中南大学《土力学》马建林_第三版
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第一章土的物理性质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。
1-8有一块体积为60cm 3的原状土样,重1.05N,烘干后0.85N 。
已只土粒比重(相对密度)s G =2.67。
求土的天然重度γ、天然含水量w 、干重度γd 、饱和重度γsat 、浮重度γ’、孔隙比e 及饱和度S r1-8解:分析:由W 和V 可算得γ,由W s 和V 可算得γd ,加上G s ,共已知3个指标,故题目可解。
363kN/m 5.1710601005.1=⨯⨯==--V W γ363s d kN/m2.1410601085.0=⨯⨯==--V W γ3w s ws kN/m 7.261067.2=⨯===∴γγγγs sG G %5.2385.085.005.1s w =-==W W w 884.015.17)235.01(7.261)1(s =-+=-+=γγw e (1-12)%71884.06.2235.0s =⨯=⋅=e G w S r (1-14)注意:1.使用国际单位制;2.γw 为已知条件,γw =10kN/m 3;3.注意求解顺序,条件具备这先做;4.注意各γ的取值范围。
1-9根据式(1—12)的推导方法用土的单元三相简图证明式(1-14)、(1-15)、(1-17)。
1-10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1000kg 质量的土料应加多少水1-10解:分析:加水前后M s 不变。
于是:加水前:1000%5s s =⨯+M M (1)加水后:ws s 1000%15M M M ∆+=⨯+(2)由(1)得:kg 952s =M ,代入(2)得:kg 2.95w =∆M 注意:土料中包含了水和土颗粒,共为1000kg ,另外,swM M w =。
1-11用某种土筑堤,土的含水量w =15%,土粒比重G s =2.67。
浅谈有效应力原理的应用(西南交通大学峨眉校区土木工程系,四川,乐山,614202)有效应力原理在土力学中占有相当重要的地位,它的提出使土力学逐渐发展成为一门独立的学科,贯穿着土力学的始终。
它在边坡稳定性问题、支挡结构的土压力、软土地基的处理、沙土的地震液化等问题上都有着广泛的应用,很好的解释了这些问题。
标签:有效应力;孔隙水;应用1 关于有效应力原理的概念土体是非线性的弹塑性体,由固态、液态、气态三相组成,其中固体颗粒占有主要部分,他们形成了有孔隙的骨架结构。
骨架中含有孔隙水,孔隙水所承担的压力为孔隙水压力,它是一种中性力。
作用在骨架单位面积上的应力为有效应力,是一种面积力。
土体重力,水压力,外荷载作用力三者之和为总应力。
依据太沙基有效应力原理,有效应力为作用在饱和土体上的总应力与孔隙水压力之差。
即:有效应力=总应力-孔隙水压力。
而土体的强度和土的变形主要取决于有效应力,而并非总应力,二者不能混淆。
2 有效应力原理的应用2.1边坡稳定性问题由于自然或人为因素的作用,破坏了原有的稳定土坡的力学平衡时,土体将沿着某一滑面发生滑动,工程中的这一现象为滑坡。
边坡稳定性主要是由土的抗剪强度决定的。
土的抗剪能力越强,边坡就越稳定。
抗剪强度的指标在用总应力来表示时有三组,而在用有效应力表示时只有一组。
即土的抗剪强度与有效应力一一对应,所以边坡稳定性的强弱是由粘土地基中的有效应力大小决定的。
在施工过程中,若不计水的排出,填土荷载全部由孔隙水压力承担,随着深度的增加,超孔隙水压力不断增大,总应力不断增大,而剪力强度和有效应力均保持不变。
随着时间的推移,超孔隙水压力不断消散,抗剪强度和有效应力不断增强。
因此,边坡稳定性随着时间的推移而逐步增大。
所以对于边坡稳定性,要考虑到一段时间后边坡的有效应力增大时是否还能保持稳定。
必要时可以采取加固措施。
常用的增强边坡稳定措施有如下两种方法:(1)减载加重。
此方法从简算的基本原理出发,减小下滑力和滑动力矩,增大抗滑力和抗滑力矩,从而提高土坡的稳定性(2)增强排水措施。
土力学第三版复习题附答案1、粉土的工程性质介于砂土和黏性土之间。
2.粘土含量越大,粒径越小。
比表面积越大,亲水性越强,粘土的塑性指数越大。
3、粒径小于0.005mm的颗粒含量不超过10%的粉土称为砂纸沿途。
4、矿物按生成条件分为原生和次生。
5、塑性指标ip=wl-wp,它表明粘性土处于可塑状态时含水量的变化范围,它综合反映了黏性土及其三相组成_等因素。
因此规范规定10-17为粉质粘土,大于176.漂石粒径大于200mm。
7、三种主要的粘土矿物为蒙脱石;伊利石;高岭石。
