土质学与土力学课后习题答案.pdf

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1、绪论答案：略第1章土的物理性质及工程-、填空题1、固体颗粒，水；2、结合水，自由水；3、最松散，最密实；4、塑限，液限；5、单粒，蜂窝，絮状;6、土中水的质量，土粒质量；7、含水率，黏粒含量。二、选择题1、A,2 D,3、A,4、C,5、D,6、D,7 D三、证明题GI、小rs九.匕九=v+V.V 7 dV.2、m 一6JGS(1-H)_ msnKv一nimsFV V=1 =S,V rV四、计算题156.6-45-82.3 入1、w=-=35.6%82.3156.6-45 x 100=8.60AN/m360QO 3y.=x 10.0=13.72/M3d 60Gs=2.73”(1 +。)九2.7

2、3x(1+0.356).oYe 0.99 八n=-=-=0.497l+e 1 +0.991.86S”也0.356*2.73=0.982eGv+el+e0.99九.=-2-.7-3-+-0-.-9-9 xlO=1S.6K9 kN/.m3M 1 +0.99=18.69-10.0=8.69/m32、yr=y -y/sat/iv土样号y(k N/m3)Gsco(%)Yd(k N/m3)enSr(%)体积(cm3)土的重力（N）湿干11 8.9 62.7234.01 4.1 70.9 20.481 0 0.0一一21 7.32.749.11 5.8 40.730.4234.2一一一31 9.02.743

3、1.01 4.50.8 90.479 5.71 0.00.1 90.1 453、土样号统(op/pII土的名称土的状态1311 71 41.2 9低液限黏土流塑4、e=-1 =-一 1 =0.6 9 22381 91 90.8 4低液限黏土软塑3392 01 90.79低液限黏土可塑4331 81 51.1 3低液限黏土流塑y1.75D -.0.9 41-0.6 9 2 _ 0.2 49r-0.9 4 1-0.4 6 0-W-5185、土样号CDL(%)p(%)土的定名13520低液限黏土2125低液限粉土36542高液限粉土47530高液限黏土五、简 答 题（略）第2章 黏性土的物理化学性质

4、一、填空题1、蒙脱石，高岭土，伊利石；2、硅氧四面体，氢氧化铝八面体。二、选择题1、A,2、A三、简 答 题（略）第3章土中水的运动规律-、填空题1、正常毛细水带，毛细网状水带，毛细悬挂水带；2、毛细压力；3、层流；4、常水头实验，变水头试验。二、选择题1、C,2、ABCDE,3、B,4、ABC,5、C三、简 答 题（略）四、计算题1(1)k20a l,h,1.2 x 1 0 *x 0.0 4,3.6 I n-=-I nF t 质 3.2 x 1 0-4x 36 0 0 2.8 54.1 7x 1 0 m3.61 8 5=9.7X1 0-7(/H/5)(2)k,=k 2 =9.7x1 O-7

5、x 0.773=7.5 x 1 0(加/5)71 0粉质粘土0 2 2、(1)GD=/./=1 0 x =5(/m3)方向向上(2)设 匕=l,/4=2.6 g M=0.8rsa l=j 8,x l O =1 8.9(k N/机/=1 8.9-1 0 =8.9(/n3)I%1，=0-8 9=0.8 9 M i=0.36 m0.4厂 7 1八 0.5 (3.0 0).33、GD=y j=l O x-.-=1 0(&N/m )/=ysa i-yw=1 7.9-1 0 =7.9(&N /m3)G。/将会产生流沙现象。4、(1)由 左/=履，2和 尤 =3可得：%=%则 按 比 例，土样一的水头损失为

6、1时，土样二的水头损失为3.总计水头损失40 cm,则土样一水头损失为1 0 cm,土样二的水头损失为30 cm。则a、b两点的测管水位应分别高于a点与b点分别为35 cm和9 0 cm0(2)G m =%/=1 0X =40 W/)/=7M 九=2 0 1 0 =1 (W /m3)GDl /O不会产生流沙现象。(3)减少6 R5、N,=1 2 H=8.0 1.2 =6.8/n Nh=0.5 7m1 2n 5 7=0.32 GD=0.32 x l 0 =3.2(Z:N/m3)1.82.6 5 +0.9 2 i Q 浦/3=-x l O =1 8.6(Z N /nr)Y -ysa t 一九=1

