土力学与基础工程课后答案
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(完整版)土力学与基础工程课后思考题答案土力学与基础工程课后思考题答案第二章2.1土由哪几部分组成?土中水分为哪几类?其特征如何?对土的工程性质影响如何?土体一般由固相、液相和气相三部分组成(即土的三相)。
土中水按存在形态分为:液态水、固态水和气态水(液态水分为自由水和结合水,结合水分为强结合水和弱结合水,自由水又分为重力水和毛细水)。
特征:固态水是指存在于颗粒矿物的晶体格架内部或是参与矿物构造的水,液态水是人们日常生活中不可缺少的物质,气态水是土中气的一部分。
影响:土中水并非处于静止状态,而是运动着的。
工程实践中的流沙、管涌、冻胀、渗透固结、渗流时的边坡稳定问题都与土中水的运用有关。
2.2土的不均匀系数Cu及曲率系数Cc的定义是什么?如何从土的颗粒级配曲线形态上,Cu和Cc数值上评价土的工程性质。
不均匀系数Cu反映了大小不同粒组的分布情况。
曲率系数Cc描述了级配曲线分布的整体形态,表示是否有某粒组缺失的情况。
评价:(1)对于级配连续的土:Cu>5,级配良好;Cu<5,级配不良。
(2)对于级配不连续的土:同时满足Cu>5和Cc=1~3,级配良好,反之则级配不良。
2.3说明土的天然重度、饱和重度、浮重度和干重度的物理概念和相互联系,比较同一种土各重度数值的大小。
天然重度、饱和重度、浮重度和干重度分别表示单位体积的土分别在天然、饱和、湿润、干燥状态下的重量,它们反映了土在不同状态下质量的差异。
饱和重度>天然重度>干重度>浮重度2.4土的三相比例指标有哪些?哪些可以直接测定?哪些通过换算求得?为换算方便,什么情况下令V=1,什么情况下令Vs=1?三相比例指标有:天然密度、含水量、相对密度、干密度、饱和密度、有效密度、孔隙比、孔隙率、饱和度。
直测指标:密度、含水量、相对密度。
换算指标:孔隙比、孔隙率、饱和度。
当已知相对密度ds时令Vs=1,当已知天然密度时令V=1,如若两者都已知,设V=1或Vs=1都行2.5反映无黏性土密实度状态的指标有哪些?采用相对密实度判断砂土的密实度有何优点?而工程上为何应用得并不广泛?指标:孔隙比、最大孔隙比、最小孔隙比。
土力学与基础工程课后思考题答案第二章2、1土由哪几部分组成?土中水分为哪几类?其特征如何?对土得工程性质影响如何?土体一般由固相、液相与气相三部分组成(即土得三相)。
土中水按存在形态分为:液态水、固态水与气态水(液态水分为自由水与结合水,结合水分为强结合水与弱结合水,自由水又分为重力水与毛细水)。
特征:固态水就是指存在于颗粒矿物得晶体格架内部或就是参与矿物构造得水,液态水就是人们日常生活中不可缺少得物质,气态水就是土中气得一部分。
影响:土中水并非处于静止状态,而就是运动着得。
工程实践中得流沙、管涌、冻胀、渗透固结、渗流时得边坡稳定问题都与土中水得运用有关。
2、2土得不均匀系数Cu及曲率系数Cc得定义就是什么?如何从土得颗粒级配曲线形态上,Cu与Cc数值上评价土得工程性质。
不均匀系数Cu反映了大小不同粒组得分布情况。
曲率系数Cc描述了级配曲线分布得整体形态,表示就是否有某粒组缺失得情况。
评价:(1)对于级配连续得土:Cu>5,级配良好;Cu<5,级配不良。
(2)对于级配不连续得土:同时满足Cu>5与Cc=1~3,级配良好,反之则级配不良。
2、3说明土得天然重度、饱与重度、浮重度与干重度得物理概念与相互联系,比较同一种土各重度数值得大小。
天然重度、饱与重度、浮重度与干重度分别表示单位体积得土分别在天然、饱与、湿润、干燥状态下得重量,它们反映了土在不同状态下质量得差异。
饱与重度>天然重度>干重度>浮重度2、4土得三相比例指标有哪些?哪些可以直接测定?哪些通过换算求得?为换算方便,什么情况下令V=1,什么情况下令Vs=1?三相比例指标有:天然密度、含水量、相对密度、干密度、饱与密度、有效密度、孔隙比、孔隙率、饱与度。
直测指标:密度、含水量、相对密度。
换算指标:孔隙比、孔隙率、饱与度。
