《土力学》练习册答案

土力学练习册（参考答案）习题一一、填空岩浆岩的结构和构造，是岩浆岩生成时的（外部环境）在岩石里的（具体反映），因此研究其结构和构造，可以追朔岩浆岩形成时的（物理化学条件）。而且在岩浆岩的分类及鉴别岩石的种类方面，也同样具有重要的现实意义。侵入和喷出的（岩浆岩）体，都具有一定的形态。岩浆岩体的大小、形状与围岩的相互关系以及分布的特点，称为（产状）。岩浆岩的产状特征是和它形成的期间所处的（地质环境）有着密切关系的。沉积岩的（层理构造）、（层面）特征及含有（化石）等是沉积岩在构造上区别于其它岩类的重要特征。变质岩是由先期生成的岩石（（岩浆岩、沉积岩、变质岩）在地壳中受到（高温）、（高压）及（化学成分）加入的影响，在固体状态下发生剧烈变化后形成的新（岩石）。所以变质岩不仅具有自身独特的特点，而且还保留着原来岩石的（某些特征）。岩石的工程性质包括（物理性质）和（力学性质）。二、简答造岩矿物的主要物理性质有哪些?举例说明。矿物的形态、常见的固体外表形态有：片状、如云母、绿泥石等；板状：如长石、板状石膏等；柱状：矿物晶体呈长柱状的角闪石；呈短柱状的辉石；粒状：有大小均等的矿物晶粒聚集而成，如橄榄石等；纤维状：如纤维状石膏、石棉等；土状：如高岭石等；晶簇：如石英晶簇。其它：不结晶的胶体矿物多呈现为各种各样的球形表面形态，如结核状、鱼子状（鲕状）、豆状、肾状、钟乳状等矿物的颜色、光泽、透明度、条痕、硬度等。岩浆岩的结构和构造的含义是什么?岩浆岩的结构，是指岩石中矿物结晶的程度、晶粒大小、晶体形状及其相互结合的情况。岩浆岩的构造是指矿物在岩石中排列的形状及其在空间分布的情况。沉积岩的形成需经过什么阶段?并解释其含义。沉积岩的形成是一个长期而复杂的地质作用过程。是先期出露于地表的各种岩石，经长期的日晒雨淋，风化破坏，就逐渐地松散分解，或成为岩石碎屑，或成为细粒粘土粒矿物，或者成为其它溶解物质。这些先成岩石的风化产物，大部分被流水等运动介质搬运到河、湖、海洋等低洼的地方沉积下来，成为松散的堆积物。这些松散的堆积物经长期压密固结、胶结、重结晶等复杂的地质过程，就形成了沉积岩。沉积岩的构造特征是什么?沉积岩的构造是指沉积岩组成部分在空间分布和其相互间的排列关系。沉积岩的层理构造、层面特征及含有化石等是沉积岩在构造上区别于其它岩类的重要特征。变质岩的结构、构造的含义是什么？变质岩的结构：变晶结构、变余结构、压碎结构变质岩的构造：片麻状构造、片状构造、千枚状构造、板状构造、块状构造。岩石的主要工程性质是什么?岩石的工程性质包括物理性质和力学性质。岩石的物理性质：岩石的重量、孔隙性、吸水性、软化性、抗冻性。岩石的力学性质：岩石的变形、岩石的强度。习题二一、填空1．未经构造变动的（沉积岩），其形成时的产状是近似水平的，先沉积的（老）岩层在下，后沉积的（新）岩层在上，称为水平构造。2．岩层的（在空间的位置），称为岩层的产状。倾斜岩层的产状是用其层面的（走向）、（倾向）、（倾角）三要素来表示。3．岩层受构造应力的强烈作用后，在未丧失其（连续性）的情况下，使岩层产生一系列（波状弯曲）的构造形态，称为褶曲构造。4．断裂构造是指岩体由于（构造作用力）超过了岩石的强度，使岩体的（连续性）、（完整性）受到破坏的构造变形。二、简答1．岩层的产状要素是什么？走向：岩层层面与水平面交线称为走向线，走向线的方位角称为岩层的倾角。倾向：是岩层倾斜的方向。岩层层面上最大倾斜线在水平面上投影的方位角，称为倾向。倾角：岩层倾斜面上最大倾斜线与水平面所夹的锐角称为岩层的倾角。2．什么是褶曲构造？其组成的要素是什么？岩层受构造应力的强烈作用后，在未丧失其连续性的情况下，使岩层产生一系列波状弯曲的构造形态，称为褶曲构造。褶曲的组成要素：核部、翼、轴面、州、枢纽（脊线）3．褶曲构造的基本类型有哪些？褶曲的基本形态：背斜、向斜根据轴面的位置和两翼的产状分为：直立褶曲、倾斜褶曲、倒转褶曲、平卧褶曲、翻卷褶曲、扇形褶曲。