土力学网上作业题参考答案

1、东北农业大学网络教育学院土力学网上作业参考答案绪论一、填空1地基。2基础。3持力层。4下卧层。5下卧层。第一章土的物理性质及其工程分类、填空1无机矿物颗粒和有机质，上粒。2原生矿物和次生矿物。3粒度。4粒度成分。5CV5,Cu越大,10。6结合水和自由水，吸着水(强结合水)和薄膜水(弱结合水)7单粒结构、蜂窝结构和絮状结构。8液眨、塑限和缩限。9塑性指数。10液性指数。emaxeemax-emin12碎石土。13大干 2mm,大干 0.075mm。14细粒十。15含水量和击实功能。二、判断题1(，)2(X)3(X)4(X)115(X)：sVsgds篇Vsg2证明：Sr=Vs(1n)ds1+ew

2、证明：设V=1+n?Vv=n,Vs=1-S=VwSr=VvmwmwmssVs：wVv:wVv二wVv；sVsZsgVs_，s(1n)wgVvwn3证明 7=(2)证明：设VS=1?e=VV,V=VV+VS=1+eVSy=G=mg=(mw一V一一+ms)g(；wVw+!：sVs)gSrVvw+sVsSrew+s四、计算题1某地基土层,用体积为 72cm3的环刀取样，测得环刀加湿土重 170g,环刀重 40g,烘干后土重 122g,土粒相对密度为2.70,问该土样的w、e、s,、储、Lat和寸各为多少？并比较各种重度的大小。解：V=72cm3,m=170-40=130g,ms=122g,mW=13

3、0-122=8gmW8=6.6%mS122fW(1+6)2.7X1X(1+0.066)+1=1=0.6P130/72dS0.066X2.7Sr=29.7%re0.6vGmg130X10,K1,3=18.0kN/mVV72ds+e2.7+0.63-WJ=-M0=20.6kN/m1+e1.6i=晨w=20.610=10.6kN/m3d=Sw=27X10=16.9kN/m31+e1.6VYysatd2土样重 200g,已知含水率为 16%,若要制备含水率为 20%的土样， 需加多少水？加水后土样重量为多少？解：已知：m=200g,叫=16%,切2=20%,则：三、证明题dsd=w1+eVS=1?e=

4、V-=VV,V=VV+VS=1+eSVVSVS1证明:证明：设.M,=ms(w2wi)=8400(0.2I4-0.D=958tAmw=ms(w2w1)=8400(0.2140.1)=958t五、简答题1简述击实功能对粘性土压实性的影响？1 .土料的Rmax和性p不是常量，栉max随着击数的增加而逐渐增大，而COop则随着击数的增加而逐渐减小。然而，这种增大或减小的速率是递减的，因此只靠增加击实功能来提高土的Rdmax是有一定限度的。2 .当。较低时，击实功能影响较显著，而当含水量较高时，击实曲线接近于饱和线，这时提高击实功能是无效的。第二章土中水的运动规律一、填空题1渗流或渗透。2渗流量与过水

5、断面面积以及水头损失,断面间距mwimwi=16%旧1=msmi-mwimwi-mwmwi6I2=msmi-mwi将 mi=200g 带入得:=20%mwi=27.6g,Amw=6.9g，加水后土样重量为：m2=mi+.：mw=200+6.9=206.9g3某土坝施工中，上坝土料的ds=2.7,w1=i0%,上坝时虚土ydi=I2KN/m3,要求碾压后S.295%,丁d2=I6.8KN/m3,若每日填土 5000m3,文每日上坝虚土多少 m3?共需加水多少 t?解：(1)由i=7g,；d2Vi-diVi=d2V2?ms=-g,由于碾压刖后土粒重力不变,V2i6.8X50003V=7000m3i

6、2ms(2)d2=g?ms=V2I6.8Xi03X5000I0=8400000kg=8400tmwimsmw2=mw=ms(w2-wi)w2=msdsSr21+金w2ds？w2e2dswe2=二72.7Xi0i=i=0.607I6.8Sr2e20.95X0.607=2i.4%ds2.7%.ds_dswd2=.w?e2=:1+e2d2w2ds$2金Sr2=?w2=-=e2ds2.7XI0i=Ci=0.607I6.80.95X0.607=2i.4%3一次方。4常水头试验。5变水头试验。6渗透系数。7渗透力。8渗透变形。9流土和管涌。10，地基或土坝下游渗流逸出处。11HL。12渗透系数，q=kA=

