土质学与土力学课后习题答案

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绪论

答案：略

第1章 土的物理性质及工程

一、填空题

1、固体颗粒，水；

2、结合水，自由水；

3、最松散，最密实；

4、塑限，液限；

5、单粒，蜂窝，絮状；

6、土中水的质量，土粒质量；

7、含水率，黏粒含量。 二、选择题

1、A,

2、D ，

3、A ，

4、C,

5、D,

6、D ，

7、D 三、证明题

1、11s s s s s w d v v s s s G V V V V e V V V γγγγγ====+++

2、

(1)(1)w v w s

s s

s s s w

r v v v m V m V G G G n m V m V V S V V n V V V

ω--==== 四、计算题

1、w =

%6.353

.823

.82456.156=--

r =3/60.180.1060456.156m kN =?-

3/72.130.10603.82m kN d =?=γ

73.2=s G

()1 2.73(10.356)

110.991.86

s w

G e ωγγ

+?+=

-=

-=

0.990.497110.99

e n e =

==++ 0.356*2.730.9820.99s r G S e ω===

32.730.991018.69/10.199

s sat w kN G e m e γγ+=+=+?=+

318.6910.08.69/sat w kN m γγγ'=--==

.

.

4、()1 2.68(10.105)

110.6921.75

s w

G e ωγγ

+?+=

-=

-=

0.9410.6920.249

0.5180.9410.4600.481

max r max min e e D e e --=

==

=--

五、简答题（略）

第2章 黏性土的物理化学性质

一、填空题

1、蒙脱石，高岭土，伊利石；

2、硅氧四面体，氢氧化铝八面体。 二、选择题 1、A, 2、A

三、简答题（略）

第3章 土中水的运动规律

一、填空题

1、正常毛细水带，毛细网状水带，毛细悬挂水带；

2、毛细压力；

3、层流；

4、常水头实验，变水头试验。 二、选择题

1、C,

2、ABCDE,

3、B,

4、ABC,

5、C 三、简答题（略） 四、计算题

1、（1）412042 1.2100.04 3.6

ln ln

3.2103600 2.85

h al k Ft h --??==?? 6 3.6

4.1710ln

2.85

-=? 79.710(/)m s -=?

（2）771010

9.7100.7737.510(/)t

t

k k m s ηη--==??=? 粉质粘土 2、（1）30.2

105(/)0.4

D w G I kN m γ==?

= 方向向上

（2）设1, 2.6,0.8s s v V m g V ===

. . 32.60.81018.9(/)1.8

sat kN m γ+=?= 318.9108.9(/)kN m γ'=-=

10.89sat cr cr w I I γγ=-=

0.890.360.4h h m ?=?=

3、30.5( 3.00)1010(/)30.5D w G I kN m γ---==?

=- 317.9107.9(/)sat w kN m γγγ'=-=-=

D G γ'>将会产生流沙现象。

4、（1）由1122k I k I =和123k k =可得：1213

I I =.则按比例，土样一的水头损失为1时，土样二的水头损失为3.总计水头损失40cm ，则土样一水头损失为10cm ，土样二的水头损失为30cm 。则a 、b 两点的测管水位应分别高于a 点与b 点分别为35cm 和90cm 。

（2）31110104(/)25

D w G I kN m γ==?= 3201010(/)sat w kN m γγγ'=-=-=

1D G γ'<。不会产生流沙现象。

（3）减少

5、 6.8128.0 1.2 6.80.5712

d N H m h m =?=-=?== 30.570.320.3210 3.2(/)1.8

D i G kN m =

==?= 32.650.921018.6(/)1.92sat kN m γ+=?= 318.6108.6(/)sat w kN m γγγ'=-=-=

D G γ'<渗流是稳定的。

第4章 土中应力计算

一、选择题

1、C,

2、A ，

3、C.

二、问答题（略）

三 计算题

1、由第一层土的三个试验指标可得：319.0109.0(/)sat w kN m γγγ'=-=-=。第二层黏土的

108.1>=-=-P

L P L I ωωωω,故认为黏土层受到水的浮力作用318.0108.0(/)sat w kN m γγγ'=-=-=。

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第一层为细砂，地下水位以下的细砂受到水的浮力作用。 A 点：Kpa h cz 01==γσ

