土力学_河海课后习题答案2

文档鉴赏 土力学课后习题与答案土力学课后习题与答案 第一章第一章 思考题思考题 1 1 1 1 什么叫土 土是怎样形成的 粗粒土和细粒土的组成有何不同 1 2 什么叫残积土 什么叫运积土 他们各有什么特征 1 3 何谓土的级配 土的粒径分布曲线是怎样绘制的 为什么粒径分布曲线用 半对数坐标 1 4 何谓土的结构 土的结构有哪几种类型 它们各有什么特征 1 5 土的粒径分布曲线的特征可以用哪两个系数来表示 它们定义又如何 1 6 如何利用土的粒径分布曲线来判断土的级配的好坏 1 7 什么是吸着水 具有哪些特征 1 8 什么叫自由水 自由水可以分为哪两种 1 9 什么叫重力水 它有哪些特征 1 10 土中的气体以哪几种形式存在 它们对土的工程性质有何影响 1 11 什么叫的物理性质指标 是怎样定义的 其中哪三个是基本指标 1 12 什么叫砂土的相对密实度 有何用途 1 13 何谓粘性土的稠度 粘性土随着含水率的不同可分为几种状态 各有何特 性 1 14 何谓塑性指数和液性指数 有何用途 1 15 何谓土的压实性 土压实的目的是什么 1 16 土的压实性与哪些因素有关 何谓土的最大干密度和最优含水率 1 17 土的工程分类的目的是什么 1 18 什么是粗粒土 什么叫细粒土 习题习题 1 1 1 1 有 A B 两个图样 通过室内实验测得其粒径与小于该粒径的土粒质量如下 表所示 试绘出它们的粒径分布曲线并求出和值 u C c C A 土样实验资料 总质量 500g 粒径 d mm 5210 50 250 10 075 小于该粒径的质量 g 5004603101851257530 B 土样实验资料 总质量 30g 粒径 d mm 0 0750 050 020 010 0050 0020 001 小于该粒径的质量 g 3028 826 723 115 95 72 1 1 2 从地下水位以下某粘土层取出一土样做实验 测得其质量为 15 3g 烘干 后质量为 10 6g 土粒比重为 2 70 求试样的含水率 孔隙比 孔隙率 饱和密度 浮密度 干密度及其相应的重度 1 3 某土样的含水率为 6 0 密度为 1 60 土粒比重为 2 70 若设孔隙 3 g cm 比不变 为使土样完全饱和 问 100 土样中应该加多少水 3 cm 1 4 有土料 1000g 它的含水率为 6 0 若使它的含水率增加到 16 0 问需要 加多少水 文档鉴赏 1 5 有一砂土层 测得其天然密度为 1 77 天然含水率为 9 8 土的比 3 g cm 重为 2 70 烘干后测得最小孔隙比为 0 46 最大孔隙比为 0 94 试求天 然孔隙比 e 饱和含水率和相对密实度 D 并判别该砂土层处于何种密实状 态 1 6 今有两种土 其性质指标如下表所示 试通过计算判断下列说法是否正确 1 土样 A 的密度比土样 B 的大 2 土样 A 的干密度比土样 B 的大 3 土样 A 的孔隙比比土样 B 的大 性质指标 土样 A B 含水率 15 6 土粒比重 2 75 2 68 饱和度 50 30 1 7 试从定义证明 干密度 sw dsw G G 1 n 1E 湿密度 sr w GS e 1 e 浮密度 s w G 1 1 e 1 8 在图中 A 土的液限为 16 0 塑限为 13 0 B 土的液限为 24 0 塑限 为 14 0 C 土为无粘性土 图中实线为粒径分布曲线 虚线为 C 土的粗粒 频率曲线 试按 土的分类标准 对这三种土进行分类 1 9 某碾压土坝的土方量为 20 万方 设计填筑干密度为 1 65 料的含 3 g cm 水率为 12 0 天然密度为 1 70 液限为 32 0 塑限为 20 0 土 3 g cm 粒比重为 2 72 问 为满足填筑土坝需要 料场至少要有多少方土料 如每日坝体的填筑量为 3000 该土的最优含水率为塑限的 95 为 3 m 达到最佳碾压效果 每天共需要加多少水 土坝填筑的饱和度是多少 文档鉴赏 第二章第二章 思考题思考题 2 2 2 1 土中的应力按照其起因和传递方式分哪几种 怎么定义 2 2 何谓自重应力 何谓静孔隙水应力 计算自重应力应注意些什么 2 3 何谓附加应力 空间问题和平面问题各有几个附加应力分量 计算附加应 力时对地基做了怎样的假定 2 4 什么叫柔性基础 什么叫刚性基础 这两种基础的基底压力有何不同 2 5 地基中竖向附加应力的分布有什么规律 相邻两基础下附加应力是否会彼 此影响 2 6 附加应力的计算结果与地基中实际的附加应力能否一致 为什么 2 7 什么是有效应力 什么是孔隙应力 其中静孔隙应力如何计算 2 8 你能熟练掌握角度法和叠加原理的应用吗 会计算各种荷载条件下地基中 任意点的竖向附加应力吗 习题习题 2 2 1 如图所示为某地基剖面图 各土层的重度及地下水位如图 试求土的自重 应力和静孔隙水应力 并绘出它们的分布图 2 2 如图所示为一矩形基础 埋深 1m 上部结构传至设计地面标高处的荷载为 P 2106 荷载为单偏心 偏心矩为 e 0 3m 试求基底中心 O 边点 A 和kN B 下 4m 深处的竖向附加应力 文档鉴赏 2 3 甲乙两个基础 它们的尺寸和相应位置及每个基底下的基底净压力如图所 示 试求甲基础 O 点下 2m 深处的竖向附加应力 图中尺寸以米计 2 4 