土力学习题答案(完整版)

1、精品文档土力学作业答案第一章11根据下列颗粒分析试验结果，作出级配曲线，算出cu及cv值，并判断其级配情况是否良好。粒径/mm2010105522110.50.50.25粒组含量/%13572028粒径/mm0.250.100.100.050.050.010.010.0050.0050.002粒组含量/%198432解：粒径(mm)小于该粒径的含量百分数(%)2010010995962911840.5640.25360.1170.0590.0150.0052级配曲线见附图。10090小80于70某直60径之50土重40百分30数%201001001010.10.011e-3土粒直径以毫米计习题

2、1-1颗粒大小级配曲线由级配曲线查得：d60=0.45，d10=0.055，d30=0.2；dc=du60=100.450.055=8.18dd0.450.055d20.2230c=1.62c1060cu5，1cc2mm的颗粒占73%50%，属于碎石土；(2)按建筑地基基础设计规范（gb500072002）表4.1.5碎石土的分类表，有大到小依次对照，符合圆砾或角砾，由颗粒形状定名为圆砾。.精品文档b土：(1)2mm的颗粒占2.5%0.075mm的颗粒占59%（见级配曲线）50%；故属于砂土。(2)按规范表4.1.7，由大到小依次对照，定名为粉砂。c土：i=35-26=9，属于粉土。pd土：(

3、1)ip=78-31=47，属于粘性土；(2)按规范表4.1.9，定名为粘土。120若a、b、c、d四种土经目力鉴别为无机土，其颗粒大小分析试验及液限、塑限试验结果同1-19题，试按水电部土工试验规程（sl237-1999）分类法予以分类。解：a土：(1)0.1mm的颗粒占100%50%，属于粗粒土；(2)在0.1mm的颗粒中，2mm的颗粒占粗颗粒组的73%50%，属于砾石类；(3)按书表1-5巨粒类和粗粒类土的分类表，细粒土（5；dd4.70.7d22.2230c=1.47在13之间；c6010故定名为良好级配砾石（gw）。b土：(1)0.1mm的颗粒占53%50%，按书上表1-5定名，属于

4、粗粒土；(2)在0.1mm的颗粒中，2mm的颗粒占2.553=4.7%0.1mm的颗粒占17%0.1mm的颗粒为0，属于细粒土；(2)ip=78-31=47，w=78%，在塑性图中落在ch区；l故定名为高液限粘土。2-1用一套常水头渗透试验装置测定某粉土土样的渗透系数，土样面积32.2cm2，土样高度4cm，经958s，流出水量30cm3，土样的两端总水头差为15cm，求渗透系数。.精品文档解：水力坡度i=h15=3.75l4流量q=kiat渗透系数k=q30=2.5910-4cm/siat95832.23.7544（2-2按图2-56所示资料，计算并绘制自重应力s及s沿深度分布图。地下水位在

5、41.0mczcx高程处。）解：亚粘土415522.34064.823.929.16粘土3881.8细砂28.6336.835111.8图2-56习题2-2图39.1=gz（水下用g）s注：sszii=niiisxn=ks0szni=12-3一粉制粘土土层，地下水位在地面下3.0m处，测的天然重度：水上为g=17.8kn/m3，水下为g=18.0kn/m3。试计算并绘出自重应力s沿深度分布图。如地下水位缓慢下降cz5.0m，下降后水上重度仍为g=17.8kn/m3，水下重度仍为g=18.0kn/m3。试计算并绘出由于水位下降产生的附加应力s沿深度分布图。z解：附加应力z分布图3m5m17.5k

6、n/m33=18.0kn/m52.5kn/m292.5kn/m217.5-(18-10)5.0=47.5.精品文档1-me-m(s+s)e2-4证明k=m0式中k静止侧压力系数；0m侧膨胀系数证明：由材料力学的知识：e=ssxsyszx对无侧向变形条件，q=0;sx1-sx=mms得：sszsy=ssxk静止侧压力系数：k00=sssxsz1-mk=m02-5某河床土层分布如图2-57所示。由于在多个井筒内大量抽水，使粗砂层中水位下降至距该层顶面5m处，河水从上向下渗透，处在稳定渗流状态，各层土重度如图标明，试用两种方法（g解：sat，u法与g，j发，计算全部40m土层中的竖向有效应力，并绘出

7、分布图。）1sat,u法：总应力：求孔压：usss水位zazbzc=g.h=100kn/m2u=100kn/m2w1a=100+10.020=300kn/m2u=200kn/m2b=300+195.0=395kn/m2u=0c抽水井筒10m河底10010010m5m5m细砂粘土粗砂20kn/m3=19kn/m3=19.5kn/m3300395492.5200100395492.520m粗砂=20.5kn/m3透水孔.902.5200702.5szd精品文档zz=395+19.55=492.5kn/m2u=0dsze=492.5+20.520=902.5kn/m2u=200kn/m2e土层中的竖

8、向有效应力sz=s-u;结果如图z2，j法：sszazb=0=(g+j)10=(20-10+0)10=100kn/m2szc=(g+j)5+szb=(19-10+10+10+510)5+100=395kn/m25sszdze=395+19.55=492.5kn/m2=492.5+(20.5-10.0)20=702.5kn/m22-6计算并绘出图2-58所示渗透装置处于稳定渗流状态时，砂土与粘土中的竖向有效应力分布图（用两种方法）砂土g=20.0kn/m3，粘土g=18.0kn/m3解：1用sat,u法：sza=0u=0aszb=100.1=1.0kn/m2ub=1.0kn/m2sszczd=1

