土力学及基础工程作业参考答案

1、土力学与基础工程作业参考答案9一、填空题：作业一1. 承担传递2.碎散性多相性（或三相体系）复杂性易变性3.大 大4. 毛细重力5.小 大6.密度计筛分7.颗粒级配大于 2mm 508. 粘土粉质粘9.相对 锤击数二、单项题：1.c2.b3.c4.d5.a6.c7.b8.b9.a10.c11.b12.c13.c14.b15.a三、判定题：1. 2. 3. 4.5.四、简答题：1. 答：塑限、液限、塑性指数、液性指数对粘性土有意义；粒径级配、孔隙比e、相对密度和标准贯入试验击数对无粘土有意义；2. 答：当水由下向上渗流时， 如向上的动水力与土的有效重度相等时，此时土颗粒间的压力等于零， 土颗粒处

2、于悬浮状态而失去稳固，这种现象就称为流砂现象；水在砂性土中渗流时，土中的一些细小颗粒在动水力的作用下，可能通过粗颗粒的孔隙被水带走， 这种现象称为管涌；流砂现象是发生在土体表面渗流逸出处，不发生与土体内部；而管涌现象可以发生在渗流逸出处，也可以发生于土体内部；3. 答：在肯定的压实功能作用下，土在某一含水量下可以击实达到最大的密度，这个含水量称为最优含水量；对应着击实曲线上峰值时的含水量；粘性土料过干或过湿都不能获得好的压实成效；当含水量过低时，粘性土颗粒四周的结合水膜薄，粒间引力强， 颗粒相对移动的阻力大， 不易挤紧； 当含水量过大时， 自由水较多， 击实时， 水和气体不易从土中排出， 并吸

3、取了大部分的击实功能， 阻碍了土粒的靠近； 故在压实粘性土时要掌握土的含水量；五、运算题：1.解：土的饱和重度临界水力梯度sati crww18.5kngse2.711ew1110satw18.5100.8510/ m32. 解：已知 1.84g/cm 3w1g/cm3gs2.75sr1 依题意3设 1 cm / 1.84 11.84g gs m sv s w msgs vs w 2.75 v sm w m s1.84 2.75 v svwm w w1.84 2.75 v s sr vwvv 1 vv vw 1.84 2.75 v s又 vvvs 1.84 2.75 v svs1.84 1.7

4、5 v s 133 vs1.84 1/1.75 0.48 cmvv vs 10.48 0.52 cmvwm w vw w 0.52 gms m w 1.84 0.52 1.32 g代入相应公式可得： m w m s 100% 0.52/1.32 100%39.4%3dm s v 1.32/1 1.32 g/cm vvvs 0.52/0.481.08 vvv100% 0.52/1100%52%3注：此题设 vs 1 cm 可得出同样的结果；3. 解：设砂样体积为 dm s v m s d v1.66 gs m s vs w vsm s gs w 1.66 2.70 1 0.615 vv1 vs0

5、.385 、 vs 不变 vv2 vv10.385 sr 2vw2 vv2vw2sr2vv2 0.6 0.385 0.231 m w2 wvw20.231 m w2m s0.231 1.66 13.92%3 m m s mw （1.66 0.231 ）/ 1.891g/cm 一、填空题：作业二1. 梯 相同2.地下水位沉降3.浅 深4.扩散 集中5. 正常固结土欠固结土超固结土6.小 大7. 减小（或消散）增大（或增加）8.固结度任意9.快剪 固结快剪慢剪二、单项题：1.a2.b3.d4.b5.d6.d7.c8.a9.d10.c11.b12.a13.b14.c 15.a三、判定题：1. 2.

6、3. 4.5.四、简答题：1. 答：地基沉降是内、 外因共同作用的结果； 通常认为地基土层在自重作用下压缩已稳固； 地基沉降的外因主要是建筑物荷载在地基中产生的附加应力， 其内因是土由三相组成， 具有碎散性， 在附加应力作用下土层的孔隙发生压缩变形，引起地基沉降；2. 答：（ 1）运算土中应力时，假定地基土是匀称、各向同性的半无限空间弹性体；（2）假定地基土在压缩变形时不产生侧向膨胀，只产生竖向压缩变形， 运算时采纳完全侧限条件下的压缩性指标；（ 3）采纳基底中心点下的附加应力运算地基的变形量； （4）运算的是肯定深度范畴内的地基土的变形量；3. 答：与常规三轴试验相比，直剪试验有如下优缺点：

