清华大学版土力学课后答案

第一章1-1：已知：V=72cm3m=129.1gm=121.5gG=2.70swmm129.1121.5sm121.5s6.3%则：sm129.1gg72*1017.9KN/m3v121.52.745cm3msVssVVV724527cm3VsVmwVVgmsatgsg1.0*27121.5*1020.6KN/m3satV72sat20.61010.6KN/m3satw121.5msg72*1016.9KN/m3Vd则satd1-2：已知：G=2.72设V=1cm3ss2.72g/cm3sm2.72gsgsg21.72.7*1016KN/m3mVddmVwg2.720.7*1*1020.1KN/m3VgsV1.7则20.11010.1KN/m3w当S75%时，rmVS1.0*0.7*75%0.525gwwVr0.525wmw2.7219.3%msmmsg0.5252.72*1019.1KN/m3gwV1.7可复制、编制，期待你的好评与关注！1-3：mV1.70*103*8*10413.6*107kgsdmmw13.6*107*20%2.72*107kgwsmmw13.6*1072.72*107V挖85000m3s1.92*1031-4：甲：Iww402515pLP设V1则sm*V2.7gsssm2.7*30%0.81gw又因为S100%rmVw0.81Vwmmsw2.70.8110.811.94g/cm3VVswg19.4KN/m32.71.48g/cm3msVV1.81dswg14.8KN/m3ddeVv0.81Vs乙：Iww8pLp设V1则mV2.68gssssmmw2.68*22%0.4796gws则V0.4796cm3VmmsVVw2.680.47962.14g/cm310.4796sVg2.14*1021.4KN/m32.681.84g/cm3msVV1.4796dswg1.84*1018.4KN/m3ddeVV0.4796Vsd甲eeIp甲p乙I甲乙d乙甲乙可复制、编制，期待你的好评与关注！则（1）、（4）正确1-5：Gs1ew则deGsw12.7*11.7010.59dwGSrs22%*2.7185%e0.59所以该料场的土料不适合筑坝，建议翻晒，使其含水率降低。1-6：()Drdmindmax)(ddmindmaxddmin1.96g/cm1.46g/cm3式中D=0.7r3dmax则可得：1.78g/cm3d1-7：设S=1，则VShhs则压缩后：mVG2.7hmmw2.7h*28%则Vmw2.7h*28%ssswswwVV2.7h*28%h1.95则h1.11cmswh2.01.110.89cmVeVh0.890.8VVVh1.11s1-8：甲：Iww45251.33流塑状态pww4025LLLpww20250.33乙：I坚硬（半固态）pww4025LpIww15属于粉质粘土（中液限粘质土）pLp可复制、编制，期待你的好评与关注！乙土较适合作天然地基1-9：53360.310.7555IAp甲属非活性粘土属活性粘土甲P0.002甲70351.31.25IAp乙27乙P0.002乙乙土活动性高，可能为伊利石，及少量的高岭石，工程性质乙土的可能较可复制、编制，期待你的好评与关注！第二章2-1解：根据渗流连续原理，流经三种土样的渗透速度v应相等，即vvvCABhhhCLC根据达西定律，得：RARBBRLLAABCh:h:h1:2:4ABChhh35cm又ABCh5cm,h10cm,h20cmABChA1*103Vkcm/sLAAVV*A*t=0.1cm3加水2-2解：iG12.7011.076s1e10.58cr2-3解：（1）土样单位体积所受的渗透力j1*rh1*9.8*206.53NL30w（2）iG12.7211.055s1e10.63crih200.667L30ii则土体处于稳定状态，不会发生流土现象crh（3）当ii时，会发生流土破坏，cr即时LicrhL*i30*1.05531.65cmcr水头差值为32cm时就可使土样发生流土破坏2-4解：（1）h6m,h7.5m,hhhC6.75mA2ACBjr*ir*h3.675kN/m3wlwh0.625L（2）若要保持水深1m，i而QAkv20*10*1.5*108*0.6251.875*106m3/s可复制、编制，期待你的好评与关注！故单位时间内抽水量为1.875*106m3/s2-5：解：GeGe，而iG1ss1e1e1s1esatwcriGe(1e)Ge1ss1e1ecrsat，故只考虑sat砂层sat粘土又就可以sat粘土i12.0411.04g/cm3sat粘土crh7.5(h3)4.5h又icrL33则h1.38故开挖深度为6m时，基坑中水深至少1.38m才能防止发生流土现象2-6：解：（1）地基中渗透流速最大的不为在等势线最密集处，故在第二根流线上hHH(51)m0.267mNn1161h0.2670.4iL0.667vki1*103*0.44*104cm/sh0.267（2）i0.10682.5均L均i1211crsat则ii故地基土处于稳定状态均crqMqMkh5*1*105*0.2671.335*105m2/s（3）2-7：解：H3.60.257m（1）H3.6m，h1414qMqMkh6*1.8*104*0.2572.776*104m3/s1.666*102m3/min（2）isat118.59.810.888rrrrcrwwh0.257i0.514，故ii，不可0.5能发生流土破坏LcrFi0.8881.73cri0.514s可复制、编制，期待你的好评与关注！