土力学计算题类型

1三、计算题共70分第一章土的物理性质题型一直接或间接求三相指标如习题18，112两种求法原始概念方法；按推导公式。要求三相图；死记10个指标及其概念；会推导所有推导都起源于3个基本指标。原始概念方法一般不这样做，实在没办法才用此法1在某住宅地基勘察中，已知一个钻孔原状土试样结果为土的密度18G/CM3，土粒比重GS27，土的含水量W180。求其余物理性质指标。土颗粒水气体SMWMMAVWVSVVVV0WM土颗粒水气体解3CM1V令3G/C80令WS1WS018M令G80M令S1528G2750SW2或者得到WS018MSW15207MG3W0275CMVSG3SC5602710令以下求其余物理性质指标705643SVVE令3SVCM450VWA162令6320457VWRVS令SDG/CM13DKN/M251令WASWSATGC9608V令3STKN/693ATW19K/令V1N令3按推导公式求解2某土样，已知其土粒比重GS27，含水量W12，容重195KN/M3。试确定该土样的孔隙比E、干容重D和饱和度SR。10分直接告诉3个最基本的指标3某工程地基勘察中，取原状土50进行试验，现测得土重为952G，烘干后的重量为CM3750G，土粒的比重267。试确定该土样的天然含水量、孔隙比、饱和度、天SWESR然重度、干重度、饱和重度、浮重度。（说明计算时水的重度取为10DSATW）（本题15分）先求3个或2个最基本的指标再求其他指标详KNM/3细方法如习题18习题18有一块体积为60CM3的原状土样，重105N,烘干后085N。已只土粒比重（相对密度）267。求土的天然重度、天然含水量、干重度D、饱和重度SAT、浮重SGW度、孔隙比E及饱和度SR。分析及求解由W和V可算得，由WS和V可算得D，加上GS，共已知3个指标，故题目可解。363KN/M517051363SD/248V3WSWSK/76107SSGG5238501SW840117261SE78406235SEGWSR注意1使用国际单位制；2W为已知条件，W10KN/M3；3注意求解顺序，条件具备这先计算；44注意各的取值范围。4某同学取土进行试验，得到的数据如下表所列2010质量（G）环刀容积（CM3）环刀环刀土烘干后的土比重塑限（）液限（）100552351302721937（1）计算土的密度、含水量、塑性指数、液性指数。（2）通过进一步的计算，分析说明试验数据是否可能有误。（本题15分）解（1）（2分）3235180G/CM（2分）46W（2分）P37198I（2分）L0（2）（3分）S11384671092WGE（2分）2950SRS数据正确。（2分）题型二加水或加土如习题110，111经常出类似题5用某种土填筑路堤，每层填土的厚度为05M。已测得土粒的26，夯实前土的容SG重，含水量；夯实后，要求土的干重度达到，试3/16MKN15WD3/218MKN计算刚好满足该要求时，每层填土夯实后的厚度。（计算时水的重度取为10）W习题111用某种土筑堤，土的含水量15，土粒比重GS267。分层夯实，每层先填05M，其重度等16KN/M3，夯实达到饱和度85后再填下一层，如夯实时水RS没有流失，求每层夯实后的厚度。解分析压实前后WS、VS、W不变，如设每层填土的土颗粒所占的高度为HS，则压实前后HS不变，于是有521SEHH由题给关系，求出910650721SWE4781S2RSG代入（1）式，得M38059101122EHH20091填土的土粒比重为27。碾压前的重度为155KN/M3，含水量21，厚度04M；碾压后的重度为195KN/M3，含水量为19。试计算（1）碾压后的土层的厚度H2；（2）碾压后的土的干重度、饱和度；（3）碾压前的每1M3填土经碾压后水的流失量MW（KG）。（说明计算时水的重度取为10KN/M3，重力加速度取为10M/S2）（本题14分）解（1）碾压前（2分）1S1217105WE碾压后（2分）2S2964（3分）221064701MEH（2）（2分）3SD28KN/1（2分）SR297064WGSE（3）（3分）1191506KGM6取100CM3的原状土进行试验，测得土的质量为182G，烘干后的质量为160G，土粒比重27。