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土力学网上作业题参考答案
东北农业大学网络教育学院
土力学网上作业参考答案
绪论
、
填空
[1]
地基。
[2]
基础。
[3]
持力层。
[4]
下卧层。
⑸
下卧层。
第一章土的物理性质及其工程分类
填空
[1]无机矿物颗粒禾口有机质，土粒。
[2]原生矿物和次生矿物。
[3]粒度。
[4]粒度成分。
⑸CuV5,Cu越大,Cu>10。
⑹结合水和自由水.吸着水（强结合水）和薄膜水（弱结合水）
[7]单粒结构、蜂窝结构和絮状结构。
[8]液限、塑限和缩限。
[9]塑性指数。
[10]液性指数。
[11]
Dr
emaxe
emaxemin
[12]碎石土。
[13]大于2mm.大于0.075mm。
[14]细粒十。
[15]含水量和击实功能。
二、
判断题
[1]
（V）
[2]
（X）
[3]
（X）
[4]
（X）
⑸
（X）
三、证明题
[1]证明:
证明：
设
_ds
d=伍w
Vs=1?
e=V^=Vv,V=Vv+Vs=1+e
ms
d=vg
[2]证明:
证明：
设
Vs…H
sVsgdswVsgds
丁=v=1+ew
s（1n）
wn
Vv..
V=1,—=n?
V
V
Sr=
v=n,Vs=1
.Vwmw
…Sr=
mw
ms
VvwVv
sVs
wVv
sgVss（1n）
wn
wgVv
sVs
[3]证明
Srew+
（2）证明：
设Vs=1?
e=业=Vv,V=Vv+VsVs
四、计算题
[1]某地基土层,
土粒相对密度为
小。
解：
V=72cm3,
G=mg=（mw+ms）g=（wVw
V=V=V=
+sVs）gSrVvw+sVsSrew+sv=v=1+e~
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,
2.70，问该土样的w、e、sr、
d、sat和各为多少？
并比较各种重度的大
m=170—40=130g,ms=122g,mw=130-122=8g
mw8
忑=五=&6%
W（1+）.2.7X1X（1+0.066）.…
1=1=0.6
130/72
Sr=^e
0.066X2.7
=29.7%
0.6
Gmg
V=V
130X10=18.0kN/m3
72
ds+e
sat=~
1+e
X0=20.6kN/m3
>>
sat
[2]一土样重量为多少？
解：
已知：
sat
=20.610=10.6kN/m3
ds
1+e
200g,
273
wwx10=16^N/m3
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
m1=200g,116%,220%，则:
•I加水后土样重量为:
mwi
mwi
16%
msmimwi
mwi
mwmwimw
将mi=200g带入得：
mwi=27.6g,mw=6.9g
20%
ms
mimwi
m2=mi+mw=200+6.9=206.9g
[3]某土坝施工中，上坝土料的
95%,d2=16.8KN/m3,
ds=2.7,wi=io%,上坝时虚土di=i2KN/m3，要求碾压后
若每日填土5000m3，文每日上坝虚土多少m3?
共需加水多少t？
解：
（1）di=g,d2
V1
mst
=—g，由于碾压前后土粒重力不变,
V2
diV1=d2V2?
/c、ms
（2）d2=g?
V2
16.8X50003
V==7000m3
2
16.8X103X5000
10
=8400000kg=8400t
mwi
ms
mw2
w2
mw
ms（w2
Wi）
ms
s
d2=1+62
dsw
e2=
d2
2.7X10
1=1=0.607
16.8
cw2ds小
Sr2=?
w2
e2
Sr2e20.95X0.607
==21.4%ds2.7
mw=m$（W2Wi）=8400（0.214—0.1）=958t
dsw2.7X10
d2=w?
