土力學(xué)作業(yè)及參考答案

1、第1章 作業(yè)參考答案P401-5 :含水量44.34%；孔隙比1.20；孔隙度（率）54.54%；飽和密度1.77g/cm3；浮密度0.77g/cm3；干密度1.22g/cm3；飽和重度17.7 kN/cm3；浮重度7.7kN/cm3；干重度12.2kN/cm31-8：天然孔隙比e=0.64；相對密實(shí)度Dr=0.57，中密。1-10：夯實(shí)地基干重度15.37kN/cm3，D=0.97>0.95，夯實(shí)合格。1-13：解：基坑體積土粒質(zhì)量現(xiàn)有土料質(zhì)量，則需要現(xiàn)有土料質(zhì)量為：現(xiàn)有土料體積每立方米土料需要加水1-15：131.30 cm3，粉質(zhì)黏土，流塑。第二章 作業(yè)補(bǔ)充2-3 通過變水頭試驗(yàn)測

2、定某粘土的滲透系數(shù)k，土樣橫斷面面積，長度，滲透儀水頭管（細(xì)玻璃管）斷面積，水頭差從降低到所需時(shí)間。試推導(dǎo)變水頭試驗(yàn)法確定滲透系數(shù)的計(jì)算公式，并計(jì)算該粘土在試驗(yàn)溫度是的滲透系數(shù)k。解：變水頭試驗(yàn)試驗(yàn)過程中水頭差一直在隨時(shí)間而變化，試驗(yàn)時(shí)，測記起始水頭差，經(jīng)過時(shí)間t后，再測記終了水頭差，通過建立瞬時(shí)達(dá)西定律，即可推出滲透系數(shù)k的表達(dá)式。 設(shè)試驗(yàn)過程中任意時(shí)刻作用于試樣兩端的水頭差為，經(jīng)過dt時(shí)段后，水頭管中水位下降dh，則dt時(shí)間內(nèi)流入試樣的水量為式中，右端的負(fù)號表示水量隨的減少而增加。 根據(jù)達(dá)西定律，dt時(shí)間內(nèi)滲流出試樣的水量為 根據(jù)水流連續(xù)原理，應(yīng)有，于是得等式兩邊各自積分將此式中自然對數(shù)改

3、用常用對數(shù)表示，得變水頭試驗(yàn)法確定滲透系數(shù)的計(jì)算公式 將試驗(yàn)有關(guān)參數(shù)代入，得該粘土在試驗(yàn)溫度是的滲透系數(shù)k第三章 作業(yè)教材3-1計(jì)算題3-1：計(jì)算并比較圖3-1所示甲、乙土層中的自重應(yīng)力區(qū)別，并繪制自重應(yīng)力分布曲線。解：地面以下2m處豎向有效自重應(yīng)力 （地下水位處）土層甲 ：土層乙：地面以下4m處豎向有效自重應(yīng)力土層甲 ：因?yàn)?m以下為不透水巖石土層乙：地面以下6m處豎向有效自重應(yīng)力土層甲 ：土層乙：地面以下8m處豎向有效自重應(yīng)力土層甲 ：土層乙：補(bǔ)充3-1某矩形基礎(chǔ)的埋深d=2m，基礎(chǔ)面積為，地面處由上部結(jié)構(gòu)傳來施加于基礎(chǔ)中心的荷載，地表下為均質(zhì)粘土，土的重度，地下水水位距地表1m，土的飽和

4、重度，求基底附加壓力。解：在埋深范圍內(nèi)，水位以上土層厚度，水位以下土層厚度。該基礎(chǔ)為中心受壓基礎(chǔ)，基底壓力為基礎(chǔ)底面處的自重應(yīng)力則基底附加壓力為補(bǔ)充3-2.已知某工程為條形基礎(chǔ)，長度為l，寬度為b。在偏心荷載作用下，基礎(chǔ)底面邊緣處附加應(yīng)力pmax=150kPa，pmin=50kPa。計(jì)算此條形基礎(chǔ)中心點(diǎn)下深度為：0，0.25b，0.50b，l.0 b，2.0 b，3.0 b處地基中的附加應(yīng)力。參考答案 100kPa，96kPa，82kPa，55. 2kPa，30. 6kPa，20. 8kPa第4章作業(yè)及參考答案1. 有一矩形基礎(chǔ)，如圖所示?；A(chǔ)長度L為4m，寬度B為2.5m，埋置深度d為1m，

