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东北农业大学网络教育学院土力学网上作业参考答案绪论一、填空1 地基。2 基础。3 持力层。4 下卧层。5 下卧层。第一章 土的物理性质及其工程分类一、填空1 无机矿物颗粒和有机质, 土粒。2 原生矿物和次生矿物。3 粒度。4 粒度成分。5 Cu5 ,Cu越大, Cu10 。6 结合水和自由水 ,吸着水(强结合水)和薄膜水(弱结合水)。7 单粒结构、蜂窝结构和絮状结构。8 液限、塑限和缩限。9 塑性指数。10 液性指数。11 :12 碎石土 。13 大于2mm ,大于0.075mm 。14 细粒土 。15 含水量和击实功能。二、判断题1 ()2 ()3 ()4 ()5 ()三、证明题1证明:证明:设2证明:证明:设3证明(2)证明:设四、计算题1某地基土层,用体积为72cm3的环刀取样,测得环刀加湿土重170g,环刀重40g,烘干后土重122g,土粒相对密度为2.70,问该土样的、和各为多少?并比较各种重度的大小。解:V=72cm3,m=17040=130g,mS=122g,mW=130122=8gkN/m3kN/m3 kN/m3kN/m32一土样重200g,已知含水率为16%,若要制备含水率为20%的土样,需加多少水?加水后土样重量为多少?解:已知:m1=200g,则:将m1=200g带入得:=27.6g,=6.9g加水后土样重量为:m2=m1+=200+6.9=206.9g3某土坝施工中,上坝土料的2.7,10,上坝时虚土12KN/m3,要求碾压后95,16.8KN/m3,若每日填土5000m3,文每日上坝虚土多少m3?共需加水多少t?解:(1),由于碾压前后土粒重力不变,(2) 8400(0.2140.1)958t 8400(0.2140.1)958t五、简答题1简述击实功能对粘性土压实性的影响?1.土料的和不是常量,随着击数的增加而逐渐增大,而则随着击数的增加而逐渐减小。然而,这种增大或减小的速率是递减的,因此只靠增加击实功能来提高土的是有一定限度的。2.当较低时,击实功能影响较显著,而当含水量较高时,击实曲线接近于饱和线,这时提高击实功能是无效的。第二章 土中水的运动规律一、填空题1 渗流或渗透。2 渗流量与过水断面面积以及水头损失 , 断面间距 。3 一次方 。4 常水头试验 。5 变水头试验 。6 渗透系数 。7 渗透力。8 渗透变形。9 流土和管涌。10 流土 ,地基或土坝下游渗流逸出处。11 管涌 。12 渗透系数, 二、判断题1 ()2 ()3 ()三、证明题1证明证明:四、计算题板桩支挡结构如图所示,由于基坑内外土层存在水位差而发生渗流,渗流流网如图中所示。已知土层渗透系数2.6103cms,A点、B点分别位于基坑底面以干1.2m和2.6m。试求:(1)整个渗流区的单宽流量;(2)AB段的平均渗透速度(A点、B点所在流网网格1.5m);(3)图中A点和B点的孔隙水压力与。(4)流网网格abcA的网格长度m,判断基坑中的ab段渗流逸出处是否发生流土?(地基土KN/m3)解:(1)m4,n9,h51.512.5m,m3/dm(2)h,5.4104cm/s(3)HA=(101.5)70.31(51.2)2.53m,102.5325.3KPaHB=(101.5)60.31(52.6)4.24m,104.2442.4KPa(4),流网网格abcA的平均水力梯度为所以,渠底ab段渗流溢出处不会发生流土。五、简答题1简述流网的四点基本性质?1.流线与等势线相互正交,所构成的流网网格为曲边正方形,即 。2.任意两相邻等势线间的水头损失相等;3.任意两相邻流线间的单位渗流量相等;4.在确定流网中等势线数量 时,上下游的透水边界各为一条等势线;在确定流网中流线数量 时,基础的地下轮廓线及渗流区边界线各为一条流线。2简述常用的防渗技术措施?1.减小水力梯度(1)降低水头(2)增加渗径2.在渗流逸出处加设铺盖或铺设反滤层反滤层可以滤土排水,防止细小颗粒流失,同时通畅地排除渗透水流。反滤层一般为13层,由砂、卵石、砾石、碎石构成,每层粒径沿着水流方向逐渐增大。