2022年土力学与地基基础课后习题答案 .pdf

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1、1.10 何谓不良地质条件？为什么不良地质条件会导致建筑工程事故？工程地质条件即工程活动的地质环境，它包括岩土类型及性质、地质构造、地形地貌、水文地质、不良地质现象和天然建筑材料等方面，是一个综合概念。不良地质条件这是指对工程程建设有影响的地质条件，根据工程地质条件的定义，不良地质条件包括：岩土体复杂，具有特殊性；结构面发育；地形地貌复杂；水文地质条件复杂；各种不良地质作用及其形成的灾害；天然建材的缺乏或距离太远或质量太差、人类工程活动对场地地基影响大等等。陈希哲编著的土力学地基基础教材中列出的断层、节理、滑坡、河床冲淤、岸坡失稳、河沟侧向位移等等都是不良地质条件的具体类型。不良地质条件对建筑

2、物、场地、地基及周边环境等构成威胁和危害，它影响到建筑物的整体布局、成本、工期、设计和施工方法。2.2 解：运用已知条件，按照土的三相关系，求出三相值，再按照各个参数的定义求得参数已知：天然密度=M/V=1.84 g/cm3；土粒比重 Gs=Ms/Vs=2.75 ；水位以下饱和度 Sr= Vw/Vv=1假设 V=1 cm3；则：M=1.84g ； Ms=2.75Vs；Ms+Mw=1.84；w=1 g/cm3；数值上 Mw=Vw有 2.75Vs+Vw=1.84 Vs+Vw=1 解上述方程组得：Vs =0.48；Vw=0.52 = Vv；故：Mw=0.52g ；Ms=2.75Vs=1.32g ；天

3、然密度=M/V=1.84 g/cm3；干密度d=Ms/V=1.32 g/cm3；饱和密度sat=(Mw+Ms+Vaw)/V=(0.52+1.32+01)/50=1.84 g/cm3；天然含水率=Mw/Ms=0.52/1.32=0.394=39.4% 孔隙比 e=Vv/Vs= 0.52/0.48=1.08 孔隙度 n=Vv/V=0.52/1=0.52=52% 饱和度 Sr= Vw/Vv=1 2.3 解：运用已知条件，按照土的三相关系，求出三相值，再按照各个参数的定义求得参数已知：干密度d=Ms/V=1.54 g/cm3；土粒比重 Gs=Ms/Vs=2.71 ；天然含水率=Mw/Ms=0.193

4、假设 V=1 cm3；则：d=Ms/V=1.54 g/cm3；有：Ms=1.54g ；土粒比重 Gs=Ms/Vs=2.71 有：Vs=0.568 cm3；天然含水率=Mw/Ms=0.193 有：Mw =0.287g ，w=1 g/cm3，Vw=0.287cm3；M= Ms+ Mw=1.54+0.287=1.827g Vv=V-Vs=1-0.568=0.432 cm3；Va=Vv-Vw=0.432-0.287=0.145 cm3；天然密度=M/V=1.827/1=1.827 g/cm3；干密度d=Ms/V=1.54 g/cm3；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -

5、- - - - - -第 1 页，共 7 页填土 h1=1.5m ，1=18 粉土 h2=3.6m ，2=19.4 中砂 h3=1.8m ，3=19.8 坚硬整体岩石水位饱和密度sat=(Mw+Ms+Vaw)/V=(0.287+1.54+0.1451)/1=1.972 g/cm3；天然含水率=19.3% 孔隙比 e=Vv/Vs= 0.432/0.568=0.76 孔隙度 n=Vv/V=0.432/1=0.432=43.2% 饱和度 Sr= Vw/Vv= 0.287/0.432=0.66 又已知 WL=28.3% ；Wp=16.7%；=19.3% ；所以：Ip= WL- Wp=28.3-16.7

6、=11.6 ；大于 10，小于 17，所以为粉质粘土。IL=（W- Wp ）/（WL- Wp）=（19.3- 16.7 ）/（28.3-16.7 ）=0.22，位于 00.25之间，硬塑2.8 解：已知：土粒比重 Gs=Ms/Vs=2.70 ；干密度d=Ms/V=1.66 g/cm3；饱和度 Sr= Vw/Vv，分别为 0 和 0.60 假设该土样 V=1 cm3；有：干密度d=Ms/V=1.66 g/cm3；Ms=1.66g ；土粒比重 Gs=Ms/Vs=2.70 ；Vs=Ms/2.7=0.615 cm3；Vv=1-Vs=1-0.615=0.385 cm3；饱和度 Sr= Vw/Vv，提高到