按枢纽的产状：水平褶曲、倾伏褶曲。按褶曲在平面上的轮廓：线状褶曲、短轴褶曲、穹窿和盆形褶曲。4．什么是断层？其组成的要素是什么？岩体受力作用断裂后，两测岩块沿断层面发生了显著位移的构造形态，称为断层。断层要素：断层面、断层线、断盘、断距。5．倾斜岩层、褶曲、裂隙、断层构造对铁道工程建筑物有何影响？各举一例说明之。请同学们注意看光盘中的图形及分析内容。1．倾斜岩层对铁道工程的影响：路基、隧道、桥涵基础。2．褶曲对铁道工程的影响。3．裂隙对铁道工程的影响。4．断层对铁道工程的影响。习题三一、 名词解释1．风化作用地壳表层的岩石，由于受温度的变化、水、各种气体（如CO2、O2）以及生物活动等自然因素的作用，使坚硬的岩石逐渐崩解破碎，以及分解产生新的矿物成分的作用，称为风化作用。2．洪积层冲刷作用主要是指暂时性流水（暴雨水或山坡积雪急剧消融水）沿着凹形汇水斜坡向下倾泻，一般具有较大的流量和很大的流速，在流动过程中发生显著的线状冲刷，形成冲沟，并把冲刷下来的碎屑物质夹带到山麓平原或沟谷口堆积下来，形成洪积层。3．坡积层大气降水落到地表以后，其中一部分被蒸发，一部分深入地下，剩下的部分则形成无数的网状细流，从高处沿斜坡向低处流动，时而对地表冲刷，时而沉积，不断地对斜坡表面的风化岩屑和覆盖土层进行全面的洗涮和破坏作用，最后，在坡脚或山坡低洼处沉积下来形成坡积层。4．冲积物河水夹带的泥砂，由于河床坡度和流量减小而使流速变缓，或因含砂量增加，引起搬运能力减弱，被搬运物质便在重力作用下逐渐沉积下来，形成河流冲积物。5．残积层残积层是经各种风化作用而未经搬运的残留在原地的风化层。二、简答1．河谷地区选线原则是什么？一是充分利用有利于工程建筑物的河谷地貌，稳定的河流阶地。而是避开各种不良的地质条件（如崩塌、滑坡、岩堆、泥石流、山间盆地软土等）。三是提出合理的工程措施原则。2．影响岩石风化作用的因素有哪些？⑴岩石的性质：岩石的矿物组成、岩石的结构、岩石的孔隙性质。⑵地质构造⑶气候条件⑷地形条件3．残积层的特征有哪些？残积层的特征：残积层由带棱角的岩块、碎石、粘性土等组成，无层理，它的碎屑程度在地表最严重，愈向下愈轻，逐渐地过渡到未风化的新鲜基岩，所以岩性和成分与基岩有密切关系。同时，残积层松散多孔，成分和厚度很不均匀一致，当含水量较高时，强度和稳定性都较差。习题四一、名词解释1．滑坡斜坡上的大量岩、土体在重力作用下，沿内部一定的软弱面整体地长期缓慢地向下滑移的现象称为滑坡。2．泥石流泥石流是在地质不良、地形陡峻的山区，由于暴雨或积雪的骤然大量融化，形成一种携带由大量泥砂石块的间歇性特殊洪流。3．岩溶碳酸盐类岩石（主要是石灰岩、白云岩），在漫长的地质历史年代里，受地表水和地下水的作用，发生的以溶蚀为主的地质作用及其所产生的现象，总称为岩溶。4．崩塌陡峻或较陡的斜坡上，大量的盐块，在重力作用下突然发生崩落的现象称为崩塌。5．落石崩塌现象使山区最常见的不良地质现象，规模极大的崩塌称为山崩；仅有个别的岩块崩落一般称为落石。二、简答：1．简述滑坡的防治原则⑴排水⑵刷方减重、修建支挡建筑物：抗滑挡土墙、抗滑桩⑶改变滑动带土、石的性质：灌浆法、电渗排水和电化学加固、焙烧法。2．简述泥石流地区防治原则⑴拦挡：各种形式的坝⑵排导措施：排洪道、导流堤⑶水土保持3．简述岩溶地区的防治原则在岩溶发育地区修建铁路，必须做好充分的勘测调查，合理选线，注意避开岩溶强烈发育的不利地段，对一些岩溶洞穴，岩溶水采取适当的工程措施，确保施工和运营中部产生严重的危害，否则就会给铁路建设带来许多后患。4．简述崩塌与落石的防治原则对斜坡上突出的危岩或不稳定的岩石，应结合具体情况，采取支补等方法；对于上部探头下部悬空的危岩，有条件设置基础时，可在其下设置浆砌片石或混凝土支顶墙；若山坡陡峻可采用钢轨或钢筋混凝土支撑；在软硬岩层互层地段，可采用浆砌片石支护墙。设置落石平台、桩障拦截或采用明洞、棚洞等遮挡建筑物遮挡。5．简述岩堆的防治原则

