(完整word版)土力学四校合编课后习题答案.docx

第1页共18页2-8单元1- 1、砂类土和粘性土各有那些典型的形成作用?【答】土在其形成过程中有各种风化作用共同参与， 它们同时进行砂类土主要是由丁温度变化、波浪冲击、地震引起的物理力使岩体崩解、破碎形成粘性土主要是岩体 与空气、水和各种水溶液相互作用形成2- 2、有一饱和的原状土样切满丁容积为 21.7cm3的环刀内，称得总质量为72.49g, 经105C烘干至包重为61.28g，已知环刀质量为32.54g, 土粒比重为2.74，试求 该土样的湿密度、含水量、干密度及孔隙比（要求汇出土的三相比例示意图，按三 相比例指标的定义求解）解：注=mV72.49 -32.5421.7=1.84g/ cm3，耻=兰竺些二39%mS 61.28 -32.54d 二学=尊崇二1.32g/cm321.7Vv 11.21e =——= =1.069Vs 10.492- 3、某原状土样的密度为1.85g/cm3,含水量为34% 土粒相对密度为2.71，试求 该土样的饱和密度、有效密度和有效重度（先推导公式然后求解）解：（1）「satms V/ %m = ms mwds -11 ■ dsppP 1-【l ds Jmw 1 ■①= 设 ms =1 二 V =ms-、‘ ms -Vs「w ms —Vs「w Vv，w ~'Vv，w 〜 Vs ' Vv ^'wPst(2) V V sat V3=i-sat -，w = 1.87—1 = 0.87g/cm（3） Y' = P‘ ・g =0.87 妇0 =8.7kN/cm3a sat = Dsat g =1.87 10=18.7kN/cm3 sa sa3= "sat - w =18.7 —10 = 8.7kN/cm2- 4、某砂土土样的密度为1.77g/cm3,含水量9.8%, 土粒相对密度为2.67,烘干 后测定最小孔隙比为0.461，最大孔隙比为0.943，试求孔隙比e和相对密实度Dr, 并评定该砂土的密实度。

解：（1）设 VS =1=m = mS mw _ ■ mS m^ 1 • •，d$ • LV ~ 1e 一 1e 一 1 e整理上式得1.77(2)Dre —emaxemax — emin0.943 一 0.6560.943 —0.461= 0.595（中密）e=-，dS ；w_1=1 0.098 2.67 11=0.656 P2- 5、某一完全饱和黏性土试样的含水量为 30% 土粒相对密度为2.73 ,液限为33%塑限为17%试求孔隙比、干密度和饱和密度，并按塑性指数和液性指数分别定出 该黏性土的分类名称和软硬状态解：e^^^ = . dSVS F = . dS =0.30 2.73 = 0.819VS'W VS'W2.73 11 0.819 3=1.50g / cmms Vv 壶V_ dS "w ' ' '，dS，'"w1 e1 0.3 2.73 11 0.819=1.95g/cm3I p =0^ -（Op =33 -17 =16 查表，定名为粉质粘土云-p 30 —17 IL =—| =———=0.81 查表，确正为软塑状态3- 1.试解释起始水力梯度产生的原因答】起始水力梯度产生的原因是 为了克.服薄膜水的抗.剪强度T 0（或者说为了克服吸着水的粘滞阻力）•矢匕发牛流，加r必须匚行的Hh养水力•怫史，侦 也.折.是双只要有水力坡.度 薄膜水就会发牛运动 只是当实际的水力坡，度小「起始水力 .•梯.度时 薄茂水的渗透北度V非常小 只有凭借精密仪器才能观测到.因此严格 的讲 起始水力梯度I0是指薄膜水发生明显渗流时用以克服其抗剪强度 T 0的水力梯度。