3.在建筑物下游设置减压井、减压沟等,使渗透水流有畅通的出路。第三章 土中应力分布及计算一、填空1 自重应力和附加应力2 基底压力, 地基反力。3 基础的刚度和地基的变形条件 。4 马鞍形分布、抛物线形分布以及钟形分布。5 基底附加压力。6 深宽比和长宽比 。二、判断1 ()2 ()3 ()三、计算题1一矩形基础,宽为3m,长为4m,在长边方向作用一偏心荷载NF十G1200kN。偏心距为多少时,基底不会出现拉应力?试问当0时,最大压应力为多少?解:(1)要保证基底不出现拉应力,偏心距应满足:4/60.67m (2)当时,0, 200kPa2一矩形基础,宽为3m,长为4m,在长边方向作用一偏心荷裁NF十G1440kN ,偏心距为0.7m。试问基底最大地基反力为多少?解: 0.7m4/60.67m,246.15 kPa四、简答题1图示说明集中力作用下土中应力的分布规律 (a) (b)图38 集中力作用于地表时附加应力的分布情况第四章 土的压缩性与地基沉降计算一、填空1 土的压缩性。2 土的固结。 100kPa ,200kPa 。3 侧限压缩模量。4 前期固结压力 。5 超固结比, OCR=1 ,OCR1 ,OCR1 。6 e0.42e0 。7 大于0.4b, 20 ,10 。8 强度变化和变形 。9 孔隙水压力 ,附加有效应力 。10 瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降。11 二、判断题1 ()2 ()3 ()三、绘图题1用经验作图法确定前期固结压力,并说明具体步骤。(1)在曲线拐弯处找出曲率半径最小的点A,过A点作水平线A1和切线A2;(2)作LA2的平分线A3,与曲线直线段的延长线交于B点;(3)B点所对应的有效应力即为前期固结压力。四、计算题1今有两粘土层(A、B),土质和土层排水条件相同,两土层都受到100kPa的连续均布荷载,土层厚度HA:HB=2:1,在A土层内孔隙比从1.060减至0.982,B土层内孔隙比从0.910减至0.850,已知当Ut=50%时所需时间tA:tB=5:1,试求kA:kB=?解:A、B均受到连续均布荷载作用,且Ut相同,=22/5=4/5,=kA:kB=0.964:12设厚度为12m的粘土层的边界条件如右图所示,固结度与时间因数关系如下图所示。上下层面处均为排水砂层,地面上作用着无限均布荷载=300kPa,已知粘土层的初始孔隙比0.81,渗透系数2cm/y6.3108cm/s,压缩系数a0.025102/kPa。试求:(1)粘土层最终沉降量为多少?(2)加荷1年后,地基的沉降量为多少?(3)加荷后历时多久,粘土层的固结度达到90%?解:(1)求粘土层最终沉降量无限大均布荷载作用,粘土层中附加应力呈矩形分布:=300kPa,=1cm(2)求加荷1年后,地基的沉降量竖向固结系数:=14.48m2/y双面排水:,=1,查表得0.749.70.734.8cm(3)求双面排水且固结度达到90%时所需要的时间=0.9,=1,查表得=0.848=t=0.84836/14.48=2.1年附图 固结度与时间因数的关系曲线五、简答题1简述太沙基一维渗流固结理论的六点基本假定第五章 土的抗剪强度一、填空1 土的抗剪强度 。2 受剪 ,剪切破坏 土的抗剪强度 。3 内摩阻力 , 内摩阻力和粘聚力 。4 原始粘聚力、固化粘聚力和毛细粘聚力。5 粘聚力和内摩擦角。6 越大。二、判断1 ()2 ()三、计算题1土样内摩擦角为23,粘聚力为=18kPa,土中大主应力和小主应力分别为=200kPa,=100kPa,试用两种方法判断该土样是否达到极限平衡状态?解:(1)应用土体极限平衡条件,令200kPa,则计算结果表明,可判定该土样处于稳定平衡状态。(2)应用土体极限平衡条件,令100kPa,则计算结果表明,可判定该土样处于稳定平衡状态。2一个砂样进行直接剪切试验,竖向应力100kP,破坏时57.7kPa。试问此时的大、小主应力、为多少?解:由题意可知,100kP,57.7kPa。