当已知相对密度ds时令Vs=1,当已知天然密度时令V=1,如若两者都已知,设V=1或Vs=1都行2、5反映无黏性土密实度状态得指标有哪些?采用相对密实度判断砂土得密实度有何优点?而工程上为何应用得并不广泛?指标:孔隙比、最大孔隙比、最小孔隙比。
2013年4月考试土力学与基础工程(道路与桥梁方向)第三次作业一、填空题(本大题共24分,共6小题,每小题4分)1.土的结构有、和三种类型2.刚性扩大基础的沉降验算包括,相邻基础,基础由于地基不均匀沉降而发生的等。
3.十字交叉条形基础节点荷载分配必须满足_______ 条件和 _____ 条件。
4.土的灵敏度是以的强度与该土经后的强度之比来表示。
5.桩基础按承载性状分类有和等几种。
6.土是由_____ 、和______________ 组成的三相体系。
二、名词解释题(本大题共20分,共4小题,每小题5分)1.基础埋深2 .柔性基础3.强夯法4.粒度成分三、计算题(本大题共17分,共1小题,每小题17分)挡土墙墙背垂直、光滑、填土面水平,填土性质如图所示,试计算作用在墙背的总主动土压力并绘出主动土压力分布图。
I、简答题(本大题共18分,共3小题,每小题6分)1.简述什么是地基土的液化?2 .常用的处理湿陷性黄土地基的方法?3.黄土湿陷的原因?五、问答题(本大题共21分,共3小题,每小题7分)1.土中有水渗流时(水作竖直方向渗流),对土中总应力分布有何影响?对有效应力及孔隙水压力分布有何影响2.什么是自重应力和附加应力?3 .什么是渗透定律或达西定律?答案: 一、填空题(24分,共6题,每小题4分)参考答案:单粒结构;絮状结构;蜂窝结构解题方案:按题目和答案定评分标准:每空1分2.参考答案:沉降量;沉降差;倾斜解题方案:按题目和答案定评分标准:每空1分3.参考答案:静力平衡、节点变形协调解题方案:按题目和答案定评分标准:每空1分4.参考答案:原状土重塑解题方案:按题目和答案定评分标准:每空1分5.端承桩摩擦桩解题方案:按题目和答案定评分标准:每空1分6.参考答案:固体颗粒液体气体解题方案:按题目和答案定评分标准:每空1分二、名词解释题(20分,共4题,每小题5分)1.参考答案:指设计室外地坪至基础底面的垂直距离。
32.21 某办公楼工程地质勘探中取原状土做试验。
用天平称50cm 湿土质量为95.15g,烘干后质量为75.05g,土粒比重为 2.67 。
计算此土样的天然密度、干密度、饱和密度、天然含水率、孔隙比、孔隙率以及饱和度。
【解】m= 95.15g ,m s = 75.05g ,m w = 95.15 - 75.05 = 20.1g ,V= 50.0 3cm,d s = 2.67 。
3V s = 75.05/(2.67 1.0) = 28.1 cm3取g = 10 m/s w = 20.1 cm2,则V2,则V3V v = 50.0 - 28.1 = 21.9 cm3V a = 50.0 –28.1 –20.1 = 1.8 cm于是,3= m/ V=95.15 / 50 = 1.903g/ cm3d = m s / V= 75.05 / 50 = 1.501g/ cm3 s a t= ( m s + w V v )/ V=(75.05 + 1.0 21.9) / 50 = 1.939g/ cmw= m w / m s = 20.1 / 75.05 = 0.268 = 26.8%e = V v / V s = 21.9 / 28.1 = 0.779n = V v / V = 21.9 / 50 = 0.438 = 43.8%S r = V w / V v = 20.1 / 21.9 = 0.9182.22 一厂房地基表层为杂填土,厚 1.2m,第二层为粘性土,厚5m,地下水位深1.8m。
在粘性土中部取土样做试验,测得天然密度= 1.84g/ cm3,土粒比重为2.75 。
计算此土样的天然含水率w、干密度d、孔隙比 e 和孔隙率n。
【解】依题意知,S r = 1.0 ,s a t= = 1.84g/ cm3。
由,得n = e /(1 + e) = 1.083 /(1 + 1.083) = 0.5203g/cm。
2.23 某宾馆地基土的试验中,已测得土样的干密度 d = 1.54g/ cm 3 ,含水率w = 19.3%,土粒比重为 2.71。
计算土的孔隙比e、孔隙率n 和饱和度Sr 。