3- 2.简述影响土的渗透性的因素主要有哪些答】 1 十一的粒度成分及矿物成分C十一的颗粒大小、形状及级配影响土中孔隙大小及其形状 因Illi影响土的渗透性c土颗粒越粗越浑圆、越均匀时渗透性就大砂土中含有较多粉十一及粘土颗粒时 其渗透.系数就大大降低2 结•合水，膜厚1厂粘性七中若七粒的结合水膜，厚度校厚时 会叶奈十一的孔祟 降 低土的渗透性3 七的结构构&大然十就不是各应同性「•勺住、渗透性方面往.往-也是如此，. 如黄十J 1用竖斥方向竹大孔隙 所以竖h［方向的渗透系数要比水平方向大得多，层 状粘土常夹有薄的粉砂戾 它在水平方向的'掺透系数耍比竖氏方向大勾多.4 水II勺粘滞度水在土中的渗流速度与水的容重及粘滞度有关 从IIU也影响到土的渗透性3- 4.拉普拉斯方程适应丁什么条件的渗流场【答】当渗流场中水头及流速等渗流要素不随时间改变时 甚神渗流称为稳定渗流而拉普拉斯方程是指适用「平面稳定渗流的基本方密°3- 5.为什么流线与等势线总是正交的【答】在稳定渗流场中 取一微单兀体并假定水华不W压缩则根据水流连续 原理 单位时间内流入和流出微兀体的水量应相等 即dqe=dqOb从而得到 即 为二维渗流连续方樨从中由敛学知识母知流线和等势线正交。

3- 6.流砂与管涌现象有什么区别和联系【答】在向上的渗流力作用下 粒间有效应力为零时 颗粒群发生悬浮、移动的现象称为流砂（土）现象这种现象多发生在颗粒级配均匀的饱和细、粉砂和粉土层 中 •.咬其有突发性、对■一「一柠危片在水流渗透作用下 土中的结颗粒在邛颗粒电成伯孔隙中移动 以至流失 随看 土的孔象不断扩大、渗流速度不断增加 较粗的颗粒也相继被水逐渐带走 最终 导致十一体内杉成贯通竹渗流管道 造成七体塌陷 这神现象称为管涌，它多发牛在 砂性十冲.且颗粒.大小差别大3- 7.渗透力都会引起哪些破坏【答】渗流引起的渗透破坏问题主要有两大类 一是由「渗流力的作用 使土体颗粒流失或局部土体产牛移动导致十一体变形巨至失稳二是由「渗流作用使水 压力或浮力发牛变化导致十一体和结构物失稳，前者土耍表现为流砂和管涌后者主要则表现为岸坡滑动或挡土墙等构造物整体失稳3- 8、某渗透试验装置如图3-23所示砂I的渗透系数ki =2尺10二矛底；砂II的渗透系数k2 =1x10%m/s,砂样断面积A=200cm2,试问：（1） 若在砂I与砂皿分界面出安装一测压管， 则测压管中水 面将升至右端水面以上多高？（2） 砂I与砂皿界面处的单位渗水量 q多大？解：（1） k〔 60 — h2 a = k「追 A 整理得Li L2k〔（60 -h2） = k2h260k^2ki k260 2 10-2 10」1 10-=40cm所以，测压管中水面将升至右端水面以上： 60-40=20cmh? 1(2) q2 = kzi2A = k2 k xA=1x10 xL240 3—200 = 20cm / s40解:QL71.6 20A Lh t= 6.5 10 cm/s二 2 …一-7.5 8.3 6043- 9、定水头渗透试验中，已知渗透仪直径 D=75mm，在L=200mm渗流途径上的 水头损失h=83mm,在60s时间内的渗水量 Q=71.6cm3,求土的渗透系数。