7、优点是试验仪器简洁，易于操作；缺点有：（1）剪切面被固定，剪切破坏不是沿着试样最薄弱的面产生；（2） 剪切过程中剪切面是逐步减小的，但运算时仍按整个试样的面积运算剪应力；（3） 实际过程中，剪应力沿剪切面分布是不匀称的，但运算时仍按匀称分布考虑；（4） 不易掌握排水条件，只能测出总应力强度指标，不能测出有效应力强度指标；五、运算题：1. 解：当第四层为坚硬整体岩石时（不透水），地下水位以下地基土的重度取饱和重度，就基岩顶面处的自重应力为： cz 1h1 2h 2 3h 3 1.5 18.0 3.6 19.4 1.8 19.8 132.5kpa如第四层为强风化岩石 透水, 地下水位以下地基土的重

8、度应取浮重度, 就基岩顶面处的自重应力为 :cz1h1 2h 2 3h 31.5 18.0 3.6 19.4 10 1.8 19.8 10 78.5kpa故此处土的自重应力有变化；2. 解：依据题意 , 运算条形基础中心点下的附加应力可用p（ max min）/2 100kpa 作为均布荷载来代替梯形分布荷载运算，就条形基础中心点下各深度处的地基中的附加应力为：深度 0 处： z/b=0 x/b=0，查表得 =1.0000, 就 z=p=1.0000 100=100kpa深度 0.25b 处： z/b=0.25 x/b=0，查表得 =0.960, 就 z= p=0.960 100=96kpa

9、深度 0.50b 处： z/b=0.50 x/b=0，查表得 =0.820, 就 z=p=0.820 100=82kpa 深度 1.0b 处： z/b=1.0 x/b=0，查表得 =0.552, 就 z=p=0.552 100=55.2kpa 深度 2.0b 处： z/b=2.0 x/b=0，查表得 =0.306, 就 z=p=0.306 100=30.6kpa 深度 3.0b 处： z/b=3.0 x/b=0，查表得 =0.208, 就 z=p=0.208 100=20.8kpa3. 解：基础底面接触应力 p=n+g/f=n+ mfd/f=4720+20 4.0 4.0 2.0/4.04.0

10、=335kpa基底附加应力 p0=p 1d=335 17.5 2.0=300kpa将粉质粘土层分为两分层，各分层厚度分别为h1=1.6m 和 h2=1.4m；第一分层顶、底面处的附加应力为 :顶面处： z/b=4.0/2.0=2 l/b=2.0/2.0=1查表可得 : 10.084就:z141p0 4 0.084 300100.8kpa底面处 : z/b=5.6/2.0=2.8 l/b=2.0/2.0=1查表可得 : 10.0502就:z241p0 4 0.0502 30060.24kpa第一分层的沉降量s1 zh1/es2 100.8 60.24/2 1.6/3.33 10338.69mm其

11、次分层底面处的附加应力为 :z/b=7.0/2.0=3.5 l/b=2.0/2.0=1查表可得 : 10.03435就: z3 41p0 4 0.03435 300 41.22kpa其次分层的沉降量s2 zh2/es2 60.24 41.22/2 1.4/3.33 10321.33mm 因此粉质粘土层的沉降量 ss1 s 38.69 21.33 60 mm4. 解：（1） f tg arctg （ f/ ） arctg （ 2/3 ） 33.7 （ 2）剪切面上的 300 kpa， f200 kpa ，剪切面与大主应力作用面成 45 /2（ 1 3）/2 1 3/2cos2 300 1 3/2

12、sin2 200解方程可得 :1 673.79 kpa 3192.99 kpa（3）最大主应力与剪切面成 45 /2 28.15 一、填空题：作业三1. 临塑极限2.整体剪切破坏极限荷载3.整体剪切破坏条形4. 不变减小5.增大增大6.静止土压力主动土压力被动土压力7. 直立俯斜仰斜8.大于3m大于 0.5m9.预制 灌注二、单项题：1.c2.c3.b4.a5.c6.b7.a8.a9.b10.d11.b12.b13.c14.a 15.d三、判定题：1. 2. 3. 4.5.四、简答题：1. 答：朗金理论假定挡土墙的墙背竖直、 光滑， 墙后填土表面水平且延长到无限远处， 适用于粘性土和无粘性土；