第三章土体中的应力计算3-1：解：41.0m：H1.70*10*351kpas11140.0m：H51(1.901.0)*10*160kpas2s12238.0m：H60(1.851.0)*10*277kpas3s23335.0m：H77(2.01.0)*10*3107kpas4s344水位降低到35.0m41.0m：51kpas140.0m：H511.90*10*170kpas2s12238.0m：H701.85*10*188.5kpas3s23335.0m：H88.51.82*10*3143.1kpas4s3443-2：解：偏心受压：e0.2m6e700pp(1)(16*0.2)78.4kN1010maxBBp61.6kNminHcostanFc1.097由于是中点，故FsHsinJz(m)n=z/B均布荷载61.6三角形荷载16.8水平附加总附加应应力力σ（kPa）p=pKσKσ0.110.010.10.9990.9970.97861.538461.415260.24480.58.4000000000069.938469.781668.611261.678452.920.4980.4988.36648.366420.240.40.88154.26960.4417.40880.60.75646.56960.3786.35040.80.64239.54720.3215.39286844.941010.54933.81840.2754.6238.438433.46121.20.47829.44480.2394.0152141.40.4225.8720.213.52829.42020.30618.84960.1532.570421.42可复制、编制，期待你的好评与关注！3-3：解：（1）可将矩形分为上下两部分，则为2者叠加mL,n，查表得K，z2K*BB（2）zo可将该题视为求解条形基础中线下附加应力分布，上部荷载为50kN/m2的均布荷载与100kN/m2的三角形荷载叠加而成。3-4：解：只考虑B的影响：用角点法可分为4部分,mL11.5,nz0.5,得K0.23731B1B111mL23,nz1，得K0.20342B2B222mL32,nz1，得K0.19993B3B333mL41,nz1，得K0.17524B4B4444(KKKK)2.76kN/m2z123只考虑A：为三角形荷载与均布荷载叠加11m1,n1,K0.1752,K0.1752*10017.52kN/m21z12K0.0666,2K0.066*1006.6kN/m2z22z224.12kN/m2zz1则2.7624.1226.88kN/m2z总3-6：解：（1）不考虑毛细管升高：深度z（m）σ（kN/m2)u（kN/m2)σ＇（kN/m2)0.5216.8*0.5=8.416.8*2=33.608.4033.652.895.2433.6+19.4*2=72.42*9.8=19.66*9.8=58.88(上）72.4+20.4*4=154可复制、编制，期待你的好评与关注！8（下）72.4+20.4*4=15410*9.8=985612154+19.4*4=231.614*9.8=137.294.4（2）毛细管升高1.5m深度z（m）σ（kN/m2)u（kN/m2)σ＇（kN/m2)0.5216.8*0.5=8.48.4+19.4*1.5=37.537.5+19.4*2=76.39.8*（-1.5）=（-14.7）23.1037.556.799.159.998.342*9.8=19.66*9.8=58.810*9.8=9814*9.8=137.28(上）76.3+20.4*4=157.98（下）76.3+20.4*4=157.912157.9+19.4*4=235.53-7：解：点号σ（kN/m2)u（kN/m2)σ＇（kN/m2)AB2*9.8=19.62*9.8=19.6019.6+2*20=59.65.5*9.8=53.95.726.1C59.6+2*20=99.67.5*9.8=73.53-8：解：试件饱和，则B=1u可得A0.5A1133uA()75kN/m3A21则水平向总应力100kN/m3有效应力u25kN/m333A2150kN/m3有效应力u75kN/m3竖直向总应力1121A23-10：解：（1）粉质粘土饱和，G2.7,w26%s2.7g/cm3smmmVVwV(1w)swssssssmVVVVwV(1sw)swssww可复制、编制，期待你的好评与关注！