土力学河海大学第二版所有章节完整答案精.docx
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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:
(1A试样
100.083dmm=300.317dmm=600.928dmm=
60100.92811.180.083udCd===22
301060(0.3171.610.0830.928
cdCdd===⨯
(1B试样
100.0015dmm=300.003dmm=600.0066dmm=
60100.00664.40.0015udCd===22
301060(0.0030.910.00150.0066
cdCdd===⨯
1-3解:
31.60
1.51/110.06dgcmρρω=
==++∴2.701.0
1110.791.51sswddGeρρρρ⨯=-=-=-=
∴0.79
29.3%2.70satseGω===
1.60100
150.91110.06
smVmgρωω⨯=
===+++∴(29.3%6%150.935.2wsmmgω∆=∆=-⨯=
1-5解:
(131.77
1.61/110.098dgcmwρρ=
==++∴02.71.0
1110.681.61sswddGeρρρρ⨯=-=-=-=
(200.68
25.2%2.7satseGω===
(3max0maxmin0.940.68
0.540.940.46
reeDee--==
=--
1/32/3rD<<
∴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16133pI=-=,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241410pI=-=,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
udCd===
土的曲率系数22
301060(0.450.180.25.6
cdCdd===⨯
⑤由于5,1~3ucCC>≠,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。
3333
3
解:
各层面点自重应力计算如下:
O点:
kPacz0=σ
A点:
kPahcz0.3725.1811=⨯==γσ
B点:
kPahhcz0.5511825.182211=⨯+⨯=+=γγσ
C点:
kPahhhcz0.6511011825.1833
2211=⨯+⨯+⨯='++=γγγσD点:
kPahhhhcz0.923911011825.1844332211=⨯+⨯+⨯+⨯='+'++=γγγγσE点:
kPa
hhhhhcz0.11125.93911011825.185544332211=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯='+'+'++=γγγγγσ
各层面点的静孔隙水应力如下:
O、A、B点为0;
E点:
kPahww60231(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pn=(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:
kPapKnscz4.501500840.0441=⨯⨯==σ
(2乙基础在O点下2m处引起的竖向附加应力:
(3O点下2m处引起的竖向附加应力:
kPazzz78.5138.14.5021=+=+=σσσ
[2-4]
解:
(1kPahn
iiiczM861104191=⨯+⨯==∑=γσ
kPahn
iiiczN5.11135.81104191
=⨯+⨯+⨯==∑=γσ
(2求偏心距:
5.383.3⨯-⨯=⋅hvvFFxF
mFFFFFxvhvhv605.25.31000
350
83.35.383.35.383.3=⨯-=⨯-=⨯-⨯=
所以,偏心距
mb
mxbe0.16
395.0605.2262=<=-=-=
求基底压力:
kPabebFppv⎩⎨⎧=⎪⎭⎫⎝⎛⨯±⨯=
⎪⎭⎫⎝⎛±=⎭⎬⎫8
.1005
.2326395.0616100061minmax求基底净压力:
kPadpp5.1942195.2320maxmax=⨯-=-='
γkPadpp8.622198.1000minmin=⨯-=-='
γ
求附加应力:
kPappn8.62min=
=;kPapppt7.1318.625.194minmax=-='
-=
第3章土的渗透性
[3-1]已知:
A=120cm2,ΔH=50cm,L=30cm,t=10S,Q=150cm3,求k。
解:
scmLH
AtQiv
k/075.030
5010120150=⨯=∆==
[3-5]已知:
3/6.17mkN=砂γ,3/6.19mkNsat=砂γ,3/6.20mkNsat=粘γ,地下水位以上砂土层厚h1=1.5m,地下水位以下砂土层厚h2=1.5m,粘土层厚h3=3.0m。
解:
由图可知,粘土层顶面测压管水位为mh5.435.11=+='
(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mh0.935.15.132=+++='
(1粘土层应力计算:
粘土层顶面应力:
总应力:
kPahhsat8.555.16.195.16.17211=⨯+⨯=+=砂砂γγσ
孔隙水应力:
kPahhuw0.1535.4(10(311=-⨯=-'
=γ有效应力:
kPau8.400.158.55111=-=-='
σσ
粘土层底面应力:
总应力:
kPahhhsatsat6.11736.205.16.195.16.173212=⨯+⨯+⨯=++=粘砂砂γγγσ
孔隙水应力:
kPahuw0.900.91022=⨯='
=γ有效应力:
kPau6.270.906.117222=-=-='
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
kPau0222=-='
σσ
kPau117.622=σ=
所以,粘土层底面的测压管水头高度应为,
mu
hw
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
kPablPp1006
1810800=⨯=⨯=
基底净压力为
kPadppn35.715.11.191000=⨯-=-=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H1=1.5m,其他分层厚度Hi=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/<=czzσσ,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cziipσ=1和zicziipσσ+=2分别查取初始孔隙比e1i和压缩稳定后的孔隙比e2i(结果见表2。
cm
HeeeSiiiii63.393000237.00292.00460.0(96.9300771.01729.0771.0814.01761
.0814.0871
.01785.0871.0150928.01800.0928.014
1
121=⨯+++=⨯⎪⎭⎫
+-+⎝⎛+-++-+⨯+-=+-=∑
=
[4-4]解:
(1cmpHeSv
37.166002
220
22897.0124000.011
=⨯+⨯+=
∆+=
α
(2已知cmSt12=,最终沉降量cmS37.16=,则固结度为
73.037
.1612
===
SSUt粘土层的附加应力系数为梯形分布,其参数
96.0228220
=='=z
zσ
σα
由U及α值,从图4-26查得时间因数Tv=0.48,粘土层的固结系数为(
(acmekCw
vv/1064.110
.0104.297.010.21254
1⨯=⨯⨯+⨯=
+=
-γα则沉降达12cm所需要的时间为
aCHTtvv05.11064.160048.05
22=⨯⨯==
[4-5]解:
(1求粘土层的固结系数
已知试样厚度2cm,固结度达60%所需时间8min,附加应力分布参数α=1,从图4-2
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