对于路堤上的岩堆注意路堤断面的位置选择以防止基底滑动为原则；对于路堑上的岩堆注意路堑断面的位置选择以防止变坡滑动为原则。土力学部分习题五一、填空1．土的粒径组成是指土中不同大小颗粒的（相对含量），也称土的颗粒（级配）或（粒度成分）。2．工程单位对粗粒土常用（不均匀系数）和（曲率系数）来评价土的颗粒级配情况。3．离子交换主要是指粘粒表面（扩散层外）水溶液中的离子同（扩散层内）其它同符号离子（交换）的现象。4．用（高价）阳离子交换粘土中（低价）阳离子，使扩散层变（薄），因而粘粒靠拢、紧密，导致地基强度（提高），压缩性（降低）。二、选择填空1．土的颗粒级配曲线较陡,表示粒径相差（B ）,土的颗粒（D ）,级配F）。A:较大 B:较小 C:不均匀 D:均匀E:良好 F:较差2．由于（C ）的存在,使土具有可塑性,而（D ）会加剧土的冻胀性.。A:强结合水 B:弱结合水 C:重力水 D:毛细水3．级配良好的土的不均匀系数相对（ A）。A:较大； B:较小 C:无关4．符合下列哪个条件,说明土的颗粒级配良好（ D ）。A:Cu>5及CcvlB:Cu<5及Cc=0.1〜0.3 C:Cu<5及Cc=1〜3D:Cu>5及D:Cu>5及Cc=1〜35．能对土粒产生浮力的是（A:结合水B：重力水B ）。C:毛细水D:强结合水三、判断1．结合水密度较重力水大，具有较高的粘滞性和抗剪强度，不能传递静水压力，TOC\o"1-5"\h\z不受重力作用而转移。 （V）与结合水不同的是重力水对水中土粒有浮托力。 （V）3．土的不均匀系数越大，表示土粒越不均匀。 （V）工程上常用不均匀系数Cu和曲率系数CC判断土的级配情况。 （V）级配分布曲线纵坐标上60%、30%、10%对应的粒径统称为有效粒径。（X）级配良好的土的颗粒应该是较均匀的。 （X）颗粒级配曲线越平缓,土的粒径级配较好。 （V）从工程性质考虑，土的结构主要包括土粒的外表特征及粒径组成、土粒的排列和土粒的联结三个方面。 （V）四、简答简述粘性土的触变性及在工程中的应用。触变性是胶体的凝聚和交溶过程的可塑转变特性。也是含有细黏粒的黏性土常有结构性的重要原因。黏粒在受到扰动前互相吸引和凝聚，离子和水分子定向排列。当受到外来扰动因素（如振动、搅拌、超声波、电流等）的影响时，黏粒之间的相互位置和离子及水分子的定向排列被打乱，这使粒间的吸引大大减弱，粒间的结合水转为自由水，黏粒由凝聚状态转为分散状态。因而结构的联结被破坏，土的强度大大降低。工程中常常利用粘土的这种性质：如打桩、钻井工程中可作为侧壁保护层；在沉井基础施工中可以形成沉井周壁的润滑保护层，起到减小井壁摩擦，有利于沉井逐渐下沉和保护井周土体的稳定的作用。颗粒分析中的筛分法和水分法各适用哪些情况？筛分法适用于颗粒粒径大于0.074mm的粗粒土；水分法适用于颗粒粒径小于0.074mm的细粒土。习题六一、名词解释1.土的质量密度土的质量密度是土的质量与其体积之比。2.土的重度土的重力密度是单位体积土所受的重力（简称重度）。3．孔隙比和孔隙率土的孔隙比是土中孔隙体积与土粒体积之比。土的孔隙率是土中孔隙体积与土的总体积之比。4．土的饱和度土的饱和度是土中水的体积与孔隙体积之比。二、填空土粒比重是指（土粒相对密度）即（烘干土粒）与（同体积4oC纯水之间的质量）之比。用（比重瓶）方法测定。土的质量密度是（质量）与（体积）之比。通常采用（环刀）法测定。土的含水量是（ 土中水的质量）与（干土粒的质量）之比，也是两者所受的（重力）之比。实验室用（烘干）方法测定。三、计算在土的三相组成示意图中，取土粒体积V=1m3。已知某土样的比重Gs=2.7，含水量w=32.2%,土的天然重度Y=19.1kn/m3、水的重度Yw=10kN/m3按各三相物理指标的定义计算下图中各括号的值。‘G=27.0KN;G=&7KN;G=37.5KN;V=1.87m3； 、s w.e=V=0.87m3;V=0.87m3；S=100%舁’=9.1KN/m3丿swr有一块体积为60cm3的原状土样，重1.05N,烘干后重0.85N。已知土粒比重Gs=2.67。求土的天然重度Y、天然含水量w、干重度Y「饱和重度Y、浮重度Y‘、d sat孔隙比e及饱和度Sr。参考教学光盘第六讲例题2