现用该土作填料，假设在整个施工过程中水、土无流失现象，试计算（1）为达到20的最优含水量，每1000KG土中需加多少KG的水（2）若要求填好夯实后土的干重度达到175KN/M3，试计算3000M3需多少M3的原6状土。（本题15分）7原状土的密度为182G/CM3，含水量为135，土粒比重为267。现取该土作填料，试计算（1）为达到18的最优含水量，每1000KG土中需再加多少KG的水（2）若要求压实后土的干密度达到175G/CM3，1000M3压实土需多少M3的原状土（3）当填土的含水量为18时，其最大干密度能否达到185G/CM3为什么（本题15分）习题110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，试问每1000KG质量的土料应加多少水解分析加水前后MS不变。于是加水前（1）105SS加水后（2）W1M由（1）得，代入（2）得KG95SKG295注意土料中包含了水和土颗粒，共为1000KG，另外，。S另外要注意级配、液性指数、塑性指数及其土的分类。7第二章及第三章土的渗透性及渗流土和地基中的应力及分布方法室内试验；现场试验题型一直接求水头水压如习题23习题23如图216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）已土样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005CM/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。加水ABC30土样1土样2图216习题23图（单位CM）解（1）以CC为基准面，则有ZC0，HWC90CM，HC90CM（2）已知HBC30HAC，而HAC由图216知，为30CM，所以HBC30HAC03309CMHBHCHBC90981CM又ZB30CM，故HWBHBZB813051CM（3）已知K2005CM/S，Q/AK2I2K2HBC/L20059/300015CM3/S/CM20015CM/S8（4）I1HAB/L1（HACHBC）/L1（309）/3007，而且由连续性条件，Q/AK1I1K2I2K1K2I2/I10015/070021CM/S2如图所示，基坑底部以下承压水层的孔隙水压为50KPA，粉质粘土层1及粉质粘土层2的渗透系数分别为6104CM/S、8104CM/S，通过降水，使地下水位保持在坑底以下03M，试计算土层1、2的水力梯度及A点（土层分界处）的孔隙水压。（本题12分）粉质粘土粉质粘土承压水粗砂03M地下水位压力水头高5基坑坑底32010如图所示，砂土层厚度H4M，其内赋存承压水。抽水井的半径R004M，当抽水量Q12M3/H时，井内水位的高度保持在H035M。若已知砂土的渗透系数K12104M/S，假设黏土、基岩均为不透水层。试计算（1）距抽水井RR16M处的水力梯度I1；（2）水位的高度H1。（本题10分）砂土黏土基岩H0R0H抽水井观测孔H119解（1）（4分）12QVAKIHR1412/3601822QIRK（2）11001402/360LNLN30M21RRHIDDKR（5分）（1分）1065M题型二第2章结合第3章有效应力求水头水压及应力3如下图所示，水由底部流经土样后从顶部溢出，土样的饱和重度为19。在A3/MKNA及CC处各引一测压管，现测得CC处管内的水柱高，试问AA处的水柱CH65高为多少该截面处的竖向有效应力为多少（计算时水的重度取为10）HW/3（本题6分）溢出C20MCH3AA42009如图所示，在砂土层中承压水的作用下，地下水通过粉质黏土2、粉质黏土1渗入坑中。粉质黏土层1的饱和重度为195KN/M3，渗透系数为2105CM/S；粉质黏土层2的饱和重度为198KN/M3，渗透系数为3105CM/S。测得坑中水位高度为15M，土层1与土层2交界处测压管中的水位高度如图所示。试计算土层2底面处（1）水位高度H；（2）竖向有效应力。（本题10分）Z1015M2粉质黏土粉质黏土砂土36MH解（1）（2分）361504I因流量相等，故有（2分）1VKI（2分）55212/367IK（2分）536MHIH（2）（2分）ZW1SAT2SATW0KPAH5图示基坑的深度为66M，以水泥土桩作为挡土及挡水结构。