7、8.6-1 0 =8.6(Z N /m3)GD 1,故认为黏土层受到水的浮力作用/=Ysa,-yw=1 8.0-1 0=8.O(0 V/m3).L-sP第一层为细砂，地下水位以下的细砂受到水的浮力作用。A 点：(yc_ =/j/?=OK paB 点：(JCZ=1 7.5 x 1 =1 7.5 即。C 点:a(,_ =,%+%2 =1 7.5+9.0 x 2 =35.5ZPQD 点：/二-%4 +=35.5 +8 x 3=59 5kpei应力分布图略。2、解：6=竺=0.5 2=1.2 呈梯形分布N 5 0 0 0 6ma xN M 5 0 0 0 2 5 0 0P*=万 士 涯=五 历士衍7

8、=(7 L4 3 3 0,6D 加。66基础底面的压力为(7 1.4 3 3 0.61)kpa3、解：方法一：应力系数%,计算结果编号荷载分布面积in=zbXn=ba st1a ge100.1 5 92a hde1.520.0 60故得G点下深度3m处的竖向应力(7?b：=p(as l+as 2)=1 5 0 x (0.1 5 6+0.0 60)=32AkPa应 力 系 数 计算结果方法二:编号荷载分布面积in=zbn=Xb1a ge100.1 5 92a c d1.52.50.0 4 13a bd1.5-1.50.0 2 0故得G点下深度3m处的竖向应力qc r.=p(a,i +&2 +&3

9、)=1 5 0 x(0.1 5 9 +0.0 4 1 +0.0 2 0)=3 3 切 a4解：本题求解时要求通过两次叠加法计算。第一次是荷载作用面积的叠加，第二次是荷载分布图形的叠加。分别计算如下：(1)荷载作用面积叠加计算因为O 点在矩形面积(b e )内，故可用角点法计算划分。通过O 点将矩形面积划分为4块，假定其上作用着均布荷载q ,则 M 点产生的竖向应力b z i 可用角点法计算，即az l =a zK a eoh)zK ebfo)+a zK ofc g)+(Tzl(hogd)=仪 I+4 2+%3+4 4)各块面积应力系数，列于表中。应 力 系 数 计算结果编号荷载作用面积=%1(

10、a eOh)130.0 4 52(ebfO)430.0 9 3321.50.1 5 64(hOgd)230.0 7 3=丁*(0.0 4 5+0.0 9 3+0.1 5 6+0.0 7 3)=1 2.2 幼（2）荷载分布图形叠加计算上述角点法求得的应力b 是均布荷载q引起的，但实际作用的荷载是三角形分布，因此可以将习题图 4.3 7 所示的三角形分布荷薪（A B C）分割成3 块：均布荷载（D A B E）三角形荷载（A F D）及（CF E）。三角形荷载（A B C）等于均布荷载（D A B E）减去三角形荷载（A F D）,加上三角形荷载（C F E）。故可将此三块分布荷载产生的应力叠加计

11、算。=W 0=1）三角形分布荷载（A F D）,其最大值为“一 3 卬。，作用在矩形面积（a eOh）及（ebfO）上，并且0点在荷载零处。因此它对M 点引起的竖向应力是两块矩形面积三角形分布荷载引起的应力之和。即c r：2=-x （0.0 2 1 +0.0 4 5）=2.2 幼应力系数，计算结果编号荷载作用面积n=l/b加=%a,i1(a eOh)130.0 2 12(ebfO)430.0 4 53(Ofc g)21.50.0 694(hOgd)0.51.50.0 3 22）三角形分布荷载（CF E）,其最大值为（p q）,作用在矩形面积（hOgd）和（次 g ）上，同样O 点也在荷载零点处

