土力學(xué)四校合編課后習(xí)題答案(共19頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上2-8單元1-1、砂類土和粘性土各有那些典型的形成作用？ 【答】土在其形成過程中有各種風(fēng)化作用共同參與，它們同時進(jìn)行。砂類土主要是由于溫度變化、波浪沖擊、地震引起的物理力使巖體崩解、破碎形成。粘性土主要是巖體與空氣、水和各種水溶液相互作用形成。2-2、有一飽和的原狀土樣切滿于容積為21.7cm3的環(huán)刀內(nèi)，稱得總質(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，

2、含水量為34%，土粒相對密度為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%，土粒相對密度為2.67，烘干后測定最小孔隙比為0.461，最大孔隙比為0.943，試求孔隙比e和相對密實度Dr，并評定該砂土的密實度。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名稱和軟硬狀態(tài)。解： 查表，定名為粉質(zhì)粘土 查表，確定為

3、軟塑狀態(tài)3-1. 試解釋起始水力梯度產(chǎn)生的原因。 【答】起始水力梯度產(chǎn)生的原因是為了克服薄膜水的抗剪強度0(或者說為了克服吸著水的粘滯阻力)使之發(fā)生流動所必須具有的臨界水力梯度度。也就是說只要有水力坡度薄膜水就會發(fā)生運動只是當(dāng)實際的水力坡度小于起始水力梯度時薄膜水的滲透速度V非常小只有憑借精密儀器才能觀測到。因此嚴(yán)格的講起始水力梯度I0是指薄膜水發(fā)生明顯滲流時用以克服其抗剪強度0的水力梯度。 3-2. 簡述影響土的滲透性的因素主要有哪些。 【答】1土的粒度成分及礦物成分。土的顆粒大小、形狀及級配影響土中孔隙大小及其形狀因而影響土的滲透性。土顆粒越粗越渾圓、越均勻時滲透性就大。砂土中含有較多粉土

4、及粘土顆粒時其滲透系數(shù)就大大降低。2結(jié)合水膜厚度。粘性土中若土粒的結(jié)合水膜厚度較厚時會阻塞土的孔隙降低土的滲透性。 3土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。天然土層通常不是各向同性的在滲透性方面往往也是如此。如黃土具有豎直方向的大孔隙所以豎直方向的滲透系數(shù)要比水平方向大得多。層狀粘土常夾有薄的粉砂層它在水平方向的滲透系數(shù)要比豎直方向大得多。4水的粘滯度。水在土中的滲流速度與水的容重及粘滯度有關(guān)從而也影響到土的滲透性。 3-4. 拉普拉斯方程適應(yīng)于什么條件的滲流場 【答】當(dāng)滲流場中水頭及流速等滲流要素不隨時間改變時這種滲流稱為穩(wěn)定滲流而拉普拉斯方程是指適用于平面穩(wěn)定滲流的基本方程。 3-5.為什么流線與等勢線總是正交的

5、 【答】在穩(wěn)定滲流場中取一微單元體并假定水體不可壓縮則根據(jù)水流連續(xù)原理單位時間內(nèi)流入和流出微元體的水量應(yīng)相等 即dqe=dq0。從而得到即為二維滲流連續(xù)方程從中由數(shù)學(xué)知識可知流線 和等勢線正交。 3-6. 流砂與管涌現(xiàn)象有什么區(qū)別和聯(lián)系 【答】在向上的滲流力作用下粒間有效應(yīng)力為零時顆粒群發(fā)生懸浮、移動的現(xiàn)象稱為流砂(土)現(xiàn)象。這種現(xiàn)象多發(fā)生在顆粒級配均勻的飽和細(xì)、粉砂和粉土層中一般具有突發(fā)性、對工程危害大。 在水流滲透作用下土中的細(xì)顆粒在粗顆粒形成的孔隙中移動以至流失隨著土的孔隙不斷擴(kuò)大滲流速度不斷增加較粗的顆粒也相繼被水逐漸帶走最終導(dǎo)致土體內(nèi)形成貫通的滲流管道造成土體塌陷這種現(xiàn)象稱為管涌。它

6、多發(fā)生在砂性土中且顆粒大小差別大 3-7. 滲透力都會引起哪些破壞 【答】滲流引起的滲透破壞問題主要有兩大類一是由于滲流力的作用使土體顆粒流失或局部土體產(chǎn)生移動導(dǎo)致土體變形甚至失穩(wěn)二是由于滲流作用使水壓力或浮力發(fā)生變化導(dǎo)致土體和結(jié)構(gòu)物失穩(wěn)。前者主要表現(xiàn)為流砂和管涌后者主要則表現(xiàn)為岸坡滑動或擋土墻等構(gòu)造物整體失穩(wěn)。3-8、某滲透試驗裝置如圖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：（1）若在砂與砂分界面出安裝一測壓管，則測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，測壓管中水面將升至右端水面以上：60-40=

