土力学例题
土力学试题
*39.土的物理性质指标 【例题1】某一块试样在天然状态下的体积为60cm3，称得其质量为108g ，将其烘干后称得质量为96.43g 根据试验得到的土粒比重Gs 为2.7，试求试样的湿密度、干密度、饱和密度、含水率、孔隙比、孔隙率和饱和度。
【解】（1）已知V ＝60cm3，m=108g ，则由式（1－4）得ρ=m ／v=180/ 60=1.8g/cm3 2）已知ms=96.43g ，则 mw=m －ms=108－96.43=11.57g 按式（1－8），于是 w = mw ／ms ＝11.57／96.43=12%（3）已知Gs=2.7，Vs= ms /ρs=96.43 ／2.7＝35.7cm3 Vv=V － Vs =60－35.7＝24.3cm3按式（1－11），于是 =24.3 ／35.7=0.684）按式（1－12） n= Vv/V ＝24.3 ／60=40.5％（5根据ρw 的定义 Vw = mw/ρw=11.57 ／1＝11.57cm3 于是按式（1－13） Sr= Vw/Vv=11.57 ／24.3＝48％ *40.证明题.例：某土样在天然状态下的孔隙比 e=0.8，土粒比重 Gs=2.68，含水量ω=24%，求： (a) 天然状态下的重度、干重度和饱和度；(b)若该土样加水后，达到饱和状态，计算饱和时的含水量ω及饱和重度(假定土的孔隙比保持不变)。
【例1-3】某饱和土样重0.4N ，体积为21.5 cm3。
放入烘箱内烘一段时间后取出，称得其重量为0.33N ，体积减小至15.7 cm3，饱和度为75% 。
试求该土样烘烤前的含水量 w 、孔隙比 e 及干容重 γd 。
解：设烘一段时间后，孔隙体积为Vv2，孔隙水所占体积为Vw2，则：在烘后状态： 在烘前状态： 联立求解得：v sVe V =()e w G w s ++=11γγ ()32.689.8110.24kN 18.11m 10.8γ⨯+==+318.11kN 14.61m 1124%d w γγ===++%4.8080.068.224.0=⨯==e wG S s r 0.8029.85%2.68sat s e w G ===32.680.89.8118.97kN/m 110.8s sat w G e e γγ++=⋅=⨯=++%7522==v w r V V S %100)7.155.21(1010/10)33.04.0(2632=-+⨯⨯-+=-v w r V V S41.无粘性土得相对密实度*1.某土样 γ=14.7 kN/m3, w=13%, γdmin=12kN/m3 , γdmax=16.6kN/m3 . 试计算土的密实度 解：42. 粘性土的稠度*【例】 已知粘性土的颗粒重度γs =27.5 kN/m3，液限为40％，塑限为22％，饱和度为98%，孔隙比为1.15，试计算塑性指数、液性指数及确定粘性土的状态。
土力学习题
2 土的性质及工程分类1、下图为某三种土A 、B 、C 的颗粒级配曲线,试按《地基规范》分类法确定三种土的名称。
解：A 土：从A 土级配曲线查得,粒径小于2mm 的占总土质量的67%、粒径小于0.075mm 占总土质量的21%,满足粒径大于2mm 的不超过50%,粒径大于0.075mm 的超过50%的要求,该土属于砂土；又由于粒径大于2mm 的占总土质量的33%,满足粒径大于2mm 占总土质量25%～50%的要求,故此土应命名为砾土。
B 土：:粒径大于2mm 的没有,粒径大于0.075mm 占总土质量的52%,属于砂土。
按砂土分类表分类,此土应命名为粉砂。
C 土:：粒径大于2mm 的占总土质量的67%,粒径大于20mm 的占总土质量的13%,按碎石土分类表可得,该土应命名为圆砾或角砾。
2、某原状土样，经试验测得的基本指标如下：密度3/67.1cm g =ρ，含水率%9.12=ω，土粒比重67.2=s d 。
试求土的孔隙比、孔隙率、饱和度、干密度、饱和密度以及有效密度。