7、kAi或v=kilA二、判断题1(，)2(V)3(X)三、证明题1证明ic=T=宗讦明._工msg兀VsRVsg兀VsdsZgVs兀VsVs(ds1)ds1,I。一w-wV-wV-WV-Vs+Vv_1+e四、计算题板桩支挡结构如图所示，由于基坑内外土层存在水位差而发生渗流，渗流流网如图中所示。已知土层渗透系数 k=2.6X103cm/s,A 点、B 点分别位于基坑底面以干 1.2m 和 2.6m。试求：(1)整个渗流区的单宽流量 q;(2)AB 段的平均渗透速度VAB(A 点、B 点所在流网网格 i=b=1.5m);(3)图中 A 点和 B 点的孔隙水压力uA与UB。(4)流网网格 abcA

8、的网格长度l=1.5m,判断基坑中的 ab 段渗流逸出处是否发生流土？(地基土鼠=20KN/m3)解：(1)m=4,n=9,h=5-1.5-1=2.5m,_3_2_kh(m1)_2.6X10X10X2.5X(41).q=X24X3600n191m3/d?mh2.5”，(2)Ah=0.31m,n-19-1.：hQ031_vAB=ki=k=2.6父10m=5.4X0l1.54cm/s(3)HA=(101.5)70.31(51.2)=2.53m,HB=(101.5)6X0.31(52.6)=4.24m,uB=兀HB=10424=42.4KPa(4)iC=丁=20-10=1,流网网格 abcA 的平均

9、水力梯度为i=弛=四=0.21viCw10l1.5所以，渠底 ab 段渗流溢出处不会发生流土。UA=yWHA=102.53=25.3KPa五、简答题1简述流网的四点基本性质？1 .流线与等势线相互正交，所构成的流网网格为曲边正方形，即。2 .任意两相邻等势线间的水头损失相等；3 .任意两相邻流线间的单位渗流量相等；4 .在确定流网中等势线数量时，上下游的透水边界各为一条等势线；在确定流网中流线数量时，基础的地下轮廓线及渗流区边界线各为一条流线。2简述常用的防渗技术措施？1 .减小水力梯度(1)降低水头(2)增加渗径2 .在渗流逸出处加设铺盖或铺设反滤层反滤层可以滤土排水，防止细小颗粒流失，同时

10、通畅地排除渗透水流。反滤层一般为 13 层,由砂、卵石、砾石、碎石构成，每层粒径沿着水流方向逐渐增大。3 .在建筑物下游设置减压井、减压沟等，使渗透水流有畅通的出路。第三章土中应力分布及计算一、填空1自重应力和附加应力2基底压力,地基反力。3基础的刚度和地基的变形条件。4马鞍形分布、抛,物线形分布以及钟形分布。5基底附加压力。6深宽比和长宽比。二、判断1(X)2(X)3(V)三、计算题1 一矩形基础，宽为 3m,长为 4m,在长边方向作用一偏心荷载 N=F 十 G=1200kN。偏心距为多少时，基底不会出现拉应力？试问当pmg=0时，最大压应力为多少？解：(1)要保证基底不出现拉应力，偏心距e

11、应满足：el/6=4/6=0.67m,四、简答题1图示说明集中力作用下土中应力的分布规律1)当 z 不变时，在荷载轴线上之最大，随着 r 的增加，值逐渐减小，仃 z 也逐渐减小，见图 3-8(a)(2)在 r=0 的荷载轴线上，Dz 随着 z 的增加而减小，见图 3-8(b)4(3)在不通过集中力作用点的任一竖直剖面上，在土体表面处，az=0,随着 z 的增“口，oz 逐渐增大，在某一深度处达到最大值，此后又逐渐减小，见图 3-8(b)图 38 集中力作用于地表时附加应力的分布情况第四章土的压缩性与地基沉降计算一、填空1十的压缩性。2十的固结。100kPa,200kPa。3侧限压缩模量。4前期

12、固结压力。5超固结比.OCR=1,OCR1,OCR1。6e=0.42eg。7大于 0.4b,20%,10%。8强度变化和变形。9孑 L 隙水压力,附加有效应力。10瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降。,H11e=e0-(1+e0)H0二、判断题1(X)2(V)3(V)Pmax2N3b(l/2e)2X14403X3X(4720?7)=246.15kPa绘图题1用经验作图法确定前期固结压力Pc,并说明具体步骤。(1)在elgp曲线拐弯处找出曲率半径最小的点 A,过 A 点作水平线 A1 和切线 A2;(2)作/LA2 的平分线 A3,与elgp曲线直线段的延长线交于 B 点；(3)B 点所对应的有效应