某挡土墙建于如图所示的地基上 埋深 2m 尺寸如图所示 图中的尺寸以 米计 墙受上部竖向荷载和墙身自重为 1000 其作用位置距墙 v FkN m 前趾 A 点为 3 83m 墙背受有总水平推力 350 其作用点距墙底 h FkN m 为 3 5m 不计墙后填土的影响 试求 M N 点处的竖向自重应力 M N 点处的竖向附加应力 文档鉴赏 2 5 某矩形基础长宽分别为 3m 和 2m 基础剖面和地基条件如图所示 试求基 础中点 O 及其以下点 M 和 N 的自重应力 竖向附加应力以及静孔隙水应力 图中尺寸以米计 第三章第三章 思考题思考题 3 3 3 1 何谓达西定律 达西定律成立的条件有哪些 3 2 实验室内测定渗透系数的方法有几种 它们之间又什么不同 文档鉴赏 3 3 流网有什么特征 3 4 渗透变形有几种形式 各有什么特征 3 5 什么是临界水力梯度 如何对其进行计算 3 6 孔隙水应力在静水条件下和在稳定渗流作用下有什么不同 如何利用流网 确定渗流作用的孔隙水压力 3 7 根据达西定律计算出的流速和土水中的实际流速是否相同 为什么 3 8 拉普拉斯方程是由哪两个基本定律推导出的 你认为土的透水系数是各向 同性的吗 习题习题 3 3 3 1 图为一简单的常水头渗透试验装置 试样的截面积为 120 若经过 10 2 cm 秒 由量筒测得流经试样的水量为 150 求试样的渗透系数 2 cm 3 2 某无粘性土的粒径分布曲线如 1 28 曲线所示 若该土的孔隙率 n 30 土 粒比重 2 65 试问当发生渗透变形时 该土应属何种类型的土 其临 s G 界水力梯度为多少 用细粒含量法判别 3 3 如图 1 29 中的曲线 C 为一无粘性土的粒径分布图和粒组频率曲线 虚线所 示 试判别该土的发生渗透变形时是属何种类型的土 若土的孔隙率为 36 土粒的比重为 2 65 则该土的临界水力梯度多大 3 4 资料同 3 3 试求 图 3 27 中 b 点的孔隙水应力 包括静止孔隙水应力和超孔隙水应力 和 有效应力 地表面 5 6 处会不会发生流土现象 3 5 有一粘土层位于两沙层之间 其中沙层的湿重度 17 6 饱和重度 3 kN m 粘土层的饱和重度 土层的厚度如图所 3 sat 19 6kN m 3 sat 20 6kN m 示 地下水位保持在地面以下 1 5m 处 若下层砂层中有承压水 其测压管 水位高出地面 3m 试计算 粘土层内的孔隙水应力及有效应力随深度的变化并绘出分布图 假定承 压水头全部损失在粘土层中 要使粘土层发生流土 则下层砂中的承压水引起的测压管水位应当高出 地面多少米 文档鉴赏 第四章第四章 思考题思考题 4 4 4 1 引起土体压缩的主要原因是什么 4 2 试述土的各压缩性指标的意义和确定方法 4 3 分层总和法计算基础的沉降量时 若土层较厚 为什么一般应将地基土分 层 如果地基土为均质 且地基中自重应力和附加应力均为 沿高度 均 匀分布 是否还有必要将地基分层 4 4 分层总和法中 对一软土层较厚的地基 用或 i1i2ii1i S ee H 1 e 计算各分层的沉降时 用哪个公式的计算结果更准确 ivii1i SapH 1 e 为什么 4 5 基础埋深 d 0 时 沉降计算为什么要用基底净压力 4 6 地下水位上升或下降对建筑物沉降有没有影响 4 7 工程上有一种地基处理方法 堆载预压法 它是在要修建建筑物的地基 上堆载 经过一段时间之后 移去堆载 再在该地基上修建筑物 试从沉 降控制的角度说明该方法处理地基的作用机理 4 8 土层固结过程中 孔隙水压力和有效应力是如何转换的 他们间有何关系 4 9 固结系数的大小反映了土体的压缩性有何不同 为什么 v C 4 10 超固结土与正常固结土的压缩性有何不同 为什么 习题习题 4 4 4 1 某涵闸基础宽 6m 长 沿水流方向 18m 受中心竖直荷载 P 10800kN 的 作用 地基为均质无粘性土 地下水位在地面以下 3m 处 地下水位以上的 湿重度 19 1 地下水位以下土的饱和重度 基础 3 kN m 3 sat 21kN m 的埋置深度为 1 5m 图的压缩曲线如图所示 试求基础中心点的沉降量 4 2 某条形基础宽 15m 受 2250的竖直偏心线荷载的作用 偏心距为 1m kN m 文档鉴赏 地下水位距地面 6m 地基由两层粘性土组成 上层厚 9m 湿重度 19 饱和重度 下层厚度很大 饱和重度 3 kN m 3 sat 20kN m 3 sat 21kN m 基础的埋置深度为 3m 上层和下层土的压缩曲线如图 A B 线所示 试求 基础两侧的沉降量和沉降差 4 3 某建筑物下有 6m 厚的粘土层 其上下均为不可压缩的排水层 粘土的压缩 试验结果表明 压缩系数 初始孔隙比为 0 8 试求在 1 v a0 0005kPa 1 e 平均附加应力 150作用下 该土的压缩模量 又设该土的伯松比 z kPa s E 0 4 则其变形模量 E 为多少 4 4 某均质土坝及地基的剖面图如图所示 其中粘土层的平均压缩系数 初始孔隙比 0 97 渗透系数 k 2 0cm a 坝轴线处 4 1 v a24 10 kPa 1 e 粘土层内的附加应力分布如图中阴影部分所示 设坝体是不远水的 试求 粘土层的最终沉降量 当粘土层的沉降虽达到 12cm 时所需的时间 文档鉴赏 4 5 