吉林建筑大学土力学课后答案精解

吉林建筑大学土力学复习资料第一章作业相关说明：（1）公式证明时不允许用推导公式！（2）作业必须抄题，有附图的应将图画上，同时，不允许徒手画图。（3）解题有必要的步骤，解题过程中公式一定要写全，推导公式无需证明，可以直接使用！[附加1-1]证明下列换算公式：（1）wsded1；（2）eeSswr1；（3）nnwSwsr)1([附加1-2]某干砂试样＝1.66g/cm3，sd＝2.69，置于雨中，若砂样体积不变，饱和度增至40％时，此砂在雨中的含水量w为多少？[附加1-3]将土以不同含水量配制成试样，用标准的夯击能将土样击实，测得其密度，得数据如下表：w（％）17.215.212.210.08.87.4（g/cm3）2.062.102.162.132.031.89已知土粒比重sd＝2.65，试求最优含水量opw。（要求：绘制w～d曲线时，必须采用方格纸）1-2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、rs、、d、sat和各为多少？并比较各种重度的大小。1-3一土样重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？1-4某土样孔隙体积等于土颗粒体积，试求孔隙比e；若土粒相对密度66.2sd，试求干密度d；若孔隙被水充满，试求密度与含水率w。1-5已知某土样土粒相对密度为2.72，孔隙比为0.95，饱和度为0.37。若孔隙比保持不变，将土样的饱和度提高到0.9，试求每1m3土应加多少水？1-6从甲、乙两地粘性土中各取出土样进行稠度试验。两土样液限、塑性都相同，%40Lw，%25Pw。但甲地土的天然含水量%45w，而乙地的%20w。问两地的液性指数LI各为多少？处于何种状态？按PI分类时，该土的名称是什么？试说明哪一地区的土较适宜于用作天然地基？1-7某砂土土样的密度为1.77g/cm3，含水率为9.8%，土粒相对密度为2.67，测得最小孔隙比为0.461，最大孔隙比为0.943，试求孔隙比e和相对密度rD，并确定该砂土的密实度。1-8用来修建土堤的土料，天然密度=1.92g/cm3，含水率%20w，土粒相对密度7.2sd。现要修建一压实干密度d=1.70g/cm3，体积为80000m3的土堤，求修建土堤所须开挖的土料的体积。第一章作业答案[附加1-1]：（1）证明：设eVVVVVVeVSVVSVS1,1wsswssssdedVVdVVVm1（2）证明：设eVVVVVVeVSVVSVS1,1VgVVVgmmVmgVGsswwsw)()(eeSVVVSswrsswvr1（3）证明：设nVnVnVVVsvv1,,1∴nnwgVgVwVVwVVmmVmVVSwsvwssvwssssvwswvwwvwr)1([附加1-2]：解：已知66.1g/cm3,sd＝2.69，（1）干砂→w＝0∴62.0166.1)01(169.21)1(WSde（2）置于雨中体积不变，→e不变∴%2.969.262.04.04.0wedSSr[附加1-3]：解题要点：利用公式wd1求解各含水量所对应的干密度，绘图求得opw＝10％[1-2]：解：V=72cm3，m=170－40=130g，mS=122g，mW=130－122=8g%6.61228SWmm6.0172/130)066.01(17.21)1(WSde%7.296.07.2066.0edSSr0.187210130VmgVGkN/m36.20106.16.07.21WSsateedkN/m36.10106.20WsatkN/m39.16106.17.21WSdedkN/m3∴dsat[1-3]：解：已知：m1=200g，%161，%202，则：%20%161111211111将m1=200g带入得：1wm=27.6g，wm=6.9g∴加水后土样重量为：m2=m1+wm=200+6.9=206.9g[1-4]：解：由题意可知：Vv=Vs，则：（1）1svVVe；（2）3/33.111166.21cmgedwsd（3）如孔隙被水充满，则：%100edSs%6.3766.211sdeS由33.11d3/83.1%)6.371(33.1)1(cmgd[1-5]：解：已知：ds=2.72，e1=e2=0.95，37.01S，9.02S，V=1m3，由：edSs%92.1272.295.037.0111sdeS，%43.3172.295.09.0222sdeStkgedmVmwsssd39.11039.11095.0172.2133由：swmm，知：tmmsw257.0%)92.12%43.31(39.1)(12[1-6]：解：（1）甲地土：33.125402545pLpLI；乙地土：33.025402520pLpLI查课本20页表1-4得：甲地土处于流塑状态，乙地土处于坚硬状态。（2）由于甲乙地土样的液限和塑限相同，故：152540pLpI，查课本28页表1-12得：甲乙土的名称均为粉质粘土。（3）由于乙地土比甲地土的液性指数大，即：乙地土强度要比甲地大，故乙地土更适合做天然地基。[1-7]：解：已知77.1g/cm3，w＝9.8％，sd＝2.67，461.0mine，943.0maxe∴656.0177.1)098.01(167.21)1(WSde6.0461.0943.0656.0943.0minmaxmaxeeeeDr（0.33，0.67）∴该砂土处于中密状态。