《土力學(xué)》第四章習(xí)題集及詳細解答

1、土力學(xué)第四章習(xí)題集及詳細解答第4章土中應(yīng)力一填空題1 .土中應(yīng)力按成因可分為和。2 .土中應(yīng)力按土骨架和土中孔隙的分擔(dān)作用可分為和。3 .地下水位下降則原水位出處的有效自重應(yīng)力。4 .計算土的自重應(yīng)力應(yīng)從算起。5 .計算土的自重應(yīng)力時，地下水位以下的重度應(yīng)取二選擇題1 .建筑物基礎(chǔ)作用于地基表面的壓力，稱為（A）。（A）基底壓力；（B）基底附加壓力；（C）基底凈反力；（D）附加應(yīng)力2 .在隔水層中計算土的自重應(yīng)力燈c時，存在如下關(guān)系（B）。（A）=靜水壓力（B）=總應(yīng)力，且靜水壓力為零(C)=總應(yīng)力，但靜水壓力大于零(口)牝=總應(yīng)力一靜水壓力，且靜水壓力大于零3 .當(dāng)各土層中僅存在潛水而不存在

2、毛細水和承壓水時，在潛水位以下的土中自重應(yīng)力為(C)。(A)靜水壓力(B)總應(yīng)力(C)有效應(yīng)力，但不等于總應(yīng)力(D)有效應(yīng)力，但等于總應(yīng)力4 .地下水位長時間下降，會使(A)。(A)地基中原水位以下的自重應(yīng)力增加(B)地基中原水位以上的自重應(yīng)力增加(C)地基土的抗剪強度減小(D)土中孔隙水壓力增大5 .通過土粒承受和傳遞的應(yīng)力稱為(A)。(A)有效應(yīng)力；(B)總應(yīng)力；(C)附加應(yīng)力；(D)孔隙水壓力6 .某場地表層為4m厚的粉質(zhì)黏土，天然重度V=18kN/m3,其下為飽和重度，sat=19kN/m3的很厚的黏土層，地下水位在地表下4m處，經(jīng)計算地表以下2m處土的豎向自重應(yīng)力為(B)。(A)72

3、kPa;(B)36kPa;(C)16kPa;(D)38kPa7 .同上題，地表以下5m處土的豎向自重應(yīng)力為(A)。(A)91kPa ; kPa(B)81kPa ;(C)72kPa ;(D)418 .某柱作用于基礎(chǔ)頂面的荷載為800kN,從室外地面算起的基礎(chǔ)深度為，室內(nèi)地面比室外地面高，基礎(chǔ)底面積為4m2,地基土的重度為17kN/m,則基底壓力為(C)。(A);(B)230kPa;(C)233kPa;(D)236kPa9 .由建筑物的荷載在地基內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力稱為(B)。(A)自重應(yīng)力；(B)附加應(yīng)力；(C)有效應(yīng)力；(D)附加壓力10 .已知地基中某點的豎向自重應(yīng)力為100kPa,靜水壓力為20k

4、Pa,土的靜止側(cè)壓力系數(shù)為，則該點的側(cè)向自重應(yīng)力為(D)。(A)60kPa;(B)50kPa;(C)30kPa;(D)25kPa11 .由于建筑物的建造而在基礎(chǔ)底面處產(chǎn)生的壓力增量稱為(C)。(A)基底壓力；(B)基底反力；(C)基底附加應(yīng)力；(D)基底凈反力12 .計算基礎(chǔ)及上回填土的總重量時，其平均重度一般取(C)。(A)17kN/m3;(B)18kN/m3;(C)20kN/m3;(D)232kN/m13 .在單向偏心荷載作用下，若基底反力呈梯形分布，則偏心距與矩形基礎(chǔ)長度的關(guān)系為(A)。(A)i6；(B)S；(C)=，而；14 .設(shè)b為基礎(chǔ)底面寬度，則條形基礎(chǔ)的地基主要受力層深度為(A)

