土力学作业及参考答案

第1章作业参照答案P401-5:含水量44.34%；孔隙比1.20；孔隙度（率）54.54%；饱和密度1.77g/cm3；浮密度0.77g/cm3；干密度1.22g/cm3；饱和重度17.7kN/cm3；浮重度7.7kN/cm3；干重度12.2kN/cm31-8：天然孔隙比e=0.64；相对密实度Dr=0.57，中密。1-10：扎实地基干重度15.37kN/cm3，D=0.97>0.95，扎实合格。1-13：解：基坑体积土粒质量既有土料质量，则需要既有土料质量为：既有土料体积每立方米土料需要加水1-15：131.30cm3，粉质黏土，流塑。第二章作业补充2-3通过变水头试验测定某粘土的渗透系数k，土样横断面面积，长度，渗透仪水头管（细玻璃管）断面积，水头差从减少到所需时间。试推导变水头试验法确定渗透系数的计算公式，并计算该粘土在试验温度是的渗透系数k。解：变水头试验试验过程中水头差一直在随时间而变化，试验时，测记起始水头差，通过时间t后，再测记终了水头差，通过建立瞬时达西定律，即可推出渗透系数k的体现式。设试验过程中任意时刻作用于试样两端的水头差为，通过dt时段后，水头管中水位下降dh，则dt时间内流入试样的水量为式中，右端的负号表达水量随的减少而增长。根据达西定律，dt时间内渗流出试样的水量为根据水流持续原理，应有，于是得等式两边各自积分将此式中自然对数改用常用对数表达，得变水头试验法确定渗透系数的计算公式将试验有关参数代入，得该粘土在试验温度是的渗透系数k第三章作业教材3-1计算题3-1：计算并比较图3-1所示甲、乙土层中的自重应力区别，并绘制自重应力分布曲线。解：地面如下2m处竖向有效自重应力（地下水位处）土层甲：土层乙：地面如下4m处竖向有效自重应力土层甲：由于4m如下为不透水岩石土层乙：地面如下6m处竖向有效自重应力土层甲：土层乙：地面如下8m处竖向有效自重应力土层甲：土层乙：补充3-1．某矩形基础的埋深d=2m，基础面积为，地面处由上部构造传来施加于基础中心的荷载，地表下为均质粘土，土的重度，地下水水位距地表1m，土的饱和重度，求基底附加压力。解：在埋深范围内，水位以上土层厚度，水位如下土层厚度。该基础为中心受压基础，基底压力为基础底面处的自重应力则基底附加压力为补充3-2.已知某工程为条形基础，长度为l，宽度为b。在偏心荷载作用下，基础底面边缘处附加应力pmax=150kPa，pmin=50kPa。计算此条形基础中心点下深度为：0，0.25b，0.50b，l.0b，2.0b，3.0b处地基中的附加应力。参照答案100kPa，96kPa，82kPa，55.2kPa，30.6kPa，20.8kPa第4章作业及参照答案1.有一矩形基础，，如图所示。基础长度L为4m，宽度B为2.5m，埋置深度d为1m，埋置深度范围内的土体容重18kN/m3，作用在基础顶面中心荷载F等于920kN。地基土分层如图所示，土的压缩性如图表所示。若地下水位距离基础底面1m处试求基础中心点的沉降量。参照答案：s=90mm，详解略。2.设某粘土层的厚度为8m，表面作用有大面积均布荷载，设荷载瞬时加上。若土层的初始孔隙比e0为0.9，压缩系数a为0.25MPa－1，渗透系数k为17mm/year。试问:(1)加荷一年后，基础中心点的沉降量为多少？(2)当基础的沉降量到达最终沉降量的二分之一时需要多少时间？解：（1）无限均布荷载，粘土中附加应力沿深度均匀分布，即：粘土层最终沉降量：固结系数：查表，双面排水，，得到对应的固结度为则t=1年时的沉降量：（2）由固结度定义，得St=6.3cm由，，查表得Tv=0.2因此：3.矩形基础，基础长度L为2m，宽度B为2m，埋置深度d为2m，地基承载力原则值fak=185kPa，基底附加应力P0=185kPa，按照《建筑地基基础设计规范》，求地基变形计算深度zn=4.5m内地基最终变形量为多少。解（环节略）：查表得ψs为1.3S=1.3×(50.5+29.7+1.1)=106mm第5章作业及参照答案1.摩尔强度包络线：土体发生剪切破坏时，剪切破坏面上的剪应力是该面上的法向应力的函数，这个函数在坐标中是一条曲线，该曲线称为莫尔包线。2.应变硬化：土体开始屈服后来，屈服点的位置不停提高，土体可以承受更大的应力，这种现象称为应变硬化。3.砂土液化：在饱和砂土中，由于振动引起颗粒的悬浮，超静孔隙水压力急剧升高，直到其孔隙水压力等于总应力时，有效应力为零，砂土的强度丧失，砂土呈液体流动状态，称为液化现象。4.简述土抗剪强度的来源及影响原因。