河海大学土力学课后习题答案

河海⼤学⼟⼒学课后习题答案

河海⼟⼒学课后习题与答案

第⼀章

思考题11-1 什么叫⼟？⼟是怎样形成的？粗粒⼟和细粒⼟的组成有何不同？ 1-2 什么叫残积⼟？什么叫运积⼟？他们各有什么特征？

1-3 何谓⼟的级配？⼟的粒径分布曲线是怎样绘制的？为什么粒径分布曲线⽤半对数坐标？ 1-4 何谓⼟的结构？⼟的结构有哪⼏种类型？它们各有什么特征？

1-5 ⼟的粒径分布曲线的特征可以⽤哪两个系数来表⽰？它们定义⼜如何？ 1-6 如何利⽤⼟的粒径分布曲线来判断⼟的级配的好坏？ 1-7 什么是吸着⽔？具有哪些特征？1-8 什么叫⾃由⽔？⾃由⽔可以分为哪两种？ 1-9 什么叫重⼒⽔？它有哪些特征？

1-10 ⼟中的⽓体以哪⼏种形式存在？它们对⼟的⼯程性质有何影响？ 1-11 什么叫的物理性质指标 是怎样定义的？其中哪三个是基本指标？ 1-12 什么叫砂⼟的相对密实度？有何⽤途？1-13 何谓粘性⼟的稠度？粘性⼟随着含⽔率的不同可分为⼏种状态？各有何特性？ 1-14 何谓塑性指数和液性指数？有何⽤途？ 1-15 何谓⼟的压实性？⼟压实的⽬的是什么？1-16 ⼟的压实性与哪些因素有关？何谓⼟的最⼤⼲密度和最优含⽔率？ 1-17 ⼟的⼯程分类的⽬的是什么？

1-18 什么是粗粒⼟？什么叫细粒⼟？ 习题1

1-1有A 、B 两个图样，通过室内实验测得其粒径与⼩于该粒径的⼟粒质量如下表所⽰，试绘出它们的粒径分布曲线并求出

u C 和c C 值。

饱和密度、浮密度、⼲密度及其相应的重度。 1-3 某⼟样的含⽔率为6.0%密度为1.603g/cm ，⼟粒⽐重为2.70，若设孔隙⽐不变，为使⼟样完全饱和，问100 3cm ⼟样中应该加多少⽔？ 1-4 有⼟料1000g,它的含⽔率为6.0%，若使它的含⽔率增加到16.0%，问需要加多少⽔？ 1-5 有⼀砂⼟层，测得其天然密度为1.773g/cm ，天然含⽔率为9.8%，⼟的⽐重为2.70，烘⼲后测得最⼩孔隙⽐为0.46，最⼤孔隙⽐为0.94，

试求天然孔隙⽐e 、饱和含⽔率和相对密实度D ，并判别该砂⼟层处于何种密实状态。 1-6 今有两种⼟，其性质指标如下表所⽰。试通过计算判断下列说法是否正确？ 1.⼟样A 的密度⽐⼟样B 的⼤； 2.⼟样A 的⼲密度⽐⼟样B 的⼤；

⑴⼲密度s w

d s w G G (1n)1E ρρρ=

=-+

⑵湿密度s r w G S e1e ρρ+=

+ ⑶浮密度'

s w (G -1) 1e

ρρ=+ 1-8 在图中，A ⼟的液限为16.0%，塑限为13.0%；B ⼟的液限为24.0%，塑限为14.0%，C ⼟为⽆粘性⼟。图中实线为粒径分布曲线，虚线为C ⼟

的粗粒频率曲线。试按《⼟的分类标准》对这三种⼟进⾏分类。

1-9 某碾压⼟坝的⼟⽅量为20万⽅，设计填筑⼲密度为1.65 3

g/cm

。料的含⽔率为12.0%，天然密度为1.703

g/cm

，液限为32.0%，塑

限为20.0%，⼟粒⽐重为2.72。问：

⑴为满⾜填筑⼟坝需要，料场⾄少要有多少⽅⼟料？ ⑵如每⽇坝体的填筑量为3000 3m ，该⼟的最优含⽔率为塑限的95%，为达到最佳碾压效果，每天共需要加多少⽔？

⑶⼟坝填筑的饱和度是多少？

第⼆章

思考题22-1 ⼟中的应⼒按照其起因和传递⽅式分哪⼏种？怎么定义？

2-2 何谓⾃重应⼒，何谓静孔隙⽔应⼒？计算⾃重应⼒应注意些什么？

2-3 何谓附加应⼒，空间问题和平⾯问题各有⼏个附加应⼒分量？计算附加应⼒时对地基做了怎样的假定？ 2-4 什么叫柔性基础？什么叫刚性基础？这两种基础的基底压⼒有何不同？2-5 地基中竖向附加应⼒的分布有什么规律？相邻两基础下附加应⼒是否会彼此影响？ 2-6 附加应⼒的计算结果与地基中实际的附加应⼒能否⼀致，为什么？2-7 什么是有效应⼒？什么是孔隙应⼒？其中静孔隙应⼒如何计算？

