《土力学_第二版_权威课后答案_中国建筑工业出版社、东南大学编(调整).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土力学_第二版_权威课后答案_中国建筑工业出版社、东南大学编(调整).doc（22页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、3-8、某渗透试验装置如图 3-23 所示。砂的渗透系数 k1= 2 10 1 cm / s ；砂的渗透系数 k 2= 1 10 1 cm / s ，砂样断面积A=200cm2，试问：（1）若在砂与砂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）砂与砂界面处的单位渗水量 q 多大？解：（1） k160 h2L1h2A = k 2AL2整理得k1 (60 h2 ) = k 2 h22h = 60k1=60 2 10 1= 40cmk1 + k 22 10 1 + 1 10 1所以，测压管中水面将升至右端水面以上：60-40=20cm（2）q2= k 2 i2A = k2 h2
2、 A = 1 101 40 200 = 20cm3 / sL2403-9、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=71.6cm3，求土的渗透系数。解： k =QLA h t=71.6 20 7.52 8.3 604= 6.5 10 2 cm / s3-10、设做变水头渗透试验的黏土试样的截面积为 30cm2，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。 0.4 2 4解： k =
3、aLln h1= 4 ln 145 = 1.4 10 5 cm / sA(t 2 t1 )h230 4451003-11、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k = 3 10 4 mm / s ，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）U a = 0 WU b = 9.0 W= 0kPa= 88.2kPacU = 18 4 9 1 W= 137.2kPa8 U d = 1.0 W= 9.8kPaU e = 0 W= 0kPa（2） q =
4、 k i A = 3 10 7 89 2 (18 9) = 12 10 7 m 3 / s4-8、某建筑场地的地层分布均匀，第一层杂填土厚 1.5m， = 17kN / m 3 ；第二层粉质黏s土厚 4m，= 19kN / m 3 ， G= 2.73 ， = 31% ，地下水位在地面下 2m 深处；第三层s淤泥质黏土厚 8m ， = 18.2kN / m 3 ， G= 2.74 ， = 41% ；第四层粉土厚 3m ，s = 19.5kN / m 3 ，G= 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 沿深度分布图。解：（1）求 WS VS
5、W (WS VS W ) (GS W W ) W (GS 1) (GS 1) =VW=34WS + WW=GS W+ GS W=Gs(1 + )2由上式得： = 9.19kN / m 3 ， = 8.20kN / m 3 ， = 9.71kN / m 3 ，（2）求自重应力分布 c1 = 1 h1 = 1.5 17 = 25.5kPac水 1 1 2= h + h= 25.5 + 19 0.5 = 35.0kPa2 c 2= c水+ (4 h ) = 35.0 + 9.19 3.5 = 67.17kPac 3 c2 3 3= + h = 67.17 + 8.20 8 = 132.77 kPac
6、 4 c3 4 4= + h = 132.77 + 9.71 3 = 161.90kPa 4不透水层 = c4 + W (3.5 + 8.0 + 3.0) = 306.9kPa4-9、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 4m2m。试求基底平均压力p和边缘最大压力pmax，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(F + G ) e = F 1.311.31 680e = 680 + (4 2 2 20)= 0.891m（2） pmaxF + G =1 6e minAl e 因为 1
7、 6 = 1 60.891() = 1 1.337出现拉应力l 4故需改用公式 pmax =2(F + G )2(680 + 4 2 20)= 301kPa3b l e 3 2 4 0.891（3）平均基底压力 2 2F + G = 1000 = 125kPa （理论上）A=F + G81000=1000= 150.3kPap或max2= 301 = 150.5kPa （实际上）2A3 l 2 e b3 1.09 24-10、某矩形基础的底面尺寸为 4m2.4m，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