12、。因此，它们对M 点产生的竖向应力。c是这两块矩形面积三角形面积分布荷载引起的应力之和。即azOfcg）+4 3（A O M=（p _ q）Q3+%）=（1 0 0 -_）X（0.0 69 +0.0 3 2）=6.7 kpa最后叠加求得三角形分布荷载（A B C）对 M 点产生的竖向应力q 为e r.=e r.,-c r.2 +T,3 =1 2.2-2.2 +6.7 =16.7kpa5、解：在基础底面中心轴线上取几个计算点0、1、2、3,它们都为于土层分界面上，如图4.3 8 所示（1）自重应力计算巴 工=工 必,将各点的自重应力计算结果列于表中。自重应力计算结果计算点土层厚度4/m重 度%/

13、(K N/m 3)kPakPa01.01 8.71 8.71 8.710.21 8.73.7 42 2.421.88.91 6.0 23 8.538.08.467.21 0 5.7(2)附加应力计算口皿N 1 1 2 0 ”,基 地 压 力p=-=10 kpaF 2 x 8基地处的附加应力Po=p加=7 0 1 8.7 x 1 =5 1.3 S 山式q=4p0计算土中各点附加应力，其结果列于表中，并在图中绘出地基自重应力及附加应力分布图。附加应力计算结果计算点Y m，=hzn hI%=aPo/kpa第五章土的压缩性与地基沉降计算00041.0 0 05 1.310.20.140.9 8 95

14、0.722.01.040.5 4 02 7.731 0.05.040.0 673.4一、选择题二、三、1、A 2、A 3、B 4、A5、B简 答 题（略）计算题1解:（1）孔隙比含水率1 7 5.6-5 8.6 t n_ o/p =-=1.9 5 V 32 x 3 0 /c m51 7 5.6 5 8.6 9 1.0 ，WE C C W”c o=-x 1 0 0%=2 8.6%初始孔隙比9 1.0G,P“(l+0)_ =0 78 j G=2.7 0PA HPi 对应的孔隙比 q =e 0-(l +e0)=0.7 2 0HoAHP2 对应的孔隙比 2=/-(1 +0)=0.67 1Ho(2)压缩

15、系数和压缩模量a,Gg 0.7 2 0 0.67 1 t-?=-=0.4 9 x 1 0 skpa =0 A 9 M p a1-2 p2-Pi 2 0 0-1 0 0压缩模量耳（2）1 +e,1 +0.7 2 0 .-L=3.5 I M paa,2 0.4 91z因%_ 2 =0 4 9 M p q T 0.5 Mp“T,所 以 该 土 属 于 中 压 缩 性 土。2 解:(1)土样 1压缩系数a.=且一且-=8770-0-736=()3 4*1 0-3 4 了|=0 3 4M%TP2 P i 2 00 100,.Bl 1+61 1+0.77 _ .,压缩模量及5 2)=-=R4=5 2 l

16、M p a因?_ 2 =0.5 如?0,所 以 该土属于高压缩性土土样的压斑曲线如图所示：3 解：基础底面积：A =4 x 4 =16机2苴底於 ri P+G 4 72 0+4 x4 x2 x2 0基底总M力：C T -=-=335女P aA 4 x4基底自重应力：汝=17.5 x2 =35攵p a基底附加压力：p0=a -/?=335 -35 =3 0 0 第二层上自重应力：=17.5 x6=105 A p a第二层下自重应力：限,=105+/2/Z2=105+17.9x3=15 8.7 a/2 7 4第二层上附加应力：根据上 =W =1 -=-=2所以a =0.08 4 0h 2 b 2W

17、=4 a p =4 x0.08 4 x300=100.8 k P a/2 z 7第二层下附加应力：根据一=一=1-=-=3.5 所以a=0.034 4b 2 h 2cr;2=4 a p =4 x 0.034 4 x300=4 1.3岐石一4丁 皿 105 +15 8.7自重应力平均值=-2.j.100.8 +4 1.3附加应力平均值=-2131.8 5 k p a71.1kPa*7 1 1该层的最终沉降量：s=%=-x 3 =0.065 m =6.5 o nE 133004 （略）5解：（1）前期固结压力将表中e-p值换算成e-l gp后，以I gp为横坐标，e为纵坐标，作图得前期固结压力所对

