关键工程地质班李鸾飞

1、第一次作业9月2日，星期二甲、乙两土样日勺颗粒分析成果列于表中，试绘制颗粒级配曲线，并拟定不均匀系数以及评价级配均匀状况。粒径（mm）20.50.250.10.05甲土小于某粒径的含量（)10075.761.541.326.5乙土小于某粒径的含量（)1001001009590颗粒级配曲线甲土小于某粒径的含量（%）乙土小于某粒径的含量（%）u10.1U.U1土粒粒径(mm)u.uui第二次作业9月4日，星期四试比较下列各对土的三相比例指标在诸方面的异同点：Qp与Ps；G3 与 Ss；Qe 与 n; Qpd 与 p；Qp 与 psat。Qp 与 psp表达土的单位体积质量称为土的密度，ps表达土粒

2、单位体积的 质量。w与Ssw表达土中水的质量与土粒质量之比，称为土的含水率，Ss表达 土中水体积与土中孔隙之比，称为土的饱和度，以百分数计。e与ne是土中孔隙体积与土粒体积之比，称土的孔隙比，n是土中孔 隙所占体积与土总体积之比，称土的孔隙率，以百分数计。Qpd 与 ppd表达土单位体积中固体颗粒部分的质量，称为土的干密度，p表 达土单位体积中土粒的质量与同体积水的质量之差，称为土的浮 密度。p与psatp表达土的单位体积质量称为土的密度，psa t表达土孔隙中布满水 时的单位体积质量，称为土的饱和密度。有一饱和的原状土样切满于容积为21.7的环刀内，称得总质量为72.49g,经105C烘干至

3、恒重为61.28g,已知环刀质量 为32.54g, 土粒比重为2.74,试求改土样的湿密度、含水量、 干密度及孔隙比。（答案：e=1.069）解：已知 V=21.7 cm3, m 总=72.49g, m 恒=61.28g, m 环=32.54g, ds=2.74 mw+m r=m 总， mw= m 总-m 恒=72.49g-61.28g=11.21gms+ mw=m, m= m 总-m 环=72.49g-32.54g=39.95g, ms=28.74gV =, V=V+v , d =p/p , m / V =p as w s s w s s s.Ps=2.74 g/cm3,七=10.49 cm

4、3, Vw=11.21 cm3p=m/V=1.84, 3= mw/ m x100%s=0.39, pd= ms/V=1.32, e=Vv/V =1.069 s某原土样的密度为1.85g/cm3,含水量为34%, 土粒相对密度为 2.71，试求该土样的饱和密度、有效密度和有效重度（答案： p=0.87g/cm3）解：已知 p=1.85g/cm3, 3=34%, ds=2.71psat=他+ Vvpw）/V, p=（ms- Vspw）/V Y=pg设 V=1cm3, m=pV=1.85g3=mw/ msx100%, （m- ms）/ ms=0.34, ms=1.38g ,mw=m- ms=0.47

5、g d =p /p , p =2.71 g/cm3, m / V =p , V =0.51 cm3, V =V- V =0.49 cm3 s s w ss s s sv sPsat=1.87 g/cm3, p,=0.87g/cm某一完全饱和黏性土试样的含水量为30%，土粒相对密度为 2.73，液限为33%,塑限为17%,试求孔隙比、干密度和饱和密 度，并按塑性指数和液性指数分别定出该黏性土的分类名称和软 硬状态。解：已知 3=30%, ds=2.73, 3l=33%, 3p=17%e= Vv /VS=Vw/ VS(为饱和水)，ps=2.73g/cm3, VS=m/2.73, Vw= mw=0.

6、3ms,则e=0.3 ms/ msX2.73=0.819pd=ms/V=2.73 VS/( VS+0.819 VS)=1.5 g/cm3 psat= (ms+ Vvpw)/V=(2.73 VS+0.819 VJ/ (VJ0.819 VJ=1.95 g/cm3,y?=8.7kN/m3第三次作业9月9日，星期二某砂土土样的密度为1.77g/cm3,含水量9.8%, 土粒相对密度 为2.67,烘干后测定最小孔隙比为0.461,最大孔隙比为0.943, 试求孔隙比e和相对密实度Dr，并评估该砂土的密实度。解：已知 p=1.77g/cm3, 3=9.8%, ds=2.67, emin=0.461, em