有一粘土层位于两沙层之间 厚度为 5m 现从粘土层中心取出一试样做固 结试验 试样厚度为 2cm 上下均放置了透水石 测得当固结度达到 60 时需要 8min 试问当天然粘土层的固结度达到 80 时需要多少时间 假定 粘土层内附加应力为直线分布 4 6 某一粘土试样取自地表以下 8m 处 该处受到的有效应力为 100 试样kPa 的初始孔隙比为 1 05 经压缩试验得出的压力与稳定孔隙比关系如下 加荷 P kPa e 50 0 95 100 0 922 200 0 888 400 0 835 退荷 p kPa e 200 0 840 100 0 856 再加荷 P kPa e 200 0 845 400 0 830 800 0 757 1600 0 675 试在半对数坐标上绘出压缩 回弹及再压缩曲线 并推求前期固结压力 及现场压缩曲线的 值 判断该土层属于何种类型的固结土 c p c C S C 4 7 一地基剖面图如图示 A 为原地面 在近代的人工建筑活动中已被挖去 2m 即现在的地面为 B 设在开挖以后地面以下的土体允许发生充分回弹的情 况下 再在现地面上大面积堆载 其强度为 150 试问粘土层将产生多少压kPa 缩量 粘土层的初始孔隙比为 1 00 0 36 0 06 c C S C 文档鉴赏 第五章第五章 思考题思考题 5 5 5 1 什么叫土的抗剪强度 5 2 库仑的抗剪强度定律是怎样表示的 砂土和粘性土的抗剪强度表达式有何不 同 5 3 为什么说土的抗剪强度不是一个定值 5 4 何谓摩尔 库仑破坏准则 何为极限平衡条件 5 5 土体中发生剪切破坏的平面是不是剪应力最大的平面 在什么情况下 破 坏面与最大剪应力面是一致的 5 6 测定土的抗剪强度指标主要有哪几种方法 试比较它们的优缺点 5 7 何谓灵敏度和触变性 5 8 影响砂土抗剪强度的因素有哪些 5 9 何谓砂土液化 5 10 试述正常固结粘土在 UU CU CD 三种实验中的应力 应变 孔隙水应力 应变 或体变 应变 和强度特性 5 11 试述超固结粘土在 UU CU CD 三种实验中的应力 应变 孔隙水应力 应变 或体变 应变 和强度特性 5 12 试述正常固结粘土和超固结粘土的总应力强度包线与有效强度包线的关系 习题习题 5 5 5 1 已知某无粘性土的 c 0 若对该土取样做实验 如果对该样施加 30 大小主应力分别为 200和 120 该试样会破坏吗 为什么 若使 a kP a kP 小主应力保持原质不变 而将大主应力不断加大 你认为能否将大主应力 增加到 400 为什么 a kP 5 2 设地基内某点的大主应力为 450 小主应力为 200 土的摩擦角为 a kP a kP 20 粘聚力为 50 问该点处于什么状态 a kP 文档鉴赏 5 3 设地基内某点的大主应力为 450 小主应力为 150 孔隙应力为 50 a kP a kP 问该点处于什么状态 a kP 5 4 某土的固结不排水剪实验结果如下表 图解求总应力强度指标和 cu c cu 有效应力强度指标和 c 3 a kP 1 3 a kP f u a kP 100 200 35 200 320 70 300 460 75 5 5 对某一饱和正常固结粘土进行三轴固结排水剪切实验 测得其内摩擦角 现又对该土进行了固结不排水剪切实验 其破坏时的 d 32 轴向应力增量 试计算出在固结不排水剪切时的破 3a 200kP a q200kP 坏孔隙水应力值 f u 5 6 在某地基土的不同深度进行十字板剪切实验 测得的最大扭力矩如下表 求不同深度上的抗剪强度 设十字板的高度为 10cm 宽为 5cm 深度 m 扭力矩 kN m 5 120 10 160 15 190 5 7 某饱和正常固结试样 在周围压力 150下固结稳定 然后在不排水 3 a kP 条件下施加轴向压力至剪破 测得其不排水强度 60 剪破面与大主 u c a kP 应力面的实测夹角 57 求内摩擦角和剪破时的孔隙水压力系数 f cu f A 5 8 设某饱和正常固结粘土的 试计算固结压力时的 c0 30 3a 100kP 不排水强度和内摩擦角 假定 1 u c cu f A 5 9 设一圆形基础 承受中心荷载 如图所示 地基为深厚的粘土层 湿重重 为 180 饱和容重为 21 0 地下水位在地面以下 3m 处 3 kN m 1 3 kN m 在加荷前 基础中心以下离地面 5m 处 M 点的测压管中心水位与地下水位齐 平 在加荷瞬时 即 t 为零时 测压 管中的水位高出地面 7m 设 M 点的竖向附加应力 150 水平向 1 kPa 附加应力 70 试求 1 加荷瞬时 M 点的竖向有效应力和孔隙 3 kPa 应力系数 A B 2 若加荷前地基土为正常固结土 有效内摩擦角中 30 静止侧压力系数 0 7 问加荷后 M 点是否会发生剪切破坏 0 K 文档鉴赏 第六章第六章 思考题思考题 6 6 6 1 何谓主动土压力 静止土压力和被动土压力 试举实际工程实例 6 2 试述三种典型土压力发生的条件 6 3 为什么主动土压力是主动极限平衡时的最大值 而被动土压力是被动极限 平衡时的最小值 6 4 朗肯土压力理论和库仑土压力理论各采用了什么假定 分别会带来什么样 的误差 6 5 朗肯土压力理论和库仑土压力理论是如何建立土压力计算公式的 它们在 