2-8 你能熟练掌握⾓度法和叠加原理的应⽤吗？会计算各种荷载条件下地基中任意点的竖向附加应⼒吗？ 习题2

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，试求⼟的⾃重应⼒和静孔隙⽔应⼒，并绘出它们的分布图。

2-2 如图所⽰为⼀矩形基础，埋深1m,上部结构传⾄设计地⾯标⾼处的荷载为P=2106

kN ，荷载为单偏⼼，偏⼼矩为e=0.3m,试求基底中⼼O ，

边点A 和B 下4m 深处的竖向附加应⼒。

2-3 甲⼄两个基础，它们的尺⼨和相应位置及每个基底下的基底净压⼒如图所⽰，试求甲基础O点下2m深处的竖向附加应⼒（图中尺⼨以⽶计）。

F=1000kN/m，其2-4 某挡⼟墙建于如图所⽰的地基上，埋深2m，尺⼨如图所⽰（图中的尺⼨以⽶计）。墙受上部竖向荷载和墙⾝⾃重为v

F=350kN/m，其作⽤点距墙底为3.5m。（不计墙后填⼟的影响）试求：作⽤位置距墙前趾A点为3.83m，墙背受有总⽔平推⼒h

⑴M，N点处的竖向⾃重应⼒；

⑵M，N点处的竖向附加应⼒

⽔应⼒（图中尺⼨以⽶计）

第三章

思考题33-1 何谓达西定律，达西定律成⽴的条件有哪些？

3-2 实验室内测定渗透系数的⽅法有⼏种？它们之间⼜什么不同？

3-3 流⽹有什么特征？

3-4 渗透变形有⼏种形式？各有什么特征？

3-5 什么是临界⽔⼒梯度？如何对其进⾏计算？

3-6 孔隙⽔应⼒在静⽔条件下和在稳定渗流作⽤下有什么不同？如何利⽤流⽹确定渗流作⽤的孔隙⽔压⼒。

3-7 根据达西定律计算出的流速和⼟⽔中的实际流速是否相同？为什么？

3-8 拉普拉斯⽅程是由哪两个基本定律推导出的？你认为⼟的透⽔系数是各向同性的吗？

习题33-1 图为⼀简单的常⽔头渗透试验装置，试样的截⾯积为120

2cm ，若经过10秒。由量筒测得流经试样的⽔量为1502cm ，求试样的渗透系数。

3-2 某⽆粘性⼟的粒径分布曲线如1-28曲线所⽰，若该⼟的孔隙率n=30%，⼟粒⽐重

s G =2.65，试问当发⽣渗透变形时，该⼟应属何种类型的⼟？

其临界⽔⼒梯度为多少（⽤细粒含量法判别）？]3-3 如图1-29中的曲线C 为⼀⽆粘性⼟的粒径分布图和粒组频率曲线（虚线所⽰）。试判别该⼟的发⽣渗透变形时是属何种类型的⼟？若⼟的孔隙

率为36%，⼟粒的⽐重为2.65，则该⼟的临界⽔⼒梯度多⼤？ 3-4 资料同3-3，试求：

⑴图3-27中b 点的孔隙⽔应⼒（包括静⽌孔隙⽔应⼒和超孔隙⽔应⼒）和有效应⼒； ⑵地表⾯5-6处会不会发⽣流⼟现象？3-5 有⼀粘⼟层位于两沙层之间，其中沙层的湿重度

γ=17.6

3kN /m ，饱和重度3

sat 19.6kN /m γ=，粘⼟层的饱和重度

3sat 20.6kN/m γ=，⼟层的厚度如图所⽰。地下⽔位保持在地⾯以下1.5m 处，若下层砂层中有承压⽔，其测压管⽔位⾼出地⾯3m ，

试计算：

⑴粘⼟层内的孔隙⽔应⼒及有效应⼒随深度的变化并绘出分布图（假定承压⽔头全部损失在粘⼟层中）； ⑵要使粘⼟层发⽣流⼟，则下层砂中的承压⽔引起的测压管⽔位应当⾼出地⾯多少⽶？