解：设31cm V =因为g m m m w s 67.1=+=s s w swm m m m m 129.0%100%100=⨯=⇒⨯=ωω 所以，解得：g m g m w s 191.0,479.1==3554.0167.2479.1cm d m V V m d w s s s w s s s =⨯==⇒=ρρ3191.01191.0cm m V www ===ρ 3446.0554.01cm V V V s v =-=-=805.0554.0446.0===s v V V e %6.44%1001446.0%100=⨯=⨯=V V n w %8,42%100446.0191.0%100=⨯=⨯=V w r V V S 3/479.11479.1cm g V m s d ===ρ 3/943.111446.0479.1cm g V V m w v s sat =⨯+=+=ρρ3/943.01943.1'cm g w sat =-=-=ρρρ4、某土样经试验测得体积为3100cm ，湿土质量为g 185，烘干后干土质量为g 160，若土粒的相对密度s d 为2.66，试求土样的含水率ω、干重度d γ、孔隙比e 、饱和重度sat γ、有效重度'γ。
大学土力学试题及答案
第1章土的物理性质与工程分类一．填空题1. 颗粒级配曲线越平缓，不匀称系数越大丁颗粒级配越好。
为获得较大密实度，应选择级配良好的土料作为填方或砂垫层的土料。
2. 粘粒含量越多，颗粒粒径越小，比表面积越大，亲水性越强，可吸附弱结合水的含量越多，粘土的塑性指标越大3. 塑性指标I P=w L-w p,它表明粘性土处千可塑状态时含水量的变更范围，它综合反映了粘性、可塑性等因素。
因此《规范》规定：10</p�17为粉质粘土，I P>17为粘土。
4. 对无粘性土，工程性质影响最大的是土的密实度，』二桯上用指标e、D来衡量。
5. 在粘性土的物理指标中，对粘性土的性质影响较大的指标是塑性指数I p o6. 确定无粘性土工程性质的好坏是无粘性土的相对密度，它是用指标D来衡量。
7. 粘性土的液性指标I= w-w，它的正负、大小表征了粘性土的WL -W P软硬状态，《规范》按L酱毡甡土』堕犬篮望U公为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑。
8. 岩石按风化程度划分为微呆化-中等风化、强风化。
9. 岩石按坚实程度划分为硬质岩石亡包括花岗岩、石灰岩等亡车炉贡岩石，包括页岩、泥岩等。
10. 某砂层自然饱和重度Y s ai= 20 kN/m3, 土粒比重G s= 2.68, 并测得该砂土的最大干重度Y dma x=17.l kN/m3, 最小干重度Y dmin= 15.4 kN/m3, 则自然孔隙比e为0.68,最大孔隙比e max=O.74, 最小孔隙比e min= 0. 57。
11. 砂粒粒径范围是0.075"'2mm, 砂土是指大千2mm粒径累计含噩不超过全重50%,而大千0.075mm粒径累计含量超过全重50%。
12.亲水性最强的粘土矿物是蒙脱石，这是因为它的晶体单元由两个硅片中间夹一个铝片组成，晶胞间露出的是多余的负电荷，因而晶胞单元间联接很弱，水分子简洁进入晶胞之间，而发生膨胀。
二问答题1. 概述土的三相比例指标与土的工程性质的关系？答：三相组成的性质，特殊是固体颗粒的性质，干脆影响土的工程特性。
土力学试题及答案
土力学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 土力学是研究土壤的哪一方面特性的学科？A. 物理特性B. 力学特性C. 化学特性D. 生物特性答案：B2. 土壤的内摩擦角是指什么？A. 土壤颗粒间的摩擦力B. 土壤颗粒间的黏合力C. 土壤颗粒间的吸引力D. 土壤颗粒间的排斥力答案：A3. 土的压缩性是指土在压力作用下体积缩小的特性，以下哪个因素对其影响最大？A. 土的密度B. 土的颗粒大小C. 土的含水量D. 土的内摩擦角答案：A4. 土的剪切强度是指土在剪切作用下抵抗破坏的能力，它与以下哪个因素无关？A. 土的内摩擦角B. 土的孔隙水压力C. 土的密度D. 土的含水量答案：D5. 土的固结是指土在荷载作用下，随着时间的延续，土体体积逐渐减小的过程。
