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土力学练习册（参考答案）习 题 一一、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: Cu5及Cc1 B: Cu5及Cc=0.10.3 C: Cu5及Cc=135能对土粒产生浮力的是（ B ） 。 A:结合水 B:重力水 C:毛细水 D:强结合水6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.二、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，不受重力作用而转移。 （ ）2与结合水不同的是重力水对水中土粒有浮托力。 （ ）3土的不均匀系数越大，表示土粒越不均匀。 （ ）4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。 （ ）5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。（ ）6级配良好的土的颗粒应该是较均匀的。 ( )7颗粒级配曲线越平缓,土的粒径级配较好。 ( )8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。 （ ）9无粘性土中的相对密实度越大,说明土越密实。 ( )10塑性指数可用于土的分类及其性质的评价。 （ ）11液性指数可判断粘性土的物理状态。 （ ）12指出下面某土样的试验报告各错在何处。 （ 塑限、液限 饱和度 ）13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。 1).A比B含有更多的粘粒或更多的亲水矿物。 ( )2).A比B更软。 ( ) 3).A的孔隙比比B大。 ( ) 三、简答1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。2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。四、计算1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=19.1kn/m3、水的重度w=10kN/m3.按各三相物理指标的定义计算下图中各括号的值。 2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、天然含水量w、干重度d、饱和重度sat、浮重度、孔隙比e及饱和度Sr。参考教学光盘第六讲例题23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：4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=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e0、厚度h0；夯实后的孔隙比e1、厚度h1 5某粘土的含水量w=36.4%, 液限WL=48%、塑限Wp=25.4%，要求：1).计算该土的塑性指标Ip；2).确定该土的名称；3).计算该土的液性指标IL；4).按液性指标数确定土的状态。 解：6某沙土的含水量w=28.5%、天然重度=19kN/m2、相对密度（比重Gs)ds=2.68.颗粒分析结果如表:要求：1).确定该土样的名称；2).计算该土的孔隙比和饱和度；3).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Sr=94%；3)饱和； 4）稍密）7某砂土的重度=17KN/m3，含水量w=8.6%，土粒重度s=26.5KN/m3。其最大孔隙比和最小孔隙比分别为：0.842和0.562，求该砂土的孔隙比e及相对密度Dr，并按规范定其密实度。解：习 题 二一、判断1达西渗透定律适应于任意水流状态。 （ ）2土的渗透系数大小只与土的孔隙结构有关。 （ ）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。 （ ）二、简答1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：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。2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。三、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。2)如该土层为细砂，渗透系数k =510-2mm/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=流速过水面积时间)。3).问题同2，但该土层为粉质粘土，渗透系数K =510-5mm/s,计算起始水头梯度i=0.005。解：2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cc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bb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。（单位：cm）解：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习 题 三一、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。二、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。（ ）2土层中由于毛细水位的上升，将会降低土层的自重应力。 （ ）三、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cz 大小，并绘出其分布图（提示：粘土层完全饱和）。2地基剖面图如图所示。 1）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？3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：x=10KPa，y=10KPa，z=40KPa，xz=12KPa。试求算：最大主应力1，最小主应力3，以及最大剪应力max？求最大主应力作用面与x轴的夹角？根据1和3绘出相应的摩尔应力圆，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。4根据图中所示的地质剖面图，请绘制AA截面以上土层的有效自重压力分布曲线。(注意土层尺寸)5地基表面作用1000kN的集中荷载时，试求离荷载作用点下方（z轴上）z=8.0m的M1 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。6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z是多少？ 7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。 