土力学 第二章2-2、有一饱和的原状土样切满于容积为21.7cm 3的环刀内，称得总质量为72.49g ，经105℃烘干至恒重为61.28g ，已知环刀质量为32.54g ，土粒比重为2.74，试求该土样的湿密度、含水量、干密度及孔隙比（要求汇出土的三相比例示意图，按三相比例指标的定义求解）。

解：3/84.17.2154.3249.72cm g V m =-==ρ %3954.3228.6128.6149.72=--==S W m m ω 3/32.17.2154.3228.61cm g V m S d =-==ρ 069.149.1021.11===S V V V e 2-3、某原状土样的密度为1.85g/cm 3，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（先推导公式然后求解）。

解：（1）VV m WV s sat ρρ⋅+=W S m m m +=Θ SW m m =ω 设1=S m ρω+=∴1VW S S S V m d ρ=Θ WS W S S S d d m V ρρ⋅=⋅=∴1()()()()()()3W S S W S S W Wsatcm /87g .1171.20.341171.285.1d 11d 11d 111d 11111=+⨯+-⨯=++-=+++⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=+-++=+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅-++=∴ρωρωρωρωρρωρρωρρρωρW S d 有（2）()3'/87.0187.1cm g VV V V V V V m V V m W sat W V Ssat WV W V W S S W S S =-=-=+-=-+-=-=ρρρρρρρρρ （3）3''/7.81087.0cm kN g =⨯=⋅=ργ 或3'3/7.8107.18/7.181087.1cmkN cm kN g W sat sat sat =-=-==⨯=⋅=γγγργ2-4、某砂土土样的密度为1.77g/cm 3，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 ，并评定该砂土的密实度。

解：（1）设1=S V()ed e m m e m m V m WS S S W S +⋅+=++⋅=++==1111ρωωρ 整理上式得 ()()656.0177.1167.2098.0111=-⨯+=-⋅+=ρρωWS d e（2）595.0461.0943.0656.0943.0min max max =--=--=e e e e D r （中密）2-5、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：819.073.230.0=⨯=⋅=⋅==S WS WS S W S W V d V V d V V e ωρρωρρ 3/50.1819.01173.21cm g e d V m W S S d =+⨯=+==ρρ()()3/95.1819.01173.23.01111cm g e d e d d V V m W S W S W S W V s sat =+⨯+=+⋅+=+⋅⋅+=+=ρωρωρρρ 161733=-=-=P L p I ωω 查表，定名为粉质粘土81.0161730=-=-=ppL I I ωω 查表，确定为软塑状态 第三章3-8、某渗透试验装置如图3-23所示。

砂Ⅰ的渗透系数s cm k /10211-⨯=；砂Ⅱ的渗透系数s cm k /10112-⨯=，砂样断面积A=200cm 2，试问：（1）若在砂Ⅰ与砂Ⅱ分界面出安装一测压管，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）A L hk A L h k 22212160=- 整理得 2221)60(h k h k =-cm k k k h 4010110210260601112112=⨯+⨯⨯⨯=+=---所以，测压管中水面将升至右端水面以上：60-40=20cm （2）s cm A L h k A i k q /20200404010131222222=⨯⨯⨯=⨯∆⨯==- 3-9、定水头渗透试验中，已知渗透仪直径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=71.6cm 3，求土的渗透系数。

解：s cm t h A QL k /105.6603.85.74206.7122-⨯=⨯⨯⨯⨯=⋅∆⋅=π3-10、设做变水头渗透试验的黏土试样的截面积为30cm 2，厚度为4cm ，渗透仪细玻璃管的内径为0.4cm ，试验开始时的水位差145cm ，经时段7分25秒观察水位差为100cm ，试验时的水温为20℃，试求试样的渗透系数。

解：s cm h h t t A aL k /104.1100145ln 4453044.04ln )(522112-⨯=⨯⨯⨯=-=π3-11、图3-24为一板桩打入透水土层后形成的流网。

已知透水土层深18.0m ，渗透系数s mm k /1034-⨯=，板桩打入土层表面以下9.0m ，板桩前后水深如图中所示。

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。

解：（1）kPa U W a 00=⨯=γkPa U W b 2.880.9=⨯=γkPaU W c 2.137819418=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯-=γkPa U W d 8.90.1=⨯=γ kPa U W e 00=⨯=γ（2）()s m A i k q /1012918298103377--⨯=-⨯⨯⨯⨯=⋅⋅= 第四章4-8、某建筑场地的地层分布均匀，第一层杂填土厚1.5m ，3/17m kN =γ；第二层粉质黏土厚4m ，3/19m kN =γ，73.2=s G ，%31=ω，地下水位在地面下2m 深处；第三层淤泥质黏土厚8m ，3/2.18m kN =γ，74.2=s G ，%41=ω；第四层粉土厚3m ，3/5.19m kN =γ，72.2=s G ，%27=ω；第五层砂岩未钻穿。

