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1、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。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。 CuV 5 , Cu越大,Cu 10。 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。11Dremax eemax emin12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)(X)三

2、、证明题1证明:证明：设_ dsd =伍wVs=1? e=V = Vv,V =Vv+Vs = 1+emsd = vg2证明:证明：设Vs HsVs g d s wVs g ds丁 = v= 1+e ws(1 n)w nVv .V = 1, = n? VVSr =v =n,Vs =1. Vw mwSr =mwmsVv wVvsVswVvsgVs s(1 n)wnwgVvsV s3证明Sre w +(2)证明：设Vs = 1?e=业=Vv,V =Vv +Vs Vs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 = ( wVwV = V = V

3、=+ sVs )g Sr Vv w + sVs Sr e w + s v = 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=8gmw 8忑=五=&6%W(1+ ) . 2.7 X1 X(1 + 0.066). 1 = 1 = 0.6130/72Sr = e0.066 X2.7=29.7%0.6G mgV = V130 X10 = 18.0kN/m372ds + esat = 1 +eX

4、0=20.6kN/m3 sat2 一土样重 量为多少？ 解：已知：sat=20.6 10 = 10.6 kN/m 3ds1 + e200g,2 7 3ww x10 = 16N/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, 1 16% , 2 20%，则:I加水后土样重量为:mwimwi16%ms mi mwimwimw mwi mw将 mi=200g 带入得：mwi =27.6g, mw =6.9g20%msmi mwim2=mi+ mw =200+6.9=206.9g3某土坝施工中，上坝土料的95%, d2 = 16.8KN/m 3,ds

5、= 2.7, wi = io%,上坝时虚土 di = i2KN/m 3，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 , d2V1ms t=g，由于碾压前后土粒重力不变,V2diV1 = d2V2 ?/ c、 ms(2) d2 = g?V216.8 X5000 3V = = 7000m3216.8 X103 X500010=8400000kg = 8400tmwimsmw2w2mwms(w2Wi)mssd2 =1 + 62d s we2 =d 22.7 X101 = 1 = 0.60716.8c w2ds 小Sr 2 = ? w2e2

6、Sr2e2 0.95 X0.607 = =21.4% ds 2.7mw = m$(W2 Wi) = 8400 ( 0.214 0.1 )= 958tds w 2.7X10d2 = w? 62 = 1 = 1 = 0.6071 +e2 d2 16.8w2ds S 262 0.95 X0.607Sr2 = ? w2 = = = 21.4%62 ds 2.7dsds wmw ms(W2 Wi) = 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

7、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 。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 = kiI A二 、判断题1(V)2(V)3(X)三、证明题ds 11证明 ic = = 1 + ew I + ei证明

8、i msg wVs sVsg wVs d s w gVs wVs Vs (ds 1) d s 1w wV wV wV Vs+Vv 1 + 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 = 2.6 X 10 3cm/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I 1.5m,判断基坑中的ab段渗流逸出处是否发生流土？(地

9、基 土 sat = 20 KN/m 3)解：(1) m = 4, n= 9, h= 5 1.5 1 = 2.5m,所以，渠底ab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

10、失，同时通畅地排除渗透水流。反滤层一般为 13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

11、力，偏心距 e应满足：e 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3 8( a)(2)在r 0的荷载轴线上，z随着z的增加而减小，见图3 8(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3 8(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

12、期固结压力 。5超固结比, OCR=1 .OCR 1 .OCR v 1。6e= 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。H11e=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elg p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 lg p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)

13、, 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 t A = B，且Ut相同t T/a = Tvb ,CvAt _ CvBtB 、 c s _ T T C vA / C vB =H a H bTC.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

14、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保持不变孔隙比的变化与有效应 力的变化成正比，即一de/d a,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：(

15、1 )应用土体极限平衡条件，令11f =200kPa，则3f 1 ftan2 452c tan 452222323200tan 452 18tan 452263.79kPa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 3 3f = 100kPa，则2if3f tan 45 2ctan 452 2282kPa计算结果表明i if，可判定该土样处于稳定平衡状态。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

