土力学河海大学第二版所有章节完整答案精.docx

1、土力学河海大学第二版所有章节完整答案精土力学 (河海大学第二版 所有章节完整答案第一章 土的物理性质指标与工程分类1-1 解:(1 A 试样100.083d mm = 300.317d mm = 600.928d mm =60100.92811.180.083u d C d = 22301060( 0.3171.610.0830.928c d C d d =(1 B 试样100.0015d mm = 300.003d mm = 600.0066d mm =60100.00664.40.0015u d C d = 22301060( 0.0030.910.00150.0066c d C d d

2、=1-3 解:31.601.51/110.06d g cm =+ 2.701.0 1110.791.51s s w d d G e =-=-=-= 0.7929.3%2.70sat s e G =1.60100150.91110.06s m V m g = =+ (29.3%6%150.935.2w s m m g =-=1-5 解:(1 31.771.61/110.098d g cm w =+ 02.71.0 1110.681.61s s w d d G e =-=-=-=(2 00.6825.2%2.7sat s e G =(3 max 0max min 0.940.680.540.940

3、.46r e e D e e -=-1/32/3r D ,所以 C 土属于级配不良砾 (GP。第 2章 土体压力计算2-1如图所示为某地基剖面图, 各土层的重度及地下水位如图, 求土的自重应力 和静孔隙水应力。 3 3 3 33解:各层面点自重应力计算如下: O 点:kPa cz 0=A 点:kPa h cz 0. 3725. 1811=B 点:kPa h h cz 0. 5511825. 182211=+=+=C 点:kPa h h h cz 0. 6511011825. 18332211=+=+= D 点:kPa h h h h cz 0. 923911011825. 1844332211

4、=+=+= E 点:kPah h h h h cz 0. 111 25. 93911011825. 185544332211=+=+=各层面点的静孔隙水应力如下:O 、 A 、 B 点为 0;E 点:kPa h w w 60 231(10=+=绘图如下: 2-3 甲乙两个基础,它们的尺寸和相对位置及每个基底下的基底净压力如图所 示,求甲基础 O 点下 2m 处的竖向附加应力。解:甲基础 O 点下 2m 处的竖向附加应力由基础甲、 乙共同引起, 计算中先分别 计算甲、乙基础在该点引起的竖向附加应力,然后叠加。 (1甲基础在 O 点下 2m 处引起的竖向附加应力:由于 O 点位于基础中心,荷载为梯

5、形荷载,在 O 点的竖向附加应力和梯形荷载 平均得的均布荷载相等,即可取 p n =(100+200/2=150kPa 由图可知:l =1m, b=1m, z=2m 故:l /b=1.0, z/b=2.0查表 2-2的附加应力系数为:Ks=0.0840所以,基础甲在 O 点以下 2m 处引起的竖向附加应力为:kPa p K n s cz 4. 501500840. 0441=(2乙基础在 O 点下 2m 处引起的竖向附加应力: (3 O点下 2m 处引起的竖向附加应力:kPa z z z 78. 5138. 14. 5021=+=+=2-4解:(1 kPa h ni i i czM 86110

6、4191=+=kPa h ni i i czN 5. 11135. 81104191=+=(2求偏心距:5. 383. 3-=h v v F F x Fm F F F F F x v h v h v 605. 25. 3100035083. 35. 383. 35. 383. 3=-=-=-=所以,偏心距m bm x b e 0. 16395. 0605. 2262=-=-=求基底压力:kPa b e b F p p v = = =8. 1005. 2326395. 0616100061min max 求基底净压力:kPa d p p 5. 1942195. 2320max max =-=-=

7、 kPa d p p 8. 622198. 1000min min =-=-=求附加应力: kPa p p n 8. 62min =; kPa p p p t 7. 1318. 625. 194min max =-=-= 第 3章 土的渗透性3-1 已知:A =120cm 2, H =50cm , L=30cm, t =10S , Q=150cm3,求 k 。解:s cm L HAt Q i vk /075. 0305010120150=3-5 已知:3/6. 17m kN =砂 , 3/6. 19m kN sat =砂 , 3/6. 20m kN sat =粘 , 地下水位以上 砂土层厚 h

8、 1=1.5m,地下水位以下砂土层厚 h 2=1.5m,粘土层厚 h 3=3.0m。解:由图可知,粘土层顶面测压管水位为 m h 5. 435. 11=+=(以粘土层底面作为高程计算零点 ;粘土层底面测压管水位为 m h 0. 935. 15. 132=+=(1 粘土层应力计算: 粘土层顶面应力:总应力:kPa h h sat 8. 555. 16. 195. 16. 17211=+=+=砂 砂 孔隙水应力:kPa h h u w 0. 15 35. 4(10 (311=-=-= 有效应力:kPa u 8. 400. 158. 55111=-=-=粘土层底面应力:总应力:kPa h h h s