13、力即为前期固结压力。四、计算题1今有两粘土层(A、B),土质和土层排水条件相同，两土层都受到 100kPa 的连续均布荷载，土层厚度 HA：HB=2:1,在 A 土层内孔隙比从 1.060 减至 0.982,B 土层内孔隙比从 0.910 减至 0.850,已知当 Ut=50%时所需时间 tA：tB=5:1,试求 kA：kB=?解：A、B 均受到连续均布荷载作用一 otA=ctB,且 Ut 相同一TVA=TVB,CvAtA_CvBtB、小，小2=2一CvA/CvBHAHB2设厚度为 12m 的粘土层的边界条件如右图所示，固结度与时间因数关系如下图所示。上下层面处均为排水砂层，地面上作用着无限均

14、布荷载p=300kPa,已知粘土层的初始孔隙比e=0.81,渗透系数k=2cm/y=6.3X108cm/s,压缩系数 a=0.025X102/kPa。试求：(1)粘土层最终沉降量为多少？(2)加荷 1 年后，地基的沉降量为多少？(3)加荷后历时多久，粘土层的固结度达到 90%?解：(1)求粘土层最终沉降量无限大均布荷载作用，粘土层中附加应力呈矩形分布:(2)求加荷 1 年后，地基的沉降量竖向固结系HAtBHB2tA=22/5=4/5CvAkA(1+eA)CvBkB(1+eB)一CvA/CvB=kA(1+eA)aBaAkB(1+eB)一 kA：kB=4aA(1+生)5aB(1+eA)4(1.06

15、0.982)(1+0.91)5(0.910.85)(1+1.06)=0.964:KzH0.025X101+0.81X300X1200=49.7cmoz=p=300kPa,a=1CVk(1+e)aW442一2X102X(1+0.81)2330.025X102X103X10X103=14.48m2/y双面排水：“泮二誓二。4021,查表得 3=0.7St=SUt=49.7X0.7=34.8cm(3)求双面排水且固结度达到 90%时所需要的时间wrlTHUt=0.9,a=1查表得Cvt14.48tyTv=0.848=?t=0.848X36/14.48=2.1 年H2621)0附图固结度Ut与时间因数

16、Tv的关系曲线五、简答题1简述太沙基一维渗流固结理论的六点基本假定(1)土是均质的、完全饱和的2) )土粒和水是不可压缩的(3)土层的压缩和土中水的渗流只沿竖向发生，是一维的(4)土中水的渗流服从达西定律，渗透系数k保持不变(5)孔隙比的变化与有效应力的变化成正比，即一de/db=a,且压缩系数a保持不变03f,可判定该土样处于稳定平衡状态。(2)应用土体极限平衡条件，令6r3f=100kPa,则,2“一邛Lc,“一中)仃1f=仃3ftan45+i+2ctan45+i1f3fl2)2)2(223-j023,%=100 xtan45+2x18xtan45+2)22)二282kPa计算结果表明 c

17、-1；不，可判定该土样处于稳定平衡状态。2 一个砂样进行直接剪切试验，竖向应力 p=100kP,破坏时 T=57.7kPa。试问此时的大、小主应力仃1、仃3为多少？解：由题意可知，r=p=100kP,0=57.7kPa。根据库仑定律有：Tf=dg邛ftg邛=j=57.7/100=0.577-邛=30(J砂土 c=0,根据土体极限平衡条件，2,:23030Oi=03tg(45+万)=5tg(45+=3cT3,0(=45+万=45+=601 .1.a=2(O1+03)+3(015)cos2o(,100=0.5X(3/+q)+0.5X(35仃3)cos120 一力=66.67kPa 二 1=303=

18、3x66.67=200kPa3某正常固结饱和粘性土试样进行 UU 试验，得到cu=0,%=20kPa,对同样的土进行 CU 试验，得到 d=0,甲=30。若试样在不排水条件下破坏，试求剪切破坏时的仃；和仃；。丘2中隼230,解：0=a3tg(45+万)+2c?tg(45+万)=stg(45+2)=3CT311.1.Tf=cu=-(Q5)=3(503)=2(3。)=a3=20kPa二1=303=3X20=60kPa五、简答题1简述土的抗剪强度影响因素1 .土的矿物成分、颗粒形状和级配的影响2 .含水量的影响3 .原始密度的影响4 .粘性土触变性的影响03f=；1ftan2=200tan21452