根据库仑定律有:57.7/100=0.57730砂土0,根据土体极限平衡条件,3,60,1000.5(3)0.5(3)cos12066.67kPa3366.67200kPa3某正常固结饱和粘性土试样进行UU试验,得到=0,=20kPa,对同样的土进行CU试验,得到=0,=30。若试样在不排水条件下破坏,试求剪切破坏时的和。解:3 20kPa332060kPa五、简答题1简述土的抗剪强度影响因素1.土的矿物成分、颗粒形状和级配的影响2.含水量的影响3.原始密度的影响4.粘性土触变性的影响5.土的应力历史的影响2简述直接剪切试验的优缺点1.优点直剪试验具有设备简单,土样制备及试验操作方便等优点,因而至今仍为国内一般工程所广泛使用。2.缺点(1)剪切面限定在上下盒之间的平面,而不是沿土样最薄弱的面剪切破坏;(2)剪切面上剪应力分布不均匀,且竖向荷载会发生偏转(移),应力的大小及方向都是变化的;(3)在剪切过程中,土样剪切面逐渐缩小,而在计算抗剪强度时仍按土样的原截面积计算;(4)试验时不能严格控制排水条件,并且不能量测孔隙水压力;(5)试验时上下盒之间的缝隙中易嵌入砂粒,使试验结果偏大。第六章 土压力计算一、填空1 静止土压力、主动土压力和被动土压力。2 主动极限平衡状态 。3 被动极限平衡状态 。4 挡土结构的位移 。5 处。二、判断1 ()三、计算题1已知挡土墙高4m,墙背竖直光滑,墙后填土表面水平,填土10kPa,20,0.66,17kNm3,试求在下述三种情况下,作用在墙上土压力的合力及作用点的位置:(1)挡土墙无位移;(2)挡土墙向着远离土体方向发生微小位移;(3)挡土墙向着土体发生微小位移。解:(1)挡土墙没有位移,产生静止土压力,则0.517420.6689.76 kN/m土压力作用点:y=h/34/31.33m(2)挡土墙向着远离土体方向发生微小位移,产生主动土压力,则主动土压力系数:0.49拉应力区的临界深度:=1.68m=22.41kN/m土压力作用点:y=(hz0)/3(41.68)/30.77m(3)挡土墙向着土体方向发生微小位移,产生被动土压力,则被动土压力系数:2.04土体表面处:28.57kPa墙底处:167.29kPa0.5(28.57167.29)4391.72kPa土压力作用点:y=1.53m2已知一挡土墙高4m,墙背竖直光滑,墙后填土表面水平,要求填土在最佳含水率20情况下夯实至最大干重度14.5kNm3,并测得8kPa,22,试求:(1)墙底处的主动土压力强度和墙背所受主动土压力的合力;(2)墙底处的被动土压力强度和墙背所受被动土压力的合力。解:填土在最佳含水率20情况下夯实至最大干重度14.5kNm3时,所以土体重度17.4 kNm3,则(1)主动土压力系数:0.45拉应力区的临界深度:=1.37m墙底处的主动土压力强度:20.59 kPa墙背所受主动土压力的合力:0.520.59(41.7)=27.08kN/m土压力作用点:y=(hz0)/3(41.37)/30.88m(2)被动土压力系数:2.2土体表面处:23.73kPa墙底处:176.85kPa0.5(23.73176.85)4401.16kPa土压力作用点:y=1.49m第七章 土压力计算一、填空1 滑坡。2 超过 。3 平面 ,圆弧面。4 坡脚圆、坡面圆和中点圆。5 b=0.1R, 土条两侧间 ,土条间竖向剪应力。6 滑动面 。二、判断1 ()三、简答题1简述土坡滑动失稳的原因答:1.外界力的作用破坏了土体内原来的应力平衡状态;2.土的抗剪强度由于受到外界各种因素的影响而降低,促使土坡失稳破坏。2简述土坡稳定安全系数的三种表示方法答:1.滑动面上抗滑力矩与滑动力矩之比,即;2.滑动面上抗滑力与滑动力之比,即;3.实有的抗剪强度与土坡中最危险滑动面上产生的剪应力之比,即四、绘图题1用费伦纽斯方法确定0时最危险滑动面圆心的位置,并有必要文字说明。答:(1)BD线与坡面的夹角为、CD线与水平面的夹角为,、与坡角有关,可查表;(2)BD线及CD线的交点即为最危险滑动面圆心。五、计算题1一均质无粘性土土坡,坡度为1:2,=18.4KN/m3,=20%,ds=2.68,=34,试求这个土坡的稳定安全系数K?