土力学与地基基础课后习题答案.doc

1.10何谓不良地质条件？为什么不良地质条件会导致建筑工程事故？工程地质条件即工程活动的地质环境，它包括岩土类型及性质、地质构造、地形地貌、水文地质、不良地质现象和天然建筑材料等方面，是一个综合概念。 不良地质条件这是指对工程程建设有影响的地质条件，根据工程地质条件的定义，不良地质条件包括：岩土体复杂，具有特殊性；结构面发育；地形地貌复杂；水文地质条件复杂；各种不良地质作用及其形成的灾害；天然建材的缺乏或距离太远或质量太差、人类工程活动对场地地基影响大等等。陈希哲编著的土力学地基基础教材中列出的断层、节理、滑坡、河床冲淤、岸坡失稳、河沟侧向位移等等都是不良地质条件的具体类型。不良地质条件对建筑物、场地、地基及周边环境等构成威胁和危害，它影响到建筑物的整体布局、成本、工期、设计和施工方法。 2.2解：运用已知条件，按照土的三相关系，求出三相值，再按照各个参数的定义求得参数已知：天然密度=m/v=1.84 g/cm3；土粒比重gs=ms/vs=2.75；水位以下饱和度sr= vw/vv=1假设v=1 cm3；则：m=1.84g； ms=2.75vs；ms+mw=1.84；w=1 g/cm3；数值上mw=vw有 2.75vs+vw=1.84 vs+vw=1 解上述方程组得：vs =0.48；vw=0.52= vv；故：mw=0.52g；ms=2.75vs=1.32g；天然密度=m/v=1.84 g/cm3；干密度d=ms/v=1.32 g/cm3；饱和密度sat=(mw+ms+vaw)/v=(0.52+1.32+01)/50=1.84 g/cm3；天然含水率=mw/ms=0.52/1.32=0.394=39.4%孔隙比e=vv/vs= 0.52/0.48=1.08孔隙度n=vv/v=0.52/1=0.52=52%饱和度sr= vw/vv=12.3解：运用已知条件，按照土的三相关系，求出三相值，再按照各个参数的定义求得参数已知：干密度d=ms/v=1.54 g/cm3；土粒比重gs=ms/vs=2.71；天然含水率=mw/ms=0.193假设v=1 cm3； 则：d=ms/v=1.54 g/cm3； 有：ms=1.54g； 土粒比重gs=ms/vs=2.71 有：vs=0.568 cm3；天然含水率=mw/ms=0.193 有：mw =0.287g，w=1 g/cm3，vw=0.287cm3；m= ms+ mw=1.54+0.287=1.827gvv=v-vs=1-0.568=0.432 cm3；va=vv-vw=0.432-0.287=0.145 cm3；天然密度=m/v=1.827/1=1.827 g/cm3；干密度d=ms/v=1.54 g/cm3；饱和密度sat=(mw+ms+vaw)/v=(0.287+1.54+0.1451)/1=1.972 g/cm3；天然含水率=19.3%孔隙比e=vv/vs= 0.432/0.568=0.76孔隙度n=vv/v=0.432/1=0.432=43.2%饱和度sr= vw/vv= 0.287/0.432=0.66又已知wl=28.3%；wp=16.7%；=19.3%；所以：ip= wl- wp=28.3-16.7=11.6；大于10，小于17，所以为粉质粘土。il=（w- wp）/（wl- wp）=（19.3- 16.7）/（28.3-16.7）=0.22，位于00.25之间，硬塑2.8解：已知：土粒比重gs=ms/vs=2.70； 干密度d=ms/v=1.66 g/cm3；饱和度sr= vw/vv，分别为0和0.60假设该土样v=1 cm3；有：干密度d=ms/v=1.66 g/cm3；ms=1.66g；土粒比重gs=ms/vs=2.70；vs=ms/2.7=0.615 cm3；vv=1-vs=1-0.615=0.385 cm3；饱和度sr= vw/vv，提高到0.60：vw/vv=0.6，vw=0.6vv=0.60.385=0.231 cm3；mw=0.231g， m= ms+ mw=1.891g，湿砂的含水率和密度分别为：天然密度=m/v=1.891/1=1.891 g/cm3；天然含水率=mw/ms=0.231/1.66=0.139=13.9%3.1解：不透水层顶部，则计算上覆全部水土压力。透水层顶部则计算有效自重应力。填土h1=1.5m，1=18粉土h2=3.6m，2=19.4中砂h3=1.8m，3=19.8坚硬整体岩石水位3.3解：条形基础，求基底下深度分别为0、0.25b、0.5b、1b、2b、3b处附加应力。 a b c d o e f 50 150条基宽度 bab=50kpa； cd=150kpa； df=be=100kpa； ae=cf=50kpa；梯形abcd=bdfe+cof-aofbdfe中点0：p98面表3-5，p=100kpa，x=0,z/b分别为：0：=1，p=1100=100kpa0.25b：=0.96，p=0.96100=96kpa0.5b：=0.82，p=0.82100=82kpa1b：=0.552，p=0.552100=55.2kpa2b：=0.306，p=0.306100=30.6kpa3b：=0.208，p=0.208100=20.8kpacof角点0：地基规范p116面表k.0.2，p=50kpa,查情况1：三角形荷载宽度只有条形基础宽度一半，条形基础基底下深度分别为0、0.25b、0.5b、1b、2b、3b处分别相当于三角形的0、0.5b、1b、2b、4b、6b0：=0，p=050=0kpa0.5b：=（0.0269+0.0259）/2=0.0264，p=0.026450=1.32kpa1b