土力学课后习题答案(清华大学出版社)

1、第一章1-1:已知:V=72cm3m=129.1gms=121.5gGs=2.70则:mms129.1121.5er”6.3%Vvsatmsms121.51-2:已知:ms当Srmw121.52.7Vs72satgsat129.1-*1017.9KN72345cm45msatvg20.6/m3_327cm3wVVm101.0*2772121.53*1020.6KN/m310.6KN/msgVsatGs=2.72121.5*1072316.9KN/m设Vs=1cm3_32.72g/cm32.72gmsdgvgcmsVvgV2.723*1016KN/m31.7wgw20.11075%时，2.720

2、.7*1*1020.1KN/m31.710.1KN/m3wVVSr1.0*0.7*75%0.525gmwwms02519.3%2.72mwmsg0.5252.72*1019.1KN/m31.71-3:msmwV挖347dV 1.70*10 *8*1013.6*10 kgmsw 13.6*107*20%2.72*107kgmsmw13.6*107 2.72*1071.92*10385000m31-4:甲：1PwLwP402515设Vs1则mss”2.7gmw2.7*30%0.81gVv又因为Sr100%0.811.94g / cm3msmw2.70.81VsVw10.81g19.4KN/m3ms

3、Vs Vw2.71.8131.48g / cmddg14.8KN/m3dde0.81乙:IpwLwp8设Vs1则mssVs2.68gmwmsw2.68*22%0.4796g则VV0.4796cm3msmw2.680.479632.14g/cmVsVV10.47963g2.14*1021.4KN/mms2.68VsVw1.479631.84g/cm318.4KN /mdg1.84*10VV0.4796Vs则（1）、（4）正确1-5:Gsw1eGs wSrdwGse2.7*11 0.591.7022%*2.71 85%0.59所以该料场的土料不适合筑坝，建议翻晒,使其含水率降低1-6:Dr( d

4、d min ) d max( d maxd min ) d式中Dr=0.73d max 1.96g / cmd min31.46g / cm则可得:31.78g / cm1-7:设S=1,则VsShh则压缩后：2.7h*28%msVsGs2.7hmwmsW2.7h*28%则VwmwwVs Vw 2.7h*28% h 1.95则 h 1.11cmhV2.01.110.89cmVvhVh0.891.110.81-8:wWc4525甲：Il45-51.33流塑状态wLwp4025ww2025乙:Il20工50.33坚硬(半固态)wLwp4025IpWlwp15属于粉质粘土（中液限粘质土）乙士较适合作

5、天然地基1-9:/53260.310.75属非活性粘土P0.002甲5570_51.31.25属活性粘土P270.002乙乙1乙土活动性高，可能为伊利石，及少量的高岭石，工程性质乙土的可能较2-2 解：Gs 1 icr -1 e2-3 解：(1) 土样单位体积所受的渗透力j 1*rh wT1*9.8*20306.53Nicrhi 一LGs 1 2.72 112030e 1 0.630.6671.055第二章2-1解：根据渗流连续原理，流经三种土样的渗透速度v应相等，即vAvBVC根据达西定律，得：RaaRBbRC上LALBLChA：hB:hC1:2:4又QhAhBhC35cmhA5cm,hB1

6、0cm,hC20cmhqVkAA1*103cm/sLAV加7KV*A*t=0.1cm32.7011.07610.58Qi匕则土体处于稳定状态，不会发生流土现象h(3)当iicr时，会发生流土破坏，即icr时hL*icr30*1.05531.65cmci水头差值为32cm时就可使土样发生流土破坏2-4解：(1) hA6m,hC7.5m,hBhhC6.75m2几,*h3jrw*i-w3.675kN/m3lh(2)若要保持水深1m,i0.625L而QAkv20*10*1.5*108*0.6251.875*106m3/s故单位时间内抽水量为 1.875*1062-5:解:saticrGse1eGse1

7、(1G彳e)sat粘土sat砂层）3/m/se,而icreGse1e故只考虑Gs11esat1sa的土就可以icrsat 粘土_,32.0411.04g/cmicr7.5(h3)4.5h1.38故开挖深度为6m时，基坑中水深至少1.38m才能防止发生流土现象2-6:(1)解：地基中渗透流速最大的不为在等势线最密集处，故在第二根流线上n10.2670.667(51)mC0.267m1610.4vki341*10*0.44*10cm/sch0.267(2) i均0.1068L均2.5icrsat1211则*icr故地基土处于稳定状态(3) qMqMkh5*1*105*0.2671.335*105m