62=1=1=0.607
1+e2d216.8
w2dsS2620.95X0.607
Sr2=?
w2===21.4%
62ds2.7
ds
dsw
mwms（W2Wi）=8400（0.214—0.1）=958t
简答题
[1]简述击实功能对粘性土压实性的影响？
1.土料的dmax和op不是常量，dmax随着击数的增加而逐渐增大，而op则随着击数的增加而逐
渐减小。
然而，这种增大或减小的速率是递减的，因此只靠增加击实功能来提高土的dmax是有一定
限度的。
2.当较低时，击实功能影响较显著，而当含水量较高时，击实曲线接近于饱和线，这时提高击
实功能是无效的。
第二章土中水的运动规律
一、填空题
[1]渗流或渗透。
[2]渗流量与过水断面面积以及水头损失,断面间距
[3]一次万。
[4]常水头试验。
⑸变水头试验。
[6]渗透系数。
[7]渗透力。
[8]渗透变形。
[9]流土和管涌。
[10]流土,地基或土坝下游渗流逸出处。
[11]管涌。
[12]渗透系数,q=kA-=kAi或v=q=ki
IA
二、
判断题
[1]
（V）
[2]
（V）
[3]
（X）
三、
证明题
ds1
[1]证明ic=—=1+e
wI+e
i证明imsgwVssVsgwVsdswgVswVsVs（ds1）ds1
wwVwVwVVs+Vv1+e
四、计算题
板桩支挡结构如图所示，由于基坑内外土层存在水位差而发生渗流，渗流流网如图中所示。
已知土
层渗透系数k=2.6X103cm/s,A点、B点分别位于基坑底面以干1.2m和2.6m。
试求：
（1）整个渗流区的单宽流量q;
（2）AB段的平均渗透速度vab（A点、B点所在流网网格l=b=1.5m）;
（3）图中A点和B点的孔隙水压力uA与UB。
（4）流网网格abcA的网格长度I1.5m,判断基坑中的a~b段渗流逸出处是否发生流土？
（地基土sat=20KN/m3）
解：
（1）m=4,n=9,h=5—1.5—1=2.5m,
所以，渠底a~b段渗流溢出处不会发生流土。
五、简答题
[1]简述流网的四点基本性质？
1•流线与等势线相互正交，所构成的流网网格为曲边正方形，即。
2.任意两相邻等势线间的水头损失相等；
3.任意两相邻流线间的单位渗流量相等；
4.在确定流网中等势线数量时，上下游的透水边界各为一条等势线；在确定流网中流线数量
时，基础的地下轮廓线及渗流区边界线各为一条流线。
[2]简述常用的防渗技术措施？
1.减小水力梯度
（1）降低水头
（2）增加渗径
2.在渗流逸出处加设铺盖或铺设反滤层
反滤层可以滤土排水，防止细小颗粒流失，同时通畅地排除渗透水流。
反滤层一般为1〜3层,
由砂、卵石、砾石、碎石构成，每层粒径沿着水流方向逐渐增大。
3.在建筑物下游设置减压井、减压沟等，使渗透水流有畅通的出路。
第三章土中应力分布及计算
[1]自重应力和附加应力
[2]基底压力，地基反力。
[3]基础的刚度和地基的变形条件。
[4]马鞍形分布、抛物线形分布以及钟形分布。
[5]基底附加压力。
[6]深宽比和长宽比。
二、
判断
[1]
（X）
[2]
（X）
[3]
（V）
三、计算题
[1]一矩形基础，宽为3m,长为4m，在长边方向作用一偏心荷载N=F十G=1200kN。
偏心距为多
少时，基底不会出现拉应力？
试问当pmm=0时，最大压应力为多少？
解：
（1）要保证基底不出现拉应力，偏心距e应满足：
e（2）当e=l/6时，Pmin=0,
N6e12006l
•••pmax=lb（1^r）=T^3（1+76）=200kPa
[2]一矩形基础，宽为3m,长为4m,在长边方向作用一偏心荷裁N=F十G=1440kN，偏心距为e
=0.7m。
试问基底最大地基反力Pmax为多少？
解：
e=0.7m>l/6=4/6=0.67m,
四、简答题
[1]图示说明集中力作用下土中应力的分布规律
（1）当Z不变时，在荷载轴线上z最大，随着r的增加，逐渐减小，z也逐渐减小，见图38（a）
（2）在r0的荷载轴线上，z随着z的增加而减小，见图38（b）