7、20cm（2）3-9、定水頭滲透試驗中，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，試驗開始時的水位差145cm，經(jīng)時段7分25秒觀察水位差為100cm，試驗時的水溫為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各點的孔隙水壓力

8、；（2）地基的單位滲水量。解：（1）（2）4-1何謂土中應(yīng)力它有哪些分類和用途  【答】土體在自重、建筑物荷載及其它因素的作用下均可產(chǎn)生土中應(yīng)力。一般來說土中應(yīng)力是指自重應(yīng)力和附加應(yīng)力。土中應(yīng)力按其起因可分為自重應(yīng)力和附加應(yīng)力兩種。自重應(yīng)力是指土體在自身重力作用下產(chǎn)生的尚未完成的壓縮變形因而仍將產(chǎn)生土體或地基的變形。附加應(yīng)力它是地基產(chǎn)生變形的的主要原因也是導(dǎo)致地基土的強度破壞和失穩(wěn)的重要原因。    土中應(yīng)力安土骨架和土中孔隙的分擔(dān)作用可分為有效應(yīng)力和孔隙應(yīng)力兩種。土中有效應(yīng)力是指土粒所傳遞的粒間應(yīng)力。它是控制土的體積變形和強度兩者變

9、化的土中應(yīng)力。土中孔隙應(yīng)力是指土中水和土中氣所傳遞的應(yīng)力。  4-2怎樣簡化土中應(yīng)力計算模型在工程中應(yīng)注意哪些問題  【答】我們把天然土體簡化為線性彈性體。即假設(shè)地基土是均勻、連續(xù)、各向同性的半無限空間彈性體而采用彈性理論來求解土中應(yīng)力。    當(dāng)建筑物荷載應(yīng)力變化范圍比較大如高層建筑倉庫等筒體建筑就不能用割線代替曲線而要考慮土體的非線性問題了。  4-3地下水位的升降對土中自重應(yīng)力有何影響在工程實踐中有哪些問題應(yīng)充分考慮其影響  【答】地下水下降降水使地基中原水位以下的有效

10、資中應(yīng)力增加與降水前比較猶如產(chǎn)生了一個由于降水引起的應(yīng)力增量     它使土體的固結(jié)沉降加大故引起地表大面積沉降。    地下水位長期上升如筑壩蓄水將減少土中有效自重應(yīng)力。 (1)、若地下水位上升至基礎(chǔ)底面以上它對基礎(chǔ)形成浮力使地基土的承載力下降。 (2)、地下水位上升如遇到濕陷性黃土造成不良后果塌陷 (3)、地下水位上升粘性土濕化抗剪強度降低。  4-4基底壓力分布的影響因素有哪些簡化直線分布的假設(shè)條件是什么 【答】基底壓力的大小和分布狀況與荷

11、載的大小和分布、基礎(chǔ)的剛度、基礎(chǔ)的埋置深度以及地基土的性質(zhì)等多種因素。假設(shè)條件剛性基礎(chǔ)、基礎(chǔ)具有一定的埋深依據(jù)彈性理論中的圣維南原理。  4-5如何計算基底壓力 和基底附加壓力 兩者概念有何不同   【答】基地壓力P計算      (中心荷載作用下)   (偏心荷載作用下)   基地壓力 計算 基地壓力P為接觸壓力。這里的“接觸”是指基礎(chǔ)底面與地基土之間的接觸這接觸面上的壓力稱為基底壓力

12、。     基底附加壓力 為作用在基礎(chǔ)底面的凈壓力。是基底壓力與基底處建造前土中自重應(yīng)力之差是引起地基附加應(yīng)力和變形的主要原因。  4-6土中附加應(yīng)力的產(chǎn)生原因有哪些在工程實用中應(yīng)如何考慮   【答】由外荷載引起的發(fā)加壓力為主要原因。需要考慮實際引起的地基變形破壞、強度破壞、穩(wěn)定性破壞。  4-7在工程中如何考慮土中應(yīng)力分布規(guī)律?   【答】 由于附加應(yīng)力擴(kuò)散分布他不僅發(fā)生在荷載面積之下而且分布在荷載面積相當(dāng)大的范圍之下。所以

