《土力学》作业答案(全)

《土力学》作业答案黑龙江工程学院岩土教研室2015年10月整理1第二章土的物理性质及分类1．某土样天然重度γ=17.3kN/m3，土粒重度γs=27.1kN/m3，天然孔隙比e=0.73。求：该土的干容重γd，饱和度Sr和含水量ω。解：重力体积0AwwesesssS1设1sV，则有eVv3sdkN/m66.1573.011.2711.27eVW%4.103.1773.171.21.271sswswewVWW%6.38386.01073.01.27104.0wsvwrewVVS2．某完全饱和土样重度为18kN/m3，已知其土粒重度γs=26.5kN/m3。求该土样的含水量ω，孔隙比e和干重度γd。解：设1sV，则有eVv0625.1181105.261wsvwssateeeeeVVW%1.405.260625.110%100svwswVWW3ssdkN/m85.120625.115.261eVW2-2有一饱和的原状土样切满于容积为21.7cm3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）。《土力学》作业答案黑龙江工程学院岩土教研室2015年10月整理2解：3g/cm84.17.2154.3249.72Vm%3974.2821.1154.3228.6128.6149.72swmm3sdg/cm32.17.2174.287.2154.3228.61Vm069.149.1021.1174.274.2821.11sswwsvmmVVe2-3某原状土样的密度为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（先推导公式然后求解）。解：设1sV，则有eVv3ssg/cm85.1134.071.271.21eeddVm则963.0185.134.171.2e3wswssatg/cm87.1963.01963.0171.21eedVmm3wsswsg/cm87.0963.01171.21edVVm3kN/m7.8g2-4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，并评定该砂土的密实度。解：3ssg/cm77.11098.067.267.21eeddVm则656.0177.1098.167.2e595.0461.0843.0656.0943.0minmaxmaxreeeeD由于2/3≥Dr1/3，故该砂土的密实度为中密。《土力学》作业答案黑龙江工程学院岩土教研室2015年10月整理32-5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：ωρsWwseρsSVs=1819.00.173.23.0wse3ssdg/cm50.1819.0173.21eVm3sswssatg/cm951.1819.01)3.01(73.21eVmm161733pLpwwI查表10＜Ip≤17，定名为粉质黏土81.017331730pLpL＜IL≤1，确定为软塑状态《土力学》作业答案黑龙江工程学院岩土教研室2015年10月整理4第三章土的渗透性及渗流3-8某渗透试验装置如右图所示。砂Ⅰ的渗透系数k1=2×10-1cm/s；砂Ⅱ的渗透系数k2=1×10-1cm/s，砂样断面积A=200cm2，试问：（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）ALhkALhk22212160整理得2221)60(hkhkcm4010110210260601112112kkkh所以，测压管中水面将升至右端水面以上：60-40=20cm（2）/scm2020040401013122222ALhkAikq3-9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：cm/s105.6603.85.74206.7122thAQLk3-10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。解：cm/s104.1100145ln4453044.04ln)(522112hhttAaLk《土力学》作业答案黑龙江工程学院岩土教研室2015年10月整理53-11下图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，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）kPa00waukPa900.9wbukPa140819418wcukPa100.1wdukPa00weu（2）/sm1012)918(298103377Aikq《土力学》作业答案黑龙江工程学院岩土教研室2015年10月整理6第四章土中应力4-8某建筑场地的地层分布均匀，第一层杂填土厚1.5m，γ=17kN/m3；第二层粉质黏土厚4m，γ=19kN/m3，ds=2.73，ω=31%，地下水位在地面下2m深处；第三层淤泥质黏土厚8m，γ=18.2kN/m3，ds=2.74，ω=41%；第四层粉土厚3m，γ=19.5kN/m3，ds=2.72，ω=27%；第五层砂岩未钻穿。试计算各层交界处的竖向自重应力σc，并绘出σc沿深度分布图。解：（1）求eVVW1wssws11sssswseeVWW代入上式得：)1()(sws，从而得：32kN/m191.933kN/m197.834kN/m709.9（2）求自重应力分布kPa0c0kPa5.255.17111c1hkPa0.355.0195.25211chh水kPa169.675.3191.90.3542c2c）（水hkPa745.1328197.8169.6733c23chkPa872.1613709.9745.13244c3c4h上kPa872.306)0.30.85.3(10872.161wwc4c4h下《土力学》作业答案黑龙江工程学院岩土教研室2015年10月整理74-9某构筑物基础如右图所示，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pmax，并绘出沿偏心方向的基底压力分布图。解：（1）合力的偏心距eeFeGF)(m891.010008.8902242068031.1680GFeFe＞m667.06l基底出现部分拉力区（2）则应用891.023)(2maxlbGFp计算pmaxkPa57.300654.62000891.02423)22420680(2maxp（3）基底平均压力pkPa29.150109.123100023elbGFAGFp或kPa29.150257.3002maxpp4-10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/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σz值。解：（1）基底压力kPa1492.1204.241200GdAFAGFp（2）基底附加应力kPa1310.118149m0dpp《土力学》作业答案黑龙江工程学院岩土教研室2015年10月整理8（3）附加应力M1点：分成大小相等的两块2.124.2bl，8.126.3bz查表得：108.0c则：kPa296.28131108.0220c)(z1pMM2点：分成2大块2小块大块：326bl，8.126.3bz查表得：143.0c大小块：8.126.3bl，8.126.3bz查表得：129.0c小则：kPa668.3131)129.0143.0(2)(20cc)(z2pM小大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p0max=200kPa，p0min=100kPa，试求基底宽度中点下和边缘两点下各3m及6m深度处的σz值。解：（1）kPa15021002000均p中点下3m处0bx，5.123bz查表得：396.0szkPa4.59150396.00szz均p6m处0bx，0.326bz查表得：208.0szkPa2.31150208.00szz均p（2）边缘下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5.0bx，5.123bz查表得：334.0szkPa4.33100334.00szz均矩形p三角形分布的条形荷载，荷载为0的边缘下：0bx，5.123bz查表得：145.0s荷载最大的边缘下：1bx，5.123bz查表得：185.0skPa5.14100145.00s1zp三角形kPa5.18100185.00s2zp三角形《土力学》作业答案黑龙江工程学院岩土教研室2015年10月整理9所以，边缘左右两侧的σz为：荷载为0的边缘下：kPa5.475.144.33z1荷载最大的边缘下：kPa5.515.184.33z26m处矩形分布的条形荷载5.0bx，0.326bz查表得：198.0szkPa8.19100198.00szz均矩形p三角形分布的条形荷载，荷载为0的边缘下：0bx，0.326bz查表得：096.0s荷载最大的边缘下：1bx，0.326bz查表得：104.0skPa6.9100096.00s1zp三角形kPa4.10100104.00s2zp三角形所以，边缘左右两侧的σz为：荷载为0的边缘下：kPa4.296.98.19z1荷载最大的边缘下：kPa2.304.108.19z24-12某路基的宽度为8m（顶）和16m（底），高度H为2m，填土重度γ为18kN/m3，试求路基底面中心点和边缘点下深度为2m处地基附加应力σz值。解：基底压力计算：kPa36218hp中心点下方法1：《土