5、。(A)3b；(B)4b；(C)5b；(D)6b；15 設(shè)b為基礎(chǔ)底面寬度，則方形基礎(chǔ)的地基主要受力層深度為(A)。(A)；(B)2b；(C)；(D)3b；16 .已知兩矩形基礎(chǔ)，一寬為2mr)長為4m,另一寬為4m長為8m,若兩基礎(chǔ)的基底附加壓力相等，則兩基礎(chǔ)角點下附加應(yīng)力之間的關(guān)系是(B)。(A)兩基礎(chǔ)基底下z深度處應(yīng)力豎向應(yīng)力分布相同(B)小尺寸基礎(chǔ)角點下z深度處應(yīng)力與大尺寸基礎(chǔ)角點下2z深度處應(yīng)力相等(C)大尺寸基礎(chǔ)角殿下z深度處應(yīng)力與小尺寸基礎(chǔ)焦點下2z深度處應(yīng)力相等17 當(dāng)?shù)叵滤煌蝗粡牡乇硐陆抵粱灼矫嫣?，對基底附加?yīng)力的影響是(A)。(A)沒有影響；(B)基底附加壓力增大；(C

6、)基底附加壓力減小18 當(dāng)?shù)鼗懈郊討?yīng)力曲線為矩形時，則地面荷載形式為(D)。(A)圓形均布荷載(B)矩形均布荷載(C)條形均布荷載(D)無窮均布荷19計算土中自重應(yīng)力時，地下水位以下的土層應(yīng)采用(載C)。(A)濕重度； 天然重度(B)飽和重度；(C)浮重度；(D)20.在基底附加壓力的計算公式R=>F&d為(D)。(A)基礎(chǔ)平均深度(B)從室內(nèi)地面算起的深度(C)從室外地面算起的深度(D)從天然地面算起的埋深，對于新填土場地應(yīng)從老天然地面算起三、判斷改錯題1. X,均呈線性增長。2. V3. a/4. X,應(yīng)從老天然地面算起5.x,從計算公式仃a = 一 + 20層一10/z

7、一力可以看出，由于幾般略小于20的川，故增大埋深也反而會使必略有增加。7. X,土的自重應(yīng)力引起的土體變形在建造房屋前已經(jīng)完成，只有新填土或地下水位下降等才會引起變形。8. X,應(yīng)為側(cè)向與豎向有效自重應(yīng)力之比。9. ，因為有效應(yīng)力的增長在弱透水土層中需較長的時間。10. x,還應(yīng)包括基礎(chǔ)及其上回填土的重量在基底所產(chǎn)生的壓力增量。11. x,改“集中”為“擴散”。1在均質(zhì)地基中，豎向自重應(yīng)力隨深度線性增加，而側(cè)向自重應(yīng)力則呈非線性增加2由于土中自重應(yīng)力屬于有效應(yīng)力，因而與地下水位的升降無關(guān)3若地表為一無限大的水平面，則土的重力在土中任一豎直面上產(chǎn)生的剪應(yīng)力等于零4在基底附加壓力的計算公式中，對于

8、新填土場地，基底處土的自重應(yīng)力應(yīng)從填土面算起5增大柱下獨立基礎(chǔ)的埋深，可以減小基底的平均附加壓力6柱下獨立基礎(chǔ)埋深的大小對基底附加應(yīng)力影響不大7由于土的自重應(yīng)力屬于有效應(yīng)力，因此在建筑物建造后，自重應(yīng)力仍會繼續(xù)使土體產(chǎn)生變形8土的靜止側(cè)壓力系數(shù)K0為土的側(cè)向與豎向自重應(yīng)力之比9在弱透水土層中，若地下水位短時間下降，則土的自重應(yīng)力不會明顯增大10基底附加壓力在數(shù)值上等于上部結(jié)構(gòu)荷載在基底所產(chǎn)生的壓力增量11豎向附加應(yīng)力的分布范圍相當(dāng)大，它不僅分布在荷載面積之下，而且還分布到荷載面積以外，這就是所謂的附加應(yīng)力集中現(xiàn)象四簡答題1何謂土中應(yīng)力它有哪些分類和用途2怎樣簡化土中應(yīng)力計算模型在工程中應(yīng)注意哪