什么样的条件下具有相同的计算结果 6 6 试比较说明朗肯土压力理论和库仑土压力理论的优缺点和存在的问题 习题习题 5 5 6 1 下图所示挡土墙 高 5m 墙背竖直 墙后地下水位距地表 2m 已知砂土的 湿重度 饱和重度 内摩擦角 试求作 3 16kN m 3 sat 18kN m 30 用在墙上的静止土压力和水压力的大小和分布及其合力 文档鉴赏 6 2 图示一挡土墙 墙背垂立而且光滑 墙高 10m 墙后填土表面水平 其上 作用着连续均布的超载 q 20 填土由二层无粘性土所组成 土的性质kPa 指标和地下水位如图所示 试求 主动土压力和水压力分布 总压力 土压力和水压力之和 的大小 总压力的作用点 6 3 用朗肯理论计算下图所示挡土墙的主动土压力和被动土压力 并绘出压力 分布图 文档鉴赏 6 4 计算下图所示挡土墙的主动土压力和被动土压力 并绘出压力分布图 设 墙背竖直光滑 6 5 用库仑公式和库尔曼图解法 分别求下图所示挡土墙上的主动吐压力的大 小 文档鉴赏 6 6 下图所示为一重力式挡土墙 填土表面作用有局部堆载 如何考虑局部堆 载对土压力的影响 当这些堆载离开墙背多远时这种影响就可以忽略不计 6 7 下图所示挡土墙 分别采用朗肯理论和库仑土压力理论计算主动土压力的 大小 方向和作用点 设墙背光滑 文档鉴赏 6 8 如图所示的挡土墙 填土情况及其性质指标于图中 试用朗肯理论计算 A B C 各点土压力 压强 的大小及土压力为零点的位置 第七章第七章 思考题思考题 7 7 7 1 控制边坡稳定性的因素有哪些 7 2 为什么说所有计算安全系数的极限平衡分析方法都是近似的方法 由它计 算的安全系数与实际值相比 假设抗剪强度指标是真值 计算结果是偏高 还是偏低 7 3 简化毕肖普条分法与瑞典条分法的主要差别是什么 为什么对同一问题毕 肖普法计算的安全系数比瑞典法大 7 4 不平衡推力法与杨布法有什么区别 他们可以用于圆弧滑动分析吗 7 5 为什么不同工程和不同工期容许安全系数不同 习题习题 7 7 7 1 一砂砾土坡 其饱和重度 内摩擦角 坡比为 1 3 3 sat 19kN m 32 文档鉴赏 试问在干坡或完全浸水时 其稳定安全系数为多少 又问当有顺坡向渗流 时土坡还能保持稳定吗 若坡比改为 1 4 其稳定性又如何 7 2 一均质粘土坡 高 20m 坡比为 1 3 填土的粘聚力 C 10 内摩擦角 a kP 重度 假定圆弧通过坡脚 半径 R 55m 圆心位置可20 3 18kN m 用图 7 5 的方法确定 试用瑞典法 总应力 计算土坡在该滑弧时的安全 系数 7 3 土坡剖面同题 7 2 若土料的有效强度指标 5 并设孔隙 c a kP 38 应力系数为 0 55 滑弧假定同上题 试用简化毕肖普法计算土坡施工期B 该滑弧的安全系数 7 4 某挡土墙高 7m 墙背竖直 光滑 墙后填土面水平 并作用有均匀荷载 q 10 填土分两层 土层 18 20 12 下层位 a kP 1 3 kN m 1 1 c a kP 于水位以下 见下图 19 2 26 6 0 试求墙背总 sat 3 kN m 2 2 c a kP 则压力 E 及其作用点位置 并绘侧压力分布图 7 5 某均质挖方土坡 坡高 10m 坡比 1 2 填土的重度 内摩擦角 3 18kN m 粘聚力 C 5 在坑底以下 3m 处有一软土薄层 其粘聚力 C 1025 a kP 内摩擦角 试用不平衡推力法计算其安全系数 a kP5 第八章第八章 思考题思考题 8 8 8 1 进行地基基础设计时 地基必须满足哪些条件 为什么 8 2 地基发生剪切破坏的类型有哪些 其中整体剪切破坏的过程和特征有哪些 8 3 确定地基承载力的方法有哪几类 文档鉴赏 8 4 按塑性开展区方法确定地基承载力的推导是否严谨 为什么 8 5 确定地基极限承载力时 为什么要假定滑动面 各种公式假定中 你认为哪 些假定合理 哪些假定可能与实际有较大的差异 8 6 试分别就理论方法和规范方法分析研究影响地基承载力的因素有哪些 其 影响的结果分别怎样 8 7 若存在较弱下卧层 为什么要对其进行承载力验算 习题 习题 8 1 有一条形基础 底宽 b 3m 基础埋置与均质粉土地基中 埋深 d 1m 地下 水位在基底下 2m 处 粉土地基重度 饱和重度 3 18kN m 3 sat 20kN m C 5 试分别求 并分析这些结果的差异 a kP30 和 1 p4 f 1 p3 f 按太沙基公式求极限承载力 基底光滑 按太沙基公式求极限承载力 基底完全粗糙 若地下水位升至基底面 按太沙基公式 极限承载力变化了多少 8 2 地基条件如题 8 1 改基础底宽 b 4m 基础埋深 d 1 5m 已知粉土地基承 载力特征值 90 ak f a kP 按规范求地基承载力设计修正后的承载力特征值 a f 若取安全系数 2 5 按太沙基公式 基底完全粗糙 求承载力设计值 s F 8 3 利用题 8 1 题 8 2 的计算结果 分析计算方法 或公式 对计算结果的 影响 说明出现差异的原因 8 4 如图所示的地基荷载情况 试设计基础底面尺寸并进行柔软下卧层承载力 的验算 土力学答案 文档鉴赏 第一章第一章 思考题思考题 1 1 1 1 土是松散颗粒的堆积物 地球表层的整体岩石在大气中经受长期风化作用后形成形状不同 大小不 一的颗粒 这些颗粒在不同的自然环境条件下堆积 