以下哪个现象不属于固结现象？A. 土体沉降B. 土体排水C. 土体膨胀D. 土体强度增加答案：C6. 土的渗透性是指土允许流体通过的能力，以下哪个因素对其影响最大？A. 土的颗粒大小B. 土的孔隙率C. 土的含水量D. 土的内摩擦角答案：B7. 土的剪胀现象是指土在剪切作用下体积增大的现象，以下哪个因素对其影响最大？A. 土的颗粒形状B. 土的颗粒大小C. 土的孔隙水压力D. 土的内摩擦角答案：A8. 土的三轴压缩试验是用来测定土的哪一项力学性质？A. 压缩性B. 剪切强度C. 渗透性D. 固结性答案：B9. 土的液化现象是指在动荷载作用下，饱和松散的细颗粒土体发生液化，失去承载能力的现象。
以下哪个因素对其影响最大？A. 土的颗粒大小B. 土的孔隙水压力C. 土的内摩擦角D. 土的固结程度答案：B10. 土的膨胀性是指土在吸水后体积增大的特性，以下哪个因素对其影响最大？A. 土的颗粒大小B. 土的孔隙率C. 土的含水量D. 土的内摩擦角答案：C二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述土的固结理论的基本原理。
答案：土的固结理论主要基于土体在荷载作用下，孔隙水逐渐排出，土体体积逐渐减小，最终达到新的平衡状态的过程。
土力学
例题2.1在某住宅地基勘察中，已知一个钻孔原状土式样结果为：土的密度，土粒比重,土的含水率。
求其余5个物理性质指标。
解：（1）绘制三相计算草图，如图所示（2）令（3）已知故m=1.80g（4）已知又知得故（5）（6）已知所以（7）孔隙体积（8）气相体积至此，三相草图中8个未知量全部计算出数值（9）据所求物理性质指标的表达式可得：孔隙比：干密度,干重度孔密度：饱和度：饱和密度饱和重度有效重度上述三相计算中，若设,与V=1计算可得相同的结果。
例题2.1某住宅工程地质勘查中取原状土做实验。
用天平称50cm³湿土质量为95.15g烘干后质量为75.05g，土粒比重为2.67。
计算次土样的天然密度、干密度、饱和密度、天然含水率、空隙比、孔隙度、饱和度。
解：1）已知V，求；由比重求的，画三相草图2）根据公式求土的天然密度，干密度，饱和密度，天然含水率，空隙比，孔隙度、饱和度已知：土体积，湿土质量，干土质量土粒比重。
求天然密度ρ、干密度、饱和度ρ、天然含水率w孔隙比e、孔隙度n及饱和度解：做三相草图得【例题4.1】已知地基土中某点的最大主应力为=600kPa，最小主应力=200kPa，绘制该点应力状态的莫尔应力圆。
求最大剪应力值及其作用面的方向，并计算与大主应面成夹角=15°的斜面上的正应力和剪应力。
【解】①取直角坐标系 —。
在横坐标上，安应力比例尺确定=600kPa与=200kPa的位置。
以为直径作圆，即为所求莫尔应力圆，如图所示。
②最大剪应力值计算，由公式（4.4），将数值带入得；，当sin2=1时，，此时2=90°，即。
③当时，由公式（4.3）得：kPa由公式（4.4）得：kPa上述计算值与图4.6上直接量得的值相同，即：a点的横坐标为kPa;a点的纵坐标为kPa.例题2设砂土地基中的一点的最大,最小主应力，砂土的内摩擦角φ=25°，粘聚力C=0，试判断改点是否破坏。
土力学例题
w w h2 40.00 kPa
az q 1z0 Ka1 2c1 Ka1 0
又设临界深度为z0，则：
即:
z0 0.794 m
各点土压力强度绘于上图中, 可见其总侧压力为：
1 1 E 19.46 3 0.794 21.37 4 40.00 35.72 21.37 4 2 2 215.64 kN/m
【解】已知σ1＝480kPa，σ3＝210kPa ，c=20kPa，
υ＝18° （1）直接用τ与τf的关系来判别 由式（5－2）和（5－3）分别求出剪破面上的法向应力σ和剪应力τ为
由式（5－6）求相应面上的抗剪强度τf为
由于τ> τf，说明该单元体早已破坏。
（2）利用公式（5－8）或式（5－9）的极限平衡条件来判别
b=4m
2.计算地基土的自重应力
自重应力从天然地面起算，z的取 值从基底面起算
z(m) σc(kPa)
0 1.2 2.4 4.0 5.6 7.2 16 35.2 54.4 65.9 77.4 89.0