8、2/s2-7：解：H36(1)H3.6m,h0.257m1414qMqMkh6*1.8*104*0.2572.776*104m3/s1.666*102m3/minicr匚.110.888r、r、9.8h0.257i0.514,故iicr,不可能发生流土破坏L0.5匚icr0.888Fs-1.73第三章土体中的应力计算3-1:解:41.0m：s11H11.70*10*351kpa40.0m：s2s12H251(1.901.0)*10*160kpa38.0m：s3s23H360(1.851.0)*10*277kpa35.0m：s4s34H477(2.01.0)*10*3107kpa水位降低到35.

9、0m41.0m：si51kpa40.0m：s2s12H2511.90*10*170kpa38.0m：s3s23H3701.85*10*188.5kpa35.0m：s4s34H488.51.82*10*3143.1kpa3-2:解：偏心受压:e0.2mpmaxP(16e百)700 (1106*0.210 )78.4kNPmin61.6kNHcostanFc由于是中点，故Fsc1.097HsinJz(m)n=z/B均布荷载p=61.6三角形荷载p16.8水平附加应力总附加应力(T(kPa)K(TK(T0.10.010.99961.53840.58.4069.938410.110.997161.41

10、520.4988.3664069.781620.20.97860.24480.4988.3664068.611240.40.88154.26960.4417.4088061.678460.60.75646.56960.3786.3504052.9280.810.642：39.54720.3215.3928044.941010.54933.81840.2754.62038.4384121.20.47829.44480.2394.0152033.46141.410.4225.8720.213.528029.42020.30618.84960.1532.5704021.423-3:解：(1)可将矩形

11、分为上下两部分，则为2者叠加m,n,查表得K,zo2K*BB(2)可将该题视为求解条形基础中线下附加应力分布，上部荷载为50kN/m2的均布荷载与100kN/m2的三角形荷载叠加而成。3-4:解：只考虑B的影响：用角点法可分为4部分，m1L11.5,n105得K10.237381 B1m2L23,n2二1,得K20.203482 B2m3殳2,n31,得K30.199983 B3L4zm41,n4一1,得K40.175284 B4z(K1K2K3K4)2.76kN/m2只考虑A:为三角形荷载与均布荷载叠加一一一2m1,n1,K10.1752,工Ki10.1752*10017.52kN/mK20

12、.0666,z2K220.066*1006.6kN/m2zz1z224.12kN/m22则鬼2.7624.1226.88kN/m3-6:解:（1）不考虑毛细管升高:深度z(m)(T(kN/m2)u(kN/m2)(T/(kN/m2)0.516.8*0.5=8.408.4216.8*2=33.6033.6433.6+19.4*2=72.42*9.8=19.652.88（上）72.4+20.4*4=1546*9.8=58.895.28（下）72.4+20.4*4=15410*9.8=985612154+19.4*4=231.614*9.8=137.294.4(2)毛细管升高1.5m深度z(m)(T(

13、kN/m2)u(kN/m2)(T/(kN/m2)0.516.8*0.5=8.49.8*(-1.5)=(-14.7)23.128.4+19.4*1.5=37.5037.5437.5+19.4*2=76.32*9.8=19.656.78(上)76.3+20.4*4=157.96*9.8=58.899.18(下)76.3+20.4*4=157.910*9.8=9859.912157.9+19.4*4=235.514*9.8=137.298.33-7:解:点(T(kN/m2)u(kN/m2)(T/(kN/m2)A2*9.8=19.62*9.8=19.60B19.6+2*20=59.65.5*9.8=5

14、3.95.7C59.6+2*20=99.67.5*9.8=73.526.13-8:解:试件饱和，则B=1可得A0.5133uA2A(13)75kN/m333则水平向总应力3100kN/m有效应力3uA225kN/m竖直向总应力112150kN/m3有效应力1uA275kN/m33-10:解：mmsmw5yssVswsVs(1 w)(1)粉质粘土饱和，Gs2.7,w26% 2.7g/cm3VVsVwVsmwVs(1-w)wwsats(1w)32g/cm由图可知，未加载前M点总应力为：竖直向：1砂粉粘砂H1粉粘H21.8*10*22*10*396kN/m22孔隙水压力为：u1wH21.0*10*3