19、T；.2xl8xtan452I235 .土的应力历史的影响2简述直接剪切试验的优缺点1 .优点直剪试验具有设备简单，土样制备及试验操作方便等优点，因而至今仍为国内一般工程所广泛使用。2 .缺点(1)剪切面限定在上下盒之间的平面，而不是沿土样最薄弱的面剪切破坏；(2)剪切面上剪应力分布不均匀，且竖向荷载会发生偏转(移)，应力的大小及方向都是变化的；(3)在剪切过程中，土样剪切面逐渐缩小，而在计算抗剪强度时仍按土样的原截面积计算；(4)试验时不能严格控制排水条件，并且不能量测孔隙水压力；(5)试验时上下盒之间的缝隙中易嵌入砂粒，使试验结果偏大。第六章土压力计算、填空1静止土压力、主动土压力和被动土

20、压力。2主动极限平衡状态。3被动极限平衡状态。4挡土结构的位移。h2Ppi+Pp2,-?匕处。3ppi+pp2、判断12)三、计算题1已知一挡土墙高 4m,墙背竖直光滑，墙后填土表面水平，填土c=10kPa,邛=20,Ko=0.66,=17kN/m3,试求在下述三种情况下，作用在墙上土压力的合力及作用点的位置：(1)挡土墙无位移；(2)挡土墙向着远离土体方向发生微小位移；(3)挡土墙向着土体发生微小位移。解：(1)挡土墙没有位移，产生静止土压力，则Eo=h2K0=05X17X42X0.66=89.76kN/m2土压力作用点：y=h/3=4/3=1.33m(2)挡土墙向着远离土体方向发生微小位移

21、，产生主动土压力，则2：220、王动土压力系数：Ka=tg(45一一)=tg(45-)=0.49222c210拉应力区的临界深度：z0-一=210=1.68mvKa170.491 一 1Ea(h-z0)(hKa-2cKa)(4-1.68)(174.49-210。.砌皿41kN/m土压力作用点：y=(hZ0)/3=(41.68)/3=0.77m(3)挡土墙向着土体方向发生微小位移，产生被动土压力，则被动土压力系数：Kp=tg2(45+，=tg2(45 口+20)=2.。45士体表面处：pp=2cJK；=2x10j2.04=28.57kPa墙底处：pp=hKp2c.Kp=1742.042102.0

22、4=167.29kPaEp=0.5X(28.57+167.29)X4=391.72kPa土压力作用点：y=h,2PPIPP2_4.228.57167.29=153m3Pp1Pp2328.57167.292已知一挡土墙高 4m,墙背竖直光滑，墙后填土表面水平，要求填土在最佳含水率w0p=20%情况下夯实至最大干重度Zdmax=14.5kN/m3,并测得C=8kPa,中=22,试求：(1)墙底处的主动土压力强度和墙背所受主动土压力的合力；(2)墙底处的被动土压力强度和墙背所受被动土压力的合力。y解：填土在最佳含水率Wop=20%情况下夯实至最大干重度？dmax=14.5kN/m3时，Vdmax=1

23、W0p,所以土体重度=兀max(1+Wop)=14.5M(1+0.2)=17.4kN/m3,则22.(1)王动土压力系数：Ka=tg2(45=tg2(45-)=0.45拉应力区的临界深度：z02c2乂 8437m.Ka17.4,0.45墙底处的主动土压力强度：pa=7hKa2c、K=17.4父4父0.452M8J标=20.59kPa墙背所受主动土压力的合力：Ea=0.5X20.59X(41.7)=27.08kN/m土压力作用点：y=(h-Z0)/3=(41.37)/3=0.88m22.22、_(2)被动土压力系数：Kp=tg(45-)=tg(45)=2.2p22土体表面处：p=2cjKp=2父

24、8、：2.2=23.73kPapp墙底处：PD=hK02cKD=17.442.2282.2=176.85kPapp.pEp=0.5X(23.73+176.85)X4=401.16kPa土压力作用点：y=h.2pp1pp2=4.223.73176.85=1.49m3PPIPp2323.73176.85第七章土压力计算一、填空1滑坡。2。3平面，圆弧面。4坡脚圆、坡面圆和中点圆。5b=0.1R.十条两侧间，十条间竖向剪应力6滑动面。3.实有的抗剪强度与土坡中最危险滑动面上产生的剪应力之比，即四、绘图题1用费伦纽斯方法确定平=0 时最危险滑动面圆心的位置，并有必要文字说明。答：(1)BD 线与坡面的

25、夹角为3、CD 线与水平面白夹角为P2,PI、P2与坡角P有关，可查表;(2)BD 线及 CD 线的交点即为最危险滑动面圆心。1一均质无粘性土土坡，坡度为 1:2,V=18.4KN/m3,0=20%,ds=2.68,=34,试求这个土坡的稳定安全系数 K=?若土坡有沿坡面渗流作用时，该土坡的稳定安全性降低多少？有渗流作用时，为防止发生失稳破坏，应如何设计坡角？解：(1)无渗流作用时：Q缥=四或=1.35tg-0.5(3)有渗流作用时，为防止发生失稳破坏，令%g中9.6Xtg34贷口门K=E=tgK=1?tgB=0.33,即1：m=1：3。2有一 6m 高的粘土边坡。根据最危险滑动面计算得到的抗