通过抽水使坑内地下水位保持在坑底。细砂在水位以上的重度为172KN/M3，水位以下的重度为185KN/M3。试计算（1）为保证不发生渗流破坏，水泥土桩所需的最小入土深度TMIN；2入土深度T3M时，桩后A点的孔隙水压力及竖向有效应力。（说明计算时水的重度取为10KN/M3）（本题12分）水泥土桩坑底8M6MT细砂11题型三第三章结合第四章求变形参考第四章12第四章地基的沉降计算题型一EP求变形（直接K；查K；告知自重应力；告知附加应力）1图示条形基础，基础底面以上为杂填土，其重度为16KN/M3；基底以下为粉质粘土，其重度为18KN/M3，压缩试验结果如下表所示。现采用分层总和法计算地基沉降各分层的厚度均为12M，基底净压力所产生的竖向应力如图中所示，试计算第3层的压缩量。Z（本题12分）粉质粘土的EP试验结果KPAP020406080100120140160180E080765074072507107069106830676067110KPA2M3M地面8杂填土粉质粘土64220093如图所示的矩形基础。为满足地坪标高的要求，结构完成后，再填筑10M厚的土，其重度为16KN/M3。粉质黏土的重度为18KN/M3，其压缩试验结果如下表所列。PKPA020406080100120140160180E0800076507400725071007000691068306760671已知基础底面尺寸为36M30M，基底压力（填筑后）为120KPA。现采用分层总和法计算沉降。（1）试分析说明计算基底净压力时是否应扣除填土产生的自重应力计算地基原存应力时是否应加上填土产生的应力（2）计算层的压缩量。（本题17分）13矩形均布荷载角点下应力系数表（A/B12时）Z/BKZ/BK00025010018502024912016304024214014206022816012408020818010820119已知基础底面尺寸为48M40M，基底压力P120KPA，土层组成如图所示，其中饱和黏土的压缩特性如下表所列PKPA020406080100120140160180200E1151088078070306510612059305805740568（1）计算饱和黏土在100KPA200KPA段的压缩系数及压缩模量。（2）按分层总和法计算分层的压缩量。自重应力沿深度的分布如图中所示。（3）若固结试验时饱和黏土试样（高度2CM，上、下均放透水石）10分钟时的固结度为65，试计算地基饱和黏土达到同样固结度时所需的天数及此时地基的沉降量（已知层、的最终压缩量分别为11MM及61MM，密实卵石层的压缩量可忽略不计）。（本题18分）解（1）（2分）112V083MPAEAP（2分）1SV9EZ/BKZ/BK000250100185020249120163040242140142060228160124080208180108矩形均布荷载角点下应力系数表（A/B12时）地面中砂饱和黏土0132密实卵石28KPA50473A96KP自重应力4M6MM地面填土粉质黏土12M40314（2）基底净压力（1分）注意1、“基底净压力”092KPAPH，（2分）/1AB/21/406ZB8137KPAZ注意2、公式注意3、公式,ZZKP,ZB，（2分）/K25946ZZ1279PAZ（1分）Z68KZQ21073E（1分）23A（3分）127MESH（3）100天（2分）21HTT2VCTTH（2分）76568S题型二表面附加土层求压缩量地基的地层分布如图所示。已知粉质粘土的重度为17KN/M3，粘土的重度为18KN/M3。因大面积堆放货物而在地表产生50KPA的均匀满布荷载，试计算在此荷载作用下粘土层的压缩量（粘土的压缩试验结果如下表所示）。（本题14分）粘土的EP试验结果KPAP020406080100120140160180E09000865084008250810080007910783077607712M05粉质粘土粘土粉质粘土KPA15矩形均布荷载角点下应力系数（部分）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地基的土层分布如图所示。粉质黏土、黏土的重度分别为175KN/M3、185KN/M3，黏土的压缩试验结果如下表所示。