试计算各层交界处的竖向自重应力c σ，并绘出c σ沿深度分布图。

解：（1）求'γ()()()()()ωγγωγγγγγγγγγγ+-=+-⋅=+-⋅=-=-=111'Gs G G G G W W G W V W V V W S W S W S S W W S W W S W S S W S S 由上式得：3'2/19.9m kN =γ，3'3/20.8m kN =γ，3'4/71.9m kN =γ， （2）求自重应力分布kPa h c 5.25175.1111=⨯==γσkPa h c 0.355.0195.25h 211=⨯+=+=‘水γγσ ()kPa c 17.675.319.90.35h 4'2c 2=⨯+=-+=’水γσσ kPa c 132.7788.2067.17h 33c23=⨯+=+=’γσσ kPa c 90.161371.9132.77h 44c34=⨯+=+=’γσσ()kPa 9.3063.08.03.5W c44=+++=γσσ不透水层4-9、某构筑物基础如图4-30所示，在设计地面标高处作用有偏心荷载680kN ，偏心距1.31m ，基础埋深为2m ，底面尺寸为4m ×2m 。

试求基底平均压力p 和边缘最大压力p max ，并绘出沿偏心方向的基底压力分布图。

解：（1）全力的偏心距e ()31.1⨯=⋅+F e G F ()m e 891.020*********31.1=⨯⨯⨯+⨯=（2）⎪⎭⎫⎝⎛±+=l e A G F p 61minmax因为()337.114891.06161±=⎪⎭⎫⎝⎛⨯±=⎪⎭⎫ ⎝⎛±l e 出现拉应力故需改用公式()()kPa e l b G F p 301891.0242320246802232max =⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯⨯+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=（3）平均基底压力 kPa A G F 12581000==+（理论上）kPa b e l A G F 3.150209.131000231000'=⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=+ 或kPa p 5.15023012max ==（实际上）4-10、某矩形基础的底面尺寸为4m ×2.4m ，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/m 3。

试求基底水平面1点及2点下各3.6m 深度M 1点及M 2点处的地基附加应力Z σ值。

解：（1）基底压力 kPa AGF p 149202.14.241300=⨯⨯⨯+=+=（2）基底附加压力 kPa d p p m 1311181490=⨯-=-=γ （3）附加应力M 1点 分成大小相等的两块8.126.32.1,2,4.2=====b z blm b m l查表得108.0=C α则 kPa M z 31.28131108.021=⨯⨯=⋅σ M 2点 作延长线后分成2大块、2小块大块8.126.33,2,6=====b z bl m b m l查表得143.0=C α小块8.126.38.1,2,6.3=====b z blm b m l 查表得129.0=C α则 ()kPa p p c c cM M z 7.3131129.0143.02(220022=⨯-=-==⋅）小大ααασ 4-11、某条形基础的宽度为2m ，在梯形分布的条形荷载（基底附加压力）下，边缘（p 0）max =200kPa ，（p 0）min =100kPa ，试求基底宽度中点下和边缘两点下各3m 及6m 深度处的Z σ值。

解：kPa p 15021002000=+=均 中点下 3m 处 5.10,3,0====bzb x m z m x ，，查表得 396.0=c α kPa z 4.59150396.0=⨯=σ6m 处 30,6,0====bzb x m z m x ，，查表得 208.0=c α kPa z 2.31150208.0=⨯=σ边缘，梯形分布的条形荷载看作矩形和三角形的叠加荷载 3m 处 ：矩形分布的条形荷载1.523b z 5.0x ===，b ，查表343.0=⋅矩形c α 4kPa .33100334.0z =⨯=⋅矩形σ 三角形分布的条形荷载1.523b z 10l ===，b ，查表938.0,734.021==t t αα kPa 34.7100*0734.01==⋅三角形z σ38kPa .9100*9380.02==⋅三角形z σ所以，边缘左右两侧的z σ为kPa z 74.4034.74.331=+=σ kPa z 78.4238.94.332=+=σ 6m 处 ：矩形分布的条形荷载326b z 5.0x ===，b ，查表198.0=⋅矩形c α kPa 8.19100981.0z =⨯=⋅矩形σ 三角形分布的条形荷载326b z 10l ===，b ，查表0511.0,0476.021==t t αα kPa 76.4100*0476.01==⋅三角形z σ kPa 11.5100*5110.02==⋅三角形z σ所以，边缘左右两侧的z σ为kPa z 56.2476.48.191=+=σ kPa z 91.2411.58.192=+=σ第六章6-11、某矩形基础的底面尺寸为4m ×2m ，天然地面下基础埋深为1m ，设计地面高出天然地面0.4m ，计算资料见图6-33（压缩曲线用例题6-1的）。