7、ax=0.943 p=m/v, 3=mw/msX100%, ds=Ps/Pw, Dr= (emax-e)/( emax- emin),贝U p= (0.098m +m ) /(V +V )=1.77 g/cm，m =p V =2.67 V , e= V /VssvSs s SSv S1.16 VS=1.77 Vv, e=0.656, Dr=0.595, 1/3 Dr2/3，属于中密Ip=33p=0.16，属于粉质黏土IL=(3-3p)/Ip=0.13/0.16=0.8125，属于软塑第四次作业9月11日，星期四某渗入实验装置如图所示。砂I的渗入系数k =2X10-icm/s；砂 1II的渗入系

8、数k =1X10-icm/s,砂样断面积A=200cm2,试问：2(1)若在砂I与砂II分界面处安装一测压管，则测压管中水面 将升至右端水面以上多高?(2)砂I与砂II界面处的单位渗水量q多大?解：(1)kA(60-h)/L=kAh/L , L= L =40cm, k =2X10-1cm/s, 121222121k=1X10-1cm/s, A=200cm2,2h40cm,则测压管中水面将升至右端水面以上20cm(2)q=k2A, i2= A h2/L2，则q=20cm3/s定水头渗入实验中，已知渗入仪直径D=75mm,在L=200mm渗流 途径上的水头损失h=83mm，在60s时间内的渗水量Q

9、=71.6cm3, 求土的渗入系数。解：已知 D=75mm, L=200mm, h=83mm, Q=71.6cm3, t=60sk=QL/AtAh, A=nD2/4，贝|k=0.065cm/s第五次作业9月16日，星期二1.如图为一板桩打入透水层后形成的流网。已知透水层深18.0m, 渗入系数k=3X10-4m/s，板桩打入土层表面一下9.0m，板桩前后 水深如图所示。试求： (1)图中所示a、b、c、d、e各点的孔隙水压力;(2)地基的单位渗水量。不透水层解：已矢口 Nd=8, Nf=4, Ah=AH/Nd=1, k=3X10-4mm/sua=0XYw=0 kN/m2 ub=9XYw=88.

10、2kN/m2 Uc=(9+9-4X1)Xyw=137.2 kN/m2 ud=1XYw=9.8 kN/m2 ue=0XYw=0 kN/m2q=kAh Nf/ Nd=12X10-7m3/s第六次作业9月18日，星期四2.某建筑场地的地层分布均匀，第一层杂填土厚1.5m, Y=17kN/m3；第二层杂填土厚 4m，Y=19kN/m3，Gs=2.73,=31%，地下水在 地下2m深处；第三层杂填土厚8m, Y=18.2kN/m3, Gs=2.74, =41%；第三层杂填土厚 3m, Y=19.5kN/m3, Gs=2.72,=27%； 第五层砂岩未钻穿。试计算各层交界处的竖向自重应力。c,并 绘出。c

11、沿深度分布图。解：已知 h1=1.5m, h=0.5m, h2=4m, h3=8m, h4=3m Y1=17kN/m3, Y2=19kN/m3, Y3=18.2kN/m3, Y4=19.5kN/m3 由 y,=Y (Gs-1) /Gs (1+3)Y2=19X (2.73-1) /2.73X (1+0.31) =9.19kN/m3 Y3=18.2X (2.74-1) /2.74X (1+0.41) =8.2kN/m3 Y4=19.5X (2.72-1) /2.72X (1+0.27) =9.71kN/m3。c1=Y1Xh1=1.5X17=25.5kPa。c水=Y1Xh1+Y2Xh=25.5+19

12、X0.5=35kPa。c2=。c 水+Y2X(h2-h，)=35+9.19X3.5=67.17 kPa。c3=。c2+Y3h3=67.17+8.2X8=132.77 kPa。c4=。c3+Y4h4=132.77+9.71X3=161.9kPa。c 不透水层= c4+Yw(h2-h?+h3+h4)=306.9kPa某构建物基本如图所示，在设计地面标高处作用有偏心荷载680kN，作用位置距中心线1.31m，基本埋深为2m，底面尺寸为4mX2m。试求基底平均压力p和边沿最大压力pmax,并绘出沿偏 心方向的基底压力分布图。解：已知 F=680kN, eF=1.31m, l=4m, b=2m, d=2