9、at sat 6. 11736. 205. 16. 195. 16. 173212=+=+=粘 砂 砂 孔隙水应力:kPa h u w 0. 900. 91022= 有效应力:kPa u 6. 270. 906. 117222=-=-=(2 要使粘土层发生流土,则粘土层底面的有效应力应为零,即k P a u 0222=-=kPa u 117.622=所以,粘土层底面的测压管水头高度应为,m uh w76. 1122=则,粘土层底面的承压水头应高出地面为 11.76-6.0=5.76m。第 4章 土的压缩与固结4-1解:(1由 l/b=18/6=3.01 。(3 求各分层点的自重应力(详见表 1

10、 (4 求各分层点的竖向附加应力(详见表 1 由表 1可知,在第 4计算点处 2. 014. 0/=cz z ,所以,取压缩层厚度为 10.5m 。(6 计算各分层的平均自重应力和平均附加应力(详见表 2 。(7 由图 4-29根据 czi i p =1和 zi czi i p +=2分别查取初始孔隙比 e 1i 和压缩 稳定后的孔隙比 e 2i (结果见表 2 。 cmH e e e S i i i i i 63. 39300 0237. 00292. 00460. 0(96. 9300771. 01729. 0771. 0814. 01761. 0814. 0871. 01785. 087

11、1. 0150928. 01800. 0928. 0141121=+=+-+ +-+-+-=+-=4-4 解:(1 cm pH e S v37. 16600222022897. 0124000. 011=+=+=(2 已知 cm S t 12=,最终沉降量 cm S 37. 16=,则固结度为73. 037. 1612=S S U t 粘土层的附加应力系数为梯形分布,其参数96. 0228220=zz 由 U 及 值,从图 4-26查得时间因数 T v =0.48, 粘土层的固结系数为 (a cm e k C wv v /1064. 110. 0104. 297. 010. 212541=+=

12、+=- 则沉降达 12cm 所需要的时间为a C H T t v v 05. 11064. 160048. 0522=4-5 解:(1 求粘土层的固结系数已知试样厚度 2cm ,固结度达 60%所需时间 8min ,附加应力分布参数 =1,从图 4-26查得时间因数 T v =0.31,则固结系数为a cm t H T C v v /1004. 2365246080. 131. 02422= (2 求粘土层的固结度达 80%时所需的时间附加应力分布参数 =1,从图 4-26查得固结度达 80%时的时间因数 T v =0.59,则所需时间为a C H T t v v 81. 11004. 225

13、059. 0422=第 5章 土的抗剪强度5-3 已知 kPa c 0=, 03=, kPa 4501=, kPa 0153=, kPa u 50=解:计算点的有效应力状态为kPa u 4005045011=-=-=kPa u 1005015033=-=-=kPakPa c f 400300 020345tan 100 245tan 2245tan 2231=+ += + += 所以,计算点已破坏。5-5 解:已知 32=d , kPa 2003=, kPa q 38018020031=+=+=, 固结不排水剪破坏时的孔隙水应力为 f u ,则对应的有效主应力为-=-=ff u u3311 又

14、f u 22/2/sin 31313131-+-= + -=所以kPa u f 12032sin 22003802200380sin 223131=-+=-+=摩尔圆及强度线如习题图 5-5所示。 习题图 5-5 应力摩尔圆及强度线第 6章 挡土结构物上的土压力6-2 解:主动土压力系数:333. 0245tan 121= -= a K 271. 0245tan 222= -= a K(1各层面点的主动土压力A 点:kPa qK e a aA 66. 6333. 0201=B 点上:(kPa K q H e a aB 14. 25333. 02035. 18111=+=+=上 B 点下:(kP

15、a K q H e a aB 46. 20271. 02035. 18211=+=+=下C 点上:(kPa K q H H e a aC 50. 35271. 02035. 1835. 1822211=+=+=上 C 点下:kPa e e aC aC 50. 35=上 下D 点:(kPaK q H H H e a aD 72. 44271. 02045. 835. 1835. 182322211=+= +=土压力分布如习题图 6-2-1。 习题图 6-2-1 主动土压力分布图(2 水压力分布A 、 B 、 C 点的水压力均为零;D 的水压力:kPa H p w wD 404103= 土压力分布

