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土质学与土力学课后习题问题详解

绪论答案:略第1章 土的物理性质及工程一、填空题1、固体颗粒,水;2、结合水,自由水;3、最松散,最密实;4、塑限,液限;5、单粒,蜂窝,絮状;6、土中水的质量,土粒质量;7、含水率,黏粒含量。

二、选择题1、A,2、D ,3、A ,4、C,5、D,6、D ,7、D 三、证明题1、11s s s s s w d v v s s s G V V V V e V V V γγγγγ====+++2、(1)(1)w v w ss ss s s wr v v v m V m V G G G n m V m V V S V V n V V Vω--==== 四、计算题1、w =%6.353.823.82456.156=--r =3/60.180.1060456.156m kN =⨯-3/72.130.10603.82m kN d =⨯=γ73.2=s G()1 2.73(10.356)110.991.86s wG e ωγγ+⨯+=-=-=0.990.497110.99e n e ===++ 0.356*2.730.9820.99s r G S e ω===32.730.991018.69/10.199s sat w kN G e m e γγ+=+=+⨯=+318.6910.08.69/sat w kN m γγγ'=--== 2、4、()1 2.68(10.105)110.6921.75s wG e ωγγ+⨯+=-=-=0.9410.6920.2490.5180.9410.4600.481max r max min e e D e e --====--5、五、简答题(略)第2章 黏性土的物理化学性质一、填空题1、蒙脱石,高岭土,伊利石;2、硅氧四面体,氢氧化铝八面体。

二、选择题 1、A, 2、A三、简答题(略)第3章 土中水的运动规律一、填空题1、正常毛细水带,毛细网状水带,毛细悬挂水带;2、毛细压力;3、层流;4、常水头实验,变水头试验。

二、选择题1、C,2、ABCDE,3、B,4、ABC,5、C 三、简答题(略) 四、计算题1、(1)412042 1.2100.04 3.6ln ln3.2103600 2.85h al k Ft h --⨯⨯==⨯⨯ 6 3.64.1710ln2.85-=⨯ 79.710(/)m s -=⨯(2)7710109.7100.7737.510(/)ttk k m s ηη--==⨯⨯=⨯ 粉质粘土 2、(1)30.2105(/)0.4D w G I kN m γ==⨯= 方向向上(2)设1, 2.6,0.8s s v V m g V ===32.60.81018.9(/)1.8sat kN m γ+=⨯= 318.9108.9(/)kN m γ'=-= 10.89satcr cr w I I γγ=-=0.890.360.4hh m ∆=∆=3、30.5( 3.00)1010(/)30.5D w G I kN m γ---==⨯=-317.9107.9(/)sat w kN m γγγ'=-=-=D G γ'>将会产生流沙现象。

4、(1)由1122k I k I =和123k k =可得:1213I I =.则按比例,土样一的水头损失为1时,土样二的水头损失为3.总计水头损失40cm ,则土样一水头损失为10cm ,土样二的水头损失为30cm 。

则a 、b 两点的测管水位应分别高于a 点与b 点分别为35cm 和90cm 。

(2)31110104(/)25D w G I kN m γ==⨯= 3201010(/)sat w kN m γγγ'=-=-=1D G γ'<。

不会产生流沙现象。

(3)减少 5、 6.8128.0 1.2 6.80.5712d N H m h m =∆=-=∆== 30.570.320.3210 3.2(/)1.8D i G kN m ===⨯= 32.650.921018.6(/)1.92sat kN m γ+=⨯=318.6108.6(/)sat w kN m γγγ'=-=-=D G γ'<渗流是稳定的。

第4章 土中应力计算一、选择题 1、C, 2、A ,3、C. 二、问答题(略) 三 计算题1、由第一层土的三个试验指标可得:319.0109.0(/)sat w kN m γγγ'=-=-=。