（3）在不通过集中力作用点的任一竖直剖面上，在土体表面处，z=0,随着z的增
力口，z逐渐增大，在某一深度处达到最大值，此后又逐渐减小，见图38（b）
图3-8集中力作用于地表时附加应力的分布情况
第四章土的压缩性与地基沉降计算
一、填空
[1]十的压缩性。
[2]十的固结。
100kPa,200kPa。
[3]侧限压缩模量。
[4]前期固结压力。
[5]超固结比,OCR=1.OCR>1.OCRv1。
[6]e=0.42e。
。
[7]大于0.4b,20%.10%。
[8]强度变化和变形。
[9]孔隙水压力,附加有效应力。
[10]瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降。
H
[11]e=e0-—（1+e0）
H0
二、
判断题
[1]
（X）
[2]
（V）
[3]
（V）
、绘图题
[1]用经验作图法确定前期固结压力Pc,并说明具体步骤。
（1）在e~lgp曲线拐弯处找出曲率半径最小的点A，过A点作水平线A1和切线A2;
（2）作/LA2的平分线A3，与e~lgp曲线直线段的延长线交于B点；
3）B点所对应的有效应力即为前期固结压力。
四、计算题
[1]今有两粘土层（A、B）,土质和土层排水条件相同，两土层都受到100kPa的连续均布荷载，土层
厚度Ha:
Hb=2:
1，在A土层内孔隙比从1.060减至0.982,B土层内孔隙比从0.910减至0.850,已知当Ut=50%时所需时间tA:
tB=5:
1,试求kA：
kB=?
解：
A、B均受到连续均布荷载作用tA=B，且Ut相同tT/a=Tvb,
CvAt^_CvBtB、cs_~~~T~TCvA/CvB=
HaHb
T"C.E
附图固结度Ut与时间因数Tv的关系曲线
[1]简述太沙基一维渗流固结理论的六点基本假定
（1）土是均质的、完全饱和的
（2）土粒和水是不可压缩的
（3）土层的压缩和土中水的渗流只沿竖向发生，是一维的
（4）土中水的渗流服从达西定律，渗透系数k保持不变
⑸孔隙比的变化与有效应力的变化成正比，即一de/da,且压缩系数a保持不变
（6）外荷载是一次瞬时施加的
第五章土的抗剪强度
一、填空
[1]十的抗剪强度。
[2]受剪,剪切破坏土的抗剪强度。
[3]内摩阻力,内摩阻力和粘聚力。
[4]原始粘聚力、固化粘聚力禾和毛纟田粘聚力。
[5]粘聚力和内摩擦角。
[6]越大。
二、判断
[1]（X）
[2]（X）
、计算题
i=200kPa,
[1]土样内摩擦角为=23°粘聚力为c=18kPa，土中大主应力和小主应力分别为
3=100kPa，试用两种方法判断该土样是否达到极限平衡状态？
解：
（1）应用土体极限平衡条件，令
1
1f=200kPa，则
3f1f
tan245
2ctan45
2
2
2
23
23
200
tan45
218
tan45
2
2
63.79kPa
计算结果表明3>3f，可判定该土样处于稳定平衡状态。
（2）应用土体极限平衡条件，令33f=100kPa，则
2
if
3ftan452ctan45
22
282kPa
计算结果表明i[2]一个砂样进行直接剪切试验，竖向应力p=100kP，破坏时=57.7kPa。
试问此时的大、小主应
力1、3为多少？
解：
由题意可知，=p=100kP,f=57.7kPa。
根据库仑定律有：
f=tgttg=丄=57.7/100=0.577宀=30°
砂土c=0,根据土体极限平衡条件,
cos120亠3=66.67kPa
11
2（1+3）+-（13）cos2,100=0.5X（33+3）+0.5X（33
1=33=3X66.67=200kPa
[3]某正常固结饱和粘性土试样进行UU试验，得到5=0,u=20kPa,对同样的土进行CU试验，得
到c'=0,=30°。
若试样在不排水条件下破坏，试求剪切破坏时的1和3。
//
解：
1’=3tg2（45°+—）+2cz?
tg（45°+—）=3tg2（45+~^）=33
11,,1,,
f=Cu="2（13）=?