16、如习题图 6-2-2。 习题图 6-2-2 水压力分布图(3 总压力的大小 总主动土压力:(m kN H e e H e e H e e E aD aC aC aB aB aA a /08. 292 0. 472. 445. 35210. 35. 3546. 20210. 341. 2566. 621 212121321=+=+=下 上 下 上总水压力:m kN H p P wD w /8044021213=所以,总压力的大小为: m kN P E P w a /08. 3728008. 292=+=+= (4 总压力的作用点总压力 P 的作用点离墙底的距离 y 0为(m H H p H H

17、e e H H e H H H e e H H H e H H H H e e H H H H e P y wD aC aD aC aB aC aB aA aB aA 3.41 34440213445. 3572. 442124435.5 423346. 205. 3521423320.46 4333366. 641. 25214323366. 608. 3721 3213212 3212321222321132110=+-+ +-+ + +-+ +=+-+ +-+ + +-+ +=下 下 下 上 下 上+6-3解:(1主动土压力 主动土压力系数:589. 021545tan 245tan 2

18、2 = -= -=a K A 点的主动土压力kPakPa K c qK e aa aA 046. 9102589. 001 2-=-=-=所以,主动土压力零点深度为m K c z a 45. 1589. 01810220= B 点的主动土压力kPaK c qK HK e aa a aB 73. 640.589102589. 001589. 0718 2=-+=-+=主动土压力分布如习题图 6-3-1。 习题图 6-3-1 主动土压力分布图主动土压力的合力大小为(m kN z H e E aB a /63. 17945. 1773. 6421210=-=-= 主动土压力的合力作用点距离墙底距离

19、y 0a 为(m z H y a 85. 145. 17313100=-=-=(2被动土压力 被动土压力系数:70. 121545tan 245tan 22 = += +=p K A 点的被动土压力kPaK c qK e pp pA 0. 431021.7001 2=+=+=B 点的被动土压力kPaK c qK HK e pp p pB 0. 25710270. 10170. 1718 2=+=+=被动土压力分布如习题图 6-3-2。 习题图 6-3-2 被动土压力分布图被动土压力的合力大小为(m kN H e e E pB pA p /10507257432121=+=+= 被动土压力的合力

20、作用点距离墙底距离 y 0b 为(m H H e e H H e E y pA pB pA p p 67. 237743257212774310501 321210=-+=-+=6-4 解:(1主动土压力计算主动土压力系数 333. 023045tan 245tan 22= -=-=a K A 点的主动土压力kPa kPa K c e a aA 055. 110.3331022=-=-=所以,主动土压力零点深度为m K c z a 92. 1333. 1810220= C点的主动土压力(kPaK c K H H e aa aC 05. 26102333. 0 86. 9218( 221=-+=

21、-+=主动土压力的合力大小为(mkN H e e z H e E aC aB aB a /20. 106805. 2645. 02192. 1245. 021 2121201=+-=+-=主动土压力的合力作用点距离墙底距离 y 0a 为(2.70m 38845. 005. 262128845. 0892. 123192. 1245. 021106.201 3212312112222201010=-+-=-+-=H H e e H H e H z H z H e E y aB aC aB aB aa(2被动土压力 被动土压力系数:0. 323045tan 245tan 22= += +=p K

22、A 点的被动土压力kPa K c e p pA 64. 341022=B 点的被动土压力kPaK c K H e pp pB 64. 1421023218 21=+=+=C 点的被动土压力(kPaK c K H H e pp pC 04. 37331020. 3 86. 9218( 221=+=+=被动土压力的合力大小为(mkN H e e H e e E pC pB pB pA p /2240804. 37364. 14221264. 14234.6421 212121=+=+=被动土压力的合力作用点距离墙底距离 y 0b 为y0 p = = 1 Ep H2 1 H2 H1 1 H1 e p

23、A H 1 2 + H 2 + 2 (e pB - e pA )H 1 3 + H 1 + e pB H 2 2 + 2 (e pC - e pB )H 2 3 1 8 2 1 2 34.64 2 + 8 + (142.64 - 34.64) 2 + 8 + 142.64 8 + 2240 2 2 2 3 1 8 (373.04 - 142.64) 8 2 3 = 3.83m (3水压力 A、B 点水压力均为零； C 点水压力为： pwC = g w H 2 = 10 8 = 80kPa 水压力的合力大小为 1 1 PW = p wC H 2 = 80 8 = 320 kN / m 2 2 水压力的合力作用点距离墙底的距离 y0w 为 H 8 y0 w = 2 = = 2.67 m 3 3 以上计算得的各压力分布如习题图 6-4 所示。 压力/kPa 0 0 active earth pressure passive earth pressure hydraustatic pressure 100 200 300 400 500 600 2 深度/m 4 6 8 10 12 习题图 6-4 主动、被动土压力和水压力分布图