第二层黏土的108.1>=-=-PL PL I ωωωω,故认为黏土层受到水的浮力作用318.0108.0(/)sat w kN m γγγ'=-=-=。

第一层为细砂,地下水位以下的细砂受到水的浮力作用。

A 点:Kpa h cz 01==γσB 点:Kpa h cz 5.1715.1711=⨯==γσC 点:111217.59.0235.5cz h h kPa σγγ'=+=+⨯= D 点:11122335.58359.5cz h h h kPa σγγγ''=++=+⨯= 应力分布图略。

2、解:2.165.050002500=<===b N M e 呈梯形分布 kpa lb M F N p )61.3043.71(671025001075000622maxmin ±=⨯±⨯=±= 基础底面的压力为(71.43±30.61)kpa3、解:方法一:应力系数α计算结果故得G 点下深度3m 处的竖向应力z12()150(0.1560.060)32.4z s s p kPaσαα=+=⨯+=方法二: 应力系数α计算结果故得G 点下深度3m 处的竖向应力zkpa p s s s z 33)020.0041.0159.0(150)(321=++⨯=++=ααασ4解:本题求解时要求通过两次叠加法计算。

第一次是荷载作用面积的叠加,第二次是荷载分布图形的叠加。

分别计算如下:(1)荷载作用面积叠加计算 因为O 点在矩形面积(abcd ),故可用角点法计算划分。

通过O 点将矩形面积划分为4块,假定其上作用着均布荷载q ,则M 点产生的竖向应力1z σ可用角点法计算,即11()1()1()1()1234()z z aeoh z ebfo z ofcg z hogd a a a a q σσσσσαααα=+++=+++各块面积应力系数,列于表中。

应力系数α计算结果∑=+++⨯==kpa q ai z 2.12)073.0156.0093.0045.0(31ασ(2)荷载分布图形叠加计算上述角点法求得的应力1z σ是均布荷载q 引起的,但实际作用的荷载是三角形分布,因此可以将习题图4.37所示的三角形分布荷载(ABC )分割成3块:均布荷载(DABE )三角形荷载(AFD )及(CFE )。

三角形荷载(ABC )等于均布荷载(DABE )减去三角形荷载(AFD ),加上三角形荷载(CFE )。

故可将此三块分布荷载产生的应力叠加计算。

1)三角形分布荷载(AFD ),其最大值为kpaq 3.333100==,作用在矩形面积(aeOh )及(ebfO )上,并且O 点在荷载零处。

因此它对M 点引起的竖向应力2z σ是两块矩形面积三角形分布荷载引起的应力之和。

即kpa z 2.2)045.0021.0(31002=+⨯=σ 应力系数α计算结果2)三角形分布荷载(CFE ),其最大值为(),作用在矩形面积()和()上,同样O 点也在荷载零点处。

因此,它们对M 点产生的竖向应力3z σ是这两块矩形面积三角形面积分布荷载引起的应力之和。

即kpaq p t t hOgd z Ofcg z z 7.6)032.0069.0()3100100())((43)(3)(33=+⨯-=+-=+=αασσσ最后叠加求得三角形分布荷载(ABC )对M 点产生的竖向应力z σ为 kpa z z z z 7.167.62.22.12321=+-=+-=σσσσ5、解:在基础底面中心轴线上取几个计算点0、1、2、3,它们都为于土层分界面上,如图4.38所示(1)自重应力计算 ∑=ii cz h γσ,将各点的自重应力计算结果列于表中。

基地压力 kpa F N p 70821120=⨯==基地处的附加应力3.5117.18700=⨯-=-=D p p γkpa由式00p z ασ=计算土中各点附加应力,其结果列于表中,并在图中绘出地基自重应力及附加应力分布图。