（13）=2（333）=3=20kPa
1=33=3X20=60kPa
[1]简述土的抗剪强度影响因素
1•土的矿物成分、颗粒形状和级配的影响
2.含水量的影响
3.原始密度的影响
4.粘性土触变性的影响
5•土的应力历史的影响
[2]简述直接剪切试验的优缺点
1•优点
直剪试验具有设备简单，土样制备及试验操作方便等优点，因而至今仍为国内一般工程所广泛使用。
2•缺点
1）剪切面限定在上下盒之间的平面，而不是沿土样最薄弱的面剪切破坏；
（2）剪切面上剪应力分布不均匀，且竖向荷载会发生偏转（移），应力的大小及方向都是变化的；
（3）在剪切过程中，土样剪切面逐渐缩小，而在计算抗剪强度时仍按土样的原截面积计算；
（4）试验时不能严格控制排水条件，并且不能量测孔隙水压力；
（5）试验时上下盒之间的缝隙中易嵌入砂粒，使试验结果偏大。
第六章土压力计算
[1]静止土压力、主动土压力禾廿被动土压力。
[2]主动极限平衡状态。
[3]被动极限平衡状态。
[4]挡土结构的位移。
h2Ppi+Pp2乩
⑸—？
处。
3ppl+Pp2
、判断
[1]（V）
三、计算题
[1]已知一挡土墙高4m,墙背竖直光滑，墙后填土表面水平，填土c=10kPa,=20°K°=0.66,
=17kN/m3,试求在下述三种情况下，作用在墙上土压力的合力及作用点的位置：
（1）挡土墙无
位移；
（2）挡土墙向着远离土体方向发生微小位移；（3）挡土墙向着土体发生微小位移。
解：
（1）挡土墙没有位移，产生静止土压力，则
12
E0—hK0=05X17X42X0.66=89.76kN/m
2
土压力作用点：
y=h/3=4/3=1.33m
2）挡土墙向着远离土体方向发生微小位移，产生主动土压力，则
2220
主动土压力系数：
Katg2（45）tg2（45）=0.49
22
2c210
拉应力区的临界深度：
z0—=1.68m
jKa17*9.49
1-——1*
Ea；；（h讪昵2CKa）尹1-68）（1740・492100.49）=22.41kN/m
土压力作用点：
y=（h-Z0）/3=（4-1.68）/3=0.77m
（3）挡土墙向着土体方向发生微小位移，产生被动土压力，则
被动土压力系数:
Kptg2（45-）tg2（45字）=2°4
土体表面处：
pp2c.Kp210..2.04=28.57kPa
墙底处：
pphKp2cKp1742.042102.04=167.29kPa
Ep0.5X（28.57+167.29）X4=391.72kPa
土压力作用点：
y=h?
2pPiPp24?
228.57代了怒/曲口
3Pp1Pp2328.57167.29
Wop=20%情况
dmax
1W0p
20.59kPa
[2]已知一挡土墙高4m,墙背竖直光滑，墙后填土表面水平，要求填土在最佳含水率下夯实至最大干重度dmax=14.5kN/m3，并测得c=8kPa,=22°,试求：
（1）墙底处的主动土压力强度和墙背所受主动土压力的合力；
（2）墙底处的被动土压力强度和墙背所受被动土压力的合力。
解：
填土在最佳含水率w°p=20%情况下夯实至最大干重度dmax=14.5kN/m3时,
，所以土体重度dmax（1Wop）14.5（10.2）=17.4kN/m3，则
2222
（1）主动土压力系数：
Katg2（45-）tg2（45）=0.45
拉应力区的临界深度：
％乞28=1.37m
0.Ka17.4.0.45
墙底处的主动土压力强度：
pahKa2cKa17.440.4528,0.45
墙背所受主动土压力的合力：
Ea0.5X20.59X（4-1..7）=27.08kN/m
土压力作用点：
y=（h-Z0）/3=（4-1.37）/3=0.88m
2222
（2）被动土压力系数：
Kptg（45）tg（45）=2.2
22
土体表面处：
pp2c；Kp28.2.2=23.73kPa
墙底处：
pphKp2c.Kp17.442.2282.2=176.85kPa
Ep0.5X（23.73+176.85）X4=401.16kPa
土压力作用点：
y=h?