3．某工地在填土施工中所用土料的含水量为5%，为便于夯实需在土料中加水，使其含水量增至15%，诗文每1000kg质量得土料应加水多少？参考教学光盘第六讲例题4解：设:1000Kg原土料含水的质量为105:5=1000:x 解得x=47.62土粒质量1000-47.62=952.38设:1000Kg土料含水为y =0.15952.38y=142.86(水)加水:142.86-47.62=95.24(Kg)用某种土筑堤，土的含水量w=15%,土粒比重Gs=2.67。分层夯实，每层先填0.5m,其重度r=16KN/m3，夯实达到饱和度Sr=85%后再填下一层，如夯实时水没有流失，求每层夯实后的厚度。解：设夯实前的孔隙比e。、厚度h°；夯实后的孔隙比。］、厚度hie=e=空沁凹迫1=0.919016wGwG0.15x267S— se— se——0.471re11Sr10.85Ve-eh0—0-A 0.9190.5h1-0,471x0.5-0.26me——0Vs1Vseh11-A 0.471h110.919习题七、名词解释最佳含水量：最大干密度对应的含水量为最佳含水量。粘性土的界限含水量：

粘性土由一种状态向另一种状态转变的界限一般用所对应的含水量表示，故称为界限含水量。3．塑限：土由可塑状态转为半固体状态时的界限含水量为塑性下限，称为塑性限界，简称塑限。4．液限：土由流动状态转入可塑状态的界限含水量是土的塑性上限，称为液性限界，简称液限。5．塑性指数：液限与塑限之差。6．液性指数：液性指数的定义：w-wILP-ILw-wLP二、填空工程上按（颗粒及配）将粗粒土进行分类，按（塑性指数）对粉土和粘性土进行。三、选择填空工程上区分某种土是否属于粘性土用 C :区分土的软硬用D A:塑限；B:液限；C:塑性指数；D:液性指数.四、判断（V）（V）（（V）（V）（V）塑限、液限饱和度）2．塑性指数可用于土的分类及其性质的评价。3．液性指数可判断粘性土的物理状态。4．指出下面某土样的试验报告各错在何处。含水壘W（%）塑限WP(%)液限WL(%)饱和度Sr干土密度P也密度2830261.031.651.62

5．有A，B两种土，其物理状态指标如下：土层物理状态指标塑限Wp液限WL含水量w孔隙率nA21%39%35%48.7%B20%35%27%2.2%判断下列说法是否正确，并写出理由。TOC\o"1-5"\h\z.A比B含有更多的粘粒或更多的亲水矿物。 C).A比B更软。 W).A的孔隙比比B大。 (V)五、计算1.某粘土的含水量w=36.4%,液限Wl=48%、塑限Wp=25.4%，要求:.计算该土的塑性指标Ip；.确定该土的名称；.计算该土的液性指标IL；.按液性指标数确定土的状态。解：I=W-W=48-25.4=226pLPI 17为粘土（查表1-12,教材第37页）W-WIW-WI= PLW-WLP36.4-25.4=48-25.4=0.49按铁路桥规为硬塑状态2.某沙土的含水量w=28.5%、天然重度r=19kN/m2、相对密度(比重Gs)ds=2.68.颗粒分析结果如表：土粒组的粒径范围(mm)>22-0.50.5^0.250.25^0.075<0.075粒组占干土总质量的百比(％)9.413.621,037.513.5要求：.确定该土样的名称；.计算该土的孔隙比和饱和度.确定该土的湿度状态；

4）.如该土埋深在离地面3m以内，其标准贯入实验锤击数N=14,试确定该土的密实度。（1）细纱；2）孔隙比e=0.81；饱和度S=94%；3）饱和;4）稍密）r某砂土的重度Y=17KN/m3，含水量w=8.6%，土粒重度丫=26.5KN/m3。其最大孔s0.842一0.6930.842-00.842一0.6930.842-0.562=0.532e一emaxmin解：YG+w）〜e=s 一1Y=265计）-1=0693e一e max 查表1-3（教材第27页）,该砂的密实程度为中。密习题八一、名次解释1.渗透系数达西渗透定律表明在层流状态下流速与水力梯度成正比，比例系数称为土的渗透系数，其量纲与流速相同。土的渗透性土可以被水透过的性质称为土的渗透性。渗流水在土的孔隙通道中流动的现象，称为水的渗流。临界水力梯度当水向上渗流时，向上的渗透力已使土颗粒处于失重或悬浮状态，此时的水力梯度称之为临界水力梯度。流土是指水向上渗流时，在渗流出口处一定范围内，土颗粒或其集合体浮扬而向上移动或涌出的现象。管涌是土在渗流作用下，细颗粒在粗颗粒间的孔隙流动，以致被水流带走的现象。发生的地点一般在渗流的出口处或土层内部，因而又称之为渗流引起的潜蚀。二、判断达西渗透定律适应于任意水流状态。 （X）土的渗透系数大小只与土的孔隙结构有关。 （X）3.工程中常用临界水力梯度评价土是否会因水向上渗流而发生渗透破坏。（V）三、简答简述达西渗透定律的意义及适用条件?当水在土中流动的形态是层流时，水的渗流遵循以下规律：q=kAi或v=ki达西定律的使用条件是水在土中为层流的状态。当水的流速大而不是层流的时候，水的流速和水力梯度不是线性关系。何谓临界水流梯度?何谓流砂?流砂对工程有何影响?当水向上渗流时，向上的渗透力已使土颗粒处于失重或悬浮状态，此时的水力梯度称之为临界水力梯度。当水向上渗流时，渗透力等于土的浮重度时的水力梯度即为临界水力梯度。流土（也称流砂和翻砂）：是指水向上渗流时，在渗流出口处一定范围内，土颗粒或其集合体浮扬而向上移动或涌出的现象。流沙可使工程建筑物坍塌，造成建筑物毁坏。四、计算1.在本题附图中，观测孔a、b水位标高分别为23.50m和23.20m,两孔的水平距离20m。1).试确定ab段的平均水头梯度i。.如该土层为细砂，渗透系数k=5X10-2mm/s，试确定ab段的地下水流速度v和每小时(h)通过1m2截面积的流量Q(Q=流速X过水面积X时间)。.问题同2,但该土层为粉质粘土，渗透系数K=5X10-5mm/s，计算起始水头梯度i=0.005。解： 23.50-23.20i= =0.01520v=k-i=5x10-2•0.015=7.5x10-4mm/s=2.7x10-3m/hQ=v•A•t=2.7x10-3m/hx1m2x1h=2.7x10-3m3/h•m2v=k•i=5x10-5•(0.015一0.005)=5x10-7mm/s=1.8x10-6m/hQ=v•A•t=1.8x10-6m/hx1m2x1h=1.8x10-6m3/h•m2如图所示，在恒定的总水头差之下水自下而上透过两个土样，从土样1顶面溢出。1） 以土样2底面c—c为基准面，求该面的总水头和静水头；2） 已知水流经土样2的水头损失为总水头差的30%,求b—b面的总水头和静水头;3） 已知土样2的渗透系数为0.05cm/s，求单位时间内土样横截面单位面积的流量;4） 求土样1的渗透系数。C*；粹:C*；粹:单位：cm）