又测得该土样的液限与塑限含水率分别为w L = 28.3% ,w p = 16.7% 。
计算塑性指数I p和液性指数I L,并描述土的物理状态,为该土定名。
3 【解】(1)= d (1 + w)= 1.54 (1 + 0.193) = 1.84g/ cmn = e /(1 + e) = 0.757 /(1 + 0.757) = 0.431(2)I p = w L - w p = 28.3 –16.7 = 11.6I L = ( w L - w)/ I p = (28.3 –19.3)/11.6 = 0.77610.75 < IL < 1 ,则该土样的物理状态为软塑。
由于10 < I p < 17 ,则该土应定名为粉质粘土。
2.24 一住宅地基土样,用体积为100 cm3 的环刀取样试验,测得环刀加湿土的质量为241.00g,环刀质量为55.00g,烘干后土样质量为162.00g,土粒比重为2.70 。
计算该土样的天然含水率w、饱和度S r 、孔隙比e、孔隙率n、天然密度、饱和密度s a t、有效密度和干密度 d ,并比较各种密度的大小。
【解】m= 241.0 –55.0 = 186g ,m s = 162.00g ,m w = 241.00 –55.00 –162.00 =24.00g ,V=100.0 cm s = 2.70 。
3,d3V s = 162.0/(2.70 1.0) = 60.00 cm32取g = 10 m/s ,则V w = 24.00 cm3V v = 100.0 –60.0 = 40.0 cm3V a = 100.0 –60.0 –24.0 = 16.0 cm于是,3= m/ V=186 / 100 = 1.86g/ cm3d = m s / V= 162 / 100 = 1.62g/ cm3 s a t= ( m s + w V v )/ V=(162 + 1.0 40.0) / 100 = 2.02g/ cm= s a t- d = 2.02 –1.0 = 1.02 g/ cm 3w= m w / m s = 24.0 / 162 = 0.148 = 14.8%e = V v / V s = 40.0 / 60.0 = 0.75n = V v / V = 40.0 / 100 = 0.40 = 40.0%S r = V w / V v = 24.0 / 40.0 = 0.60 比较各种密度可知,s at > > d > 。
s at3.7 两个渗透试验如图 3.14 a、b 所示,图中尺寸单位为mm,土的饱和重度3= 19kN/m。
求(a)(b )图3.14 习题3.7 图(1)单位渗流力,并绘出作用方向;(2)土样中点A处(处于土样中间位置)的孔隙水压力;(3)土样是否会发生流土?(4)试验b 中左侧盛水容器水面多高时会发生流土?2【解】3(1)j a = w i a = 10 (0.6 –0.2) / 0.3 = 13.3kN/mj b = w i b = 10 (0.8 –0.5) / 0.4 = 7.5kN/m 3(2)(a)A点的总势能水头= 0.6 –(0.6 –0.2) / 2 = 0.4m而A点的位置水头z A = 0.15m,则A点的孔隙水压力(b)A点的总势能水头= 0.8 –(0.8 –0.5) / 2 = 0.65m而A点的位置水头z A = 0.2m,则A点的孔隙水压力(3)(a)渗流方向向下,不会发生流土;(b)土的浮重度33。
= 19 –10 = 9kN/m3 < = 9kN/mj b = 7.5kN/m所以,不会发生流土。
(4)若j 时,则会发生流土。
设左侧盛水容器水面高为H,此时,j = 9kN/m3,即j b = 3w i b = 10 ( H –0.5) / 0.4 = 9kN/m ,则H= 9 0.4 /10 + 0.5 = 0.86m 。
即,试验 b 中左侧盛水容器水面高为0.86m时会发生流土。
3.8 表 3.3 为某土样颗粒分析数据,试判别该土的渗透变形类型。