26、滑力矩为、判断1简答题1简述土坡滑动失稳的原因答：1.外界力的作用破坏了土体内原来的应力平衡状态;的影响而降低，促使土坡失稳破坏。2简述土坡稳定安全系数的三种表示方法2.土的抗剪强度由于受到外界各种因素答：1.滑动面上抗滑力矩与滑动力矩之比,2.滑动面上抗滑力与滑动力之比，即TfK=y；.fK=T(2)有渗流作用时：dSW(1+CO)2.68X10X(1+0.2)e=1=18.4产=Nat:W=19.610=9.6KN/m3,该土坡的稳定安全性降低了-dS+e1=0.75sat=W=1+e,Ytg9.6Xtg34=sattg-=19.6X0.51.350.66-=51%1.352.68+0.7

27、53X10=19.6KN/m1+0.75=0.662381.4kNm/m,滑动力矩为2468.75kNm/m,为提高边坡的稳定性采用底脚压载的办法，如图所示，压载重度1=18kN/m3,试计算压载前后边坡的安全系数。解：(1)压载前Mr2381.4K=M7=2468.75=0.96(2)压载后一_2Mr2381.4+18X1.5X3X3+18X0.5X1.52X1K=一=1.072468.753有一地基如图所示。地面下 2m 深处有一层厚 0.8m 的软土夹层，在地基上用当地材料修筑土堤，高 5m,边坡 1：2,土堤与地基均为砂质粘土，中=20,C=20kPa,7=20kN/m3;软土夹层的7

28、=18kN/m3,中=0,C=10kPa,试问该土堤是否会沿软土夹层滑动，安全系数有多大？解：(1)求作用于 AB 面上的Ea22-20Ka=tg2(452)=tg(45)=0.49,2c2X20cCZ0=j=2.86m,Ka20949PaB=hKa2cjKa=20X7X0.492X201/0.49=40.6kPaEa=0.5X40.6X(72.86)=84.04kN/m(2)求作用于 CD 面上的EDp2：2-20Kp=tg2(45+-)=tg2(45+)=2.04PPD=2c，Kp=2X202.04=57.13kPaPPC=当 Kp+2CLK_7=20X2X2.04+2X202?04=13

29、8.73kPaEp=0.5X(57.13+138.73)X2=195.86kN/m(3)求 BC 面上作用的抗滑力TfLBc=5X2=10m,W=0.5X(2+7)X10X20=900kN/mTf=TtLBC=CLBC+EBctg+10X2)X5sin300(1)水位(19X1+10X3+10X2)X5cos30tg10+10X5.770454整体剪切破坏。局部剪切破坏。刺入剪切破坏。5比例界限，比例界限，小于,。6WL。7仰斜式、直立式、俯斜式 o8整体滑动破坏、墙体倾覆破坏、墙体水平滑移破坏、地基承载力不足导致变形过大，墙体丧失作用、挡土墙强福不够导致墙体而裂破坏。、判断1(X)2(X)3

30、(X)4(V)三、计算题1如图 8-10 所示的挡土墙，墙背竖直光滑，墙后填土表面水平。墙体重度为地基的摩擦系数科=0.6,地基承载力特征值fa=150KPa,试对此挡土墙进行抗倾覆稳定性验算、抗W2=1x3X22=66KN/m,a2=1.60.5=1.1m抗倾覆稳定性验算抗滑移稳定性验算HWJW!=0.6(19.66)=.451.3,满足要求35.596e6026105.92、Pmax=P(1-)=53.63(1-.)KPaminb1.61.34K=22KN/m3,墙底与滑移稳定性验算以及地基承载力验算。解：（1）求 EaKa=tg2（45）=tg2（45二空-）=0.49Z022&一 9=二/=0.16mKa18、0.4918PaAPaB=qKa-2cKT=20X0.49-2M8*0.49=1.4KPa=(q+玉)Ka2%KT=(20+18X3)X0.49-11.2=25.06KPalBKN7m3中=2trc=SKPa_1Ea=1X25.06X(3-0.16)=35.59KN/my=(hz0)/3=(30.16)/3=0.95m(2)求 W12WI=X(1.61)x3X22=19.8KN/m,a1=一m(161)=04m23图图8ToK