解：h=90cmz=0h=h+z=90cmwc c cwccAh=h—h=30x30%=9cmcbcbh=30cm h=h—Ah=90—9=81cmwb bccbQ93) v= =k-i=0.05x =0.015cm3/s-cm2A-1 304)4)Ah=Ahx70%=30x70%=21ba0.02cm/skQ 0.0150.02cm/sA-1-i 211・1・30临界值时的总水头差和渗透力3．在图的装置中，土样的孔隙比为0.7，颗粒比重为2.65，求渗流的水力梯度达临界值时的总水头差和渗透力Y—Y 2.65x10—10解：y-=s旷= =9.71KN/m31+e 1+0.7Y' 9.71_i= = =0.971crY10wAhi=— Ah=i・L=0.971x25=24.275cmcrL crjY・i 10x0.9719.71KN/m3wcr习题九一、名词解释1．有效应力凡使土骨架产生变形的压力，称为有效压力。它包括：①作用在土骨架单位面积上的力；②作用在地下水面以上之土的重度，或是在水面以下土的浮重度，它们是有效重度，一般称为有效力。③由于水在土中渗流而产生的有效力。2．孔隙水压力孔隙水所承担的压力称为孔隙水压力或孔隙压力，它包含水面以下的水柱的压力和作用在水面上的外力，并按静水压向四周传递。有效应力原理作用在饱和土体上的总压力o，等于作用在土骨架上的有效压力o与孔隙水压力u之和。二、填空1．某点在地下水位以下，当地下水位下降时该点自重应力将（增大）；地下水位上升时该点自重应力将（降低）。2．总应力不变的情况下，孔隙水压力的（减小 ）等于有效应力（增加）的数值。三、判断1•当总应力不变，孔隙水压力的增加就意味着有效应力也要增加。（X）2.土层中由于毛细水位的上升，将会降低土层的自重应力。 （X）四、计算1.某工地地基剖面如图，基岩埋深7.5m,其上分别为粗砂及粘土层，粗砂厚度4.5m,粘土层厚3.0m,地下水位在地面下2.1m处，各土层的物理性质指标示于图中，计算点0、1、2、3的Ocz大小，并绘出其分布图（提示：粘土层完全饱和）。本题符号说明蚣=Gs,o是指土的自重应力。czY+eY+ey=—s wsat 1+e265x10+0.53x101+0.53=20.78KN/m3y(1+w)Y=1+e -=265x10G+0・20)=19・04财加31+0.67解：粗砂层=1-n=1"0・4=°・67粘土层s=1时,e=w-Gs=0.50x273=1.365ry+ey+ey=—s wsat1+e273x10+1.365x101+1.365=17.32KN/m3Q=0cz0Q=19.04x2.1=39.98KPacz1Q=39・98+(20.78一10)x2.4=65.85KPacz2Q=65.85+(17.32-10)x3.0=87.81KPacz32．地基剖面图如图所示。E■?JE天饕地弓0中砂心乱昶席甦丁水空^7=20?0KN/m^ E■?JE粘土^at=19.OKN/m341） 作出土层的竖向自重应力分布图；2） 地基中地下水位如果从原来的天然面下2.0m处下降到3.0m,此时土中的自应力分布将有何变化？注意:题中的第2问题"地基中地下水位如果从原来的天然面下2.0m处降到3.0m"应该为降到5.0m。解:⑴Q=18.5x2=37KPao=37+（20-10）x3=67KPao=67+（20-10）x4=107KPao=107+（19.0-10）x6=161KPa4