5、埋置深度范圍內(nèi)的土體容重18kN/m3，作用在基礎(chǔ)頂面中心荷載F等于920kN。地基土分層如圖所示，土的壓縮性如圖表所示。若地下水位距離基礎(chǔ)底面1m處試求基礎(chǔ)中心點(diǎn)的沉降量。 參考答案：s=90mm，詳解略。2.設(shè)某粘土層的厚度為8m，表面作用有大面積均布荷載，設(shè)荷載瞬時(shí)加上。若土層的初始孔隙比e0為0.9，壓縮系數(shù)a為0.25MPa1，滲透系數(shù)k為17mm/year。試問:(1)加荷一年后，基礎(chǔ)中心點(diǎn)的沉降量為多少？ (2)當(dāng)基礎(chǔ)的沉降量達(dá)到最終沉降量的一半時(shí)需要多少時(shí)間？解：（1）無限均布荷載，粘土中附加應(yīng)力沿深度均勻分布，即：粘土層最終沉降量：固結(jié)系數(shù)：查表，雙面排水，得到相應(yīng)的固結(jié)度為

6、則 t=1年時(shí)的沉降量：（2）由固結(jié)度定義 ，得St=6.3cm由，查表得Tv=0.2所以：3. 矩形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)長度L為2m，寬度B為2m，埋置深度d為2m，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值fak=185kPa，基底附加應(yīng)力P0=185kPa，按照建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范，求地基變形計(jì)算深度zn=4.5m內(nèi)地基最終變形量為多少。 解（步驟略）：查表得s為1.3S=1.3×(50.5+29.7+1.1)=106mm第5章作業(yè)及參考答案1. 摩爾強(qiáng)度包絡(luò)線：土體發(fā)生剪切破壞時(shí)，剪切破壞面上的剪應(yīng)力是該面上的法向應(yīng)力的函數(shù)，這個(gè)函數(shù)在坐標(biāo)中是一條曲線，該曲線稱為莫爾包線。2. 應(yīng)變硬化：土體開始屈服以后，屈服

7、點(diǎn)的位置不斷提高，土體能夠承受更大的應(yīng)力，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變硬化。3. 砂土液化：在飽和砂土中，由于振動引起顆粒的懸浮，超靜孔隙水壓力急劇升高，直到其孔隙水壓力等于總應(yīng)力時(shí)，有效應(yīng)力為零，砂土的強(qiáng)度喪失，砂土呈液體流動狀態(tài)，稱為液化現(xiàn)象。4. 簡述土抗剪強(qiáng)度的來源及影響因素。答：根據(jù)莫爾一庫倫強(qiáng)度理論，土的抗剪強(qiáng)度來源于兩部分：摩擦強(qiáng)度（或）和粘結(jié)強(qiáng)度（或c）。摩擦強(qiáng)度包括兩部分：一是顆粒之間因剪切滑動時(shí)產(chǎn)生的滑動摩擦，另一是因剪切使顆粒之間脫離咬合狀態(tài)而移動所產(chǎn)生的咬合摩擦。摩擦強(qiáng)度取決于剪切面上的正應(yīng)力和土的內(nèi)摩擦角，內(nèi)摩擦角是度量滑動難易程度和咬合作用強(qiáng)弱的參數(shù)，其正切值為摩擦系數(shù)。影響內(nèi)

8、摩擦角的主要因素有密度，顆粒級配，顆粒形狀，礦物成分，含水量等，對細(xì)粒土而言，還受到顆粒表面的物理化學(xué)作用的影響。通常認(rèn)為粗粒土的粘結(jié)強(qiáng)度等于零。細(xì)粒土的粘結(jié)強(qiáng)度由兩部分組成：原始粘結(jié)力和固化粘結(jié)力，原始粘結(jié)力來源于顆粒間的靜電力和范德華力，固化粘結(jié)力來源于顆粒間的膠結(jié)物質(zhì)的膠結(jié)作用。5.設(shè)砂類土地基中某點(diǎn)的大主應(yīng)力，小主應(yīng)力，砂土 的內(nèi)摩擦角，粘聚力c=0，試判斷該點(diǎn)是否破壞？（至少使用2種方法）6某飽和粘性土由固結(jié)不排水試驗(yàn)測得的有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo)為，。（1）如果該土樣受到總應(yīng)力和的作用，測得孔隙水壓力為，則該試樣是否會破壞？（2）如果對該土樣進(jìn)行固結(jié)排水試驗(yàn)，圍壓，問該樣破壞時(shí)應(yīng)施加多大的