18、应的点为,还原压力为pc=230 kpa（参考）（2）压缩指数q山e l gp曲线可得：（3）黏土层最终沉降量c e 0.913-0.72 5 C,=-=-=().31c A l gp 1g 2 771-1g 693P i =3x18.5 +6x19.8 +2 x17.8 =210 kPap2=Pi+100=0.6-E一20.11 +G 1 +1.015L=-=3.36M Paa 20.6-八 Is .JL.h-x4 =0.119m =11.9 c mEsl_2 3.366解：(1)加荷半年后地基的沉降1 +6 1 +0.8Ev=-=1.2M Pas a 0.2 5o*_ _ 0.18s=-h

19、=-x 10=0.2 5 m =25 c mEs 7.2M l +e。)=6.3xl O-8(i +o 8)xl()5 =a yw 0.2 5 x10c m2/s=cj=4.5 36x10-3x0.5 x365 x2 4 x60 x60v 一 万一 5 002Ut=1-4 v=0.6007T半年后的沉降为：s,=s U,=2 5 x0.6=15。”(2)黏土层达到60%固结度所需时间o _a LTUt=l-e 4 =0.600 得7；=0.2 8 6n山r=条 得rit TE _H_ _2 _0_._2_8_6_x_ _5_O_O_2X-i-=18 2.4 1cv 4.5 36 x W360

20、x60 x2 4第六章土的抗剪强度一、选择题1、C 2、C 3、A 4、B 5、C 6、C二、简答题(略)三、计算题1解：最大剪应力面与大主应力的夹角是4 5 剪切破坏面与最大剪应力面的夹角为：a=4 5 +=5 4 22解：假定土样处于极限平衡状态时，大主应力为：巧=b 3t a n 2(4 5+?)+2 ct a n(4 5 +?)=4 35.36k P a2 2即土样发生剪切破坏时大主应力为4 35.36k P a。3解：假定土样处于极限平衡状态时，大主应力为：a,=cr3 t a n2(4 5 +)+2 ct a n(4 5 +)=630.4 4&P a2 2对比判断：巧=630.4软

21、尸。=380 kPa即该土样处于弹性平衡状态，没有发生剪切破坏。4解：由题意知，h=c“=包=%=4 M P af u 2 25解：由题意知，有效应力 臼=-=2 10-14 0=lOkPa即有效大主应力为：=C T,t a n2(4 5 +-)+2 c t a n(4 5 +)=kPa2 2剪切面的抗剪强度：r =0-1-031,co s =34.2kPa莫尔应力圆直径为：b；G,=14 2.77 70=34.2最大主应力为：o-,=cr；+=14 2.77+14 0=2 8 2.77姓%当c=0时，破坏时总应力强度参数为：弓=6,t a n 2(4 5。+?)则有：t a n(4 5 +)

22、=里=1.16,即*=8.5。%第七章土压力理论一、填空题1静止土压力、主动土压力、被动土压力2挡土墙和滑动土契体视为刚体、墙后填土为无粘性砂土、滑裂面是通过墙角的两个平面3库尔曼图解法4大、小二、选择题1、B 2、A 3、B 4、A 5、C 6、C 7、A三、判断题1对 2错3错4对 5错四、简答题(略)五、计算题1 解：由题意知，K=t a n2(4 5-)=0.4 9 痴Z =0.72墙顶处主动土压力：2。氏=2 x10 x0.7=14姓%墙底处主动土压力：Pa=yhKa-2CR=3 2.5 5火Pa临界深度：Zo=-2x1=1,5m/#7 19 x0.7总主动土压力：Ea=1 (/?-