o=18.5x2=37KPa1o=37+18.5x3=92.5KPao=92.5+(20-10)x4=132.5KPao=132.5+(19.0-10)x6=186.5KPa4'37KPa、37KPa\67KPa\92.5EPa\107KPa\132.5KPa\161KPa\186.5EPa粘土^sat=19.OKN/m'天繊地面「I中0^=18.5KN/m3關地下水负苫［、、vsat=20.OKN/m粘土^sat=19.OKN/m'取一均匀土样，至于x、y、z直角坐标系中，在外力作用下测得应力为：O=10KPa,xO=10KPa,O=40KPa,T=12KPa。试求算：①最大主应力O，最小主应力O，以及y z xz 1 3最大剪应力t?②求最大主应力作用面与x轴的夹角e?③根据o和o绘出相应的max 1 3摩尔应力圆，并在圆上标出大小主应力及最大剪应力作用面的相对位置。解：①Vo=a・•・可考虑为平面问题，利用以下公式计算xyo1o3+oAg]2o1o3+oAg]2+T2xz»=1Go+40)±\10-40丫+122[1「2=V2I2丿J1344.21KPa5.79KPat =-t =-(j-o)=-(44.21+5.79)=50KPamax2 1 3 22 1 2x12②匕=arctan xz—=arctan =19.33。\o"CurrentDocument"o-o2 40-10zx根据图中所示的地质剖面图，请绘制A—A截面以上土层的有效自重压力分布曲线。（注意土层尺寸）粗砂w=12%池=26.5iaT/m3n=45%地下水面.曲V=26.8KN/m3粉砂汽-e=0.7A 3^=100%/■<■■■■YG+w)Y= 1+e-=2・65x10(1+0・12)=16.33KN/m31+0.818解：粗砂层=在=咼b=0818粉砂层:Y+e 26.8+0.7x10“qq—Y=4料= =19.88KN/m3sat1+e 1+0.7a =16.33x3=48.99KPa3ma =48.99+19.88x1=68.87KPa(粉砂层有毛细现象4ma =68.87+(19.88一10)x3=98.51KPa7m狙砂茨i注Y^ae-.EEQVrr.3tl=4SK48.99KPatt下水面命■■■'、、68.87KPa［淳■■■■:■■■■-m=o.tEt=LITKi _A\98.51KPa

习题十地基表面作用lOOOkN的集中荷载时，试求离荷载作用点下方（z轴上）z=8.0m的叫点和离荷载作用点水平距离等于4.0m,深度也等于8.0m的点的M2竖直附加应力。P3z2•—z2P3P3=——• z2 2k1000.2=7.46KPa82 2k'r、2Vz>521000

82=4.27KPa2•有一填土路基，其断面尺寸如图所示。设路基填土的平均重度为21KN/m3，试问，在路基填土压力下，在地面以下2.5m、路基中线右侧2.0m的A点处的垂直荷载应力oz是多少？解:把梯形荷载分解为两三个角形和一个带状荷,载注意三角形的顶点处为坐标原点且荷载增方大向为正。带状荷载很点的垂直压力为：=k-pzp=2x21=42KPab=5m,x=2m,z=2.5m,X=2=0.4m,Z= =0.5m,k查表3-2得0.583（内差）b5 b5o=k-p=0.583x42=24.49KPaz1左三角形荷载在点的垂直压力为O=k-pzb=3m,x=7.5m,z=2.5m,X=1.5m,z="=0.5m,k查表3—3得0.056b5 b5o=k・p=0.056x42=235KPaz2右三角形荷载在点的垂直压力为O=k-pzb=3m,x=3.5m,z=2.5m,X=35=0.7m,z=25=0.5m,k查表3-3得0.464b5 b5o=k-p=0.464x42=19.49KPaz3o=o+o+o=24.49+2.35+19.49=46.33KPazA z1 z2 z33.某基础平面图形呈T型截面，作用在基底的附加压力P0=150KN/m2，试求A点下10m深处的附加应力值。

4.0m4.0mm°寸吕9寸4.0m4.0mm°寸吕9寸16.0m答:79.77KPa4•有一矩形均布荷载p0=25Okn/m 压缩曲线取直角坐标系，以压力p为横坐标，以孔隙比e为纵坐标，可绘制曲线一一压缩曲ii线。 土的压缩模量根据材料力学公式可推出土层中垂直应变的表达时，进而定义无侧向膨胀变形模量简称土的压缩模量。，受荷面积为2X6m2的矩形面积，试求O、B下方，深度分别为 压缩曲线取直角坐标系，以压力p为横坐标，以孔隙比e为纵坐标，可绘制曲线一一压缩曲ii线。 土的压缩模量根据材料力学公式可推出土层中垂直应变的表达时，进而定义无侧向膨胀变形模量简称土的压缩模量。■1.0m1.0m答：O分别为:250KPa;131.4KPa;60.3KPa;32.5KPa;19.8KPa;13.2KPazoO口分别为:125KPa;68.4KPa;36.65KPa;23.0KPa;15.55KPa;11.1KPazB习题十一一、名词解释