15、30kN/m22有效应力：1u66kN/m2水平向：x1K010.6*6639.6kN/m222ux1u130kN/m，x1ux1x169.6kN/ms2(2)加荷后，M点的竖直向附加应力为：zKsp0.5*10050kN/m22水平向附加应力为：x0.3z0.3*5015kN/m2在加荷瞬间，上部荷载主要有孔隙水压力承担，则：2竖直向：21z9650146kN/m22u2u1z305080kN/m222u21468066kN/m2水平向：ux2u280kN/m2x2K020.6*6639.6kN/m22x2x2ux2119.6kN/m(3)土层完全固结后，上部荷载主要由有效应力部分承担竖直向

16、：31z9650146kN/m22u3u130kN/m31z6650116kN/m22水平向：ux3u330kN/m2x3K030.6*11669.6kN/m22x3x3ux399.6kN/m K00.6 ，即 x 0.6 zp2()0.82()0.2q0.25p第四章4-1:解:试验结束时，ew-Sr0.278*2.70.7506此过程中，土样变化s2.01.980.02cm初始孔隙比ees/H01s/H00.75060.02/2.010.02/2.00.768孔隙比ee0(1e0)H00.768(10.768)*s2.00.7680.884s200kPa时，&2.01.9900.01cm,

17、e10.7680.884*0.010.7592300kPa时，、2.01.9700.03cm,e10.7680.884*0.030.7415a2e0.75920.741510010.18MPa14-4:(1)(2)解:两基础中心点沉降量不相同通过调整两基础的H和B,可使两基础的沉降量相近调整方案有：方案一：增大B2使B22Bi,则附加应力Po乙p0甲(3)而Ksz万案一:方案二:s.Kz甲，故可能有使B2B1,则增大B2,使B1方案三较好，省原料，方45:解:(1)(2)TvCvz乙p0乙K也Ksz乙C甲，即增加B22Bi,同时，减小便施工H1或减小H2H2或增大H1t=0,t=4个月，t=无

18、穷大时土层中超静水压力沿深度分布如图所示:由图可知4个月时Ut45.3%一*0.45320.1614当UtTvH2t239.22m/年90%时，Tv0.9331g(1Ut)0.0850.933lg0.10.0850.848ToHl0.848*921.75Cv39.224-6:解:(1) Sa-AH i e0.25MPa1 0.8*240 kN/m2*10m0.33mCvk()年*8314.69m2/年aw0.25MPa*9.8kN/m3TvCMH2t14.69m2/年2100 m*1年0.146928(-r)TvUt1-e40.4359则8tUt*S0.142m(2)当St0.2m时，Ut且丝

19、0.6061S0.33查表有：Tv0.293TvHCv0.392*100m214.69m2/年1.992年故加荷历史2年地面沉降量可达20cm=30200kpa90kpa第五章土的抗剪强度5-2解：由剪破面与大主应力面交角6060=a=45+/2得:由试样达到破坏状态的应力条件：2,_,一、一，一,一、i3tan(45/2)2ctan(45/2)231tan2(45/2)2ctan(45/2)已知：1500KN/m23100KN/m2则c100/.357.7KN/m2法向应力：(13)/2(13)*cos2/2300200*(0.5)剪应力：(13)*sin2/2200*Q/2173kpa5-

20、3解：(1)求该点主应力值3.(z。X)22175852.21260kpa390kpa(2)该点破坏可能性判断c=02,_2,_1f3mtan2(45/2)90*tan2(4515)2701m260kpa改用式：3f1mtan2(45/2)260*tan2(4515)86.673，该点未剪破(3)当。值增加至60KN/m2时2,_、1f3tan(45/2)236.7271kpa2,_、2,_，_、_3f1mtan(45/2)271*tan(4515)90.333m(317596,则379kpa,1271kpa)即实际的小主应力低于维持极限平衡状态所要求的小主应力，故土体破坏5-4解：（1）绘总

21、应力圆图如下由图可量得，总应力强度指标：Ccu17.5kpa,cu16(2)计算有效应力 11u14531114kpa3603129kpa 122855173kpa,31005545kpa 131092218kpa,31509258kpa 1401120281kpa,320012080kpa绘有效应力圆图如下由图可量得：c7.5kpa,32(3)破坏主应力线如上图中的虚线表示：可得a7kpa,27.4.1,、.1,_、sin(tan)sin(tan27.4)31.2accos7cos31.28.18kpaz xz x 22-225-5解：(1)砾砂粘聚力c=035021501002(100)2