[1-8]：解：已知=1.92g/cm3，%20，ds=2.7，332/7.1/7.1mtcmgd，V2=80000m3，且填料前后土粒的质量保持不变。则：天然土料干密度31/6.1%20192.11mtd由22VmsdtVmds136000800007.122∴修建土堤所须开挖的土料的体积31850006.1136000mmVds第二、三章作业相关说明：（1）公式证明时不允许用推导公式！（2）作业必须抄题，有附图的应将图画上，同时，不允许徒手画图。（3）解题有必要的步骤，解题过程中公式一定要写全，推导公式无需证明，可以直接使用！2-1某试样长30㎝，其横截面积为103㎝2，作用于试样两端的固定水头差为90㎝，此时通过试样流出的水量为120㎝3/min，问该试样的渗透系数是多少?2-5某土坝底宽为160m，坝上游正常蓄水位为40m，已知坝体为相对不透水体，坝基为粉砂土地，其土粒比重为2.69，土体孔隙比为0.90，若安全系数取K=2.5，问该坝基是否发生渗透破坏？3-2某建筑场地的地质剖面如图1所示，中砂层以下为坚硬的整体岩石，试计算土中自重应力，并绘制自重应力曲线。杂填土γ1=17kN/m3粉质黏土γ2=19kN/m3淤泥质黏土γ3=18.2kN/m3ds=2.74w=41%中砂γ4=19.6kN/m3Sr=100%2.0m3.8m4.2m2.0m1234图1习题3-2附图3-3某柱基础，作用在设计地面处的柱荷载、基础尺寸、埋深及地基条件如图2所示，试计算基底平均压力和基底边缘最大基底压力。3-4试用最简方法计算如图3所示荷载下，m点下深度z=2.0m处的附加应力。图2习题3-3附图图3习题3-4附图3-5某方形基础底面宽b=2m，埋深d=1m，深度范围内土的重度=18.0kN/m3，作用在基础上的竖向荷载F=600kN，力矩M=100kN·m，试计算基底最大压力边角下深度z=2m处的附加应力。3-6某基础平面图形呈T形截面，如图4所示，作用在基底的附加压力0p=150kN/m2，试求A点下深度z=10m处的附加应力。3-7均布荷载0p=100kPa，荷载面积为2m×1m，如图5所示，试求荷载面积上角点A、边点E、中心点O，以及荷载面积以外F、G各点下深度z=1m处的竖向附加应力。3-8有一路堤如图6所示，已知填土重度=20kN/m3，试求路堤中线下o点（z=0m）及M点（z=10m）的竖向附加应力z值。GF图4习题3-6附图图5习题3-7附图图6习题3-8附图[附加1]某条形基础如图7所示，作用在基础上的荷载为250kN/m，基础深度范围内土的＝17.5kN/m3，试计算0－3、4－7、及5－5剖面各点的竖向附加应力，并绘制曲线。1m2m2m2m图7附加1图第二、三章作业答案[2-1]：解：由达西定律可知：min/388.09010330120cmhAqlk[2-5]：解：根据题意可知：mh40，ml160，则坝基处的水力梯度为：25.016040lhi临界水力梯度：889.09.01169.211'ediswc3556.05.2889.0][25.0Kiiic，∴安全。[3-2]：解：111hcz17×2＝34kPa22112hhcz34＋19×3.8＝106.2kPa3322113hhhcz106.2＋8.2×4.2＝140.6kPa443322114hhhhcz140.6＋9.6×2＝159.8kPa由于中砂层以下为基岩，所以计算4cz时应附加上静水压力，按照上覆土层水土总重计算，即：)(43443322114hhhhhhwcz159.8＋10×（4.2＋2）＝221.8kPa自重应力分布见右图。[3-3]：解：基础及其台阶上覆土的总重G为kNAdGG4833.25.30.320基底平均压力为：kPaAGFp1465.334831050基地最大压力为mkNM1.2593.267105kPaWMAGFp3.1886/5.331.2591462max[3-4]：解：（a）将荷载作用面积进行编号如图所示，由于荷载沿轴线fo对称，所以，][2)()()()(emnizemolzemhdzafmezz，图形afme和emni完全相同，所以)(afmez和)(emniz互相抵消，所以，][2)()(emolzemhdzz图形emhd：m=z/b=2/1=2，n=l/b=2/1=2，查表得1a＝0.12图形emol：m=z/b=2/2=1，n=l/b=5/2=2.5，查表得2a＝0.2015∴021)()()(2][2paaemolzemhdzz＝2×（0.12＋0.2015）×200＝128.6kPa（b）将荷载作用面积进行编号如图所示。将梯形荷载EADF分解为：均布荷载BACD（0p＝300kPa）＋三角形分布荷载OFC（0p＝100kPa）－三角形分布荷载BEO（0p＝100kPa），O点是三角形分布荷载OFC、BEO压力为零的角点，它们在m点下所产生的附加应力是等效的，因此，三角形分布荷载OFC、BEO互相抵消，只需考虑均布荷载BACD。m点为荷载作用面积abcd的中心点，所以)(4aemhzz图形aemh：m=z/b=2/1.5=1.33，n=l/