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 === 22

301060( 0.3171.610.0830.928

c d C d d ===?

(1 B 试样

100.0015d mm = 300.003d mm = 600.0066d mm = 60100.00664.40.0015u d C d === 22

301060( 0.0030.910.00150.0066

c d C d d ===?

1-3 解:

31.60

1.51/110.06d g cm ρρω=

==++ ∴ 2.701.0

1110.791.51s s w d d G e ρρρρ?=-=-=-=

∴ 0.79

29.3%2.70sat s e G ω===

1.60100

150.91110.06

s m V m g ρωω?=

===+++ ∴ (29.3%6%150.935.2w s m m g ω?=?=-?= 1-5 解:

(1 31.77

1.61/110.098d g cm w ρρ=

==++ ∴ 02.71.0

1110.681.61s s w d d G e ρρρρ?=-=-=-=

(2 00.68

25.2%2.7sat s e G ω===

(3 max 0max min 0.940.68

0.540.940.46

r e e D e e --==

=--

1/32/3r D <<

∴该砂土层处于中密状态。

1-8 解:

(1 对 A 土进行分类

①由粒径分布曲线图,查得粒径大于 0.075㎜的粗粒含量大于 50%,所以

A 土属于粗粒土;

②粒径大于 2㎜的砾粒含量小于 50%,所以 A 土属于砂类,但小于 0.075

㎜的细粒含量为 27%,在 15%~50%之间,因而 A 土属于细粒土质砂;

③由于 A 土的液限为 16.0%, 塑性指数 16133p I =-=, 在 17㎜塑性图上落在ML 区,故 A 土最后定名为粉土质砂 (SM。 (2 对 B 土进行分类①由粒径分布曲线图, 查得粒径大于 0.075㎜的粗粒含量大于 50%, 所以 B

土属于粗粒土;

②粒径大于 2㎜的砾粒含量小于 50%,所以 B 土属于砂类,但小于 0.075

㎜的细粒含量为 28%,在 15%~50%之间,因而 B 土属于细粒土质砂;

③由于 B 土的液限为 24.0%,塑性指数 241410p I =-=,在 17㎜塑性图上落在ML 区,故 B 土最后定名为粉土质砂 (SC。

(3 对 C 土进行分类①由粒径分布曲线图, 查得粒径大于 0.075㎜的粗粒含量大于 50%, 所以 C

土属于粗粒土;

②粒径大于 2㎜的砾粒含量大于 50%,所以 C 土属于砾类土; ③细粒含量为2%,少于 5%,该土属砾;

④从图中曲线查得 10d , 30d 和 60d 分别为 0.2㎜, 0.45㎜和 5.6㎜

因此,土的不均匀系数 60105.6

280.2

u d C d ===

土的曲率系数 22

301060( 0.450.180.25.6

c d C d d ===?

⑤由于5, 1~3u c C C >≠,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 3

解:各层面点自重应力计算如下: O 点:kPa cz 0=σ

A 点:kPa h cz 0. 3725. 1811=?==γσ

B 点:kPa h h cz 0. 5511825. 182211=?+?=+=γγσ

C 点:kPa h h h cz 0. 6511011825. 1833

2211=?+?+?='++=γγγσ D 点:kPa h h h h cz 0. 923911011825. 1844332211=?+?+?+?='+'++=γγγγσ E 点:

kPa

h h h h h cz 0. 111 25. 93911011825.

185544332211=?+?+?+?+?='+'+'++=γγγγγσ

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=++?==γσ

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=??==σ

(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=+=+=σσσ

[2-4]

解:(1 kPa h n

i i i czM 861104191=?+?==∑=γσ

kPa h n

i i i czN 5. 11135. 81104191

=?+?+?==∑=γσ

(2求偏心距:

5. 383. 3?-?=?h v v F F x F

m F F F F F x v h v h v 605. 25. 31000

350

83. 35. 383. 35. 383. 3=?-=?-=?-?=

所以,偏心距

m b

m x b e 0. 16

395. 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 =?-=-='

γ 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, ΔH =50cm , L=30cm, t =10S , Q=150cm3,求 k 。解:s cm L H

At Q i v

k /075. 030

5010120150=?=?==

[3-5] 已知:3/6. 17m kN =砂γ, 3/6. 19m kN sat =砂γ, 3/6. 20m kN sat =粘γ, 地下水位以上砂土层厚 h 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γγσ

孔隙水应力:kPa h h u w 0. 15 35. 4(10 (311=-?=-'

=γ 有效应力:kPa u 8. 400. 158. 55111=-=-='

σσ

粘土层底面应力:

总应力:

kPa h h h sat sat 6. 11736. 205. 16. 195. 16. 173212=?+?+?=++=粘砂砂γγγσ孔隙水应力:kPa h u w 0. 900. 91022=?='

=γ 有效应力:kPa u 6. 270. 906. 117222=-=-='

σσ

(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=-='

σσ

kPa u 117.622=σ=

所以,粘土层底面的测压管水头高度应为,

m u

h w

76. 1122=="γ

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=3.0<10可知,属于空间问题,且为中心荷载,所以基底压力为

kPa b l P p 1006

1810800=?=?=

基底净压力为

kPa d p p n 35. 715. 11. 191000=?-=-=γ

(2 因为是均质粘土,且地下水位在基底下 1.5m 处,取第 1分层厚度为 H 1=1.5m,其他分层厚度 H i =3.0m(i>1 。

(3 求各分层点的自重应力(详见表 1 (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 σσ,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 σ=1和zi czi i p σσ+=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 。