若在地表填筑厚3M、重度17KN/M3的填土，试按分层总和法计算黏土层因填土产生的压缩量（计算时，黏土不需再进行分层）。（本题12分）基岩04M2粉质黏土黏土黏土的EP试验结果16KPAP020406080100120140160180E0900086508400825081008000791078307760771解（1分）173KPAQ黏土层（2分）Z015Z01KA2（2分）073PZQ10854KPAZQ（2分）1Z018E（2分）9KAZ21（3分）1213MESH5如图所示的矩形基础。为满足地坪标高的要求，结构完成后，再填筑10M厚的土，其重度为16KN/M3。粉质黏土的重度为18KN/M3，其压缩试验结果如下表所列。PKPA020406080100120140160180E0800076507400725071007000691068306760671已知基础底面尺寸为36M30M，基底压力（填筑后）为120KPA。现采用分层总和法计算沉降。（1）试分析说明计算基底净压力时是否应扣除填土产生的自重应力计算地基原存应力时是否应加上填土产生的应力（2）计算层的压缩量。（本题17分）地面填土粉质黏土12M40317矩形均布荷载角点下应力系数表（A/B12时）题型三饱和土层固结沉降量20084地基的土层情况为上部为厚2M的细砂，重度172KN/M3，压缩模量为15MPA；其下为厚3M的饱和粘土层，重度195KN/M3，压缩试验（土样高度2CM）结果如下表所示，且固结度达到90所需的时间为25分钟；粘土层下面为基岩（不透水）。为减小使用期间的沉降量，计划对地基进行堆载预压。地表堆载可看作P90KPA的均匀满布荷载，试计算粘土层达到90固结度时地基的沉降量及所需的天数。（本题17分）（说明计算粘土层的压缩量时，自重应力用饱和重度计算。）饱和粘土的EP试验结果KPAP020406080100120140160180E1100095008300730065306040575056005500543解细砂的压缩量（3分）3S9021M5PSHE砂砂饱和粘土120734KPAQ952（2分）16076E（2分）61A253（3分）12078MESH粘粘（2分）9096S砂粘固结度相同，则时间因数相等，故（3分）V12CTH（2分）221356HTT天6如图所示，饱和粘土层1、2为同一种土（假设附加应力相等时所产生的变形相等），Z/BKZ/BK00025010018502024912016304024214014206022816012408020818010818固结系数CV20107M2/S。在突加均匀满布荷载作用下，地基的瞬时沉降为15CM，60天后地基的沉降达到11CM，试确定（1）该地基的最终沉降量；（2）粘土层2的固结度达到90需多少天（本题14分）（计算所需UTV关系附在试卷最后）3M粘土层2砂土层不透水层粘土层17某饱和粘土层厚5M，其上部为中砂层，下部为不透水的岩层。从粘土层中取土样进行压缩试验，土样厚2CM，两天后其固结度达到50。试计算在满布均匀荷载作用下，粘土层要达到同样的固结度，需要多少天（提示U相等，则TV相等）10分固结度与时间因数关系（）101520253035404550VT000800190031005000710097012601600190（）556065707580859095V0238028703630403049005670700084811258某货场场地的土层由上到下为（1）杂填土厚2M，重度156KN/M3；（2）中砂厚25M，重度175KN/M3；（3）饱和黏土厚15M，重度195KN/M3，相应的压缩试验结果如下表所列；（4）完整基岩。使用前先将上部2M厚的杂填土挖掉，所堆货物可简化为P80KPA的均匀满布荷载。（1）按分层总和法计算在该荷载作用下黏土层的最终压缩量（计算时，饱和黏土分为1层，并采用饱和重度）；（2）若固结试验时饱和黏土试样（高度2CM，上、下均放透水19石）10分钟时的固结度50，试计算黏土层固结度达到95所需的天数。