或经搬运沉积 即 形成了通常所说的土 粗粒土中粒径大于 0 075 的粗粒组质量多于总质量 50 细粒土中粒径 小于 0 075 的细粒组质量多于或等于总质量 50 1 2 残积土是指岩石经风化后仍留在原地未经搬运的堆积物 残积土的明显特 征是 颗粒多为角粒且母岩的种类对残积土的性质有显著影响 母岩质地 优良 由物理风化生成的残疾土 通常是坚固和稳定的 母岩质地不良或 经严重化学风化的残积土 则大多松软 性质易变 运积土是指岩石风化后经流水 风和冰川以及人类活动等动力搬运离开生 成地点后的堆积物 由于搬运的动力不同 分为坡积土 冲积土 风积土 冰碛土和沼泽土等 坡积土一般位于坡腰或坡脚 上部与残积土相连 颗 粒分选现象明显 坡顶粗坡下细 冲积土具有一定程度的颗粒分选和不均 匀性 风积土随风向有一定的分选性 没有明显层里 颗粒以带角的细砂 粒和粉粒为主 同一地区颗粒较均匀 黄土具有湿陷性 冰碛土特征是不 成层 所含颗粒粒径的范围很宽 小至粘粒和粉粒 大至巨大的漂石 粗 颗粒的形状是次圆或次棱角的有时还有磨光面 沼泽土分为腐植土和泥炭 土 泥炭土通常呈海绵状 干密度很小 含水率极高 土质十分疏松 因 而其压缩性高 强度很低而灵敏度很高 1 3 土中各种大小的粒组中土粒的相对含量称为土的级配 粒径分布曲线是以土粒粒径为横坐标 对数比例尺 小于某粒径土质量 占试样总质量的百分数为纵坐标绘制而成的曲线 由于土的粒径相差悬殊 因此横坐标用对数坐标表示 以突出显示细小颗 粒粒径 1 4 土的结构是指土的物质组成 主要指土里 也包括孔隙 在空 间上的相 互排列及土粒间联结特征的总和 土的结构通常包括单粒 分散 絮状三种结构 单粒结构比较稳定 孔隙所占的比例较小 对于疏松情况下的砂土 特别是 饱和的粉细砂 当受到地震等动力荷载作用时 极易产生液化而丧失其承 载能力 分散结构的片状土粒间相互接近于平行排列 粒间以面 面接触为 主 絮状结构的特征是土粒之间以角 边与面的接触或变与边的搭接形式 为主 这种结构的土粒呈任意排列 具有较大的孔隙 因此其强度低 压 缩性高 对扰动比较敏感 但土粒间的联结强度会由于压密和胶结作用逐 渐得到增强 1 5 粒径分布曲线的特征可用不均匀系数和曲率系数来表示 u C c C 定义为 d d u C 10 60 dd d c C 6010 2 30 式中 和为粒径分布曲线上小于某粒径的土粒含量分别为 d10d30d60 文档鉴赏 10 30 和 60 时所对应的粒径 1 6 土的级配的好坏可由土中的土粒均匀程度和粒径分布曲线的形状来决定 而土粒的均匀程度和曲线的形状又可用不均匀系数和曲率系数来衡量 对 于纯净的砾 砂 当大于或等于 5 而且等于 1 3 时 它的级配是良 u C c C 好的 不能同时满足上述条件时 它的级配是不良的 1 7 吸着水是由土颗粒表面电分子力作用吸附在土粒表面的一层水 吸着水比普通水有较大的粘滞性 较小的能动性和不同的密度 距土颗粒 表面愈近电分子引力愈强 愈远 引力愈弱 又可分为强吸着水和弱吸着 水 1 8 离开土颗粒表面较远 不受土颗粒电分子引力作用 且可自由移动的水成 为自由水 自由水又可分为毛细管水和重力水两种 1 9在重力或水位差作用下能在土中流动的自由水称为重力水 重力水与普通水一样 具有溶解能力 能传递静水和动水压力 对土颗粒 有浮力作用 它能溶蚀或析出土中的水溶盐 改变土的工程性质 1 10存在于土中的气体可分为两种基本类型 一种是与大气连通的气体 另 一种是与大气不通的以气泡形式存在的封闭气体 土的饱和度较低时 土中气体与大气相连通 当土受到外力作用时 气 体很快就会从孔隙中排出 土的压缩稳定和强度提高都较快 对土的性 质影响不大 但若土的饱和度较高 土中出现封闭气泡时 封闭气泡无 法溢出 在外力作用下 气泡被压缩或溶解于水中 而一旦外力除去后 气泡就又膨胀复原 所以封闭的气泡对土的性质有较大的影响 土中封 闭气泡的存在将增加土的弹性 它能阻塞土内的渗流通道使土的渗透性 减小 并能延长土体受力后变形达到稳定的历时 1 11土的一些物理性质主要决定于组成土的固体颗粒 孔隙中的水和气体这 三相所占的体积和质 重 量的比例关系 反映这种关系的指标称为土 的物理性质指标 土的物理性质指标是根据组成土的固体颗粒 孔隙中的水和气体这三相所 占的体积和质 重 量的比例关系来定义的 含水率 密度和土粒比重是基本指标 1 12相对密实度是以无粘性土自身最松和最密两种极限状态作为判别的基准 定义为 ee ee Dr minmax 0max 相对密实度常用来衡量无粘性土的松紧程度 1 13稠度是指粘性土的干湿程度或在某一含水率下抵抗外力作用而变形或破 坏的能力 是粘性土最主要的物理状态指标 随含水率的不同可分为流态 可塑态 半固态和固态 流态时含水率很大 不能保持其形状 极易流动 可塑态时土在外力作 用下可改变形状但不显著改变其体积 也不开裂 外力卸除后仍能保持 已有的形状 半固态时粘性土将丧失其可塑性 在外力作用下不产生较 大的变形且容易破碎 固态时含水率进一步减小 体积不再收缩 空气 进入土体 使土的颜色变淡 1 14液限和塑限之差的百分数值 去掉百分号 称为塑性指数 用表示 IP 文档鉴赏 取整数 即 wwI PLP 粘性土的状态可用液性指数来判别 其定义为 I ww ww ww