3.计算基底压力 G G Ad 320kN
F G p 110 kPa A
4.计算基底附加压力
35.72kPa 40.0kPa
第二层填土的土压力强度为：
Ka2 0.390
q 1h1 Ka2 2c2 Ka2 21.37 kPa a1
h2 Ka2 2c2 Ka2 35.72 kPa a 2 q 1h1 2
第二层底部水压力强度为：
土坡角、填土与墙背摩擦角等指标如图所示 , 试按库仑理论计算主动土 压力Ea及作用点位置。
【解】
土力学例题及解答解读
Tv H 2 0.205 4.82 单面排水： t 13.69y cv 0.345 Tv H 2 0.205 2.42 双面排水： t 3.42y cv 0.345
沉降量、固结度计算法 课堂讨论题1：
在如图所示的厚10m的饱和粘土层表面瞬时大面积均匀堆载p0， 若干年后用测压管分别测得土层中的孔隙水压力uA=51.6kPa、 uB=94.2kPa、uC=133.8kPa、uD=170.4kPa，uE=198.0kPa
s 120 e2 e1 (1 e1 ) 0.8 (1 0.8) 0.789 3 H 20 10 Δe e1 e2 0.8 0.789 1.375 104 k Pa1 Δp Δp 80
例题 8
某基础埋置深度为1m，地下水位位于地表处，土的 饱和重度γsat=18kN/m3，孔隙比与应力之间的关系为 e=1.15-0.00125p。若在基底下4m和6m处的附加应力分别 为80kpa，70kpa，试问在基底下4~6m间土层的压缩变形 量是多少？
sat
ds e 2.46 0.49 γw 10 19.4kN / m 3 1e 1 0.49
例题 3 已知某土的天然密度ρ=1.7t/m3，土粒相对密度 ds=2.70，将该土运到某工地进行填筑施工，要求填筑后 土的干密度达到1.65t/m3，则填筑1000m3需要在取土处 挖多少方土？ 解：原状土体积： V Vs (1 e) 填筑土体积：V1 Vs (1 e1 )
A1 ① b1
A2 b2
②
N
l/b 1.5
z/b 4 c1 0.038
zM 4c1p1 4 0.038 180 27.36kPa zN zM p2 / p1 27.36 72 / 180 10.94kPa
土力学习题及部分解答
第一章习题及部分解答1-2根据图 1 - 5上四根粒径分布曲线，列表写出各土的各级粒组含量，估算②、③、④土的Cu及Cc并评价其级配情况。
解：列表写出各土的各级粒组含量（单位%）计算及并评价其级配情况1-3 （题略）解答提示：含蒙脱石粘性土的工程性质不如含高岭石粘性土好，原因分析：从黏土矿物内部晶体结构分析。
1-4 （题略）解答提示：黏土颗粒表面带电的主要原因有：同晶置换、破键、吸附作用、离解作用1-8有一块体积为60 cm 3的原状土样，重1.05 N,烘干后0.85 N 。
已只土粒比重（相对密度）二=2.67。
求土的天然重度g、天然含水量眉、干重度g d、饱和重度g sat、浮重度g '、孔隙比e及饱和度S r解：已知 V 60cm3,W 1.05N,W s 0.85N,Gs 2.67。
求，，d, sat,、,e,SrW/V 17.5kN/m3Ww/Ws 23.53%d Ws/V 14.1667kN/m3e wGs(1——)1 0.8470Gs e18 6609kN /3sat _ w i o.oou/ 11 io1 e、w 8.8609kN/m3satG s 74.174%Sre1-10某工地在填土施工中所用土料的含水量为5%，为便于夯实需在土料中加水，使其含水量增至15%，试问每1000 kg质量的土料应加多少水？1-11用某种土筑堤，土的含水量= 15 %，土粒比重G s = 2.67 。
分层夯实，每层先填0.5m，其重度等g = 16kN/ m3，夯实达到饱和度’’=85% 后再填下一层，如夯实时水没有流失，求每层夯实后的厚度。
1-12某饱和土样重0.40N，体积为21.5 cm3，将其烘过一段时间后重为0.33N，体积缩至15.7 cm 3 ，饱和度'■ = 75%，试求土样在烘烤前和烘烤的含水量及孔隙比和干重度。