（UTV的关系见下表）（本题16分）饱和黏土压缩试验结果PKPA020406080100120140160180E1150100008800780070306540625061006000596固结度与时间因数关系U（）101520253035404550TV000800190031005000710097012601600190U（）556065707580859095TV023802870363040304900567070008481125第五章土的抗剪强度1地基土的粘聚力为25KPA，内摩擦角为27O。按弹性理论确定出自重及带状荷载在地基中一点产生的应力为X48KPA，Z120KPA，XZ25KPA。（1）计算该点的大、小主应力；（2）若保持小主应力不变，试计算使该点发生破坏所需的大主应力为多少（3）在1所给的应力状态下，该点是否已发生了破坏（本题10分）2取某种土做压缩试验，法向压力P0100KPA时，试样高25CM，孔隙比E0075，P1200KPA时，孔隙比E1055。计算该土样在P0P1过程中的压缩量S。10分3某粘性土作单轴压缩试验时，其极限垂直压力为220KPA。作三轴试验时，围压P为200KPA，当垂直压力11P3加到500KPA时，土样被剪坏。试确定该土样的和C值。15分3取粘性土试样进行直剪试验。当竖向压力为100KPA时，其抗剪强度为5449KPA；竖向压力150KPA时，抗剪强度为7074KPA。试确定该粘土的C、并计算第2次加载破坏时最大剪应力面上的剪应力及正应力。（本题12分）2020105取黏性土试样进行直剪试验，土样的截面积为60CM2。第1组竖向压力为600N时，土样破坏时所对应的水平推力为26472N；第2组竖向压力为900N时，土样破坏时所对应的水平推力为32958N。试确定（1）该黏性土的C、值；（2）第2组试验中土样破坏时的最大主应力及其作用面与水平面的夹角。（本题12分）解（1）对第1个土样601KPA264712KPA0对第2个土样（2分）9539583根据库仑定律（4分）（2分）410TAN593C125KPAC（2）大主应力（3分）1TA80ACOS作用面与水平面（剪切破坏面）的夹角为。（1分）OO4525通过三轴试验确定黏性土的强度指标。第1个土样初始的1150KPA，360KPA，之后围压减小到4207KPA时土样发生破坏；第2个土样初始的1200KPA，390KPA，围压减小到6789KPA时土样发生破坏。试确定（1）该土的黏聚力C及内摩擦角；（2）若取该土做单轴试验，试计算它能承受的极限竖向压力（KPA）。（本题15分）21第六章天然地基承载力题型一直接求承载力桥梁、房建1图示基础置于砾砂层上，其底面为3M3M的矩形，已知粘土,83KNM/，0PA1025砾砂W18，E05S73/，446试按桥规确定地基容许承载力。（提示）（10分）0123KBKH注意1、数据不要弄错了2、要会适当计算。题型二求承载力桥梁、房建后验算20103如图所示的矩形基础，底面尺寸为32M25M，埋深23M，基础所受的荷载为竖向力P1650KN，弯矩M300KNM。土层及相应指标如下填土重度163KN/M3，基本承载力150KPA，宽度修正系数K10，深度修正系数K215；黏土重度172KN/M3，基本承载力180KPA，宽度修正系数K10，深度修正系数K225；中砂重度185KN/M3，基本承载力250KPA，宽度修正系数K12，深度修正系数K24；（1）计算上述荷载作用下基础底面下的最大压力P1。（2）判断基础底面与土层是否会脱离。（3）验算P1是否满足P1的要求。（提示）（本题12分）023KBKH地面4M粘土砾砂基础22地面中砂黏土填土1M232MPM解（1）1222765KPA16500650319432/3PPMAW（4分）（2）不会脱离。（2分）3594KA（3）（1分）18N/M（1分）B（2分）025KPA124K3685KPABH不满足P1的要求。（2分）注意建筑规范方法第七章土压力题型一直接求土压力点的土压力；分布分层求法直接告知三个参数；间接告知参数1图示挡土墙，墙高H6M。已知砂土的重度为175KN/M3，内摩擦角为30O。粘性土的重度为185KN/M3，内摩擦角为18O，粘聚力为10KPA。按朗肯主动土压理论，试计算（1）为保证墙后的粘性土不与墙背脱离，砂土厚度的最小值H；（2）作用于挡墙的主动土压力EA的大小（取1M宽度计算）。（本题14分）23HH砂土粘性土2计算作用于图示挡土墙背的主动土压（作出压力分布