16、有：f = tg t tg =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 = 66.67kPa1 12( 1 + 3)+-( 1 3)cos2 , 100 = 0.5X ( 3 3 + 3) + 0.5X ( 3 31 = 3 3 = 3 X 66.67 = 200kPa3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 + ) = 3tg 2

17、 (45 +) = 3 31 1 , , 1 , ,f=Cu=2(1 3)= ?( 1 3 ) = 2(3 3 3 ) = 3 = 20kPa1 = 3 3 = 3X 20= 60kPa1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

18、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 。h 2Ppi + Pp2 乩 ？ 处。3 p pl + 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

19、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1 2E0 h K0 = 0 5X 17 X 42 X 0.66 = 89.76 kN/m2土压力作用点：y=h/3 = 4/3 = 1.33m2）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2 2 20主动土压力系数： Ka tg 2 （45 ） tg 2 （45 ） = 0.492 22c 2 10拉应力区的临界深度： z0 =1.68mjKa 17*9.491 - 1 * Ea ；（h 讪昵 2C Ka）尹 1-6

20、8）（17 4 049 2 10 0.49）=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:Kp tg 2(45 -) tg 2(45 字)=24土体表面处：pp 2c. Kp 2 10 . 2.04 = 28.57kPa墙底处：pp hKp 2c Kp 17 4 2.04 2 10 2.04 = 167.29kPaEp 0.5X( 28.57 + 167.29)X 4 = 391.72kPa土压力作用点：y=h?2pPi Pp2 4? 2 28.57代了怒/曲口

21、3 Pp1 Pp2 3 28.57 167.29Wop = 20 %情况d max1 W0p20.59 kPa2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 wp = 20 %情况下夯实至最大干重度 dmax = 14.5kN / m3时,，所以土体重度 dmax(1 Wop) 14.5 (1 0.2) = 17.4 kN / m3

22、，则2 2 22(1) 主动土压力系数： Ka tg2(45 -) tg2(45 ) = 0.45拉应力区的临界深度： 乞 2 8 =1.37m0 .Ka 17.4.0.45墙底处的主动土压力强度： pa hKa 2c Ka 17.4 4 0.45 2 8,0.45墙背所受主动土压力的合力： Ea 0.5 X 20.59X( 4- 1.7) =27.08kN/m土压力作用点： y= (h- Z0) /3=( 4- 1.37) /3= 0.88m2 2 22(2) 被动土压力系数： Kp tg (45 ) tg (45 ) = 2.22 2土体表面处：pp 2c； Kp 2 8.2.2 = 23

23、.73kPa墙底处：pp hKp 2c. Kp 17.4 4 2.2 2 8 2.2 = 176.85kPaEp 0.5X( 23.73 + 176.85)X 4 = 401.16kPa土压力作用点： y= h ? 一也2 4 ?2 2373 17685=1.49m3 Pp1 Pp2 3 23.73 176.85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。5b=0.1R , 十条两侧间 十条间竖向剪应力 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

24、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/m 3, =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，

25、应如何设计坡角？解：（无渗流作用时：K=齐譬=352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22381.4 + 18 X1.5 X3 X3 + 18 X0.5 X1.52 X12468.753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

26、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EaKa=tg2(45 2)=tg.45 詈)=0.49,K p = tg2(45 +-) = tg2(45 + 牙) = 2.04PpD =2c Kp = 2 X20.2.04 = 57.13kPaPpC = hKp +2c K p = 20 X2 X2.04 + 2 X20 2.04 = 138.73kPaEp = 0.5X( 57.13+ 138.73) X 2= 195.86kN/m(3 )求BC面上作用的抗滑力 TfLbc = 5X 2= 10m,

27、W = 0.5X( 2 + 7)X 10X 20= 900kN/mTf = f Lbc = cLbc + Lpctg = cLbc +Wtg = 10 X 10= 100kN/mEp +Tf二 K = - =( 195.86 + 100) /84.04 = 3.52，该土堤不会沿软土夹层滑动。Ea4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/m 3, sat = 19kN/m3, c = 10kPa, w = 10kN/m3(3)= 18kN/m3, c = 5kPa, 24 , u = 5kPah| = 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/m 3，土条宽度 b = 5m，弧长 I = 5.77m , = 30 C =10kPa, 10 。W = 17X 3.5 X 2 =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。 比