I P P PL P L 塑性指数是反映粘性土性质的一个综合性指标 一般地 塑性指数越高 土的粘粒含量越高 所以常用作粘性土的分类指标 液性指数表征乐土 的天然含水率与界限含水率之间的相对关系 表达了天然土所处的状态 1 15土的压实性是指在一定的含水率下 以人工或机械的方法 使土能够压 实到某种密实程度的性质 为了保证填土有足够的强度 较小的压缩性和透水性 在施工中常常需 要压实填料 以提高土的密实度和均匀性 1 16影响土压实性的因素很多 主要有含水率 击实功能 土的种类和级配 以及粗粒含量等 当含水率较小时 土的干密度随着含水率的增加而增大 而当干密度随 着含水率的增加达到某一值后 含水率的继续增加反而使干密度减小 干密度的这一最大值称为该击数下的最大干密度 此时相应的含水率称 为最优含水率 1 17 为了能大致判别土的工程特性和评价土作为地基或建筑材料的适宜性 有必要对土进行科学的分类 1 18 试样中粒径大于 0 075 的粗粒组质量多于总质量 50 的土称为粗粒土 试样中粒径小于 0 075 的细粒组质量多于或等于总质量 50 的土称为 细粒土 习题习题 1 1 1 11 1 解 解 1 1 A 试样 10 0 083dmm 30 0 317dmm 60 0 928dmm 60 10 0 928 11 18 0 083 u d C d 22 30 1060 0 317 1 61 0 083 0 928 c d C d d 1 1 B B 试样 10 0 0015dmm 30 0 003dmm 60 0 0066dmm 60 10 0 0066 4 4 0 0015 u d C d 22 30 1060 0 003 0 91 0 0015 0 0066 c d C d d 1 21 2 解 已知 15 3g 15 3g 10 6g 10 6g 2 70 2 70m SmSG 饱和 1 1 rS 又知 15 3 10 6 4 7g15 3 10 6 4 7g wSmmm 1 含水量 文档鉴赏 0 443 44 3 0 443 44 3 w S m m 4 7 10 6 2 孔隙比 0 443 2 7 1 20 1 0 S r e G S 3 孔隙率 1 2 0 54554 5 11 1 2 e e 4 饱和密度及其重度 3 2 7 1 2 1 77 11 1 2 S satw Ge g cm e 3 1 77 1017 7 satsat gkN m 5 浮密度及其重度 3 1 77 1 00 77 satw g cm 3 0 77 107 7 gkN m 6 干密度及其重度 3 2 7 1 0 1 23 11 1 2 Sw d G g cm e 3 1 23 1012 3 dd gkN m 1 31 3 解 解 3 1 60 1 51 11 0 06 d g cm 2 70 1 0 1110 79 1 51 ssw dd G e 0 79 29 3 2 70 sat s e G 1 60 100 150 9 111 0 06 s mV mg 29 3 6 150 935 2 ws mmg 1 41 4 解 解 w S m m wSmmm s S m m m 1000 940 11 0 06 s m mg 0 16 0 16 940150 ws mmg A 1 51 5 解 解 1 1 3 1 77 1 61 11 0 098 d g cm w 文档鉴赏 0 2 7 1 0 1110 68 1 61 ssw dd G e 2 2 0 0 68 25 2 2 7 sat s e G 3 3 max0 maxmin 0 940 68 0 54 0 940 46 r ee D ee 1 32 3 r D 该砂土层处于中密状态 1 61 6 解 解 1 1 1 S d G e S r G e S 0 15 2 75 0 825 0 5 A e 0 06 2 68 0 536 0 3 B e 3 2 75 1 50 1 0 825 dA g cm 3 2 68 1 74 1 0 536 dB g cm 1 d 3 1 1 50 1 0 15 1 74 AdAA g cm 3 1 1 74 1 0 06 1 84 BdBB g cm AB 上述叙述是错误的 2 3 2 75 1 50 1 0 825 dA g cm 3 2 68 1 74 1 0 536 dB g cm dAdB 上述叙述是错误的 3 0 15 2 75 0 825 0 5 A e 0 06 2 68 0 536 0 3 B e AB ee 上述叙述是正确的 1 7证明 1 1 11 ssssssw d sVVs mmmVG VVVVVee 1 n e n 1 1 1 1 1 sw swsw G GGn n e n 2 1 111 swwV wsw swssVsswwrsr w sVVs mVVV mmVVVVGS eGS em VVVVVeee AA 3 文档鉴赏 1 111 1 s w sswsswsswswws w V sV s m mVmVVGG V VVVeee V 1 8 解 1 对 A 土进行分类 由粒径分布曲线图 查得粒径大于 0 075 的粗粒含量大于 50 所以 A 土属于粗粒土 粒径大于 2 的砾粒含量小于 50 所以 A 土属于砂类 但小于 