9、些問題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5 .如何計算基底壓力©和基底附加壓力戶口兩者概念有何不同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7 .在工程中，如何考慮土中應(yīng)力分布規(guī)律五計算題1 .某建筑場地的地層分布均勻，第一層雜填土厚，>=17KN/;第二層粉質(zhì)黏土厚4m/=19KN修，5=,w=31%,地下水位在地面下2m深處；第三層淤泥質(zhì)黏土厚8m，F(xiàn)*G=,w=41%第四層粉土厚3m,7=/,1=,w=27%第五層砂巖未鉆穿。試計算各層交界處的豎向自重應(yīng)力外

10、，并繪出“沿深度分布圖。（答案：第四層底/=）2 .某構(gòu)筑物基礎(chǔ)如圖4-1所示，在設(shè)計地面標(biāo)高處作用有偏心荷載680KN偏心距，基礎(chǔ)埋深為2m,底面尺寸為4m2nl試求基底平均壓力戶和邊緣最大壓力"皿,并繪出沿偏心方向的基底壓力分布圖。（答案：Z=301KPa圖4-13 .某矩形基礎(chǔ)的底面尺寸為x,設(shè)計地面下深埋為（高于天然地面，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/耀三。試求基底水平面1點及2點下各深度%點及螞點處的地基附加應(yīng)力鼻值（見圖4-2）。（答案：M點處工=）Hini圖4-24 .某條形基礎(chǔ)的寬度為2ml在梯形分布的條形荷載（基底附加應(yīng)力

11、）下，邊緣（%L=200KPa,（：'R=100KPa,試求基底寬度中點下和邊緣兩點下各3m及6m深度處值的內(nèi)值。（答案：中點下3m及6m處?分別為及）5 .某路基的寬度為8m（1）和16m（底），高度H為2m（圖4-3）,填土重度，為18KN/«1試求路基底面中心點和邊緣點下深度位m處地基附加應(yīng)力4值。（答案：中心點下2m深處弓=）圖4-36 .按圖44中給出的資料，計算地基中各土層分界處的自重應(yīng)力。如地下水位因某種原因驟然下降至高程，細砂層的重度為y=m，問此時地基中的自重應(yīng)力有何改變圖447 .某場地自上而下的土層分布為：雜填土，厚度13=16kN/m3;粉質(zhì)黏土，厚度

12、5m,=19kN/m3,/=10kN/m3,Kd=;砂土。地下水位在地表以下2m深處。試求地表下4m深處土的豎向和側(cè)向有效自重應(yīng)力，豎向和側(cè)向總應(yīng)力。8 .某外墻下條形基礎(chǔ)底面寬度為b=,基礎(chǔ)底面標(biāo)高為，室內(nèi)地面標(biāo)高為士，室外地面標(biāo)高為，墻體作用在基礎(chǔ)頂面的豎向荷載F=230kN/m,試求基底壓力P。9 .某場地地表為新填土，y=16kN/n3,填土下為黏土，/二m，w=20%,ds=,地下水位在地表下1m現(xiàn)設(shè)計一柱下獨立基礎(chǔ)，已知基底面積A=5rm,埋深d=,上部結(jié)構(gòu)傳給基礎(chǔ)的軸心荷載為F=1000kN試計算基底附加壓力R。10 .某柱下方形基礎(chǔ)邊長4m基底壓力為300kPa,基礎(chǔ)埋深為，地