13、工程中   (1)、考慮相鄰建筑物時新老建筑物要保持一定的凈距其具體值依原有基礎(chǔ)荷載和地基土質(zhì)而定一般不宜小于該相鄰基礎(chǔ)底面高差的1-2倍   (2)、同樣道理當(dāng)建筑物的基礎(chǔ)臨近邊坡即坡肩時會使土坡的下滑力增加要考慮和分析邊坡的穩(wěn)定性。要求基礎(chǔ)離開邊坡有一個最小的控制距離a.   (3)、應(yīng)力和應(yīng)變時聯(lián)系在一起的附加應(yīng)力大地基變形也大反之地基變形就小甚至可以忽略不計。因此我們在計算地基最終沉降量時“沉降計算深度 ”用應(yīng)力比法確定 4-8、某建筑場地的地層分布均勻，第一層雜填土厚1.5m

14、，；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4m×2m。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）因為 出現(xiàn)拉應(yīng)力故需改用公式（3）平均基底壓力 （理論上） 或（實際上）4-10、某矩形基礎(chǔ)的底面尺寸為4m×2.4m，設(shè)計

15、地面下埋深為1.2m（高于天然地面0.2m），設(shè)計地面以上的荷載為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點及2點下各3.6m深度M1點及M2點處的地基附加應(yīng)力值。解：（1）基底壓力 （2）基底附加壓力 （3）附加應(yīng)力 M1點 分成大小相等的兩塊 查表得 則 M2點 作延長線后分成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，試求基底寬度中點下和邊緣兩點下各3m及6m深度處的值。解：中點下 3m處 ，查表得 6m處 ，查

16、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5-1通過固結(jié)試驗可以得到哪些土的壓縮性指標(biāo)如何求得? 【答】 壓縮系數(shù) ，壓縮指數(shù)， 壓縮模量，壓縮系數(shù)， 壓縮指數(shù) ， 壓縮模量。 5-2通過現(xiàn)場靜載荷試驗可以得到哪些土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)？ 【答】 可以同時測定地基承載力和土的變形模量。 【答】土的彈性模量是指土體在側(cè)限條件下瞬時壓縮的應(yīng)力應(yīng)變模量。他的變形包括了可恢復(fù)的彈性變形和不可恢復(fù)的殘余變形兩部分。而

17、室內(nèi)固結(jié)實驗和現(xiàn)場載荷試驗都不能提供瞬時荷載，它們得到的壓縮模量和變形模量時包含殘余變形在內(nèi)的。和彈性模量由根本區(qū)別。 5-4試從基本概念、計算公式及適用條件等方面比較壓縮模量、變形模量與彈性模量它們與材料力學(xué)中楊氏模量有什么區(qū)別？ 【答】土的壓縮模量 的定義是土在側(cè)限條件下的豎向附加應(yīng)力與豎向應(yīng)變之比值。 土的壓縮模量是通過土的室內(nèi)壓縮試驗得到的。土的變形模量 的定義是土體在無側(cè)限條件下的應(yīng)力與應(yīng)變的比值。土的變形模量時現(xiàn)場原位試驗得到的土的壓縮模量和變形模量理論上是可以換算的 。但影響因素較多不能準(zhǔn)確反映他們之間的實際關(guān)系。 土的彈性模量 的定義是土體在無側(cè)限條件下瞬時壓縮的應(yīng)力應(yīng)變模量。

18、 土的彈性模量由室內(nèi)三軸壓縮試驗確定。 5-5根據(jù)應(yīng)力歷史可將土層分為那三類土層？試述它們的定義。 【答】正常固結(jié)土層：在歷史上所經(jīng)受的先期固結(jié)壓力等于現(xiàn)有覆蓋土重。超固結(jié)土層： 歷史上曾經(jīng)受過大于現(xiàn)有覆蓋土重的先期固結(jié)壓力。 欠固結(jié)土層： 先期固結(jié)壓力小于現(xiàn)有覆蓋土重。 5-6何謂先期固結(jié)壓力？實驗室如何測定它？ 【答】天然土層在歷史上受過最大固結(jié)壓力（指土體在固結(jié)過程中所受的最大豎向有效應(yīng)力）稱為先期固結(jié)壓力，或稱前期固結(jié)壓力。 先進(jìn)行高壓固結(jié)試驗得到 elgP曲線，用卡薩格蘭德經(jīng)驗作圖法求得。 5-7何謂超固結(jié)比？如何按超固結(jié)比值確定正常固結(jié)土？ 【答】在研究沉積土層的應(yīng)力歷史時通常將先