：=0.0201，p=0.020150=1kpa2b：=0.0090，p=0.009050=0.45kpa4b：=（0.0046+0.0018）/2=0.0032，p=0.026450=0.16kpa6b：=（0.0018+0.0009）/2=0.0014，p=0.001450=0.07kpaaof角点0：三角形荷载宽度只有条形基础宽度一半，条形基础基底下深度分别为0、0.25b、0.5b、1b、2b、3b处分别相当于三角形的0、0.5b、1b、2b、4b、6b0：=0，p=050=0kpa0.5b：=（0.0269+0.0259）/2=0.0264，p=0.026450=1.32kpa1b：=0.0201，p=0.020150=1kpa2b：=0.0090，p=0.009050=0.45kpa4b：=（0.0046+0.0018）/2=0.0032，p=0.026450=0.16kpa6b：=（0.0018+0.0009）/2=0.0014，p=0.001450=0.07kpa实际上，两个三角形正好抵消，所以：条形基础基底下不同深度处的附加应力分别为：0：=1，p=1100=100kpa0.25b：=0.96，p=0.96100=96kpa0.5b：=0.82，p=0.82100=82kpa1b：=0.552，p=0.552100=55.2kpa2b：=0.306，p=0.306100=30.6kpa3b：=0.208，p=0.208100=20.8kpa 3.5解：压力单位化为mpa，取100、200kpa及对应的孔隙比e计算。3.9解：基底压力=（8000+3600）/（1010）=116kpa,基底附加应力=116-202-104=36kpa书中答案为0，错误，可按照规范法计算沉降量。过程略。如果改为基础荷载和基础自重一共8000kn，则基底压力=8000/（1010）=80kpa,基底附加应力=80-202-104=0kpa所以，为应力完全补偿基础，没有沉降。3.10解：2m4m宽4m5.6m6m填土1.6m5.6m粘土卵石4m第一步：求基底附加压力p0。上部结构重量f=6600kn，基底以上无地下水，故基础自重g=205.642=896 kn基底压力p=(f+g)/a=（6600+896）/（5.64）=335 kpa基底附加压力p0=p-1d=335-17.52=300 kpa第二步：求基础中点以下粘土层顶、底面的附加应力。把矩形基础分为四个面积相等的小矩形。粘土层顶面在基底下z=4m，土层底面在基底下z=5.6m。粘土层顶面：l/b=2.8/2=1.4，z/b=4/2=2，查表3.3，=0.1034，1=4p0=124 kpa粘土层底面：l/b=2.8/2=1.4，z/b=5.6/2=2.8，查表3.3，=0.0649，2=4p0=78 kpa所以粘土层受到的附加应力平均值为（124+78）/2=101kpa，根据题目给定的条件，粘土层孔隙比为1，压缩系数为0.6，按照教材p102面公式3.16计算粘土层沉降。 注意：将附加应力单位kpa换算成mpa，土层厚度1.6m换算成1600mm。3.13解：首先根据地基规范法规定，求变形计算深度：p110公式3.43，本例b=2m。zn=b(2.5-0.4lnb)=4.45m 由此可见，计算深度近似等于第二层土的厚度（4.4m），因此，本例可取第二层土为主要压缩层。第二步：求基底附加压力p0。上部结构重量f=576kn，基底压力p=f/a+gd =576/（22）+201.5=174 kpa基底附加压力p0=p-1d=145-171.5=148.5 kpa第三步按照表格，分步骤计算沉降，查p107表3.12的平均附加压力系数平均值l/bz/b2/2=10/2=01014.4/2=2.20.4144.40.414=1.821690.2mm本例为均质土第五步：求压缩模量当量值，本例为均质土，可取土层压缩模量3mpa。第六步：求沉降计算经验系数，按照压缩模量当量值3mpa查p106，表3.11，内插得s=1.37第七步：最终沉降量s=ss=123.5mm4.2解：max=250kpa，即应力圆的半径值。2=90度，故=45度，题目给定条件应该是与小主应力作用面，即大主应力分布方向的夹角为30度。100200300400600 kpa100200300kpa13max2max4.5解：=c+tg=100+tg30=100+0.5774因为=170，f=c+tg=100+tg30=100+0.5774=198kpa=37度，法线剪切面=370o=170kpa把o=170kpa分解成垂直于剪切面的正应力和平行于剪切面的剪应力。正应力=ocos37=136kpa；剪应力=osin37=102kpa。因为：f=c+tg=100+tg30=100+0.5774因为=136，极限状态下f=c+tg=100+tg30=100+0.5774=178.5kpa 实际上该剪切面上的剪应力为102kpa，小于临界极限剪应力f，故不会剪切破坏。4.8解：本题采用作图法，过程同教材p157例题4.3。此处略。总应力法采用四组1和3，以（1+3）/2为圆心（圆心在横轴轴上），以（1-3）/2为半径，作应力圆，四个应力圆包线即为所求极限抗剪强度线。据此线确定总应力法的粘聚力和内摩擦角。有效应力法采用四组1-u和3-u，以（1-u）+（3-u）/2为圆心（圆心在横轴轴上），以（1-u）-（3-u）/2为半径，作应力圆，四个应力圆包线即为所求极限抗剪强度线。据此线确定有效应力法的粘聚力和内摩擦角。4.10解：内摩擦角为15度，查教材表4.4得：nd=2.3，nc=4.85pcr=nddd+ncc=