8、土的结构一般分为蒙脱石;伊利石;高岭石。
9、地下水位以下的土是三相体系。
10.颗粒级配曲线越平滑,不均匀系数越大,颗粒级配越好。
为了获得更大的压实度,应选择级配。
土壤材料用作填充或砂垫层的土壤材料。
1、试比较直剪仪与三轴仪的优缺点。
直接剪切仪的优点:结构简单,操作方便缺点:限定剪切面不一定是最薄弱面;剪切面上剪应力分布不均匀;剪切面在剪切过程中是逐渐缩小的;不能严格控制排水条件,不能量测孔隙水压力三轴仪的优点:能较严格地控制排水条件;剪切破坏面为最薄弱面缺点:测试设备和流程相对复杂;试样的应力状态是轴对称的,这可能与实际土壤的应力状态不一致。
2、某地基的渗透系数很小(k<8×10-8cm/s),若在其上修建水闸,需验算不同时期的稳定性,试问:(1)如果采用快速施工方法,应使用什么方法来确定竣工时的抗剪强度?(2)如果采用缓慢施工法,应使用什么方法来确定竣工时的抗剪强度?(3)水闸建成后经较长时间才投入使用,则应采用什么方法确定抗剪强度?3、阐述朗肯土压力理论与库仑土压力理论各自的适用范围。
朗肯土压力的适用条件:(1)挡土墙背面垂直光滑,墙与填土之间无摩擦,剪应力为零。
(2)挡土墙后面的填充面是水平的。
库伦土压力的适用条件:(1)墙背俯斜、倾角为ε;(2)墙后填土为松散的散粒体,因此库仑土压力理论只适用于无粘性土;(3).填土表面倾斜与水平成β角;(4).墙背粗糙、有摩擦力,墙与土之间的摩擦角为δ。
精心整理2-10章第二章2-2、有一饱和的原状土样切满于容积为21.7cm 3的环刀内,称得总质量为72.49g ,经105℃烘干至恒重为61.28g ,已知环刀质量为32.54g ,土粒比重为2.74,试求该土样的湿密度、含水量、干密度及孔隙比(要求汇出土的三相比例示意图,按三相比例指标的定义求解)。
解:3/84.17.2154.3249.72cm g V m =-==ρ2-3、某原状土样的密度为1.85g/cm 3,含水量为34%,土粒相对密度为2.71,试求该土样的饱和密度、有效密度和有效重度(先推导公式然后求解)。
解:(1)VV m WV s sat ρρ⋅+=W S m m m += SW m m =ω设1=S m ρω+=∴1V(2)()3'/87.0187.1cm g VV V V V V V m V V m W sat W V Ssat WV W V W S S W S S =-=-=+-=-+-=-=ρρρρρρρρρ (3)3''/7.81087.0cm kN g =⨯=⋅=ργ 或3'3/7.8107.18/7.181087.1cmkN cm kN g W sat sat sat =-=-==⨯=⋅=γγγργ2-4、某砂土土样的密度为1.77g/cm 3,含水量9.8%,土粒相对密度为2.67,烘干后测定最小孔隙比为0.461,最大孔隙比为0.943,试求孔隙比e 和相对密实度Dr ,并评定该砂土的密实度。
解:(1)设1=S V 整理上式得()()656.0177.1167.2098.0111=-⨯+=-⋅+=ρρωWS d e(2)595.0461.0943.0656.0943.0min max max =--=--=e e e e D r (中密)2-5、某一完全饱和黏性土试样的含水量为30%,土粒相对密度为2.73,液限为33%,塑限为17%,试求孔隙比、干密度和饱和密度,并按塑性指数和液性指数分别定出该黏性土的分类名称和软硬状态。
土力学(第三版)中国建筑工业出版社课后题答案(全)(完整资料).doc第 3 页共 4 页【最新整理,下载后即可编辑】2-10章第二章2-2、有一饱和的原状土样切满于容积为21.7cm 3的环刀内,称得总质量为72.49g ,经105℃烘干至恒重为61.28g ,已知环刀质量为32.54g ,土粒比重为2.74,试求该土样的湿密度、含水量、干密度及孔隙比(要求汇出土的三相比例示意图,按三相比例指标的定义求解)。
解:3/84.17.2154.3249.72cm g V m =-==ρ%3954.3228.6128.6149.72=--==S W m m ω3/32.17.2154.3228.61cm g V m S d =-==ρ 069.149.1021.11===S V V V e 2-3、某原状土样的密度为1.85g/cm 3,含水量为34%,土粒相对密度为2.71,试求该土样的饱和密度、有效密度和有效重度(先推导公式然后求解)。