9、偏壓？解：（1） 試樣受到的有效應(yīng)力分別為： 與共同作用使土樣處于極限平衡狀態(tài)的有效大主應(yīng)力為： 因 故該土樣會發(fā)生破壞。（2）對于固結(jié)排水試驗(yàn)，有效應(yīng)力和總應(yīng)力相等，即，由此可得試樣破壞時(shí)的大主應(yīng)力： 則得該試樣破壞時(shí)應(yīng)施加的偏壓第6章作業(yè)及參考答案6-1某條形基礎(chǔ)置于一均質(zhì)地基上，寬3m，埋深1m，地基土天然重度18.0kN/cm3，天然含水量38%，土粒相對密度2.73，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，c=15Kpa，問該基礎(chǔ)的臨塑荷載Pcr、塑性荷載P1/3、P1/4各為多少？若地下水位上升至基礎(chǔ)底面，假定土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)不變，其Pcr、P1/3、P1/4有何變化？解：根據(jù)，查表可得：則：地下水位上升至基

10、礎(chǔ)底面，不會對承載力系數(shù)產(chǎn)生影響，此時(shí)r必須取有效重度本題解析：從比較可知，當(dāng)?shù)叵滤簧仙粱酌鏁r(shí)，地基的臨塑荷載沒有發(fā)生變化，地基的塑性荷載（臨界荷載）降低，不難看出，當(dāng)?shù)叵滤簧仙交滓陨蠒r(shí)臨塑荷載也將降低，由此可知對工程而言，做好排水工作，防止地表水滲入地基，對保證地基的承載力具有重要的意義。第8章 土壓力與擋土墻設(shè)計(jì) 習(xí)題集參考答案1. 某擋土墻墻高，墻背直立、光滑，填土面水平，墻后填土共分兩層，每層厚度3m。上層土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo): ，。下層土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo): ，。分別求主動土壓力、被動土壓力及其作用點(diǎn)位置，并繪出土壓力分布圖。解：（1）求主動土壓力上層填土底面處的主動土壓

11、力強(qiáng)度為臨界深度 下層填土頂面和底面處的主動土壓力強(qiáng)度分別為主動土壓力 主動土壓力作用點(diǎn)距墻底的距離za為主動土壓力分布圖如例圖1所示。（2）求被動土壓力上層填土頂面和底面處的被動土壓力強(qiáng)度分別為下層填土頂面和底面處的被動土壓力強(qiáng)度分別為被動土壓力 主動土壓力作用點(diǎn)距墻底的距離zp為例圖1 主動土壓力分布 例圖2 被動土壓力分布被動土壓力分布圖如例圖2所示。2某擋土墻墻高，墻背直立、光滑，填土面水平，墻后填土為無粘性土，其物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo): ，。地下水位在填土表面下的深度，水位以上填土的含水量。求墻后土體處于主動土壓力狀態(tài)時(shí)墻所受到的總側(cè)壓力，并繪出側(cè)壓力分布圖。解：墻所受到的總側(cè)壓力包括主動

12、土壓力和水壓力（1）求主動土壓力水位面以上填土的的重度水位面以下填土的的重度水位面處的主動土壓力強(qiáng)度為墻底面處的主動土壓力強(qiáng)度為主動土壓力 主動土壓力作用點(diǎn)距墻底的距離za為（2）求水壓力水壓力 水壓力作用點(diǎn)距墻底的距離 （3）求總側(cè)壓力側(cè)壓力 側(cè)壓力作用點(diǎn)距墻底的距離 例圖6-5 主動土壓力、水壓力、總側(cè)壓力及其作用點(diǎn)位置主動土壓力、水壓力、總側(cè)壓力及其作用點(diǎn)位置見例圖6-5.3某砌體重力式擋土墻墻高，填土面水平，墻后填土為無粘性土，其物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo): ，。砌體重度，填土對墻背的摩擦角，基底摩擦系數(shù)，地基承載力設(shè)計(jì)值。試按等腰梯形斷面設(shè)計(jì)此擋土墻。（設(shè)計(jì)時(shí)始終認(rèn)為墻身強(qiáng)度足夠，不進(jìn)行墻身強(qiáng)度驗(yàn)算。主動土壓力系數(shù)見表1）主動土壓力系數(shù)表 表10.3570.2970.2450.4380.3770.3220.5430.4790.4220.2910.2320.1820.2310.1740.128解：（1）初步擬定擋土墻斷面尺寸重力式擋土墻墻頂和墻底擬定為水平面，因砌體結(jié)構(gòu)墻頂寬度不小于0.5m，取為；墻底寬度可取，取為；對等腰梯形斷面，根據(jù)墻頂和墻底寬度，確定墻面和墻背坡度為1:0.16，墻背為俯斜墻背，墻背傾角為正，按下式確定： （2）擋土墻自重及重心 擋土墻自重 自重重心距墻趾的距離：（