13、基土重度為18kN/m試求基底中心點下4m深處的豎向附加應(yīng)力。已知邊長為2m的均布方形荷載角點和中心殿下4m深處的豎向附加應(yīng)力系數(shù)分別為和。11 .已知條形均布荷載R=200kPa,荷載面寬度b=2m，試按均布矩形荷載下的附加應(yīng)力計算公式計算條形荷載面中心殿下2m深處的豎向附加應(yīng)力。12 .有相鄰兩荷載面積A和B,其尺寸，相應(yīng)位置及所受荷載如圖45所示。若考慮相鄰荷載B的影響，試求A荷載中心點以下深度z=2mt的豎向附力口應(yīng)力圖4513 .某地基地表至深度為砂土層，為黏土層，其下為不透水頁巖。地下水位距地表。已知水位以上砂土的平均孔隙比為，平均飽和度為37%,黏土的含水量為42%,砂土和黏土的

14、相對密度均為。試計算地表至黏土層底面范圍內(nèi)的豎向總應(yīng)力，有效應(yīng)力和孔隙水壓力，并繪制相應(yīng)的應(yīng)力分布圖。（取、=吊）14 .圖46中所示的柱下獨立基礎(chǔ)底面尺寸為5記,試根據(jù)圖中所給資料計算基底壓力"心,蝙及基底中心點下深處的豎向附加應(yīng)力巧。MI1n，檢1圖4615 .已知一條形基礎(chǔ)底面尺寸為60mK4ml設(shè)基底壓力均勻分布，基底中心點下2m深度處的豎向附加應(yīng)力為外,問基底角點下4m深度處豎向附加應(yīng)力為多少16 .圖47所示為一座平面是L形的建筑物的筏型基礎(chǔ)，試按角點法計算地基附加應(yīng)力的概念分析建筑物上各點AF中，哪一點的沉降最大為什么圖47第四章參考答案一、填空題1 .自重應(yīng)力、附加應(yīng)

15、力2 .有效應(yīng)力、孔隙壓力3 .增加4 .天然地面（老天然地面）5 .有效重度（浮重度）二、選擇題1.A2.B3.C4.A5.A6.B7.B8.C9.B10.D11.C12.C13.A14.A15.A16.B17.A18.D19.C20.D三判斷改錯題1. x,均呈線性增長。2. V3. a/4. X,應(yīng)從老天然地面算起5. X ,從計算公式 一般略小于20上州/，F(xiàn)=P- 0a = + 20M 1 班“ -j4可以看出，由于故增大埋深也反而會使外略有增加7. X,土的自重應(yīng)力引起的土體變形在建造房屋前已經(jīng)完成，只有新填土或地下水位下降等才會引起變形。8. X,應(yīng)為側(cè)向與豎向有效自重應(yīng)力之比。

16、9. ，因為有效應(yīng)力的增長在弱透水土層中需較長的時間。10. x,還應(yīng)包括基礎(chǔ)及其上回填土的重量在基底所產(chǎn)生的壓力增量。11. x,改“集中”為“擴散”。四簡答題1 .【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

17、的體積（變形）和強度兩者變化的土中應(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。2 .【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。3 .【答】地下水下降，降水使地基中原水位以下的有效自重應(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)力增量肛,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

18、。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 .【答】基底壓力的大小和分布狀況與荷載的大小和分布、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。5 .【答】尸_-十仃基地壓力P計算：達（中心荷載作用下）產(chǎn)一尸+土”£w（偏心荷載作用下）基地壓力拓計算：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?；赘郊訅毫貫樽饔迷诨A(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

19、的主要原因。6 .【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。7 .【答】由于附加應(yīng)力擴散分布，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

20、沉降量時，“沉降計算深度4”用應(yīng)力比法確定。五、計算題1.解：第一層底:cr_ = 71電=17 xl .5 = 25.5 七&第二層土:3#小一吐cm)”一。田192.73-1 x 1十。庭地下水位處：層底:第三層底:口c=35一0+居=355x92x35=67一尸口274x(1+0.41)x101小g=-1=1.12J1S.2274-11+1,123cc6.72+=6.7.2+£2x8=132一2七F白”272如。口機_”|Y 二272-11 + 0,771= 10=9 /7 &時/第四層底：二二Q=132S+=132S+9.7x3=161,9kPa第五層頂:%

21、=161.9+ 為幻=161.9+ 10x(3 方+ 8+3) = 306.9 k%（圖略）2 .解：荷載因偏心而在基底引起的彎矩為:M=Fe0=680x1.31=S90.8kNm基礎(chǔ)及回填土自重：一一'一函偏心距:因0不，說明基底與地基之間部分脫開，故應(yīng)從新分布計算&I4無二一一國=-0891=110922展二得言300"（圖略）“F+GF+1200+20x2,x4x1.2一八一2.4x4P=149田%3 .解：基底壓力:基底附加壓力：；""；"：'：點郵：過1點將基底分成相等的兩塊，每塊尺寸為之板區(qū)"故I2.4=1.