9、.0+200.1=3.0kn/m2u=2.0kn/m2c=3.0+180.15=5.7kn/m2u=1.5kn/m2d101.01.0砂粘土10153.05.72.01.51.04.2单位：cmsz=s-u结果如上图z.精品文档2用，j法：l1533i=dh2044=；j=g.i=10=13.3kn/m2wssszazbzc=0=0=g0.1=1.0kn/m2szd=szc+(g+j)0.15=1.0+(18-10+13.3)0.15=4.2kn/m2解：i=dh2-7如图2-59所示，某挖方工程在12m厚的饱和粘土中进行，粘土层下为砂层，砂层中测压管水位在砂层顶面以上10m，开挖深度为8m，

10、试计算为保持基坑不发生流土（安全系数取2.0）至少需水深h多少米？10-(12-8)-h6-h=l12-84粘土层处有效应力（底部）（不考虑渗流时）sz=(20.5-10.0)(12-8)=42kn/m2k=sig(12-8)=wz6-h442104取k=2解得：h=3.9m2-8就一维渗流情况证明j=giw式中：j单位渗透力；gw水的重度；i水力坡降。证明：取试样内得孔隙水作为脱离体分析其受力，在此脱离体上作用的外力有：（1）顶面上作用有水压力h1a(a为试样截面积)（2）底面上作用有水压力h2a；（3）孔隙水重和浮反力之和al（4）土骨架对水流的阻力t由平衡条件：t+gha=gha+gal

11、w2w1wt=ga(h+l-h)w12由于土骨架对水流的阻力t与水流对土骨架的渗流力大小相等方向相反所以渗流力j=ga(h+l-h)w12.al=g(h+l-h)l精品文档单位体积渗流力j=gwa(h1+l-h2)w12lh+l-h=h为总水头差；h=i122-9一渗透试验装置，尺寸如图2-60所示，处在稳定渗流状态，粘土重度g=18.0kn/m3，粗砂重度g=20.0kn/m3。（1）判断一下，如无粗砂层，能否发生流土？（2）如保证安全系数为2，问粗砂层厚度h应为多少？并绘出这时土中竖向有效应力分布图。j=giw解：55cm粗砂粘土h15cm40cm18cm(20-10)0.181.8kn/

12、m21.8+(8-10)0.15=1.5kn/m21.水力坡降i=55-4015=1渗透应力j=gi=10.01=10.0kn/m3w粘土有效重力密度g=18-10=8.0kn/m3所以,会发生流土.2.取k=2.0h+8.00.15k=g110.00.15=2h=0.18m=18cm2-10一常水头渗透装置如图2-61所示，中砂与粉质粘土厚度相同，中砂渗透系数k=510-3cm/s，粉质粘土渗透系数k=110-5cm/s，如果中砂中的水头损失不予忽略，11试分析计算中砂中的水头损失dh与粉质粘土的水头损失dh各占全部水头损失dh的百分12之几？（提示中砂与粉质粘土流量相同，因而渗透速度相同）

13、解：由于中砂与亚粘土中流量相同，因而渗透速度相同.精品文档n=ki111n=ki222ki=ki1122i=1dhdl1i=2dhdl2kdh=kdh1122k+k510-3+110-5k+k510-3+110-5k110-52dh=0.2%112k510-31dh=99.8%2122-11某湖水水深2.0m，底面下有4.0m厚淤泥，在自重作用下已经变形结束，现在湖中某一范围填土（填粗砂）厚3.0m，各层土重度如图2-62所示，试计算并绘出填土前，填土刚完成时，填土后时间足够长（固结结束）三种情况下土层总应力，孔隙水压力，有效应力分布图及填土后瞬时粘土层中超孔隙水压力分布图填土面=19kn/m

14、2湖水面=20kn/m2湖底面=17kn/m21m2m4m19192059205939398812760992867zuzue应力分布图填土前：用“”表示填土刚完成：用“”表示固结结束：用“”表示2-12一粘土层，厚4m，下为不透水层，地下水与地面齐平。土层在自重作用下已变形结束，现在向地面大面积填砂，厚2m，同时由于附近水库蓄水，地下水位升1m，各层土重度见图2-63，试计算并绘出从新地面算起的全部土层在填土刚完成时（t=0）总应力，孔隙水压力，有效应力的分布图及粘土层中填土完成后瞬时的超孔隙水压力分布图。解：新地面1m新水位18.5kn/m318.5原水位原地面=20kn/m31m38.5

15、1038.518.528.528.5.4m=18kn/m3110.578.532精品文档uue2-13土层剖面及重度值如图2-64所示，下层砂中有承压水，测压管水位高处出地面1.0m，在粘土层中形成向上的稳定渗流，现向地面突加大面积均布荷载p=25kpa。（1）计算并绘出刚加载后粘土层中孔隙水压力分布图，并将其中由渗流引起的超孔隙水压力图与由荷载引起的超孔隙水压力图分别画出。（2）计算并绘出全部土层在刚加载瞬间的有效应力s分布图。z解：p=25kpa荷载引起的超静水压力1m1m1m3m=19kn/m3=20kn/m3=18kn/m3252544砂446410352954粘土1m=20kn/m3砂2025118138608533587068u渗流引起的超静水压力2-14土层剖面及重度值如图2-65所示，地下水位在地面下3m处，土层在自重作用下已变形结束，由于附近水库蓄水使地下水位上升2m，水位变化段重度值由19kn/m3变为20kn/m3，试计算并绘出水位上升前、水位上升刚完成时，水位上升后时间足够长三种情况下全土层的总应力、孔隙水压力、有效应力分布图，并单独绘出水位上升刚完成时粘土层中的超孔隙水压力分布图。解：