式中E为变形模量，E为压缩模量，两者是有区别的，E是在有侧向约束条件下垂0ss直应力与垂直应变之比，而E是无侧向约束条件下两者的比值。3．压缩系数在压缩曲线上，当压力为P时，由曲线上可找到对应的孔隙比e，当压力增到P001时，孔隙比减小到。］，如压力段很小，可把曲线当成一直线，其曲线斜率为：e—e Ae1 4=一-ee—e Ae1 4=一-a=—° 1=vp-p104．压缩指数以lgP为横坐标，以e为纵坐标，可绘制e—lgP曲线，在该曲线上下段为直线,其斜率称为压缩指数。二、填空1．压缩曲线表征了土在（有侧限时垂直应力作用下）的压缩性质，当压力增加时土的孔隙比（减小），压缩曲线显（陡峻 ）的形状，则说明土的压缩性（大）。2.天然地基的总沉降包括（瞬时沉降）、（主固结沉降）、（次固结沉降） 。计算基础沉降时是以基底（中心）点以下土中附加应力为代表值。在分层总和法中，地基压缩层厚度的下限取地基的（附加应力）等于或小于（自重应力）的20%（软土为10%）土层处。地基的沉降是由（附加应力）引起的。三、选择填空为了便于应用和比较,通常采用相应于（A）时所得的压缩系数来评定土的压缩性。A:P1=100KPa，P2=200KPa;B:P1=200KPa，P=400KPa2C:P1=100KPa，P=150KPa2四、判断1.土的压缩模量可以用实验室的方法求得。

TOC\o"1-5"\h\z土的压缩系数是常数。 （X ）土的压缩系数和压缩指数都能表示土的压缩性。 （V ）对于砂土地基，不论是饱和的或非饱和的，其沉降主要是瞬时沉降。（V）对于饱和砂土，不存在固结沉降问题。 （ V ）对于非饱和粘性土的地基沉降以瞬时沉降为主。 （ V ）对于固结沉降的计算常采用分层总和法。 （ V ）五、简答简述分层总和法计算地基沉降时的分层原则？hjW0.4b（b—基础宽）不同土层接触面；地下水面；方向是由基底向下。简述分层总和法计算地基沉降时的压缩层厚度的确定方法？压缩层厚度：qz三5oz即自重应力大于等于5倍的附加应力所对应的土层位置。简述分层总和法计算地基沉降步骤？参考自学指导书47页六、计算1.一块饱和粘性土样的原始高度为20mm,试样面积为3X103mm2，在固结仪中做压缩试验。土样与环刀的总重为175.6X10-2N，环刀重58.6X10-2N。当压力P^lOOkPa增加到P2=200kPa时，土样变形稳定后的高度相应地由19.31mm减小为18.76mm。试验结束后烘干土样，称得干土重为94.8X10-2N。试计算及回答：（1） 与P1及P2相对应的孔隙比e1及e2；（2） 该土的压缩系数a1-2；（3） 评价该土高、中还是低压缩性。V=mw=222x102=22.65cm3；V=60-22・65=37・35cm3W9・8 9・8x10-3 sS-罷=^10?=22・65Cm3；Vs=60-22・65=37・35Cm3a12=0a12=0・44MPa-1；属于中等压缩性土2.某矩形基础尺寸为2.5X4.0m2,上部结构传到地面的荷载F=1500KN,土层厚度，地下水位如附图所示。各土层的压缩试验数据如下表，试用分层总和法计算基础的最终沉降量。粘土■V■二19.8KN/m粘土■V■二19.8KN/m3■粉质粘土Y=19.5KN/m3粉砂Y=19.0KN/m3粉土■y=19.2KN/m3■打F=150KN*土层050100200300粘土0.8100.780.760.7250.690粉质粘土0.7450.720.690.6600.630粉砂0.8920.^70.S40.S050.775粉土0.S480.820.780.7400.710（答：101mm）3.已知基础底面尺寸为5.6mX4.0m，埋深d=2.0m,地面以上总荷载F=6600KN,基础及其上填土平均重度Y=20.0kN/m3。地表以下第一层（持力层）为细砂，厚度6.0m,Y]=17.5kN/m3；第二层为粘土，厚1.6m,Y2=19.0kN/m3,el=1.0,a亍0.6MPa-i；第三层为卵石，厚5.0m。求粘土层的沉降。粘土Y=19.0KN/m3Jei=l.0av=0.6粘土Y=19.0KN/m3Jei=l.0av=0.6MPaF=6600KN细砂y=17.5KN/m3（答:28mm）习题十二、名词解释1.固结度固结度是表示在荷载作用下，经过一定时间t土层完成全部下沉量的百分数，一般用U（%）表示，或写成U=st，其中S为土层的最终沉降，st是经过t时间的沉降。st2．饱和土的单向渗透固结产生渗流和变形只是在垂直方向，故把这样的固结称为单向渗透固结，或一维渗透固结。二、填空1．饱和粘土由于（颗粒细微），孔道非常（狭窄），再加上孔隙中充满着与颗粒紧密结合的（结合水），使自由水更难通过，所以粘性土的压缩稳定需要的时间（更长）。2．固结度是表示在（荷载）下，经过一定时间t土层完成（全部下沉量）的百分数。三、计算土层分布如附图所示，地基在均布荷载P作用下，不计粗砂层的压缩变形，则厚度为8.0m的粘土层最终沉降量为250mm。设该土层的固结系数Cv=4X10-2mm2/s.求荷载P施加后多长时间内沉降在理论上达到200mm。解:U=200=0.80=80%查表得&=0.567T=CVLt=匹=0・567皿2x106=2625天VH2 cv 4x10-2x24x36002•某土样置于压缩仪中，两面排水，在用力P作用下压缩，经lOmin后，固结度达到50%，试样厚2cm。试求：1） 20min后试样的固结度？2） 若是土样厚度变成4cm（其他条件不变），要达到同样的50%的固结度需要多少时间？