8、/m3。试求基底水平面 1 点及 2 点下各 3.6m深度M1点及M2点处的地基附加应力 Z 值。解：（1）基底压力（2）基底附加压力（3）附加应力p = F + G = 1300 + 4 2.4 1.2 20 = 149kPaAp0 = p m d = 149 18 1 = 131kPaM1点分成大小相等的两块l = 2.4m, b = 2m, lb= 1.2z = 3.6 = 1.8b2查表得 C= 0.108则M2点 zM 1 = 2 0.108 131 = 28.31kPa作延长线后分成 2 大块、2 小块l = 6m, b = 2m, l = 3大块bz = 3.6 = 1.8b2查
9、表得 C= 0.143l = 3.6m, b = 2m, l小块bz = 3.6 = 1.8= 1.8查表得 C= 0.129则 zM 2b= 22cM 2 p0= 2( c大 c小）p0= 2(0.143 0.129)131 = 3.7kPa4-11、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（p0）max=200kPa，（p0）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 值。解： p0均= 200 + 100 = 150kPa2中点下3m 处x = 0m, z = 3m, x = 0z = 1.5 ，查表得 = 0.396，
10、 cb b z = 0.396 150 = 59.4kPa6m 处x = 0m, z = 6m, x = 0z = 3 ，查表得 = 0.208， cb b z = 0.208 150 = 31.2kPa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x = 0.5z = 3 = 1.5 ，查表= 0.334，b b 2c矩形 z矩形 = 0.334 100 = 33.4kPa三角形分布的条形荷载l = 10z = 3 = 1.5 ，查表= 0.734,= 0.938，b b 2t1t 2 z三角形1 = 0.0734 *100 = 7.34kPa z三角形 2
11、 = 0.0938 *100 = 9.38kPa所以，边缘左右两侧的 z 为 z1 = 33.4 + 7.34 = 40.74kPa z 2 = 33.4 + 9.38 = 42.78kPa6m 处 ：矩形分布的条形荷载x = 0.5z = 6 = 3 ，查表= 0.198，b b 2c矩形 z矩形 = 0.198 100 = 19.8kPa三角形分布的条形荷载l = 10z = 6 = 3 ，查表= 0.0476,= 0.0511，b b 2t1t 2 z三角形1 = 0.0476 *100 = 4.76kPa z三角形2 = 0.0511 *100 = 5.11kPa所以，边缘左右两侧的
12、z 为 z1 = 19.8 + 4.76 = 24.56kPa z 2 = 19.8 + 5.11 = 24.91kPa6-11、某矩形基础的底面尺寸为 4m2m，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）。试绘出土中竖向应力分布图（计算 精度；重度（kN/m3）和应力（kPa）均至一位小数），并分别按分层总和法的单向压缩基本公式和规范修正公式计算基础底面中点沉降量（ p0 13.84kPa, 不够；6m深处0.2 C= 0.2 77.4 = 15.48kPa， z = 11.0 15.48kPa ，可以。表 1分层总和法
13、单向压缩公式计算的沉降量点 深度 自重应力附加应力自重平均 附加平均 自重+附加 曲线 压前e1i 压后e2i 沉降量0025.294.811.034.481.529.888.2118.022.043.653.139.067.3106.333.052.833.448.243.391.544.061.022.056.927.784.655.069.215.265.118.683.766.077.411.073.313.186.4（8）基础的最终沉降量如下：土样4-1土样4-20.821 0.761330.8180.769270.8080.774190.8000.782100.7960.78370
14、.7910.7816ns = si = 33 + 27 + 19 + 10 + 7 + 6 = 102mmi =12、规范修正公式计算（分层厚度取 1m）（1）计算 p0同分层总和法一样， p0 = p C 0 = 120 25.2 = 94.8kPa（2） 分层压缩模量的计算分层深度自重平均 附加平均 自重+附加 曲线 压前e1i 压后e2i 压缩模量1.029.888.2118.02.039.067.3106.33.048.243.391.54.056.927.784.65.065.118.683.76.073.313.186.40土样4-1土样4-20.821 0.7612.680.81