若土坡有沿坡面渗流作用时,该土坡的稳定安全性降低多少?有渗流作用时,为防止发生失稳破坏,应如何设计坡角?解:(1)无渗流作用时:K=(2)有渗流作用时: KN/m3KN/m3 该土坡的稳定安全性降低了(3)有渗流作用时,为防止发生失稳破坏,令,即1:m=1:3。2有一6m高的粘土边坡。根据最危险滑动面计算得到的抗滑力矩为2381.4kNm/m,滑动力矩为2468.75kNm/m,为提高边坡的稳定性采用底脚压载的办法,如图所示,压载重度18kNm3,试计算压载前后边坡的安全系数。解:(1)压载前0.96(2)压载后1.073有地基如图所示。地面下2m深处有一层厚0.8m的软土夹层,在地基上用当地材料修筑土堤,高5m,边坡1:2,土堤与地基均为砂质粘土,20,20kPa,20kN/m3;软土夹层的18kN/m3,0,10kPa,试问该土堤是否会沿软土夹层滑动,安全系数有多大?解:(1)求作用于AB面上的0.49,2.86m,=40.6kPa0.540.6(72.86)84.04kN/m(2)求作用于CD面上的2.04 57.13kPa138.73kPa0.5(57.13138.73)2195.86kN/m(3)求BC面上作用的抗滑力5210m,0.5(27)1020900kN/m1010100kN/m(195.86100)/84.043.52,该土堤不会沿软土夹层滑动。4试计算以下几种情况下土条的稳定安全系数。(1)17kN/m3,18,10kPa;(2)17kN/m3,19kN/m3,10kPa,10kN/m3(3)18kN/m3,5kPa,5kPa(4)土条被浸润线和下游水位分成三部分,各部分土条高度分别为1m,3m,2m,土条重度分别为19kN/m3,20kN/m3,土条宽度5m,弧长5.77m,30,10kPa,。解:(1)滑动面弧长,0.894,0.447,173.52119kN/m1.07(2)滑动面弧长,0.894,0.447,1722(1910)21.595kN/m1.18 (3)滑动面弧长,0.894,0.447,183.52126kN/m 1.0 (4) 0.45(1) (2) (3) (4)第八章 土压力计算一、填空1 极限荷载或极限承载力。 临界荷载。2 压密阶段、剪切阶段和破坏阶段。剪切阶段 。3 整体剪切破坏, 局部剪切破坏, 刺入剪切破坏。4 整体剪切破坏。 局部剪切破坏。 刺入剪切破坏。5 比例界限,比例界限 ,小于 ,一半 。6 重力 。7 仰斜式、直立式、俯斜式 。8 整体滑动破坏、墙体倾覆破坏、墙体水平滑移破坏、地基承载力不足导致变形过大,墙体丧失作用、挡土墙强度不够导致墙体断裂破坏。二、判断1 ()2 ()3 ()4 ()三、计算题1如图8-10所示的挡土墙,墙背竖直光滑,墙后填土表面水平。墙体重度为=22KN/m3,墙底与地基的摩擦系数=0.6,地基承载力特征值=150KPa,试对此挡土墙进行抗倾覆稳定性验算、抗滑移稳定性验算以及地基承载力验算。解:(1)求Ea0.490.16m1.4KPa(20183)0.4911.225.06KPa35.59KN/my()/3(30.16)/30.95m(2)求WW1(1.61)32219.8KN/m,a1=0.4mW2132266KN/m,a2=1.60.5=1.1m(3)抗倾覆稳定性验算1.6,满足要求。(4)抗滑移稳定性验算,满足要求(5)地基承载力验算mmb/6=1.6/6=0.27m,满足要求。2如图所示的挡土墙,墙背竖直光滑,墙后填土表面水平,墙体重度为22kN/m3,墙底与地基的摩擦系数0.6,地基承载力特征值200kPa,试对此挡土墙进行抗倾覆稳定性验算、抗滑移稳定性验算以及地基承载力验算。解:(1)求(共9分)(2)抗倾覆验算W10.5(3.61.8)722138.6kN/m,a1=1.2mW21.8722277.2kN/m,a2=3.60.9=2.7m1.6,满足要求。(3)抗滑移验算,满足要求(4)地基承载力验算,满足要求。,满足要求。
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