13、m, G=YGAd由(F+G)Xe=FX eF, e=F eF/(F+G)=0.819mPmax=(F+G)X(1+6e/l)/A, Pmin=(F+G)牛i 中teeokN设计地面_u_-.Vpm.n0,A浮现拉应力_J_/Pmax=2 (F+G) /3b (l/2-e) =301kPa P卢特血4mP 平均=Pma/2=150.5kPa1200kNy + O.OOHr 1Luo博第七次作业9月23日，星期二某矩形基本的底面尺寸为4mX2.4m，设计地面下埋深为1.2m（高于天然地面0.2m）,设计地面以上的荷载为1200kN,基底标 高处原有土的加权平均重度为18kN/m3。试求基底水平面

14、1点及 2点下各3.6m深度M1点及M2点处的地基附加应力 值。解：已知 A=9.6m2, d=1.2m, h=1m, F=1200kN,Y18kN/m3 P=(F+G)/A=149kPa , P=P- Y h=131kPa mM 点：l=2.4m, b=2m, l/b=1.2, 1z/b=1.8查表得a c=0.108。zM0.108*131*2=28.31kPaM2点:做延长线后提成2大块， 2小块l=6m， b=2m， l/b=3大块 z/b=1.8,ac=0.143l=3.6m, b=2m, l/b=1.8小块 z/b=1.8,a=0.129则。=2q P=2(0.143-0.129)

15、*131=3.7kPa某条形基本的宽度为2m,在梯形分布的条形荷载（基底附加 压力）下，边沿（Po）max=200kPa, （P0） min=100kPa,试求基底 宽度中点下和边沿两点下各3m及6m深度处值得七值。解：已知（P0）max=200kPa,（P0）min=100kPa, b=2mP = （200+100） /2=150kPa平均中点下3m处：x=0m, z=3m, x/b=0, z/b=1.5，查表 =0.396。z=0.396*150=59.4kPa6m处：x=0m, z=6m, x/b=0, z/b=3,查表 =0.208。z=0.208*150=31.2kPa边沿处梯形分布

16、的条形荷载看作是矩形和三角形的叠加荷载3m处：矩形分布的条形荷载x/b=0.5, z/b=1.5，查表a c=0.334。z=0.334*100=33.4kPa三角形分布的条形荷载l/b=10, z/b=1.5，查表a广0.0734,a *=0.0938。z1一角形=7.34kPa七2一 角形=9.38kPa因此，边沿左右两侧的z为。z1=33.4+7.34=40.74kPa。z2=33.4+9.38=42.78kPa6m处：矩形分布的条形荷载x/b=0.5, z/b=3，查表a c=0.198。z=0.198*100=19.8kPa三角形分布的条形荷载l/b=10, z/b=3,查表a“二0

17、.0476, at2=0.0511。z1三角形=4.76kPa气2一 角形=5.11kPa因此，边沿左右两侧的z为。z1=19.8+4.76=24.56kPa。/19.8+5.11=24.91kPa第八次作业9月27日，星期六1.通过现场载荷实验可以得到哪些土的力学性质指标?答：可以同步测定地基承载力和土的变形模量。2.室内固结实验和现场载荷实验都不能测定土的弹性模量，为什 么？答：土的弹性模量是指土体在侧限条件下瞬时压缩的应力应变模 量，它的变形涉及了可恢复的弹性变形和不可恢复的残存变形两 部分。而室内固结实验和现场载荷实验都不能提供瞬时荷载，它 得到的压缩模量和变形模量涉及残存变形在内的，

18、和弹性模量有 主线区别。试从基本概念、计算公式及合用条件等方面比较压缩模量、变 形模量与弹性模量，它们与材料力学中的杨氏模量有什么区别？ 答：土的压缩模量：是土在侧限条件下的竖向附加应力与竖向应 变之比值，土的压缩模量是通过土的室内压缩实验得到的。土的变形模量：土体在无侧限条件下的应力与应变的比值，土的 变形模量时现场原位实验得到的土的压缩模量和变形模量理论 上是可以换算的，但影响因素较多不能精确反映她们之间的实际 关系。土的弹性模量：土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。 土的弹性模量由室内三轴压缩实验拟定。应力历史对土的压缩性有何影响？如何考虑？答：天然土层在历史中受过最大固结压力，根据历史可将土层分 为正常固结土、超固结土和欠固结土，在研究沉积土层的应力历 史时，一般先将先期固结压力与既有覆盖土重比值定义为超固结 比，当荷载卸除后要考虑土体的回弹。某工程钻孔3号土样3-1粉质粘土和土样3-2淤泥质粘土的压 缩