若该土的孔隙率n = 36%,土粒相对密度d s = 2.70,则该土的临界水力梯度为多大?(提示:可采用线性插值法计算特征粒径)表 3.3 土样颗粒分析试验成果(土样总质量为30g)粒径/ mm 0 0 0 0 0 0 0 0..075 .05 .02 .01 .005 .002 .001 0005 小于该粒径的质量/ g 3 2 2 2 1 5 2 0.0 9.1 6.7 3.1 5.9 .7 .1 9小于该粒径的质量占总质量的百分 1 9 8 7 5 1 7 3 比/ % 00 7 9 7 3 9【解】——解法一:图解法由表3.3 得颗粒级配曲线如图题 3.8 图所示。
3由颗粒级配曲线可求得d10 = 0.0012mm,d60 = 0.006mm,d70 = 0.008mm则不均匀系数C u = d60 / d10 = 0.006/0.0012 = 5.0故,可判定渗透变形类型为流土。
临界水力梯度= (2.70-1) (1-0.36) = 1.083——解法二——内插法d5 = (0.001-0.0005) (7-5) / (7-3) +0.0005 = 0.00075mmd10 = (0.002-0.001) (10-7) / (19-7) +0.001 = 0.00125mmd20 = (0.005-0.002) (20-19) / (53-19) +0.002 = 0.00209mmd60 = (0.01-0.005) (60-53) / (77-53) +0.005 = 0.00645mmd70 = (0.01-0.005) (70-53) / (77-53) +0.005 = 0.00854mm则不均匀系数C u = d60 / d10 = 0.00645/0.00125 = 5.16 > 5粗、细颗粒的区分粒径土中细粒含量P=(53-19) (0.00327-0.002) / (0.005-0.002) +19 = 33.4%故,可判定渗透变形类型为过渡型。
临界水力梯度4= 2.2 (2.70-1) (1-0.36) 20.00075/0.00209= 0.5503.9 某用板桩墙围护的基坑,渗流流网如图 3.15 所示(图中长度单位为m),地基土渗透系数k = 1.8 10 s = 2.71 ,3 cm/s ,孔隙率n = 39%,土粒相对密度 d求(1)单宽渗流量;(2)土样中A点(距坑底0.9m,位于第13 个等势线格中部)的孔隙水压力;(3)基坑是否发生渗透破坏?如果不发生渗透破坏,渗透稳定安全系数是多少?图3.15 习题3.9 流网图【解】1. 单位宽度渗流量计算上、下游之间的势能水头差h =P1- P2 = 4.0m 。
相邻两条等势线之间的势能水头差为4/14 =0.286 m 。
过水断面积为A=n f b 1(单位宽度)。
正方形网格 a = b。
单位时间内的单位宽度的流量为( n f = 6, n d = 14, h = 4m)2. 求图中A点的孔隙水压力uA5A点处在势能由高到低的第13格内,约12.5 格,所以A点的总势能水头为P A =(8.0-0.286 12.5)= 4.429 mA点的总势能水头的组成为A点的孔隙水压力u A 为3. 渗流破坏判断沿着流线势能降低的阶数为n d,该方向上的流网边长为 a (=1m) 。
沿着等势线流槽的划分数为n f ,该方向上的流网边长为 b (=1m)。
相邻等势线之间的水力坡降为< i cr不能发生渗透破坏。
渗透稳定安全系数为F s = i c r / i =1.043 / 0.286 = 3.6【4.17 】某建筑场地工程地质勘察资料:地表层为素填土, 1 = 18.0kN/m3,3h1 = 1.5m;第二层为粉土, 2 s a t = 19.4kN/m ,h2 = 3.6m;第三层为中砂,3s at = 19.8kN/m 3 = 1.8m;第四层为坚硬完整岩石。
地下水位埋深 1.5m。
试计算3,h各层界面及地下水位面处自重应力分布。
若第四层为强风化岩石,基岩顶面处土的自重应力有无变化?【解】列表计算,并绘图:0 0 0素填土 1.5 1.5 18 27粉土 3.6 5.1 9.4 60.84中砂 1.8 6.9 9.8 78.48岩石 6.9 132.486当第四层为坚硬完整岩石时,不透水,土中应力分布如图中实线所示,岩层顶面应力有跳跃为132.48kPa。