解:(1)V V m WV s sat ρρ?+=W S m m m += SW m m =ω 设1=S m ρω+=∴1VW S S S V m d ρ= WS W S S S d d m V ρρ?=?=∴1()()()()()()3W S S WS SW W satcm /87g .1171.20.341171.285.1d 11d 11d 111d 11111=+?+-?=++-=+++???? ?-=+-++=+???? ???-++=∴ρωρωρωρωρρωρρωρρρωρW S d 有(2)()3'/87.0187.1cm g VV V V V V V m V V m W sat W V Ssat WV W V W S S W S S =-=-=+-=-+-=-=ρρρρρρρρρ (3)3''/7.81087.0cm kN g =?=?=ργ 或3'3/7.8107.18/7.181087.1cmkN cm kN g W sat sat sat =-=-==?=?=γγγργ第 3 页共 4 页2-4、某砂土土样的密度为1.77g/cm 3,含水量9.8%,土粒相对密度为2.67,烘干后测定最小孔隙比为0.461,最大孔隙比为0.943,试求孔隙比e 和相对密实度Dr ,并评定该砂土的密实度。
第一章 土的物理性质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。
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)s G =2.67。
求土的天然重度、天然含水量w 、干重度d 、饱和重度sat 、浮重度’、孔隙比e 及饱和度S r1-8 解:分析:由W 和V 可算得,由W s 和V 可算得d,加上G s ,共已知3个指标,故题目可解。
363kN/m 5.1710601005.1=⨯⨯==--V W γ 363s d kN/m 2.1410601085.0=⨯⨯==--V W γ 3w sws kN/m 7.261067.2=⨯===∴γγγγs sG G%5.2385.085.005.1s w =-==W W w 884.015.17)235.01(7.261)1(s =-+=-+=γγw e (1-12) %71884.06.2235.0s =⨯=⋅=e G w S r (1-14)注意:1.使用国际单位制;2.w为已知条件,w=10kN/m 3;3.注意求解顺序,条件具备这先做; 4.注意各g 的取值围。
1-9 根据式(1—12)的推导方法用土的单元三相简图证明式(1-14)、(1-15)、(1-17)。
1-10 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1-10 解:分析:加水前后M s 不变。
于是:加水前: 1000%5s s =⨯+M M (1) 加水后: w s s 1000%15M M M ∆+=⨯+ (2) 由(1)得:kg 952s =M ,代入(2)得: kg 2.95w =∆M 注意:土料中包含了水和土颗粒,共为1000kg ,另外,swM M w =。
中南大学土力学教学安排二、课程的基本要求学完“土力学”后,应达到以下基本要求:①认识土为松散体这一特点,并以此解释土的变形规律、渗透性质、强度特性;②掌握土的物理性质及其基本指标,土的分类,确定土的物理状态和土的定名,以及土的物理性质指标和土的强度和变形的关系;③掌握土中应力分布,地基变形,一维渗透固结理论,库仑——莫尔强度理论;④要求掌握库仑、朗金土压力计算理论及适用范围,以及几种常见情况的土压力计算;⑤掌握土坡稳定的一些基本概念和土坡稳定计算的条分法,了解摩擦圆法和增加土坡稳定的一些措施。
三、课程的基本内容以及重点难点绪论介绍“土力学”的主要内容、任务和工程应用成就。
第一章土的物理力学性质讲授内容:土的生成,土的粒径组成和矿物成分,土中的水和气体,土的三相含量指标,土的物理状态及指标,土的工程分类。
自学内容:土的结构及其联结,土的膨胀、收缩及冻胀。
重点:土的组成,三相含量指标和物理状态指标的计算,土的分类。
上述实验方法和资料整理。
难点:认识土的物理指标和状态指标的变化对土性质的影响。
第二章土的渗透性及水的渗流、第三章土中应力和地基应力分布讲授内容:土中一点的应力状态和应力平衡方程,土的渗透性,饱和土的有效压力和孔隙水压力,在简单受力条件下地基中应力分布,基底的接触应力,刚性基础基底压力简化算法,弹性半无限体内的应力分布。
自学内容:部分饱和土的孔隙压力及有效压力,孔隙压力系数。
重点:土的渗透性和有效压力的概念,饱和土的有效压力和孔隙水压力计算,弹性半无限体内的应力分布计算。
难点:在渗透条件下,土的有效压力和孔隙水压力计算。
第四章土的变形性质及地基沉降计算讲授内容:土的弹性变形性质,土的压缩性,饱和粘土的渗透固结和太沙基一维固结理论,试验方法测定土的变形模量,地基沉降计算,沉降差与倾斜,饱和粘土的沉降过程。
自学内容:太沙基一维固结方程的详细推导和固结度公式的推导。
重点:土的压缩性和压缩性指标,土的固结概念,地基沉降的计算。