22、2b2r-T-,查表4-5得% 二°08故有:q=2%Pq=2x0,108x131=2£46_3.6_=j=三1點心口：過2點做如下圖所示矩形，對矩形ac2d,42，瓦243.61_36_1口=I.Q-1.0查表4-5得/l二°也；對矩形bc21瑪工，聞2查表4-5得%=。，故q=2(%-%)“=2x(0143-012>131=37號d124 .解：圖表求解（查找相對應(yīng)的系數(shù)用表）Z(m)z/b均布荷載外lOOkPa二角形分布柚載巴=100kPa總鉛直應(yīng)力x/b45(kPa)x/b%(kPa)(kPa)中占八、下3020630荷載最小端30630荷載最大端3

23、16315 .解：土壩最大自重應(yīng)力（巴曲）皿=/=1醍2=36上4(1)中心點下2m深處:eabcE=3=2-=Q5對于abf(或者cde)，辦4，b4,查其表，得出=。17,故有，必=0.017x36=0.612無A二二9=0三二2。5對于Ubcef,每5,西看，查其表，得，故有%=&"=°.959"6=3452a以則一二二，：(2)邊緣點下2m深處：(以右邊緣點為例)應(yīng)力系數(shù)列表：載荷面積二-JFabfbcefcde故有:=(0003019.0127)x36=5.366.解：地下水位處:黏土層底：粉質(zhì)黏土層底：細砂層底：crc=17x3=515=51+

24、(l-10)xl=605=60+(185-10)x2=77%=77+(20-10)x5=107地下水位驟然下降至高程時：黏土和粉質(zhì)黏土層因滲透性小，土體還來不及排水固結(jié)，孔隙水壓力沒有明顯下降，含水量不變，故自重應(yīng)力沒什么變化。細砂層滲透性大，排水固結(jié)塊，因水位下降而產(chǎn)生的應(yīng)力增量很快就轉(zhuǎn)化為有效自量應(yīng)力，故細砂層底的自重應(yīng)力為：4=17x3+1x1+13.5x2+18.2x3=161.67.解：土的自重應(yīng)力q=16x1+19x1+10x2=5密仃%=瑞4=0.32x55=17.6靜水壓力:豎向總應(yīng)力:%= 55 + 20 = 75kPa側(cè)向總應(yīng)力:% + " = 17一 6 - 2

25、0 = 37 - 6kPa8.解=lx2(1.5 + 0,即=1.2 游9+C7F231=二一+2初=+20x1,2=177.3bbL59.解:先計算黏土層的有效重度:18.5(扁-1)兒_(2.71-1)x1011+0.75S基底壓力：P=+20l?-10=+2UxL2-10工12二222無尸口工w5基底處土的自重應(yīng)力（從黏土層算起）：%=18.5x05+7x02=1L2t無基底附加壓力：pa=pcCT=222-11.2=210一區(qū)七產(chǎn)40* =,b ，故查表q=44為=dxS084工273=9L7上&!11 .解因為是中點下所以4-10得%=055,于是有q=055x200=110kpet12 .解：A荷載產(chǎn)生的附加應(yīng)力：荷載可按均勻布計算，%=(200+100)/2=150班由/傷門=2/表3-需。34,%=4值匚/口=4xO084x150=5()AkPaB荷載產(chǎn)生的附加應(yīng)力：(根據(jù)角點法)由一一.±'：一一%=4/2=2力給=2/2=1,查表"端=02迎