0 075 的细粒含量为 27 在 15 50 之间 因而 A 土属于细粒土质 砂 由于 A 土的液限为 16 0 塑性指数 在 17 塑性图上16 133 p I 落在 ML 区 故 A 土最后定名为粉土质砂 SM 2 对 B 土进行分类 由粒径分布曲线图 查得粒径大于 0 075 的粗粒含量大于 50 所以 B 土属于粗粒土 粒径大于 2 的砾粒含量小于 50 所以 B 土属于砂类 但小于 0 075 的细粒含量为 28 在 15 50 之间 因而 B 土属于细粒土质 砂 由于 B 土的液限为 24 0 塑性指数 在 17 塑性图上24 1410 p I 落在 ML 区 故 B 土最后定名为粉土质砂 SC 3 对 C 土进行分类 由粒径分布曲线图 查得粒径大于 0 075 的粗粒含量大于 50 所以 C 土属于粗粒土 粒径大于 2 的砾粒含量大于 50 所以 C 土属于砾类土 细粒含量为 2 少于 5 该土属砾 从图中曲线查得 和分别为 0 2 0 45 和 5 6 10 d 30 d 60 d 因此 土的不均匀系数 60 10 5 6 28 0 2 u d C d 土的曲率系数 22 30 1060 0 45 0 18 0 2 5 6 c d C d d 由于 所以 C 土属于级配不良砾 GP 5 1 3 uc CC 1 9 解 1 12ss mm 即 1122dd VV AA 1 122 1 1 d VV 221 1 1 1 1 65 20 1 12 21 74 1 7 d V V 万方 2 1 65 30004950 sd mVt t t 4950 19 12 346 5 wsop mm 文档鉴赏 3 2 72 1 0 1110 648 1 65 ssw dd G e 20 0 95 2 72 79 8 0 648 s r G S e 第二章第二章 思考题思考题 2 2 2 1土体的应力 按引起的原因分为自重应力和附加应力两种 按土体中土 骨架和土中孔隙 水 气 的应力承担作用原理或应力传递方式可分为 有效应力和孔隙应 压 力 有效应力是指由土骨架传递 或承担 的应力 孔隙应力是指由土中孔隙流体水和气体传递 或承担 的应力 自重应力是指由土体自身重量所产生的应力 附加应力是指由外荷 静的或动的 引起的土中应力 2 2自重应力是指由土体自身重量所产生的应力 由静水位产生的孔隙水应力称为静孔隙水应力 土体自重应力应由该点单位面积上土柱的有效重量来计算 如果存在地 下水 且水位与地表齐平或高于地表 则自重应力计算时应采用浮重度 地下水位以下的土体中还存在静孔隙水应力 2 3 附加应力是指由外荷 静的或动的 引起的土中应力 空间问题有三个附加应力分量 平面问题有两个附加应力分量 计算地基附加应力时 假定地基土是各向同性的 均匀的 线性变形体 而且在深度和水平方向上都是无限的 2 4实际工程中对于柔性较大 刚度较小 能适应地基变形的基础可以视为 柔性基础 对于一些刚度很大不能适应地基变形的基础可视为刚性基础 柔性基础底面压力的分布和大小完全与其上的荷载分布于大小相同 刚 性基础下的基底压力分布随上部荷载的大小 基础的埋深和土的性质而 异 2 5基地中心下竖向附加应力最大 向边缘处附加应力将减小 在基底面积 范围之外某点下依然有附加应力 如果该基础相邻处有另外的荷载 也会对本基础下的地基产生附加应力 2 6在计算地基附加应力时 假定地基土是各向同性的 均质的 线性变形 体 而且在深度的水平方向上都是无限的 这些条件不一定同时满足 因而会产生误差 所以计算结果会经常与地基中实际的附加应力不一致 2 7 有效应力是指由土骨架传递 或承担 的应力 孔隙应力是指由土中孔隙流体水和气体传递 或承担 的应力 静孔隙水应力 0wwuhr 文档鉴赏 习题习题 2 2 2 1 解 根据图中所给资料 各土层交界面上的自重应力分别计算如下 0 0 cz 11 1 18 5 237 cz hkPa 21 122 37 18 155 cz hhkPa 21 12222 55 20 10 165 cz hhhkPa 31 1222233 65 19 10 392 cz hhhhkPa 41 122223344 92 19 5 10 2111 cz hhhhhkPa 土的最大静孔隙水应力为 0 10 660 ww ur hkPa 2 2解 210620 6 3 12466 VG FPGPAdkN 基底压力 max min 178 1 624666 0 3 1 1 95 96 36 v pkPa Fe pkPal bl A 基底静压力 min0 95 9 17 1 078 9 n ppr dkPa maxmin 178 1 95 982 2 t pppkPa 求 O 点处竖向附加应力 由 3 2 1 5 l m b 0 0 1 5 z n b 0 2500 S K 1 44 0 25 78 978 9 zoSn K pkPa 由 1 5 0 5 3 l m b 0 0 1 5 z n b 1 0 t K 2 0 2500 t K 21 20 2 t zot p K 32 82 2 22 0 2520 55 22 t zot p KkPa 由 3 2 1 5 l m b 0 0 1 5 z n b 4 0 2500 S K 44 82 2 22 0 2520 55 