B 点：Kpa h cz 5.1715.1711=?==γσ

C 点：111

217.59.0235.5cz h h kPa σγγ'=+=+?= D 点：111

22335.58359.5cz h h h kPa σγγγ''=++=+?= 应力分布图略。

2、解：2.165.050002500=<===b N M e 呈梯形分布 kpa lb M F N p )61.3043.71(6

7

10250010750006

2

2max

min ±=?±?=±= 基础底面的压力为（71.43±30.61）kpa

3、解：方法一：

应力系数

α计算结果

故得G 点下深度3m 处的竖向应力z

12()150(0.1560.060)32.4z s s p kPa

σαα=+=?+=

方法二： 应力系数

α计算结果

故得G 点下深度3m 处的竖向应力z

kpa p s s s z 33)020.0041.0159.0(150)(321=++?=++=ααασ

4解：本题求解时要求通过两次叠加法计算。第一次是荷载作用面积的叠加，第二次是荷载分布图形的叠加。分别计算如下：

（1）荷载作用面积叠加计算

因为O 点在矩形面积（abcd ）内，故可用角点法计算划分。通过O 点将矩形面积划分为4块，假定其上作用着均布荷载q ，则M 点产生的竖向应力1z σ可用角点法计算，即

11()1()1()1()1234()z z aeoh z ebfo z ofcg z hogd a a a a q σσσσσαααα=+++=+++

各块面积应力系数，列于表中。 应力系数

α计算结果

∑=+++?==kpa q ai z 2.12)073.0156.0093.0045.0(3

1ασ

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（2）荷载分布图形叠加计算

上述角点法求得的应力1z σ是均布荷载q 引起的，但实际作用的荷载是三角形分布，因此可以将习题图4.37所示的三角形分布荷载（ABC ）分割成3块：均布荷载（DABE ）三角形荷载（AFD ）及（CFE ）。三角形荷载（ABC ）等于均布荷载（DABE ）减去三角形荷载（AFD ），加上三角形荷载（CFE ）。故可将此三块分布荷载产生的应力叠加计算。

1）三角形分布荷载（AFD ），其最大值为kpa

q 3.333

100

==

，作用在矩形面积（aeOh ）及（ebfO ）上，并且O 点在荷载零处。因此它对M 点引起的竖向应力2z σ是两块矩形面积三角形分布荷载引起的应

力之和。即

kpa z 2.2)045.0021.0(3

100

2=+?=

σ 应力系数

α计算结果

2）三角形分布荷载（CFE ），其最大值为（），作用在矩形面积（）和（）上，同样

O 点也在荷载零点处。因此，它们对M 点产生的竖向应力3z σ是这两块矩形面积三角形面积分布荷载引起的应力之和。即

kpa

q p t t hOgd z Ofcg z z 7.6)032.0069.0()3

100

100()

)((43)(3)(33=+?-=+-=+=αασσσ

最后叠加求得三角形分布荷载（ABC ）对M 点产生的竖向应力z σ为 kpa z z z z 7.167.62.22.12321=+-=+-=σσσσ

5、解：在基础底面中心轴线上取几个计算点0、1、2、3，它们都为于土层分界面上，如图4.38所示

（1）自重应力计算 ∑=i

i

cz h γ

σ，将各点的自重应力计算结果列于表中。

基地压力 kpa F N p 708

21120=?==

基地处的附加应力3.5117.18700=?-=-=D p p γkpa

由式00p z ασ=计算土中各点附加应力，其结果列于表中，并在图中绘出地基自重应力及附加应力分布图。

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第五章 土的压缩性与地基沉降计算

一、选择题

1、A

2、A

3、B

4、A

5、B 二、简答题（略） 三、计算题

1 解：（1）孔隙比 395.130

26

.586.175cm g =?-=

ρ

含水率 %6.28%1000.910

.916.586.175=?--=ω

初始孔隙比781.01)

1(0=-+=ρ

ωρw s G e 2.70s G =

1p 对应的孔隙比1000(1)0.720H

e e e H ?=-+= 2p 对应的孔隙比2000

(1)0.671H

e e e H ?=-+= （2）压缩系数和压缩模量

11312212149.01049.0100

200671

.0720.0----=?=----=Mpa kpa p p e e α

压缩模量Mpa e E s 51.349

.0720

.011211)21(=+=+=--α 因土所以该土属于中压缩性,5.049.011

21---<=Mpa Mpa

α。

2 解：（1）土样1 压缩系数11312212134.01034.010*******

.0770.0----=?=--=--=Mpa kpa p p e e α

压缩模量Mpa e E s 21.534

.077.011211)

21(=+=+=--α 因土所以该土属于中压缩性,5.034.011

21---<=Mpa Mpa

α

（2）土样2

压缩系数11312212187.01087.010*******

.089.0----=?=--=--=Mpa kpa p p e e α

压缩模量Mpa e E s 17.287

.089.011211)

21(=+=+=--α 因为土所以该土属于高压缩性,5.087.01

1

21--->=Mpa Mpa α

土样的压缩曲线如图所示：

3 解：基础底面积：2

1644m A =?=

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