7、 0.60：Vw/Vv=0.6 ，Vw=0.6Vv=0.6 0.385=0.231 cm3；Mw=0.231g ， M= Ms+ Mw=1.891g，湿砂的含水率和密度分别为：天然密度=M/V=1.891/1=1.891 g/cm3；天然含水率=Mw/Ms=0.231/1.66=0.139=13.9% 3.1 解：不透水层顶部，则计算上覆全部水土压力。透水层顶部则计算有效自重应力 。74.5kPa1.89.83.69.41.518hhhp132.5kPa1.819.83.619.41.518hhhp332211332211水：如果基岩为强风化，透如果基岩不透水：3.3 解：条形基础，求基底下深

8、度分别为 0、0.25b、0.5b、1b、2b、3b处附加应力。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页AB=50KPa； CD=150KPa； DF=BE=100KPa； AE=CF=50KPa；梯形 ABCD=BDFE+ COF- AOF BDFE 中点 0：P98面表 3-5，P=100KPa ，x=0,Z/b 分别为：0：=1，p=1100=100KPa 0.25b：=0.96，p=0.96100=96KPa 0.5b：=0.82，p=0.82100=82KPa 1b：=0.552，p=0.552100=55.2K

9、Pa 2b：=0.306，p=0.306100=30.6KPa 3b：=0.208，p=0.208100=20.8KPa COF 角点 0：地基规范 P116面表 k.0.2 ，P=50KPa, 查情况 1：三角形荷载宽度只有条形基础宽度一半，条形基础基底下深度分别为 0、0.25b、0.5b、1b、2b、3b处分别相当于三角形的 0、0.5b、1b、2b、4b、6b 0：=0，p=050=0KPa 0.5b：=（0.0269+0.0259）/2=0.0264，p=0.026450=1.32KPa 1b：=0.0201，p=0.020150=1KPa 2b：=0.0090，p=0.009050

10、=0.45KPa 4b：=（0.0046+0.0018）/2=0.0032，p=0.026450=0.16KPa 6b：=（0.0018+0.0009）/2=0.0014，p=0.001450=0.07KPa AOF 角点 0：三角形荷载宽度只有条形基础宽度一半，条形基础基底下深度分别为 0、0.25b、0.5b、1b、2b、3b处分别相当于三角形的 0、0.5b、1b、2b、4b、6b 0：=0，p=050=0KPa 0.5b：=（0.0269+0.0259）/2=0.0264，p=0.026450=1.32KPa 1b：=0.0201，p=0.020150=1KPa 2b：=0.0090，

11、p=0.009050=0.45KPa 4b：=（0.0046+0.0018）/2=0.0032，p=0.026450=0.16KPa 6b：=（0.0018+0.0009）/2=0.0014，p=0.001450=0.07KPa 实际上，两个三角形正好抵消，所以：条形基础基底下不同深度处的附加应力分别为：0：=1，p=1100=100KPa A B C D O E F 50 150 条基宽度 b 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页0.25b：=0.96，p=0.96100=96KPa 0.5b：=0.82，p=0.8

12、2100=82KPa 1b：=0.552，p=0.552100=55.2KPa 2b：=0.306，p=0.306100=30.6KPa 3b：=0.208，p=0.208100=20.8KPa 3.5 解：压力单位化为 MPa ，取 100、200KPa 及对应的孔隙比 e 计算。之间，中等压缩性，位于之间，中等压缩性，位于1542MPa.120.16952.01e1Es0.50.116MP.01.02 .0936.0952.0ee211-11221213.9 解：基底压力=（8000+3600 ）/ （1010）=116KPa, 基底附加应力=116-202-104=36KPa 书中答案为

13、 0，错误，可按照规范法计算沉降量。过程略。如果改为基础荷载和基础自重一共 8000KN ，则基底压力=8000/（1010）=80KPa, 基底附加应力=80-202-104=0KPa 所以，为应力完全补偿基础，没有沉降。3.10 解：第一步：求基底附加压力 P0。上部结构重量 F=6600KN ，基底以上无地下水，故基础自重 G=20 5.642=896 KN 2m 4m宽4m 5.6m 6m 填土1.6m 5.6m 粘土卵石4m 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页基底压力 P=(F+G)/A= （6600+89