22 t zoS p KkPa 001020304 120 zzzzz kPa 求 A 点下 4m 处竖向附加应力 由 6 4 1 5 l m b 4 2 7 1 5 z n b 0 1036 S K 1 22 0 1036 78 916 35 zASn K pkPa 由 1 5 0 25 6 l m b 4 0 67 6 z n b 0 0695 t K 2 22 0 0695 82 211 4258 zAtt K pkPa 12 16 35 11 425827 78 zAzAzA kPa 求 B 点下 4m 处竖向附加应力 由 3 1 3 l m b 4 1 33 3 z n b 0 1412 S K 1 22 0 1412 78 922 28 zBSn K pkPa 2 82 2 0 14125 80 22 t zBS p KkPa 文档鉴赏 由 3 1 3 l m b 4 1 33 3 z n b 1 0 0585 t K 2 0 0826 t K 31 82 2 0 05852 39 22 t zBt p KkPa 22 82 2 0 08263 39 22 t zBt p KkPa 1234 33 86 zBzBzBzBzB kPa 2 3解 2 4 解 求自重应力 1 112 19 4 209 8 186 19 zM hhkPa 33 86 19 18 59 8 3112 26 zNzM hkPa 第三章第三章 思考题思考题 3 3 3 1水在土中的渗透速度与试样两端水平面间的水位差成正比 而与渗径长 度成反比 即 即为达西定律 ki L h kv 达西定律只有当渗流为层流的的时候才能适用 其使用界限可以考虑为 0 1 vd w eR 3 2室内测定土的渗透系数的方法可分为常水头试验和变水头试验两种 常水头法是在整个试验过程中水头保持不变 适用于透水性强的无粘性 土 变水头法在整个试验过程中 水头是随着时间而变化的 适用于透 水性弱的粘性土 3 3流网具有下列特征 1 流线与等势线彼此正交 2 每个网格的长度比为常数 为了方便常取 1 这时的网格就为正 方形或曲边正方形 3 相邻等势线间的水头损失相等 4 各溜槽的渗流量相等 3 4按照渗透水流所引起的局部破坏的特征 渗透变形可分为流土和管涌两 种基本形式 流土是指在渗流作用下局部土体表面隆起 或土粒群同时起动而流失的现 象 它主要发生在地基或土坝下游渗流出处 管涌是指在渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发生移 动并被带出的现象 主要发生在砂砾土中 3 5土体抵抗渗透破坏的能力称为抗渗强度 通常已濒临渗透破坏时的水力 梯度表示 一般称为临界水力梯度或抗渗梯度 流土的临界水力梯度 该式是根据竖向渗流且不考 1 1 n Gi scr 虑周围土体的约束作用情况下推得的 求得的临界水力梯度偏小 建议 文档鉴赏 按下式估算 1 1 79 0 1 1 24 2 0 CDn n n i L cr 管涌土的临界水力梯度 d d Gi n scr 20 5 2 1 1 2 2 3 6在静水条件下 孔隙水应力等于研究平面上单位面积的水柱重量 与水 深成正比 呈三角形分布 在稳定渗流作用下 当有向下渗流作用时 孔隙水应力减少了 当有向上渗流作用时 孔隙水应力增加了 h w h w 一旦流网绘出以后 渗流场中任一点的孔隙水应力即可由该点的测压管 中的水柱高度乘以水的重度得到 当计算点位于下游静水位以下时 孔 隙水应力由静孔隙水应力和超静孔隙水应力组成 3 7不相同 由达西定律求出的渗透速度是一种假想平均流速 因为它假定 水在土中的渗透是通过整个土体截面来进行的 而实际上 渗透水不仅 仅通过土体中的孔隙流动 因此 水在土体中的实际平均流速要比由达 西定律求得的数值大得多 3 8一 假定在渗流作用下单元体的体积保持不变 水又是不可压缩的 则 单位时间内流入单元体的总水量必等于流出的总水量 即 y y yx x xyx d y q qd x q qqq 二 假定土是各向同性的 即等于 则 x k y k0 2 2 2 2 y h x h 土的渗透系数不是各向同性的 第四章第四章 思考题思考题 4 4 4 1地基土内各点承受土自重引起的自重应力 一般情况下 地基土在其自 重应力下已经压缩稳定 但是 当建筑物通过其基础将荷载传给地基之 后 将在地基中产生附加应力 这种附加应力会导致地基土体的变形 4 2压缩系数是指单位压力增量所引起的空隙比改变量 即 e p 压缩曲线 v a 的割线的坡度 p e pp ee av 12 21 压缩指数是指 e lgp 曲线直线段的坡度 即 c C lg lglg 1 1 12 21 p pp e pp ee Cc 回弹再压缩指数是指回弹再压缩曲线 在 e lgp 平面内 直线段的坡 s C 度 体积压缩系数定义为土体在单位应力作用下单位体积的体积变化 其 v m 大小等于 1 1 eav 文档鉴赏 压缩模量定义为土体在无侧向变形条件下 竖向应力与竖向应变之比 s E 其大小等于 即 v m1 zzs E 4 3在无侧向变形条件下的土层压缩量计算公式要求土层均质 且在土层厚 度范围内压力是均匀分布的 因此厚土层一般要求将地基土分层 没有必要 4 4前式更准确些 因为压缩系数常取为 100kP