3-10、设做变水头渗透试验的黏土试样的截面积为 30cm2,厚度为4cm,渗透仪细玻璃管的内径为0.4cm，试验开始时的水位差145cm,经时段7分25秒观察水位 差为100cm,试验时的水温为20C，试求试样的渗透系数2 ,0 4 4解：kaL h1 4 4 145 圣 血工= In——=1.4 10 cm/sA(t2 -t1) h2 30 445 1003-11、图3-24为一板桩打入透水土层后形成的流网已知透水土层深 18.0m,渗透系数k =3K10Wmm/s，板桩打入土层表面以下9.0m,板桩前后水深如图中所示试求:(1)图中所示a、b、c、d、e各点的孔= 137.2 kPa不透水层隙水压力；(2)地基的单位渗水量解：(1)匕=0f =0kPaUb =9.0 w =88.2kPa( 9 —1Uc = 18-4 x——x y< 8 )Ud =1.0 W =9.8kPaUe =0 w =0kPa(2) q = k i A =3 勺0刀 x—(18—9 )=12 乂10站3/s9 24- 1何谓十中应力 它有哪此分类和用途【答】土体在自重、建筑物荷载及其它因素的作用下均可产生土中应力。

一般来 说土中应力是指自重应力和附加应力土中应力按其起因可分为自重应力和附加应 力两种自重应力是指土体在自身重力作用下产生的尚未完成的压缩变形 因而仍将产牛土体或代基的变形附加应力它是地基产牛变形的的.主耍原因也是导致地 基土的强度破坏和失稳的重要原因 土中应力安土骨架和土中孔隙的分担作用可 分为有效应力和孔隙应力两种土中有效应力是指土粒所传递的粒问应力它是控 制土的体积 变和归瑚两者变•勺十中应力十中孔隙.应力是指一中水和土中 气所传递的应力4- 2 :眼样莅少十甘应力计算模型在工柠甲成注意I脂些问迎【答】我们把天然土体简化为线性弹性体即假设地基土是均匀、连续、各向同性 的半无限空间弹性体而采用弹性理论来求解土中应力 当建筑物荷载应力变化范围比较大如尚U建筑仓库等筒体建筑就不能.用制线代替伽线而要考虑土体的非 线性问题了4- 3 牡下水位的:升降:时十中自重应力七何写顽J在工程实成｝"些问画应充 分考虑其影响【答】地下水下降 降水使弛基中原水位以下的有效资中应力增加与降水前比较犹如产生了一个由丁降水引起的应力增量 K使十凯「I结沉降！"k枚』起此表大面积沉降 地下水位长期上升 如筑坝蓄水 将减少土 +有效白重垃力。

1）、若地下水位上升至基础底面以上 它对基础形成浮力使地基土的承载力下降2）、地下水位上升 如遇到湿陷性黄土造成不良后果 塌陷 （3）、地下水 位上升粘性十湿化抗引强降低'■:4- 4 瓜底压力分4」的影响因素伫那匹 筒化IT.线分布I〕孤设条件是什么【答】基底压力的大小和分布状况与荷载的大小和分布、基础的刚度、基础的埋置 深度以及地基土的性质等多种因素假设条件 匝性基础、基础具有一定的理滁 依据弹性理论中的圣维南原理4- 5 如何计算基底E力和基底附加压力 两者概念有何不同【答】基地压力P计算 （中心荷载作用下）（偏心荷载作用下）基地压力 计算基地压力P为接触压力这里的“接触” 是指基础底而与地基土之间的接侧这接作面上的压力称为基底压力° 基底附加压力 为作用在基础底面的净压力是基底压力与基底处建造前土中自重应力之差 是5 ：起舶架朴m应力和变ji＞的】■：要原因4- 6 七+ ,时I.应力节产T•烦区土挪兰住一「一打实川中应如何考虑【答】由外荷载引起的发加压力为主要原因需要考虑实际引起的地基变形破坏、 强度破坏、稳定性破坏4- 7在.「闷中如何考虑十.中应力分布规律?【答】由丁附加应力扩散分布 他不仅发牛在荷载面积之卜而且分布在荷载面积相当大的范围之下。

所以工程中 （1）、考虑相邻建筑物时新老建筑物耍保持一定的净用 其n体值依原有基础而载知地基土质而定一般不也小「该和邻基 础底面高差的1-2倍 （2）、同样道理 当建筑物的基础临近也坡即坡启时 会使十一坡的下滑力增要考虑和分析边坡的.稳定性，耍求基础离开边坡有一个最小的 控。