土力学与基础工程课后答案Word下载.docx
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【解】依题意知,Sr=1、0,ρsat=ρ=1、84g/cm3。
由,得
n=e/(1+e)=1、083/(1+1、083)=0、520
g/cm3。
2、23某宾馆地基土的试验中,已测得土样的干密度ρd=1、54g/cm3,含水率w=19、3%,土粒比重为2、71。
计算土的孔隙比e、孔隙率n与饱与度Sr。
又测得该土样的液限与塑限含水率分别为wL=28、3%,wp=16、7%。
计算塑性指数Ip与液性指数IL,并描述土的物理状态,为该土定名。
【解】
(1)ρ=ρd(1+w)=1、54⨯(1+0、193)=1、84g/cm3
n=e/(1+e)=0、757/(1+0、757)=0、431
(2)Ip=wL-wp=28、3–16、7=11、6
IL=(wL-w)/Ip=(28、3–19、3)/11、6=0、776
0、75<
IL<
1,则该土样的物理状态为软塑。
由于10<
Ip<
17,则该土应定名为粉质粘土。
2、24一住宅地基土样,用体积为100cm3的环刀取样试验,测得环刀加湿土的质量为241、00g,环刀质量为55、00g,烘干后土样质量为162、00g,土粒比重为2、70。
计算该土样的天然含水率w、饱与度Sr、孔隙比e、孔隙率n、天然密度ρ、饱与密度ρsat、有效密度ρ'
与干密度ρd,并比较各种密度的大小。
【解】m=241、0–55、0=186g,ms=162、00g,mw=241、00–55、00–162、00=24、00g,V=100、0cm3,ds=2、70。
Vs=162、0/(2、70⨯1、0)=60、00cm3
取g=10m/s2,则Vw=24、00cm3
Vv=100、0–60、0=40、0cm3
Va=100、0–60、0–24、0=16、0cm3
ρ=m/V=186/100=1、86g/cm3
ρd=ms/V=162/100=1、62g/cm3
ρsat=(ms+ρw⋅Vv)/V=(162+1、0⨯40、0)/100=2、02g/cm3
ρ'
=ρsat-ρd=2、02–1、0=1、02g/cm3
w=mw/ms=24、0/162=0、148=14、8%
e=Vv/Vs=40、0/60、0=0、75
n=Vv/V=40、0/100=0、40=40、0%
Sr=Vw/Vv=24、0/40、0=0、60
比较各种密度可知,ρsat>
ρ>
ρd>
ρ'
。
3、7两个渗透试验如图3、14a、b所示,图中尺寸单位为mm,土的饱与重度γsat=19kN/m3。
求
(a)
(b)
图3、14习题3、7图
(1)单位渗流力,并绘出作用方向;
(2)土样中点A处(处于土样中间位置)的孔隙水压力;
(3)土样就是否会发生流土?
(4)试验b中左侧盛水容器水面多高时会发生流土?
(1)ja=γwia=10⨯(0、6–0、2)/0、3=13、3kN/m3↓
jb=γwib=10⨯(0、8–0、5)/0、4=7、5kN/m3
(2)(a)A点的总势能水头
=0、6–(0、6–0、2)/2=0、4m
而A点的位置水头zA
=0、15m,则A点的孔隙水压力
(b)A点的总势能水头
=0、8–(0、8–0、5)/2=0、65m
=0、2m,则A点的孔隙水压力
(3)(a)渗流方向向下,不会发生流土;
(b)土的浮重度
γ'
=19–10=9kN/m3
jb=7、5kN/m3<
γ'
=9kN/m3。
所以,不会发生流土。
(4)若γ'
≤j时,则会发生流土。
设左侧盛水容器水面高为H,此时,j=9kN/m3,即
jb=γwib=10⨯(H–0、5)/0、4=9kN/m3,则
H=9⨯0、4/10+0、5=0、86m。
即,试验b中左侧盛水容器水面高为0、86m时会发生流土。
3、8表3、3为某土样颗粒分析数据,试判别该土的渗透变形类型。
若该土的孔隙率n=36%,土粒相对密度ds=2、70,则该土的临界水力梯度为多大?