15、80.7692.500.8080.7742.300.8000.7822.770.7960.7832.570.7910.7812.35（3） 计算竖向平均附加应力系数当 z=0 时，z =0计算 z=1m 时，基底面积划分为 四个小矩形，即4 2.5 = (2 1.25)* 4l / b = 2 /1.25 = 1.6 ， z / b = 1/1.25 = 0.8 ，查表 6-5 有 = 0.2395基底下 1m 范围内 = 4 * 0.2395 = 0.958详见下表。Z(m)l/bz/bz (z )i-( z )i-1Esis i s i11.60.80.9580.9580.9582.683
16、43421.61.60.83161.66320.7052.50276131.62.40.70282.10840.4452.30187941.63.20.59882.39520.2872.77108951.64.00.51762.5880.1932.57796 61.64.80.45442.72640.1382.356102（4） 确定计算深度由于周围 没有相邻 荷载，基 础中点的 变形计算 深度可按 下列简化 公式计 算 ：zn = b(2.5 0.4 ln b) = 2.5(2.5 0.4 ln 2.5) = 5.3m（5） 确定 s计算 z n 深度范围内压缩模量的当量值：p0 nnz n
17、 n 0 0 Es = Ai / Ai / Esi = 11 p0 z1 1 0 0 p0 z2 2 z1 1 p0 z n n z n =1 n1 + + + Es1=p0 2.7264Es 2= 2.55MPaEsn 0.958p +0.7052 +0.4452 +0.2868 +0.1928 +0.1384 0 2.682.52.32.772.572.35 查表（当 p0 0.75 f ak 时）得： s（6） 计算地基最终沉降量= 1.1s = s sn= s si= 1.1 102 = 112mmi =16-12、由于建筑物传来的荷载，地基中某一饱和黏土层产生梯形分布的竖向附加应力，
18、该层zz顶面和底面的附加应力分别为 = 240kPa和= 160kPa ，顶底面透水（见图 6-34），S土层平均 k = 0.2cm / 年，.e = 0.88，a = 0.39MPa1，E = 4.82MPa 。试求：该土层的最终沉降量；当达到最终沉降量之半所需的时间；当达到 120mm 沉降所需的时间；如果该饱和黏土层下卧不透水层，则达到 120mm 沉降所需的时间。 解：求最终沉降saH0.39 10 3 240 + 160 400166mm= z1 + e= =1 + 0.88 2U t= sts= 50%（双面排水，分布 1）查图 6-26 得TV = 0.2k (1 + e)c
19、=0.2(1 + 0.88) 10 2= 0.964m2 / 年Wva 0.39 10 3 100.2 4 2T = cv t所以t = TV H= 2 = 0.83(年)vH 2cv0.964当 s t = 120mm 时U = stt s= 72%查图 6-26 得TV = 0.4220.42 4 2t = TV H= 2 = 1.74(年)cv0.964当下卧层不透水， s t = 120mm 时与比较，相当于由双面排水改为单面排水，即t = 1.74年4，所以.t = 1.74 4 = 6.96年7-8、某土样进行直剪试验，在法向压力为 100、200、300、400kPa 时，测得抗
20、剪强度 f 考 分别为 52、83、115、145kPa，试求：（a）用作图法确定土样的抗剪强度指标 c 和 ；（b）如果在土中的某一平面上作用的法向应力为 260kPa，剪应力为 92 kPa，该平面是否会剪切破坏？为什么？抗剪强度（kPa）1820法向应力（kPa）解：（a）用作图法土样的抗剪强度指标 c=20kPa 和 = 180（b） f= tg + c = 260tg180+ 20 = 104.5kPa = 92kPa f所以， 为破坏。7-9、某饱和黏性土无侧限抗压强度试验的不排水抗剪强度 cu= 70kPa ，如果对同一土样进行三轴不固结不排水试验，施加周围压力 3 = 150k
21、Pa ，试问土样将在多大的轴向压力作用下发生破坏？解： 1 + 32= cu 1 = 2cu + 3 = 2 70 + 150 = 290kPa7-10、某黏土试样在三轴仪中进行固结不排水试验，破坏时的孔隙水压力为 u f ，两个试件的试验结果为：试件： 3 = 200kPa, 1 = 350kPa, u f= 140kPa试件： 3 = 400kPa, 1 = 700kPa, u f= 280kPa试求：（a）用作图法确定该黏土试样的 ccu, cu和c , ；（b）试件破坏面上的法向有效应力和剪应力；（c）剪切破坏时的孔隙水压力系数 A。解：抗剪强度（kPa）3401600 6012021
22、0200350 400 420700法向应力（kPa）13（a）用作图法确定该黏土试样的 ccu= 0, cu= 16 0 和c = 0, = 34 0 + 420 + 120420 120340 =13 +2cos 2 f =2+cos 2 45 +22 = 186.12kPa2 = 1 32sin 2 f= 420 1202sin(2 620) = 124.36kPa（c）在固结不排水试验中， u3 = 0 ，于是u = u1 = A( 1 3 )A =u =280 140( 1 3)(700 350) (400 200) = 0.937-11、某饱和黏性土在三轴仪中进行固结不排水试验，得