(1w)2g/cm3mVssat1sww由图可知，未加载前M点总应力为：竖直向：H1H1.8*10*22*10*396kN/m221砂粉粘砂粉粘孔隙水压力为：uH1.0*10*330kN/m2w12有效应力：u66kN/m21水平向：x1K0.6*6639.6kN/m201uu30kN/m2，u69.6kN/m2x11x1x1x1(2)加荷后，M点的竖直向附加应力为：Ksp0.5*10050kN/m2z水平向附加应力为：0.30.3*5015kN/m2xz在加荷瞬间，上部荷载主要有孔隙水压力承担，则：竖直向：9650146kN/m2z21uu305080kN/m2z21u1468066kN/m2222水平向：uu80kN/m2x22x2K0.6*6639.6kN/m202u119.6kN/m2x2x2x2（3）土层完全固结后，上部荷载主要由有效应力部分承担竖直向：9650146kN/m2z31uu30kN/m2316650116kN/m231z水平向：uu30kN/m2x33x3K0.6*11669.6kN/m203u99.6kN/m2x3x3x3可复制、编制，期待你的好评与关注！（4）K0.6，即0.60xzp1()0.82zxzq1()0.22zxzq0.25p可复制、编制，期待你的好评与关注！第四章4-1：解：s0.278*2.70.75061w试验结束时，eSr此过程中，土样变化s2.01.980.02cmes/H1s/H00.75060.02/2.00.76810.02/2.0e初始孔隙比00ssee(1e)0.768(10.768)*0.7680.884s孔隙比2.000H0当200kPas2.01.9900.01cme0.7680.884*0.010.7592，11时，1当300kPas2.01.9700.03cme0.7680.884*0.030.7415时，，121e0.75920.74150.18MPaa2311004-4：解：（1）两基础中心点沉降量不相同（2）通过调整两基础的H和B，可使两基础的沉降量相近B2B，则附加应力pp0乙0甲调整方案有：方案一：增大B使221zz乙0乙乙z甲而KsKs，故可能有pKzsz乙甲BB，则Ks，即增加H1或减小H2Ks21z乙z甲方案二：使BB2B,同时，减小H2或增大H1方案三：增大B2，使121（3）方案三较好，省原料，方便施工4—5：解：（1）t=0，t=4个月，t=无穷大时土层中超静水压力沿深度分布如图所示：（2）由图可知4个月时U45.3%tTU2*0.45320.16144vtCTH239.22m2/年vtvU90%时，T0.933lg(1U)0.0850.933lg0.10.0850.848t当tv0.848*939.22tTH221.75年0Cv可复制、编制，期待你的好评与关注！4-6：解：AH0.25MPa*240kN/m2*10m0.33ma1（1）S1e10.81Ck(1e)2.0cm/年*1.814.69m2/年1a0.25MPa*9.8kN/m3vw14.69m2/年*1年0.1469TCvtH2100m2vU18e)T0.4359(24v2t则SU*S0.142mtt（2）当S0.2m时，tU0.20.6061StS0.33t查表有：T0.293v20.392*100m21.99年2年tTHvC14.69m/年2v故加荷历史2年地面沉降量可达20cm可复制、编制，期待你的好评与关注！第五章土的抗剪强度5-2解：由剪破面与大主应力面交角60°60°=α=45°+Ф/2得：Ф=30°由试样达到破坏状态的应力条件：tan2(45/2)2ctan(45/2)13tan2(45/2)2ctan(45/2)31已知：500KN/m2100KN/m213则c100/357.7KN/m23法向应力:()/2()*cos2/2300200*(0.5)200kpa131剪应力：（）*sin/22200*3/2173kpa135-3解：（1）求该点主应力值x(3x)2217585zz22260kpa190kpa3（2）该点破坏可能性判断∵c=01f1mtan2(45/2)90*tan2(4515)270260kpa3m3tan2(45/2)260*tan2(4515)86.6790kpa改用式：3f1m∴该点未剪破（3）当τ值增加至60KN/m2时tan2(45/2)236.7271kpa1f33ftan2(45/2)271*tan2(4515)90.333m1m3（117596,则79kpa,271kpa)3即实际的小主应力低于维持极限平衡状态所要求的小主应力，故土体破坏5-4解：（1）绘总应力圆图如下C17.5kpa,16指标：cu由图可量得，总应力强度cu可复制、编制，期待你的好评与关注！