19、期固結(jié)壓力與現(xiàn)有覆蓋土重之比值定義為超固結(jié)比。 5-8何謂現(xiàn)場原始壓縮曲線？三類土的原始壓縮曲線和壓縮性指標(biāo)由實驗室的測定方法有河不同？ 【答】現(xiàn)場原始壓縮曲線是指現(xiàn)場土層在其沉積過程中由上覆蓋土重原本存在的壓縮曲線簡稱原始壓縮曲線。室內(nèi)壓縮試驗所采用的土樣與原位土樣相比由于經(jīng)歷了卸荷的過程而且試件在取樣、運輸、試件制作以及試驗過程中不可避免地要受到不同程度的擾動因此土 5-3室內(nèi)固結(jié)試驗和現(xiàn)場載荷試驗都不能測定土的彈性模量？為什么？ 【答】樣的室內(nèi)壓縮曲線不能完全代表現(xiàn)場原位處土樣的孔隙比與有效應(yīng)力的關(guān)系。施黙特曼提出了根據(jù)土的室內(nèi)壓縮試驗曲線進(jìn)行修正得到土現(xiàn)場原始壓縮曲線。6-11、某矩形

20、基礎(chǔ)的底面尺寸為4m×2m，天然地面下基礎(chǔ)埋深為1m，設(shè)計地面高出天然地面0.4m，計算資料見圖6-33（壓縮曲線用例題6-1的）。試?yán)L出土中豎向應(yīng)力分布圖（計算精度；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)范修正公式計算基礎(chǔ)底面中點沉降量（）。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)力的計算0點：1點：2點：3點：4點：5點：6點：（4）地基豎向附加應(yīng)力

21、的計算基礎(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 計算基礎(chǔ)中心點下由基礎(chǔ)荷載引起的附加應(yīng)力，基礎(chǔ)中心點可看作是四個相等小矩形荷載的公共角點，其長寬比，取深度z=0、1、2、3、4、5、6m各計算點的。點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)力平均值的計算，見表1。（6）地基各分層土的孔隙比變化值的確定，見表1。（7）地基壓縮層深度的

22、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)范修正公式計算（分層厚度取1m）（1）計算 同分層總和法一樣，（2） 分層壓縮模量的計算（3） 計算豎向平均附加應(yīng)力系數(shù)當(dāng)z=0時，z=0計算z=1m時，基底面積劃分為 四個小矩形，即 ，查表6-5有基底下1m范圍內(nèi)詳見下表。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

23、.20.59882.39520.2872.77108951.64.00.51762.5880.1932.5779661.64.80.45442.72640.1382.356102（4） 確定計算深度由于周圍沒有相鄰荷載，基礎(chǔ)中點的變形計算深度可按下列簡化公式計算：（5） 確定計算深度范圍內(nèi)壓縮模量的當(dāng)量值：查表（當(dāng)時）得：（6） 計算地基最終沉降量6-12、由于建筑物傳來的荷載，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妶D6-34），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間；當(dāng)達(dá)到120mm沉降所需的時間；如果該飽和

24、黏土層下臥不透水層，則達(dá)到120mm沉降所需的時間。解：求最終沉降 （雙面排水，分布1）查圖6-26得 所以 當(dāng)時 查圖6-26得 當(dāng)下臥層不透水，時 與比較，相當(dāng)于由雙面排水改為單面排水，即 ，所以 7-8、某土樣進(jìn)行直剪試驗，在法向壓力為100、200、300、400kPa時，測得抗剪強度考分別為52、83、115、145kPa，試求：（a）用作圖法確定土樣的抗剪強度指標(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，該平面是否會剪切破壞？為什么？解： （a）用作圖法土樣的抗剪強度指標(biāo)c=20kPa和（b） 所以， 為破壞。7-9、某飽和黏性土無側(cè)限抗

25、壓強度試驗的不排水抗剪強度，如果對同一土樣進(jìn)行三軸不固結(jié)不排水試驗，施加周圍壓力，試問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，破壞時的孔隙水壓力為，兩個試件的試驗結(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，得，如果這個試件受到和的作用，測得孔隙水壓力，問該試件是否會破壞？為什么？解：，所以，不會破壞。7-12、某正常固結(jié)飽和黏性土試樣進(jìn)行不固結(jié)不排水試驗得，對同樣的土進(jìn)行固結(jié)不排水試驗，得有效抗剪強度指標(biāo)，如果試樣在不排水條件下破壞，試求剪切破壞時的有效大主應(yīng)力和小主應(yīng)力。解： 解得： 7