14、6 ）/（5.64）=335 KPa 基底附加压力 P0=P-1d=335-17.52=300 KPa 第二步：求基础中点以下粘土层顶、底面的附加应力。把矩形基础分为四个面积相等的小矩形。粘土层顶面在基底下 Z=4m ，土层底面在基底下 Z=5.6m 。粘土层顶面：L/b=2.8/2=1.4 ，Z/b=4/2=2，查表 3.3，=0.1034，1=4P0=124 KPa 粘土层底面： L/b=2.8/2=1.4 ， Z/b=5.6/2=2.8 ， 查表 3.3， =0.0649， 2=4P0=78 KPa 所以粘土层受到的附加应力平均值为（ 124+78 ）/2=101KPa ，根据题目给定的

15、条件，粘土层孔隙比为 1，压缩系数为 0.6，按照教材 P102面公式 3.16计算粘土层沉降。5mm.481600101.0)116 .0(h)e1(s注意：将附加应力单位 KPa换算成 MPa ，土层厚度 1.6m换算成 1600mm。3.13 解：首先根据地基规范法规定，求变形计算深度： P110公式 3.43，本例 b=2m 。Zn=b(2.5-0.4lnb)=4.45m 由此可见，计算深度近似等于第二层土的厚度（4.4m） ，因此，本例可取第二层土为主要压缩层。第二步：求基底附加压力 P0。上部结构重量 F=576KN ，基底压力 P=F/A+ Gd =576/（22）+201.5=

16、174 KPa 基底附加压力 P0=P-1d=145-171.5=148.5 KPa 第三步按照表格，分步骤计算沉降，查 P107表 3.12 的平均附加压力系数平均值L/b Z/b -1i-1iiiZZA)ZZ(EpS-1i-1iiin1isi02/2=1 0/2=0 1 0 14.4/2=2.2 0.414 4.40.414=1.8216 90.2mm 本例为均质土第五步：求压缩模量当量值，本例为均质土，可取土层压缩模量 3MPa 。第六步：求沉降计算经验系数，按照压缩模量当量值 3MPa 查 P106 ，表 3.11，内插得s=1.37 第七步：最终沉降量 S= sS=123.5mm4.

17、2 解：max=250KPa，即应力圆的半径值。2=90度，故=45度，题目给定条件应该是与小主应力作用面，即大主应力分布方向的夹角为30度。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页4.5 解：=C+ tg=100+ tg30=100+0.5774因为=170 ，f=C+ tg =100+ tg30=100+0.5774=198KPa =37度，把o=170kPa 分解成垂直于剪切面的正应力和平行于剪切面的剪应力 。正应力=ocos37=136KPa ；剪应力=osin37=102KPa 。因为：f=C+ tg=100+

18、tg30=100+0.5774 因为=136，极限状态下f=C+ tg=100+ tg30=100+0.5774 =178.5KPa 实际上该剪切面上的剪应力 为 102KPa ，小于临界极限剪应力 f，故不会剪切破坏。100 200 300 400 600 KPa 100 200 300 KPa 1 3 max 2max 法线剪 切面=370o=170kPa 216.5KPasin1202100600sin22225KPacos12021006002100600cos2226030313131031夹角为度夹角，即与呈与分别为：和剪应力任意剪切面上法向应力精选学习资料 - - - - - -

19、 - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页4.8 解：本题采用作图法，过程同教材 P157例题 4.3。此处略。总应力法采用四组1 和3，以（1+3）/2 为圆心（圆心在横轴轴上） ，以（1-3）/2 为半径，作应力圆，四个应力圆包线即为所求极限抗剪强度线。据此线确定总应力法的粘聚力和内摩擦角。有效应力法采用四组1-u 和3-u，以 （1-u）+（3-u）/2 为圆心（圆心在横轴轴上） ，以 （1-u）-（3-u）/2 为半径，作应力圆，四个应力圆包线即为所求极限抗剪强度线。据此线确定有效应力法的粘聚力和内摩擦角。4.10 解：内摩擦角为 15度，查教材表 4

20、.4 得：Nd=2.3，NC=4.85 Pcr=Nddd+NCC=2.3181.2+4.8525=170.93KPa 。4.12 解：条形基础。基底下略 btg(45+/2) 深度范围=2tg(45+25/2)=3.14m ，而地下水位位于基底以下8.5-1.2=7.3m ，故基底下的持力层和基础埋深范围内的土体重度均取天然重度。内摩擦角为 25度，查教材图 4.30 得：Nr=10， Nq=12，NC=24 Pu=0.5 Nrb +Nqdd+NCC=728KPa 。基底压力为 500/（21）=250KPa, 安全系数=728/250=2.9 说明：查图或查表或计算系数时，结果略有差异。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页