答：根据莫尔一库伦强度理论，土的抗剪强度来源于两部分：摩擦强度（或）和粘结强度（或c‘）。摩擦强度包括两部分：一是颗粒之间因剪切滑动时产生的滑动摩擦，另一是因剪切使颗粒之间脱离咬合状态而移动所产生的咬合摩擦。摩擦强度取决于剪切面上的正应力和土的内摩擦角，内摩擦角是度量滑动难易程度和咬合作用强弱的参数，其正切值为摩擦系数。影响内摩擦角的重要原因有密度，颗粒级配，颗粒形状，矿物成分，含水量等，对细粒土而言，还受到颗粒表面的物理化学作用的影响。一般认为粗粒土的粘结强度等于零。细粒土的粘结强度由两部分构成：原始粘结力和固化粘结力，原始粘结力来源于颗粒间的静电力和范德华力，固化粘结力来源于颗粒间的胶结物质的胶结作用。5.设砂类土地基中某点的大主应力，小主应力，砂土的内摩擦角，粘聚力c=0，试判断该点与否破坏？（至少使用2种措施）6．某饱和粘性土由固结不排水试验测得的有效抗剪强度指标为，。（1）假如该土样受到总应力和的作用，测得孔隙水压力为，则该试样与否会破坏？（2）假如对该土样进行固结排水试验，围压，问该样破坏时应施加多大的偏压？解：试样受到的有效应力分别为：与共同作用使土样处在极限平衡状态的有效大主应力为：因故该土样会发生破坏。（2）对于固结排水试验，有效应力和总应力相等，即，由此可得试样破坏时的大主应力：则得该试样破坏时应施加的偏压第6章作业及参照答案6-1某条形基础置于一均质地基上，宽3m，埋深1m，地基土天然重度18.0kN/cm3，天然含水量38%，土粒相对密度2.73，抗剪强度指标，c=15Kpa，问该基础的临塑荷载Pcr、塑性荷载P1/3、P1/4各为多少？若地下水位上升至基础底面，假定土抗剪强度指标不变，其Pcr、P1/3、P1/4有何变化？解：根据，查表可得：则：地下水位上升至基础底面，不会对承载力系数产生影响，此时r必须取有效重度本题解析：从比较可知，当地下水位上升至基底面时，地基的临塑荷载没有发生变化，地基的塑性荷载（临界荷载）减少，不难看出，当地下水位上升到基底以上时临塑荷载也将减少，由此可知对工程而言，做好排水工作，防止地表水渗透地基，对保证地基的承载力具有重要的意义。第8章土压力与挡土墙设计习题集参照答案1.某挡土墙墙高，墙背直立、光滑，填土面水平，墙后填土共分两层，每层厚度3m。上层土的物理力学性质指标:，。下层土的物理力学性质指标:，。分别求积极土压力、被动土压力及其作用点位置，并绘出土压力分布图。解：（1）求积极土压力上层填土底面处的积极土压力强度为临界深度下层填土顶面和底面处的积极土压力强度分别为积极土压力积极土压力作用点距墙底的距离za为积极土压力分布图如例图1所示。（2）求被动土压力上层填土顶面和底面处的被动土压力强度分别为下层填土顶面和底面处的被动土压力强度分别为被动土压力积极土压力作用点距墙底的距离zp为例图1积极土压力分布例图2被动土压力分布被动土压力分布图如例图2所示。例图1积极土压力分布例图2被动土压力分布2某挡土墙墙高，墙背直立、光滑，填土面水平，墙后填土为无粘性土，其物理力学性质指标:，，。地下水位在填土表面下的深度，水位以上填土的含水量。求墙后土体处在积极土压力状态时墙所受到的总侧压力，并绘出侧压力分布图。解：墙所受到的总侧压力包括积极土压力和水压力（1）求积极土压力水位面以上填土的的重度水位面如下填土的的重度水位面处的积极土压力强度为墙底面处的积极土压力强度为积极土压力积极土压力作用点距墙底的距离za为（2）求水压力水压力水压力作用点距墙底的距离（3）求总侧压力侧压力侧压力作用点距墙底的距离例图6-5积极土压力、水压力、总侧压力及其作用点位置积极土压力、水压力、总侧压力及其作用点位置见例图6-5.例图6-5积极土压力、水压力、总侧压力及其作用点位置3某砌体重力式挡土墙墙高，填土面水平，墙后填土为无粘性土，其物理力学性质指标:，。砌体重度，填土对墙背的摩擦角，基底摩擦系数，地基承载力设计值。试按等腰梯形断面设计此挡土墙。（设计时一直认为墙身强度足够，不进行墙身强度验算。积极土压力系数见表1）积极土压力系数表表10.3570.2970.2450.4380.3770.3220.5430.4790.4220.2910.2320.1820.2310.1740.128解：（1）初步确定挡土墙断面尺寸重力式挡土墙墙顶和墙底确定为水平面，因砌体构造墙顶宽度不不不小于0.5m，取为；墙底宽度可取，取为；对等腰梯形断面，根据墙顶和墙底宽度，确定墙面和墙背坡度为1:0.16，墙背为俯斜墙背，墙背倾角为正，按下式确定：（2）挡土墙自重及重心挡土墙自重自重重心距墙趾的距离：（3）计算土压力查表并求