土力学四校合编课后习题答案

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2-8单元

1-1

、砂类土和粘性土各有那些典型的形成作用？

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。砂类土主要是由于温度变化、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于容积为21.7cm3的环刀内，称得总质量为72.49g，经105℃烘干至恒重为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）。

m72.49?32.54解：????1.84g/cm3

V21.7??mW72.49?61.28??39%mS61.28?32.54?d?e?mS61.28?32.54??1.32g/cm3V21.7VV11.21??1.069VS10.492-3、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）?sat?ms?VV??W

V?m?mS?mW??mW1??设mS?1?V?

?mS?dS?mSmS1?VS??VS?WdS??WdS??W?1??11?????dS??W??1????1??????1??W???1????W?d?d????1????WS??S???1??1??

?有?sat????dS?1?1.85??2.71?1???W??1?1.87g/cm3?1???dS?1?0.34??2.711

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?V?VV??WmS?VS?WmS?VS?W?VV?W?VV?W???sat?S（2）VVV??sat??W?1.87?1?0.87g/cm3?'?（3）?'??'?g?0.87?10?8.7kN/cm3或

?sat??sat?g?1.87?10?18.7kN/cm3???sat??W?18.7?10?8.7kN/cm'3

2-4、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

??mmS?mW??mS?mS?1???dS??W???V1?e1?e1?e整理上式得e??1???dS??W??1??1?0.098?2.67?1?1?0.656

1.77（2）Dr?emax?e0.943?0.656??0.595（中密）

emax?emin0.943?0.4612-5、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?VV?W??dSVS?W????dS?0.30?2.73?0.819VS?WVS?W?d?mSdS?W2.73?1???1.50g/cm3V1?e1?0.819ms?VV?WdS?W???dS??W?1???dS??W?1?0.3?2.73?1????1.95g/cm3V1?e1?e1?0.819?sat?Ip??L??P?33?17?16查表，定名为粉质粘土

IL????pIp?30?17?0.81查表，确定为软塑状态163-1.试解释起始水力梯度产生的原因。起始水力梯度产生的原因是战胜吸着水的粘滞阻力)

τ0(或者说为了

V十分小

I0是指薄膜水发生明显渗流时用以战胜其抗剪强度τ0的水

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力梯度。

3-2.简述影响土的渗透性的因素主要有哪些。1

土颗粒越粗浑圆、越均匀时

2

低土的渗透性。3

大小、形状及级配土中

4粘滞度。水在土中的渗流速度与水的容重及粘滞度有关的渗透性。

3-4.拉普拉斯方程适应于什么条件的渗流场

当渗流场中水头及流速等渗流要素不随时间改变时

3-5.为什么流线与等势线总是正交的在稳定渗流场中

即dqe=dq0。从而得到和等势线正交。

3-6.流砂与管涌现象有什么区别和联系在向上的渗流力作用下

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、粉砂和粉土层中在水流渗透作用下

也影响到土

3-7.渗透力都会引起哪些破坏渗流引起的渗透破坏问题主要有两大类

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k1?2?10?1cm/s；砂Ⅱ的渗透系数k2?1?10?1cm/s，砂样断面积A=200cm2，试问：（1）若在砂Ⅰ与砂Ⅱ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Ⅱ界面处的单位渗水量q多大？解：（1）k160?h2hA?k22A整理得L1L2k1(60?h2)?k2h2

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60k160?2?10?1h2???40cm

k1?k22?10?1?1?10?1所以，测压管中水面将升至右端水面以上：60-40=20cm（2）q2?k2i2A?k2??h240?A?1?10?1??200?20cm3/sL2403-9、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。

QL71.6?20解：k???6.5?10?2cm/s

A??h?t??7.52?8.3?6043-10、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秒观测水位差为100cm，试验时的水温为20℃，试求试样的渗透系数。

?解：k?haL145ln1?4ln?1.4?10?5cm/s

A(t2?t1)h230?445100?0.42?43-11、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?3?10?4mm/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各点的孔隙水压力；

（2）地基的单位渗水量。解：（1）Ua?0??W?0kPa

Ub?9.0??W?88.2kPa

9?1??Uc??18?4????W?137.2kPa8??

Ud?1.0??W?9.8kPaUe?0??W?0kPa

8??18?9??12?10?7m3/s9?24-1

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

（2）q?k?i?A?3?10?7?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

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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间应力。它是控制土的体积

气所传递的应力。4-2

我们把自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土体的非线性问题了。4-3

地下水下降

如产生了一个由于降水引起的应力增量表大面积沉降。地下水位长期上升力。(1)、若地下水位上升至基础底面以上形成浮力使地基土的承载力下降。(2)、地下水位上升黄土造成不良后果(3)、地下水位上升4-4

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。假设条件依据弹性理论中的圣维南原理。4-5和基底附加压力

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〞

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要原因。4-6

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?由于附加应力扩散分布

积相当大的范围之下。所以工程中(1)、考虑相邻建筑物时础底面高差的1-2倍

(2)、同样道理

控制距离a.(3)、应力和应变时联系在一起的计算深度〞用应