23、 c = 0, = 280 ，如果这个试件受到 1 = 200kPa 和 3 = 150kPa 的作用，测得孔隙水压力 u = 100kPa ，问该试件是否会破坏？为什么？0 解：= (150 100)tg 2 450 + 28 = 138.49kPa21极限1实际 = 200 100 = 100kPa 1实际 1极限 ，所以，不会破坏。7-12、某正常固结饱和黏性土试样进行不固结不排水试验得u= 0, cu= 20kPa ，对同样的土进行固结不排水试验，得有效抗剪强度指标 c = 0, = 30 0 ，如果试样在不排水条件下破坏，试求剪切破坏时的有效大主应力和小主应力。抗剪强度（kPa） 3
24、00 0204060解：法向应力（kPa）2 45030 0 1 = 3tg +2解得： = 60kPa, = 20kPa 13= 40137-13、在 7-12 题中的黏土层，如果某一面上的法向应力 突然增加到 200kPa，法向应力刚增加时沿这个面的抗剪强度是多少？经很长时间后这个面抗剪强度又是多少？解：当 200kPa时，瞬间相当于不排水条件u这时 = 0 ，任何面的抗剪强度均为 c= 20kPa当 t 时， = 200kPa ，相当于排水条件该面 f 必然满足 f= tg = 200 tg300= 115.47kPa7-14、某黏性土试样由固结不排水试验得出有效抗剪强度指标 c = 2
25、4kPa, = 220 ，如果该试件在周围压力 3 = 200kPa 下进行固结排水试验至破坏，试求破坏时的大主应力 1 。 = tg 2 450 + + 2c tg 450 +13解：220 220 = 200tg 2 450 + 22 + 2 24 tg 450 + 22 = 510.76kPa8-5、某挡土墙高 5m，墙背直立、光滑、墙后填土面水平，填土重度= 19kN / m 3 ， = 300 ，c = 10kPa ，试确定：（1）主动土压力强度沿墙高的分布；（2）主动土压力的大小和作用点位置。解：在墙底处的主动土压力强度按郎肯土压力理论为2 0 0 a = H tan 45 2c
26、tan 45 2220 0 = 19 5 tan 2 450 30 2 10 tan 450 30 = 20.12kPa22 主动土压力为E(1) H 2 tan 2 4502cH tan 450+ 2ca =2 22= (1)19 52 tan 2 (450 300) 2 10 5 tan(450 300)+ 2 10 22= 31.97 32kN / m22190 临界深度 z= 2c /(K ) = 2 10 /19 tan 450 30 = 1.82m0a 2 主动土压力Ea作用在离墙底的距离为：(H z0 ) / 3 = (5 1.82) / 3 = 1.06m8-6、某挡土墙高 4
27、m，墙背倾斜角 = 20 0 ，填土面倾角 = 100 ，填土重度= 20kN / m3 ， = 300 ， c = 0 ，填土与墙背的摩擦角= 150 ，如图 8-25 所示，试按库仑理论求：（1）主动土压力大小、作用点位置和方向；（2）主动土压力强度沿墙高的分布。解：根据= 150 、 = 20 0 、 = 100 、 = 300 ，查表得K a = 0.560 ，22由 Ea= HK a / 2 = 20 4 0.560 / 2 = 89.6kN / m土压力作用点在离墙底H = 4 = 1.33m 处3 3土压力强度沿墙高成三角形分布，墙底处 a = zK a = 20 4 0.560
28、 = 44.8kPa8-7、某挡土墙高 6m，墙背直立、光滑、墙后填土面水平，填土分两层，第一层为砂土，第二层为粘性土，各层土的物理力学性质指标如图 8-26 所示，试求：主动土压力强度，并绘 出土压力沿墙高分布图。2 解：计算第一层填土的土压力强度 a 0 = 1 z tan 450 1 2 = 0 a1 = 1h1 tan2 450 12 (4502= 18 2 tan 300= 12kPa)2第二层填土顶面和底面的土压力强度分别为22 00 a1 = 1 h1 tan 45 2 2c2 tan 45 2 )2= 18 2 tan 2 (450 20 0) 2 10 tan (450 20
29、 0= 3.7kPa22222 00 a 2 = ( 1 h1 + 2 h2 ) tan 45 2 2c2 tan 45 2 )2= (18 2 + 19 4) tan 2 (450 20 0) 2 10 tan(450 20 0= 40.9kPa28-8、某挡土墙高 6m，墙背直立、光滑、墙后填土面水平，填土重度= 18kN / m 3 ， = 300 ，c = 0kPa ，试确定：（1）墙后无地下水时的主动土压力；（2）当地下水位离墙底 2m时，作用在挡土墙上的总压力（包括水压力和土压力），地下水位以下填土的饱和重度为 19kN/m3。解：（1）墙后无地下水时2 a = H tan0 45 2 = 18 6 tan 450300 = 36kPaEa = (1)Htan 45 2 2 = (1)18 6tan(452