（2）计算有效应力①1u14531114kpa1603129kpa313②22855173kpa,1005545kpa31092218kpa,1509258kpa③1313④401120281kpa,20012080kpa绘有效应力圆图如下c7.5kpa,由图可量得：32（3）破坏主应力线如上图中的虚线表示：可得a7kpa,27.4∴sin1(tan)sin1(tan27.4)31.2a7ccos31.28.18kpacos5-5解：（1）砾砂粘聚力c=0x(3x)2223501501002(100)22501002zz22212501002391.4kpa,2501002108.6kpa3∵M点处于极限平衡状态，则3sin10.565634.4sin1113（2）求大主应力方向：100*2tan23501501zx2245,22.5由于破裂面与最大主应力面成45°+Φ/2的夹角，故：45/222.54534.4/284.7滑裂面通过M点的方向如图：可复制、编制，期待你的好评与关注！5-613uA()解：3u500.2*8567kpa1u1000.2*83116.5kpa2u1500.2*87167.4kpa3311u33kpa,u118kpa试件①：311311u33.4kpa,u116.4kpa试件②：322311u32.6kpa,u119.6kpa试件③：3335-7解：由图可知1ccosCsin(ucctg)sin*13322∵C1u3213即2Cu3C(C)sinccosuuCsinccos31sinu5-10解：①σ等于常量，增大σ直至试件剪切破坏3当开始固结P13023,q1312223当开始剪切时，σ等于常量3312PPP3111222113111221qqq13221p-q坐标上的三轴试验应力路径为：②σ等于常量，减小σ直至试件3剪切破坏，固结同①剪切过程，σ为常量11可复制、编制，期待你的好评与关注！第六章挡土结构物上的土压力6-1：解：静止土压力系数：K1sin0.3570主动土压力系数：Ktan2(45/2)0.217atan2(45/2)4.6被动土压力系数：Kp静止土压力：E1H2K80.33kN/m020主动土压力：E1H2K48.8kN/ma2a1H2K1035kN/mp被动土压力：E2p20时：主动土压力系数为：K0.199a主动土压力：E1H2K44.775kN/ma2a6-2：解：（1）Ktan2(45/2)0.455apqKzK2cK20*0.45518*0.455z2*160.4558.19z12.5aaaaz00101.53023456pa（2）3.8812.0720.2628.4536.64E12p(Hz)0.5*36.64*(61.53)81.9az0作用点在z=4.51m处（3）z1.53m06-4：解：查表得：K0.236a水位以上土压力：pzK水位以下土压力：p(z1.5)KHKaaaa1a结果如下：z011.52345pa04.2486.3727.6710.26612.86215.458可复制、编制，期待你的好评与关注！0-1-2-3-4-5-600-1-2-3-4-5-6054.2481015200102030406.3727.670510.2661512.8622515.45835主动土压力分布图水压力分布图水压力：p(zH)结果如下：ww1.501z25345pw1525356-5：解：cos2()Ka0.755]2sin()*sin()cos()*cos()cos2*cos()*[11EH2KqHK278.1422aaa方向与水平向呈64度角，指向墙背；作用点为梯形面积重心可复制、编制，期待你的好评与关注！第七章土坡稳定分析7-1：解：渗流出段内水流的方向平行于地面故θ=0itan0.364土坡的稳定安全系数VsiniVcos()F[/VcosiVsin()]tan0.755ws/w7-2：解：从无限长坡中截取单宽土柱进行稳定分析，单宽土柱的安全系数与全坡相同WH土柱重量：TWsin沿基面滑动力：RWcostan抗滑力：沿基面Fc*lcb/cos粘性土的粘聚力：cWcostancb/cosWsinFRFcTs又F1.0,则H7.224ms7-3：解：G(1w)*g19.31kN/m3s1esathbtanisb/cossin0.342JAjHi9.8*4*0.34213.41kNwHcostanFHsinJFsc1.097安全系数：可复制、编制，期待你的好评与关注！第八章8-1：解：（1）基础宽度、基础埋深和粘聚力同时增加1倍时，地基的承载力也增加1倍，地基的承载力随基础宽度、基础埋深和粘聚力成倍增长，随着内摩擦角Φ的增加，N，N，N增加很大，承载力也增大很多。c其c=0，这时基础的埋深对极限承载力起重要作用，若此时rq（2）对砂土地基，基础埋深太浅（D<0.5B），地基的极限承载力会显著下降（3）由极限承载力公式Puv9NcN1BN可知，基础宽度的增加会引起承载2qcr力的增加。8-2：解：qD19*238kN/m2均布荷载N1.51,N4.65,N10.0得查表可rqc极限承载力PBNqNcN1*19*3*1.5138*4.6510*10299.4kN/m2122vhrqc8-3：解：（1）地基产生整体