吉林建筑大学土力学课后答案精解.docx

吉林建筑大学土力学课后答案精解.docx

《吉林建筑大学土力学课后答案精解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《吉林建筑大学土力学课后答案精解.docx（45页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

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）d

ds

w；

（2）

Srew

s；（3）Sr

ws（1n）

1

e

1e

wn

[附加1-2]某干砂试样

＝1.66g/cm3，ds＝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（％）

3）

17.2

15.2

12.2

10.0

8.8

7.4

（g/cm

2.06

2.10

2.16

2.13

2.03

1.89

已知土粒比重ds

＝2.65，试求最优含水量

。

d曲线时，必须采用方格纸）

wop（要求：

绘制w～

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、e、

、、d、sat和各

为多少？

并比较各种重度的大小。

w

sr

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ds2.66，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，

wL

40%，wP25%。

但甲地土的天然含水量w

45%，而乙地的w20%。

问两地的

液性指数IL各为多少？

处于何种状态？

按

IP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Dr，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w

20%，土粒相对密度

ds

2.7。

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VS

1

e

VV

VV,V

VV

VS1e

VS

ms

sVs

dswVs

ds

d

V

V

V

1e

w

（2）证明：

设VS

1

e

VV

VV,VVV

VS

1

e

VS

Gmg（mw

ms）g（wVw

sVs）gSrVvwsVs

Srew

s

V

V

V

V

V

1

e

（3）证明：

设V

1,Vv

n

Vv

n,Vs

1

n

V

mw

Vwmw

ms

wsVs

wsgVs

ws（1n）

∴Sr

wVv

wVv

wVv

wgVv

wn

Vv

sVs

[附加1-2]：

解：

已知

1.66g/cm3,ds＝2.69，

（1）干砂→w＝0

∴e

dS

W（1

）

2.691

（1

0）

0.62

1

1.66

1

（2）置于雨中体积不变，

→e不变

∴Sr

dS

0.4

w

0.4

0.62

9.2%

e

2.69

[附加1-3]：

解题要点：

利用公式

d

1

w

求解各含水量所对应的干密度，绘图求得

wop＝10％

[1-2]：

解：

V=72cm3，m=170－40=130g，mS=122g，mW=130－122=8g

mW

8

6.6%

mS

122

e

dS

W（1

）

2.7

1

（1

0.066）

1

0.6

1

130/72

Sr

dS

0.066

2.7

29.7%

e

0.6

G

mg

130

10

3

V

V

72

18.0kN/m

sat

dSe

W

2.7

0.6

10

20.6kN/m

3

1

e

1.6

20.6

1010.6

3

sat

W

kN/m

dS

2.7

16.9kN/m

3

d

1

W

10

e

1.6

∴

sat

d

[1-3]：

解：

已知：

m1=200g，

1

16%，2

20%，则：

1

mw1

mw1

16%

ms

m1

mw1

将m1=200g带入得：

mw1=27.6g，mw=6.9g

mw1

mwmw1

mw

2

20%

ms

m1

mw1

∴加水后土样重量为：

m2=m1+mw=200+6.9=206.9g

：

解：

由题意可知：

v

s，则：

（1）

e

Vv

1；（）

ds

2.66

11.33g/cm

3

Vs

[1-4]

