl 119×+105K= rMs

Wsin

119×0.447（2）滑動(dòng)面弧長(zhǎng)l= 1+4= 5，cos=2/ 1+4＝0.894，sin=1/ 5＝0.447，W＝17×2×2＋（19－10）×2×1.5＝95kN/mM Wcostg+cl 95×0.894tg18+105K= rMs

Wsin

95×0.447（3）滑動(dòng)面弧長(zhǎng)l= 1+4= 5，cos=2/ 1+4＝0.894，sin=1/ 5＝0.447，W＝18××2＝126kN/mWcos ul)tg+clK= Wsin

×0.894 55)tg24+55126×0.447h+h+

)bcostg+cl（4）K= 1 2 3(h+1

hsat

+h3

)bsin=(19×1+10×3+10×2)×5cos30tg10+10×5.77(19×1+20×3+10×2)×5sin30（1） （2） （3） （4）第八章土壓力計(jì)算一、填空。臨界荷載。壓密階段剪切階段剪切階段。整體剪切破壞，局部剪切破壞，刺入剪切破壞。整體剪切破壞。局部剪切破壞。刺入剪切破壞。比例界限比例界限小于一半。重力。14/16仰斜式直立式俯斜式。整體滑動(dòng)破壞。二、判斷[1] （×）[2] （×）[3] （×）[4] （√）三、計(jì)算題如圖8-10

=22KN/m3，墻底與K地基的摩擦系數(shù)μ=0.6，地基承載力特征值f（）求Ea

=150KPa，試對(duì)此擋土墻進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算、抗a 20K tg2(45 )tg2(45 )a 2 22cz0 Ka

q

2818

20＝18p qK 2c K 200.49280.49aA a ap (qh)K 2c K ＝（20＋18×3）×aB a a1E 25.06(30.16)a 2h－z0）/3＝（3－0.16）/3＝求W1W＝

=2(1.61)=1 2 1 3W＝1×3×22＝66KN/m，a=1.6－0.5=2 2抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算1122 K WaWa 19.80.41122

＞1.6，滿足要求。q Ey 35.590.95 33.81a抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算(WK 1

W2

0.6(19.866)

1.45

，滿足要求h E 35.59a地基承載力驗(yàn)算MC

Mo

80.5233.8146.710.54mNb 1.6

19.866 85.8e C 0.542 2p N

85.8

53.63KPa＜f 150KPab 1.6 a∴p 6e)60.26)105.92KPamaxmin

b 1.6

1.34

1.8mpmax

105.92KPa＜fa

1.215018