(提示:
可采用线性插值法计算特征粒径)
表3、3土样颗粒分析试验成果(土样总质量为30g)
粒径/mm
0、075
0、05
0、02
0、01
0、005
0、002
0、001
0、0005
小于该粒径的质量/g
30
29、1
26、7
23、1
15、9
5、7
2、1
0、9
小于该粒径的质量占总质量的百分比/%
100
97
89
77
53
19
7
3
【解】——解法一:
图解法
由表3、3得颗粒级配曲线如图题3、8图所示。
由颗粒级配曲线可求得
d10=0、0012mm,d60=0、006mm,d70=0、008mm
则不均匀系数
Cu=d60/d10=0、006/0、0012=5、0
故,可判定渗透变形类型为流土。
临界水力梯度
=(2、70-1)(1-0、36)=1、083
——解法二——内插法
d5=(0、001-0、0005)⨯(7-5)/(7-3)+0、0005=0、00075mm
d10=(0、002-0、001)⨯(10-7)/(19-7)+0、001=0、00125mm
d20=(0、005-0、002)⨯(20-19)/(53-19)+0、002=0、00209mm
d60=(0、01-0、005)⨯(60-53)/(77-53)+0、005=0、00645mm
d70=(0、01-0、005)⨯(70-53)/(77-53)+0、005=0、00854mm
Cu=d60/d10=0、00645/0、00125=5、16>
5
粗、细颗粒的区分粒径
土中细粒含量
P=(53-19)⨯(0、00327-0、002)/(0、005-0、002)+19=33、4%
故,可判定渗透变形类型为过渡型。
=2、2⨯(2、70-1)(1-0、36)2⨯0、00075/0、00209=0、550
3、9某用板桩墙围护的基坑,渗流流网如图3、15所示(图中长度单位为m),地基土渗透系数k=1、8⨯10-3cm/s,孔隙率n=39%,土粒相对密度ds=2、71,求
(1)单宽渗流量;
(2)土样中A点(距坑底0、9m,位于第13个等势线格中部)的孔隙水压力;
(3)基坑就是否发生渗透破坏?
如果不发生渗透破坏,渗透稳定安全系数就是多少?
图3、15习题3、9流网图
1、单位宽度渗流量计算
上、下游之间的势能水头差h=P1-P2=4、0m。
相邻两条等势线之间的势能水头差为4/14=0、286m。
过水断面积为A=nfb⨯1(单位宽度)。
正方形网格a=b。
单位时间内的单位宽度的流量为(nf=6,nd=14,h=4m)
2、求图中A点的孔隙水压力uA
A点处在势能由高到低的第13格内,约12、5格,所以A点的总势能水头为PA=(8、0-0、286⨯12、5)
=4、429m
A点的总势能水头的组成为
A点的孔隙水压力uA为
3、渗流破坏判断
沿着流线势能降低的阶数为nd,该方向上的流网边长为a(=1m)。
沿着等势线流槽的划分数为nf,该方向上的流网边长为b(=1m)。
相邻等势线之间的水力坡降为
<
icr
不能发生渗透破坏。
渗透稳定安全系数为
Fs=icr/i=1、043/0、286=3、6
【4、17】某建筑场地工程地质勘察资料:
地表层为素填土,γ1=18、0kN/m3,h1=1、5m;
第二层为粉土,γ2sat=19、4kN/m3,h2=3、6m;
第三层为中砂,γ3sat=19、8kN/m3,h3=1、8m;
第四层为坚硬完整岩石。
地下水位埋深1、5m。
试计算各层界面及地下水位面处自重应力分布。
若第四层为强风化岩石,基岩顶面处土的自重应力有无变化?
【解】列表计算,并绘图:
素填土
1、5
18
27
粉土
3、6
5、1
9、4
60、84
中砂
1、8
6、9
9、8
78、48
岩石
132、48
当第四层为