22、250100.2250100.2108.6kpa.M点处于极限平衡状态，则sin250 100.2 391.4kpa, 33sin10.565634.413(2)求大主应力方向:tan2100*2zx3501502245,22.5由于破裂面与最大主应力面成45+/2的夹角，故:45/2 22.54534.4 /2 84.7滑裂面通过M点的方向如图:5-6斛：u3A(13)Ui500.2*8567kpaU21000.2*83116.5kpau31500.2*87167.4kpa试件：33 u1 33kpa, 11 u1 118kpa试件：33 u233.4kpa, 11 u2 116.4kpa试

23、件:3 u3 32.6kpa, 11 比 119.6kpa5-7解：由图可知Cu sin (cctg ) sinc cos1322Cu3Cu (Cu3 )sin c cosCu即15-10sin3 c cos1 sin解：b 3等于常量，增大b 1直至试件剪切破坏当开始固结P当开始剪切时，b132 3223等于常量3,q31113222q q2q1131131222p-q坐标上的三轴试验应力路径为：b 1等于常量，减小（T 3直至试件剪切破坏,固结同剪切过程，b 1为常量第六章挡土结构物上的土压力6-1:解：静止土压力系数：K01sin0.357主动土压力系数：Katan2(45/2)0.21

24、7被动土压力系数：Kptan2(45/2)4.61 O静止土压力：E0H2K080.33kN/m21 o王动土压力：EaH2Ka48.8kN/m2被动土压力：Ep1H2Kp1035kN/mp2p20时：主动土压力系数为：Ka0.19912王动土压力：Ea-H2Ka44.775kN/m26-2:解：paqKazKa a2cK 20*0.455 18*0.455 z2*16 .0.4558.19z 12.5z011.532345pa0003.8812.0720.2628.45(2)1Ea2 PzZo)0.5*36.64*(61.53)81.9(1) K a tan2 (45/2) 0.455作用点

25、在z=4.51m处(3)636.64z01.53m6-4:解：查表得：Ka0.236水位以上土压力：paZKa水位以下土压力：pa(z1.5)KaHK结果如下：z011.52345pa04.2486.3727.6710.26612.86215.458主动土压力分布图水压力：Pww(zHi)结果如下:水压力分布图z1.523pw05154525356-5:解：cos2()Ka()0.7552sin()*sin()避cos*cos()*1.cos()*cos()12EH2KaqHKa278.142aaa方向与水平向呈64度角，指向墙背；作用点为梯形面积重心第七章土坡稳定分析7-1:解：渗流出段内水

26、流的方向平行于地面故9=0itan0.364土坡的稳定安全系数Fs0.755VcoswiVsin()tan/VsinwiVcos()7-2:解：从无限长坡中截取单宽土柱进行稳定分析，单宽土柱的安全系数与全坡相同土柱重量：WH沿基面滑动力：TWsin沿基面抗滑力：RWcostan粘性土的粘聚力：Fcc*lcb/cosRFcWcostancb/cosFscTWsin又Fs1.0，则H7.224m7-3：解:satGs(1w)*ghbtani-sb/cos19.31kN/m3sin0.342JAjHwi9.8*4*0.34213.41kN安全系数：FsHcostanFc1.097HsinJ第八章8-

27、1:解：(1)基础宽度、基础埋深和粘聚力同时增加1倍时，地基的承载力也增加1倍，地基的承载力随基础宽度、基础埋深和粘聚力成倍增长，随着内摩擦角的增加，Nr,Nq,Nc增加很大，承载力也增大很多。(2)对砂土地基，其C=0,这时基础的埋深对极限承载力起重要作用，若此时基础埋深太浅(D0.5B),地基的极限承载力会显着下降1(3) 由极限承载力公式PUv9NqcNc-BN.可知，基础宽度的增加会引起承载q2力的增加。8-2:解：均布荷载qD19*238kN/m2查表可得Nr1.51,Na4.65,Nc10.0Iqc极限承载力1 12Pvh-BNrqNqcNc-*19*3*1.5138*4.6510*10299.4kN/m28-3:解：(1)地基产生整体剪切破坏时，1PU2BNrqNqcNc查表得：Nr5.0,Nq7.5,Nc18.0rqc2 2PU-(19.29.8)*2.4*5.018.4*2*7.58*18.0476