V

=V

2

d

1

e

w

11

（3）如孔隙被水充满，则：

S

ds

100%

Se

11

e

ds

37.6%

2.66

由d

1

1.33

d（1

）

1.33

（1

37.6%）

1.83g/cm3

[1-5]：

解：

已知：

ds=2.72，e1=e2=0.95，S1

0.37，S2

0.9

，V=1m

3，由：

S

ds

S1e1

0.37

0.95

12.92%，

S2e2

0.90.95

e

1

ds

2.72

2

ds

31.43%

2.72

d

ms

ms

ds

w

2.72

103

1.39

103kg1.39t

V

1

e

1

0.95

由：

mw

，知：

mw

ms（

2

1）

1.39

（31.43%

12.92%）

0.257t

ms

p

[1-6]：

解：

（1）甲地土：

IL

Lp

45

25

1.33；乙地土：

IL

p

40

25

Lp

20

25

0.33

40

25

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：

Ip

Lp

40

2515，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

1.77

g/cm3，w＝9.8％，ds＝2.67，emin

0.461

，emax

0.943

∴e

dS

W（1

）

2.671

（10.098）

0.656

1

1.77

1

Dr

emaxe

0.943

0.656

0.6

（0.33，0.67）

emax

emin

0.943

0.461

∴该砂土处于中密状态。

[1-8]：

解：

已知

=1.92g/cm3，

20%，ds=2.7，d21.7g/cm3

1.7t/m3，V2=80000m3，且填料前后土

粒的质量保持不变。

则：

天然土料干密度

d1

1.92

1.6t/m3

1

1

20%

ms

由d2msd2V21.780000136000t

V2

ms

136000

85000m

3

∴修建土堤所须开挖的土料的体积V

1.6

d1

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。

m

3

0

杂填土γ1=17kN/m

.

1

2

m

8

3

.

粉质黏土γ2=19kN/m

3

2

淤泥质黏土γ

3

3=18.2kN/m

m

2

.

ds=2.74w=41%

4

3

中砂γ4=19.6kN/m

3

m

0

Sr=100%

.

4

2

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p0=150kN/m2，

试求A点下深度z=10m处的附加应力。

3-7

均布荷载=100kPa，荷载面积为2m×1m，如图5所示，试求荷载面积上角点A、

p0

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。

G

F

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。

m

1

m

2

m

2

m

2

图7附加1图

第二、三章

作业答案

[2-1]：

解：

由达西定律可知：

k

ql

120

30

Ah103

0.388cm/min

90

[2-5]：

解：

根据题意可知：

h

40m

，l

h

40

160m，则坝基处的水力梯度为：

i

0.25

l

160

'

ds

1

2.691

临界水力梯度：

ic

0.889

1

e

10.9

w

i

0.25

[i]

ic

0.889

K

2.5

0.3556，∴安全。

[3-2]：

解：

cz1

1h1

17×2＝34kPa

cz2

1h1

2h2

34＋19×3.8＝106.2kPa

cz3

1h1

2h2

3h3

106.2＋8.2×4.2＝140.6kPa

cz4

1h1

2h2

3h3

4h4

140.6＋9.6×2＝159.8kPa

由于中砂层以下为基岩，所以计算cz4时应附加上静水压

力，按照上覆土层水土总重计算，即：

cz4

1h12h23h3

4h4

w（h3

h4）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

G

GAd

203.03.5

2.3483kN

基底平均压力为：

p

F

G

1050

483

146kPa

A

3

3.5

基地最大压力为

M

105

67

2.3

259.1kN

m

pmax

F

G

M

146

259.1

A

W

3

3.52

188.3kPa

/6

[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，

z

2[

z（afme）

z（emhd）

z（emol）

z（emni）]，图形afme和emni完全相同，所以

z（afme）和

z（emni）互相抵消，

所以，

z2[

z（emhd）z（emol）]

图形emhd：

m=z/b=2/1=2，n=l/b=2/1=2，查表得

a1＝0.12

图形emol：

m=z/b=2/2=1，n=l/b=5/2=2.5，查表得

a2＝0.2015

∴

z

2[z（emhd）z（emol）]

2

（

a1a2）p0＝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（p0＝300kPa）＋三角

形分布荷载OFC（p0＝100kPa）－三角形分布荷载

BEO（p0＝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

z4

z（aemh）

图形aemh：

m=z/b=2/1.5=1.33，n=l/b=3/1.5=2，查表得

a

0.182

0.182

0.164

0.13

0.1703

0.2

∴z4z（aemh）4ap0=4×0.1703×300＝204.36kPa

[3-5]：

解：

M

pmax

min

p0max

0min

均布荷载（

Ne（FG）e

e

M

100

100

l

2

F

G600

20221

0.147m＜

6

0.33m

680

6

N（1

6e）

680（1

6

0.147）

244.97

kPa→

lb

l

2

2

2

95.03

pmax

d

244.9