第四章

思考题44-1 引起⼟体压缩的主要原因是什么？

4-2 试述⼟的各压缩性指标的意义和确定⽅法。

4-3 分层总和法计算基础的沉降量时，若⼟层较厚，为什么⼀般应将地基⼟分层？如果地基⼟为均质，且地基中⾃重应⼒和附加应⼒均为（沿⾼度）

均匀分布，是否还有必要将地基分层？ 4-4 分层总和法中，对⼀软⼟层较厚的地基，⽤i 1i 2i i 1i S (e e )H /(1e )=-+或i vi i 1i S a pH /(1e )=?+计算各分层的沉降

时，⽤哪个公式的计算结果更准确？为什么？4-5 基础埋深d 〉0时，沉降计算为什么要⽤基底净压⼒？ 4-6 地下⽔位上升或下降对建筑物沉降有没有影响？

4-7 ⼯程上有⼀种地基处理⽅法——堆载预压法。它是在要修建建筑物的地基上堆载，经过⼀段时间之后，移去堆载，再在该地基上修建筑物。试

从沉降控制的⾓度说明该⽅法处理地基的作⽤机理。4-8 ⼟层固结过程中，孔隙⽔压⼒和有效应⼒是如何转换的？他们间有何关系？ 4-9 固结系数

v C 的⼤⼩反映了⼟体的压缩性有何不同？为什么？

4-10 超固结⼟与正常固结⼟的压缩性有何不同？为什么？ 习题4

4-1 某涵闸基础宽6m ，长（沿⽔流⽅向）18m ，受中⼼竖直荷载P=10800kN 的作⽤，地基为均质⽆粘性⼟，地下⽔位在地⾯以下3m 处，地下⽔位

以上的湿重度γ=19.13kN /m ，地下⽔位以下⼟的饱和重度3sat 21kN/m γ=，基础的埋置深度为1.5m ，图的压缩曲线如图所

⽰，试求基础中⼼点的沉降量。 4-2 某条形基础宽15m ，受2250kN/m 的竖直偏⼼线荷载的作⽤，偏⼼距为1m,地下⽔位距地⾯6m ，地基由两层粘性⼟组成，上层厚9m ，湿重度γ=193kN /m ，饱和重度3sat 20kN/m γ=。下层厚度很⼤，饱和重度3sat

21kN/m γ=. 基础的埋置深度为3m ，上层和下层⼟的压缩曲线如图A ，B 线所⽰，试求基础两侧的沉降量和沉降差。

4-3 某建筑物下有6m 厚的粘⼟层，其上下均为不可压缩的排⽔层。粘⼟的压缩试验结果表明，压缩系数

-1v a 0.0005kPa =，初始孔隙⽐为1e =0.8。试求在平均附加应⼒z σ=150kPa 作⽤下，该⼟的压缩模量s E ，⼜设该⼟的伯松⽐µ=0.4，则其变形模量E 为多少？4-4 某均质⼟坝及地基的剖⾯图如图所⽰，其中粘⼟层的平均压缩系数

-4-1v a 2410kPa =?，

初始孔隙⽐1e ＝0.97，渗透系数k=2.0cm/a ，坝轴线处粘⼟层内的附加应⼒分布如图中阴影部分所⽰，设坝体是不远⽔的。试求：

⑴粘⼟层的最终沉降量；

⑵当粘⼟层的沉降虽达到12cm 时所需的时间；

4-5 有⼀粘⼟层位于两沙层之间，厚度为5m，现从粘⼟层中⼼取出⼀试样做固结试验（试样厚度为2cm，上下均放置了透⽔⽯），测得当固结度达到60%时需要8min，试问当天然粘⼟层的固结度达到80%时需要多少时间（假定粘⼟层内附加应⼒为直线分布）？4-6 某⼀粘⼟试样取⾃地表以下8m处，该处受到的有效应⼒为100kPa，试样的初始孔隙⽐为1. 05，经压缩试验得出的压⼒与稳定孔隙⽐关系

弹的情况下，再在现地⾯上⼤⾯积堆载，其强度为150kPa。试问粘⼟层将产⽣多少压缩量(粘⼟层的初始孔隙⽐为1.00，c C=0.36，S C=0.06)？