23、Zo)=5 6.9 6/m作用点处于距墙底面g(一 Z。)=1.17加处2 解：根据 a =2 0。=2 0。w=2 5 b=15 查表得勾=0.8 6 2土压力强度沿墙高成三角形分布，墙底处O-.=2 0 x4 x0.8 6 2 =6 9.0Z:Pa1 ,1 ,由 E“=_ y H 2kl i=-x 2 0 x 42 x 0.8 6 2 =137.9 kN/m_ H 4土压力作用点在离墙底二=-=1.3 3 m作用指向墙背。3 33 解：由题意知，&=t a n 2(4 5。-=0.4 9 底=6 7墙顶处主动土压力：Pa=qKa-2CR=3 0 x 0.4 9-2 x15 x0.7=63k

24、Pa墙底处主动土压力：P“=(q+彻K4 -2c币 =37.8kPa2C临界深度：Z 0=.八/Ka2 x1518 x0.79 =0.71，Y总主动土压力：纥=；E(Z o)=8 1.M N /加作用点处于距墙底面-(A-Zo)=1.4 3 m处4 解：山题意知，K,“=t a n 2(4 5。-%)=04 1=0.6 4Ka=tan2(45-彳)=0.49 1=0.7墙顶处主动土压力：P1=0 kPa分层处以上主动土压力：Pa 2=15.58kPa分层处以下主动土压力：二%匕犬壮一2。2亚1 =4.62攵Pa墙底处主动土压力：=%4 +/2 2)K“2 2,2区7 =39.9切为总主动土压力

25、：E 0 =ghF i+%2 +;2(23-42)=104.62块/215.58x|4+2|+4.62x4x2+70.56x-作用点处于距墙底面h=-一汽-=1.9 5m处104.625 解:由 题 意 知,Ka l=tan2(45-)=0.31 Ka2=tan2(45-)=0.33墙顶处主动土压力：P=qK i=9 3kPa分层处以上主动土压力：P.2=(q+%)4=24.65女 尸。分层处以下主动土压力：Pa 2=(q+%)K“2 =26.24妙a地下水位处：Pa3=(q+yhl+y2h2)K(l2=32.59 kPa墙底处主动土压力：Pa4=(q+%+%力2 +匕)K4 2 =3 8.6

26、 9 Z P。总主动土压力：E4=g%P“i +h2Pa 2+g%(P0 3 P0 2)=1516 2 k N/1水压力：EK=ywh=10 x2=2 0 kNI m总侧压力：E=E,+E、y =171.62AN/m第八章土坡的稳定性分析一、填空题1、斜坡角度、内摩擦角2、稳定力矩、滑动力矩3、坡脚圆、坡面圆、中点圆二、选择题1、B,2、A,3、A,4、B D三、简答题(略)第九章地基承载力-、填空题1整体剪切破坏、局部剪切破坏、刺入剪切破坏。2载荷试验法、理论计算法、规范法3 3m、0.5m4 0.0335 2m、3m二、简答题(略)三、计算题1 解：9=0 查表得：N,=0,&=1.00,

27、N”5.71pu-0.4ybNr+q N q+1.2c Nc=0.4x18x3x0+18x2.5x1+1.2x30 x5.71=0+4 5.0+2 05.6 =250.6kPa2解：按 公路桥涵地基与基础设计规范(JT GD 6 3-2 007)确定地基容许承载力：儿=/“0 +占 仅 一 2)+七 小-3)已知基底下持力层为中密粉砂(水下)，土的重度应考虑浮力作用，故外=ysa t-yK=10A N/广。由 表9-11查得粉砂的容许承载力 力o =U O A P a。由 表9-16查得宽度及深度修正系数是：匕=1.0、&=2.0。基底以上土的重度=1 8块/m 3。由公式(9.3 8)可得粉砂经过修正提高的容许承载力/为：/；=1 1 0 +1 x 1 0 x(5-3)4-2 x 1 8x(4-3)=1 1 0 +2 0 +3 6=1 66(板)基底压力：=匕=迎e=160(kPa)N”不发生液化。