答:79.77KPa8有一矩形均布荷载p0=250kn/m2，受荷面积为26m2 的矩形面积，试求O、B下方，深度分别为0、2m、4m、6m、8m、10m 处的附加应力，并绘出应力分布图。 答:zo分别为:250KPa;131.4KPa;60.3KPa;32.5KPa;19.8KPa;13.2KPazB分别为:125KPa;68.4 KPa;36.65KPa;23.0KPa;15.55KPa;11.1KPa 习 题 四一、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） 。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。5地基的沉降是由（ 附加应力 ）引起的。6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 ）。7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。二、选择填空1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=200 KPa; B: P1=200 KPa， P2=400 KPa C: P1=100KPa， P2=150 KPa三、判断1土的压缩模量可以用实验室的方法求得。 （ ）2土的压缩系数是常数。 （）3土的压缩系数和压缩指数都能表示土的压缩性。 （ ）4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。 （ ）5对于饱和砂土，不存在固结沉降问题。 （ ）6对于非饱和粘性土的地基沉降以瞬时沉降为主。 （ ）7对于固结沉降的计算常采用分层总和法。 （ ）四、简答简述分层总和法计算地基沉降时的分层原则？hi0.4b （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：qz5z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？分层原则：hi0.4b （b基础宽）不同土层接触面；地下水面；方向是由基底向下。计算各层分界面上的原存压力（土的自重压力）计算基底静压力计算基础中心线垂线上各层分界面处的zi确定压缩层底。计算压缩层底以上各层的平均原存压力和平均附加压力。求每层土的变形Si利用每层土的ep曲线,由 求 e1i；由 求e2i求出该层的变形:计算压缩层总沉降量五、计算1.一块饱和粘性土样的原始高度为20mm，试样面积为3103mm2，在固结仪中做压缩试验。土样与环刀的总重为175.610-2N，环刀重58.610-2N。当压力P1=100kPa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94.810-2N。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。 2. 某矩形基础尺寸为2.54.0m2，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。 (答：101mm)已知基础底面尺寸为5.6m4.0m，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=20.0kN/m3 。地表以下第一层（持力层）为细砂，厚度6.0m，1 =17.5kN/m3 ；第二层为粘土，厚1.6m，2 =1.0kN/m3 ，e1 =1.0，a=0.6MPa-1；第三层为卵石，厚5.0m。求粘土层的沉降。(答:28mm)4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=410-2 mm2/s，求荷载P施加后多长时间内沉降在理论上达到200mm。5某土样置于压缩仪中，两面排水，在用力P作用下压缩，经10min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？习 题 五一、选择填空1下面哪个试验的3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.二、判断1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。 ( )2土体破坏时,破裂面上的剪应力最大。 ( )3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。 （ ）4固结不排水剪切强度也称固结快剪强度。 （ ）5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。 （ )6干砂或饱和砂土需进行排水试验时，宜采用直剪仪。 （ ） 7饱和砂土进行不排水试验时，宜采用三轴仪。 （ ）8砂粒表面的滑动摩擦构成砂土抗剪强度的主体。 （ ）9颗粒之间的相互咬合作用主要产生于紧砂中。 （ ）10砂土结构受到剪切破坏后，颗粒将进行重新排列，此时所需的剪切能无论是紧砂还是松砂都存在。 （ ）11砂土在剪切过程中是否出现剪胀或剪缩，主要是取决于它的初始孔隙比。（ ）12在高压下砂土的抗剪强度与砂土的初始孔隙比无关。 （ ）13紧砂在剪切过程中有峰值。 三、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. 不排水剪或快剪 固结不排水剪或固结快剪 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? 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。 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。 排水剪或慢剪：施工期很长，荷载缓慢施加的情况。3简述影响砂土抗剪强度因素？颗粒的矿物成分、颗粒形状和级配沉积条件试验条件其它原因：初始孔隙比、围压；加荷速度等。4构成砂土强度有哪几个部分？砂粒表面的滑动摩擦构成砂土抗剪强度的主体；颗粒之间的相互咬合作用主要产生于紧砂中；砂土结构受到剪切破坏后，颗粒将进行重新排列，此时所需的剪切能无论是紧砂还是松砂都存在。5简述粘土强度来源？颗粒之间的粘聚力；克服剪胀作功而需付出的力；颗粒间的摩擦力。四、计算1 已知地基中某点受到大主应力1=600KPa，小主应力 3=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30 0的面上的正应力和剪应力。 2已知土样的一组直剪试验成果，在正应力为=100、200、300和400KPa时，测得的抗剪强度分别为 f =67、119、161和215kPa。试作图求该土的抗剪强度指标C、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100KPa，试问是否剪切破坏？(f 表示破坏时的剪应力) 解: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。 4 某条形基础下地基土体中的一点的应力为：z=250kPa、x=100kPa、xz=40kPa。已知土的=30，C=0，问该点是否剪切破坏?如 z 和x 不变，xz 增至60KPa，则该点又如何? 解：习 题 六一、填