解：已知烘烤前Sr=1 , W=0.4N, V=21.5cm3,烘过一段时间后W'=0.33N, V'=15.7cm3, Sr'=75%,求w w' e e'烘过一段时间后，失去水分重量0.07N，体积为0.07*1000/9.8=7.1429cm3 烘前Sr=1, Vv=Vw=21.5-Vs (1)烘后Sr=0.75=(Vw-7.1429)/(15.7-Vs) (2)由(1)、(2)求解出：Vs=10.3284cm3 Vw=11.1716cm3因此：烘前Ww=11.1716*9.8/1000=0.1095NWs=0.4-0.1095=0.2905NWw/Ws=37.6936%e=Vv/Vs=1.0816d Ws/V=13.5116kN/m3烘后Ww'=0.1095-0.07=0.0395NWw'/Ws=13.5972% e=Vv'/Vs=0.5201Ws/V'=18.5032kN/m31- 16 （题略） 解： 已知 WL=44%,Wp=28%, W=0.401N, Ws=0.264N 。
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（3）求基底附加应力Pn，由已知条件得
（Pn）max=Pmax-γ0d=131.53Kpa
（Pn）min=Pmin-γ0d=71.47Kpa
把梯形的基底附加应力分成均布压力与三角形分布压力两部分之和。
其中
均布压力 Pn=71.47kpa
三角形分布压力 Pt=131.53-71.47=60.06Kpa
当然，也可以把梯形的基底附加应力看成是均布压力与三角形分布压力两部分之差。
其中 Pn=131.53kpa
Pt==60.06Kpa（反向）
（4）求A点下2m处地基附加应力σZA：如图示，A点事矩形面积Aeaf、Afbg、Agcb、ABde的共同角点，注意到A点正好在压力变化方向基底面对称轴的中点。
为简化计算，利用对称性并根据叠加原理，可求出梯形分布基底附加应力的平均值而按均布压力来计算A点下地基的附加应力
Pn=1/2（Pmax+ Pmin）=101.5Kpa
由于四个矩形的长度L和宽度B相同，故其附加应力系数Ks相同，根据l、b、z的值可得
l/b=2/1=2；Z/b=2/1=2
查表得Ks=0.1202，于是求得
σZA=4KsPn=48.8Kpa
（5）B点下2m深度处竖向附加应力σZB：首先注意到B点是Bfbc、Bfad两块矩形的公共角点，这两个矩形长度l和宽度b相同，故其附加应力系数也相同；其次注意到基底附加应力由均布和三角形分布两部分组成，为简化过程，可以先计算由Pnmax=131.53Kpa引起的附加应力再减去Pt=60.06Kpa引起的附加应力。
（a）对于均布压力作用部分，Pn=131.53Kpa。
L=4m，b=1m，m=l/b=4，n=Z/b=2.查表得Ks=0.1350，则
σZB n=2KsPn=2×0.1350×131.53=35.51Kpa
（b）对于三角形分布压力作用部分，Pt=60.06kPa,l=1m，b=4m，m=l/b=0.25，n=z/b=0.5。
查表利用双向内插法得
Kt=0.03065
则，σZB t=2 KtPt=2×0.03065×60.06Kpa=3.68Kpa
(c)求B点下2m深度处总的竖向总的竖向附加应力
σZB=35.51-3.68=31.83Kpa
（2）荷载Ohdg和Ofcg是由均布荷载P1叠加三角形分布的荷载EFC引起的，荷载ohdg由均布荷载P1引起的附加应力系数为：
l/b=2/1=2，z/b=2/1=2，αzl，ohdg=0.120
三角形分布的荷载FEC引起的附加应力系数为：
荷载Ofcg由均布荷载P1引起的附加应力系数为：
三角形分布的荷载FEC引起的附加应力系数为：
用规范法求基础最终沉降量
需要注意：（1）分层厚度Zn的控制，应满足：
（2）基础沉降量的公式见书123页。
（3）应力分布系数的平均值可查平均应力系数表（见下表，下表给出的是均布矩形荷载角点下和三角形分布的矩形荷载角点下的平均附加应力系数）
(4)沉降计算经验系数ψs（根据平均压缩模量查表求得）。