13、库仑理论假定滑裂面为一通过墙踵的平面，滑动土楔体是由墙背和滑裂面两个平面所夹的土体所组 成， 墙后填土为砂土； 适用于各类工程形成的不同的挡土墙， 应用面较广， 但只适用于填土为无粘性土的情形；2. 答：桩身在水平荷载作用下的变位通常有以下三种形式：（1）桩身犹如刚体一样环绕桩轴线上的某点转动， 这种形式发生在桩身较短，入土深度较浅以及地基刚度相对较弱时；（2）桩身仅在上部发生弯曲变形， 而下部完全嵌固于地基之中， 这种形式发生在桩的入土深度较大， 地基的刚度也较大， 而桩的刚度相对较弱时；（3）桩身上部在较大范畴内变形犹如直立的弹性地基梁那样呈s 形，这种形式发生在桩的入土深度更大，地基与桩

14、身的相对刚度比较小时；3. 答：地基基础的设计方案有三种： （ 1）自然地基上的浅基础； （2）自然地基上的深基础； （3）人工地基上的浅基础； 理论上应仍有人工地基上的深基础， 但由于地基既然经过人工加固处理， 便供应了修建浅基础的条件，故不行能再修建深基础；五、运算题：1. 解： 1 荷载为中心荷载 , 故临界荷载按 zmaxb/4 所对应的基底应力运算 : p1/4 n1/4b ndd c=0 30o n 1/4 1.2nd5.6p1/4 1.2 21.1 10 3.0 5.6 21.1 10 2.0 164.28 kpa2 如 d 不变 , b=23.0=6.0m，就 : p1/4 1

15、. 221.1 10 6.0 5.6 21.1 10 2.0 204.24 kpa 3 如 b 不变 , d=22.0=4.0m , 就： p1/41.2 21.1 10 3.0 5.6 21.1 10 4.0 288.6 kpa4 上述三种情形结果说明基底宽度b 和埋深 d 增大, 地基临界荷载也增大 , 且增大 d 成效更显著；2. 解： k0 1sin 1sin36 0.4p01h1k01820.4 14.4 kpa p02h1k0h2k01820.4 21 10 20.4 23.2 kpa22因此静止土压力为： p014.4 2/2 14.4 23.22/2 52 kn/m同理： pa

16、1h1ka182tg45 /2182tg45 36/2 9.35 kpa22a21a2ap hk hk 182tg 45 36/2 2110 2tg 45 36/2 15.06 kpa22因此主动土压力为： pa9.35 2/2 9.35 15.062/2 33.76 kn/m水压力为 pw wh2 /2 102 /220 kn/m23. 解： pa0qka120 tg45 30/2 6.67 kpa2pa1q 1h1ka120 18.5 3 tg45 30/2 25.17 kpapa1 q 1h1ka22018.5 3 tg245 35/2 20.46 kpapa2q 1h1 2h2ka2

17、20 18.5 3193 tg245 35/2 35.91 kpa pa3q 1h1 2h2h3ka22018.5 3193104 tg245 35/2 46.75 kpa总主动土压力为： pa6.67 25.17 3/2 20.46 35.913/2 35.91 46.754/222297.64 kn/m水压力为 pw wh3 /2 104 /280 kn/m4. 解：（1）持力层检算：由于 b=3.8m，d=2m，所以应进行地基承载力的修正；f= f k + b b-3+d 0 d-0.5= 210+0.3 19-10 n=n+g=2400+43.8 220=3008kn3.8-3+1.5

18、182-0.5=252.66kpap= n/lb=3008/43.8=197.89kpaf=252.66 kpam=850+602=970 kn me= m/n=970/3008=0.322ml/6=0.67mpmaxn 16e3008 160.322293.47kpaminlbl43.84102.31pmax=293.47kpa0脆弱下卧层顶面处土的加权平均重度为：i hi0hi218219221013.5kn/ m32f= f k +d 0 d+z-0.5= 80+1 13.52+2-0.5=127.25kn/m脆弱下卧层顶面处的自重应力cz=ihi=2 18+219-10=54 kpa脆弱下卧层顶面处的附加应力zp0lbz197.8921843.880.89kn/ m2l2ztg b2 ztg 422tg 223.822tg 22 cz+ z=54+80.89=134.89 kpaf=127.25kpa故脆弱下卧层强度不满意要求；5. 解：（ 1）r k = q p a p +u pq si li = 1600 0.30.3+4 0.3 158+20 2 =336kn由于 n =1