第五章 土的压缩性与地基沉降计算一、选择题1、A2、A3、B4、A5、B 二、简答题(略) 三、计算题1 解:(1)孔隙比 395.13026.586.175cm g =⨯-=ρ含水率 %6.28%1000.910.916.586.175=⨯--=ω初始孔隙比781.01)1(0=-+=ρωρw s G e 2.70s G =1p 对应的孔隙比1000(1)0.720He e e H ∆=-+= 2p 对应的孔隙比2000(1)0.671He e e H ∆=-+= (2)压缩系数和压缩模量11312212149.01049.0100200671.0720.0----=⨯=----=Mpa kpa p p e e α压缩模量Mpa e E s 51.349.0720.011211)21(=+=+=--α 因土所以该土属于中压缩性,5.049.01121---<=Mpa Mpaα。

2 解:(1)土样1 压缩系数11312212134.01034.010*******.0770.0----=⨯=--=--=Mpa kpa p p e e α压缩模量Mpa e E s 21.534.077.011211)21(=+=+=--α 因土所以该土属于中压缩性,5.034.01121---<=Mpa Mpaα(2)土样2压缩系数11312212187.01087.010*******.089.0----=⨯=--=--=Mpa kpa p p e e α压缩模量Mpa e E s 17.287.089.011211)21(=+=+=--α 因为土所以该土属于高压缩性,5.087.01121--->=Mpa Mpa α土样的压缩曲线如图所示:3 解:基础底面积:21644m A =⨯=基底总应力:47204422033544p G kPa A σ++⨯⨯⨯===⨯ 基底自重应力:kpa h 3525.17=⨯=γ基底附加压力:033535300p h kPa σγ=-=-=第二层上自重应力:kpa h cz 10565.17111=⨯==γσ第二层下自重应力:kpa h cz 7.15839.17105105222=⨯+=+=γσ第二层上附加应力:根据122==b l 224==b z 所以0840.0=α 1440.084300100.8z p kPa σα==⨯⨯=第二层下附加应力:根据122==b l 5.327==b z 所以0344.0=α2440.034430041.3z p kPa σα==⨯⨯=自重应力平均值kpa 85.13127.158105=+=附加应力平均值100.841.371.12kPa +==该层的最终沉降量:71.130.065 6.53300zi i s s h m cm E σ==⨯== 4(略)5解:(1)前期固结压力将表中p e -值换算成p e lg -后,以p lg 为横坐标,e 为纵坐标,作图得前期固结压力所对应的点为,还原压力为kpa p c 230=(参考)(2)压缩指数c c由p e lg -曲线可得:0.9130.7250.31lg lg 2771lg 693c e C p ∆-===∆- (3)黏土层最终沉降量1318.5619.8217.8210p kPa =⨯+⨯+⨯=21100p p =+112 1.0150.9550.60.1MPa α---==1121211 1.015 3.360.6s e E MPa α--++===120.140.11911.93.36zi i s s h m cm E σ-==⨯==6 解:(1)加荷半年后地基的沉降110.87.20.25s e E MPa α++===0.18100.25257.2z s s h m cm E σ==⨯==358010536.41025.010)8.01(103.6)1(--⨯=⨯⨯+⨯=+=w v a e k c γcm 2286.05006060243655.010536.4232=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==-H t c T v v600.081U 42t 2=-=-vT eππ半年后的沉降为:250.615t t s sU cm ==⨯= (2)黏土层达到60%固结度所需时间 600.081U 42t 2=-=-vT eππ 得286.0=v T由2HtC T v v =得d c H T t v v 4.182246060110536.4500286.0322=⨯⨯⨯⨯⨯=- 第六章 土的抗剪强度一、选择题1、C2、C3、A4、B5、C6、C 二、简答题(略) 三、计算题1解:最大剪应力面与大主应力的夹角是45°剪切破坏面与最大剪应力面的夹角为:︒=+︒=54245ϕα2解:假定土样处于极限平衡状态时, 大主应力为:kPa c 36.435)245tan(2)245(tan 231=+︒++=︒ϕϕσσ 即土样发生剪切破坏时大主应力为 435.36kPa 。

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