解：⑴ 已知2H=2cm,H=1cm,U=50%兀 冗T=—U2=x0.52=0.1963V1414TH2tTH2t=vi 1cVTH2t=V2 2cVtT=V1tTV2TtT=VTtT=V12

V2t1畔=0.3926U= 4TV22冗4x03926=0.707=70.7%t H2i= 1t H2i= 1t H222t=21= x10=40min2H21 121习题十三一、名词解释1．土的抗剪强度在一般的工作条件下，土的破坏形态是剪切破坏，所以把土的强度称为抗剪强度。二、选择填空下面哪个试验的o3为零（A）。A：直接剪切试验 B：三轴剪切试验C：无侧限压缩试验 D：十字板剪切试验.三、判断饱和粘性土的三轴不固结不排水剪切抗剪强度随周围压力增加而增加。（X）TOC\o"1-5"\h\z土体破坏时，破裂面上的剪应力最大。 （X）土的抗剪强度指标的测定结果，与试验过程中的排水条件有关。 （J）固结不排水剪切强度也称固结快剪强度。 （V）饱和粘性土的三轴不排水剪切抗剪强度随周围压力增加而加。 （X）

四、简答1．试说明饱和粘性土在不同排水条件下三种试验方法.⑴不排水剪或快剪⑵固结不排水剪或固结快剪⑶排水剪或慢剪具体过程请参考教材第144页。2．三轴剪切试验的三种试验方法各适用于何种情况?⑴不排水剪或快剪：适用于地基土较软，含水量较多，施工期很短，荷载快速施加的情况。⑵固结不排水剪或固结快剪：适用于地基土较软，含水量较多，施工期很长，荷载缓慢施加的情况。⑶排水剪或慢剪：施工期很长，荷载缓慢施加的情况。五、计算1.已知地基中某点受到大主应力Oi=600KPa,小主应力O3=100KPa,试:（1） 绘制摩尔应力圆；（2） 求最大剪应力值及最大剪应力作用面与大主应力面的夹角；（3） 计算作用在与小主应力面成300的面上的正应力和剪应力。⑴⑵Tmax600-⑴⑵Tmax600-1002=250KPa9=450⑶从应力圆上可见:a=350一cos29-250=225KPat=sin29-250=sin60。-250=216.5KPa2.已知土样的一组直剪试验成果，在正应力为O=100、200、300和400KPa时，测得的抗剪强度分别为tf=67、1192.已知土样的一组直剪试验成果，在正应力为O=100、200、300和400KPa时，测得的抗剪强度分别为tf=67、119、161和215kPa0试作图求该土的抗剪强度指标C、Y值。若作用在此土中某平面上的正应力和剪应力分别是200KPa和lOOKPa，试问是否剪切破坏？（Tf表示破坏时的剪应力）由图可见，不会剪切破坏。3.对某饱和粘土进行三轴固结不排水剪切试验，测得三个试样剪损时的最大、最小主应力和孔隙水压力如下表，试用总应力法和有效应力法确定土的抗剪强度指标。-2ctg450-⑴100=220tg2(450--\2丿150=314tg2450-=-2ctg45。--^~2丿2丿联立方程解得=180，c=10KPacu cu100-40=(220-40\g21450-——2ctg450 k 2丿2丿150-64=(314-2ctg450一联立方程解得-‘=270，c‘=6KPa2x一b、 z2b1b2=2+25°)±(100-250丫<2>2x一b、 z2b1b2=2+25°)±(100-250丫<2>2+402260'= >KPa90(0)=btg2450一二121K 2丿一2ctg450-2c=090=260tg2(450一『K 2丿0=290小于土的内摩擦角300,所以该土未被剪切破。坏当T=60KPa时，xzb'1=1(100+250)土(100-250)2+6022 271KPab22 K2丿79=b(1堆2450一2丿一2ctg450一0)2丿4.某条形基础下地基土体中的一点的应力为：Oz=250kPa、Ox=100kPa、Txz=40kPa。已知土的U=30°,C=0,问该点是否剪切破坏?如Oz和Ox不变,Txz增至60KPa，则该点又如何？解：2+T2

xzc=079=271tg2(450一c=0K2丿0=330大于土的内摩擦角300,所以该土被剪切破坏。习题十四、判断干砂或饱和砂土需进行排水试验时，宜采用直剪仪。（V）饱和砂土进行不排水试验时，宜采用三轴仪。 （V）砂粒表面的滑动摩