一也24?
223・73176・85=1.49m
3Pp1Pp2323.73176.85
第七章土压力计算
一、填空
[1]滑坡。
[2]超过。
[3]平面，圆弧面。
[4]坡脚圆、坡面圆和中点圆。
[5]b=0.1R,十条两侧间•十条间竖向剪应力
⑹滑动面。
、判断
[1]（V）
三、简答题
[1]简述土坡滑动失稳的原因
答：
1夕卜界力的作用破坏了土体内原来的应力平衡状态；2•土的抗剪强度由于受到外界各种因素
的影响而降低，促使土坡失稳破坏。
[2]简述土坡稳定安全系数的三种表示方法
3.实有的抗剪强度与土坡中最危险滑动面上产生的剪应力之比，即K=」
四、绘图题
[1]用费伦纽斯方法确定=0时最危险滑动面圆心的位置，并有必要文字说明。
答：
（1）BD线与坡面的夹角为1、CD线与水平面的夹角为2,1、2与坡角有关，可查表;
（2）BD线及CD线的交点即为最危险滑动面圆心。
[1]一均质无粘性土土坡，坡度为1:
2,=18.4KN/m3,=20%,ds=2.68,=34°,试求这个土坡的
稳定安全系数K=?
若土坡有沿坡面渗流作用时，该土坡的稳定安全性降低多少？
有渗流作用时，为防止发生失稳破坏，应如何设计坡角？
解：
（"无渗流作用时：
K=齐譬=「35
[2]有一6m高的粘土边坡。
根据最危险滑动面计算得到的抗滑力矩为2381.4kN•m/m,滑动力矩为
2468.75kN•m/m，为提高边坡的稳定性采用底脚压载的办法，如图所示，压载重度=18kN/m3,
试计算压载前后边坡的安全系数。
解：
（1）压载前
2
2381.4+18X1.5X3X3+18X0.5X1.52X1
2468.75
[3]有一地基如图所示。
地面下2m深处有一层厚0.8m的软土夹层，在地基上用当地材料修筑土堤，
高5m，边坡1：
2，土堤与地基均为砂质粘土，=20°c=20kPa,=20kN/m3;软土夹层的=
18kN/m3,=0,c=10kPa，试问该土堤是否会沿软土夹层滑动，安全系数有多大？
解：
（1）求作用于AB面上的Ea
Ka=tg2（452）=tg.45詈）=0.49,
Kp=tg2（45+-）=tg2（45+牙）=2.04
PpD=2cKp=2X20.2.04=57.13kPa
PpC=hKp+2cKp=20X2X2.04+2X202.04=138.73kPa
Ep=0.5X（57.13+138.73）X2=195.86kN/m
（3）求BC面上作用的抗滑力Tf
Lbc=5X2=10m,W=0.5X（2+7）X10X20=900kN/m
Tf=fLbc=cLbc+Lpctg=cLbc+Wtg=10X10=100kN/m
Ep+Tf
二K=-=（195.86+100）/84.04=3.52，该土堤不会沿软土夹层滑动。
Ea
[4]试计算以下几种情况下土条的稳定安全系数。
（1）=17kN/m3,=18°C=10kPa；
（2）=17kN/m3,sat=19kN/m3,c=10kPa,w=10kN/m3
（3）=18kN/m3,c=5kPa,24,u=5kPa
h|=1m,h2=3m,h3=2m,
（4）土条被浸润线和下游水位分成三部分，各部分土条高度分别为
土条重度分别为=19kN/m,sat=20kN/m3，土条宽度b=5m，弧长I=5.77m,=30°C=
10kPa,10。
W=17X3.5X2=
解：
（1）滑动面弧长1=1+4=』5,cos=2/1+4=0.894,sin=1/」5=0.447,119kN/m
第八章土压力计算
[4]整体剪切破坏。
局部剪切破坏。
刺入剪切破坏。
⑸比
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